JP2002189181A - 走査光学装置 - Google Patents
走査光学装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 描画領域では複数のレーザー光の主走査方向
の走査位置を揃えることによりポリゴンミラーの大型化
を防ぎつつ、複数のビームの書き出し位置を正確に定め
ること。 【解決手段】 発光波長が異なる複数の半導体レーザー
１０ａ，１０ｂから発した光束は、ポリゴンミラー１４
により同時に偏向され、ｆθレンズ２０を介して走査対
象面１５上に結像する。ｆθレンズの第２、第３レンズ
２２，２３の間に配置された分離ミラー３０で反射され
た描画範囲外の光束はモニター用受光素子３１により受
光され、同期信号を発生させる。倍率色収差を補正する
第２レンズ２２上の回折レンズ構造２４は、描画範囲Ｒ
ｄに達する光束が通る領域Ｒｃにのみ形成されている。
波長の異なる２本のレーザー光は、描画範囲では揃えら
れ、モニター用受光素子３１に入射する際には走査方向
に分離し、各光束に応じた独立の同期信号を発生させ
る。
の走査位置を揃えることによりポリゴンミラーの大型化
を防ぎつつ、複数のビームの書き出し位置を正確に定め
ること。 【解決手段】 発光波長が異なる複数の半導体レーザー
１０ａ，１０ｂから発した光束は、ポリゴンミラー１４
により同時に偏向され、ｆθレンズ２０を介して走査対
象面１５上に結像する。ｆθレンズの第２、第３レンズ
２２，２３の間に配置された分離ミラー３０で反射され
た描画範囲外の光束はモニター用受光素子３１により受
光され、同期信号を発生させる。倍率色収差を補正する
第２レンズ２２上の回折レンズ構造２４は、描画範囲Ｒ
ｄに達する光束が通る領域Ｒｃにのみ形成されている。
波長の異なる２本のレーザー光は、描画範囲では揃えら
れ、モニター用受光素子３１に入射する際には走査方向
に分離し、各光束に応じた独立の同期信号を発生させ
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、レーザープリン
ター等の走査光学装置に関し、特に、複数のビームを同
時に走査させるマルチビーム走査光学装置に関する。
ター等の走査光学装置に関し、特に、複数のビームを同
時に走査させるマルチビーム走査光学装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、複数のレーザー光を同時に走
査させることにより一走査で複数の走査線を形成するマ
ルチビーム走査光学装置が知られている。この種のマル
チビーム走査光学装置では、複数のレーザー光源から発
したレーザー光をポリゴンミラーにより同時に偏向し、
ｆθレンズを介して感光体ドラム等の走査対象面上にビ
ームスポットとして結像させて走査することにより、走
査対象面上に一走査で複数の走査線を形成する。なお、
この明細書では、走査対象面上でビームスポットが走査
する方向を主走査方向、これに直交する方向を副走査方
向と定義し、各光学素子の形状、パワーの方向性は、走
査対象面上での方向を基準に説明することとする。
査させることにより一走査で複数の走査線を形成するマ
ルチビーム走査光学装置が知られている。この種のマル
チビーム走査光学装置では、複数のレーザー光源から発
したレーザー光をポリゴンミラーにより同時に偏向し、
ｆθレンズを介して感光体ドラム等の走査対象面上にビ
ームスポットとして結像させて走査することにより、走
査対象面上に一走査で複数の走査線を形成する。なお、
この明細書では、走査対象面上でビームスポットが走査
する方向を主走査方向、これに直交する方向を副走査方
向と定義し、各光学素子の形状、パワーの方向性は、走
査対象面上での方向を基準に説明することとする。
【０００３】マルチビーム走査光学装置では、走査対象
面上での複数のビームスポットのそれぞれの走査範囲の
重複部分が装置としての描画範囲となる。そのため、複
数のビームスポット同士が主走査方向にずれるよう設定
されていると、走査範囲が互いに主走査方向にずれるた
め、一定の描画範囲を確保するためには各ビームスポッ
トの走査範囲を長く確保する必要が生じる。そして、こ
の場合には、ポリゴンミラーを大きくすることによって
レーザー光の偏向の角度範囲を大きくしなければならな
くなる。したがって、ポリゴンミラーの小型化のために
は、複数のビームスポットは主走査方向に関して位置が
揃っていることが望ましい。
面上での複数のビームスポットのそれぞれの走査範囲の
重複部分が装置としての描画範囲となる。そのため、複
数のビームスポット同士が主走査方向にずれるよう設定
されていると、走査範囲が互いに主走査方向にずれるた
め、一定の描画範囲を確保するためには各ビームスポッ
トの走査範囲を長く確保する必要が生じる。そして、こ
の場合には、ポリゴンミラーを大きくすることによって
レーザー光の偏向の角度範囲を大きくしなければならな
くなる。したがって、ポリゴンミラーの小型化のために
は、複数のビームスポットは主走査方向に関して位置が
揃っていることが望ましい。
【０００４】一方、走査光学装置には、一走査の書き始
めのタイミングを検出するための同期検出光学系が備え
られている。同期検出光学系は、受光センサーを備え、
ビームスポットが描画範囲に入る手前の位置でレーザー
光を検出する。この同期検出光学系によってレーザー光
が検出されてから所定のカウントの後、すなわち、ビー
ムスポットが書き始め地点に達してから、描画信号によ
りレーザー光が変調されて描画が開始される。ここで、
ビームスポットが主走査方向に揃っていると、複数のレ
ーザー光が同時に受光センサーに入射することになるた
め、同期信号としては１つのパルスが出力される。した
がって、走査光学装置は、この１つのパルスが出力され
