JP2003228013A

JP2003228013A - マルチビーム光走査光学系及びそれを用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP2003228013A
Application number: JP2002027967A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Ishibe; 芳浩石部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-02-05
Filing date: 2002-02-05
Publication date: 2003-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】高画質な画像を高速で形成することができる
マルチビーム光走査光学系及びそれを用いた画像形成装
置を得ること。【解決手段】複数の発光部を含む光源手段から出射し
たそれぞれの光束を収束光束または発散光束に変換する
第１の光学系と、第１の光学系から出射したそれぞれの
光束を長い線状として結像させる第２の光学系と、複数
の線像の結像位置近傍に偏向面を有し、入射されたそれ
ぞれの光束を偏向走査する光偏向器と、光偏向器で偏向
されたそれぞれの光束を被走査面上に結像させるととも
に、副走査断面内において光偏向器の偏向面と被走査面
とを略共役な関係とする第３の光学系とを有し、光源手
段と第１の光学系との間にリレー光学系が配置されてお
り、被走査面に入射するそれぞれの光束の主光線と、被
走査面の法線とが副走査方向に所定の角度を成すように
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光走査
光学系及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に高速
・高記録密度を行う為に光源手段として複数の発光部を
有するマルチ半導体レーザー等の光源を使用した、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や
デジタル複写機やマルチファンクションプリンタ（多機
能プリンタ）等の画像形成装置に好適なものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、レーザービームプリンタやデジタ
ル複写機やマルチファンクションプリンタ等の画像形成
装置において、高解像度の画像をより高速に形成するこ
とが求められてきている。このような要求に答えるた
め、しばしば画像形成装置にマルチ半導体レーザー（半
導体レーザーアレイ）等の複数の発光部を有する光源を
用いたマルチビーム走査光学系を用いることが行われて
いる。

【０００３】図１４は、このような従来のマルチビーム
走査光学系の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）
である。

【０００４】同図において、複数の発光部を有するマル
チ半導体レーザー９１から出射した複数の光束（光ビー
ム）はコリメーターレンズ９２で略平行光束に変換さ
れ、副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリ
カルレンズ９４によって副走査方向にのみ収束され、開
口絞り９３でその光束を整形して光偏向器であるポリゴ
ンミラー９５の偏向面（反射面）９５ａ近傍において主
走査方向に長く伸びた焦線状に結像される。そして図中
矢印９５ｂ方向に一定角速度で回転しているポリゴンミ
ラー９５によって反射偏向された複数の光束は走査レン
ズ系９６としての２枚のｆａレンズ９６ａ，９６ｂによ
って被走査面としての感光ドラム面９７上にスポット状
に各々集光され、図中矢印９７ｂ方向に一定速度で走査
される。

【０００５】図１５、図１６は各々光源における発光部
の配置を示す要部概略図である。図１５、図１６におい
て、Ａ及びＢはそれぞれ発光部、Ｍは主走査方向に対応
する方向、Ｓは副走査方向に対応する方向を示す。

【０００６】上記のようなマルチビーム走査光学系にお
いて、図１５に示すように複数の発光部Ａ，Ｂを副走査
方向に縦に並べて配置してしまうと、感光ドラム面上で
の副走査方向の複数の走査線の間隔が記録密度よりも大
幅に間隔が開いてしまう。この為、通常は図１６に示す
ように複数の発光部Ａ，Ｂを結ぶ直線が、副走査方向に
対応する方向（Ｓ）に対して零でない所定の角度δをな
すように、光源を配置する。そして、その傾け角度δを
調整することにより、感光ドラム面上での副走査方向の
複数の走査線の間隔を、記録密度に合わせて正確に調整
している。つまり、ここで、光源の複数の発光部Ａ，Ｂ
は、主走査方向（Ｍ）及びそれと垂直な副走査方向
（Ｓ）の異なる位置に配置されている。

【０００７】一方、感光ドラム面に入射した複数の光束
が該感光ドラム面で正反射されてマルチ半導体レーザー
に再度戻ってしまうと、該マルチ半導体レーザーの発振
が不安定になる問題点がある。また上記の正反射光が光
学系に戻った場合、該光学系の表面反射によって再度感
光ドラム面に反射光が戻りゴーストが発生してしまう問
題点がある。これらの問題点を解決するために、従来で
は図１７に示すように感光ドラム面９７に入射する複数
の光束と、該感光ドラム面９７の法線との成す副走査方
向の角度が所定の角度（入射角）αを成すように設定し
ている。これにより感光ドラム面９７での正反射光が再
度マルチ半導体レーザー及び光学系に戻らないような構
成をとっている。

【０００８】図１７は従来のマルチビーム走査光学系の
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１４に示した要素と同一要素には同符番を付
している。

【０００９】マルチビーム走査光学系において、このよ
うな構成をとった場合、図１８に示すように感光ドラム
面９７上における複数の走査ラインそれぞれの走査倍率
が異なってしまうことになる。このことにより、感光ド
ラム面９７上でのそれぞれのスポットの結像位置に主走
査方向のずれ（Ｄ）が発生してしまい、これが原因とな
って高画質な画像が得られなくなってくるという問題点
があった。

【００１０】図１８は、従来のマルチビーム走査光学系
の問題点を説明するための要部断面図である。図１８の
上方の図が主走査方向の要部断面図で、下方の図が副走
査方向の要部断面図である。同図において、９５はポリ
ゴンミラー、９６は走査レンズ系、９７は感光ドラム
面、Ｄはビーム位置ずれを示す。

【００１１】上記のような問題点を解決するマルチビー
ム走査光学系が、例えば特開平５−３３３２８１号公報
や特開平９−１９７３０８号公報等で種々と提案されて
いる。

【００１２】特開平５−３３３２８１号公報において
は、副走査方向の複数光束と感光ドラム面の法線とのな
す角を所定角度以下に設定することによって、前記主走
査方向の結像位置ずれを軽減する構成としている。

【００１３】特開平９−１９７３０８号公報において
は、主走査方向の結像位置ずれを結像光学系を偏心させ
て、その偏心量を調節することによって打ち消す構成と
している。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
公報で提案されているマルチビーム走査光学系において
は、主走査方向の結像位置ずれの低減と、良好な結像特
性（スポット形状）の両方を同時に満足させることがで
きなかった。

【００１５】例えば特開平５−３３３２８１号公報にお
いては副走査方向の複数光束と感光ドラム面の法線との
なす角を所定角度以下に設定している。しかしながら、
このことは、主走査方向の結像位置ずれを軽減して目立
たなくしようとしているだけである。つまり、主走査方
向の結像位置ずれに対する根本的な解決策については、
同公報には何ら開示されていない。

