(57)【要約】【課題】レーザ走査装置の走査タイミング検出を行う受光素子において、受光タイミングの調整を容易に、しかも高精度に行うことを可能にする。【解決手段】レーザ光を発光するレーザ光源１１と、レーザ光を偏向して感光体４に対して走査する偏向走査手段２，３と、偏向走査されるレーザ光を受光してレーザ光の走査タイミング検出を行うための受光素子１２とを備え、レーザ光源と受光素子とを同一基板１０上に一体的に搭載したレーザ走査装置において、受光素子１２で受光されるレーザ光の光軸を走査方向と平行な方向に屈曲させる透過光学系としてプリズム７を備える。プリズム７を回転位置移動する等してレーザ光ＬＢの屈曲方向を変化させることで、レーザ光源１１の光軸位置を変位させることなく受光素子１２におけるレーザ光の受光タイミングの調整が可能になる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を発光するレーザ光源と、前記レーザ光を偏向して感光体に対して走査する偏向走査手段と、前記偏向走査されるレーザ光を受光して前記レーザ光の走査タイミング検出を行うための受光素子とを備え、前記レーザ光源と前記受光素子とを同一基板上に一体的に搭載したレーザ走査装置において、前記受光素子で受光されるレーザ光の光軸を前記走査方向と平行な方向に屈曲させる透過光学系を備えることを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項２】
前記透過光学系は透過したレーザ光の光軸方向を前記走査方向と平行な面内で変化することが可能に構成されていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ走査装置。
【請求項３】
前記透過光学系は前記レーザ光を前記走査方向と平行な面内で屈折させるプリズムで構成されていることを特徴とする請求項２に記載のレーザ走査装置。
【請求項４】
前記透過光学系は前記走査方向と平行な面内において回転角度位置が変化調整可能に構成されていることを特徴とする請求項３に記載のレーザ走査装置。
【請求項５】
前記透過光学系は屈折したレーザ光の光軸を前記走査方向と平行な面内で平行移動可能に構成されている特徴とする請求項３に記載のレーザ走査装置。
【請求項６】
前記偏向走査手段によって偏向されたレーザ光を前記受光素子に向けて反射する反射ミラーを備え、前記反射ミラーと前記受光素子との間に前記透過光学系が配置されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のレーザ走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ光を走査して画像形成を行うレーザ走査装置に関し、特に感光体に対するレーザ光の走査タイミングを検出するための受光素子をレーザ光源と一体に同一基板上に構成したレーザ走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
レーザ光を感光体に走査して画像形成を行うレーザ走査装置では、正確な画像を形成するために感光体に対するレーザ光の描画開始位置、すなわち走査タイミングを検出する必要がある。この走査タイミングの検出を行うために、従来では走査されるレーザ光の一部を受光素子により受光し、この受光タイミングに基づいて走査タイミングの調整を行っている。例えば、図１０は特許文献１に記載されたレーザ走査装置の概略図であり、レーザダイオード等で構成されるレーザ光源１１から出射されるレーザ光ＬＢを感光ドラム４の回転軸方向に主走査するとともに、感光ドラム４を回転軸回りに回動して副走査を行うことにより画像形成を行うものである。このレーザ走査装置では、レーザ光源１１から出射されたレーザ光ＬＢは高速回転するポリゴンミラー２によって主走査方向に偏向され、この偏向されたレーザ光をｆθレンズ３によって等速状態で感光ドラム４に走査させる。また、偏向されたレーザ光ＬＢを感光ドラム４に対して走査する領域以外の位置において反射ミラー５により反射し、この反射されたレーザ光をフォトダイオード等で構成される受光素子１２で受光する。そして、この受光素子１２でレーザ光を受光する受光タイミングに基づいて前記感光ドラム４に対するレーザ光の主走査の走査タイミングの調整を行っている。
【０００３】