てから所定のカウントの後に描画を開始させる。
めのタイミングを検出するための同期検出光学系が備え
られている。同期検出光学系は、受光センサーを備え、
ビームスポットが描画範囲に入る手前の位置でレーザー
光を検出する。この同期検出光学系によってレーザー光
が検出されてから所定のカウントの後、すなわち、ビー
ムスポットが書き始め地点に達してから、描画信号によ
りレーザー光が変調されて描画が開始される。ここで、
ビームスポットが主走査方向に揃っていると、複数のレ
ーザー光が同時に受光センサーに入射することになるた
め、同期信号としては１つのパルスが出力される。した
がって、走査光学装置は、この１つのパルスが出力され
てから所定のカウントの後に描画を開始させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように１つのパルスを基準に複数のビームスポットの書
き出し位置を決める場合、第１に、初期設定の段階で各
ビームスポットの位置を主走査方向に揃えるのが困難で
あるという問題があり、第２に、使用時の振動等による
外的な要因により各ビームスポットの相対的な位置がず
れた場合、近接した時間内に２つのパルスが出力される
こととなり、どちらのパルスを基準にするとしても、一
方のビームの書き出し位置は正規の位置からずれるとい
う問題がある。例えば、最初に出力されるパルスに基づ
いてカウントを開始すると、後のパルスを出力させるレ
ーザー光については書き出し位置が正規の書き出し位置
より手前(受光センサーにより同期信号が出力される位
置側)にずれることとなる。
ように１つのパルスを基準に複数のビームスポットの書
き出し位置を決める場合、第１に、初期設定の段階で各
ビームスポットの位置を主走査方向に揃えるのが困難で
あるという問題があり、第２に、使用時の振動等による
外的な要因により各ビームスポットの相対的な位置がず
れた場合、近接した時間内に２つのパルスが出力される
こととなり、どちらのパルスを基準にするとしても、一
方のビームの書き出し位置は正規の位置からずれるとい
う問題がある。例えば、最初に出力されるパルスに基づ
いてカウントを開始すると、後のパルスを出力させるレ
ーザー光については書き出し位置が正規の書き出し位置
より手前(受光センサーにより同期信号が出力される位
置側)にずれることとなる。
【０００６】この発明は、上述した従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、描画領域では複数のレーザ
ー光の主走査方向の走査位置を揃えることによりポリゴ
ンミラーの大型化を防ぎつつ、複数のビームの書き出し
位置を正確に定めることができる走査光学装置を提供す
ることを目的とする。
鑑みてなされたものであり、描画領域では複数のレーザ
ー光の主走査方向の走査位置を揃えることによりポリゴ
ンミラーの大型化を防ぎつつ、複数のビームの書き出し
位置を正確に定めることができる走査光学装置を提供す
ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明にかかる走査光
学装置は、上記の目的を達成するため、発光波長が異な
る複数の光源と、各光源から発した光束を同時に偏向す
る単一の偏向器と、偏向器により偏向された複数の光束
を走査対象面上に結像させる結像光学系と、結像光学系
を構成する少なくとも一部の光学素子を経由した描画範
囲外の光束を受光して同期信号を発する同期検出手段と
を備える構成において、結像光学系の倍率色収差を、描
画範囲に達する光束が通る領域では補正すると共に、同
期検出手段に達する光束が通る領域では発生させ、同期
検出手段に入射する複数の光束を光束の走査方向に分離
するようにしたことを特徴とする。
学装置は、上記の目的を達成するため、発光波長が異な
る複数の光源と、各光源から発した光束を同時に偏向す
る単一の偏向器と、偏向器により偏向された複数の光束
を走査対象面上に結像させる結像光学系と、結像光学系
を構成する少なくとも一部の光学素子を経由した描画範
囲外の光束を受光して同期信号を発する同期検出手段と
を備える構成において、結像光学系の倍率色収差を、描
画範囲に達する光束が通る領域では補正すると共に、同
期検出手段に達する光束が通る領域では発生させ、同期
検出手段に入射する複数の光束を光束の走査方向に分離
するようにしたことを特徴とする。
【０００８】上記の構成によれば、描画範囲では複数の
ビームスポットの走査範囲を揃えることによりポリゴン
ミラーの大型化を防いだ場合にも、同期検出手段への入
射時には複数の光束を分離して光束毎に独立の同期信号
を得ることができるため、それぞれの同期信号に基づい
て各光束の書き出し位置を正確に定めることが可能とな
る。
ビームスポットの走査範囲を揃えることによりポリゴン
ミラーの大型化を防いだ場合にも、同期検出手段への入
射時には複数の光束を分離して光束毎に独立の同期信号
を得ることができるため、それぞれの同期信号に基づい
て各光束の書き出し位置を正確に定めることが可能とな
る。
【０００９】同期検出手段は、それぞれの光束に対応す
る複数の受光素子を備えてもよいし、複数の光束を受光
する単一の受光素子を備えてもよい。単一の受光素子を
備える場合には、複数の光束は、描画範囲内では光束の
走査方向において同一の位置を走査し、受光素子に対し
ては時間差をもって入射するように設定することが望ま
しい。
る複数の受光素子を備えてもよいし、複数の光束を受光
する単一の受光素子を備えてもよい。単一の受光素子を
備える場合には、複数の光束は、描画範囲内では光束の
走査方向において同一の位置を走査し、受光素子に対し
ては時間差をもって入射するように設定することが望ま
しい。
【００１０】また、結像光学系は、少なくとも１枚の屈
折レンズと、屈折レンズの一面に形成された回折レンズ
