JP2002182147A - 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】 往復型の偏向素子のコンパクト性、高速性等
のメリットを生かしつつ、十分な走査幅と小スポット径
を可能とする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】 光源手段１と、該光源手段から出射した
光束の状態を他の状態に変換する光学素子２と、偏向面
が往復運動することにより、該光学素子で変換された光
束を被走査面８へ向け偏向反射させて、該光束で被走査
面上の主走査方向に光走査する偏向素子５と、を具備す
る走査光学装置において、該光学素子から該偏向素子の
偏向面へ入射する主走査方向の光束の寸法は、該偏向面
の主走査方向の寸法より長いこと。

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、特に光源手段から出射
した光束を例えばガルバノミラー等の往復運動する偏向
素子で偏向反射させ、被走査面上を該光束で光走査して
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）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出射した光束を偏向素子により周
期的に偏向させ、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】この種の走査光学装置に用いられる偏向素
子は偏向面（偏向反射面）を複数有するポリゴンミラー
をモーターで回転させる回転型の偏向素子が一般的であ
るが、書き込みの高速化や偏向素子のコンパクト化に優
れた往復型（往復振動型）の偏向素子も用いられる。

【０００４】図９は往復型の偏向素子を用いた従来の走
査光学装置の主走査断面内に各要素を投射したときの要
部概略図である。

【０００５】同図において光源手段８１、コリメーター
レンズ８２、絞り８３は紙面の下方に配置されている。
光源手段８１から出射した発散光束はコリメーターレン
ズ８２により略平行光束となり、絞り８３によって光束
径が制限され、往復型の偏向素子（ガルバノミラー）８
５の偏向面８５ａへ正面（偏向角の略中央）から導かれ
る。偏向素子８５は駆動装置（不図示）により往復駆動
されている。偏向素子８５に入射した光束は往復運動を
している偏向面８５ａにより偏向され、arc-sin特性を
有する走査光学系（arc-sinレンズ）８６を介し、被走
査面８９上に結像される。

【０００６】そして偏向素子８５の偏向面８５ａを駆動
装置で往復運動させることによって、該感光ドラム面８
９上を所定方向（主走査方向）に光走査している。これ
により記録媒体としての感光ドラム面８９上に画像記録
を行なっている。

【０００７】このような振動型の偏向素子を用いた光走
査装置が、例えば特公平6-70688号公報に開示されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１０は代表的な往復
型の偏向素子及びそれに入射する光束のプロファイルを
示した要部概略図である。

【０００９】同図において往復型の偏向素子８５の偏向
面８５ａは枠体９２内に位置し、主走査面（偏向走査
面）に直交する副走査方向に延びた２本のトーションバ
ー９３で保持されている。偏向面８５ａと枠体９２の間
には静電気力、磁力、ローレンツ力等による引斥力が働
き該偏向面８５ａが往復運動するようになっている。そ
して偏向面８５ａに入射する光源から出射された光束９
４は、その主走査方向の径（寸法）が該偏向面８５ａの
主走査方向の幅（寸法）ＤＭＬより狭い（短い）状態で
入射し、偏向素子８５の往復運動により該光束９４が偏
向走査される。

【００１０】偏向素子は正弦振動による共振状態で往復
駆動されている。近年ではポリゴンミラーを用いた回転
型の偏向素子と同じレベルまで高速化が図られている。

【００１１】その一方、半導体プロセスによるマイクロ
マシニング技術により小型化が進められ、使用電力、騒
音等も回転型偏向素子を凌ぐものと成ってきている。

【００１２】しかしながらこれらの往復型の偏向素子は
その構造上、振動の高速化や振動幅を広くすることや偏
向素子の重量が大きくなると高精度の駆動制御が難し
い。この為偏向角が小さく、また偏向面が小さくなる傾
向があった。この為、十分な走査幅と小スポット径が要
求されるＬＢＰやデジタル複写機等の走査光学装置に適
用するには問題点があった。

【００１３】本発明はコンパクト性、高速性等の往復型
の偏向素子のメリットを生かしつつ、十分な走査幅と小
スポット径を可能とする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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の走査光
学装置は、光源手段と、該光源手段から出射した光束の
状態を他の状態に変換する光学素子と、偏向面が往復運
動することにより、該光学素子で変換された光束を被走
査面へ向け偏向反射させて、該光束で被走査面上の主走
査方向に光走査する偏向素子と、を具備する走査光学装
置において、該光学素子から該偏向素子の偏向面へ入射
する主走査方向の光束の寸法は、該偏向面の主走査方向
の寸法より長いことを特徴としている。

【００１５】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記偏向素子の往復運動は正弦振動であることを特
徴としている。

【００１６】請求項３の発明は請求項１の発明におい
て、前記偏向素子により偏向された光束はarc-sinレン
ズにより被走査面上に結像されることを特徴としてい
る。