【特許文献１】実開平４−９０１２号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特許文献１のレーザ走査装置では、レーザ光源と受光素子とを同一の回路基板１０に装着することで、これらレーザ光源１１と受光素子１２をレーザ走査装置に組み付ける際の作業を容易化している。特に、レーザ光源や受光素子に接続される電気配線や電子部品を回路基板１０に一体化させることで、組み立ての自動化や部品点数の削減を図る上でも有利になる。また、このように同一基板にレーザ光源と受光素子とを一体化することで、両者の相対位置を高精度に設定でき、これらをレーザ走査装置に組み付ける際の位置精度を高めることも可能になる。しかしその一方で、このようにレーザ光源１１と受光素子１２を回路基板１０にそれぞれ固定的に装着すると、走査タイミングと密接な関係のある受光タイミングの調整が困難になるという問題がある。すなわち、受光タイミングを調整するためにはレーザ光ＬＢに対する受光素子１２の位置を調整する必要があるが、その一方でレーザ光源１１はレーザ走査装置内において固定的に装着されるため、このレーザ光源１１と共に回路基板１０上に組み付けられている受光素子１２を位置調整することはできなくなる。
【０００５】
このようなレーザ走査装置においては、反射ミラー５の反射面角度を調整することによりレーザ光ＬＢに対する受光素子１２の実質的な受光位置を変化し、受光タイミングの調整を行う技術が採用されている。しかし、この調整技術では、反射ミラー５と受光素子１２との間の光路長が長い場合には、反射ミラー５の微小な角度変化によっても受光素子１２での受光タイミングが大きく変化されてしまうため、受光タイミングを微細に調整する場合には反射ミラー５の角度調整を数桁以上の精度で微細に調整する必要があり、調整作業が極めて困難になるという問題がある。これは、レーザ走査装置に加えられる振動、衝撃等の外力や、経時的な変化等によって反射ミラーの角度にずれが生じたような場合における同期受光素子での受光タイミングの再調整においても同様に調整が困難になるという問題がある。なお、このような調整精度を緩和するために反射ミラー５を受光素子１２の近傍に配置することも考えられるが、受光素子１２の近傍にはレーザ光源１１やその他の構成要素が配置されること、またレーザ光ＬＢを受光素子１２で受光するタイミングをレーザ光の走査の直前に行っていること等の理由から実現することは困難である。また、仮に反射ミラー５を受光素子１２の近傍に配置しても反射ミラー５で反射されるレーザ光は反射ミラー５の角度調整の２倍の角度で偏向されるため、調整が困難になることは避けられない。
【０００６】
本発明の目的は、走査タイミングを検出するための受光素子における受光タイミングの調整及び再調整を容易に、しかも高精度に行うことを可能にしたレーザ走査装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、レーザ光を発光するレーザ光源と、レーザ光を偏向して感光体に対して走査する偏向走査手段と、偏向走査されるレーザ光を受光してレーザ光の走査タイミング検出を行うための受光素子とを備え、レーザ光源と受光素子とを同一基板上に一体的に搭載したレーザ走査装置において、受光素子で受光されるレーザ光の光軸を走査方向と平行な方向に屈曲させる透過光学系を備える。
【０００８】
前記透過光学系は透過したレーザ光の光軸方向を走査方向と平行な面内で変化させることが可能に構成であり、例えば、レーザ光を走査方向と平行な面内で屈折させるプリズムで構成される。あるいは、このプリズムは走査方向と平行な面内において回転角度位置が変化調整可能に構成される。さらには、プリズムは屈折したレーザ光の光軸を走査方向と平行な面内で平行移動可能に構成されていることが好ましい。
【０００９】
本発明によれば、レーザ光源と受光素子とを同一の基板に装着することで、これらレーザ光源や受光素子を個別にレーザ走査装置に組み付ける場合に比較して組み付け作業を容易化するとともに、それぞれの組み付け精度を高めることが可能になる。また、透過光学系によるレーザ光の屈曲方向を変化させることで、レーザ光源の光軸を変位させることなく受光素子における受光タイミングの調整を行うことができ、特に透過光学系は屈曲方向を反射光学系よりも微細に調整することが可能であるため、受光素子における受光タイミングを微細にかつ容易にしかも高い精度で調整することが可能になる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１の実施形態のレーザ走査装置の斜視構成図である。