JP2002311373A

JP2002311373A - 光学走査装置

Info

Publication number: JP2002311373A
Application number: JP2001112631A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ichikawa; 順一市川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-04-11
Filing date: 2001-04-11
Publication date: 2002-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】構成が簡易で小型の光学走査装置を提供する
ことを課題とする。【解決手段】ビームを発生させる単一のＬＤ２０と、
１面の反射面を有し、ＬＤ２０からのビームを反射させ
て偏向させる単一のモノゴンミラー１４と、モノゴンミ
ラー１４で偏向されたビームを被走査面２４Ｒ及び被走
査面２４Ｌの上にそれぞれ結像させるＦθレンズ系１８
Ｒ及びＦθレンズ系１８Ｌと、を有する。反射面が１面
なので、面倒れ補正を行う光学系を設ける必要がない。
また、１個の光源から発せられたビームを１個のモノゴ
ンミラー１４により走査光にして２面の被走査面上を走
査させるので、光学系の構成が簡素である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像を形成するた
めに光束を走査させる光学走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる電子写真プロセス（帯電、露
光、現像、転写、定着）を用いたカラー画像形成装置の
１方式として、複数の画像形成ユニットを並列になら
べ、同時に複数色の画像を形成する所謂タンデム方法が
ある。

【０００３】一例として特開平１０-１４８７７５に開
示されているタンデム方式カラー画像形成装置を図１９
に示す。このカラー画像形成装置は、ＹＭＣＫの４色に
対応した４つの感光ドラムに対し、４つの光源から放射
されたビームを回転あるいは揺動する反射面を有する光
偏向器に導き、偏向された光ビームをＦθレンズやミラ
ー系を通じて感光ドラム上に結像させる。この方式は各
色毎に光源、光偏向器、光学系で構成される光学走査装
置を４組用いるものに比べて、光偏向器が１つでよいと
いうメリットがある。しかし、光源から光偏向器までの
光学系は依然４色それぞれ専用として４組存在してお
り、この光学系の更なる簡素化が望まれている。

【０００４】特開平１０-１４８７７５では、図１９に
示したように、光偏向器にガルバノミラーを用いている
が、複数の反射面を有するポリゴンミラーを用いたもの
も公知である。ポリゴンミラーを用いると、反射面が複
数のため、ポリゴンミラーが１回転する間に複数回走査
することができ高速化に有利である。しかし、反射面間
の面倒れ誤差が存在するため、その影響を補正する所謂
面倒れ補正光学系が必要になる。一方、反射面が１面の
ガルバノミラー（揺動）やモノゴンミラー（回転）の場
合、面倒れ補正光学系は不要になるが、反射面が少ない
（１面しかない）ため高速化が難しい。

【０００５】ガルバノミラーやモノゴンミラーの高速化
を計るため、光源に面発光レーザアレイを用いて光源か
ら出射されるビームの本数を多くして高速化を計ること
が特開平８-２８６１３６等に開示されている（図２
０）。特開平８-２８６１３６では３色用の光源それぞ
れに面発光レーザアレイを使用し、ビーム本数を多くす
ることにより、光偏向器の反射面数が少ないことを補
い、面倒れ補正光学系を不要とし、さらに、高速化も実
現しようというものである。

【０００６】しかし、走査光学系に複数ビームを適用す
る場合、従来の１本ビームに用いていた光学系をそのま
ま用いると、ＢＯＷ差という問題が発生する。図２１に
２本のビームＡとＢで走査したときに発生したＢＯＷ差
の影響を示す。ＢＯＷとは本来直線になるべき走査線
（図２１の点線）が弓なりに反ってしまうことを言う。
そして、複数ビーム光源を用いた場合、各ビームの発光
点位置は光学系の光軸からずれた位置（たいていの場
合、光軸の両側）に配置されるため、各ビームのＢＯＷ
の形状が異なることにより、主走査方向の位置によって
副走査方向のビーム間隔が変化するという問題が起こ
る。そのため、複数ビームを適用する光学系には１本ビ
ームを用いる光学系よりも設計上の制約がある。なお、
上述した特開平８-２８６１３６等には、その点に関し
ては、ガルバノミラーやモノゴンミラーに複数ビームを
組み合わせたときの光学系について特に詳細な記述はな
い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実を
考慮して、構成が簡易で小型の光学走査装置を提供する
ことを課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、光束を発生させる単一の光源と、１面あるいは２面
の反射面を有し、前記光源からの光束を前記反射面で反
射させて偏向させる単一の光偏向器と、前記光偏向器で
偏向された光束を複数の被走査面の上に結像させる結像
光学系と、を有することを特徴とする。