構造とから構成することができる。回折レンズ構造に
は、屈折レンズにより発生する倍率色収差を補正する機
能を持たせることができる。この場合、回折レンズ構造
を、描画範囲に達する光束が通る領域に形成し、受光素
子に達する光束が通る領域には形成しないことにより、
描画範囲ではビームスポットの主走査方向の位置を揃え
つつ、受光素子に達する範囲では光束を主走査方向に分
離することができる。あるいは、結像光学系としてミラ
ーを用いた場合には、ミラー自体では色収差が発生しな
いため、ミラー上の同期検出手段に達する光束が通る領
域に色収差を発生させるための回折面を付加すればよ
い。
折レンズと、屈折レンズの一面に形成された回折レンズ
構造とから構成することができる。回折レンズ構造に
は、屈折レンズにより発生する倍率色収差を補正する機
能を持たせることができる。この場合、回折レンズ構造
を、描画範囲に達する光束が通る領域に形成し、受光素
子に達する光束が通る領域には形成しないことにより、
描画範囲ではビームスポットの主走査方向の位置を揃え
つつ、受光素子に達する範囲では光束を主走査方向に分
離することができる。あるいは、結像光学系としてミラ
ーを用いた場合には、ミラー自体では色収差が発生しな
いため、ミラー上の同期検出手段に達する光束が通る領
域に色収差を発生させるための回折面を付加すればよ
い。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、この発明にかかる走査光学
装置の実施形態を説明する。実施形態の装置は、レーザ
ープリンターに使用される露光ユニットであり、入力さ
れる描画信号にしたがってON/OFF変調されたレーザー光
を感光体ドラム等の走査対象面上で走査させ、静電潜像
を形成する。
装置の実施形態を説明する。実施形態の装置は、レーザ
ープリンターに使用される露光ユニットであり、入力さ
れる描画信号にしたがってON/OFF変調されたレーザー光
を感光体ドラム等の走査対象面上で走査させ、静電潜像
を形成する。
【００１２】図１は、実施形態にかかる走査光学装置の
光学系の構成を示す平面図であり、副走査方向に対して
垂直で結像光学系の光軸を含む主走査平面内の構成を示
す。第１，第２の半導体レーザー１０ａ，１０ｂからそ
れぞれ発した互いに発光波長が異なる２本のレーザー光
は、それぞれコリメートレンズ１１ａ，１１ｂにより平
行光とされ、ビームコンバイナ１２により同一方向に向
けられる。ビームコンバイナ１２は、例えばレーザー光
の偏光特性を利用することにより、第１の半導体レーザ
ー１０ａから発したレーザー光を透過させ、第２の半導
体レーザー１０ｂから発したレーザー光を反射させる。
光学系の構成を示す平面図であり、副走査方向に対して
垂直で結像光学系の光軸を含む主走査平面内の構成を示
す。第１，第２の半導体レーザー１０ａ，１０ｂからそ
れぞれ発した互いに発光波長が異なる２本のレーザー光
は、それぞれコリメートレンズ１１ａ，１１ｂにより平
行光とされ、ビームコンバイナ１２により同一方向に向
けられる。ビームコンバイナ１２は、例えばレーザー光
の偏光特性を利用することにより、第１の半導体レーザ
ー１０ａから発したレーザー光を透過させ、第２の半導
体レーザー１０ｂから発したレーザー光を反射させる。
【００１３】ビームコンバイナ１２から射出する２本の
レーザー光は、シリンドリカルレンズ１３により副走査
方向にのみ収束される。シリンドリカルレンズ１３を透
過した２本のレーザー光は、ポリゴンミラー１４により
反射され、ポリゴンミラー１４の回転に伴って同時に偏
向される。２本のレーザー光は、主走査方向に関しては
同一角度でポリゴンミラー１４に入射する。レーザー光
は、ポリゴンミラー１４の反射面上では副走査方向の直
線上にある２つの位置に入射にする。このため、ポリゴ
ンミラー１４の反射面は主走査方向に関しては１本のレ
ーザー光を用いる場合と同一のサイズで足り、マルチビ
ーム化に伴うポリゴンミラー１４の大型化を防ぐことが
できる。
レーザー光は、シリンドリカルレンズ１３により副走査
方向にのみ収束される。シリンドリカルレンズ１３を透
過した２本のレーザー光は、ポリゴンミラー１４により
反射され、ポリゴンミラー１４の回転に伴って同時に偏
向される。２本のレーザー光は、主走査方向に関しては
同一角度でポリゴンミラー１４に入射する。レーザー光
は、ポリゴンミラー１４の反射面上では副走査方向の直
線上にある２つの位置に入射にする。このため、ポリゴ
ンミラー１４の反射面は主走査方向に関しては１本のレ
ーザー光を用いる場合と同一のサイズで足り、マルチビ
ーム化に伴うポリゴンミラー１４の大型化を防ぐことが
できる。
【００１４】ポリゴンミラー１４により反射、偏向され
たレーザー光は、結像光学系である３枚構成のｆθレン
ズ２０を介して走査対象面１５上に結像し、２つのビー
ムスポットを形成する。ビームスポットは、ポリゴンミ
ラー１４の時計回りの回転に伴い、走査対象面１５上を
Ｄ1方向に走査する。ｆθレンズ２０は、ポリゴンミラ
ー１４側から走査対象面１５側に向けて順に、主走査、
副走査の両方向に正のパワーを持つ両凸の第１レンズ２
１と、主走査、副走査の両方向に正のパワーを持つ平凸
の第２レンズ２２と、ほぼ副走査方向にのみ正のパワー
を有する長尺の第３レンズ２３とが配列して構成され
る。第１レンズ２１と第２レンズ２２とは、ポリゴンミ
ラー１４の近くに配置され、第３レンズ２３はポリゴン
ミラー１４と走査対象面１５との中間に配置されてい
る。
たレーザー光は、結像光学系である３枚構成のｆθレン
ズ２０を介して走査対象面１５上に結像し、２つのビー
ムスポットを形成する。ビームスポットは、ポリゴンミ
ラー１４の時計回りの回転に伴い、走査対象面１５上を
Ｄ1方向に走査する。ｆθレンズ２０は、ポリゴンミラ
