JP2003307696A - 走査光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ＢＤセンサと一体型のレーザユニットにおい
て２ビーム調整におけるレーザユニットの回転調整をし
てもＢＤセンサに走査光からの光を光信号として取り込
むことができる。 【解決手段】 ＢＤセンサ１１２と一体型のレーザユニ
ットにおいてＢＤセンサ入射部近傍に集光レンズ１１４
を配置する。

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プリン
ター、レーザファクシミリ、バーコード読取装置等の光
ビームを高速度で偏向走査する走査光学装置等に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームプリンター、レーザファク
シミリ等の画像形成装置で用いられる走査光学装置では
高速回転する光偏向器によってレーザビーム等の光ビー
ムを偏向走査をし得られた走査光を回転ドラム上の感光
体に結像させて静電潜像を形成する。次いで感光体の静
電潜像を現像装置によってトナー像に顕像化し、これを
記録紙等の記録媒体に転写して定着装置へ送り、記録媒
体上のトナーを加熱定着させることで印刷（プリント）
が行なわれる。

【０００３】近年、処理能力（スループット）の向上に
よるプリント枚数の増加に伴い、光偏向器の高速化と共
に、複数の発光点を用いたマルチレーザビームが注目を
集め主流になりつつある。図４の走査光学装置は、スキ
ャナ本体（光学箱）１０内に収納され、図４にはその蓋
体を取り除いた平面図が示されている。走査光学装置
は、半導体レーザ、ＢＤセンサ部を有するレーザホルダ
１、前記半導体レーザから発生する光束を平行光束にす
るコリメータレンズ２、前記コリメータレンズ２からの
平行光束を、線状に集光するシリンドリカルレンズ３１
を含む複合レンズ３、前記シリンドリカルレンズ３１に
よって集光されて出来る光束の線像の近傍に偏向反射面
４ａを有する回転多面鏡４、前記回転多面鏡４を回転駆
動するモータ５、結像レンズ６、光束の向きを感光体の
方向に変えるための表面反射鏡７等を含んで構成されて
いる。偏向反射面４ａにおいて偏向反射された光束は、
結像レンズ６、表面反射鏡７を介して光学箱１０のレー
ザビームの出射する開口部を通過し、感光体を照射す
る。走査光の書き出しタイミングは、偏向反射面４ａに
おいて偏向反射された光束が、シリンドリカルレンズ３
１と一体成型されたＢＤレンズ３２を経て、レーザホル
ダ１上のＢＤセンサ９に入射することをトリガとして設
定されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、半導体レーザとして複数の点光源を備えたマル
チレーザビームを使用した場合に副走査方向のピッチ間
調整のためにレーザホルダを回転調整させなければなら
ず、その際ＢＤセンサがレーザホルダと一体型になって
いるためレーザホルダを光軸周りに回転するとＢＤセン
サも同一方向に回転移動し、光偏向器からの走査光をＢ
Ｄセンサに取り込むことが困難になっていた。

【０００５】このため走査光からの光を光信号としてＢ
Ｄセンサに取り込むことができず、走査開始の検出を行
なうことができないため、この光信号により回転制御を
行なっている光偏向器は制御不能となり等速回転を行な
うことができなかった。

【０００６】従ってマルチレーザビームの副走査方向の
ピッチ間調整を容易に行なうことができず、マルチレー
ザビームとしての走査光学系を実現することが難しかっ
た。

【０００７】本発明は上記従来のものにおける課題を解
決したもので、レーザホルダを光軸周りに回転してＢＤ
センサが同一方向に回転移動しても第２集光レンズによ
り光偏向器からの走査光を確実にＢＤセンサ内に取り込
むことができるようにしたもので非常に調整が簡単で信
頼性のある走査光学装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために本出願に係る発明は複数のレーザ発光部
と、該レーザ発光部からの光を偏向面で線状に収束する
ためのシリンドリカルレンズと、偏向面で線状に収束さ
れた光を偏向するための光偏向器と、該光偏向器からの
光束を略等速度的に走査させる走査光学系と、該光偏向
器からの光束を集光させる走査開始集光レンズ（以下Ｂ
Ｄ集光レンズという）と、ＢＤ集光レンズからの光束を
受光するために光源と同一基板に取り付けられた走査開
始検出器（以下ＢＤセンサという）を備えたレーザホル
ダと、を有する走査光学系において、前記ＢＤセンサ入
射側には前記レーザホルダと一体型である第２集光レン
ズを備えたことを特徴とする。