【００１６】また特開平９−１９７３０８号公報におい
ては、主走査方向の結像位置ずれを結像光学系を偏心さ
せて、その偏心量を調節することによって打ち消す構成
としている。しかしながら、このように結像光学系を偏
心させて使用すると、感光ドラム面における結像スポッ
ト形状が劣化しやすいという問題点がある。このため高
画質、高記録密度を達成することができない。

【００１７】このような問題点を解決する為に本出願人
は先に提案した特開２００１−５９９４５号公報におい
て、主走査方向の結像位置ずれを、入射光学系によって
収束光束または発散光束に変換されたそれぞれの光束を
走査レンズ系に入射させることによって生じる被走査面
上におけるそれぞれの光束の結像点の主走査方向の位置
ずれによって互いに相殺することが可能であることを開
示している。この方法によれば、上記主走査方向の結像
位置ずれをほぼ完璧に補正することが可能となる。

【００１８】一方、主走査方向の結像位置ずれは、上記
の如く感光ドラムに入射するそれぞれの光束の主光線と
感光ドラム面の法線とが副走査方向に所定の角度（入射
角）をなすように配置したことが原因で発生するだけで
はなく、他にも様々な原因によって発生することが知ら
れている。

【００１９】それらによって発生する主走査方向の結像
位置ずれは、前記特開２００１−５９９４５号公報に開
示した方法によっては相殺することができないものも存
在する。例えば、図１９に示すように複数（同図では２
つ）の発光部を有する光源手段９１から出射した２つの
光束はポリゴンミラー９５の偏向面上で主走査方向に離
れた位置に到達し、且つポリゴンミラー９５から反射偏
向される光束の角度もそれぞれ異なる為、被走査面９７
上において互いに主走査方向に離れた位置にスポットが
結像されることになる（光線Ａと光線Ｂ）。

【００２０】よって、このような構成のマルチビーム光
走査光学系においては、ある１つの基準の発光部が被走
査面上に結像する位置に他の発光部からの光束の結像位
置を合わせるように所定時間δＴだけタイミングをずら
して画像データを送っている。

【００２１】所定時間δＴだけ時間がずれたときの偏向
面は図１９の９５ａ′の角度に設定され、このときに反
射偏向される光線はＢ′の方向、即ちＡと同じ方向に反
射偏向されることによって互いのスポットの結像位置が
一致することになる。

【００２２】このとき、何らかの原因（例えば光学系を
保持する光学ユニットと被走査面との位置誤差、光学ユ
ニットに光学部品を組み付けるときの組つけ誤差、等）
で主走査方向のピントずれが発生した場合、ここでは被
走査面９７が９７’の位置にずれてしまったと仮定する
と、図１９から明らかなようにそれぞれの光線の結像位
置が主走査方向にδＹだけずれてしまう。

【００２３】主走査方向にピントがずれる要因はさまざ
まであり、それら全てをゼロにすることはできない。そ
れを仮に調整するにしても調整工程にコストがかかって
しまう。さらに最近においてはコストの観点からｆθレ
ンズにプラスチック材料を用いた光学系を使用すること
が多い。プラスチックレンズは射出成形で製造される
が、その面精度は光学ガラスを研磨することによって得
られる精度に比べて劣っている。特にレンズのある部分
では設計値に対して凸(正)に誤差が生じるが他の部分で
は凹（負）に誤差が生じるということが起こりやすい。
このような面精度の誤差によるピントずれに対しては被
走査面全域に亙ってピントずれを補正することはできな
い。よって、光源手段からの光束の結像位置ずれによる
画質の劣化を補正することは非常に困難なことであっ
た。

【００２４】ここでは、簡単の為、発光部の数を２とし
て図示し説明しているが、発光部の数が３、４、５・・
・と増加すればするほど、両端の発光部間において発生
する上記δＹの値が比例的に増大してくることが容易に
理解出来る。

【００２５】即ち、上記従来のマルチビーム光走査光学
系においては、高速化を達成する為に発光部の数を増加
させようとしても、前述の光源手段からの光束の結像位
置のずれが増大することにより印字精度の低下・画質の
劣化を招いてしまい、高速化が非常に難しいという傾向
にあった。

【００２６】本発明は本出願人が先に提案したマルチビ
ーム光走査光学系を更に改良し、高画質な画像を高速で
形成することができるマルチビーム光走査光学系及びそ
れを用いた画像形成装置の提供を目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明のマルチ
ビーム光走査光学系は、主走査方向に所定の間隔で配置
された複数の発光部を含む光源手段から出射したそれぞ
れの光束を収束光束または発散光束に変換する第１の光
学系と、該第１の光学系から出射したそれぞれの光束を
主走査方向と対応する方向に長い線状として結像させる
第２の光学系と、該複数の線像の結像位置近傍に偏向面
を有し、入射されたそれぞれの光束を該主走査方向に偏
向走査する光偏向器と、該光偏向器で偏向されたそれぞ
れの光束を被走査面上に結像させるとともに、副走査断
面内において該光偏向器の偏向面と該被走査面とを略共
役な関係とする第３の光学系と、を有するマルチビーム
光走査光学系において、該光源手段と該第１の光学系と
の間にリレー光学系が配置されており、該被走査面に入
射するそれぞれの光束の主光線と、該被走査面の法線と
が副走査方向に所定の角度を成すようにしていることを
特徴としている。

【００２８】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記リレー光学系は前記複数の発光部を結像させて
おり、該複数の発光部の結像点よりも該リレー光学系側
に、該複数の発光部から出射したそれぞれの光束の光束
幅を制限する開口絞りが配置されていることを特徴とし
ている。

【００２９】請求項３の発明は請求項２の発明におい
て、前記第１の光学系は、前記開口絞りと前記光偏向器
の偏向面とを略共役な関係とするように配置しているこ
とを特徴としている。

【００３０】請求項４の発明は請求項３の発明におい
て、前記被走査面に入射するそれぞれの光束の主光線と
該被走査面の法線とが副走査方向に所定の角度をなすこ
とによって生じる被走査面上におけるそれぞれの光束の
結像点の主走査方向の位置ずれと、前記第１の光学系に
よって収束光束または発散光束に変換されたそれぞれの
光束を第３の光学系に入射させることによって生じる被
走査面上におけるそれぞれの光束の結像点の主走査方向
の位置ずれと、が互いに逆方向の関係になるように該被
走査面に入射するそれぞれの光束の主光線と該被走査面
の法線との副走査方向の角度を設定したことを特徴とし
ている。

【００３１】請求項５の発明は請求項４の発明におい
て、前記被走査面に入射するそれぞれの光束の主光線と
該被走査面の法線とが副走査方向に所定の角度をなすこ
とによって生じる被走査面上におけるそれぞれの光束の
結像点の主走査方向の位置ずれと、前記第１の光学系に
よって収束光束または発散光束に変換されたそれぞれの
光束を第３の光学系に入射させることによって生じる被
走査面上におけるそれぞれの光束の結像点の主走査方向
の位置ずれと、が互いに相殺する関係であることを特徴
としている。

