JPS6374019A

JPS6374019A - 走査光学系

Info

Publication number: JPS6374019A
Application number: JP21805086A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Honma; 本間　芳文
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-09-18
Filing date: 1986-09-18
Publication date: 1988-04-04

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、さらに詳細には、被走査媒
体上に光を走査して情報会記録あるいは検、す５する装
置にＨＩみ込んで使用される走査光学系の改良に関する
ものである６〔従来の技術〕本発明の説明に先＼′ｆち、従来形走査光学系の構成と
作用とを、レーザビームプリンタの場合を例にとり、第
６図、ｔｒよび第７１ｊ？！にもとづいて説明すると、
第６図はその全体構成を示す斜視１Ｍ、第７図は第６図
の一部縦断側面回である。

第６しｉにおいて、１はレーザダイオード六二示し、レ
ーザダイオード１は、レーザ駆動回路２シこよってパル
ス変調制御されたレーザビーｔ１を発生する。

レーザダイオード１から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、同転多面
鏡４により偏向走査されて、ＦＤレンズ５で絞られ、光
導電性感光ドラム６の被照射面上に結像して、微小なビ
ームスポットを形成する。

また、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、駆動源（図示せず）によって矢印の方向に回転させ
られる感光ドラム６の表面は、帯電器７によって均一に
帯電され、次に、走査露光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。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
ーとの混合物である２成分現像剤を磁気ロールに吸着し
た現像器８の磁気ブラシは、前記光導電性感光ドラム６
を摺擦し、静ｉ？！潜像を現像して、感光ドラム６上に
トナー像を形成する。一方１図示を省略した給紙機構に
よって搬送される記録紙１０は、感光ドラム６と接触し
、記録紙１０には、静電転写器９によって感光ドラム６
上のトナー像が転写される。しかして、レーザビームプ
リンタは１以上のプロセスによって所定の情報を記録す
るものであるが、レーザビームプリンタには、これ以外
に、変調信号の同期をとる小反射鏡１１゜光検出器１２
．同期信号発生回路１３．印字信号制御回路１４等が配
置されている。

第６図の一部縦断側面図である第７図において、感光ド
ラム６の外周には、前記した帯電器７．＠像器８．転写
器９以外に、２８紙１０に対するトナー像の転写後、感
光ドラム６の表面に残留したトナーを除去するクリーニ
ング手段１５、さらには感光ドラム６の表面に残留して
いる電荷を除去するイレーズランプ１６等が配置されて
いる。ところで、給紙カセット１７に収納されている記
録紙１０は、給紙ローラ１８によってカセット１７から
繰り出され、上下一対のレジストローラ１９．１９’で
タイミングを整合されるものであ　。

つて、転写部分に搬送された記録紙１０には、トナー像
が転写される。そして、その後、２９紙１０は、さらに
定着器２０でトナー像を定着された後、上下一対の排出
ローラ２０，２０’　によって排紙トレイ２２上に排出
される。

従来形レーザビームプリンタの構成と作用とは以上のご
ときであるが、この種プリンタにおいて、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＠紙１０
が重力方向に対して安定的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を配し、これを基準として、他
の要素がプロセスの順に従って配置される。また、光導
電性感光体６は、露光後に露出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
充分に確保することを目的として、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
７図から明らかなように、露光部分は感光ドラム６の上
側（転写器９と対抗する側）に位置している。レーザダ
イオード１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、レーザダイオード１は、定着器２０の反対
側に位置する。さらに、現像器８は、トナーの補給容量
を大きくする［１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、レーザー走査
光学ユニット２３は、その光路を現像器８の上方を通過
した後１反射器２４で折り曲げて、感光１くラム６の上
方に達するように構成されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕しかして、前記した従来形レーザビームプリンタは、記
録紙１０の給排紙系を含めると、その記録紙１０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
を示す。この点、電子写真方式以外の記録’Ｗ置１例え
ば感熱転写方式。

デ、イシーホーイール方式、ワイヤドツト方式等のプリ
ンタは、小さな占有床面積で済むという１・！？徴を有
し、このため、その軽便さを利点として、ワードプロセ
ッサやパーソナルコンピュータ等の汎用ＯＡ機器に広く
用いられている。

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Ｍ、像度といった長所が認められ。

パーソナルユースのプリンタとしての需要が高まってお
り、これに伴って、レーザビームプリンタにも、従来使
用されている軽便なプリンタと同程度の小形化が強く求
められている。

従来、レーザビームプリンタの小形化、中でも占有床面
積の低減化をはかるべく、電子写真プロセスの小形化や
給排紙系の構成に工夫がこらされている。他方、第７図
に符号２３で示す走査光学ユニットを小形化する手段と
して、回転多面鏡４の偏向角を大きくし、光路長を短縮
することが考えられる。