【０００９】光偏向器は、例えばモノゴンミラーや平面
ミラーである。

【００１０】反射面が１面の場合、面倒れ補正を行う必
要がないため、面倒れ補正を行う光学系を設ける必要が
なくなる。

【００１１】反射面が２面の場合、面倒れ補正を行う光
学系を設けることが必要になるが、走査速度を２倍に上
げることが可能になる。

【００１２】結像光学系には一般にＦθレンズ系が用い
られている。

【００１３】このように、請求項１に記載の発明では、
１個の光源から発せられた光束を１個の光偏向器により
走査光にして複数の被走査面上を走査させているので、
構成が簡素で小型化が可能な光学走査装置が実現され
る。

【００１４】請求項２に記載の発明は、前記複数の被走
査面は、前記光偏向器に入射する光束の両サイド側にそ
れぞれ設けられた２面の被走査面で構成されることを特
徴とする。

【００１５】この場合、光偏向器に入射する光束側から
見て、２面の被走査面がほぼ対称な位置に配置されてい
ると良い。これにより、構成が簡素で著しく小型化され
た光学走査装置が実現される。

【００１６】ところで、通常、光学走査装置において
は、ビーム（光束）が被走査面上にビームスポットとし
て集光されるようにフォーカス位置を調整する必要があ
り、一般的にはコリメートレンズを光軸方向に移動する
ことによって調整する。しかしながら請求項１や請求項
２に記載の発明では、コリメートレンズを光軸方向に移
動調整すると複数の被走査面に対するフォーカスが同時
に動いてしまう。例えば被走査面が２面の場合、一方の
被走査面が設計よりも遠くに配置され、他方の被走査面
が設計よりも近くに配置されてしまった場合、コリメー
トレンズの調整だけでは両方の被走査面に対してフォー
カスをそれぞれ最適な位置に調整することが出来なくな
る。

【００１７】そこで、請求項３に記載の光学走査装置
は、前記結像光学系は、前記光源と前記光偏向器との間
に配置される第１の結像光学系と、前記光偏向器と前記
２面の被走査面との間に配置される第２の結像光学系と
を有し、一方の被走査面に対するフォーカス合わせは前
記第１の結像光学系で調整し、他方の被走査面に対する
フォーカス合わせは前記第２の結像光学系で調整するこ
とを特徴とする。

【００１８】まず、一方の被走査面に対しては第１の結
像光学系を調整してフォーカスを合わせ、その後、他方
の被走査面に対しては、第２の結像光学系を構成する光
学部品の全てあるいは一部を前後調整してフォーカスを
合わせる。これにより、２面の被走査面に対するフォー
カスを独立に調整することが出来る。

【００１９】請求項４に記載の発明は、光束を発生させ
る複数の光源と、１面あるいは２面の反射面を有し、前
記光源からのそれぞれの光束を前記反射面で反射させて
偏向させる単一の光偏向器と、前記光偏向器で偏向され
たそれぞれの光束を、前記光源に比べて数が多い複数の
被走査面の上にそれぞれ結像させる結像光学系と、を有
することを特徴とする。

【００２０】光源を共用させることにより光源の数に比
べて被走査面の数を多くしており、光源の数、及び、光
源から光偏向器にまで光束を導く光学系の数を従来に比
べて大幅に低減することができ、光学走査装置の小型化
が図られる。

【００２１】請求項５に記載の発明は、前記複数の被走
査面が、前記光源の２倍の数の被走査面で構成されるこ
とを特徴とする。

【００２２】光源の数が２個である場合、例えば、この
２個の光源から発せられる光束が、光偏向器（例えばモ
ノゴンミラー）の反射面の回動軸方向に沿った互いに異
なる位置に照射されるように、光源の配置位置、及び、
光源と光偏向器との間に設けられる結像光学系の配置位
置（すなわち、いわゆる重ね合わせ位置）を調整する。
すなわち、１個の光偏向器を、２本の光束の偏向で共用
させる。これにより、２つの光源（例えばＬＤ）で、４
色に対応する４本の走査光を得ることができる。

【００２３】更に、３個めの光源及び結像光学系、４個
めの光源及び結像光学系を更に設けること（すなわち重
ねること）も可能であり、光源の数に対して２倍の数の
被走査面を走査する小型の光学走査装置は、容易に実現
される。

【００２４】２組の光学系（すなわち２個の光源と２個
の光学系）を重ねるにあたっては、請求項６に記載の発
明のように、前記光源は略対向する位置に配置されてい
ることが望ましい。これにより、光学走査装置の高さ増
大を抑制することができる。

【００２５】ところで、請求項６に記載の発明では、光
偏向器で反射された光束を被走査面上に結像させる結像
光学系（例えばＦθレンズ系）が、各走査光ごと（すな
わち各色ごと）に設けられているが、この結像光学系の
数を低減させることができれば、光学走査装置の更なる
小型化が可能になる。