【００１７】請求項４の発明は請求項１の発明におい
て、前記偏向素子の偏向面の主走査方向の幅をＤ（ｍ
ｍ）、該偏向素子での偏向後の光束の走査角をθ（ｒａ
ｄ）としたとき、 ２．７＜Ｄ・θ＜９．８ の条件を満足することを特徴としている。

【００１８】請求項５の発明は請求項１の発明におい
て、前記光学素子から前記偏向素子の偏向面へ入射する
副走査方向の光束の寸法は、該偏向面の副走査方向の寸
法より短いことを特徴としている。

【００１９】請求項６の発明は請求項１の発明におい
て、前記被走査面上の走査中央部における副走査方向の
スポット径が主走査方向のスポット径に比べて５％以上
長くなるように設定されていることを特徴としている。

【００２０】請求項７の発明は請求項１の発明におい
て、前記走査光学装置はプレオブジェクトタイプより成
ることを特徴としている。

【００２１】請求項８の発明は請求項１の発明におい
て、前記走査光学装置はポストオブジェクトタイプより
成ることを特徴としている。

【００２２】請求項９の発明は請求項１の発明におい
て、前記光源手段から出射した光束は前記偏向素子の偏
向面内から該偏向面に入射することを特徴としている。

【００２３】請求項１０の発明は請求項１の発明におい
て、前記光源手段から出射した光束は前記偏向素子の偏
向角の略中央から偏向面に入射することを特徴としてい
る。

【００２４】請求項１１の発明は請求項１の発明におい
て、前記走査光学装置は面倒れ補正機構を有しているこ
とを特徴としている。

【００２５】請求項１２の発明は請求項１の発明におい
て、前記光源手段はマルチビーム光源であることを特徴
としている。

【００２６】請求項１３の発明の走査光学装置は、光源
手段と、該光源手段から出射した光束の状態を他の状態
に変換する光学素子と、偏向面が往復運動することによ
り、該光学素子で変換された光束を被走査面へ向け偏向
反射させて、該光束で被走査面上の主走査方向に光走査
する偏向素子と、を具備する走査光学装置において、該
光学素子から該偏向素子の偏向面へ入射する副走査方向
の光束の寸法は、該偏向面の副走査方向の寸法より短い
ことを特徴としている。

【００２７】請求項１４の発明は請求項１３の発明にお
いて、前記偏向素子の往復運動は正弦振動であることを
特徴としている。

【００２８】請求項１５の発明は請求項１３の発明にお
いて、前記偏向素子により偏向された光束はarc-sinレ
ンズにより被走査面上に結像されることを特徴としてい
る。

【００２９】請求項１６の発明は請求項１３の発明にお
いて、前記偏向素子の偏向面の主走査方向の幅をＤ（ｍ
ｍ）、該偏向素子での偏向後の光束の走査角をθ（ｒａ
ｄ）としたとき、 ２．７＜Ｄ・θ＜９．８ 成る条件を満足することを特徴としている。

【００３０】請求項１７の発明は請求項１３の発明にお
いて、前記被走査面上の走査中央部における副走査方向
のスポット径が主走査方向のスポット径に比べて５％以
上長くなるように設定されていることを特徴としてい
る。

【００３１】請求項１８の発明は請求項１３の発明にお
いて、前記走査光学装置はプレオブジェクトタイプより
成ることを特徴としている。

【００３２】請求項１９の発明は請求項１３の発明にお
いて、前記走査光学装置はポストオブジェクトタイプよ
り成ることを特徴としている。

【００３３】請求項２０の発明は請求項１３の発明にお
いて、前記光源手段から出射した光束は前記偏向素子の
偏向面内から該偏向面に入射していることを特徴として
いる。

【００３４】請求項２１の発明は請求項１３の発明にお
いて、前記光源手段から出射した光束は前記偏向素子の
偏向角の略中央から偏向面に入射することを特徴として
いる。

【００３５】請求項２２の発明は請求項１３の発明にお
いて、前記走査光学装置は面倒れ補正機構を有している
ことを特徴としている。

【００３６】請求項２３の発明は請求項１３の発明にお
いて、前記光源手段はマルチビーム光源であることを特
徴としている。

【００３７】請求項２４の発明の走査光学装置は、光源
手段と、該光源手段から出射した光束の状態を他の状態
に変換する光学素子と、偏向面が往復運動することによ
り、該光学素子で変換された光束を被走査面へ向け偏向
反射させて、該光束で被走査面上の主走査方向に光走査
する偏向素子と、を具備する走査光学装置において、該
被走査面上の走査中央部における副走査方向のスポット
径が主走査方向のスポット径に比べて５％以上長くなる
ように設定されていることを特徴としている。

【００３８】請求項２５の発明は請求項２４の発明にお
いて、前記偏向素子の往復運動は正弦振動であることを
特徴としている。

【００３９】請求項２６の発明は請求項２４の発明にお
いて、前記偏向素子により偏向された光束はarc-sinレ
ンズにより被走査面上に結像されることを特徴としてい
る。

