JP2001174730A - マルチビーム走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同期検出用光学系のコンパクト化、複数スポ
ットの空間的重複防止による同期検出の高精度化を実現
することができるマルチビーム走査光学装置及びそれを
用いた画像形成装置を得ること。 【解決手段】 主走査方向に間隔をあけて配置された複
数の発光点を有する光源手段から独立に光変調され出射
した複数の光束を偏向素子を介して走査光学素子により
被走査面上に結像させ、被走査面上を複数の光束で走査
すると共に、偏向素子を介した複数の光束の一部を同期
検出位置にスポット状に集光した後に、同期検出素子面
上に導光し、同期検出素子からの信号を用いて被走査面
上の走査開始位置のタイミングを複数の光束毎に制御す
る際、同期検出位置における隣接する光束間の主走査方
向のスポット間隔が、被走査面上における隣接する光束
間の主走査方向のスポット間隔よりも小さくなるように
していること。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマルチビーム走査光
学装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に複数
の発光点（発光部）を有する光源手段から出射した複数
の光束を偏向素子で偏向させ、ｆθ特性を有する走査光
学素子を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録
するようにした、例えば電子写真プロセスを有するレー
ザービームプリンターやデジタル複写機等の画像形成装
置に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりレーザービームプリンター（Ｌ
ＢＰ）やデジタル複写機等の走査光学装置においては画
像信号に応じて光源手段から光変調された複数の光束
を、例えばポリゴンミラーから成る光偏向器により周期
的に偏向させ、ｆθ特性を有する走査光学素子（結像光
学系）によって感光性の記録媒体面上にスポット状に集
束させ、光走査して画像記録を行っている。

【０００３】近年、これらの走査光学装置はＬＢＰ本体
の高速化、高解像化の流れから、複数の光束を同時に記
録媒体面上に走査するマルチビーム走査光学装置が主流
となっている。

【０００４】図６は従来のマルチビーム走査光学装置の
要部概略図である。同図において画像情報に応じてマル
チ半導体レーザー８１から光変調され出射した２本の発
散光束は開口絞り８２によってその光束断面の大きさが
制限され、コリメーターレンズ８３により略平行光束も
しくは収束光束に変換され、シリンドリカルレンズ８４
に入射する。シリンドリカルレンズ８４に入射した複数
の光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で
射出する。また副走査断面内においては収束して光偏向
器８５の偏向面８５ａにほぼ線像（主走査方向に長手の
線像）として結像する。そして光偏向器８５の偏向面８
５ａで反射偏向された２本の光束は走査光学素子８６に
より感光ドラム面８７上にスポット状に結像され、該光
偏向器８５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該
感光ドラム面８７上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速
度で光走査している。これにより記録媒体である感光ド
ラム面８７上に画像記録を行なっている。

【０００５】このとき感光ドラム面８７上を光走査する
前に該感光ドラム面８７上の走査開始位置のタイミング
を調整する為に、光偏向器８５で反射偏向された２本の
光束の一部を走査光学素子８６を介してＢＤミラー９５
で反射させてＢＤスリット９１面上に集光した後にＢＤ
センサー９２に導光している。そしてＢＤセンサー９２
からの出力信号を検知して得られたＢＤ信号を用いて感
光ドラム面８７上への画像記録の走査開始位置のタイミ
ングを調整している。尚、ＢＤミラー９５、ＢＤスリッ
ト９１、そしてＢＤセンサー９２等の各要素は同期検出
手段（ＢＤ光学系）の一要素を構成している。また同図
においては２本の光束のうちの１本の光束のみ図示して
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】近年、これらの走査光
学装置はＬＢＰ本体の小型化の流れに伴い、コンパクト
に配置可能なものが求められる。とりわけ２本の光束を
同時に走査するマルチビーム走査光学装置においては主
走査方向の走査開始位置の書き出しタイミングの検知を
行うためのＢＤ光学系が偏向素子や走査光学素子を固定
する筐体（光学箱）の中だけで完結していることが望ま
しいため、より一層コンパクトな光学系が要求される。

【０００７】例えばＢＤ光学系を小型化した例としては
折返しミラーを多数使用し、ＢＤ光路を取り回す方法
や、ＢＤ光学系の主走査方向の焦点距離を短くし、同期
検出位置を被走査面より極端に手前の位置に配置する方
法が考えられる。

【０００８】しかしながら前者の例は折返しミラーを多
数使用しておりＢＤセンサーに光束を導光するためにミ
ラーの副走査方向のあおり調整を必要としコスト高にな
るという問題点がある。一方、後者の方法は光源と同期
検出位置にあるＢＤスリットとの主走査方向の結像倍率
が低下するため、例えば図７に示すように２本の光束に
よるスポットの主走査方向の空間的離間が難しくなる。
さらに結像倍率の低下によりスポット径自体が小さくな
り深度が狭くなるため、製造誤差等によりスポット径が
肥大しやすくスポットの空間的離間が一層難しくなると
いう傾向がある。

【０００９】また同期検出位置（ＢＤスリット位置）に
おいて２本の光束のスポットが重複した場合、本来検出
すべきスポットのプロファイルの他に他の光束のスポッ
トプロファイルが加算されるため、主走査方向の同期検
出精度が低下し、画像にジッターを生じるという問題点
がある。

【００１０】本発明は走査光学素子と同期検出用光学素
子との各々の主走査方向の焦点距離の比を適当な値に設
定することにより、ＢＤ光学系のコンパクト化、複数ス
ポットの空間的重複防止による同期検出の高精度化を容
易な方法で実現することができるマルチビーム走査光学
装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とす
る。