【００２６】そこで、請求項７に記載の発明は、前記光
源は、略同一軸上の互いに対向する位置に前記光偏向器
に向けて配置され、かつ、偏光方向が互いに直交してい
る光束を出射する２つの光源であり、前記結像光学系は
偏光ビームスプリッタ面を有しており、前記光偏向器に
よって略同一の光路上に偏向反射される前記２つの光源
からの光束を、前記偏光ビームスプリッタで分離して、
それぞれ異なる被走査面を走査することを特徴とする。

【００２７】略同一の光路上に偏向反射された光束は、
偏光ビームスプリッタにより、偏光方向によって、通過
する光束、及び、反射される光束の２本に分離されるの
で、これにより、光偏向器で反射された光束を被走査面
上に結像させる結像光学系（例えばＦθレンズ系）の数
を、半減させることができ、また、光学走査装置の高さ
低減（厚み低減）の効果も得られる。

【００２８】ところで、このように、反射面が１面のミ
ラー（例えばモノゴンミラー）や２面のミラー（例えば
平面ミラー）を用いた光偏光器で偏向すると、１本のビ
ーム（光束）で２つの被走査面上を走査することが出来
るので、光源やコリメートレンズといった、ビームが光
偏光器に到達する前の部品数を半減させることができる
が、前述したように光偏光器の反射面数が少なくなるの
で、高速化の対策を更に施すことが好ましい。

【００２９】そこで、以下に説明する請求項８や請求項
９に記載の発明のように、複数本のビーム（光束）を発
生させる光源を用いると高速化が可能になる。

【００３０】請求項８に記載の発明は、複数の光束を発
生させる単一の光源と、１面の反射面を有し、前記光源
からの複数の光束を前記反射面で反射させて偏向させる
単一の光偏向器と、前記光偏向器で偏向された複数の光
束を複数の被走査面の上にそれぞれ結像させる結像光学
系と、を備え、前記結像光学系は、前記光源と前記光偏
向器の間に配置される第１の結像光学系と、前記光偏向
器と前記複数の被走査面との間に配置される第２の結像
光学系と、を有し、前記第１の結像光学系は主走査方向
のみにパワーを有することを特徴とする。

【００３１】第１の結像光学系が主走査方向にのみパワ
ーを有することにより、前述した複数ビーム間のＢＯＷ
差の発生を抑制することが可能になる。

【００３２】なお、請求項１〜７に記載の発明で、請求
項８に記載の発明の光学系を搭載させると、光源やコリ
メートレンズの数を色数よりも削減し、かつ、高速で被
走査面を走査することが可能になる。

【００３３】請求項９に記載の発明では、前記光源が複
数本のビームを発する面発光レーザアレイであることを
特徴とする。

【００３４】これにより、小型の光源で、互いに平行な
多数のビーム（光束）を効率良く発生させることができ
る。

【００３５】また、通常、光学走査装置に用いられる端
面発光レーザは出力光の断面形状が楕円形で、ビームの
偏光方向は楕円の短径方向を向いているため、偏光方向
を変えるために端面発光レーザを９０°回転させるとビ
ームの形状も回転してしまうので、同一の光学系を用い
ることが出来なくなってしまう。あるいは、ビームの形
状を変えずに偏光方向を変えるために１／２波長板の追
加が必要になる。ところが、面発光レーザは端面発光レ
ーザとは異なり、出射光束が円形であることから、偏光
方向を変えるためにレーザを回転させてもビームの形状
は変化せず、光学系は偏光方向に係わらず同一のものが
使えるという効果を奏することができる。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、実施形態を挙げ、本発明の
実施の形態について説明する。

【００３７】［第１形態］図１及び図２に示すように、
第１形態に係る光学走査装置１０では、１面の反射面１
２を有して回転するモノゴンミラー１４を光偏向器とし
て用いている。モノゴンミラー１４は反射面１２の中央
を回転軸として矢印方向に回転するものとする。

【００３８】図２に示すように、モノゴンミラー１４の
両側には走査光学系（結像光学系）であるＦθレンズ系
１８Ｌ、１８Ｒが、対象な位置に配置されている。ま
た、光源であるＬＤ２０（レーザダイオード）と、ＬＤ
２０からの発散光を略平行光にするコリメートレンズ２
２とが、Ｆθレンズ系１８Ｌ、１８Ｒの光軸に略直交す
る方向を光軸として配置されている。

【００３９】図２（ａ）に示すように、モノゴンミラー
１４の反射面１２が紙面の右側を向いているときはＬＤ
２０からのビームはモノゴンミラー１４によって右側方
向に反射され、Ｆθレンズ系１８Ｒを通り、右側の被走
査面２４Ｒの上に結像している状態でＵ方向に走査す
る。

【００４０】そして、モノゴンミラー１４がさらに回転
し、反射面１２が左側を向いたときには、図２（ｂ）に
示すように、ＬＤ２０からのビームは紙面の左側方向に
反射され、左側に配置されたＦθレンズ系１８Ｌを通
り、左側の被走査面２４ＬをＶ方向に走査する。