【００４０】請求項２７の発明は請求項２４の発明にお
いて、前記偏向素子の偏向面の主走査方向の幅をＤ（ｍ
ｍ）、該偏向素子での偏向後の光束の走査角をθ（ｒａ
ｄ）としたとき、 ２．７＜Ｄ・θ＜９．８ 成る条件を満足することを特徴としている。

【００４１】請求項２８の発明は請求項２４の発明にお
いて、前記走査光学装置はプレオブジェクトタイプより
成ることを特徴としている。

【００４２】請求項２９の発明は請求項２４の発明にお
いて、前記走査光学装置はポストオブジェクトタイプよ
り成ることを特徴としている。

【００４３】請求項３０の発明は請求項２４の発明にお
いて、前記光源手段から出射した光束は前記偏向素子の
偏向面内から該偏向面に入射していることを特徴として
いる。

【００４４】請求項３１の発明は請求項２４の発明にお
いて、前記光源手段から出射した光束は前記偏向素子の
偏向角の略中央から偏向面に入射することを特徴として
いる。

【００４５】請求項３２の発明は請求項２４の発明にお
いて、前記走査光学装置は面倒れ補正機構を有している
ことを特徴としている。

【００４６】請求項３３の発明は請求項２４の発明にお
いて、前記光源手段はマルチビーム光源であることを特
徴としている。

【００４７】請求項３４の発明の画像形成装置は、前記
請求項１乃至３３のいずれか１項に記載の光走査装置
と、該光走査装置の被走査面に配置された感光体と、該
感光体上を光束が走査することによって形成された静電
潜像をトナー像として現像する現像手段と、該現像され
たトナー像を用紙に転写する転写手段と、転写されたト
ナー像を用紙に定着させる定着手段とを有していること
を特徴としている。

【００４８】請求項３５の発明の画像形成装置は、前記
請求項１乃至３３のいずれか１項に記載の光走査装置
と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変
換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントロ
ーラとを有していることを特徴としている。

【００４９】

【発明の実施の形態】〔実施形態１〕図１は本発明の実
施形態１の走査光学装置の主走査断面内に各要素を投射
したときの要部断面図（主走査断面図）、図２は副走査
方向の要部断面図（副走査断面図）、図３は偏向素子の
動きを示した要部概略図である。

【００５０】尚、本明細書において主走査方向（偏向走
査面方向）とは偏向素子によってレーザー光束が偏向走
査される方向を称し、副走査方向とは走査光学系の光軸
を含み主走査方向とに直交する方向を称す。

【００５１】図中、１は光源手段であり、例えば半導体
レーザーより成っている。２は光学素子であるコリメー
ターレンズであり、光源手段１から出射された発散光束
を略平行光束に変換している。３は開口絞りであり、通
過光束（光量）を制限している。尚、コリメーターレン
ズ２、開口絞り３等の各要素は入射光学系１１の一要素
を構成している。

【００５２】５は偏向面５ａが軸５ｂを回動軸として往
復運動することにより、光束を被走査面８へ向け偏向反
射（偏向走査）する往復型の偏向素子であり、例えばガ
ルバノミラー（振動ミラー）より成っている。この偏向
素子５は偏向面５ａが静電気力等の駆動手段１２により
正弦共振振動をしている。

【００５３】６はarc-sin特性を有する走査光学系（arc
-sinレンズ）であり、凸球面レンズ６１と凹球面レンズ
６２の２枚のレンズを有しており、偏向素子５で偏向さ
れた光束を被走査面８上に結像させている。上記２枚の
レンズ６１，６２は共にガラス材で製作されている。ar
c-sinレンズ６は正弦振動するガルバノミラー５で走査
する場合、 Ｌ＝ｆ・ｓｉｎ^-1θａ 但し、Ｌ：走査距離 ｆ：焦点距離 θａ：入射角度 の関係を持つレンズである。

【００５４】８は被走査面である感光ドラム面である。

【００５５】尚、本実施形態における走査光学装置は偏
向面入射以前のレンズで偏向面上で光束を集光すること
なく、該偏向面で光束が反射した後、該偏向面と感光ド
ラム面との間にある結像レンズ（走査レンズ）で光束を
該感光ドラム面上で集光するタイプのプレオブジェクト
タイプより成る。尚、本実施形態では偏向面以前のレン
ズで該偏向面にある程度集光するようにするタイプのポ
ストオブジェクトタイプを用いても良い。

【００５６】本実施形態において画像情報に応じて半導
体レーザー１から光変調され出射した発散光束はコリメ
ーターレンズ２によって略平行光束に変換され、開口絞
り３によって光量が制限され、主走査断面内においては
光偏向器５の偏向角の略中央から偏向面５ａに入射（正
面入射）する。このとき偏向面５ａに入射する光束の主
走査方向の幅（寸法）は該偏向面５ａの主走査方向の幅
（偏向面径）より広い（長い）状態で入射する。また副
走査断面内においては偏向面５ａに対し副走査方向に角
度を持って入射（斜入射）する。このとき偏向面５ａに
入射する光束の副走査方向の寸法は該偏向面５ａの光学
素子１１の光軸を含み主走査方向と直交する副走査方向
の幅より狭い状態で入射する。