このレーザ走査装置の基本的な構成は図１０に示したレーザ走査装置と同じであり、レーザ光源としてのレーザダイオード１１から出射されたレーザ光ＬＢは六角形をした多面反射鏡であるポリゴンミラー２に投射され、このポリゴンミラー２が回転軸２ａの回りに水平方向に高速回転されることによってレーザ光ＬＢは主走査方向に偏向される。この偏向されたレーザ光ＬＢはｆθレンズ３によって偏向が調整され、等速状態で感光ドラム４の回転軸４ａと平行な方向に走査され、その感光面に対して主走査される。また、感光ドラム４が回転軸４ａの回りに回転されることで感光面に対する副走査が行われる。さらに、偏向されたレーザ光ＬＢが感光ドラム４に対して主走査される領域以外の偏向位置に反射ミラー５が配設されており、レーザ光ＬＢはこの反射ミラー５により反射される。また、前記反射ミラー５で反射されたレーザ光ＬＢを屈曲させるための透過光学系を構成するプリズム７が配設されており、このプリズム７によって屈曲されたレーザ光ＬＢが受光素子としてのフォトダイオード１２で受光され、走査タイミング信号を得るようになっている。
【００１１】
前記レーザダイオード１１とフォトダイオード１２は同一の基板上に組み付けられて一つの光源ユニット１として構成されている。図２はこの光源ユニット１の外観斜視図、図３は光軸に沿う断面図である。前記光源ユニット１は回路基板１０上に構築されており、この回路基板１０は後述する信号処理回路等の所要の電子回路１５を構成するための配線パターンが形成された水平方向に長い長方形の配線用の基板として構成され、この回路基板１０に前記レーザダイオード１１とフォトダイオード１２が固定的に搭載されている。前記レーザダイオード１１は円筒状をしたレーザダイオードケーシング１３内にコリメートレンズ１４と共に内装されており、レーザダイオード１１から出射されたレーザ光がコリメートレンズ１４で平行光束のレーザ光に整形された上で前記レーザダイオードケーシング１３の頂面に設けられた出射窓１３ａから出射されるようになっている。特に、前記レーザダイオード１１は出射するレーザ光の光軸が前記レーザダイオードケーシング１３の筒軸に一致する位置に内装固定される。また、前記レーザダイオード１１には図には現れないモニタ用フォトダイオードが一体的に組み込まれており、このモニタ用フォトダイオードは前記レーザダイオード１１から出射されるレーザ光の一部を受光し、この受光により当該レーザ光の光強度を検出してレーザダイオード１１の発光出力を制御するものであるが、ここではその詳細な説明は省略する。
【００１２】
前記レーザダイオードケーシング１３は筒軸が前記回路基板１０の表面に対して垂直方向に向けた状態で、換言すればレーザダイオード１１から出射されるレーザ光の光軸が回路基板１０の表面に対して垂直方向に向けられた姿勢で配設され、この状態でレーザダイオード１１のリード端子１１ａが回路基板１０の一部領域に半田付け等によって接続されている。また、レーザダイオードケーシング１３は両側面に突出された支持片１３ｂによってハウジングベース６の上面に設けられた支持ブロック６１にネジ１６によって固定支持されている。また、前記回路基板１０はガイド片６２によってハウジングベース６に固定支持されている。
【００１３】
一方、前記フォトダイオード１２は前記レーザダイオード１１とは所要の間隔をおいて前記回路基板１０の他部領域に支持されている。前記フォトダイオード１２の受光面１２ａは前記回路基板１０の表面とほぼ平行に向けられており、かつ前記レーザダイオード１１の光軸と同じ高さ位置に設定されている。
【００１４】
図４は前記プリズム７の一部を分解した斜視図である。前記プリズム７は平面形状が二等辺三角形をした三角柱状に形成されており、前記反射ミラー５と前記フォトダイオード１２との間に配設されている。前記プリズム７は三角板状をした支持体７１上に周辺に設けた立片７１ａによって下辺部において挟持された状態で支持されており、この支持体７１を介してレーザ走査装置のハウジングベース６上に支持されている。支持体７１には下面に突出した軸部７２が設けられ、この軸部７２がハウジングベース６に開口された軸穴６３に挿入され、前記軸部７２を中心にしてハウジングベース６の上面で水平方向に回転可能とされている。また、前記支持体７１の一側には前記軸部７２を中心にした円弧溝７３が開口されており、この円弧溝７３を上方から挿通される固定ネジ７４が前記ハウジングベース６のネジ穴６４に螺合されている。したがって、固定ネジ７４を緩めれば前記支持体７１は軸部７２を中心にして円弧溝７３に沿って回転位置の調整が可能であり、固定ネジ７４を締結することで調整された回転位置に固定されることになる。そして、前記プリズム７は一方の斜面に前記反射ミラー５で反射されたレーザ光ＬＢが入射され、他方の斜面からはプリズム７によって光軸が屈曲されたレーザ光ＬＢが出射され、前記フォトダイオード１２に入射されるように概略の回転位置が設定されている。