【０００９】上記構成によれば次のような作用を営むこ
とができる。すなわち、レーザホルダを光軸周りに回転
してＢＤセンサが同一方向に回転移動し走査光からずれ
てもＢＤセンサ入射側には第２集光レンズが備えられて
いるので、第２集光レンズ内に光偏向器からの走査光が
必ず入射し走査光を光信号として確実にＢＤセンサ内に
集光させ取り込むことができる。また焦点距離ｆの第２
集光レンズがＢＤセンサ入射側の距離ｆの位置に配設さ
れていることが望ましい。これは第２集光レンズ内を通
過した光は前記第２集光レンズ焦点距離の位置に集めら
れ焦点を結ぶため、この位置にＢＤセンサが配置されて
いれば光信号の波形をより正確にＢＤセンサに入力する
ことができるためより精度の高い信号検出が行なえる。
また第２集光レンズ副走査方向直径Ｙとレーザ発光部か
らのの副走査方向の光束径Ｒの関係が Ｒ≦Ｙ≦３Ｒ Ｙ；第２集光レンズ副走査方向直径 Ｒ；レーザ発光部からの副走査方向の光束径 で表される式を満足することが望ましい。レーザ発光部
からの副走査方向の光束径Ｒと同等以上にする理由は第
２集光レンズに別のＢＤ集光レンズから限りなく平行光
束に近い光束で入射した時でもケラレることなく確実に
ＢＤセンサ内に取り込める径の大きさとして最低限必要
な直径であるためである。また上限をレーザ発光部から
の副走査方向の光束径の３倍以下とする理由は第２集光
レンズに別のＢＤ集光レンズから限りなく平行光束に近
い光束で入射した時でも出射光束径分の回転調整しろが
得られるため調整作業が容易に行なうことができるため
である。第２集光レンズ副走査方向直径は概略次の式で
表される。

【００１０】Ｙ＝２Ｌ×ｔａｎθ＋Ｒ≦３Ｒ Ｌ；複数の発光点の中心からＢＤセンサ中心までの距離 θ；レーザユニット回転調整角度 Ｒ；レーザ発光部からの副走査方向の光束径 このように設定することにより、入射光が平行光でも収
束光でも必ず第２集光レンズ内に光偏向器からの走査光
を入射させることができるため走査光を光信号として確
実にＢＤセンサ内に取り込むことができる。また第２集
光レンズとしてシリンドリカルレンズをＢＤセンサ入射
側に配設しても同様の効果が得られ光偏向器からの走査
光が入射していれば走査光を光信号として確実にＢＤセ
ンサ内に集光させ取り込むことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下、本発明
の実施形態を図面に基づいて説明する。

【００１２】図１は第１の実施形態を示す走査光学装置
を示す構成図である。複数の点光源を備えている半導体
レーザ１０１とＢＤセンサ１１２は同一の基板１１０上
に搭載されている。光偏向器１０８と半導体レーザ１０
１の間には前記半導体レーザ１０１から発生する光束１
０１ａを平行光束にするコリメータレンズ１０２、前記
コリメータレンズ１０２からの平行光束を線状に集光す
るシリンドリカルレンズ１０４を含む複合レンズ１０６
がある。

【００１３】前記シリンドリカルレンズ１０４によって
集光されて出来る光束の線像の近傍に偏向反射面１０７
ａを有する回転多面鏡１０７、前記回転多面鏡１０７を
回転駆動するモータ１０８、結像レンズ１１０、光来の
向きを感光体の方向に変えるための表面反射鏡１１１等
を含んで構成されている。偏向反射面１０７ａにおいて
偏向反射された光束１０１ｂは、結像レンズ１１１、表
面反射鏡１１２を介して光学箱１１３のレーザビームの
出射する開口部（図示なし）を通過し、感光体を照射す
る。走査光の書き出しタイミングは、偏向反射面１０７
ａにおいて偏向反射された光束１０１ｂが、シリンドリ
カルレンズ１０４と一体成型されたＢＤ集光レンズ１０
５を経て、半導体レーザ１０１と同一の基板１１０上の
ＢＤセンサ１１２に入射することをトリガとして設定さ
れている。ここでレーザホルダ詳細図を図２に示す通り
前記レーザホルダ１０３と一体型に第２集光レンズ１１
４がＢＤセンサ１１２の入射側手前に形成されており、
偏向反射された光束１０１ｂが取り込めるようになって
いる。第２集光レンズ１１４を収納する鏡簡１１４ａは
レーザホルダ１０３と一体型の樹脂成形で構成されるも
よし、または別部材を組付けてもよい。

