JP2002350763A - レーザ走査装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ビーム収束器に入射するレーザビームのずれを
軽減できるレーザ走査装置およびこれを備えた画像形成
装置を提供する。 【解決手段】コリメータレンズ２１とウェッジプリズム
１７との間に、平行平板１６を回動自在に配置する。平
行平板１６の入射面１６ａおよび放射面１６ｂを、副走
査方向に対して所定角度αだけ傾ける。入射面１６ａか
ら入射したレーザビームＣは、所定幅Ｗのまま屈折さ
れ、ビーム高が所定高さＨだけずれて、放射面１６ｂか
ら放射される。 【効果】平行平板１６の回動量を適当に調節することに
より、レーザビームＣをビーム収束器４の入射面４ａの
中央近傍に入射させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームを走
査させるためのレーザ走査装置およびこれを備えた画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、読み込んだ画像に基づくレーザビ
ームを照射するためのレーザダイオードを備えたデジタ
ル複写機が知られている。この種のデジタル複写機は、
例えば１つのレーザダイオードを有しており、このレー
ザダイオードから照射されたレーザビームは、例えばビ
ーム補整器、ビーム角度調節器、ビーム収束器、ポリゴ
ンミラーおよびｆθレンズなどの各種光学部材を通っ
て、感光体表面に照射される。

【０００３】ビーム補整器は、レーザダイオードから照
射された拡散光を平行光にするためのものである。ビー
ム補整器により平行光にされたレーザビームは、ビーム
角度調節器を通過することによりその角度が調節された
後、ビーム収束器により所定の収束方向に収束されて、
ポリゴンミラーの反射面で１点に収束される。ポリゴン
ミラーは、その軸線回りに等速回転されるようになって
おり、レーザビームは、等速回転するポリゴンミラーの
反射面で反射することにより走査される。ポリゴンミラ
ーにより走査されるレーザビームは、ｆθレンズの働き
により、所定の収束方向に収束されて、感光体表面を等
速度で走査される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
ダイオードを所定位置に取り付ける際のずれや、レーザ
ダイオード自体の光軸のずれなどに起因して、照射され
るレーザビームが、所望の照射方向に対して傾きを生じ
る場合がある。レーザビームに傾きが生じると、ビーム
補整器を通過するレーザビームの位置がずれるため、レ
ーザビームをビーム収束器の入射面の中央近傍に入射さ
せることができない。

【０００５】この場合、ビーム収束器から放射されるレ
ーザビームが、所望の照射方向に対して大きな傾きを生
じ、ｆθレンズへのレーザビームの入射位置が大きくず
れる。したがって、ｆθレンズにおけるレーザビームの
入射位置のずれに対する許容範囲を広くしなければなら
ず、ｆθレンズの生産コストが高くなってしまう。本発
明は、かかる背景のもとでなされたもので、ビーム収束
器に入射するレーザビームのずれを軽減できるレーザ走
査装置およびこれを備えた画像形成装置を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段および発明の効果】上記目
的を達成するための請求項１記載の発明は、レーザビー
ムを走査させるための装置であって、レーザビームを照
射するレーザダイオードと、上記レーザダイオードから
照射されたレーザビームを通過させることにより、その
レーザビームを平行光にするためのビーム補整器と、上
記ビーム補整器よりもビーム照射経路下流側に配置さ
れ、通過するレーザビームを所定位置に収束させるため
のビーム収束器と、互いに平行な入射面および放射面を
有し、上記ビーム補整器から上記ビーム収束器までのレ
ーザビームの光路中のいずれかの位置に回動自在に配置
され、上記入射面から入射するレーザビームを屈折さ
せ、光路のずれたレーザビームを上記放射面から放射す
る平行平板とを含むことを特徴とするレーザ走査装置で
ある。

【０００７】レーザビームを走査させるために例えばポ
リゴンミラーが用いられる。ビーム収束器を通過したレ
ーザビームは、所定の収束方向に収束されて、ポリゴン
ミラーの反射面で１点に収束される。ポリゴンミラー
は、その軸線回りに等速回転されるようになっており、
レーザビームは、等速回転するポリゴンミラーの反射面
で反射することにより走査される。ポリゴンミラーのビ
ーム照射経路下流側には、例えばｆθレンズが配置され
ている。ポリゴンミラーにより走査されるレーザビーム
は、ｆθレンズの働きにより、所定の収束方向に収束さ
れて、所定の照射位置を等速度で走査される。