【００４１】従って、光偏向器としてモノゴンミラー１
４を用い、図２に示したように光学系（Ｆθレンズ系）
を配置すれば、一つのＬＤ２０で２つの被走査面２４
Ｌ、２４Ｒを交互に走査することができる。すなわち、
小型化された光学走査装置が実現される。

【００４２】また、光学走査装置１０は、上述したよう
に、モノゴンミラー１４と被走査面２４Ｌ、２４Ｒとの
間にＦθレンズ系１８Ｌ、１８Ｒを有し、ＬＤ２０とモ
ノゴンミラー１４との間にコリメートレンズ２２を有し
ている。従って、例えば、被走査面２４Ｒに対してはコ
リメートレンズ２２を調整してフォーカスを合わせ、そ
の後、被走査面２４Ｌに対するフォーカス位置はＦθレ
ンズ系１８Ｌを構成する光学部品の全てあるいは一部を
前後調整して合わせることにより、２つの被走査面２４
Ｌ、２４Ｒに対するフォーカスを独立に調整することが
できる。これにより、２つの被走査面２４Ｌ、２４Ｒに
対し、それぞれ最適なフォーカス調整を行うことができ
る。

【００４３】［第２形態］次に、第２形態について説明
する。図３〜図５に示すように、第２形態に係る光学走
査装置３０では、第１形態で説明したＬＤ２０と略対向
する位置に更にＬＤ３１が配置されており、２つのＬＤ
の中間位置にモノゴンミラー１４が設けられた状態にな
っている。第２形態では、第１形態と同じ構成要素には
同じ符号を付してその説明を省略する。

【００４４】第２形態では、ＬＤ２０から発せられたビ
ームはモノゴンミラー１４の反射面１２のやや上部で反
射され、ＬＤ３１から発せられたビームは、反射面１２
のやや下部で反射されるように、ＬＤ２０、ＬＤ３１の
配置位置が調整されている。すなわち、２本のビームの
照射位置を上下方向（すなわち反射面１２の回転軸１２
Ｚに沿った方向）にややずらしている。各被走査面につ
いて、走査されるビームを発するＬＤ、及び、偏向方向
を表１に示す。

【００４５】

【表１】

【００４６】ＬＤ２０から発せられたビーム２０Ｂは、
モノゴンミラー１４で偏向され、モノゴンミラー１４の
両サイド側（図５では紙面の左右側）に偏向され、Ｆθ
レンズ系１８Ｌ及びＦθレンズ系１８Ｒをそれぞれ通過
し、感光体面である被走査面２４Ｌ及び被走査面２４Ｒ
でそれぞれ走査される。

【００４７】ＬＤ３０から発せられたビーム３１Ｂも、
同様に、モノゴンミラー１４の両サイド側に偏向され、
Ｆθレンズ系３３Ｌ、３３Ｒをそれぞれ通過し、感光体
面である被走査面３４Ｌ及び被走査面３４Ｒでそれぞれ
走査される。すなわち、モノゴンミラー１４が一回転す
ると、４つの被走査面で順次走査される。

【００４８】このように、２本のビームを反射させて偏
向させることに、１個のモノゴンミラー１４を共用して
おり、１個の光偏向器（モノゴンミラー１４）を用い
て、２つのＬＤから発せられたビームで４色分の走査を
行うことができる。従って、面倒れ補正光学系が不要で
あり、構成が簡素な小型のカラー画像形成用の光学走査
装置が実現される。

【００４９】なお、１個のＬＤ、１個のコリメートレン
ズ、１個のＦθレンズ系、及び、２面の被走査面を１組
の光学系として考えると、第２形態では２組を重ねたも
のであり、更に３組、４組と重ねることも可能である。
すなわち、光源の数に対して２倍の数の被走査面を走査
することが可能である。

【００５０】２組の光学系を重ねるにあたっては、図４
に示すように、２個の光源（ＬＤ２０、ＬＤ３１）を略
対向する位置に配置したほうが、光学走査装置の高さ増
大を抑制することができ、光学走査装置の小型化の観点
で好ましい。

【００５１】［第２形態の変形例］第２形態では、図６
に示すように、表裏の両面側に反射面３６、３７を有す
る平面ミラー３８をモノゴンミラー１４に代えて設けて
もよい。これにより、２つのＬＤ２０、ＬＤ３１からの
ビームを両面で同時に反射して走査することができるの
で、走査速度を約２倍に上げることができる。但し、反
射面が２面なので、面倒れ補正光学系を設けることが必
要である。

【００５２】［第３形態］第３形態に係る光学走査装置
は、第２形態に比べ、Ｆθレンズ系を半減させた装置で
ある。第３形態では、第２形態と同様の構成要素には同
じ符号を付してその説明を省略する。

【００５３】図７に示すように、本形態に係る光学走査
装置４０では、光源として２つのＬＤを略同一軸上で対
向する位置に配置し、かつ、２つのＬＤが、偏光方向が
互いに直交しているビーム（光束）を出射するように角
度調整を行っておく。