【００３２】請求項６の発明は請求項４又は５の発明に
おいて、前記被走査面に入射するそれぞれの光束の主光
線と該被走査面の法線とが副走査方向に所定の角度をな
すことによって生じる被走査面上におけるそれぞれの光
束の結像点の主走査方向の位置ずれ量の最大値をδＹ
１、前記第１の光学系によって収束光束または発散光束
に変換されたそれぞれの光束を前記第３の光学系に入射
させることによって生じる該被走査面上におけるそれぞ
れの光束の結像点の主走査方向の位置ずれ量の最大値を
δＹ２、該被走査面上における複数光束の副走査方向の
走査線間隔をＰ、とするとき、δＹ１とδＹ２のずれる
方向が違いに逆であり、｜δＹ１＋δＹ２｜≦Ｐ／３なる条件を満足することを特徴としている。

【００３３】請求項７の発明のマルチビーム光走査装置
は、請求項１乃至６の何れか１項に記載のマルチビーム
光走査光学系を用いたことを特徴としている。

【００３４】請求項８の発明の画像形成装置は、請求項
７記載のマルチビーム光走査装置と、被走査面に配置さ
れた感光体と、前記マルチビーム光走査装置で走査され
たそれぞれの光束によって前記感光体上に形成された静
電潜像をトナー像として現像する現像器と、前記現像さ
れたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写され
たトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有するこ
とを特徴としている。

【００３５】請求項９の発明の画像形成装置は、請求項
７記載のマルチビーム光走査装置と、外部機器から入力
されたコードデータを画像信号に変換して前記マルチビ
ーム光走査装置に出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。

【００３６】請求項１０の発明のカラー画像形成装置
は、各々が請求項７記載のマルチビーム光走査装置から
成る複数のマルチビーム光走査装置と、各々のマルチビ
ーム光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった
色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特
徴としている。

【００３７】請求項１１の発明のカラー画像形成装置
は、各々が請求項７記載のマルチビーム光走査装置から
成る複数のマルチビーム光走査装置と、各々のマルチビ
ーム光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった
色の画像を形成する複数の像担持体と、外部機器から入
力された色信号を異なった色の画像データに変換して各
々の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。

【００３８】請求項１２の発明のレーザービームプリン
タは、請求項７記載のマルチビーム光走査装置を用い
て、前記被走査面上に設けた感光ドラムに光束を導光す
ることを特徴としている。

【００３９】

【発明の実施の形態】［実施形態１］図１は本発明のマ
ルチビーム光走査光学系をレーザービームプリンタやデ
ジタル複写機やマルチファンクションプリンタ等の画像
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。

【００４０】尚、本明細書において光偏向器によって光
束（光ビーム）が反射偏向（偏向走査）される方向を主
走査方向、走査レンズ系の光軸及び主走査方向と直交す
る方向を副走査方向と定義する。

【００４１】同図において、１は主走査方向に所定の間
隔で配置された複数（本実施形態では２つ）の発光部１
Ａ，１Ｂを有するマルチ半導体レーザー等から成る光源
手段であり、前記図１６に示すように２つの発光部１
Ａ，１Ｂ（Ａ、Ｂ）を副走査方向に対して斜めに配置し
てその斜めの角度δを調整することにより、被走査面８
上における副走査方向のそれぞれの走査線の間隔を記録
密度に合わせて正確に調整している。

【００４２】図１において円で囲まれた図は、光源手段
１を矢印の方向から見たときの発光部１Ａ，１Ｂの配置
を示す。ここで、Ｍは主走査方向に対応する方向を、Ｓ
は副走査方向に対応する方向を示す。尚、本実施形態に
おいては理解を簡単にする為発光部の数を２としている
が、発光部が増えても同様に考えることができる。

【００４３】２はリレー光学系としてのリレーレンズで
あり、２枚のレンズを有し、光源手段１と後述する集光
レンズ３との間の光路中に設けられており、上記２つの
発光部１Ａ，１Ｂ（発光部１Ａ，１Ｂから出射されたそ
れぞれの光束）を結像させている。

【００４４】６は開口絞りであり、リレーレンズ２を通
過した後で収束光束とされた２つの光束のビーム幅を制
限しており、リレーレンズ２による２つの発光部１Ａ，
１Ｂの結像位置であるＰ点よりも、リレーレンズ２側に
配置されている。

【００４５】３は第１の光学系としての集光レンズ（コ
リメーターレンズ）であり、２枚のレンズを有し、開口
絞り６を介した２つの光束を収束光束（又は発散光束）
に変換している。この集光レンズ３は開口絞り６と後述
する光偏向器５の偏向面５ａとを略共役な関係とするよ
うに配置されている。

【００４６】４は副走査方向のみに所定の屈折力を有す
る第２の光学系としてのシリンドリカルレンズであり、
ガラス材料から成る凸（正）のパワーの第１シリンドリ
カルレンズ４ａと、プラスチック材料から成る凹(負)の
パワーの第２シリンドリカルレンズ４ｂとを有してお
り、後述するプラスチック材料から成る走査レンズ系
（ｆθレンズ系）７の環境変動による副走査方向のピン
ト移動を補正している。

【００４７】尚、リレーレンズ２、開口絞り６、集光レ
ンズ３、シリンドリカルレンズ４等の各要素は光ビーム
入射光学系９の一要素を構成している。

【００４８】５は光偏向器であり、例えば６面構成のポ
リゴンミラー（回転多面鏡）より成り、モータ等の駆動
手段（不図示）により図中矢印Ｅ方向に一定速度で回転
している。

【００４９】７は集光機能とｆθ特性とを有する第３の
光学系としての走査レンズ系（ｆθレンズ系）であり、
プラスチック材料より成る第１、第２の２枚のｆθレン
ズ７ａ，７ｂより成り、光偏向器５によって反射偏向さ
れた画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラ
ム面８上に結像させ、かつ副走査断面内において光偏向
器５の偏向面５ａと被走査面８との間を共役関係にする
ことにより、倒れ補正機能を有している。

【００５０】８は被走査面としての感光ドラム面であ
る。

【００５１】本実施形態において２つの発光部１Ａ，１
Ｂから出射したそれぞれの光束はリレーレンズ２によっ
てＰ点の位置に結像される。Ｐ点の位置に結像された２
つの光束は集光レンズ３によって収束光束に変換され、
シリンドリカルレンズ４によって副走査方向にのみ収束
されて、光偏向器であるポリゴンミラー５の偏向面５ａ
近傍において主走査方向に長く伸びた焦線状に結像され
る。