【００５７】そして偏向素子５の偏向面５ａで偏向反射
された光束は走査光学系６を介して感光ドラム面８上に
導光され、該偏向素子５の偏向面５ａを往復運動させる
ことによって、該感光ドラム面８上を所定方向（主走査
方向）に光走査している。これにより記録媒体としての
感光ドラム面８上に画像記録を行なっている。

【００５８】図４は本実施形態における偏向素子及びそ
れに入射する光束のプロファイルを示した説明図であ
る。

【００５９】同図において偏向素子５の偏向面５ａは枠
体５２内に位置し、副走査方向に延びた２本のトーショ
ンバー５３で保持されている。偏向面５ａと枠体５２の
間には静電気力、磁力、ローレンツ力等による引斥力が
働き該偏向面５ａが往復運動するようになっている。

【００６０】本実施形態において偏向面５ａに入射する
光束５４は上述した如く該偏向面５ａの主走査方向の幅
より広い状態で入射する。即ち主走査方向の光束５４の
光束径は偏向面５ａより大きい（オーバーフィルド）。
更に偏向面５ａに入射する光束５４は該偏向面５ａの光
軸を含み主走査方向と直交する副走査方向の幅より狭い
状態で入射する。即ち副走査方向の光束５４の光束径は
偏向面５ａより小さい（アンダーフィルド）。

【００６１】ここで本実施形態において偏向素子５に入
射する光束を偏向面５ａの主走査方向の幅より広い状態
で入射（オーバーフィルド）させる理由について説明す
る。

【００６２】まず被走査面８上におけるスポット径ρ
（μm）は以下のように表記される。

【００６３】 ρ＝1.645×Ｆnoλ ＝1.645×（Ｗ・λ）／（Ｄ・θ） θ：走査角（偏向走査後の光束の全角） （rad） Ｄ：偏向面径（主走査方向） （mm） Ｗ：有効走査範囲 （mm） λ：波長 （μm） ここでスポット径ρはフラウンフォーファ回折像の中心
強度に比べて１／ｅ²の強度を径としている。

【００６４】またＷ，λ，ρ等は本実施形態をプリンタ
等の画像形成装置に適用したときを想定して Ｗ＝２１０〜３０５ｍｍ（Ａ４幅〜１２ｉｎｃｈに拘
束） λ＝６８０〜７８０ｍｍ（ＬＤ光源仕様） ρ＝４０〜９０μｍ（解像度仕様） としている。

【００６５】上式のパラメータのうち、Ｗ及びλは仕様
上の選択範囲が限られるため、スポット径を小さくする
ためにはＤ及びθを大きくする必要があることがわか
る。しかしながら往復型の偏向素子ではその構造上、偏
向面径Ｄ及び走査角θを容易に大きくすることが不可能
である。

【００６６】そこで本実施形態では入射光学系１１で光
束を制限してから細い光束を偏向面５ａに入射させるの
ではなく、該偏向面５ａの主走査方向の幅より広い光束
を入射させ、該偏向面５ａを有効に使用しスポット径の
微小化を行っている。また本実施形態は同時に入射光学
系１１の光束径を制限していないため、該入射光学系１
１の位置調整等がいらなくなる等の副次作用も有する。

【００６７】また本実施形態では各要素の偏向面５ａの
主走査方向の幅をＤ（ｍｍ）、該偏向素子５での偏向後
の光束の走査角（全角）をθ（ｒａｄ）としたとき、 ２．７＜Ｄ・θ＜９．８ ‥‥‥（１） の条件を満足するように各要素を選択している。これに
より走査光学装置として好適なスポット径を得ている。

【００６８】ここで条件式（１）の下限値を越えると、
被走査面上におけるスポット径ρが大きくなりすぎ、高
精細な画像形成が難しくなるので良くない。また条件式
（１）の上限値を越えると、被走査面上におけるスポッ
ト径ρが小さくなるが、走査角θを一定としたとき、偏
光素子の偏向面の幅Ｄを大きくしなければならず、偏光
素子の駆動機構が複雑化してくるので良くない。

【００６９】次に偏向素子５に入射する光束を偏向面５
ａの副走査方向の幅より狭い状態で入射（アンダーフィ
ルド）させる理由について説明する。

【００７０】図４に示すように偏向面５ａはその副走査
方向をトーションバー５３で保持されている。このトー
ションバー５３を入射光が照射すると該トーションバー
５３で反射した光が走査レンズに入射して被走査面上に
入射してゴーストが発生し、画像品位を低下させる。し
たがってゴーストを発生させないためには副走査方向は
偏向面５ａの幅より狭い光束５４を入射させる必要があ
る。