【００１１】さらに本発明は同期検出用光学素子の主走
査方向の焦点距離を走査光学素子の焦点距離より短くし
たまま、光源手段から射出する複数の光束のＦ_NO（Ｆナ
ンバー）を適当な値に設定することにより、同期検出位
置における隣接スポットの第３暗輪同士を空間的に分離
し、ＢＤ光学系のコンパクト性を維持したまま一層の同
期検出精度の向上を実現することができるマルチビーム
走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のマルチ
ビーム走査光学装置は、主走査方向に間隔をあけて配置
された複数の発光点を有する光源手段から独立に光変調
され出射した複数の光束を偏向素子を介して走査光学素
子により被走査面上にスポット状に結像させ、該被走査
面上を該複数の光束で走査すると共に、該偏向素子を介
した該複数の光束の一部を同期検出位置にスポット状に
集光した後に、同期検出素子面上に導光し、該同期検出
素子からの信号を用いて該被走査面上の走査開始位置の
タイミングを該複数の光束毎に制御するマルチビーム走
査光学装置において、該同期検出位置における隣接する
光束間の主走査方向のスポット間隔が、該被走査面上に
おける隣接する光束間の主走査方向のスポット間隔より
も小さくなるようにしていることを特徴としている。

【００１３】請求項２の発明のマルチビーム走査光学装
置は、独立に光変調可能な複数の光束を出射する主走査
方向に間隔をあけて配置された複数の発光点を有する光
源手段と、該光源手段から出射された複数の光束を主走
査方向に反射偏向する偏向素子と、該偏向素子で偏向さ
れた複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学素子
と、該偏向素子で偏向された複数の光束の一部を同期検
出用光学素子を介して同期検出素子面上に導光し、該同
期検出素子からの信号を用いて該被走査面上の走査開始
位置のタイミングを制御する同期検出手段とを有するマ
ルチビーム走査光学装置において、該光源手段の隣接す
る発光点間隔の主走査方向の距離をＬ、該走査光学素子
の主走査方向の焦点距離をｆ_SC、該同期検出用光学素子
の主走査方向の焦点距離をｆ_BDとしたとき、 ０．０２(mm)／Ｌ ＜ ｆ_BD／ｆ_SC ＜ １．０ なる条件を満足することを特徴としている。

【００１４】請求項３の発明は請求項２の発明におい
て、前記同期検出手段は前記光源手段から出射された複
数の光束毎に前記被走査面上の走査開始位置のタイミン
グを制御することを特徴としている。

【００１５】請求項４の発明は請求項２の発明におい
て、前記同期検出用光学素子はアナモフィックレンズで
あることを特徴としている。

【００１６】請求項５の発明は請求項２又は４の発明に
おいて、前記同期検出用光学素子はプラスチック材料で
製作されていることを特徴としている。

【００１７】請求項６の発明は請求項２の発明におい
て、前記走査光学素子はプラスチック材料で製作されて
いることを特徴としている。

【００１８】請求項７の発明は請求項２の発明におい
て、前記同期検出用光学素子と前記走査光学素子を構成
する少なくとも一部の光学素子とはプラスチック射出成
形により一体成形されていることを特徴としている。

【００１９】請求項８の発明は請求項２、４又は５の発
明において、前記同期検出用光学素子と前記光源手段か
ら出射された複数の光束を主走査方向に長い線状の光束
として結像させる光学素子はプラスチック射出成形によ
り一体成形されていることを特徴としている。

【００２０】請求項９の発明は請求項２又は６の発明に
おいて、前記走査光学素子は屈折光学素子と回折光学素
子とを有していることを特徴としている。

【００２１】請求項１０の発明は請求項２の発明におい
て、前記同期検出手段は前記偏向素子による反射偏向面
内に構成されていることを特徴としている。

【００２２】請求項１１の発明の画像形成装置は、前記
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のマルチビーム
走査光学装置と、外部機器から入力したコードデータを
画像信号に変換して該マルチビーム走査光学装置に入力
せしめるプリンタコントローラとから成ることを特徴と
している。

【００２３】請求項１２の発明のマルチビーム走査光学
装置は、独立に光変調可能な複数の光束を出射する主走
査方向に間隔をあけて配置された複数の発光点を有する
光源手段と、該光源手段から出射された複数の光束を主
走査方向に反射偏向する偏向素子と、該偏向素子で偏向
された複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学素
子と、該偏向素子で偏向された複数の光束の一部を同期
検出用光学素子を介して同期検出素子面上に導光し、該
同期検出素子からの信号を用いて該被走査面上の走査開
始位置のタイミングを制御する同期検出手段とを有する
マルチビーム走査光学装置において、該走査光学素子の
主走査方向の焦点距離をｆ_SC、該同期検出用光学素子の
主走査方向の焦点距離をｆ_BDとしたとき、ｆ_BD／ｆ_SC＜
１．０なる条件を満足すると共に、該光源手段の隣接す
る発光点間隔の主走査方向の距離をＬ、該光源手段の発
振波長をλ、該光源手段から出射する複数の光束の主走
査方向の射出ＦナンバーをＦ_miとしたとき Ｆ_mi＜Ｌ／（６．６５６×λ）×（ｆ_BD／ｆ_SC） なる条件を満足することを特徴としている。