【００５２】そしてポリゴンミラー５によって反射偏向
された２つの光束は走査レンズ系７によって感光ドラム
面８上にスポット状に集光され、図中矢印Ｆ方向（主走
査方向）に一定速度で走査される。これにより感光ドラ
ム面８上に２本の走査線を形成し、画像記録を行ってい
る。

【００５３】次にマルチビーム光走査光学系における光
ビーム入射光学系について図２（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）
を用いて説明する。

【００５４】図２（Ａ）は本発明の実施形態１の効果を
説明する為のマルチビーム光走査光学系における光ビー
ム入射光学系の主走査方向の要部断面図、図２（Ｂ）は
図２（Ａ）に示した光ビーム入射光学系の副走査方向の
要部断面図である。但し、ここでは、前記開口絞り６が
存在しない場合を説明する為、該開口絞り６を配置して
いない構成となっている。

【００５５】上述の如く、２つの発光部１Ａ，１Ｂを有
するマルチ半導体レーザーから成る光源手段１は、図１
６に示すように２つの発光部を斜めに配置して、その斜
めの角度δを調整することにより、被走査面上における
副走査方向のそれぞれの走査線の間隔を記録密度に合わ
せて正確に調整している。ここにおいて、発光部の数は
２としているが本発明はこれに限定されるものではな
く、むしろ発光部の数が３以上と数が増えたときに、よ
り一層の効果を得ることが出来る。また、光源手段とし
てマルチ半導体レーザーを仮定して以後の説明を進める
が本発明はこれに限定されるものではなく、他の光源、
例えばＬＥＤ等を光源手段として用いることも可能であ
る。

【００５６】上記２つの発光部１Ａ，１Ｂから出射した
それぞれの光束は、リレー光学系であるリレーレンズ２
によってＰ点の位置にそれぞれ結像される。Ｐ点の位置
に結像されたそれぞれの光束は、集光レンズ３によって
収束光束に変換され、シリンドリカルレンズ４によって
副走査方向にのみ収束されて、光偏向器であるポリゴン
ミラー５の偏向面５ａ近傍において主走査方向に長く伸
びた焦線状に結像される。

【００５７】ここで上記２つの発光部１Ａ，１Ｂから出
射したそれぞれの光束の主光線ＰＡ，ＰＢを考える。こ
れら２本の主光線ＰＡ，ＰＢが共に光ビーム入射光学系
９の光軸ＡＸに平行に出射した場合、該２本のそれぞれ
の主光線ＰＡ，ＰＢは、リレーレンズ２の後側焦点位置
Ｑ点において交差する。

【００５８】一方、集光レンズ３は、リレーレンズ２の
後側焦点位置Ｑ点と偏向面５ａとを略共役な関係とする
ように配置されている。そのように集光レンズ３を配置
した場合、Ｑ点において交差したそれぞれの２本の主光
線ＰＡ，ＰＢは、集光レンズ３によって偏向面５ａ上の
点Ｒにおいて再度交差する。

【００５９】このように光ビーム入射光学系９を構成し
た場合、図１９にて説明した従来の如き主走査方向のピ
ントずれに起因する、それぞれの２つの光束の主走査方
向の結像位置ずれδＹの発生をゼロとすることが可能と
なる。この主走査方向の結像位置ずれδＹは、図１９に
おける光線Ａと光線Ｂ’とが互いに主走査方向に離れて
いることが原因であることが容易に理解できる。

【００６０】本実施形態においては、２本の主光線Ｐ
Ａ，ＰＢは、偏向面５ａ上の同一の点Ｒに到達するよう
に構成されている為、図１９における光線Ａに相当する
光線ＰＡと、図１９における光線Ｂに相当する光線ＰＢ
とが完全に同一経路をたどることになり、その結果とし
て、従来の如き主走査方向のピントずれに起因する、そ
れぞれの光束の主走査方向の結像位置ずれδＹが原理的
に発生しないことになる。

【００６１】次に２つの発光部１Ａ，１Ｂから出射した
それぞれの光束の主光線ＰＡ，ＰＢが、光軸ＡＸに平行
でない場合を考えてみる。マルチ半導体レーザー１から
出射される２つの光束は理想的には光軸ＡＸに平行であ
るが、通常はある程度の角度誤差を有するのが普通であ
る。この角度誤差は、電界振動面に平行な方向と垂直な
方向とで若干の差はあるが、±２〜３度の誤差は考慮す
る必要がある。

【００６２】ここでは２本の主光線ＰＡ，ＰＢのうち、
主光線ＰＡのみが光軸ＡＸに平行でない場合を考える。
図２（Ｃ）は２本の主光線ＰＡ，ＰＢのうち、主光線Ｐ
Ａのみが光ビーム入射光学系の光軸ＡＸに平行でない場
合のマルチビーム光走査光学系における光ビーム入射光
学系の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）であ
る。図２（Ｃ）を参照すると、発光部１Ａから主走査方
向に角度θを成して出射した主光線ＰＡは、Ｑ点におい
て光軸ＡＸとは交差せず、Δ１＝ｆ₂×ｔａｎθ（但
し、ｆ₂はリレー光学系２の焦点距離）だけ主走査方向
に離れた位置を通過することになる。

【００６３】さらに偏向面５ａ上においては、集光レン
ズ３により前記Δ１が該集光レンズ３の結像倍率β₁倍
に拡大された量Δ２＝Δ１×β₁だけ光軸ＡＸから主走
査方向に離れた位置に到達してしまうことになる。

【００６４】この場合、２本の主光線ＰＡ，ＰＢは、偏
向面５ａ上の同一の点Ｒに到達しない為、前述した如く
主走査方向のピントずれに起因する、それぞれの２つの
光束の主走査方向の結像位置ずれδＹが発生してしまう
ことになる。前述したとおり、このような角度誤差は必
ず存在するものであり、即ち、本実施形態の如くリレー
レンズ２、集光レンズ３を構成したとしても、上記主走
査方向の結像位置ずれδＹをゼロにすることは難しい。

【００６５】そこで、本実施形態においては、リレーレ
ンズ２による２つの発光部１Ａ，１Ｂのそれぞれの結像
点Ｐの位置よりも該リレーレンズ２側に、該２つの発光
部１Ａ，１Ｂから出射したそれぞれの光束のビーム幅を
制限する開口絞り６を配置する構成を採っている。

【００６６】図３は開口絞り６を光軸ＡＸ上の点Ｑの位
置に配置した本実施形態の光ビーム入射光学系の主走査
方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図におい
ては、図２（Ｃ）で説明したときと同じく、前記２本の
主光線ＰＡ，ＰＢのうち、主光線ＰＡのみが光軸ＡＸに
平行でない場合を示している。