【００７１】主走査方向及び副走査方向とも入射光学系
１１にこれらの制限を加えることにより、偏向面５ａ上
での実効ビーム径は副走査方向より主走査方向が大きく
なる。そのためそのフラウンフォーファー回折像である
被走査面８上の走査中央部におけるスポット形状（スポ
ット径）は副走査方向より主走査方向の方が小さくな
る。

【００７２】本実施形態での設計パラメータを以下に示
す。

【００７３】 θ：走査角（偏向走査後の光束の全角）＝ 60deg＝1.05（rad） Ｄ：偏向面径（主走査方向） ＝ 3mm Ｗ：有効走査範囲 ＝ 210mm（Ａ４幅） λ：波長 ＝ 780μm Ｄs：偏向面上での副走査方向のビーム径 ＝ 2.6mm Ｄ・θ： ＝ 3.14 上記より被走査面上で得られる主走査方向と副走査方向
のスポット径ρは、 ρ＝86×99 μｍ （主走査×副走査） となり、ＬＢＰ、デジタル複写機等の走査光学装置に好
適なスポットを得ることが可能となる。

【００７４】具体的には被走査面上で主走査方向と副走
査方向で副走査方向のスポット径が主走査方向のスポッ
ト径に比べて５％以上長くなるようにしている。

【００７５】このように本実施形態では上述の如く偏向
素子５の偏向面５ａに入射する光束を該偏向面５ａの主
走査方向の幅より広い状態で入射させ、また該偏向面５
ａの副走査方向の幅より狭い状態で入射させることによ
り、十分な走査幅と小スポット径が可能となり、コンパ
クト性、高速性等の往復型の偏向素子のメリットを生か
した走査光学装置を実現することができる。

【００７６】尚、本実施形態ではarc-sinレンズを２枚
のレンズより構成したが、例えば単一のレンズ、もしく
は３枚以上のレンズより構成しても良い。またプラスチ
ック材料より構成しても良い。

【００７７】〔実施形態２〕図５は本発明の実施形態２
の走査光学装置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。

【００７８】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は走査タイプをプレオブジェクトタイプからポス
トオブジェクトタイプに変更した点、入射光学系から出
射した光束を偏向素子の偏向面内から該偏向面に入射さ
せている点、arc-sinレンズ（走査光学系）により光学
的に等速性を補正していない点である。その他の構成お
よ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。

【００７９】即ち、本実施形態においては光源手段であ
る半導体レーザー１から出射した発散光束は集光レンズ
２によって被走査面８上にそのまま結像する収束光束に
変換される。この光束は絞り３によって光量を制限され
偏向素子５の偏向面５ａに入射する。

【００８０】本実施形態においては入射光学系１１を偏
向面内から副走査方向に角度を付けずに偏向素子５に入
射させている。これは副走査方向に角度をもたせた入射
方法と比較し構成が容易であり、更にスポット回転によ
る結像性能の劣化を生じない等のメリットを有する。

【００８１】また本実施形態においては偏向面５ａに入
射する光束を前述の実施形態１と同様、該偏向面５ａの
主走査方向の幅より広い状態で入射させ（オーバーフィ
ルド）、また該偏向面５ａの光軸を含み主走査方向と直
交する副走査方向の幅より狭い状態で入射させている
（オーバーフィルド）。

【００８２】本実施形態においては上記の如く偏向面５
ａで偏向反射された光源手段１からの光束がそのまま被
走査面８上に結像して、感光ドラム等からなる被走査面
８上を該光束で光走査するポストオブジェクトタイプよ
り構成している。

【００８３】ここで本実施形態では走査スポットの等速
性が走査光学系で補正されていないため、画像中心部と
周辺部でドット当たりの光源の発光時間を変更すること
により、電気的に走査方向の歪曲特性を補正している。

【００８４】本実施形態での設計パラメータを以下に示
す。

【００８５】 θ：走査角（偏向走査後の光束の全角）＝ 40deg＝ 0.70（rad） Ｄ：偏向面径（主走査方向） ＝ 5mm Ｗ：有効走査範囲 ＝ 210mm（Ａ４幅） λ：波長 ＝ 780μm Ｄs：偏向面上での副走査方向のビーム径＝ 4mm Ｄ・θ： ＝ 3.49 上記より被走査面上で得られる主走査方向と副走査方向
のスポット径ρは、 ρ＝77×97μｍ （主走査×副走査） となり、ＬＢＰ、デジタル複写機等の走査光学装置に好
適なスポットを得ることが可能となる。

【００８６】このように本実施形態では上述の如く偏向
素子５の偏向面５ａに入射する光束を該偏向面５ａの主
走査方向の幅より広い状態で入射させ、また該偏向面５
ａの副走査方向の幅より狭い状態で入射させることによ
り、十分な走査幅と小スポット径が可能となる。更に本
実施形態の固有の効果として走査タイプをポストオブジ
ェクトタイプとしたことにより、走査光学装置の低コス
ト化、簡略化が図られ、コンパクト性、高速性等の往復
型の偏向素子のメリットと合わせ、有用な走査光学装置
の実現が可能となる。