ー１４側から走査対象面１５側に向けて順に、主走査、
副走査の両方向に正のパワーを持つ両凸の第１レンズ２
１と、主走査、副走査の両方向に正のパワーを持つ平凸
の第２レンズ２２と、ほぼ副走査方向にのみ正のパワー
を有する長尺の第３レンズ２３とが配列して構成され
る。第１レンズ２１と第２レンズ２２とは、ポリゴンミ
ラー１４の近くに配置され、第３レンズ２３はポリゴン
ミラー１４と走査対象面１５との中間に配置されてい
る。
【００１５】第２レンズ２２のポリゴンミラー１４側の
レンズ面には、走査対象面１５上の描画範囲Ｒｄに達す
る光束が通る範囲Ｒｃに、回折レンズ構造２４が形成さ
れている。回折レンズ構造２４は、図２(A)に示すよう
に光軸を中心とした同心円状に形成されたパターンを有
し、図２(B)に拡大して示すような階段状の断面形状を
有している。この回折レンズ構造２４は、ｆθレンズ２
０の屈折レンズ部分での倍率色収差を補正する作用を有
する。この回折レンズ構造２４の作用により、波長の異
なるレーザー光により形成される２つのビームスポット
は、走査対象面１５の描画範囲Ｒｄ内では主走査方向に
関して同一の位置を走査する。なお、ビームスポット
は、副走査方向には所定間隔おいて形成されるため、走
査対象面１５上には１走査で２本の走査線が形成され
る。
レンズ面には、走査対象面１５上の描画範囲Ｒｄに達す
る光束が通る範囲Ｒｃに、回折レンズ構造２４が形成さ
れている。回折レンズ構造２４は、図２(A)に示すよう
に光軸を中心とした同心円状に形成されたパターンを有
し、図２(B)に拡大して示すような階段状の断面形状を
有している。この回折レンズ構造２４は、ｆθレンズ２
０の屈折レンズ部分での倍率色収差を補正する作用を有
する。この回折レンズ構造２４の作用により、波長の異
なるレーザー光により形成される２つのビームスポット
は、走査対象面１５の描画範囲Ｒｄ内では主走査方向に
関して同一の位置を走査する。なお、ビームスポット
は、副走査方向には所定間隔おいて形成されるため、走
査対象面１５上には１走査で２本の走査線が形成され
る。
【００１６】ｆθレンズ２０の第２レンズ２２と第３レ
ンズ２３との間には、描画範囲Ｒｄ外の光束をモニター
光として分離する分離ミラー３０が配置されており、こ
の分離ミラー３０により反射されたモニター光は、同期
検出手段を構成するモニター用受光素子３１上に集光さ
れる。モニター光は、レーザー光が入射するポリゴンミ
ラー１４の反射面が切り替わる毎に、走査対象面１５上
のビームスポットが描画範囲に入る手前でモニター用受
光素子３１上をＤ2方向に横切り、モニター用受光素子
３１からは一走査毎に書き始めタイミングを決める同期
パルスが２つ出力される。
ンズ２３との間には、描画範囲Ｒｄ外の光束をモニター
光として分離する分離ミラー３０が配置されており、こ
の分離ミラー３０により反射されたモニター光は、同期
検出手段を構成するモニター用受光素子３１上に集光さ
れる。モニター光は、レーザー光が入射するポリゴンミ
ラー１４の反射面が切り替わる毎に、走査対象面１５上
のビームスポットが描画範囲に入る手前でモニター用受
光素子３１上をＤ2方向に横切り、モニター用受光素子
３１からは一走査毎に書き始めタイミングを決める同期
パルスが２つ出力される。
【００１７】上記のように、倍率色収差を補正するため
の回折レンズ構造２４は、描画範囲Ｒｄに達する光束が
通る領域Ｒｃにのみ形成されているため、これにより外
側となるモニター用受光素子に達する光束が通る領域で
は倍率色収差が発生する。したがって、２つの半導体レ
ーザー１０ａ，１０ｂから発する波長の異なる２本のレ
ーザー光は、モニター用受光素子３１に入射する際には
図１に実線と破線で示したように走査方向に分離する。
このため、モニター用受光素子３１からは、１走査につ
き２つの同期パルスが発生することになる。なお、図中
の二点鎖線で示した光路は、分離ミラー３０が設けられ
ていない場合の仮想光路である。
の回折レンズ構造２４は、描画範囲Ｒｄに達する光束が
通る領域Ｒｃにのみ形成されているため、これにより外
側となるモニター用受光素子に達する光束が通る領域で
は倍率色収差が発生する。したがって、２つの半導体レ
ーザー１０ａ，１０ｂから発する波長の異なる２本のレ
ーザー光は、モニター用受光素子３１に入射する際には
図１に実線と破線で示したように走査方向に分離する。
このため、モニター用受光素子３１からは、１走査につ
き２つの同期パルスが発生することになる。なお、図中
の二点鎖線で示した光路は、分離ミラー３０が設けられ
ていない場合の仮想光路である。
【００１８】例えば、ｆθレンズ２０の倍率色収差によ
り、第１の半導体レーザー１０ａから発した波長λ1の
レーザー光が先にモニター用受光素子３１を横切り、第
２の半導体レーザー１０ｂから発した波長λ2のレーザ
ー光がそれより遅れてモニター用受光素子３１を横切る
とすると、最初に出力される同期パルスは第１の半導体
レーザー１０ａの書き出しタイミングを決定するために
使用され、後に出力される同期パルスは第２の半導体レ
ーザー１０ｂの書き出しタイミングを決定するために使
用される。
り、第１の半導体レーザー１０ａから発した波長λ1の
レーザー光が先にモニター用受光素子３１を横切り、第
２の半導体レーザー１０ｂから発した波長λ2のレーザ
ー光がそれより遅れてモニター用受光素子３１を横切る
とすると、最初に出力される同期パルスは第１の半導体
レーザー１０ａの書き出しタイミングを決定するために
使用され、後に出力される同期パルスは第２の半導体レ
ーザー１０ｂの書き出しタイミングを決定するために使
用される。
【００１９】描画範囲Ｒｄの端部である書き出し開始位
置では２つのビームスポットが主走査方向で同一位置に
揃う状態を基準状態とし、この基準状態における２つの