【００６７】図３を参照すると、発光部１Ａから主走査
方向に角度θを成して出射した主光線ＰＡは、開口絞り
６によってそのビーム幅を制限されることにより、発光
部１Ｂから出射した主光線ＰＢと同じくＱ点において光
軸ＡＸと交差することになる。よってＱ点において交差
したそれぞれの２本の主光線ＰＡ，ＰＢは、集光レンズ
３によって偏向面５ａ上の点Ｒにおいて再度交差するこ
とになる。

【００６８】即ち、本実施形態においては、リレー光学
系であるリレーレンズ２による２つの発光部１Ａ，１Ｂ
のそれぞれの結像点Ｐの位置よりも該リレーレンズ２側
であるＱ点に、該２つの発光部１Ａ，１Ｂから出射した
それぞれの光束のビーム幅を制限する開口絞り６を配置
する構成を採ったことによって、該２つの発光部１Ａ，
１Ｂから出射したそれぞれの光束の主光線ＰＡ，ＰＢが
光軸ＡＸに平行でない場合であっても、集光レンズ３に
よって偏向面５ａ上の点Ｒにおいて再度交差することに
なる。従って前述した如く主走査方向のピントずれに起
因する、それぞれの２つの光束の主走査方向の結像位置
ずれδＹの発生をゼロとすることができる。

【００６９】本実施形態においては、前述の如く被走査
面（感光ドラム面）８からの正反射光が再度光学系に戻
らないように、図４に示すように感光ドラム面８に入射
する２つの光束の主光線と感光ドラム面８の法線とが副
走査方向に所定の角度（入射角）αを成すように設定し
ている。

【００７０】尚、感光ドラム面８上にスポットＡを形成
する光束の主光線と、スポットＢを形成する光束の主光
線とは、厳密には平行ではない。また感光ドラム面８に
おいて、スポットＡ及びスポットＢが形成される位置は
副走査方向に異なっており、感光ドラム面はドラム状の
ため、これらの位置における法線の方向もわずかに相違
している。したがって、各光束の感光ドラム面への入射
の様子を正確に表現すると、「副走査方向において、感
光ドラム面に入射する各々の光束は、それらの主光線が
感光ドラム面の法線に対してそれぞれ零でない角度をな
すように、同方向に傾斜して入射している。」となる。
以下、説明を簡単にするため、このような入射の様子を
「複数の光束の主光線と感光ドラム面の法線とが副走査
方向に所定の角度αを成す。」と表現する。

【００７１】上記のように、感光ドラム面８に入射する
複数の光束の主光線と感光ドラム面８の法線とが副走査
方向に所定の角度αを成すように設定した場合、それぞ
れのスポットの結像位置が主走査方向にずれるという問
題点が発生する。

【００７２】ここで、それぞれのスポットの結像位置が
主走査方向にずれる原理を図５を用いて説明する。尚、
説明を簡単にする為に、ここでは発光部の数を２つと仮
定して説明する。

【００７３】図５は感光ドラム面８上に２本の走査線が
平行して走査される様子を表わした要部斜視図である。
同図において主走査方向をＹ軸とし、副走査方向、即ち
感光ドラム面８が移動する方向をＺ軸とし、該感光ドラ
ム面８の法線方向をＸ軸とする直交座標系を考える。

【００７４】同図は最大走査画角のときにおける光束の
様子を示す。このときの光束の主光線とｆθレンズ系７
の光軸との成す角をβとし、ＸＹ平面と感光ドラム面８
に入射する光束が形成する平面との成す角度をαとす
る。

【００７５】このとき２本の走査線の間には、光束の進
行方向に光路長差δＸが発生し、その光路長差δＸは感
光ドラム面８上を同時に走査される各走査線の副走査方
向の間隔をＰとしたとき、以下の（１）式のように表さ
れる。

【００７６】δＸ＝Ｐ×ｓｉｎα ‥‥（１）さらに上記光束の進行方向の光路長差δＸが発生するこ
とにより、感光ドラム面８に入射する２つの光束の主光
線は主走査方向（Ｙ方向）にも位置ずれが発生してしま
い、そのＡ光線を基準としてＢ光線のずれる量δＹ１
（最大値）は同図のＹ方向の端部において、例えば走査
幅の大きくなる方向、即ち、矢印Ｙに示す方向をプラス
にとって、以下の（２）式のように表される。尚、同図
においては、δＹ１の値はマイナスとなる。

【００７７】 δＹ１＝δＸ×ｔａｎβ＝Ｐ×ｓｉｎα×ｔａｎβ ‥‥（２）本実施形態では上記位置ずれ量δＹ１の値がマイナスな
ので、後述するようにｆθレンズ系７に入射させる光束
を収束光束とすることによって生じる感光ドラム面８上
におけるそれぞれの光束の結像点の主走査方向の位置ず
れ量δＹ２（最大値）がプラスになるように構成してい
る。

【００７８】一方、本実施形態の場合とは逆に、位置ず
れ量δＹＩがブラスの場合、位置ずれ量δＹ２がマイナ
スになるようにしている。このように、それぞれの要因
による位置ずれが互いに逆方向と成るように、即ち相殺
されるように前記角度（入射角）αとｆθレンズ系７に
入射させる光束の収束度合いを設定している。

【００７９】次にｆθレンズ系７に入射する複数の光束
を収束光束とした場合に、感光ドラム面８上における複
数の光束の結像点に、主走査方向の位置ずれが発生する
原理を説明する。尚、説明を簡単にする為に、前述と同
様、発光部の数を２つと仮定して説明する。

【００８０】前述の図１６に示すように、２つの発光部
を副走査方向に対応する方向に対して傾けて配置する構
成のマルチビーム走査光学系においては、２つの光束が
ポリゴンミラーで反射偏向された後の反射角がそれぞれ
異なる為に、感光ドラム面上においては互いに主走査方
向に離れた位置にスポットが結像されてしまう。よって
このような構成のマルチビーム走査光学系においては、
ある１つの基準の発光部から出射した光束が感光ドラム
面上に結像する位置に、もう一方の発光部から出射した
光束の結像位置を合わせるように所定時間δＴだけタイ
ミングをずらして画像データを送っている。

【００８１】この様子を示したのが図６である。図６は
走査開始側における２つの光束の主光線がポリゴンミラ
ーの偏向面（ボリゴン面）で反射偏向される様子を示し
た説明図である。

【００８２】図６において、最初に発光部Ａから出射さ
れた光束がポリゴンミラーの偏向面５ａで反射偏向され
て図中Ａ１の方向に反射され、不図示のｆθレンズ系に
より感光ドラム面上に結像される。

【００８３】次に、所定時間δＴだけ時間がずれたと
き、偏向面５ａ´によって発光部Ｂから出射された光束
が反射され、図中Ｂ１´の方向、即ち図中Ａ１と同じ方
向に反射偏向される。このことによって互いのスポット
の結像位置が一致することになる。