【００１４】このような構成において図２ａ、及び図２
ｂに示す通りレーザホルダ１０３を光軸１０１ａ周りに
回転してＢＤセンサ１１２が同一方向に回転移動し走査
光１０１ｂからずれてもＢＤセンサ１１２入射側に設け
られた第２集光レンズ１１４内に光偏向器からの走査光
１０１ｂが入射するので走査光１０１ｂを光信号として
確実にＢＤセンサ１１２内に集光させ取り込むことがで
きる。

【００１５】また焦点距離ｆの第２集光レンズ１１４は
ＢＤセンサ１１２入射面から手前に距離ｆの位置を保っ
て設置することが望ましい。これは第２集光レンズ１１
４内を通過した光１０１ｂは前記第２集光レンズ１１４
焦点距離の位置に集められ焦点を結ぶため、この位置に
ＢＤセンサ１１２が配置されていれば光信号の波形をよ
り正確にＢＤセンサ１１２に入力することができるため
より精度の高い信号検出が行なえる。また第２集光レン
ズ副走査方向直径Ｙとレーザ発光部からの副走査方向の
光束径Ｒの関係が次式を満足することが望ましい。

【００１６】Ｒ≦Ｙ≦３Ｒ Ｙ；第２集光レンズ副走査方向直径 Ｒ；レーザ発光部からの副走査方向の光束径 レーザ発光部１０１からの出射光１０１ａの光束径Ｒと
同等以上にする理由は第２集光レンズ１１４に別のＢＤ
集光レンズ１０５から限りなく平行光束に近い光束で入
射した時でもケラレることなく確実にＢＤセンサ１１２
内に取り込める径の大きさとして最低限必要な直径であ
るためである。また上限をレーザ発光部１０１からの出
射光１０１ａの光束径Ｒの３倍以下とする理由は第２集
光レンズ１１４に別のＢＤ集光レンズ１０５から限りな
く平行光束に近い光来で入射した時でも出射光束径分の
回転調整しろが得られるため調整作業が容易に行なうこ
とができるためである。第２集光レンズ副走査方向直径
Ｙは概略次の式で表される。

【００１７】Ｙ＝２Ｌ×ｔａｎθ＋Ｒ≦３Ｒ Ｌ；複数の発光点の中心からＢＤセンサ中心までの距離 θ；レーザユニット回転調整角度 Ｒ；レーザ発光部からの副走査方向の光束径 ここで本実施形態を具体的に説明するとＬ＝５０ｍｍ、
Ｒ＝２ｍｍ、θ＝２°であるので Ｙ＝２Ｌ×ｔａｎθ＋Ｒ≒５．５ｍｍ これはレーザ発光部からの副走査方向の光束径Ｒの３倍
以下であり、一般的なレーザユニット回転調整角度が±
２°以内であることを考えれば本構成を十分に満足する
ことができる。このように設定することにより、ＢＤ集
光レンズ１０５からの光束が平行光でも収束光でも必ず
第２集光レンズ１１４内に光偏向器１０８からの走査光
１０１ｂを入射させることができるため走査光１０１ｂ
を光信号として確実にＢＤセンサ１１２内に取り込むこ
とができる。

【００１８】以上のように構成することによりレーザホ
ルダ１０３を光軸周りに回転してＢＤセンサ１１２が同
一方向に回転移動し偏向反射された光束１０１ｂから外
れても第２集光レンズ１１４有効径内に光偏向器１０８
からの偏向反射された光束１０１ｂが入射し、走査光を
光信号として確実にＢＤセンサ１１２内に取り込むこと
ができ、非常に調整が簡単で信頼性の高い偏向走査装置
を提供することができる。

【００１９】（第２実施形態）本発明の第２の実施形態
における集光レンズの詳細図を図３に示す。第２実施形
態は第１実施形態のレーザホルダと一体型である集光レ
ンズがシリンドリカルレンズにより形成されている点に
特徴がある。

【００２０】したがって、第２実施形態のその他の構成
は第１実施形態のそれと共通しているので図３において
共通部分に同一符号を付し詳細な説明は省略する。本構
成では集光レンズがシリンドリカルレンズ１１５により
形成されている。シリンドリカルレンズ１１５は円柱の
屈折面１１５ａを持っているので図３ａに示す通りレン
ズの曲率方向に集光し、長さ１１５ｃ方向には作用しな
いのでＢＤセンサ１１２入射側にスリットのような開口
部が設けてある場合に非常に有効である。特に半導体レ
ーザ１０１に複数の点光源を備えたマルチレーザビーム
では主走査方向の書き出しタイミングが重要になってく
るため、走査光１０１ｂが主走査方向へ屈折することは
できるだけ避けたい。