【０００８】本発明の構成によれば、平行平板の回動量
を適当に調節することにより、平行平板を通過するレー
ザビームの光路をずらして、レーザビームをビーム収束
器の入射面の中央近傍に入射させることができる。した
がって、ビーム収束器に入射するレーザビームのずれを
軽減できる。また、レーザビームをビーム収束器の入射
面の中央近傍に入射させることにより、ビーム収束器を
通過するレーザビームの傾きを小さくすることができる
ので、ｆθレンズの入射面の中央近傍に入射させること
ができる。これにより、ｆθレンズにおけるレーザビー
ムの入射位置のずれに対する許容範囲を狭くすることが
できるので、ｆθレンズの生産コストを削減できる。

【０００９】上記ビーム収束器は、レーザビームが入射
される凸円筒面状の凸レンズ面を有することが好まし
い。上記平行平板は、上記凸レンズ面の軸線と上記ビー
ム収束器の光軸とに直交する方向以外の方向回りに回動
自在となっていることが好ましい。上記平行平板は、上
記凸レンズ面の軸線と上記ビーム収束器の光軸とに直交
する方向と、上記平行平板に入射するレーザビームの入
射方向とのいずれにも直交する方向回りに回動自在とな
っていればより好適である。

【００１０】請求項２記載の発明は、感光体と、上記感
光体にレーザビームを走査させて静電潜像を書き込むた
めの請求項１記載のレーザ走査装置とを含むことを特徴
とする画像形成装置である。この構成によれば、請求項
１記載の発明の効果を奏するレーザ走査装置を備えた画
像形成装置を提供することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下には、図面を参照して、本発
明の実施形態に係る、いわゆるマルチビーム型のデジタ
ル複写機について具体的に説明する。図１は、本発明の
一実施形態に係るデジタル複写機における画像形成の態
様を説明するための構成概略図である。このデジタル複
写機は、図示しない原稿読取部で読み込んだ原稿の画像
データや、デジタル複写機に接続された外部のパソコン
から読み込んだ画像データなどに基づくレーザビームＣ
を、ドラム状の感光体１の表面に走査させるためのレー
ザ走査ユニット（ＬＳＵ）２を備えている。

【００１２】感光体１は、軸線Ａ回りに回転自在に保持
されている。感光体１は、その表面が図示しないメイン
チャージャの放電によって一様に帯電された後、レーザ
走査ユニット２からレーザビームＣが照射されることに
より、静電潜像が書き込まれる。その後、図示しない現
像装置、転写装置などの働きにより、画像データに基づ
く画像が記録用紙に転写される。メインチャージャ、現
像装置および転写装置などの構成については公知である
ので、ここではその説明を省略する。

【００１３】レーザ走査ユニット２には、レーザダイオ
ードユニット（ＬＤＵ）３が備えられている。レーザダ
イオードユニット３は、例えば２つのレーザダイオード
９を有しており、読み込んだ画像データに基づくレーザ
ビームＣがこれら２つのレーザダイオード９から照射さ
れ、所定の整列方向に整列されてレーザダイオードユニ
ット３から照射されるようになっている。レーザダイオ
ードユニット３から照射されたレーザビームＣは、シリ
ンドリカルレンズ（ビーム収束器）４に入射する。シリ
ンドリカルレンズ４の入射面４ａは、凸円筒面状の凸レ
ンズ面になっており、入射面４ａを通過したレーザビー
ムＣは、収束されてポリゴンミラー５に入射する。

【００１４】ポリゴンミラー５は、例えば断面略正６角
形であって、その６つの外側面が反射面５ａをなしてい
る。ポリゴンミラー５にはポリゴンモータ６の回転軸が
連結されており、このポリゴンモータ６の駆動により、
ポリゴンミラー５はその軸線Ｂ回りに等速回転されるよ
うになっている。レーザダイオードユニット３からポリ
ゴンミラー５の反射面５ａにレーザビームＣを照射しつ
つ、ポリゴンミラー５を図１に示す矢印の方向に回転さ
せることにより、ポリゴンミラー５の反射面５ａで反射
されたレーザビームＣが、図１において二点鎖線で示す
ように走査される。