【００８４】但し、ポリゴンミラーの偏向面５ａ，５ａ
´で反射偏向された後の２つの光束の主光線はｆθレン
ズ系に入射する角度は等しいものの、それぞれの光束の
主光線の反射位置にずれが生じる為に主走査方向にδｙ
ｓだけずれてｆθレンズ系に入射することになる。

【００８５】ｆθレンズ系に入射する２つの光束が略平
行光束の場合には、それぞれの光束の主光線に主走査方
向にδｙｓだけずれが生じても感光ドラム面上における
スポットの結像位置は同じである。

【００８６】しかしながらｆθレンズ系に入射する２つ
の光束が収束光束の場合には、それぞれの光束の主光線
に主走査方向にδｙｓだけずれが生じると感光ドラム面
上におけるスポットの主走査方向の結像位置にもずれが
生じる。

【００８７】図７はこの現象を説明する為の光学系の要
部概略図である。同図において７はｆθレンズ系（ｆθ
レンズ）を示す。ここで、ｆθレンズ系７の後ろ側主平
面１１からｆθレンズ系７に入射する収束光束の自然収
束点１４までの距離をＳｄ、ｆθレンズ系７の焦点距離
をｆ、ｆθレンズ系７の後ろ側主平面１１からｆθレン
ズ系７に入射した収束光束がｆθレンズ系７によって収
束されて結像される位置（即ち、ここが感光ドラム面と
なる）１２までの距離をＳｋとする。ここで、これらの
距離の関係は、下記の（３）式で表される。

【００８８】

【数１】

【００８９】上記（３）式から、焦点距離ｆは、下記の
（４）式のように求められる。

【００９０】

【数２】

【００９１】また、発光部Ａと発光部Ｂとから出射した
２つの光束の主光線の主走査方向のずれ量をδｙｓ、発
光部Ａと発光部Ｂから出射した２つの光束の感光ドラム
面上における主走査方向のスポットの結像位置のずれ量
δＹ２（最大値）とすれば、図７からδＹ２が下記の
（５）式のように求められるのは明らかである。

【００９２】

【数３】

【００９３】尚、位置ずれ量δＹ２は、走査幅の大きく
なる方向をプラスにとっている。図７の場合、δＹ２の
値はプラスとなる。

【００９４】図８は走査終了側における２つの光束の主
光線がポリゴンミラーの偏向面で反射偏向される様子を
示した説明図である。

【００９５】図８において最初に発光部Ａから出射され
た光束がポリゴンミラーの偏向面５ａで反射偏向されて
図中Ａ１の方向に反射偏向され、不図示のｆθレンズ系
により感光ドラム面上に結像される。

【００９６】次に所定時間δＴだけ時間がずれたときの
偏向面５ａ′によって発光部Ｂから出射された光束が反
射偏向され、図中Ｂ１′の方向、即ち図中Ａ１と同じ方
向に反射偏向され、このときそれぞれの光束の主光線は
主走査方向にδｙｅだけずれてｆθレンズ系に入射す
る。

【００９７】図６、図８からわかるように、走査開始側
及び走査終了側ともに発光部Ａから出射した光束Ａ′よ
りも発光部Ｂから出射した光束Ｂ′の方がｆθレンズ系
の光軸側にずれている為、感光ドラム面上では図９に示
すように光束Ａ′で走査したラインよりも光束Ｂ′で走
査したラインの方が短くなる。ここで、図９は感光ドラ
ム面上の走査ラインの様子を示す要部概略図である。

【００９８】即ち、ｆθレンズ系に入射させる２つの光
束を収束光束とした場合には、感光ドラム面上における
それぞれの光束の結像点に主走査方向の位置ずれが発生
することになる。

【００９９】本実施形態においては、図５にて説明した
ように感光ドラム面８に入射する２つの光束の主光線
と、該感光ドラム面８の法線とが副走査方向に所定の角
度（入射角）αを成して設定した場合に生じる、それぞ
れのスポットの結像位置の主走査方向のずれ量δＹ１
と、上記ｆθレンズ系７に入射させる２つの光束を収束
光束とした場合に生じるそれぞれのスポットの結像位置
の主走査方向のずれ量δＹ２とが互いに逆の方向にずれ
て相殺される関係になるようにしたものである。このた
め、本実施形態では上記角度（入射角）α、及びｆθレ
ンズ系７の後ろ側主平面１１からｆθレンズ系７に入射
する収束光束の自然収束点１４までの距離Ｓｄ、ｆθレ
ンズ系７の後ろ側主平面１１からｆθレンズ系７に入射
した収束光束がｆθレンズ系７によって収束されて結像
される位置１２までの距離Ｓｋ等を最適に設定してい
る。これにより感光ドラム面８全域において２つのスポ
ットの主走査方向の結像位置のずれをほぼ完全に補正し
ている。

【０１００】ところで画像形成装置内部の構成によって
は、感光ドラム面８に入射する２つの光束の主光線と、
該感光ドラム面８の法線との成す副走査方向の所定の角
度αを任意に設定することができない場合も有り得る。
そのような場合においては、２つのスポットの主走査方
向の結像位置のずれをほぼ完全に補正することは難しい
ので画像上許容できる程度にまで補正してやれば良い。

【０１０１】例えば２つの光束の副走査方向の走査線間
隔をＰとした場合、上記ずれ量がＰ／３を超えてしまう
と通常画像に対する影響が目立ってくる。そこで本実施
形態では感光ドラム面８に入射する２つの光束の主光線
と、該感光ドラム面８の法線とが副走査方向に所定の角
度αを成すことによって生じる、感光ドラム面８上にお
ける２つの光束の結像点の主走査方向の位置ずれ量の最
大値をδＹＩ、集光レンズ２によって収束光束に変換さ
れた２つの光束をｆθレンズ系７に入射させることによ
って生じる感光ドラム面８上における２つの光束の結像
点の主走査方向の位置ずれ量の最大値をδＹ２としたと
き、δＹＩとδＹ２のずれる方向が互いに逆であり、か
つ下記（６）式の条件を満足するように各要素を設定し
ている。

【０１０２】｜δＹ１＋δＹ２｜≦Ｐ／３ ‥‥（６）ここで、δＹＩとδＹ２のずれる方向が互いに反対であ
ることから、δＹ１及びδＹ２は互いに反対の符号が付
されている。このような構成により、感光ドラム面８の
全域において２つのスポットの主走査方向の結像位置の
ずれを画像上許容できる程度にまで補正している。

