JPS636515A - 走査光学系 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は走査光学系に係り、特に被走査媒体上に光を照
射して情報を記録あるいは検出するような装置に使用さ
れる小形化に好適な走査光学系に関するものである。

〔従来の技術〕

まず、走査光学系を適用した記録装置としてレーザビー
ムプリンタを例にとって従来技術について説明する。

第７図は従来のレーザビームプリンタの概略構成を示す
斜視図である。第７図において、レーザダイオード１は
レーザ駆動回路２によってパルス変調制御されたレーザ
ビームを発生する。レーザダイオード１で発生したレー
ザビームは、結合レンズ３によって集光されて光ビーム
となり、回転多面鏡４で偏向走査され、Ｆθレンズ５で
絞られて光導電性感光ドラム６の被照射面上に結像し、
微少なビームスポットを形成する。電子写真方式のレー
ザビームプリンタにおいては、感光ドラム・６の周囲に
電子写真プロセスに必要な帯電器７゜現像器８．転写器
９等が配置されている。すなわち、図示しない駆動源に
よって図示矢印Ａ方向に回転させられる感光ドラム６の
表面は、ＩＦ電器７によって均一に帯電され、次に、前
述の走査光学系によってレーザビームで走査露光されて
静電潜像が形成される。現像器８は、磁性微粉トナーに
よる１成分現像剤または磁性キャリアと微粉トナーを混
合した２成分現像剤を磁気ロールに吸着した磁気ブラシ
によって感光ドラム６を摺擦して静電潜像を現像し、感
光ドラム６上にトナー像を形成する。−方、図示しない
給紙機構によって搬送される記録紙１０は、感光ドラム
６と接触して靜電転写器９によって感光ドラム６の表面
上のトナー像が転写される。以上のプロセスによってレ
ーザビームプリンタは所定の情報を記録することができ
る。さらに、これらの機能を制御するものとして、変調
信号の同期をとるための小反射！１！１１゜光検出器１
２、同期信号発生回路１３．印字信号制御回路１４など
が配置されている。

第８図は従来の一般的なレーザビームプリンタの主要構
成を示す断面図である。第８図において、前述した電子
写真プロセスは、第７図で説明した構成要素が感光ドラ
ム６を中心に図示のようにプロセスの順にしたがって配
置してあり、それ以外に、転写後感光ドラム６の表面に
残留したトナーを除去するためのクリーニング手段１５
、感光ドラム６の表面に残留した電荷を除去するイレー
ズランプ１６が配置しである。−方、給紙カセット１７
に収納された記録紙１０は、給紙ローラ１８によって給
紙カセット１７から繰り出され、上下のレジストローラ
対１９．１９’でタイミングを整合された後、転写部分
に搬送されてトナー像を転写される。その後、記録紙１
０はさらに定着器２０でトナー像を定着されて上下の排
出ローラ対２１．２１’　によって排紙トレイ２２上に
排出される。

以上述べたレーザビームプリンタにおいて、電子写真プ
ロセスの各要素は、転写の安定性を重視して、記録紙１
０が重力方向に対して安定に走行可能な配置をとるのが
通例である。つまり、感光ドラム６の中心を通る鉛直線
に対して下側に転写器９を配置し、これを基準として他
の要素をプロセスの順にしたがって配置すると、第８図
に示す構成が自然にできあがることになる。

また、光導電性感光ドラム６は、露光後に露光された部
分の電位が低下する。いわゆる光減衰に時間を要するた
め、露光部と非露光部との電位差。

すなわち、潜像の電位コントラストを充分に確保するた
め、露光から現像までの間隔を極力大きくとることが望
まれる。したがって、第８図から明白にわかるように、
露光部分は感光ドラム６の上側（転写器９と対向する位
置）に位置せざるを得ない。

一方、レーザダイオード１（第７図参照）は、その寿命
および発光出力特性の温度依存性が他の半導体素子に比
べて大きいため、周囲温度の変化が極力少ない位置に配
置されるのが通例であり、熱定着方式を主流とする電子
写真方式のレーザビームプリンタにおいては、必然的に
定着器２０と反対側に位置することになる。さらに、現
像器８は、トナーの補給容量を大きくする目的で他のプ
ロセス構成要素に比較して大きな空間を占有するのが通
例であり、レーザ走査光学系２３は、その光路を現像器
８の上方を通過した後、反射鏡２４で折り曲げて感光ド
ラム６の上方に達するように構成される必然性を有する
。

