(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から射出された光ビームを、コリメータレンズにより平行光束化し、第１のシリンドリカルレンズにより光ビームの走査方向と直交する方向に収束させて光偏向手段に入射せしめ、該光偏向手段により光ビームを偏向させ、偏向された光ビームを結像レンズにより被走査面上にスポット状に集束させて、被走査面を光走査する光走査装置において、前記光偏向手段により偏向されて光走査領域へ向かう光ビームを同期光として検出し、光走査の開始タイミングをとるための同期光検出装置であって、
前記光ビームを同期光として、結像レンズを介して受光するための受光素子と、前記結像レンズと前記受光素子との間に配設された第２のシリンドリカルレンズとを備え、
前記結像レンズは、前記光ビームの走査方向のみに屈折力を有するものであり、
前記第２のシリンドリカルレンズは、その母線方向が前記光ビームの走査方向と平行となるように配設され、
前記受光素子の受光面は、前記光ビームの走査方向と直交する面内において、前記光偏向手段による光ビームの偏向点を物点とした際に、近軸像点から前記受光素子の光軸方向に、下記条件式を満足する距離だけずらした位置に配設されたことを特徴とする光走査装置の同期光検出装置。
０．１ｆ＜｜Δ｜＜０．３ｆ
ただし、
Δ：近軸像点と受光素子の受光面との距離
ｆ：第２のシリンドリカルレンズの焦点距離
【請求項２】
前記受光素子の受光面が、下記条件式を満足する位置に配設されたことを特徴とする請求項１記載の光走査装置の同期光検出装置。
０．１５ｆ＜｜Δ｜＜０．３ｆ
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転多面鏡等からなる光偏向手段を備えた光走査装置において、光ビームの走査タイミングをとるための光走査装置の同期光検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光走査装置は、光ビームを偏向させて被走査面を光走査する装置であって、被走査面に光情報を書き込んだり、被走査面上の情報を読み取ったりする装置として知られている。
【０００３】
従来より、このような光走査装置として、光偏向手段により光ビームを偏向させ、偏向された光ビームを結像レンズにより被走査面上にスポット状に集束させて、被走査面を光走査する方式を採用したものが知られている。このような光走査装置では、光偏向手段として、例えば、回転多面鏡が用いられていた。
【０００４】
回転多面鏡は、正多角柱の周面部を鏡面としたものであり、この鏡面に対して一定方向から光ビームを入射させながら、回転多面鏡を回転させると、鏡面により反射された光ビームが周期的に偏向する。偏向された光ビームは、結像レンズにより被走査面上にスポット状に集束する。そして、光ビームの偏向にともない、光ビームのスポットが被走査面上で移動して、被走査面を光走査するようになっている。
【０００５】
ところで、上述した従来の光走査装置は、光走査のタイミングの同期をとるための同期光検出装置を備えている。この同期光検出装置は、回転多面鏡により偏向され、結像レンズを介して光走査領域へ向う光ビームを同期光として受光素子により検出し、光ビームの走査開始タイミングの同期をとるような構成となっている。
【０００６】
また、結像レンズと受光素子との間に、光ビームの走査面に直交する方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズを配設し、光ビームの走査開始タイミングの同期をとる際に、光ビームの走査方向と直交する面内において、回転多面鏡による光ビームの偏向点と受光素子受光面上の結像点とを光学的に共役としている（例えば特公平７−４３４６２号公報に記載）。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、受光素子の受光面上の点が回転多面鏡による光ビームの偏向点と光学的に共役な位置に配設され、光ビームが受光素子の受光面上で結像するようになっていると、受光面上に傷があったり、ごみが付着していて、この傷やごみが存在する箇所に結像がなされた場合には、受光面上で光ビームが散乱されてしまい、同期信号を正確に検出することができなかった。このため、光ビームの走査開始タイミングの同期をとることが困難となるおそれがあった。