【００１５】ポリゴンミラー５の反射面５ａで反射され
たレーザビームＣは、ｆθレンズ７を通過した後、反射
ミラー８により反射されることにより、レーザ走査ユニ
ット２から感光体１の表面に照射される。ポリゴンミラ
ー５により走査されるレーザビームＣは、ｆθレンズ７
の働きにより、感光体１の表面を軸線Ａに沿って等速度
で走査される。感光体１の軸線Ａに沿う方向は主走査方
向であって、感光体１の表面にレーザビームＣを照射し
つつ感光体１が軸線Ａ回りに回転することにより副走査
方向の走査が達成される。

【００１６】本実施形態では、２つのレーザダイオード
９から照射されたレーザビームＣを感光体１の表面に走
査させることにより、一度に２ライン分の静電潜像を感
光体１の表面に書き込むことができる。これにより、複
写に要する時間を短縮することができると共に、主走査
方向および副走査方向の解像度を高くすることができ
る。副走査方向はポリゴンミラー５の軸線Ｂに沿ってお
り、便宜上、以下の説明において、ポリゴンミラー５の
軸線Ｂに沿う方向を副走査方向とする。

【００１７】図２は、レーザダイオードユニット３の平
面図である。以下の説明では、便宜上、図２において下
方向を前方、上方向を後方とする。２つのレーザダイオ
ード９は、それぞれ異なる基板１０に取り付けられてい
る。各基板１０の裏面には、図示しないプリント配線が
印刷されており、各レーザダイオード９は、コネクタ１
１を介して接続された制御部（図示せず）から与えられ
る信号により制御される。

【００１８】各基板１０の前面には、放熱板１２が取り
付けられている。２つの基板１０は、共通の寸法および
形状を有するものであり、２つの放熱板１２も、共通の
寸法および形状を有するものである。２つの基板１０
と、それぞれに対応する２つの放熱板１２とは、互いに
取り付けられた状態で、共通の寸法および形状を有する
２つのレーザダイオード保持部材１４を構成している。
レーザダイオード保持部材１４は、ビーム補整器１５、
平行平板１６、ビーム角度調整器１７およびビーム合成
部材１８などを保持するベース１９の後端縁に立設され
た後板１９ａに取り付けられる。ベース１９の後板１９
ａには、各レーザダイオード９に対向する位置に貫通孔
２０が形成されており、各レーザダイオード９から照射
されたレーザビームＣは、一列に配置されたビーム補整
器１５、平行平板１６およびビーム角度調整器１７を通
って、ビーム合成部材１８に入射する。

【００１９】図３は、レーザダイオードユニット３の断
側面図であって、レーザダイオード保持部材１４および
後板１９ａなどを省略して示している。図２および図３
を参照して、ビーム補整器１５は、入射された拡散光を
平行光にするためのものであって、その内部にコリメー
タレンズ２１を備えている。コリメータレンズ２１は、
例えばレーザビームＣに直交する平面よりなる入射面２
１ａと、入射面２１ａに対向する凸円筒面状の凸レンズ
面よりなる放射面２１ｂとを有する。

【００２０】平行平板１６は、対向する１対の主表面１
６ａ、１６ｂが互いに平行になるように形成された板状
のレンズであって、１対の主表面１６ａ、１６ｂのう
ち、一方が入射面１６ａ、他方が放射面１６ｂをなして
いる。平行平板１６は、ベース１９に立設された支持板
２２に固定された支軸２３により保持されている。支軸
２３は、両レーザビームＣに直交する方向に延びてお
り、平行平板１６は、図３において矢印で示すように、
支軸２３回りに回動可能となっている。両レーザビーム
Ｃに直交する方向とは、シリンドリカルレンズ４の入射
面４ａの軸線とシリンドリカルレンズ４の光軸とに直交
する方向と、平行平板１６に入射するレーザビームＣの
入射方向とのいずれにも直交する方向である。