【００８７】〔実施形態３〕図６は本発明の実施形態３
の走査光学装置における副走査方向の要部断面図（副走
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。

【００８８】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は走査光学装置に偏向素子５の偏向面５ａに対す
る面倒れ補正機構を追加した点である。その他の構成お
よ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。

【００８９】即ち、同図において４はシリンドリカルレ
ンズであり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有してお
り、開口絞り３を通過した光束を副走査断面内で偏向素
子５の偏向面５ａにほぼ線像として結像させている。１
６はarc-sin特性を有する走査光学系（arc-sinレンズ）
であり、凸球面レンズ６１とトーリックレンズ６３の２
枚のレンズを有しており、該２枚のレンズは共にガラス
材で製作されている。尚、２枚のレンズ６１，６３はプ
ラスチック材より構成しても良い。

【００９０】本実施形態において半導体レーザー１から
出射した発散光束はコリメーターレンズ２によって略平
行光束に変換される。この略平行光束は絞り３によって
光量を制限されリンドリカルレンズ４に入射する。この
うち主走査方向の光束は偏向素子５に入射するが、副走
査方向の光束は偏向素子５の偏向面５ａ付近に結像され
る。したがって偏向面５ａに入射する光束は主走査方向
に長手の線像となる。

【００９１】偏向面５ａは正弦共振振動をしており、そ
こで偏向反射された光束は走査光学系１６に入射する。
走査光学系１６に入射した光束は等速性を補正された
後、該走査光学系６により被走査面８上に結像して、該
被走査面８上を光走査する。

【００９２】本実施形態では偏向素子の偏向面は１面し
か有していないが、該偏向面と被走査面を副走査断面内
において光学的に共役にすることで面倒れ補正機能を付
加している。これは往復型の偏向素子が外乱に弱いた
め、万一往復運動中に面倒れを生じても走査線位置ズレ
によるピッチムラを生じさせないためである。

【００９３】図７は本実施形態における偏向素子及びそ
れに入射する光束のプロファイルを示した説明図であ
る。同図において図４に示した要素と同一要素には同符
番を付している。

【００９４】同図に示すように偏向面５ａに入射する光
束５４は、該偏向面５ａの主走査方向の幅より広い状態
で入射し（オーバーフィルド）、また光軸を含みこれと
直交する副走査方向では偏向面５ａ上でほぼ結像状態
（主走査方向に長手の線像）と成っている。

【００９５】本実施形態での設計パラメータを以下に示
す。

【００９６】 θ：走査角（偏向走査後の光束の全角）＝ 60 deg＝ 1.05（rad ） Ｄ：偏向面径（主走査方向） ＝ 5mm Ｗ：有効走査範囲 ＝ 297mm（Ａ３幅） λ：波長 ＝ 780μm Ｄ・θ： ＝ 5.24 上記より被走査面上で得られる主走査方向と副走査方向
のスポット径ρは、 ρ＝73×80 μｍ （主走査×副走査） となり、ＬＢＰ、デジタル複写機等の走査光学装置に好
適なスポットを得ることが可能となる。なお本実施形態
における副走査方向のスポット径は面倒れ補正光学系の
ため偏向面の大きさに関係なく任意に設定できる。

【００９７】このように本実施形態では上述の如く偏向
素子５の偏向面５ａに入射する光束を該偏向面５ａの主
走査方向の幅より広い状態で入射させることにより、十
分な走査幅と小スポット径が可能となり、コンパクト
性、高速性等の往復型の偏向素子のメリットを生かした
走査光学装置を実現することができる。

【００９８】さらに本実施形態の固有の効果として面倒
れ補正光学系を採用したことにより、外乱に強い往復型
偏向素子を用いた走査光学装置の実現が可能である。

【００９９】尚、各実施形態においては光源手段をシン
グルビームより構成したが、これに限らず、複数の発光
部を有するマルチビーム半導体レーザーより構成して
も、本発明は前述の各実施形態と同様に適用することが
できる。

【０１００】［画像形成装置］図８は、前述した実施形
態１から３のいずれかの光走査装置を用いた画像形成装
置（電子写真プリンタ）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１０４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Ｄ
ｃが入力する。このコードデータＤｃ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（光走査装置）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１０３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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。ここで用いられるトナー粒子は、例えば帯電ロ
ーラ１０２によって帯電された電荷とは逆符号を持つも
のが用いられる。そして、感光ドラムの非露光部にトナ
ーが付着する部分（画線部）となる。つまり、本実施形
態においては、所謂正規現像が行われる。尚、本実施形
態において感光ドラムの露光部にトナーが付着する反転
現像を行うようにしても良い。