以上述べた従来の一般的構成からなるレーザビームプリ
ンタは、記録紙の給、排紙装置を含めると、記録紙の搬
送方向に長い形状となり、その結果、据付床面積、すな
わち、レーザビームプリンタの占有床面積が大きくなる
傾向を有する。この点、電子写真方式以外の記録装置１
例えば、感熱転写方式、デイジ−ホイール方式、ワイヤ
ドツト方式等のプリンタは、圧倒的に小さな占有床面積
で済むという特徴を有しており、このため、その軽便さ
を利点としてワードプロセッサ、パーソナルコンピュー
タ等の汎用ＯＡ種機器広く用いられているのが現状であ
る。

しかしながら、近年、レーザビームプリンタの高速性、
低騒音、高解像度といった長所が認められて、パーソナ
ルコースのプリンタとしての需要が高まっている。これ
とともに従来の軽便なプリンタと同程度の小形化が強く
求められるようになってきた。

（発明が解決しようとする問題点１ 以上述べたように、従来のレーザビームプリンタの小形
化、特に占有床面積の低減が望まれており、それを実現
する方法として電子写真プロセスの小形化、給排紙装置
の構成方法等に工夫がこらされており、−方、走査光学
ユニットを小形化する方法として回転多面鏡の偏向角を
大きくして光路長を短縮することが考えられているが、
その方法には以下に示す理由から一定の限界がある。

（１）Ｆθレンズの画角が大きくなって収着が増え。

結像性能を低下させる。

（２）回転多面鏡の偏向反射点が回転とともに出入りす
る量が増え、Ｆθレンズの結像性能を低下させる。

（３）回転多面鏡の回転数が増加し、騒音２回転精度、
寿命の低下をもたらす。

（４）光学素子への入反射屈折角の変化が大きくなり、
光路効率が走査方向で変動する。

（５）画角の増大にともなってＦθレンズの径が大きく
なってコスト高となり、また、収差補正にともなってレ
ンズの枚数が増え、同様にコスト高となる。

したがって、従来の走査光学系では、回転多面鏡の面数
は最小６面、実用上の偏向角は１００度。

光路長は回転多面鏡と感光ドラム間で２００ｍｍが限界
であった。つまり、他の構成要素に対して走査光学系の
小形化は難しく、これがレーザビームプリンタの小形化
を阻害していた。

これに対して、近年、ＬＥＤアレイや液晶シャッタを用
いた露光手段が実用化されてきており。

これらを用いることにより装置の小形化が実現されるが
、光源が膨大な数の集合体となるため、その信頼性およ
び変調の方法に難点があり、まだ広く普及するに至って
いない。

要するに、従来、走査光学系に用いられるＦθレンズは
、３枚以上の球面単レンズを鏡筒に収納して構成されて
おり、比較的大きな光学要素であった。また、回転多面
鏡を用いる走査光学系には、回転多面鏡の面倒れを補正
する目的で、長尺の凸シリンドリカルレンズを感光ドラ
ム近傍に設ける方法が知られているが、これも走査光学
系を小形化しにくくする一因として挙げられる。

これに対して、特開昭５７−１４４５１６号公報で提案
されている倒れ補正機能を有する走査光学系では、Ｆθ
レンズを２枚の単レンズで構成する非常にシンプルな走
査光学系が実現可視であることを示しているが、これに
よ九ば、Ｆθレンズは回転多面鏡の偏向点から順に球面
単レンズとトーリック面を有する２枚の単レンズからな
り、単レンズ相互間は空隙を持って隔離しており、走査
光学系の小形化にはそれほど大きな効果はないものと思
われる。