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みなされたもので、受光素子上の光スポット領域を大きくすることにより、受光素子の受光面上に傷があったり、ごみが付着している場合であっても、光走査用の同期信号を正確に検出できる光走査装置の同期光検出装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る光走査装置の同期光検出装置は、上述した目的を達成するため、光源から射出された光ビームを、コリメータレンズにより平行光束化し、第１のシリンドリカルレンズにより光ビームの走査方向と直交する方向に収束させて光偏向手段に入射せしめ、該光偏向手段により光ビームを偏向させ、偏向された光ビームを結像レンズにより被走査面上にスポット状に集束させて、被走査面を光走査する光走査装置において、前記光偏向手段により偏向されて光走査領域へ向かう光ビームを同期光として検出し、光走査の開始タイミングをとるための同期光検出装置であって、
前記光ビームを同期光として、結像レンズを介して受光するための受光素子と、前記結像レンズと前記受光素子との間に配設された第２のシリンドリカルレンズとを備え、
前記結像レンズは、前記光ビームの走査方向のみに屈折力を有するものであり、
前記第２のシリンドリカルレンズは、その母線方向が前記光ビームの走査方向と平行となるように配設され、
前記受光素子の受光面は、前記光ビームの走査方向と直交する面内において、前記光偏向手段による光ビームの偏向点を物点とした際に、近軸像点から前記受光素子の光軸方向に、下記条件式を満足する距離だけずらした位置に配設されたことを特徴とするものである。
０．１ｆ＜｜Δ｜＜０．３ｆ
ただし、
Δ：近軸像点と受光素子の受光面との距離
ｆ：第２のシリンドリカルレンズの焦点距離
【００１０】
このような構成からなる同期光検出装置では、光ビームを、少なくともシリンドリカルレンズにより、その走査面と直交する方向に収束するものであるが、受光素子の受光面は、その走査方向と直交する面内において光ビームの近軸像点から受光素子の光軸方向に所定距離だけずらして配設されているため、受光面上では、光ビームの走査方向と直交する方向に長い線像を得ることができる。このため、受光素子に傷があったり、ごみが付着している場合であっても、この傷やごみが存在しない箇所で光ビームを検出することができるので、同期信号を正確に検出することができる。
【００１１】
また、前記受光素子の受光面が、下記条件式を満足してなるように配設されることが好ましい。
０．１５ｆ＜｜Δ｜＜０．３ｆ
【００１２】
上記距離Δの値が上記条件式の上限を上回ると、受光面上における線像の長さが受光面の径と同等の大きさ、あるいはそれ以上の大きさとなってしまい、同期信号の検出に対する精度が低下してしまう。一方、上記距離Δの値が上記条件式の下限を下回ると、受光面上における光ビームの像が、近軸像点とほとんど変わらない大きさとなってしまい、受光面上に傷があったり、ごみが付着していて、この傷やごみが存在する箇所に像が位置した場合には、受光面上で散乱されてしまい、同期信号を正確に検出することができない。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る光走査装置の同期光検出装置の一実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１４】
図１は、本発明に係る同期光検出装置を備えた光走査装置の概略平面図、図２は、同期光検出装置の概略側面図である。
【００１５】
なお、図１は、平面鏡９により反射された光ビームの光路を直線状に表しているが、実際には、平面鏡９により反射された光ビームの光路は紙面の奥行き方向に屈曲している。また、図２は、図１に示す同期光検出装置の一部縦断面を示すものであり、折返しミラー１２を省略し、折返しミラー１２により反射された光ビームの光路を屈曲させずに表すものである。
【００１６】
本発明に係る同期光検出装置を備えた光走査装置は、図１に示すように、光源としての半導体レーザ１から射出される光ビームの光路Ｘ１上に、光偏向装置としてのポリゴンミラー６に向かって、コリメートレンズ２、シリンドリカルレンズ３、１対のミラー４，５が配設されている。また、ポリゴンミラー６から被走査面１１に向かって、１対の結像レンズ７，８、平面鏡９、シリンドリカルレンズ１０が配設されている。
【００１７】