【０１０３】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。

【０１０４】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。

【０１０５】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。

【０１０６】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く光学素子から
往復型の偏向素子の偏向面へ入射する主走査方向の光束
の寸法を、該偏向面の主走査方向の寸法より長くなるよ
うにし、また偏向面径、走査角、スポット径等に適当な
値を選択することにより、往復型の偏向素子のコンパク
ト性、高速性等のメリットを生かしつつ、十分な走査幅
と小スポット径を可能とする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１の副走査断面図

【図３】 偏向素子の動きを示す要部概略図

【図４】 本発明の実施形態１の偏向素子及びそれに入
射する光束のプロファイルを示す説明図

【図５】 本発明の実施形態２の主走査断面図

【図６】 本発明の実施形態３の副走査断面図

【図７】 本発明の実施形態３の偏向素子及びそれに入
射する光束のプロファイルを示す説明図

【図８】 本発明の走査光学装置を用いた画像形成装置
（電子写真プリンタ）の構成例を示す副走査方向の要部
断面図

【図９】 従来の走査光学装置の主走査断面図

【図１０】 往復型偏向素子及びそれに入射する光束の
プロファイルを示す説明図

【符号の説明】

１ 光源手段（半導体レーザー） ２ 光学素子（コリメーターレンズ） ３ 絞り ４ シリンドリカルレンズ ５ 往復型の偏向素子 １１ 入射光学系 ５ａ 偏向面 ５２ 外枠 ５３ トーションバー ６，１６ 走査光学系 ６１ 凸球面レンズ ６２ 凹球面レンズ ６３ トーリックレンズ ８ 被走査面（感光体ドラム） １００ 光走査装置 １０１ 感光ドラム １０２ 帯電ローラ １０３ 光ビーム １０４ 画像形成装置 １０７ 現像装置 １０８ 転写ローラ １０９ 用紙カセット １１０ 給紙ローラ １１２ 転写材（用紙） １１３ 定着ローラ １１４ 加圧ローラ １１６ 排紙ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C362 AA36 AA37 AA40 BA17 BA58 BA83 BA84 BA86 BB02 DA08 2H045 AB02 AB24 BA22 CA03 CA63 CB24 2H087 KA19 LA21 LA22 PA02 PA17 PB02 5C072 AA03 CA06 DA21 HA02 HA12 HA14 XA01 XA05