本発明の目的は、現像器の現像剤のホッパ容量を大きく
できる空間を確保でき、かつ、光路を最小限まで短縮で
きる走査光学系を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的は、光源と、この光源からの光を被走査媒体上
に偏向走査する偏光走査手段と、この偏光走査手段と上
記被走査媒体間の光路中に位置して上記偏光走査手段で
偏光された光を受けて上記被走査媒体の被走査面上に結
像する結像光学手段とを備え、上記偏向走査手段の基Ｒ
４軸を中心に転角あるいは回転させるための駆動手段が
上記基準軸の中心上の上記偏向走査手段よりも上側に配
置した構成として達成するようにした。

〔作用〕

偏向走査手段の基準軸を中心に転角あるいは回転させる
ための駆動手段を基準軸の中心上の偏光走査手段よりも
上側に配置したので、ホッパ容量を大きくできる空間を
確保でき、また、結像光学手段のＦθレンズを複数の単
レンズで構成し、光路が単レンズ相互間の空隙を少なく
とも２回通過させるようにしたので、光路を最小限まで
短縮できる。

〔実施例〕

以下本発明を第１図〜第６図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。

第１図は本発明の走査光学系の一実施例を示す断面図で
あり、第８図に示したレーザビームプリンタに本発明に
係る走査光学系を適用した例を示してあり、第８図と対
応する構成要素は同一符号をつけて示しである。

第１図において、給紙カセット１７は、レーザビームプ
リンタの上部に配置してあり、排紙トレー２２も同様に
レーザビームプリンタの上部に配置しである。このよう
にすることにより、従来。

レーザビームプリンタから外側に張り出していた給排紙
機構をほとんど内蔵することができ、占有床面積を大幅
に低減することが可能になる。

これに対応して走査光学系２３は以下に説明するように
構成した。すなわち、回転多面ｆ１１４で偏光走査され
たレーザビームは、２枚の単レンズで構成したＦθレン
ズ５の第１の単レンズ５ａおよび第２の単レンズ５ｂを
通過した後、第１の反射鏡２５．第２の反射鏡２６で図
に示すように反射し、再び第１の単レンズ５ａと第２の
単レンズＳｂ間の空隙を通過して感光ドラム６の被走査
面上に結像する。これを第８図と比較すると、走査光学
系の光路が２度の折返しを受け、さらに２つノ単しンＸ
５ａ、５ｂ間の空隙を通過するので。

走査光学系２３が最小の寸法に短縮されていることが明
らかである。

さらに特筆すべき特徴は、第２の単レンズ５ｂが、感光
ドラム６の中心を通る鉛直線上に対して回転多面鏡４と
反対側へ張り出した位置まで移動可能となる点である。

従来、レーザビームの光路を空間で交差させるように光
路を折りたたんで走査光学系を小形化する試みがなされ
ていたが、本発明では上記の光路構成を採用することに
よって、少なくとも第２の単レンズｓｂの寸法分は従来
の方式よりも小形化できる。

さらに他の特徴点は、回転多面鏡４と感光ドラム６の間
隔が非常に短かくなる点である。すなわち、感光ドラム
６を中心として第１図の右側の空間が少なくて済む、こ
れによって、レーザビームプリンタの筐体寸法は従来例
のように走査光学系２３によって規制されることがなく
、大幅に低減する二とができる。

ところで、走査光学系を小形化したことによって１回転
多面鏡４は現像器８のほぼ真上に位置することになるが
、現像器８は現像剤を補給するためのホッパーを有し、
その容量は補給サイクルを減らすために極力大きいこと
が望まれる。しかしながら１回転多面鏡４が上方に位置
するため、その容量に制約を受けることになる。この問
題を回避するために１本発明ではさらに次の点を改良し
も 第２図は本発明の他の実施例を示す第１図に相当する断
面図で、第２図においては、第１図に対して回転多面鏡
４の駆動モータ２７を回転多面鏡４の回転中心軸上回転
多面ｌｎ４の上側に移動しである。このようにすること
によって、現像器８の上側に広い空間を確保でき、現像
剤のホッパー容量を従来と同様に確保することができる
。

第３図〜第６図はそれぞれ本発明の走査光学系の他の実
施例を示す断面図である。第３図において、Ｆθレンズ
３枚の単球レンズからなり、走査ビームは、第１の単レ
ンズ５ａと第２の単レンズ５ｂの空隙を２度通過するよ
うにしである。また、これとは別に第２の単レンズ５ｂ
と第３の単レンズ５０間の空隙を２度通過するように構
成しても効果は同一である。