【００２１】レーザダイオード９から照射されたレーザ
ビームＣは、コリメータレンズ２１を通って平行光にさ
れた後、所定角度だけ傾けられた平行平板１６を通るこ
とにより、ベース１９からの高さ（ビーム高）が変化す
る。平行平板１６の傾斜角度を調節することにより、レ
ーザビームＣのビーム高を所望の高さにすることができ
る。平行平板１６は、上記方向に限らず、シリンドリカ
ルレンズ４の入射面４ａの軸線とシリンドリカルレンズ
４の光軸とに直交する方向以外の方向回りに回動可能で
あれば、通過するレーザビームＣのビーム高を変化させ
ることができる。

【００２２】ビーム角度調整器１７は、入射されたレー
ザビームＣの角度を調節するためのものであって、その
内部にウェッジプリズム２４が備えられている。ウェッ
ジプリズム２４は、例えばそれぞれ平らな入射面２４ａ
と放射面２４ｂとが互いに非平行に形成されたレンズで
あって、通過するレーザビームＣの軸線回りに回転可能
に保持されている。平行平板１６からのレーザビームＣ
は、ウェッジプリズム２４を通過することにより、その
角度が調節され、ビーム合成部材１８に入射する。各ウ
ェッジプリズム２４でレーザビームＣの角度を調節する
ことにより、感光体１に入射する２つのレーザビームＣ
間の距離を調節することができる。

【００２３】ビーム合成部材１８は、例えば外形が略四
角柱のプリズムにより構成されており、各レーザダイオ
ード９から照射されたレーザビームＣを反射させるため
の２つの反射面１８ａ、１８ｂを有する。各反射面１８
ａ、１８ｂは、入射するレーザビームＣに対して４５°
傾いており、各反射面１８ａ、１８ｂに入射したレーザ
ビームＣは、それぞれ入射した方向に対して９０°で反
射し、いずれもポリゴンミラー５の反射面５ａに向か
う。

【００２４】各反射面１８ａ、１８ｂのうち一方の反射
面１８ａは、入射したレーザビームＣを全反射するもの
であるのに対して、他方の反射面１８ｂは、入射したレ
ーザビームＣの半分を透過し、残りの半分を反射するハ
ーフミラー面となっている。反射面１８ａで反射された
レーザビームＣは、反射面１８ｂを透過し、反射面１８
ｂで反射されたレーザビームＣと共に副走査方向に整列
されて照射される。図４は、レーザビームＣの副走査方
向の変化を説明するための図解図である。レーザダイオ
ード９により照射されたレーザビームＣは拡散光であっ
て、コリメータレンズ２１の入射面２１ａに入射したレ
ーザビームＣは、凸円筒面状の凸レンズ面よりなる放射
面２１ｂの働きにより、副走査方向に所定幅Ｗの平行光
となる。

【００２５】平行平板１６の入射面１６ａおよび放射面
１６ｂは、副走査方向に対して所定角度αだけ傾けられ
ている。入射面１６ａから入射したレーザビームＣは、
所定幅Ｗのまま屈折され、ビーム高が所定高さＨだけず
れて、放射面１６ｂから放射される。平行平板１６に入
射したレーザビームＣは、その入射方向に対してほぼ平
行に放射される。平行平板１６からのレーザビームＣ
は、ウェッジプリズム２４の入射面２４ａに入射し、入
射面２４ａに対して傾斜した放射面２４ｂから傾けられ
て放射される。ウェッジプリズム２４からのレーザビー
ムＣは、その角度のままビーム合成部材１８の反射面１
８ａ、１８ｂで反射し、シリンドリカルレンズ４の入射
面４ａに入射する。

【００２６】レーザビームＣのビーム高および角度を平
行平板１６およびウェッジプリズム２４で適当に調節す
ることにより、レーザビームＣをシリンドリカルレンズ
４の入射面４ａの中央近傍に入射させることができる。
したがって、シリンドリカルレンズ４に入射するレーザ
ビームＣのずれを軽減できる。シリンドリカルレンズ４
の入射面４ａに入射された所定幅ＷのレーザビームＣ
は、副走査方向に収束されて、ポリゴンミラー５の反射
面５ａで１点に収束する。ポリゴンミラー５の反射面５
ａで反射したレーザビームＣは、収束した角度と同じ角
度で拡がり、ｆθレンズ７の入射面７ａに入射する。