しかしながら、この構成を採用した場合は、以下に示す
ような問題が新たに発生する。

（１）Ｆθレンズの画角が大きくなって収差が増え、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共に出入りする
址が増え、Ｆ　Ｄ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）光学素子に対する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）画角の増大に伴ってドθレンズの径が大きくなり
１ｇ！品コスト高の原因となる。また、収差補正に伴っ
てレンズの枚数が増え、これまた製品コスト酸１の原因
となる。

このようなことから、従来形走査光学系にあって、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との間で２００ｎｗｎ
が限界であった。つまり、他の結成要素に比較して、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
タの小形化を阻害する原因となっていた。

これに対し、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おり、これらによれば、装置
の小形化は実現されるが、反面。

光源が膨大な数の集合体となり、その信頼性および変調
の方法に難点があって、いまだ法尻に普及するに至って
いないのが実状である。

本発明は、装置の小形化という問題に対し、従来形走査
光学系が抱えていた未解決の問題点を、次の点に着眼し
て改善しようとするものである。

すなわち、光査光学系に用いられるＦＯレンズは、従来
、３個以」１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を構成していた。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［１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ことが知ら
れているが、この構成も走査光学系のユニットを小形化
し難くする一因として挙げられる。

これに対し、「倒れ補正機能を有する走査光学系」と題
する特開昭５７−１４４５１６号公報には、ＦＤレンズ
を２個の単レンズで構成する非常にシンプルな走査光学
系が示されており、これによれば。

Ｆθレンズは、多面鏡の偏向点から順に１球面Ｉ）単レ
ンズとトーリック面を有する単レンズとからなり、前記
した２個の単レンズ相互間は、空隙を持って離隔されて
いる。

しかして、本発明は、前掲特開昭５７−１４４５１６号
公報に開示される走査光学系をベースにしてなされたも
のであって、その［１的とするところは、被走査媒体の
被走査面上に結像する結像光学手段を複数の単レンズで
構成すると共に、この複数の単レンズ相互間に空隙があ
ることを利用し、この空隙に複数回走査光を通過させる
ことにより、従来よりも光路を短縮し、ひいては走査光
学系のユニッ１−を小形化することのできる、改良され
た走査光学系を堤供しようとするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記［１的は、光源からの光を被走査媒体上に偏向走査
させる走査手段と、前記走査手段と被走査媒体との間の
光路ヒに位置して前記走査手段から偏向された光を受け
、被走査媒体の被走査面」−に結像する光学手段と、前
記光学手段からの光を折り曲げて被走査媒体の被走査面
上に到達せしめる光路変化手段とを有し、かつ前記結像
光学手段を複数の単レンズで構成すると共に、走査光の
光路が前記単レンズ相互間の空隙を少なくとも２回以」
二通過して被走査媒体に達するよう＄、′ｒｔ成するこ
とによって達成される。

〔作用〕

しかして１本発明は、既述のごとく、被走査媒体の被走
査面上に結像する結像光学手段を複数の単レンズで構成
すると共に、この複数の単レンズ相互間に空隙があるこ
とを利用し、この空隙に複数回走査光を通過させること
により、従来よりも光路を短縮し、ひいては走査光学系
のユニットを小形化することができる。

〔実施例〕

以下、本発明を、第１図の一実施例にもとづいて説明す
ると、同図は本発明を実施したレーザビームプリンタの
一部縦断側面図であり、第１図において、第６図および
第７図に示す従来形レーザビームプリンタと同一符号は
同一部分を示している。

第１図において１回転多面鏡４で偏向走査されたレーザ
ビームは、２個の単レンズで構成されるド０レンズの第
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′ｊｔｔ２５　、第２の反射鏡２６で図
に示すように反射した後、再び前記第１の単レンズ５ａ
と第２の単レンズ５ｂとの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７図に示す
従来形レーザビームプリンタと比較すると、第１図に示
すレーザビームプリンタにあっては、走査光学系の光路
が２度の折返しを受け、さらに２個の単レンズ５ａと５
ｂとの間の空隙を通過することにより、走査光学ユニッ
ト２３が小さな寸法に短縮されていることが判る。すな
わち１本発明によ九ば、走査光学ユニット２３の形状は
、従来形レーザビームプリンタに比べて、左右方向に大
幅に短縮され、その結果として、レーザビームプリンタ
の占有床面積を、従来のように、走査光学ユニット２３
によって制限されることなく、小さくすることができる
。これをさらに詳述すると、第２の単レンズ５ｂは、感
光ドラム６の中心を通る鉛直、線を基準として、回転多
面鏡４の反対側に位置し、感光ドラム６と回転多面鏡４
との間が非常に短くなり、感光ドラ八６を中心として、
第１図における右側の空間は、第７図に示す従来例に比
べて少なくて済み、これにより、レーザビームプリンタ
の占有床面積を、従来に比べて小さくすることができる
。