第４図においては、第２図における第２の反射鏡２６を
円筒ミラー２８に置き換えてあり、反射鏡を非平面にす
ることによって光学系の設計自由度を増し、性能を向上
させるようにしである。

第５図においては、第１の反射鏡２５．第２の反射鏡２
６のほかに第３の反射鏡２９を用いて、Ｆθレンズの３
つの単レンズ５ａ、５ｂ、５ａ間の空隙を全て２度走査
ビームが通過するようにしである。

第６図においては、第５図において、感光ドラム６寄り
に長尺シリンドリカルレンズ３０を併設してコンパクト
な面倒れ補正走査光学系としてある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、Ｆθレンズを構
成する複数の単レンズ間の空隙を少なくとも２回走査ビ
ームを通過させる光路構成の走査光学系としたので、光
路を最少限まで短縮でき、また、回転多面鏡の駆動モー
タの配置を回転多面鏡の上側にするようにしたので、現
像器の現像剤のホッパー容量を大きくすることが可能で
、しかも、走査光学系を使用する装置の占有床面積の縮
小化をはかることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の走査光学系の一実施例を示すレーザビ
ームプリンタに適用した例の断面図、第２図は本発明の
他の実施例を示す第１図に相当する断面図、第３図〜第
６図はそれぞれ本発明の走査光学系の他の実施例を示す
断面図、第７図は従来のレーザビームプリンタの概略構
成を示す斜視図、第８図は従来の一般的なレーザビーム
プリンタの主要構成を示す断面図である。 １・・・レーザダイオード、２・・・レーザ駆動回路、
３・・・結合レンズ、４・・・回転多面鏡、５・・・Ｆ
θレンズ。 ５ａ・・・第１の単レンズ、５ｂ・・・第２の単レンズ
。 ５ｃ・・・第３の単レンズ、６・・・光導電性感光ドラ
ム、８・・・現像器、２５・・・第１の反射鏡、２６・
・・第２の反射鏡、２７・・・駆動モータ、２Ｂ・・・
円筒ミラー、早　３　口 ′４．４　　口 年　５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、光源と、該光源からの光を被走査媒体上に偏向走査
   する偏光走査手段と、該偏光走査手段と前記被走査媒体
   間の光路中に位置して前記偏向走査手段で偏光された光
   を受けて前記被走査媒体の被走査面上に結像する結像光
   学手段とを備え、前記偏向走査手段の基準軸を中心に転
   角あるいは回転させるための駆動手段が、前記基準軸の
   中心上の前記偏光走査手段よりも上側に配置した構成と
   してあることを特徴とする走査光学系。 ２、前記結像光学手段は、複数の単レンズで構成された
   Ｆθレンズを備え、走査される光の光路が前記単レンズ
   相互間の空隙を少なくとも２回通過して前記被走査媒体
   に達するように変化させる構成としてある特許請求の範
   囲第１項記載の走査光学系。 ３、前記光源は、レーザビーム発生手段からなる特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の走査光学系。 ４、前記偏光走査手段は、回転多面鏡からなる特許請求
   の範囲第１項または第２項または第３項記載の走査光学
   系。 ５、前記Ｆθレンズは、３枚以下の単レンズで構成され
   ている特許請求の範囲第２項記載の走査光学系。 ６、前記Ｆθレンズは、２枚の単レンズからなり、その
   うちの被走査媒体側の単レンズがトーリツク面を含んで
   いる特許請求の範囲第２項記載の走査光学系。 ７、前記走査される光の光路を変化させる手段は、複数
   の反射鏡からなる特許請求の範囲第２項記載の走査光学
   系。 ８、前記反射鏡は、非平面鏡のものを含んでいる特許請
   求の範囲第７項記載の走査光学系。 ９、前記被走査媒体は、電子写真記録装置の光導電性感
   光体である特許請求の範囲第１項または第２項または第
   ３項または第４項または第５項または第７項または第８
   項記載の走査光学系。