【００５４】そして、２つのＬＤから発せられて、モノ
ゴンミラー４４によって紙面左側方向に反射されたビー
ム、及び、紙面右側方向に反射されたビームの何れにつ
いても、略同一の光路上に偏向反射されるように光路調
整を行っておく。従って、光学走査装置４０の配置構成
は、主走査面側から見ると、第２形態で説明した図４と
同じであるが、副走査平面側から見ると、図７に示すよ
うな配置構成になり、モノゴンミラー４４は、第２形態
で説明したモノゴンミラー１４に比べ、高さｈが小さ
い。

【００５５】モノゴンミラー４４の両サイド側（図７の
紙面左右側）には、偏向されたビームのＦθレンズ系４
８Ｌ、４８Ｒと、偏光ビームスプリッタ面４９を有する
偏光ビームスプリッタ５０と、が順次配置されている。

【００５６】紙面左側方向に反射されたビームは、偏光
ビームスプリッタ面４９によって、反射光と透過光との
２本に分離され、この分離されたビームは、それぞれ、
被走査面２４Ｌ及び被走査面３４Ｌを走査する。紙面右
側方向に反射されたビームも同様に分離され、被走査面
２４Ｒ及び被走査面３４Ｒを走査する。

【００５７】第３形態では、Ｆθレンズ系を紙面右側と
紙面左側に１組ずつ、すなわち、モノゴンミラー４４と
偏光ビームスプリッタ５０との間に１組ずつ設ければよ
いので、図７からも判るように、第２形態に比べてＦθ
レンズ系の必要数を半減することができる。また、２つ
のＬＤが同一平面内、すなわち同じ高さ位置に配置され
ているので、光学走査装置４０の高さ低減効果も得られ
る。

【００５８】［第４形態］第４形態に係る光学走査装置
は、互いに平行な複数本のビームを発生させる光源を用
いた光学走査装置であり、ＢＯＷの発生を抑制してい
る。

【００５９】ここで、図８を用いてＢＯＷについて説明
しておく。走査線にＢＯＷを発生させる要因の一つとし
て、回転する反射鏡への副走査方向におけるビーム入射
角がある。図８は回転する反射鏡が回転多面鏡６０で描
かれているが、モノゴンミラーであっても同様である。

【００６０】副走査方向に角度を有するビームが、回転
している反射鏡に入射すると、反射面の回転に伴って、
反射されるビームの副走査方向の角度が変化し、ＢＯＷ
となって現れる。そして、複数のビームが異なる角度で
反射鏡に入射すると、異なる量のＢＯＷが発生するた
め、ＢＯＷ差となって現れる。

【００６１】このＢＯＷ差の発生を防止するためには、
回転する反射鏡に対して複数本のビームが互いに平行な
状態で入射すればよい。そこで、第４形態では図９のよ
うな光学系を用いる。図９は光源６２からモノゴンミラ
ー６４までの光学系を示したものであり、図９（ａ）は
主走査方向への走査、図９（ｂ）が副走査方向への走査
を示している。

【００６２】第４形態に係る光学走査装置の特徴は、コ
リメートレンズ６６が主走査方向にのみパワーを有する
素子となっていることである。光源６２から出射される
発散光は主走査方向においてコリメートレンズ６６によ
って平行光となり、モノゴンミラーに入射する。一方、
副走査方向においてコリメートレンズ６６はパワーを持
たず、光源６２から出射された発散光はそのままモノゴ
ンミラー６４に到達する。

【００６３】光源６２は、複数本の発散光（ビーム）を
発する光源であって、各発散光の中心軸が光源光軸に対
して平行であるように発する。この複数本の互いに平行
なビームがモノゴンミラー６４の反射面６３に入射する
ので、図８に示したようなＢＯＷを発生させることがな
い。

【００６４】特開平８-２８６１３６にはコリメートレ
ンズを使わない系と、副走査方向もコリメートするコリ
メートレンズを入れた系が示されているが、主走査方向
において光源から出射されるビームの発散角度に合わせ
てＦθレンズを設計することは困難であり、また、副走
査方向をコリメートしてしまうと、光偏向器に入射する
複数ビームが非平行となってしまうためにＢＯＷ差が発
生してしまう点が難点である。

【００６５】以上説明したように、第４形態に係る光学
走査装置を用いると、モノゴンミラー６４で発生するＢ
ＯＷ差を抑制することができる。

【００６６】［第５形態］第５形態に係る光学走査装置
は、第４形態に比べ、光源として面発光レーザアレイ７
０（図１０参照）を用いており、小型の光源で、互いに
平行な複数本のビームを容易に発生させることができる
装置である。また、図１０に示したように、第５形態で
は、Ｆθレンズ系は第１Ｆθレンズ７１と第２Ｆθレン
ズ７２とで構成されており、これらのレンズの設計にも
考慮している。