なお、本実施形態では、光源として半導体レーザ１を用いているが、光源は、光ビームを射出できればどのような装置であってもよい。また、光偏向装置として正６角柱の周面部を鏡面としたポリゴンミラー６を用いているが、光偏向装置は、光ビームを偏向できればどのような装置であってもよい。
【００１８】
半導体レーザ１から射出された光ビームは、コリメートレンズ２により平行光束化され、ポリゴンミラー６の面倒れ補正を行なうためシリンドリカルレンズ３により縦方向（主走査面と直交する方向）に収束されて、ポリゴンミラー６の鏡面に入射し、結像を形成する。
【００１９】
ポリゴンミラー６の鏡面により反射された光ビームは、結像レンズ７，８により、平面鏡９、シリンドリカルレンズ１０を介して、被走査面１１上でスポット状に集束する。
【００２０】
ポリゴンミラー６は、モータ等の回転駆動装置（図示せず）により、図１において反時計方向に回転するようになっており、ポリゴンミラー６の回転に伴って光ビームが偏向され、そのビームスポットが被走査面１１上を走査する（図１において下側から上側に向かって走査する。なお、本明細書において、この光走査の方向を主走査方向と称し、光ビームの掃引面を主走査面と称する）。
【００２１】
また、上述した主走査面に対して直交する方向に副走査を行うことにより、被走査面１１の全体にわたって光走査を行うことができる。副走査は、例えば、被走査面１１を、主走査方向に対して直交する方向に移動せしめることにより行う。
【００２２】
なお、結像レンズ７，８は、ｆθレンズとすることが好ましい。結像レンズ７，８をｆθレンズとすることにより、主走査方向の全域にわたって均一な光走査を行うことができる。また、シリンドリカルレンズ１０により、副走査方向における光走査のピッチむらを除去して、ポリゴンミラー６の面倒れ補正を行うことができる。
【００２３】
ところで、上述した光走査装置には、ポリゴンミラー６により偏向されて被走査面１１へ向かう光ビームを同期光として検出し、光走査の開始タイミングをとるための同期光検出装置１３が設けられている。
【００２４】
図１に示す光走査装置では、平面鏡９の結像レンズ８側に、ポリゴンミラー６により偏向されて被走査面１１へ向かう光ビームを反射するための折返しミラー１２が配設されており、この折返しミラー１２により反射された光ビームの光路Ｘ２上に、同期光検出装置１３が配設されている。この折返しミラー１２を設けることにより、同期光検出装置１３を結像レンズ７，８側の空きスペースに配設することができるので、光走査装置をコンパクトなものとすることができる。
【００２５】
なお、被走査面１１の近傍に同期光検出装置１３を配設する余裕がある場合には、折返しミラー１２を設けることを要しない。
【００２６】
同期光検出装置１３に配設されたシリンドリカルレンズ１４は、図２に示すように、その母線方向が光ビームの主走査方向と平行となるように配設されており、光ビームの主走査面と平行な面内ではパワーを有していない。したがって、光ビームはこの主走査面内において結像レンズ７，８の収束作用により、受光素子１５の受光面上に点状に結像される。
【００２７】
一方、受光素子１５の受光面は、主走査方向に直交する面内において、ポリゴンミラー６による光ビームの偏向点を物点とした際に、近軸像点Ｐからシリンドリカルレンズ１４側に所定距離Δだけずらした位置に配設されている。
【００２８】
したがって、受光素子１５の受光面上では、光ビームの主走査面と直交する方向に長い線像を得ることができる。
【００２９】
なお、図２に示す実施形態では、受光素子１５の受光面を、近軸像点Ｐよりもシリンドリカルレンズ１４側に配設しているが、受光素子１５の受光面は、近軸像点Ｐに対してシリンドリカルレンズ１４と反対側に配設してもよい。
【００３０】
また、受光面の配設位置は、近軸像点Ｐに対して下記条件式を満足することが好ましい。
０．１ｆ＜｜Δ｜＜０．３ｆ
【００３１】
また、下記条件式が満足されればさらに好ましい。
０．１５ｆ＜｜Δ｜＜０．３ｆ
ただし、
Δ：近軸像点と受光面との距離
ｆ：シリンドリカルレンズ１４の焦点距離
【００３２】
受光素子１５の受光面を上記条件式で規定する位置に配設することにより、受光素子１５の受光面上において、光ビームの主走査方向と直交する方向に長い線像を確実に得ることができ、受光面の一部に傷があったり、小さいごみが付着していてもそれ以外の受光面領域において光ビームを検出することができ、同期信号検出の信頼性を高めることができる。
【００３３】