【００２４】請求項１３の発明は請求項１２の発明にお
いて、前記同期検出手段は前記光源手段から出射された
複数の光束毎に前記被走査面上の走査開始位置のタイミ
ングを制御することを特徴としている。

【００２５】請求項１４の発明は請求項１２の発明にお
いて、前記同期検出用光学素子はアナモフィックレンズ
であることを特徴としている。

【００２６】請求項１５の発明は請求項１２又は１４の
発明において、前記同期検出用光学素子はプラスチック
材料で製作されていることを特徴としている。

【００２７】請求項１６の発明は請求項１２の発明にお
いて、前記走査光学素子はプラスチック材料で製作され
ていることを特徴としている。

【００２８】請求項１７の発明は請求項２の発明におい
て、前記同期検出用光学素子と前記走査光学素子を構成
する少なくとも一部の光学素子とはプラスチック射出成
形により一体成形されていることを特徴としている。

【００２９】請求項１８の発明は請求項１２、１４又は
１５の発明において、前記同期検出用光学素子と前記光
源手段から出射された複数の光束を主走査方向に長い線
状の光束として結像させる光学素子はプラスチック射出
成形により一体成形されていることを特徴としている。

【００３０】請求項１９の発明は請求項１２又は１６の
発明において、前記走査光学素子は屈折光学素子と回折
光学素子とを有していることを特徴としている。

【００３１】請求項２０の発明は請求項１２の発明にお
いて、前記同期検出手段は前記偏向素子による反射偏向
面内に構成されていることを特徴としている。

【００３２】請求項２１の発明の画像形成装置は、前記
請求項１２乃至２０のいずれか１項に記載のマルチビー
ム走査光学装置と、外部機器から入力したコードデータ
を画像信号に変換して該マルチビーム走査光学装置に入
力せしめるプリンタコントローラとから成ることを特徴
としている。

【００３３】請求項２２の発明のマルチビーム走査光学
装置は複数の発光点を有する光源手段から独立に光変調
され出射した複数の光束を偏向素子を介して走査光学素
子により被走査面上にスポット状に結像させ、該被走査
面上を該複数の光束で走査すると共に、該偏向素子を介
した該複数の光束の一部を同期検出位置にスポット状に
集光した後に、同期検出素子面上に導光し、該同期検出
素子からの信号を用いて該被走査面上の走査開始位置の
タイミングを該複数の光束毎に制御するマルチビーム走
査光学装置において、該同期検出位置における隣接する
光束間のスポット間隔が、該被走査面上における隣接す
る光束間のスポット間隔よりも小さくなるようにしてい
ることを特徴としている。

【００３４】

【発明の実施の形態】［実施形態１］図１は本発明のマ
ルチビーム走査光学装置をレーザービームプリンタやデ
ジタル複写機等の画像形成装置に適用したときの実施形
態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）であ
る。

【００３５】同図において１は主走査方向に間隔をあけ
て配置された２本の発光点（発光部）を有する光源手段
であり、例えばマルチビーム半導体レーザーより成って
いる。２は第１の光学素子としてのコリメーターレンズ
であり、マルチビーム半導体レーザー１から出射した複
数の光束を略平行光束としている。４は第２の光学素子
としてのシリンドリカルレンズであり、副走査断面内に
関して所定の屈折力を有している。３は開口絞りであ
り、通過光束径を整えている。尚、コリメーターレンズ
２、シリンドリカルレンズ４、開口絞り３等の各要素は
第１の光学系１２の一要素を構成している。

【００３６】５は偏向素子としての光偏向器であり、例
えばポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っており、ポ
リゴンモーター等の駆動手段（不図示）により図中矢印
Ａ方向に均一速度で回転している。

【００３７】６はｆθ特性と結像性能を有する走査光学
素子（結像光学系）であり、屈折光学素子６１と長尺の
回折光学素子６２とを有している。屈折光学素子６１は
主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有す
る単一のプラスチック製のトーリックレンズより成って
いる。本実施形態ではポリゴンミラー５の回転軸と被走
査面８の中点よりポリゴンミラー５側にトーリックレン
ズ６１、被走査面８側に長尺の回折光学素子６２を配し
ている。長尺の回折光学素子６２は射出成形により製作
されたプラスチック製であるが、ガラス基盤の上にレプ
リカで回折格子を製作しても同等の効果が得られる。こ
れらの光学素子６１，６２は共に主走査方向と副走査方
向とに異なるパワーを有しており、ポリゴンミラー５か
らの偏向光束を被走査面８上にスポット状に結像させる
とともに偏向面（ポリゴン面）５ａの倒れを補正してい
る。

【００３８】８は被走査面としての感光ドラム面（記録
媒体面）である。

【００３９】７は同期検出用光学素子（以下、「ＢＤレ
ンズ」と記す。）であり、プラスチック製のアナモフィ
ックレンズより成っており、後述するスリット面上に同
期信号検知用の複数の光束（ＢＤ光束）７３をスポット
状に結像させている。７５は同期検出用の折り返しミラ
ー（以下、「ＢＤミラー」と記す。）であり、感光ドラ
ム面７上の走査開始位置のタイミングを調整する為の複
数のＢＤ光束７３を後述する同期検出素子側へ反射させ
ている。７１は同期検出用のスリット（以下、「ＢＤス
リット」と記す。）であり、画像の書き出し位置を決め
ている。７２は同期検出素子としての光センサー（以
下、「ＢＤセンサー」と記す。）であり、本実施形態で
は該ＢＤセンサー７２からの出力信号を検知して得られ
た同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面８上への
画像記録の走査開始位置のタイミングを複数のＢＤ光束
７３毎に調整している。