【００６７】図１０（ａ）に示すように、第５形態に係
る光学走査装置では、光源である面発光レーザアレイ７
０からの発散光がモノゴンミラー７４の反射面７３に入
射する。その際、コリメートレンズ６６が主走査方向に
のみパワーを有するので、主走査方向にのみ平行光にさ
れ、副走査方向については面発光レーザアレイ７０から
の発散角が維持されたまま、複数本のビームが反射面７
３に入射する。

【００６８】面発光レーザアレイ７０からは略円形のビ
ームが出射されるが、光学系の副走査方向の倍率が主走
査方向の倍率よりも小さいため、感光体７６の上でのビ
ームスポット径が主走査方向と副走査方向で近い大きさ
になるように、主走査方向よりも副走査方向の幅が狭い
アパチャーをコリメートレンズ６６に入れている。従っ
て、図１０（ｂ）ではモノゴンミラー上での副走査方向
のビーム幅が小さくなっているが、コリメートレンズ６
６は副走査方向にはパワーを有していない。

【００６９】モノゴンミラー７４で反射されたビーム
は、主走査方向にのみパワーを有するＦθレンズ系（第
１Ｆθレンズ７１及び第２Ｆθレンズ７２）、折り返し
ミラー７８、副走査方向にのみパワーを有するシリンド
リカルミラー８０、ウィンドウ８２を経て感光体７６の
上に結像される。光学系の緒言を以下に示す。

【００７０】・面発光レーザアレイ７０からコリメートレンズ６６までの距離：２４.４３５６６１ｍｍ・コリメートレンズ６６の特性屈折率１.６７４７７２中心圧２．５ｍｍ面形状主走査方向シリンダ面第１面円弧第２面非球面（第１面、第２面についての詳細なデータは表２を参照）

【００７１】

【表２】

【００７２】・コリメートレンズ６６からモノゴンミラー７４までの距離：２５ｍｍ・モノゴンミラー７４の走査角度（画角）：±４６．４° ・モノゴンミラー７４から第１Ｆθレンズ７１までの距離：１９．６７８７１１ｍｍ・第１Ｆθレンズ７１の特性屈折率１.５１１０８０中心圧１４ｍｍ面形状主走査方向シリンダ面第１面曲率半径 −６１.５０５２９ｍｍ第２面曲率半径 −６３.２５２１９ｍｍ・第１Ｆθレンズ７１と第２Ｆθレンズ７２の距離：１１．６６９３０５ｍｍ・第２Ｆθレンズ７２の特性屈折率１.６０８９２４中心圧１９ｍｍ面形状主走査方向シリンダ面第１面曲率半径 ∞ｍｍ第２面曲率半径 −１２８.３５１０２ｍｍ・第２Ｆθレンズ７２とシリンドリカルミラー８０の距離：１２４.６６９１４５ｍｍ・シリンドリカルミラー８０の特性面形状副走査方向シリンダ面曲率半径１５４.４９６６８ｍｍ折り返し角度４６.１１３８８９° ・シリンドリカルミラー８０から感光体７６までの距離：６９.５４３ｍｍコリメートレンズの非球面係数は次の式に適用される。

【００７３】

【数１】

【００７４】上式は主走査方向における光軸からの高さ
hにおけるサグｚを示している。

【００７５】本形態では、ＢＯＷ差を発生させないため
に、Ｆθレンズ系（第１Ｆθレンズ７１及び第２Ｆθレ
ンズ７２）は主走査方向のみパワーを有し、シリンドリ
カルミラー８０は副走査方向のみパワーを有すように機
能を分けている。その理由は、主走査方向と副走査方向
両方にパワーを有するレンズ（ミラー）に対してビーム
を光軸から離れた位置を通過させると、ＢＯＷ差が発生
しやすいためである（図１４参照）。

【００７６】上記光学系の像面湾曲を図１１に示す。横
軸は感光体上の主走査方向位置、縦軸はフォーカス方向
距離である。実線が副走査方向、点線が主走査方向の像
面湾曲を示す。モノゴンミラーの回転軸上に反射面があ
るため、左右対称形状になっている。

【００７７】図１２にはＦθ特性を示す。横軸は感光体
上の主走査方向位置、縦軸は理想的なＹ＝ｆθの関係か
らのずれ（ｍｍ）を示す。

【００７８】そして図１３には、副走査方向に２００μ
ｍの間隔で光源から出射された２本のビーム間のＢＯＷ
差（ｍｍ）を示している。図１３では、残存するＢＯＷ
差は副走査方向の像面湾曲をさらに低減することによっ
て、小さくできる。あるいは、本発明者が提案した特願
２０００-２８４６２に記載されているように、シリン
ドリカルミラーを２枚組みとし、複数ビームが感光体に
対して平行に入射するテレセントリック光学系とすれ
ば、ＢＯＷ差をゼロにすることが可能である。