同期パルスの時間間隔をΔｔ0とする。そして、最初の
同期パルスが検出されてから第１の半導体レーザー１０
ａの書き出しを開始するタイミングまでの時間間隔をΔ
ｔ1とすると、後の同期パルスが検出されてから第２の
半導体レーザー１０ｂの書き出しを開始するタイミング
までの時間間隔はΔｔ1−Δｔ0となる。
置では２つのビームスポットが主走査方向で同一位置に
揃う状態を基準状態とし、この基準状態における２つの
同期パルスの時間間隔をΔｔ0とする。そして、最初の
同期パルスが検出されてから第１の半導体レーザー１０
ａの書き出しを開始するタイミングまでの時間間隔をΔ
ｔ1とすると、後の同期パルスが検出されてから第２の
半導体レーザー１０ｂの書き出しを開始するタイミング
までの時間間隔はΔｔ1−Δｔ0となる。
【００２０】このように、異なるタイミングで出力され
る同期パルスに基づいてそれぞれの半導体レーザーの書
き出しタイミングを決定することにより、初期設定の誤
差や外的な要因により描画範囲Ｒｄ内で２つのビームス
ポットの位置が相対的にずれた場合にも、書き出し位置
を揃えることができる。例えば、波長λ1のレーザー光
のビームスポットに対して波長λ2のレーザー光のビー
ムスポットが描画範囲Ｒｄで時間間隔Δｔ2だけ先行す
る場合、波長λ2のレーザー光に対応する同期パルスの
出力タイミングが相対的に早まるため、２つの同期パル
スの間隔はΔｔ0−Δｔ2となる。このような場合にも、
基準状態にある場合と同様、最初の同期パルスが検出さ
れてから第１の半導体レーザー１０ａの書き出しを開始
するタイミングまでの時間間隔をΔｔ1、後の同期パル
スが検出されてから第２の半導体レーザー１０ｂの書き
出しを開始するタイミングまでの時間間隔をΔｔ1−Δ
ｔ0とする。基準状態にあるときより波長λ2のレーザー
光の書き出しタイミングはΔｔ2だけ早まることとなる
が、このタイミングで波長λ2のレーザー光のビームス
ポットはちょうど書き出し位置にあるため、結果的に書
き出し位置を揃えることができる。
る同期パルスに基づいてそれぞれの半導体レーザーの書
き出しタイミングを決定することにより、初期設定の誤
差や外的な要因により描画範囲Ｒｄ内で２つのビームス
ポットの位置が相対的にずれた場合にも、書き出し位置
を揃えることができる。例えば、波長λ1のレーザー光
のビームスポットに対して波長λ2のレーザー光のビー
ムスポットが描画範囲Ｒｄで時間間隔Δｔ2だけ先行す
る場合、波長λ2のレーザー光に対応する同期パルスの
出力タイミングが相対的に早まるため、２つの同期パル
スの間隔はΔｔ0−Δｔ2となる。このような場合にも、
基準状態にある場合と同様、最初の同期パルスが検出さ
れてから第１の半導体レーザー１０ａの書き出しを開始
するタイミングまでの時間間隔をΔｔ1、後の同期パル
スが検出されてから第２の半導体レーザー１０ｂの書き
出しを開始するタイミングまでの時間間隔をΔｔ1−Δ
ｔ0とする。基準状態にあるときより波長λ2のレーザー
光の書き出しタイミングはΔｔ2だけ早まることとなる
が、このタイミングで波長λ2のレーザー光のビームス
ポットはちょうど書き出し位置にあるため、結果的に書
き出し位置を揃えることができる。
【００２１】次に、図１に示した走査光学装置の光学系
の具体的な設計例を１例説明する。この例では、第１の
半導体レーザー１０ａの発光波長λ1が６８０ｎｍ、第
２の半導体レーザー１０ｂの発光波長λ2が７８０ｎｍ
である。以下の表１は、実施形態の走査光学系のシリン
ドリカルレンズ１３より走査対象面１５側の具体的な数
値構成を示す。表中の記号ｒyは主走査方向の曲率半
径、ｒzは副走査方向の曲率半径(回転対称面の場合には
省略)、ｄは面間の光軸上の距離、ｎ680、ｎ780はそれ
ぞれ波長680nm、780nmでの各レンズの屈折率である。表
中、第１、第２面がシリンドリカルレンズ１３、第３面
がポリゴンミラー１４のミラー面、第４面、第５面がｆ
θレンズ２０の第１レンズ２１、第６面、第７面が第２
レンズ２２、第８面、第９面が第３レンズ２３を示す。
の具体的な設計例を１例説明する。この例では、第１の
半導体レーザー１０ａの発光波長λ1が６８０ｎｍ、第
２の半導体レーザー１０ｂの発光波長λ2が７８０ｎｍ
である。以下の表１は、実施形態の走査光学系のシリン
ドリカルレンズ１３より走査対象面１５側の具体的な数
値構成を示す。表中の記号ｒyは主走査方向の曲率半
径、ｒzは副走査方向の曲率半径(回転対称面の場合には
省略)、ｄは面間の光軸上の距離、ｎ680、ｎ780はそれ
ぞれ波長680nm、780nmでの各レンズの屈折率である。表
中、第１、第２面がシリンドリカルレンズ１３、第３面
がポリゴンミラー１４のミラー面、第４面、第５面がｆ
θレンズ２０の第１レンズ２１、第６面、第７面が第２
レンズ２２、第８面、第９面が第３レンズ２３を示す。
【００２２】
【表１】 走査幅 210 mm 主走査方向の焦点距離 180.31mm 面番号 ｒy ｒz ｄ ｎ680 ｎ780 1 ∞ 40.000 4.000 1.51315 1.51072 2 ∞ - 57.800 3 ∞ - 55.000 4 1000.000 - 8.350 1.48849 1.48617 5 -270.000 - 2.000 6 ∞ - 12.530 1.48849 1.48617 7 -154.500 - 86.680 8 -700.000 28.850 5.000 1.48849 1.48617 9 -670.000 - 85.200
【００２３】第１レンズ２１のポリゴンミラー側の面
(面番号４)は、光軸周りに回転対称な非球面である。回
転対称非球面は、光軸からの高さがｈとなる非球面上の
座標点の非球面の光軸上での接平面からの距離(サグ量)
をＸ(h)、非球面の光軸上での曲率(1/r)をＣ、円錐係数