【００４０】尚、ＢＤレンズ７、ＢＤミラー７５、ＢＤ
スリット７１、そしてＢＤセンサー７２等の各要素は同
期検出手段（以下、「ＢＤ光学系」と記す。）１３の一
要素を構成している。またＢＤ光学系１３はポリゴンミ
ラー５による反射偏向（偏向走査）面内に構成されてい
る。

【００４１】本実施形態において画像情報に応じてマル
チビーム半導体レーザー１から光変調され出射した２本
の発散光束（図中には１光束のみ図示、以下の図も同
様）はコリメーターレンズ２により略平行光束に変換さ
れ、シリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカ
ルレンズ４に入射した光束のうち主走査断面内において
はそのままの状態で射出し、開口絞り３によってその光
束断面の大きさが制限される。また副走査断面内におい
ては収束して開口絞り３によってその光束断面の大きさ
が制限され、ポリゴンミラー５の偏向面５ａにほぼ線像
（主走査方向に長手の線像）として結像する。そしてポ
リゴンミラー５の偏向面５ａで反射偏向された複数の光
束は走査光学素子６により感光ドラム面８上にスポット
状に結像され、該ポリゴンミラー５を矢印Ａ方向に回転
させることによって、該感光ドラム面８上を矢印Ｂ方向
（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより
記録媒体である感光ドラム面８上に画像記録を行なって
いる。

【００４２】このとき感光ドラム面８上を光走査する前
に該感光ドラム面８上の走査開始位置のタイミングを調
整する為に、ポリゴンミラー５で反射偏向された２つの
光束の一部をＢＤレンズ７によりＢＤミラー７５を介し
てＢＤスリット７１面上にスポット状に集光させた後、
ＢＤセンサー７２に導光している。そしてＢＤセンサー
７２からの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ
信号）を用いて感光ドラム面８上への画像記録の走査開
始位置のタイミングを各ＢＤ光束７３毎に調整してい
る。

【００４３】ここでＢＤ光学系１３のコンパクト化と複
数スポットの空間的重複防止による同期検出の高精度化
の条件について考察する。

【００４４】マルチビーム半導体レーザー１の隣接する
発光点間隔の主走査方向の距離（隣接する発光点間隔の
線分を主走査断面に投射したときの距離）をＬ(mm)、該
マルチビーム半導体レーザー１と感光ドラム面８間の主
走査方向の横倍率をｍ、走査光学素子６とＢＤレンズ７
の主走査方向の焦点距離を各々ｆ_SC(mm)、ｆ_BD(mm)とし
たとき、感光ドラム面８上での主走査方向の隣接する２
本の光束のスポット間隔Ｓ１(mm)は、 Ｓ１＝ｍ・Ｌ 同期検出位置（ＢＤスリット位置）での主走査方向の隣
接スポット間隔Ｓ２(mm)は、 Ｓ２＝ｍ・Ｌ×（ｆ_BD／ｆ_SC） となる。

【００４５】同期検出位置における隣接スポットの空間
的重複を防止するためにはスポット間隔として少なくと
も０．２ｍｍ以上離間する必要がある。そのため、 ０．２ ＜ ｍ・Ｌ×（ｆ_BD／ｆ_SC） なる条件を満たすことが必要となる。

【００４６】また一般的なマルチビーム走査光学装置の
主走査方向の横倍率ｍの取りうる範囲を考えると、ｍ≦
１０となり、 ０．０２／Ｌ ＜ ｆ_BD／ｆ_SC となる。

【００４７】次にＢＤ光学系１３のコンパクト化につい
て考察する。

【００４８】従来例のように走査光学素子を介して同期
検出用光学素子によりＢＤ光束を結像している場合、両
者の主走査方向の焦点距離は等しくなり、同期検出位置
を被走査面と光学的に同等な位置にする必要がある。

【００４９】ここではＢＤレンズ７の主走査方向の焦点
距離ｆ_BDを走査光学素子６の焦点距離ｆ_SCに対して小さ
くすることによって、即ち下記の条件式（１）を満たす
ことによってＢＤ光学系１３のコンパクト化を図る。

【００５０】 ｆ_BD／ｆ_SC＜１．０ ‥‥‥‥（１） 以上よりＢＤ光学系１３をコンパクト化と複数スポット
の空間的重複防止による同期検出の高精度化を両立させ
る配置として、両者の焦点距離ｆ_BD，ｆ_SCの比を、 ０．０２(mm)／Ｌ ＜ ｆ_BD／ｆ_SC ＜ １．０ ‥‥‥（２） となる条件を満足するように設定すれば良いことがわか
る。

【００５１】表−１に本実施形態におけるＢＤ光学系１
３の光学配置の設定値を示す。

【００５２】

【表１】

【００５３】本実施形態ではプラスチック材料で単独成
形したＢＤレンズ７を同期検出光束（ＢＤ光束）７３中
に配置している。そのＢＤレンズ７の主走査方向の焦点
距離ｆ_BDは、 ｆ_BD＝１２８．７５ｍｍ である。

【００５４】一方、走査光学素子６を構成するトーリッ
クレンズ６１と長尺の回折光学素子６２との主走査方向
の合成焦点距離ｆ_SCは、 ｆ_SC＝１８９．０８ｍｍ であり、上記のＢＤレンズ７の焦点距離ｆ_BDとの比は、 ｆ_BD／ｆ_SC＝０．６８１ である。これは上記条件式（１）及び（２）を満足させ
ている。