【００１５】
以上の構成によれば、図１を参照すると、レーザダイオードケーシング１３内のレーザダイオード１１から出射されたレーザ光ＬＢはコリメータレンズ１４により平行光束とされた上で出射窓１３ａから出射され、ポリゴンミラー２に投射される。投射されたレーザ光ＬＢは前述のようにポリゴンミラー２で反射されて偏向され、ｆθレンズ３を透過した上で感光ドラム４の感光面に主走査される。また、感光ドラム４の軸回り方向の回転により副走査され、これにより所望の画像が描画されることになる。
【００１６】
また、ｆθレンズ３を透過したレーザ光は、感光ドラム４に走査される直前のタイミングにおいて、反射ミラー５によって反射され、プリズム７の一方の斜面において屈折されながら入射される。図５はプリズム７とフォトダイオード１２の平面構成図であり、プリズム７の一方の斜面に入射されたレーザ光ＬＢは屈折されてプリズム７内に進入され、次いで反対側の斜面から出射されるときに屈折されるため、入射されたレーザ光ＬＢは全体として所要の角度だけ光軸方向が屈曲されることになる。
【００１７】
プリズム７によって光軸が屈曲されたレーザ光ＬＢはフォトダイオード１２に投射され、ここで受光される。フォトダイオード１２ではレーザ光ＬＢを受光したときの受光信号を信号処理回路に出力し、この処理回路において受光タイミング信号を生成する。この受光タイミング信号は、レーザ走査装置に入力されるビデオ信号との同期をとるための同期信号として生成されるもので、この同期信号によって同期がとられたビデオ信号に基づいてレーザダイオード１１からのレーザ光ＬＢが感光ドラム４上を走査されながら変調される。
【００１８】
そして、前記した走査タイミングを決定するためのフォトダイオード１２における受光タイミングの調整を行う際には、図５に示したように、プリズム７の回転角度位置を調整する。この調整は固定ネジ７４を緩めて支持体７１を軸部７２の回りに回転することでプリズム７はベースプレート６上で水平方向に、すなわち偏向されるレーザ光の主走査方向と平行な面内で回転角度位置が変化される。これにより、例えば実線位置から破線位置のようにプリズム７の回転位置を調整した場合には、プリズム７から出射されるレーザ光ＬＢの光軸は一点鎖線から二点鎖線のように屈曲角度が変化でき、レーザ光ＬＢの主走査方向におけるフォトダイオード１２による受光タイミングが変化でき、当該受光タイミングの調整が可能になる。
【００１９】
ここで、プリズム７におけるレーザ光の屈曲角について、図６を参照すると、プリズム７の頂角をα、屈折率をｎ、一方の斜面に入射される光軸角度をθｉｎ、入射面での屈折角をθ１、出射面への入射角をθ２、出射面での出射角をθｏｕｔ、入射光軸と出射光軸とがなす屈曲角をβとしたときに、
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ここで、
α＝θ１＋θ２  …（２）
また、ｓｉｎ  ｎ≒ｎとすると、
θｉｎ≒θ１・ｎ  …（３）
θｏｕｔ≒θ２・ｎ  …（４）
（３）式と（４）式から、
θｉｎ＋θｏｕｔ＝ｎ（θ１＋θ２）  …（５）
（５）式と（２）式から、
θｉｎ＋θｏｕｔ＝ｎ・α  …（６）
（６）式と（２）式を（１）式に代入して、
β＝（ｎ−１）・α  …（７）
となる。
【００２０】
この（７）式から、プリズム７に入射されるレーザ光ＬＢの屈曲角βはプリズムの屈折率ｎと頂角αに依存することになり、入射角に無関係に一定である。これからプリズムの回転角度位置をΔθだけ変化させたときにプリブムによって屈曲されるレーザ光の変化屈曲角Δθｏｕｔは、
Δθｏｕｔ＝Δθ  …（８）
である。これに対し、反射ミラー５の回転角度位置をΔθだけ変化させたときに屈曲されるレーザ光の変化屈曲角Δθｒｅｆは、
Δθｒｅｆ＝２・Δθ  …（９）
である。したがって、（８）式と（９）式を比較して、プリズム７による変化屈曲角Δθｏｕｔは反射ミラーによる変化屈曲角θｒｅｆよりも小さくなることになり、反射ミラー５に比較して同じ回転角度だけプリズム７を回動した場合にレーザ光ＬＢの屈曲角を微細に調整することが可能になり、受光タイミング調整を高い精度でしかも容易に行うことが可能になる。
【００２１】