をＫ、４次、６次、８次、１０次の非球面係数をＡ4，
Ａ6，Ａ8として、以下の式(1)で表される。 Ｘ(h)＝Ｃｈ2/(１+√(１-(１+Ｋ)Ｃ2ｈ2))+Ａ4ｈ4+Ａ6ｈ6+Ａ8ｈ8…(1) なお、表１における第４面の曲率半径は、光軸上の値で
あり、その円錐係数、非球面係数、曲率係数は表２に示
される。
(面番号４)は、光軸周りに回転対称な非球面である。回
転対称非球面は、光軸からの高さがｈとなる非球面上の
座標点の非球面の光軸上での接平面からの距離(サグ量)
をＸ(h)、非球面の光軸上での曲率(1/r)をＣ、円錐係数
をＫ、４次、６次、８次、１０次の非球面係数をＡ4，
Ａ6，Ａ8として、以下の式(1)で表される。 Ｘ(h)＝Ｃｈ2/(１+√(１-(１+Ｋ)Ｃ2ｈ2))+Ａ4ｈ4+Ａ6ｈ6+Ａ8ｈ8…(1) なお、表１における第４面の曲率半径は、光軸上の値で
あり、その円錐係数、非球面係数、曲率係数は表２に示
される。
【００２４】
【表２】 K=0.4359 A4=-1.05000×10-7 A6=1.53885×10-11 A8=-1.22494×10-15
【００２５】第１レンズ２１、第２レンズ２２、第３レ
ンズ２３の走査対象面１５側の面(面番号５，７，９)は
いずれも球面、第３レンズ２３のポリゴンミラー１４側
の面はトーリック面である。第２レンズ２２のポリゴン
ミラー側の面は、平面であるベースカーブの上に回折レ
ンズ構造２４が形成されている。
ンズ２３の走査対象面１５側の面(面番号５，７，９)は
いずれも球面、第３レンズ２３のポリゴンミラー１４側
の面はトーリック面である。第２レンズ２２のポリゴン
ミラー側の面は、平面であるベースカーブの上に回折レ
ンズ構造２４が形成されている。
【００２６】第２レンズ２２のポリゴンミラー１４側の
面に形成された回折レンズ構造２４は、光軸からの主走
査方向の距離±４４．５ｍｍの範囲内に形成され、波長
７８０ｎｍにおける焦点距離が４８７１．８０２ｍｍと
なるよう段差、ピッチが定められている。
面に形成された回折レンズ構造２４は、光軸からの主走
査方向の距離±４４．５ｍｍの範囲内に形成され、波長
７８０ｎｍにおける焦点距離が４８７１．８０２ｍｍと
なるよう段差、ピッチが定められている。
【００２７】図３は、上記の構成による走査光学系の波
長７８０ｎｍのレーザー光を入射させた際の光学性能を
示すグラフであり、 (A)は直線性誤差(スポット位置の
理想位置からのズレ)を示し、(B)は像面湾曲(焦点位置
の走査対象面に対する光軸方向のズレ、破線が主走査方
向、実線が副走査方向)を示す。いずれのグラフも、縦
軸は像高Ｙ、すなわち描画対象面１５上でｆθレンズ２
０の光軸Ａｘ1を基準にした主走査方向の距離、横軸は
各収差の発生量を示し、単位はいずれもｍｍである。
長７８０ｎｍのレーザー光を入射させた際の光学性能を
示すグラフであり、 (A)は直線性誤差(スポット位置の
理想位置からのズレ)を示し、(B)は像面湾曲(焦点位置
の走査対象面に対する光軸方向のズレ、破線が主走査方
向、実線が副走査方向)を示す。いずれのグラフも、縦
軸は像高Ｙ、すなわち描画対象面１５上でｆθレンズ２
０の光軸Ａｘ1を基準にした主走査方向の距離、横軸は
各収差の発生量を示し、単位はいずれもｍｍである。
【００２８】また、図４は、波長７８０ｎｍのレーザー
光により形成されるビームスポットの位置を基準とし
て、波長６８０ｎｍのレーザー光により形成されるビー
ムスポットの位置の主走査方向のズレにより示される走
査光学系の倍率色収差を示し、(Ａ)は回折レンズ構造２
４が形成されていない場合、(Ｂ)は回折レンズ構造２４
が形成されている場合をそれぞれ示す。
光により形成されるビームスポットの位置を基準とし
て、波長６８０ｎｍのレーザー光により形成されるビー
ムスポットの位置の主走査方向のズレにより示される走
査光学系の倍率色収差を示し、(Ａ)は回折レンズ構造２
４が形成されていない場合、(Ｂ)は回折レンズ構造２４
が形成されている場合をそれぞれ示す。
【００２９】図４によれば、回折レンズ構造２４が形成
されていない場合に発生する大きな倍率色収差が、回折
レンズ構造２４を設けることにより補正されることが理
解できる。ただし、回折レンズ構造２４が形成されてい
るのは描画範囲Ｒｄに対応する部分のみであるため、こ
れより外側の範囲では倍率色収差が補正されずに残って
いる。したがって、描画範囲Ｒｄ内では２本のレーザー
光により形成されるビームスポットが主走査方向に揃っ
ていたとしても、モニター用受光素子３１に入射する位
置では２本のレーザー光は分離し、第１の半導体レーザ
ー１０ａから発する波長６８０ｎｍのレーザー光が先に
モニター用受光素子３１を横切り、第２の半導体レーザ
ー１０ｂから発する波長７８０ｎｍのレーザー光は所定
の時間遅れてモニター用受光素子３１を横切ることとな
る。
されていない場合に発生する大きな倍率色収差が、回折
レンズ構造２４を設けることにより補正されることが理
解できる。ただし、回折レンズ構造２４が形成されてい
るのは描画範囲Ｒｄに対応する部分のみであるため、こ
れより外側の範囲では倍率色収差が補正されずに残って
いる。したがって、描画範囲Ｒｄ内では２本のレーザー
光により形成されるビームスポットが主走査方向に揃っ
ていたとしても、モニター用受光素子３１に入射する位
置では２本のレーザー光は分離し、第１の半導体レーザ
ー１０ａから発する波長６８０ｎｍのレーザー光が先に
モニター用受光素子３１を横切り、第２の半導体レーザ
ー１０ｂから発する波長７８０ｎｍのレーザー光は所定
の時間遅れてモニター用受光素子３１を横切ることとな
る。
【００３０】描画範囲Ｒｄは、ｆθレンズ２０の光軸Ａ
ｘ1を中心にして±１０５．０ｍｍの領域であり、モニ
ター用受光素子３１は、１２０ｍｍに相当する位置に配