【００５５】この光学配置により同期検出位置（ＢＤス
リット位置）における２本のスポットは主走査方向に
０．２２７ｍｍ離間し、空間的に重複することはない。
またＢＤ光学系１３はＢＤレンズ７から同期検出位置ま
での距離をほぼ焦点距離分（約５９ｍｍ）短縮すること
が可能となった。

【００５６】また本実施形態ではＢＤ光学系１３をポリ
ゴンミラー５の反射偏向面内で構成したことにより、Ｂ
Ｄスリット７１を傾ける等の複雑なメカ構成にすること
なく、更にマルチビーム走査光学装置における複数の光
束間の主走査方向におけるジッターの発生を無くすこと
ができる。

【００５７】このように本実施形態では上述の如くマル
チビーム走査光学装置のＢＤレンズ７と走査光学素子６
の主走査方向の焦点距離ｆ_BD，ｆ_SCの比を適当な値に設
定することにより、即ち、条件式（２）を満足させつつ
ＢＤスリット７１面上における隣接する光束間の主走査
方向のスポット間隔Ｓ２を感光ドラム面８上における隣
接する光束間の主走査方向のスポット間隔Ｓ１よりも小
さくなるように設定することにより、マルチビームの高
精度な同期検出とＢＤ光学系１３のコンパクト化を両立
させている。

【００５８】尚、本実施形態では走査光学素子６を屈折
光学素子６１と回折光学素子６２とから構成している
が、これに限らず、屈折光学素子のみから構成されたも
のにおいても同等の効果を有することができる。また本
実施形態では光源手段の発光点の数を２としているが、
３以上のマルチビーム半導体レーザに適用しても同等の
効果を得られるものである。

【００５９】本実施形態では２本の発光点が主走査方向
に間隔を空けて配置されているが、副走査方向に関して
は２本の発光点が間隔を空けて配置されていても、間隔
なく配置されていても良い。

【００６０】［画像形成装置］次に本発明に適用される
画像形成装置の説明を行う。

【００６１】図８は、本発明の画像形成装置の実施形態
を示す副走査方向の要部断面図である。図８において、
符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１
０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７
からコードデータＤｃが入力する。このコードデータＤ
ｃは、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、
画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換される。この画
像データＤｉは、光走査ユニット１００に入力される。
そして、この光走査ユニット（マルチビーム走査光学装
置）１００からは、画像データＤｉに応じて変調された
光ビーム（光束）１０３が出射され、この光ビーム１０
３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走
査される。

【００６２】静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム
１０１は、モータ１１５によって時計廻りに回転させら
れる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の
感光面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交す
る副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方に
は、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電
ローラ１０２が表面に当接するように設けられている。
そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラ
ム１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって
走査される光ビーム１０３が照射されるようになってい
る。

【００６３】先に説明したように、光ビーム１０３は、
画像データＤｉに基づいて変調されており、この光ビー
ム１０３を照射することによって感光ドラム１０１の表
面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光
ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１
の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するよう
に配設された現像器１０７によってトナー像として現像
される。

【００６４】現像器１０７によって現像されたトナー像
は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対
向するように配設された転写ローラ１０８によって被転
写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光
ドラム１０１の前方（図８において右側）の用紙カセッ
ト１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能
である。用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１
０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１
２を搬送路へ送り込む。

【００６５】以上のようにして、未定着トナー像を転写
された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図８
において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部
に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３と
この定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧
ローラ１１４とで構成されており、転写部から撒送され
てきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１
４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１
１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ロー
ラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されてお
り、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せ
しめる。

【００６６】図８においては図示していないが、プリン
トコントローラ１１１は、先に説明データの変換だけで
なく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、光
走査ユニット１００内のポリゴンモータなどの制御を行
う。

【００６７】［実施形態２］図２は本発明のマルチビー
ム走査光学装置をレーザービームプリンタやデジタル複
写機等の画像形成装置に適用したときの実施形態２の主
走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図に
おいて図１に示した要素と同一要素には同符番を付して
いる。

【００６８】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は、走査光学素子６の一要素を構成するトーリッ
クレンズ６１とＢＤレンズ（同期検出用光学素子）７４
とをプラスチック材料により一体成形したことと、ＢＤ
レンズ７４の主走査方向の焦点距離をさらに短くし、Ｂ
Ｄ光学系１３のさらなるコンパクト化を実現したことで
ある。その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同
様であり、これにより同様な効果を得ている。

【００６９】即ち、本実施形態においてはＢＤレンズ７
４と走査光学素子６の一要素を構成するトーリックレン
ズ６１とをプラスチック材料により一体成形し、装置全
体の簡素化を図っている。

【００７０】表−２に本実施形態におけるＢＤ光学系１
３の光学配置の設定値を示す。

【００７１】

【表２】

【００７２】本実施形態においてＢＤ光学系１３のＢＤ
レンズ７４の主走査方向の焦点距離ｆ_BDは、 ｆ_BD＝７３．１５９ｍｍ である。

【００７３】一方、走査光学素子６を構成するトーリッ
クレンズ６１と長尺の回折光学素子６２との主走査方向
の合成焦点距離ｆ_SCは、 ｆ_SC＝１８９．０８ｍｍ であり、上記ＢＤレンズ７４の焦点距離ｆ_BDとの比は、 ｆ_BD／ｆ_SC＝０．３８７ である。これは前記条件式（１）及び（２）を満足させ
ている。