【０１０３】以上説明したように、本実施形態において
は、感光ドラム面８に入射するそれぞれの光束の主光線
と、該感光ドラム面８の法線とが副走査方向に所定の角
度（入射角）を成すように設定したことが原因で発生す
る主走査方向の結像位置ずれを、光ビーム入射光学系９
によって収束光束に変換されたそれぞれの光束をｆθレ
ンズ系７に入射させることによって生じる感光ドラム面
８上におけるそれぞれの光束の結像点の主走査方向の位
置ずれによって互いに相殺することによって良好に補正
し、且つ、前述したような、上記方法によっては補正す
ることが難しい主走査方向の結像位置ずれをも良好に補
正することによって、簡易な構成でありながら印字精度
の低下・画質の劣化の無い、高速且つ高画質な画像出力
の可能なマルチビーム光走査光学系及び画像形成装置を
達成することができる。

【０１０４】尚、本実施形態では説明を簡単にする為に
発光部の数を２つと仮定して説明してきたが、もちろん
本実施形態においては発光部の数を２つに限定するもの
ではなく、むしろ発光部の数が多数の場合に、より一層
の効果を得ることができる。

【０１０５】表−１，表−２に本発明のマルチビーム光
走査光学系の実施形態１の諸特性を示す。

【０１０６】

【表１】

【０１０７】

【表２】

【０１０８】本実施形態においてｆθレンズ系７を構成
するレンズの主走査断面の非球面形状は、各レンズ面と
光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査断面
内において光軸と直交する軸をＹ軸、副走査断面内にお
いて光軸と直交する軸をＺ軸としたときに、下記の
（７）式のように表される。

【０１０９】

【数４】

【０１１０】なお、Ｒは曲率半径、ｋ、B₄〜B₁₀は非球
面係数である。

【０１１１】ここで各係数がｙの値の正負によって異な
る場合は、ｙの値が正のときは係数として添字ｕのつい
たｋｕ、B_4u〜B_10uを、ｙの値が負のときは係数として
添字１のついたｋｌ、ｋｕ、B_4l〜B_10lを使用する。

【０１１２】一方、副走査断面の形状は主走査方向のレ
ンズ面座標がｙであるところの曲率半径ｒ′が、下記
（８）式で表された形状をしている。

【０１１３】

【数５】

【０１１４】なお、ｒは光軸上における曲率半径、D₂〜
D₁₀は各係数である。

【０１１５】ここで各係数がｙの値の正負によって異な
る場合は、ｙの値が正のときは係数として添字ｕのつい
たD_2u〜D_10uを用いて計算された曲率半径ｒ’となって
おり、ｙの値が負のときは係数として添字１のついたD
_2l〜D_10lを用いて計算された曲率半径ｒ’となってい
る。

【０１１６】このように本実施形態においては上述の如
く２本の主光線ＰＡ，ＰＢを、偏向面５ａ上の同一の点
Ｒに到達するような構成とすることによって、従来の如
き主走査方向のピントずれに起因する、それぞれの２つ
の光束の主走査方向の結像位置ずれδＹの発生を無く
し、且つ、図１、図２に示すように２つの発光部１Ａ，
１Ｂ及び図４に示す角度（入射角）αを決定して配置す
ることによって、ｆθレンズ系７に入射させる２つの光
束を収束光束とした場合に発生する光束の結像点の主走
査方向の位置ずれと、感光ドラム面８に入射する２つの
光束の主光線と該感光ドラム面８の法線とが副走査方向
に所定の角度をなして設定した場合に生じるそれぞれの
スポットの結像位置の主走査方向のずれ量とを完全に相
殺し補正している。

【０１１７】本実施形態のマルチビーム光走査光学系を
使用するレーザービームプリンタあるいはデジタル複写
機あるいはやマルチファンクションプリンタ等の画像形
成装置として、例えば記録密度を６００ＤＰＩを想定し
た場合、前記の条件式（６）の各パラメーターＰ，δＹ
１，δＹ２は各々下記のような値をとる。

【０１１８】＝０．０４２３３ δＹ１＝＋０．００２１２ δＹ２＝−０．００２２９これらの値から以下のように本実施形態が前記条件式
（６）を満足していることがわかる。

【０１１９】

【数６】

【０１２０】即ち、本実施形態のマルチビーム光走査光
学系においては、２本の主光線ＰＡ，ＰＢを、偏向面５
ａ上の同一の点Ｒに到達するような構成とすることによ
って、従来の如き主走査方向のピントずれに起因する、
それぞれの２つの光束の主走査方向の結像位置ずれδＹ
の発生を無くし、且つ、感光ドラム面８に入射する２つ
の光束の主光線と、該感光ドラム面８の法線とがなす副
走査方向の所定の入射方向と入射角度、及びｆθレンズ
系７の後ろ側主平面からｆθレンズ系７に入射する収束
光の自然収束点までの距離、ｆθレンズ系７の後ろ側主
平面からｆθレンズ系７に入射した収束光がｆθレンズ
系７によって収束されて結像される位置までの距離を最
適に設定している。これにより結像特性（スポット形
状）を全く劣化させることなく，感光ドラム等からなる
被走査面全域において複数のスポットの主走査方向の結
像位置のずれをほぼ完全に相殺することができる。本実
施形態のマルチビーム光走査光学系及びそれを用いた画
像形成装置は高速・高記録密度に適している。

【０１２１】尚、本実施形態においては走査レンズ系７
を２枚のレンズより構成したが、これに限らず、例えば
単一もしくは３枚以上のレンズより構成しても良い。

【０１２２】［実施形態２］図１０は本発明のマルチビ
ーム走査光学系をレーザービームプリンタやデジタル複
写機やマルチファンクションプリンタ等の画像形成装置
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。図１１は図１０に示したマル
チビーム走査光学系の副走査方向の要部断面図（副走査
断面図）である。図１０、図１１において前記図１、図
２に示した要素と同一要素には同符番を付している。図
１の場合と同様に図１０において円で囲まれた図は、光
源手段１を矢印の方向から見たときの発光部１Ａ，１Ｂ
の配置を示す。ここで、Ｍは主走査方向に対応する方向
を、Ｓは副走査方向に対応する方向を示す。

【０１２３】本実施形態において、前述の実施形態１と
異なる点は、感光ドラム面８に入射する２つの光束の主
光線と、該感光ドラム面８の法線との成す副走査方向の
角度(入射角)αを異ならせた点と、それに伴ない２つの
発光部１Ａ，１Ｂの配置位置を異ならせたことである。
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。

【０１２４】即ち、本実施形態では本体の配置の自由度
の都合などにより、図１１に示すように感光ドラムの光
軸方向の中心軸Ｏより上方向に角度αを設定している。

【０１２５】この場合は、感光ドラム面８に入射する２
つの光束の主光線と、感光ドラム面８の法線とが剔走査
方向に所定の角度αを成して配置した場合に生じるそれ
ぞれのスポットの結像位置の主走査方向のずれ量と、上
記ｆθレンズ系７に入射させる２つの光束を収束光束と
した場合に生じるそれぞれのスボットの結像位置の主走
査方向のずれ量とが互いに逆方向の関係（相殺関係）と
はならずに増長しあう関係となってしまう。