置されている。このような構成によると、モニター用受
光素子３１の位置での２つのビームスポットの倍率色収
差によるずれ量は、０．２７４ｍｍとなり、ポリゴンミ
ラー１４の回転数を１２０００ｒｐｍとすると、基準状
態での最初の同期パルスと次の同期パルスとの出力タイ
ミングの時間間隔Δｔ0は６０６ｎｓとなる。
ｘ1を中心にして±１０５．０ｍｍの領域であり、モニ
ター用受光素子３１は、１２０ｍｍに相当する位置に配
置されている。このような構成によると、モニター用受
光素子３１の位置での２つのビームスポットの倍率色収
差によるずれ量は、０．２７４ｍｍとなり、ポリゴンミ
ラー１４の回転数を１２０００ｒｐｍとすると、基準状
態での最初の同期パルスと次の同期パルスとの出力タイ
ミングの時間間隔Δｔ0は６０６ｎｓとなる。
【００３１】そこで、この例では、最初の同期パルスが
出力されてから第１の半導体レーザー１０ａの書き出し
タイミングまでの時間間隔と、次の同期パルスが出力さ
れてから第２の半導体レーザー１０ｂの書き出しタイミ
ングまでの時間間隔とを６０６ｎｓずらすことにより、
初期設定の誤差や外的要因によりビームスポットの相対
的な位置関係がずれた場合にも、書き出し位置を揃える
ことができる。
出力されてから第１の半導体レーザー１０ａの書き出し
タイミングまでの時間間隔と、次の同期パルスが出力さ
れてから第２の半導体レーザー１０ｂの書き出しタイミ
ングまでの時間間隔とを６０６ｎｓずらすことにより、
初期設定の誤差や外的要因によりビームスポットの相対
的な位置関係がずれた場合にも、書き出し位置を揃える
ことができる。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、描画範囲では複数のビームスポットの走査範囲を揃
えてポリゴンミラーの大型化を防ぎつつ、同期検出手段
への入射時には複数の光束を分離することにより各光束
毎に独立した同期信号を得ることにより、それぞれの同
期信号に基づいて各光束の書き出し位置を正確に定める
ことが可能となる。また、初期設定の誤差や外的な要因
により描画範囲内で２つのビームスポットの位置が相対
的にずれた場合にも、それぞれの同期信号に基づいて書
き出し位置を揃えることができる。
ば、描画範囲では複数のビームスポットの走査範囲を揃
えてポリゴンミラーの大型化を防ぎつつ、同期検出手段
への入射時には複数の光束を分離することにより各光束
毎に独立した同期信号を得ることにより、それぞれの同
期信号に基づいて各光束の書き出し位置を正確に定める
ことが可能となる。また、初期設定の誤差や外的な要因
により描画範囲内で２つのビームスポットの位置が相対
的にずれた場合にも、それぞれの同期信号に基づいて書
き出し位置を揃えることができる。
【図１】 この発明の実施形態にかかる走査光学装置の
光学素子の配置を示す主走査面内の説明図。
光学素子の配置を示す主走査面内の説明図。
【図２】 図１の光学系のレンズ面に形成された回折レ
ンズ構造を示し、(A)は斜視図、(B)は断面形状の拡大
図。
ンズ構造を示し、(A)は斜視図、(B)は断面形状の拡大
図。
【図３】 図１の光学系の(A)直線性誤差、(B)像面湾曲
を示すグラフ。
を示すグラフ。
【図４】 図１の光学系の(A)回折レンズ構造が設けら
れていない場合の倍率色収差、(B)回折レンズ構造が設
けられている場合の倍率色収差を示すグラフ。
れていない場合の倍率色収差、(B)回折レンズ構造が設
けられている場合の倍率色収差を示すグラフ。
１０ａ，１０ｂ 半導体レーザー １４ ポリゴンミラー １５ 走査対象面 ２０ ｆθレンズ ２１ 第１レンズ ２２ 第２レンズ ２３ 第３レンズ ２４ 回折レンズ構造 ３０ 分離ミラー ３１ モニター用受光素子
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 1/036 Ｈ０４Ｎ 1/036 Ｚ 1/113 1/04 １０４Ａ Ｆターム(参考） 2H045 BA24 BA32 CA04 CA34 CA55 CA68 CA89 2H087 KA19 LA22 PA01 PA03 PA17 PB01 PB03 QA02 QA07 QA14 QA21 QA25 QA32 QA34 QA41 QA45 RA05 RA07 RA08 RA12 RA46 5C051 AA02 CA07 DA02 DB02 DB22 DB24 DB30 DC04 DC05 DC07 DE02 5C072 AA03 BA01 DA02 DA04 DA21 HA02 HA06 HA09 HA13 HB13 XA05
Claims (4)
- 【請求項１】 発光波長が異なる複数の光源と、 前記各光源から発した光束を同時に偏向する単一の偏向
器と、 前記偏向器により偏向された複数の光束を走査対象面上
に結像させる結像光学系と、 結像光学系を構成する少なくとも一部の光学素子を経由
した描画範囲外の光束を受光して同期信号を発する同期
検出手段とを備え、 前記結像光学系は、前記走査対象面の描画範囲内に達す
る光束が通る領域では倍率色収差が補正されると共に、
前記同期検出手段に達する光束が通る領域では倍率色収
差を有し、前記同期検出手段に入射する複数の光束を光
束の走査方向に分離することを特徴とする走査光学装
置。 - 【請求項２】 前記同期検出手段は、前記複数の光束を
受光する単一の受光素子を備えることを特徴とする請求
項１に記載の走査光学装置。 - 【請求項３】 前記複数の光束は、前記描画範囲内では
光束の走査方向において同一の位置を走査し、前記受光
素子に対しては時間差をもって入射することを特徴とす
る請求項２に記載の走査光学装置。 - 【請求項４】 前記結像光学系は、少なくとも１枚の屈
折レンズと、該屈折レンズの一面に形成された回折レン
ズ構造とを有し、前記回折レンズ構造は、前記屈折レン