【００７４】本実施形態においても実施形態１と同様
に、同期検出位置（スリット位置）における２本のスポ
ットは主走査方向に０．２３２ｍｍ離間し、空間的に重
複することはない。また実施形態１と比較してＢＤレン
ズ７４の焦点距離を短くしているため、ＢＤ光学系１３
の更なるコンパクト化を実現している。

【００７５】このように本実施形態においては上述の如
くＢＤレンズ７４と走査光学素子６との主走査方向の焦
点距離ｆ_BD，ｆ_SCの比を適当な値に設定することによ
り、マルチビームの高精度な同期検出と、より一層のＢ
Ｄ光学系１３のコンパクト化を両立させている。

【００７６】［実施形態３］図３は本発明のマルチビー
ム走査光学装置をレーザービームプリンタやデジタル複
写機等の画像形成装置に適用したときの実施形態３の主
走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図に
おいて図１に示した要素と同一要素には同符番を付して
いる。

【００７７】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は、マルチビーム半導体レーザー１の発光点間隔
の距離Ｌを更に接近させたことと、マルチビーム半導体
レーザー１から射出する光束の主走査方向のＦ_NOを明る
くし、走査光学装置の主走査方向の横倍率を大きくした
ことである。その他の構成及び光学的作用は実施形態１
と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

【００７８】即ち、本実施形態のようにマルチビーム半
導体レーザー１の発光点間隔の距離Ｌを実施形態１に比
して更に接近させた場合、複数スポットの空間的重複防
止を行うためにはマルチビーム半導体レーザー１の射出
Ｆ_NOを明るくし、走査光学装置の主走査方向の横倍率を
大きくする必要がある。このとき必要とされる射出Ｆ _NO
をスポットプロファイルから算出する。

【００７９】一般に走査光学装置のスポットプロファイ
ルは入射光学系の開口絞り３のフラウンフォーファー回
折像であることが知られている。図４に開口（絞り）が
円形である場合の回折像の強度分布を示す。同図に示す
ように強度分布は中央部のメインロブの他、それを取り
巻くようにサイドロブがあり、その間には強度が０とな
る点が存在（エアリーディスクの暗輪）することが分か
る。この暗輪と明輪の位置及び強度は解析的に以下に示
す表−３のようになる。

【００８０】

【表３】

【００８１】λ：発振波長、Ｆ_me：被走査面への入射Ｆ
_NO表−３から第３明輪以降は強度として０．２％以下で
あるため無視し、隣接スポットにおいて共に第３暗輪が
重なり合わないことを複数スポットの空間的重複防止の
条件とする。

【００８２】この条件より、 ｍ・Ｌ・（ｆ_BD／ｆ_SC）＞ ２×３．３２８・λ・Ｆ_me （Ｆ_me／Ｆ_mi）×Ｌ×（ｆ_BD／ｆ_SC）＞ ６．６５６・λ・Ｆ_me Ｆ_mi＜ Ｌ／（６．６５６・λ）×（ｆ_BD／ｆ_SC）‥（３） 但し、 Ｆ_mi：マルチビーム半導体レーザーから出射する複数の
光束の走査方向の射出Ｆ_NOとなるマルチビーム半導体レ
ーザー１の射出Ｆ_NOを選択することが必要となる。また
ＢＤ光学系１３のコンパクト化を図るためには同時に、 ｆ_BD／ｆ_SC＜１．０ も満足する必要がある。

【００８３】表−４に本実施形態におけるＢＤ光学系１
３の光学配置の設定値を示す。

【００８４】

【表４】

【００８５】本実施形態ではマルチビーム半導体レーザ
ー１の主走査方向の発光点間隔Ｌは３０μｍ、マルチビ
ーム半導体レーザー１の発振波長は７８０ｎｍである。
上式より同期検出位置（ＢＤスリット位置）における複
数スポットの空間的重複防止のためには、 Ｆ_mi＜Ｌ／（６．６５６・λ）×（ｆ_BD／ｆ_SC） Ｆ_mi＜４．５４ であり、マルチビーム半導体レーザー１から出射する複
数の光束の射出Ｆ_NOを４．５４より明るくする必要があ
る。

【００８６】本実施形態ではマルチビーム半導体レーザ
ー１から出射する複数の光束の主走査方向の射出Ｆ_NOを
４．５と設定することによって、同期検出位置における
２本のスポットは主走査方向に０．２１０ｍｍ離間し、
これにより複数スポットの空間的分離を可能としてい
る。図５に同期検出位置におけるスポットの離間の様子
を示す。同図よりスポットプロファイルの第３暗輪まで
考慮しても空間的に重複していないことがわかる。また
ＢＤレンズ７と走査光学素子６の主走査方向の焦点距離
ｆ_BD，ｆ_SCの比を、 ｆ_BD／ｆ_SC＝０．７８６ とすることにより、ＢＤ光学系１３のコンパクト化も同
時に実現している。

【００８７】このように本実施形態では特にマルチビー
ム半導体レーザー１の主走査方向の隣接する発光点間隔
が小さい場合においても、ＢＤレンズ７と走査光学素子
６との主走査方向の焦点距離ｆ_BD，ｆ_SCの比、かつマル
チビーム半導体レーザー１から出射する複数の光束の射
出Ｆ_NOを適当な値に設定することにより、マルチビーム
の高精度な同期検出と、より一層のＢＤ光学系１３のコ
ンパクト化を両立することができる。