【００２７】レーザビームＣをシリンドリカルレンズ４
の入射面４ａの中央近傍に入射させることにより、シリ
ンドリカルレンズ４を通過するレーザビームＣの副走査
方向の傾きを小さくすることができるので、レーザビー
ムＣをｆθレンズ７の入射面７ａの中央近傍に入射させ
ることができる。これにより、ｆθレンズ７におけるレ
ーザビームＣの入射位置のずれに対する許容範囲を狭く
することができるので、ｆθレンズ７の生産コストを削
減できる。

【００２８】レーザビームＣの光軸の調整は、例えばレ
ーザダイオードユニット３からシリンドリカルレンズ４
までのレーザビームＣの光路中にＣＣＤカメラを配置し
て、レーザビームＣをモニターしつつ、平行平板１６お
よびウェッジプリズム２４でレーザビームＣのビーム高
および角度を調節することにより行う。本発明は、以上
の実施形態の内容に限定されるものではなく、請求項記
載の範囲内において種々の変更が可能である。

【００２９】例えば、平行平板１６は、コリメータレン
ズ２１とウェッジプリズム２４との間に配置される構成
に限らず、コリメータレンズ２１とシリンドリカルレン
ズ４との間であれば、例えばウェッジプリズム２４とビ
ーム合成部材１８との間に配置される構成であってもよ
いし、ビーム合成部材１８とシリンドリカルレンズ４と
の間に配置される構成であってもよい。平行平板は、互
いに平行な対向する入射面および放射面を有する部材で
あれば、対向する１対の主表面１６ａ、１６ｂが互いに
平行になるように形成された板状の平行平板１６に限ら
れるものではない。

【００３０】感光体１は、ドラム状のものに限らず、例
えばベルト状のものなどであってもよい。デジタル複写
機は、２ビーム型のものに限らず、３ビーム以上の複数
のレーザビームで一度に複数ライン分の静電潜像を感光
体表面に書き込むことができるものであってもよい。本
発明の一実施形態としてデジタル複写機について説明し
たが、本発明は、デジタル複写機に限らず、ファクシミ
リやプリンタなどの画像形成装置にも適用することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係るデジタル複写機にお
ける画像形成の態様を説明するための構成概略図であ
る。

【図２】レーザダイオードユニットの平面図である。

【図３】レーザダイオードユニットの断側面図である。

【図４】レーザビームの副走査方向の変化を説明するた
めの図解図である。

【符号の説明】

１ 感光体 ２ レーザ走査ユニット ４ シリンドリカルレンズ（ビーム収束器） ９ レーザダイオード １５ ビーム補整器 １６ 平行平板 １６ａ 入射面 １６ｂ 放射面 Ｃ レーザビーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木山 正則 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 京セラミタ株式会社内 (72)発明者 船木 敬一 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 京セラミタ株式会社内 (72)発明者 米今 義伸 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 京セラミタ株式会社内 (72)発明者 辰巳 英二 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 京セラミタ株式会社内 (72)発明者 杉村 英樹 大阪府大阪市中央区玉造１丁目２番28号 京セラミタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2C362 AA03 AA43 AA47 AA48 AA49 BA83 BA84 BA86 BB02 BB04 2H045 BA22 BA33 CA63 CB13 DA02 DA41 2H076 AB05 AB06 AB18 EA24

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】レーザビームを走査させるための装置であ
   って、 レーザビームを照射するレーザダイオードと、 上記レーザダイオードから照射されたレーザビームを通
   過させることにより、そのレーザビームを平行光にする
   ためのビーム補整器と、 上記ビーム補整器よりもビーム照射経路下流側に配置さ
   れ、通過するレーザビームを所定位置に収束させるため
   のビーム収束器と、 互いに平行な入射面および放射面を有し、上記ビーム補
   整器から上記ビーム収束器までのレーザビームの光路中
   のいずれかの位置に回動自在に配置され、上記入射面か
   ら入射するレーザビームを屈折させ、光路のずれたレー
   ザビームを上記放射面から放射する平行平板とを含むこ
   とを特徴とするレーザ走査装置。
2. 【請求項２】感光体と、上記感光体にレーザビームを走
   査させて静電潜像を書き込むための請求項１記載のレー
   ザ走査装置とを含むことを特徴とする画像形成装置。