Claims (35)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段と、 該光源手段から出射した光束の状態を他の状態に変換す
   る光学素子と、 偏向面が往復運動することにより、該光学素子で変換さ
   れた光束を被走査面へ向け偏向反射させて、該光束で被
   走査面上の主走査方向に光走査する偏向素子と、を具備
   する走査光学装置において、 該光学素子から該偏向素子の偏向面へ入射する主走査方
   向の光束の寸法は、該偏向面の主走査方向の寸法より長
   いことを特徴とする走査光学装置。
2. 【請求項２】 前記偏向素子の往復運動は正弦振動であ
   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】 前記偏向素子により偏向された光束はar
   c-sinレンズにより被走査面上に結像されることを特徴
   とする請求項１記載の走査光学装置。
4. 【請求項４】 前記偏向素子の偏向面の主走査方向の幅
   をＤ（ｍｍ）、該偏向素子での偏向後の光束の走査角を
   θ（ｒａｄ）としたとき、 ２．７＜Ｄ・θ＜９．８ の条件を満足することを特徴とする請求項１記載の走査
   光学装置。
5. 【請求項５】 前記光学素子から前記偏向素子の偏向面
   へ入射する副走査方向の光束の寸法は、該偏向面の副走
   査方向の寸法より短いことを特徴とする請求項１記載の
   走査光学装置。
6. 【請求項６】 前記被走査面上の走査中央部における副
   走査方向のスポット径が主走査方向のスポット径に比べ
   て５％以上長くなるように設定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。
7. 【請求項７】 前記走査光学装置はプレオブジェクトタ
   イプより成ることを特徴とする請求項１記載の走査光学
   装置。
8. 【請求項８】 前記走査光学装置はポストオブジェクト
   タイプより成ることを特徴とする請求項１記載の走査光
   学装置。
9. 【請求項９】 前記光源手段から出射した光束は前記偏
   向素子の偏向面内から該偏向面に入射することを特徴と
   する請求項１記載の走査光学装置。
10. 【請求項１０】 前記光源手段から出射した光束は前記
    偏向素子の偏向角の略中央から偏向面に入射することを
    特徴とする請求項１記載の走査光学装置。
11. 【請求項１１】 前記走査光学装置は面倒れ補正機構を
    有していることを特徴とする請求項１記載の走査光学装
    置。
12. 【請求項１２】 前記光源手段はマルチビーム光源であ
    ることを特徴とする請求項１記載の走査光学装置。
13. 【請求項１３】 光源手段と、 該光源手段から出射した光束の状態を他の状態に変換す
    る光学素子と、 偏向面が往復運動することにより、該光学素子で変換さ
    れた光束を被走査面へ向け偏向反射させて、該光束で被
    走査面上の主走査方向に光走査する偏向素子と、を具備
    する走査光学装置において、 該光学素子から該偏向素子の偏向面へ入射する副走査方
    向の光束の寸法は、該偏向面の副走査方向の寸法より短
    いことを特徴とする走査光学装置。
14. 【請求項１４】 前記偏向素子の往復運動は正弦振動で
    あることを特徴とする請求項１３記載の走査光学装置。
15. 【請求項１５】 前記偏向素子により偏向された光束は
    arc-sinレンズにより被走査面上に結像されることを特
    徴とする請求項１３記載の走査光学装置。
16. 【請求項１６】 前記偏向素子の偏向面の主走査方向の
    幅をＤ（ｍｍ）、該偏向素子での偏向後の光束の走査角
    をθ（ｒａｄ）としたとき、 ２．７＜Ｄ・θ＜９．８ 成る条件を満足することを特徴とする請求項１３記載の
    走査光学装置。
17. 【請求項１７】 前記被走査面上の走査中央部における
    副走査方向のスポット径が主走査方向のスポット径に比
    べて５％以上長くなるように設定されていることを特徴
    とする請求項１３記載の走査光学装置。
18. 【請求項１８】 前記走査光学装置はプレオブジェクト
    タイプより成ることを特徴とする請求項１３記載の走査
    光学装置。
19. 【請求項１９】 前記走査光学装置はポストオブジェク
    トタイプより成ることを特徴とする請求項１３記載の走
    査光学装置。
20. 【請求項２０】 前記光源手段から出射した光束は前記
    偏向素子の偏向面内から該偏向面に入射していることを
    特徴とする請求項１３記載の走査光学装置。
21. 【請求項２１】 前記光源手段から出射した光束は前記
    偏向素子の偏向角の略中央から偏向面に入射することを
    特徴とする請求項１３記載の走査光学装置。
22. 【請求項２２】 前記走査光学装置は面倒れ補正機構を
    有していることを特徴とする請求項１３記載の走査光学
    装置。
23. 【請求項２３】 前記光源手段はマルチビーム光源であ
    ることを特徴とする請求項１３記載の走査光学装置。
24. 【請求項２４】 光源手段と、 該光源手段から出射した光束の状態を他の状態に変換す
    る光学素子と、 偏向面が往復運動することにより、該光学素子で変換さ
    れた光束を被走査面へ向け偏向反射させて、該光束で被
    走査面上の主走査方向に光走査する偏向素子と、を具備
    する走査光学装置において、 該被走査面上の走査中央部における副走査方向のスポッ
    ト径が主走査方向のスポット径に比べて５％以上長くな
    るように設定されていることを特徴とする走査光学装
    置。
25. 【請求項２５】 前記偏向素子の往復運動は正弦振動で
    あることを特徴とする請求項２４記載の走査光学装置。
26. 【請求項２６】 前記偏向素子により偏向された光束は
    arc-sinレンズにより被走査面上に結像されることを特
    徴とする請求項２４記載の走査光学装置。
27. 【請求項２７】 前記偏向素子の偏向面の主走査方向の
    幅をＤ（ｍｍ）、該偏向素子での偏向後の光束の走査角
    をθ（ｒａｄ）としたとき、 ２．７＜Ｄ・θ＜９．８ 成る条件を満足することを特徴とする請求項２４記載の
    走査光学装置。
28. 【請求項２８】 前記走査光学装置はプレオブジェクト
    タイプより成ることを特徴とする請求項２４記載の走査
    光学装置。
29. 【請求項２９】 前記走査光学装置はポストオブジェク
    トタイプより成ることを特徴とする請求項２４記載の走
    査光学装置。
30. 【請求項３０】 前記光源手段から出射した光束は前記
    偏向素子の偏向面内から該偏向面に入射していることを
    特徴とする請求項２４記載の走査光学装置。
31. 【請求項３１】 前記光源手段から出射した光束は前記
    偏向素子の偏向角の略中央から偏向面に入射することを
    特徴とする請求項２４記載の走査光学装置。
32. 【請求項３２】 前記走査光学装置は面倒れ補正機構を
    有していることを特徴とする請求項２４記載の走査光学
    装置。
33. 【請求項３３】 前記光源手段はマルチビーム光源であ
    ることを特徴とする請求項２４記載の走査光学装置。
34. 【請求項３４】 前記請求項１乃至３３のいずれか１項
    に記載の光走査装置と、該光走査装置の被走査面に配置
    された感光体と、該感光体上を光束が走査することによ
    って形成された静電潜像をトナー像として現像する現像
    手段と、該現像されたトナー像を用紙に転写する転写手
    段と、転写されたトナー像を用紙に定着させる定着手段
    とを有していることを特徴とする画像形成装置。
35. 【請求項３５】 前記請求項１乃至３３のいずれか１項
    に記載の光走査装置と、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前記光走査装置に入力せしめ
    るプリンタコントローラとを有していることを特徴とす
    る画像形成装置。