【００２１】以上のように構成することによりレーザホ
ルダ１０３を光軸周りに回転してＢＤセンサ１１２が同
一方向に回転移動し偏向反射された光束１０１ｂから外
れても集光レンズ１１４有効径内に光偏向器１０８から
の偏向反射された光束１０１ｂが入射し、走査光を光信
号として確実にＢＤセンサ１１２内に取り込むことがで
きるのは勿論のこと、複数の点光源を備えたマルチレー
ザビームによる主走査方向の書き出しタイミングの誤差
要因を極力小さくできるため、非常に調整が簡単で信頼
性の高い偏向走査装置を提供することができる

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば複
数のレーザ発光部と、該レーザ発光部からの光を偏向面
で線状に収束するためのシリンドリカルレンズと、偏向
面で線状に収束された光を偏向するための光偏向器と、
該光偏向器からの光来を略等速度的に走査させる走査光
学系と、該光備向器からの光束を集光させるＢＤ集光レ
ンズと、ＢＤ集光レンズからの光束を受光するために光
源と同一基板に取り付けられたＢＤセンサを備えたレー
ザホルダと、を有する走査光学系において、前記ＢＤセ
ンサ入射側には前記レーザホルダと一体型である集光レ
ンズを備えたことにより、レーザホルダを光軸周りに回
転してＢＤセンサが同一方向に回転移動しても、光偏向
器からの走査光を確実に取り込むことができ、非常に調
整が簡単で信頼性の高い走査光学装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態における走査光学装置
を示す図。

【図２】本発明の第１の実施形態におけるレーザホルダ
詳細図。 （ａ）本発明の第１の実施形態の回転調整の図。 （ｂ）本発明の第１の実施形態の回転調整の図。

【図３】本発明の第１の実施形態におけるレーザホルダ
詳細図。

【図４】従来の実施形態における走査光学装置を示す
図。

【符号の説明】

１０１ 複数の点光源を備えている半導体レーザ １０１ｂ 走査光 １０２ コリメータレンズ １０３ レーザホルダ １０７ 回転多面鏡 １１０ 同一基板 １１２ ＢＤセンサ １１４ 集光レンズ １１５ シリンドリカルレンズ １１５ａ シリンドリカルレンズ曲率 １１５ｃ シリンドリカルレンズの長さ方向

フロントページの続き (72)発明者 古沢 浩二 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 (72)発明者 成毛 康孝 東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノ ン株式会社内 Ｆターム(参考） 2C362 AA43 AA45 AA48 BA86 BA89 BA90 2H045 BA23 BA33 CA89 DA02 5C051 AA02 CA07 DB30 DC04 DC07 5C072 AA03 DA04 HA02 HA06 HA13 HB11 XA05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のレーザ発光部と、該レーザ発光部
   からの光を偏向面で線状に収束するためのシリンドリカ
   ルレンズと、偏向面で線状に収束された光を偏向するた
   めの光偏向器と、該光偏向器からの光束を略等速度的に
   走査させる走査光学系と、該光偏向器からの光束を集光
   させる走査開始集光レンズ（以下ＢＤ集光レンズとい
   う）と、ＢＤ集光レンズからの光束を受光するために光
   源と同一基板に取り付けられた走査開始検出器（以下Ｂ
   Ｄセンサという）を備えたレーザホルダと、を有する走
   査光学系において、前記ＢＤセンサ入射側には前記レー
   ザホルダと一体型である第２集光レンズを備えたことを
   特徴とする走査光学装置。
2. 【請求項２】 焦点距離ｆの第２集光レンズがＢＤセン
   サ入射側の距離ｆの位置に配設されていることを特徴と
   する請求項１記載の走査光学装置。
3. 【請求項３】 第２集光レンズ副走査方向直径Ｙとレー
   ザ発光部からの副走査方向の光束径Ｒの関係が次式 Ｒ≦Ｙ≦３Ｒ Ｙ；第２集光レンズ副走査方向直径 Ｒ；レーザ発光部からの副走査方向の光束径を満たすこ
   とを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。
4. 【請求項４】 前記レーザホルダと一体型である第２集
   光レンズがシリンドリカルレンズにより形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２記載の走査光学装
   置。