【００８８】尚、各実施形態においてはＢＤ光学系１３
を走査光学素子６の光軸に対して第１の光学系１２と反
対側の領域に配置したが、同じ側の領域に配置しても良
い。このときＢＤレンズ（同期検出用光学素子）と第２
の光学素子としてのシリンドリカルレンズとをプラスチ
ック射出成形により一体成形して構成しても良い。

【００８９】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く走査光学素子
と同期検出用光学素子との各々の主走査方向の焦点距離
の比を適当な値に設定することにより、同期検出用光学
系のコンパクト化、複数スポットの空間的重複防止によ
る同期検出の高精度化を実現することができるマルチビ
ーム走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置を達成
することができる。

【００９０】また本発明によれば前述の如く同期検出用
光学素子の主走査方向の焦点距離を走査光学素子の焦点
距離より短くしたまま、マルチビーム半導体レーザーか
ら射出する複数の光束のＦ_NOを適当な値に設定すること
により、同期検出位置における隣接スポットの第３暗輪
同士を空間的に分離し、ＢＤ光学系のコンパクト性を維
持したまま一層の同期検出精度の向上を実現することが
でき、またこれらにより容易な方法で、かつジッターの
少ない高精度の印字が可能なマルチビーム走査光学装置
及びそれを用いた画像形成装置を達成することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の主走査断面図

【図２】 本発明の実施形態２の主走査断面図

【図３】 本発明の実施形態３の主走査断面図

【図４】 円形開口のフラウンフォーファー回折像の強
度分布を示す図

【図５】 本発明の実施形態３における同期検出位置で
の複数スポットの離間を示す図

【図６】 従来の走査光学装置の光学系の主走査断面図

【図７】 同期検出位置での複数スポットの離間を示す
図

【図８】 本発明の画像形成装置の要部概略図

【符号の説明】

１ 光源手段（マルチビーム半導体レーザー） ２ 第１の光学素子（コリメーターレンズ） ３ 開口絞り ４ 第２の光学素子（シリンドリカルレンズ） ５ 偏向素子（ポリゴンミラー） ６ 走査光学素子 ６１ トーリックレンズ ６２ 回折光学素子 ７，７４ 同期検出用光学素子（ＢＤレンズ） ７１ 同期検出用スリット（ＢＤスリット） ７２ 同期検出素子（ＢＤセンサー） ７３ 同期検出光束（ＢＤ光束） ７５ 同期検出用折返しミラー（ＢＤミラー） ８ 被走査面（感光ドラム面） １００ マルチビーム走査光学装置 １０１ 感光ドラム １０２ 帯電ローラ １０３ 光ビーム １０７ 現像装置 １０８ 転写ローラ １０９ 用紙カセット １１０ 給紙ローラ １１１ プリンタコントローラ １１２ 転写材（用紙） １１３ 定着ローラ １１４ 加圧ローラ １１５ モータ １１６ 排紙ローラ １１７ 外部機器