図７は本発明の第２の実施形態におけるプリズムの一部を分解した斜視図である。この実施形態ではプリズム７は支持体７１Ａによってハウジングベース６上で一方向に直線移動可能に構成されている。すなわち、支持体７１Ａの下面から突出された突起７５はハウジングベース６に設けられた長穴６５に内挿されるとともに、支持体７１Ａの一部にも同じ方向の長穴７６が開口され、この長穴７６の上方から挿通される固定ネジ７４がハウジングベース６のネジ穴６４に螺合されている。この構成では固定ネジ７４を緩めることで突起７５が長穴６５内で移動でき、同時に固定ネジ７４に対して支持体７１Ａの長穴７６が移動できるため、支持体７１Ａを長穴６５，７６に沿って位置調整でき、固定ネジ７４を締結することで支持体７１Ａの移動位置を固定する。これによりプリズム７はハウジングベース６の上面上で直線位置移動可能とされている。
【００２２】
この構成では、図８に示すように、プリズム７を実線位置と破線位置とで直線移動させると、プリズム７に入射されるレーザ光ＬＢの入射位置が変化され、これに伴いプリズム７から出射される屈曲されたレーザ光ＬＢの光軸が平行移動される。これにより、フォトダイオード１２に対する受光タイミングを変化調整することが可能であり、しかもプリズム７を位置調整した際のレーザ光ＬＢは平行移動であるため反射ミラー５の回転角度位置を調整するよりも微細な調整が可能になり、受光タイミングを微細にかつ高精度に調整することが可能になる。
【００２３】
ここで本発明は図１に示したレーザ走査装置のように反射ミラーで反射されたレーザ光を受光素子で受光するレーザ走査装置に限られるものではない。例えば、図９に示すレーザ走査装置は、光源ユニット１に設けたフォトダイオード１２はポリゴンミラー２で反射されたレーザ光を直接受光するように構成されており、このポリゴンミラー２とフォトダイオード１２との間に透過光学系を構成するプリズム７を配設している。このようなレーザ走査装置においても、プリズム７の回転角度位置あるいは直線移動位置を適宜に調整することで、当該プリズム７を透過するレーザ光をフォトダイオード１２に対して移動でき、受光タイミングを微細にかつ高精度に調整することが可能になる。
【００２４】
ここで、プリズムは前記実施形態のような二等辺三角形プリズムに限られるものではなく、直角プリズム、あるいは他の多角形形状であってもよい。また、プリズムを回転位置調整するための構造、あるいはプリズムを直線位置調整するための構造は前記各実施形態の構造に限られるものではない。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、レーザ光源と受光素子とを同一の基板に装着することで、これらレーザ光源や受光素子を個別にレーザ走査装置に組み付ける場合に比較して組み付け作業を容易化するとともに、それぞれの組み付け精度を高めることが可能になる。また、透過光学系によるレーザ光の屈曲方向を変化させることで、レーザ光源の光軸を変位させることなく受光素子における受光タイミングの検出を行うことができ、特に透過光学系は屈曲方向を反射光学系よりも微細に調整することが可能であるため、受光素子における受光タイミングを微細にかつ容易にしかも高い精度で調整することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザ走査装置の概略斜視構成図である。
【図２】第１の実施形態の光源ユニットの外観斜視図である。
【図３】図２のレーザ光軸に沿った断面図である。
【図４】第１の実施形態のプリズムの部分分解斜視図である。
【図５】第１の実施形態での受光タイミングの調整を説明するための図である。
【図６】プリズムにおけるレーザ光の屈曲を説明するための図である。
【図７】第２の実施形態のプリズムの部分分解斜視図である。
【図８】第２の実施形態での受光タイミングの調整を説明するための図である。
【図９】本発明が適用される他のレーザ走査装置の概略斜視構成図である。
【図１０】従来のレーザ走査装置の一例の外観斜視図である。
【符号の説明】
１  光源ユニット
２  ポリゴンミラー
３  ｆθレンズ
４  感光ドラム
５  反射ミラー
６  ハウジングベース
７  プリズム
１１  レーザダイオード
１２  フォトダイオード
１３  レーザダイオードケーシング
１４  コリメートレンズ
１５  電子回路
６３  軸穴
６４  ネジ穴
６５  長穴
７１  支持体
７２  軸部
７３  円弧溝
７４  固定ネジ
７５  長穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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