また、第１図の実施例において、給紙カセット１７は、
レーザビームプリンタの下部に収納され。

排紙トレー２２は、レーザビームプリンタの上部に配置
されており、前記構成を採用することにより、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
を内装することができ、プリンタの占有床面積は、使用
する記録紙１０とほぼ同じ大きさに抑えられる。

第２図〜第５図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す要
部の縦断面図である。

第２図において、ＦＯレンズは、３個の単レンズ５ａ〜
５ｃからなり、レーザビームは、第１の単レンズ５ａと
第２の単レンズ５ｂとの間の空隙を２度通過している。

なお、これとは別に、レーザビームが第２の単レンズ５
ｂと第３の単レンズ５ｃとの間の空隙を２度通過しても
、その効果は同等である。

第３図は第２の反射鏡２ｂを円筒ミラー２７に置き換え
た応用例であり、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すことができる。

第４図は第３の反射鏡２８を追加して３個の単レンズ５
８〜５０間の空隙を全て２度レーザビームが通過するよ
うに構成した応用例である。

第５図は第４図の実施例に対し、感光ドラム６眉°りに
凸シリンドリカルレンズ２９を併設した、コンパクトな
而倒れ補正走査光学系を例示した。

なお１図示実施例においては、本発明を、レーザビーム
プリンタに適用した場合を例にとって説明したが、本発
明をレーザプリンタ以外の装置。

例えば検査′！Ａ置装画像読取り装置等、情報記録・検
出装置一般にｉａ用することに問題はない。

〔発明の効果〕

本発明は以上のごときであり、図示実施例の説明からも
明らかなように、本発明によれば、被走査媒体の被走査
面上に結像する結像光学手段を複数の単レンズで構成す
ると共に、この複数の単レンズ相互間に空隙があること
を利用し、この空隙に複数回走査光を通過させることに
より、従来よりも光路を短縮し、ひいては走査光学系の
ユニットを小形化することのできる。改良された走査光
学系を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施したレーザビームプリンタの一部
縦断側面図、第２図、第３図、第４図。第５図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す要部の縦断
側面図、第６図は従来形レーザビームプリンタの全体構
成を示す斜視図、第７図は第６図の一部縦断側面図であ
る。４・・・回転多面鏡、５８〜５ｃ・・・単レンズ、６・
・・光導電性感光ドラム、７・・・帯電器、８・・・現
像器、９・・・転写器、１０・・・記り紙、２３・・・
レーザ走査光学ユニット、２５および２６・・・反射鏡
、２７・・・円筒ミラー、２８・・・反３ｔｆｉ、２９
・・・凸シリンドリカルレンズ。（ほか２名）（１、４−ｍ−ビリにしシ【練　　　　　　　　　　　　　９
へ父−−−車しン又゛しｍ−光等４睡グ１ζ１．麿ドう
７諷　　　　　　　　７−−−辛電３８・８−現水累　
　　　　　　ヲ一本場／σ−−ｉ’ｆｔ’−１１’　　　　　　　　　　　　
　　　　　ｚ３−−−　＊Ｊ’ｔｌｔｊｅ、％ｚ＝プＦ
２５．２６−−−β社・銚　　　　　　　　　　　　　
　２７−−−　円筒ミラー２８−−　メζａ＊ζ　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　ｚｑ　　−−−
’ココシ゛ノンＦ゛すｆｙｔしＬ〉ズ°゛第２０

Claims

【特許請求の範囲】

１．光源と、前記光源からの光を被走査媒体上に偏向走
査させる走査手段と、前記走査手段と被走査媒体との間
の光路上に位置して前記走査手段から偏向された光を受
け、被走査媒体の被走査面上に結像する光学手段と、前
記光学手段からの光を折り曲げて被走査媒体の被走査面
上に到達せしめる光路変化手段とを有し、かつ前記結像
光学手段を複数の単レンズで構成すると共に、走査光の
光路が前記単レンズ相互間の空隙を少なくとも２回以上
通過して被走査媒体に達するよう構成してなることを特
徴とする走査光学系。
２．特許請求の範囲第１項記載の発明において、被走査
媒体の被走査面上に結像する光学手段からの光を折り曲
げる光路変化手段を複数の反射鏡で構成し、かつその複
数の反射鏡に非平面鏡を含む走査光学系。
３．特許請求の範囲第１項または第２項記載の発明にお
いて、被走査媒体の被走査面上に結像する結像光学手段
は、被走査媒体に最も近い位置に凸シリンドリカルレン
ズを有する走査光学系。