ズにより発生する倍率色収差を補正する機能を有し、前
記描画範囲に達する光束が通る領域に形成され、前記同
期検出手段に達する光束が通る領域には形成されていな
いことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の走
査光学装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000390182A JP4173953B2 (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 走査光学装置 |
| US10/023,667 US6937373B2 (en) | 2000-12-22 | 2001-12-21 | Scanning optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000390182A JP4173953B2 (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 走査光学装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP4173953B2 JP4173953B2 (ja) | 2008-10-29 |
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ID=18856595
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000390182A Expired - Fee Related JP4173953B2 (ja) | 2000-12-22 | 2000-12-22 | 走査光学装置 |
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| JP (1) | JP4173953B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004219770A (ja) * | 2003-01-15 | 2004-08-05 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置および画像形成装置 |
| JP2007041333A (ja) * | 2005-08-04 | 2007-02-15 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
| JP2011209743A (ja) * | 2011-05-27 | 2011-10-20 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2017044974A (ja) * | 2015-08-28 | 2017-03-02 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 光走査装置及びこれを用いた画像形成装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2711155B2 (ja) * | 1989-10-20 | 1998-02-10 | 富士写真フイルム株式会社 | 光ビーム走査装置 |
| JP3224339B2 (ja) * | 1995-10-11 | 2001-10-29 | キヤノン株式会社 | マルチビーム走査光学装置 |
| JP3435303B2 (ja) | 1996-12-27 | 2003-08-11 | ペンタックス株式会社 | 回折型色収差補正走査光学系 |
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| JP2000155277A (ja) | 1998-11-20 | 2000-06-06 | Asahi Optical Co Ltd | マルチビーム走査光学装置 |
-
2000
- 2000-12-22 JP JP2000390182A patent/JP4173953B2/ja not_active Expired - Fee Related
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2001
- 2001-12-21 US US10/023,667 patent/US6937373B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004219770A (ja) * | 2003-01-15 | 2004-08-05 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置および画像形成装置 |
| JP2007041333A (ja) * | 2005-08-04 | 2007-02-15 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
| JP2011209743A (ja) * | 2011-05-27 | 2011-10-20 | Ricoh Co Ltd | 光走査装置及び画像形成装置 |
Also Published As
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|---|---|
| US20020114050A1 (en) | 2002-08-22 |
| US6937373B2 (en) | 2005-08-30 |
| JP4173953B2 (ja) | 2008-10-29 |
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