また、上述した結像レンズ７，８は、光ビームの主走査方向にのみ屈折力を有することが好ましい。結像レンズ７，８をこのような構成とすることにより、同期光検出装置１３のシリンドリカルレンズ１４により収束する光ビームの、主走査面と直交する方向のスポット長さをある程度大きなものとすることができる。すなわち、結像レンズ７，８を、光ビームの主走査方向と直交する方向に対しても屈折力を有するように構成した場合には、結像レンズ７，８により光ビームの主走査方向と直交する方向に一旦拡がった光ビームを、シリンドリカルレンズ１４により収束させることとなるため、受光面上での線像の長さが小さくなってしまう。
【００３４】
【実施例】
以下、実施例１，２に基づいて、本発明に係る光走査装置の同期光検出装置１３の構成を具体的に説明する。
【００３５】
なお、実施例１，２においては、結像レンズ７，８は、主走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズとなっている。また、各レンズ等の配置は、図２に示す如く構成されている。
【００３６】
＜実施例１＞
実施例１に係る同期光検出装置１３を用いた光走査装置における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の空気間隔（以下、これらを総称して軸上面間隔という）Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄの値を表１に示す。
【００３７】
また、表１の下段に、シリンドリカルレンズ１４の焦点距離ｆ、結像位置（シリンドリカルレンズ１４の受光素子１５側の面からの距離；以下同じ）、近軸像点Ｐと受光素子１５の受光面との距離Δを示す。
【００３８】
なお、表１において、結像レンズ８とシリンドリカルレンズ１４との軸上面間隔Ｄは、折返しミラー１２で折り返された光路に沿っての間隔を示している。
【００３９】
表１から明らかなように、近軸像点Ｐと受光素子１５の受光面との距離Δは、５．４３ｍｍとなっており、上述した条件式を満足している。
【００４０】
【表１】
0004364327.tif 000002
【００４１】
＜実施例２＞
実施例２に係る同期光検出装置１３を用いた光走査装置における各レンズ面の曲率半径Ｒ（ｍｍ）、各レンズの中心厚および各レンズ間の軸上面間隔Ｄ（ｍｍ）、各レンズのｄ線における屈折率Ｎｄおよびアッベ数νｄの値を表２に示す。
【００４２】
また、表２の下段に、シリンドリカルレンズ１４の焦点距離ｆ、結像位置、近軸像点Ｐと受光素子１５の受光面との距離Δを示す。
【００４３】
なお、表２において、結像レンズ８とシリンドリカルレンズ１４との軸上面間隔Ｄは、折返しミラー１２で折り返された光路に沿っての間隔を示している。
【００４４】
表２から明らかなように、近軸像点Ｐと受光素子１５の受光面との距離Δは、３．１０ｍｍとなっており、上述した条件式を満足している。
【００４５】
【表２】
0004364327.tif 000003
【００４６】
なお、上述した同期光検出装置１３は、例えば、レーザプリンタ、スキャナ、コピー機等の種々の光走査装置に適用することができる。
【００４７】
【発明の効果】
本発明に係る光走査装置の同期光検出装置は、上述した構成を備えているため、以下に説明するような効果を奏することができる。
【００４８】
受光素子の受光面が、主走査方向と直交する面内において、光ビームの近軸像点から受光素子の光軸方向に所定距離だけずらして配設されているため、受光面上では、光ビームの走査面と直交する方向に長い像を得ることができる。
【００４９】
したがって、受光素子に傷があったり、ごみが付着している場合であっても、この傷やごみが存在しない箇所で光ビームを検出することができるので、同期信号を正確に検出することができる。
【００５０】
また、受光素子の配設位置を規定する所定の条件式を満足することにより、受光素子上において、光ビームの走査面と直交する方向に長い線像を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る同期光検出装置を備えた光走査装置の概略平面図
【図２】本発明に係る同期光検出装置の概略側面図
【符号の説明】
６  …  ポリゴンミラー
７，８  …  結像レンズ
１１  …  被走査面
１３  …  同期光検出装置
１４  …  シリンドリカルレンズ
１５  …  受光素子
Ｐ  …  近軸像点
【図１】
0004364327.tif 000004
【図２】
0004364327.tif 000005