【００７９】以上説明したように、本形態では、図１１
〜図１３からわかるように、像面湾曲やＦθ特性といっ
た基本的な特性に加え、ＢＯＷ差という複数ビームで発
生する特有の課題も解決していることがわかる。

【００８０】［第６形態］第６形態では、第５形態に比
べ、Ｆθレンズの構成が簡素になっている。

【００８１】図１５に示すように、本形態に係る光学走
査装置では、Ｆθレンズ９０として非球面の単玉レンズ
を用い、また、コリメートレンズ６６に代えて主走査方
向のみパワーを有するカップリングレンズ９６を備えて
いる。

【００８２】光源である面発光レーザアレイ７０からの
発散光は、カップリングレンズ９６で主走査方向にのみ
弱い発散光に変換され、副走査方向にはレーザからの発
散角が維持されたまま、一定速度で回転するモノゴンミ
ラー７４に入射する。

【００８３】第５形態と同様、カップリングレンズ９６
には主走査方向と副走査方向の幅が異なるアパチャーを
入れている。

【００８４】モノゴンミラー７４で反射されたビームは
両面が非球面の単玉のＦθレンズ９０によって感光体上
（図示せず）に結像される。光学系の緒言を以下に示
す。

【００８５】・面発光レーザアレイ７０からカップリングレンズ９６までの距離：２２.８７５３５４ｍｍ・カップリングレンズ９６の特性屈折率１.６７４７７２中心圧２.５ｍｍ面形状主走査方向シリンダ面第１面円弧第２面非球面（第１面、第２面についての詳細なデータは表３を参照）

【００８６】

【表３】

【００８７】・カップリングレンズ９６からモノゴンミラー７４までの距離：２７.３０６５１１ｍｍ・モノゴンミラーの走査角度（画角）： ±３４° ・モノゴンミラー７４からＦθレンズ９０までの距離：８４.５０６１３１ｍｍ・Ｆθレンズ９０の特性屈折率１.６０１６３７中心圧２４.９１０６４６ｍｍ面形状非球面（第１面、第２面についての詳細なデータは表４を参照）

【００８８】

【表４】

【００８９】・Ｆθレンズ９０から感光体までの距離：３４９．３８３６７０ｍｍカップリングレンズ９６の非球面を表す式は第５形態で
記載した式と同じである。また、Ｆθレンズ９０の非球
面は下式で表される。

【００９０】

【数２】

【００９１】上式は光軸中心を（０，０）、副走査方向
をｘ、主走査方向をｙとしたとき、座標（ｘ，ｙ）での
サグｚを表している。

【００９２】図１６〜図１８に、本形態で用いた光学系
の像面湾曲、Ｆθ特性、ＢＯＷ差をそれぞれ示す。いず
れも良好な性能を有していることがわかる。

【００９３】従って、本形態により、第５形態に比べて
Ｆθレンズ系の構成を簡素にしても、充分な画質で画像
を形成できることが判る。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
構成が簡易で小型の光学走査装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１形態に係る光学走査装置で、モノゴンミ
ラーによってビームが走査されることを示す斜視図であ
る。

【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、何れも、第１形態
に係る光学走査装置で、モノゴンミラーによってビーム
が走査されることを示す平面図である。

【図３】第２形態に係る光学走査装置で、モノゴンミ
ラーによってビームが走査されることを示す斜視図であ
る。

【図４】第２形態に係る光学走査装置で、モノゴンミ
ラーによってビームが走査されることを示す平面図であ
る。

【図５】第２形態に係る光学走査装置の構成を示す側
面図である。

【図６】第２形態の変形例に係る光学走査装置で、モ
ノゴンミラーによってビームが走査されることを示す斜
視図である。

【図７】第３形態に係る光学走査装置の構成を示す側
面図である。

【図８】ＢＯＷの発生原因を説明する斜視図である。

【図９】図９（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第４形
態に係る光学走査装置の構成を示す平面図及び側面図で
ある。

【図１０】図１０（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第
５形態に係る光学走査装置の構成を示す平面図及び側面
図である。

【図１１】第５形態に係る光学走査装置の光学系の像
面湾曲を示すグラフ図である。

【図１２】第５形態に係る光学走査装置の光学系のＦ
θ特性を示すグラフ図である。

【図１３】第５形態に係る光学走査装置で生じるＢＯ
Ｗ差を示すグラフ図である。

【図１４】第５形態で、ＢＯＷ差が発生し易い状態を
示す斜視図である。

【図１５】図１５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第
６形態に係る光学走査装置の構成を示す平面図及び側面
図である。