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主走査方向に間隔をあけて配置された複
   数の発光点を有する光源手段から独立に光変調され出射
   した複数の光束を偏向素子を介して走査光学素子により
   被走査面上にスポット状に結像させ、該被走査面上を該
   複数の光束で走査すると共に、該偏向素子を介した該複
   数の光束の一部を同期検出位置にスポット状に集光した
   後に、同期検出素子面上に導光し、該同期検出素子から
   の信号を用いて該被走査面上の走査開始位置のタイミン
   グを該複数の光束毎に制御するマルチビーム走査光学装
   置において、 該同期検出位置における隣接する光束間の主走査方向の
   スポット間隔が、該被走査面上における隣接する光束間
   の主走査方向のスポット間隔よりも小さくなるようにし
   ていることを特徴とするマルチビーム走査光学装置。
2. 【請求項２】 独立に光変調可能な複数の光束を出射す
   る主走査方向に間隔をあけて配置された複数の発光点を
   有する光源手段と、該光源手段から出射された複数の光
   束を主走査方向に反射偏向する偏向素子と、該偏向素子
   で偏向された複数の光束を被走査面上に結像させる走査
   光学素子と、 該偏向素子で偏向された複数の光束の一部を同期検出用
   光学素子を介して同期検出素子面上に導光し、該同期検
   出素子からの信号を用いて該被走査面上の走査開始位置
   のタイミングを制御する同期検出手段とを有するマルチ
   ビーム走査光学装置において、 該光源手段の隣接する発光点間隔の主走査方向の距離を
   Ｌ、該走査光学素子の主走査方向の焦点距離をｆ_SC、該
   同期検出用光学素子の主走査方向の焦点距離をｆ_BDとし
   たとき、 ０．０２(mm)／Ｌ ＜ ｆ_BD／ｆ_SC ＜ １．０ なる条件を満足することを特徴とするマルチビーム走査
   光学装置。
3. 【請求項３】 前記同期検出手段は前記光源手段から出
   射された複数の光束毎に前記被走査面上の走査開始位置
   のタイミングを制御することを特徴とする請求項２記載
   のマルチビーム走査光学装置。
4. 【請求項４】 前記同期検出用光学素子はアナモフィッ
   クレンズであることを特徴とする請求項２記載のマルチ
   ビーム走査光学装置。
5. 【請求項５】 前記同期検出用光学素子はプラスチック
   材料で製作されていることを特徴とする請求項２又は４
   記載のマルチビーム走査光学装置。
6. 【請求項６】 前記走査光学素子はプラスチック材料で
   製作されていることを特徴とする請求項２記載のマルチ
   ビーム走査光学装置。
7. 【請求項７】 前記同期検出用光学素子と前記走査光学
   素子を構成する少なくとも一部の光学素子とはプラスチ
   ック射出成形により一体成形されていることを特徴とす
   る請求項２記載のマルチビーム走査光学装置。
8. 【請求項８】 前記同期検出用光学素子と前記光源手段
   から出射された複数の光束を主走査方向に長い線状の光
   束として結像させる光学素子はプラスチック射出成形に
   より一体成形されていることを特徴とする請求項２、４
   又は５記載のマルチビーム走査光学装置。
9. 【請求項９】 前記走査光学素子は屈折光学素子と回折
   光学素子とを有していることを特徴とする請求項２又は
   ６記載のマルチビーム走査光学装置。
10. 【請求項１０】 前記同期検出手段は前記偏向素子によ
    る反射偏向面内に構成されていることを特徴とする請求
    項２記載のマルチビーム走査光学装置。
11. 【請求項１１】 前記請求項１乃至１０のいずれか１項
    に記載のマルチビーム走査光学装置と、外部機器から入
    力したコードデータを画像信号に変換して該マルチビー
    ム走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラと
    から成ることを特徴とする画像形成装置。
12. 【請求項１２】 独立に光変調可能な複数の光束を出射
    する主走査方向に間隔をあけて配置された複数の発光点
    を有する光源手段と、該光源手段から出射された複数の
    光束を主走査方向に反射偏向する偏向素子と、該偏向素
    子で偏向された複数の光束を被走査面上に結像させる走
    査光学素子と、 該偏向素子で偏向された複数の光束の一部を同期検出用
    光学素子を介して同期検出素子面上に導光し、該同期検
    出素子からの信号を用いて該被走査面上の走査開始位置
    のタイミングを制御する同期検出手段とを有するマルチ
    ビーム走査光学装置において、 該走査光学素子の主走査方向の焦点距離をｆ_SC、該同期
    検出用光学素子の主走査方向の焦点距離をｆ_BDとしたと
    き、 ｆ_BD／ｆ_SC＜１．０ なる条件を満足すると共に、該光源手段の隣接する発光
    点間隔の主走査方向の距離をＬ、該光源手段の発振波長
    をλ、該光源手段から出射する複数の光束の主走査方向
    の射出ＦナンバーをＦ_miとしたとき Ｆ_mi＜Ｌ／（６．６５６×λ）×（ｆ_BD／ｆ_SC） なる条件を満足することを特徴とするマルチビーム走査
    光学装置。
13. 【請求項１３】 前記同期検出手段は前記光源手段から
    出射された複数の光束毎に前記被走査面上の走査開始位
    置のタイミングを制御することを特徴とする請求項１２
    記載のマルチビーム走査光学装置。
14. 【請求項１４】 前記同期検出用光学素子はアナモフィ
    ックレンズであることを特徴とする請求項１２記載のマ
    ルチビーム走査光学装置。
15. 【請求項１５】 前記同期検出用光学素子はプラスチッ
    ク材料で製作されていることを特徴とする請求項１２又
    は１４記載のマルチビーム走査光学装置。
16. 【請求項１６】 前記走査光学素子はプラスチック材料
    で製作されていることを特徴とする請求項１２記載のマ
    ルチビーム走査光学装置。
17. 【請求項１７】 前記同期検出用光学素子と前記走査光
    学素子を構成する少なくとも一部の光学素子とはプラス
    チック射出成形により一体成形されていることを特徴と
    する請求項１２記載のマルチビーム走査光学装置。
18. 【請求項１８】 前記同期検出用光学素子と前記光源手
    段から出射された複数の光束を主走査方向に長い線状の
    光束として結像させる光学素子はプラスチック射出成形
    により一体成形されていることを特徴とする請求項１
    ２、１４又は１５記載のマルチビーム走査光学装置。
19. 【請求項１９】 前記走査光学素子は屈折光学素子と回
    折光学素子とを有していることを特徴とする請求項１２
    又は１６記載のマルチビーム走査光学装置。
20. 【請求項２０】 前記同期検出手段は前記偏向素子によ
    る反射偏向面内に構成されていることを特徴とする請求
    項１２記載のマルチビーム走査光学装置。
21. 【請求項２１】 前記請求項１２乃至２０のいずれか１
    項に記載のマルチビーム走査光学装置と、外部機器から
    入力したコードデータを画像信号に変換して該マルチビ
    ーム走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラ
    とから成ることを特徴とする画像形成装置。
22. 【請求項２２】 複数の発光点を有する光源手段から独
    立に光変調され出射した複数の光束を偏向素子を介して
    走査光学素子により被走査面上にスポット状に結像さ
    せ、該被走査面上を該複数の光束で走査すると共に、該
    偏向素子を介した該複数の光束の一部を同期検出位置に
    スポット状に集光した後に、同期検出素子面上に導光
    し、該同期検出素子からの信号を用いて該被走査面上の
    走査開始位置のタイミングを該複数の光束毎に制御する
    マルチビーム走査光学装置において、該同期検出位置に
    おける隣接する光束間のスポット間隔が、該被走査面上
    における隣接する光束間のスポット間隔よりも小さくな
    るようにしていることを特徴とするマルチビーム走査光
    学装置。