【図１６】第６形態に係る光学走査装置の光学系の像
面湾曲を示すグラフ図である。

【図１７】第６形態に係る光学走査装置の光学系のＦ
θ特性を示すグラフ図である。

【図１８】第６形態に係る光学走査装置で生じるＢＯ
Ｗ差を示すグラフ図である。

【図１９】従来のカラー画像形成装置を示す斜視図で
ある。

【図２０】従来のカラー画像形成装置を示す斜視図で
ある。

【図２１】ＢＯＷが発生したことを示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１０光学走査装置１２反射面１４モノゴンミラー（光偏向器）１８Ｌ、１８ＲＦθレンズ系（結像光学系）２０ＬＤ（光源）２２コリメートレンズ（第１の結像光学系）２４Ｌ、２４Ｒ被走査面３０光学走査装置３１ＬＤ（光源）３３Ｌ、３３ＲＦθレンズ系（第２の結像光学系）３４Ｌ、３４Ｒ被走査面３６反射面３７反射面３８平面ミラー（光偏向器）４０光学走査装置４４モノゴンミラー（光偏向器）４８Ｌ、４８ＲＦθレンズ系（結像光学系）４９偏光ビームスプリッタ面６２光源６３反射面６４モノゴンミラー（光偏向器）６６コリメートレンズ（第１の結像光学系）７０面発光レーザアレイ７１第１Ｆθレンズ（第２の結像光学系）７２第２Ｆθレンズ（第２の結像光学系）７３反射面９０Ｆθレンズ（第２の結像光学系）９６カップリングレンズ（第１の結像光学系）

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０２Ｂ 13/00 Ｇ０２Ｂ 13/18 13/18 17/08 Ａ 17/08 Ｂ４１Ｊ 3/00 ＤＨ０４Ｎ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４ＡＦターム(参考） 2C362 AA03 AA13 AA42 AA47 AA48 BA02 BA03 BA04 BA05 BA14 BA17 BA50 BA83 BA85 BA86 DA06 DA08 DA09 2H045 AB03 AB62 BA22 BA34 BA36 CA33 CA53 CA67 DA02 2H087 KA19 LA22 RA07 TA01 TA03 TA06 5C072 AA03 BA01 BA02 HA02 HA06 HA09 HA11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光束を発生させる単一の光源と、１面あるいは２面の反射面を有し、前記光源からの光束
を前記反射面で反射させて偏向させる単一の光偏向器
と、前記光偏向器で偏向された光束を複数の被走査面の上に
結像させる結像光学系と、を有することを特徴とする光
学走査装置。
【請求項２】前記複数の被走査面は、前記光偏向器に
入射する光束の両サイド側にそれぞれ設けられた２面の
被走査面で構成されることを特徴とする請求項１に記載
の光学走査装置。
【請求項３】前記結像光学系は、前記光源と前記光偏
向器との間に配置される第１の結像光学系と、前記光偏向器と前記２面の被走査面との間に配置される
第２の結像光学系とを有し、一方の被走査面に対するフォーカス合わせは前記第１の
結像光学系で調整し、他方の被走査面に対するフォーカ
ス合わせは前記第２の結像光学系で調整することを特徴
とする請求項２に記載の光学走査装置。
【請求項４】光束を発生させる複数の光源と、１面あるいは２面の反射面を有し、前記光源からのそれ
ぞれの光束を前記反射面で反射させて偏向させる単一の
光偏向器と、前記光偏向器で偏向されたそれぞれの光束を、前記光源
に比べて数が多い複数の被走査面の上にそれぞれ結像さ
せる結像光学系と、を有することを特徴とする光学走査
装置。
【請求項５】前記複数の被走査面が、前記光源の２倍
の数の被走査面で構成されることを特徴とする請求項４
に記載の光学走査装置。
【請求項６】前記光源が、略対向する位置に配置され
た２つの光源で構成されることを特徴とする請求項５に
記載の光学走査装置。
【請求項７】前記光源は、略同一軸上の互いに対向す
る位置に前記光偏向器に向けて配置され、かつ、偏光方
向が互いに直交している光束を出射する２つの光源であ
り、前記結像光学系は偏光ビームスプリッタ面を有してお
り、前記光偏向器によって略同一の光路上に偏向反射される
前記２つの光源からの光束を、前記偏光ビームスプリッ
タで分離して、それぞれ異なる被走査面を走査すること
を特徴とする請求項５に記載の光学走査装置。
【請求項８】複数の光束を発生させる単一の光源と、１面の反射面を有し、前記光源からの複数の光束を前記
反射面で反射させて偏向させる単一の光偏向器と、前記光偏向器で偏向された複数の光束を複数の被走査面
の上にそれぞれ結像させる結像光学系と、を備え、前記結像光学系は、前記光源と前記光偏向器の間に配置
される第１の結像光学系と、前記光偏向器と前記複数の被走査面との間に配置される
第２の結像光学系と、を有し、前記第１の結像光学系は主走査方向のみにパワーを有す
ることを特徴とする光学走査装置。
【請求項９】前記光源が複数本のビームを発する面発
光レーザアレイであることを特徴とする請求項１〜請求
項８のうち何れか１項に記載の光学走査装置。