【０１２６】そこで本実施形態の場合には、図１０、特
に楕円で囲まれた図に示すように、２つの発光部１Ａ，
１Ｂの配置関係を実施形態１に対し異ならせて設定（例
えば発光部１Ａ，１Ｂの位置を任意の角度だけ回転）し
ている。これにより感光ドラム面８に入射する２つの光
束の主光線と、感光ドラム面８の法線とが副走査方向に
所定の角度αを成して配置した場合に生じるそれぞれの
スポットの結像位置の主走査方向のずれ量と、上記ｆθ
レンズ系７に入射させる２つの光束を収束光束とした場
合に生じるそれぞれのスポットの結像位置の主走査方向
のずれ量とを互いに相殺する関係としている。これによ
り本実施形態では前述の実施形態１と同様な効果を得て
いる。

【０１２７】尚、本実施形態においては上述の如く感光
ドラム面８に入射する２つの光束の入射方向が感光ドラ
ムの中心軸Ｏに対して反転した場合は２つの発光部１
Ａ，１Ｂの配置関係を変更してやれば良いことを示し
た。これに対し、収束光束を入射させた場合に生じるそ
れぞれのスポットの結像位置の主走査方向のずれの方向
と、発散光束を入射させた場合に生じるそれぞれのスポ
ットの結像位置の主走査方向のずれの方向は逆転するこ
とから、ｆθレンズ系７に入射させる２つの光束を発散
光束としても本発明は前述の各実施形態と同様の効果を
得ることができる。

【０１２８】以上説明した各実施形態１、２のマルチビ
ーム光走査光学系は、レーザービームプリンタ（ＬＢ
Ｐ）やデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ
（多機能プリンタ）などのマルチビーム光走査装置に好
適に用いることができる。

【０１２９】［画像形成装置］図１２は、前述した実施
形態１又は２のマルチビーム光走査光学系を用いた画像
形成装置（電子写真プリンタ）の実施形態を示す副走査
断面内における要部断面図である。

【０１３０】図１２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Ｄｃ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、各実施
形態１、２に示した構成を有するマルチビーム光走査光
学系を用い、レーザーの発光基板等と共に１つの筐体に
収めたユニットとして構成されている光走査ユニット
（マルチビーム光走査装置）１００に入力される。そし
て、この光走査ユニット１００からは、画像データＤｉ
に応じて変調された複数の光ビーム（光束）１０３が射
出され、この複数の光ビーム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。

【０１３１】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或いは反時
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の感光面が複数の光ビーム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複数の光ビーム１０
３が照射されるようになっている。

【０１３２】先に説明したように、複数の光ビーム１０
３は、画像データＤｉに基づいて変調されており、この
複数の光ビーム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、上記複数の光ビーム１０３の照射位置よりもさら
に感光ドラム１０１の回転断面内における下流側で感光
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。

【０１３３】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（転写器）１０８に
よって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１
１２は感光ドラム１０１の前方（図１２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１１０が配設されており、用紙カセット１０９
内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。

【０１３４】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１
２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１
１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙
１１２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。

【０１３５】図１２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、先に説明したデータの変換
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。

【０１３６】［カラー画像形成装置］図１３は本発明の
実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図である。本
実施形態は、マルチビーム光走査装置を４個並べ各々並
行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録
するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図１
２において、６０はカラー画像形成装置、１１，１２，
１３，１４は各々実施形態１又は２に示したいずれかの
構成を有するマルチビーム光走査光学系を用い、レーザ
ーの発光基板等と共に１つの筐体に収めたユニットとし
て構成されているマルチビーム光走査装置、２１，２
２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３
１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルト
である。

【０１３７】図１３において、カラー画像形成装置６０
には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２からＲ
（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号
が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコン
トローラ５３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼン
タ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ
（ドットデータ）に変換される。これらの画像データ
は、それぞれマルチビーム光走査装置１１，１２，１
３，１４に入力される。そして、これらのマルチビーム
光走査装置からは、各画像データに応じて変調された複
数の光ビーム４１，４２，４３，４４が出射され、これ
らの複数の光ビームによって感光ドラム２１，２２，２
３，２４の感光面が主走査方向に走査される。

【０１３８】本実施態様におけるカラー画像形成装置は
マルチビーム光走査装置（１１，１２，１３，１４）を
４個並べ、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ
（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応し、各々平
行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信
号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字する
ものである。

【０１３９】本実施態様におけるカラー画像形成装置
は、上述の如く４つのマルチビーム光走査装置１１，１
２，１３，１４により各々の画像データに基づいた複数
の光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラ
ム２１，２２，２３，２４面上に形成している。その
後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成
している。

【０１４０】前記外部機器５２としては、例えばＣＣＤ
センサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良
い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー
画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成さ
れる。

【０１４１】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く光ビーム入射
光学系を構成する各要素を最適に構成することにより、
複雑な調整を必要とせず、効果的に光源手段からの光束
の結像位置ずれを防止し、更に感光ドラム等の被走査面
からの戻り光を防止しつつ、該感光ドラムに入射する複
数の光束の主光線と感光ドラム面の法線とがなす副走査
方向の所定の角度（入射角）、及びｆθレンズ系の後ろ
側主平面からｆθレンズ系に入射する収束光束又は発散
光束の自然収束点までの距離、ｆθレンズ系の後ろ側主
平面からｆθレンズ系に入射した収束光束又は発散光束
がｆθレンズ系によって収束又は発散されて結像される
位置までの距離等の各要素を最適に設定することによ
り、結像特性を全く劣化させることなく、被走査面全域
における複数のスポットの主走査方向の結像位置のずれ
をほぼ完全に相殺し補正することによって、高画質な画
像を高速で形成することができるマルチビーム光走査光
学系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の効果を説明する為の光
ビーム入射光学系の主走査断面図

【図３】本発明の実施形態１の光ビーム入射光学系の
主走査断面図

【図４】本発明の実施形態１の副走査断面図

【図５】感光ドラム入射光線と感光ドラム法線とが副
走査方向に角度をもったときに発生する複数ビームの主
走査方向の位置ずれを説明する図

【図６】走査開始側における複数光束の主光線がポリ
ゴンミラーで反射される状態を説明する図

【図７】ｆθレンズ系に入射する複数の収束光束が主
走査方向に位置ずれがあったときに、感光ドラム面上で
それぞれのスポットが主走査方向に位置ずれを起こすこ
との説明図

【図８】走査終了側における複数光束の主光線がポリ
ゴンミラーで反射される状態を説明する図

【図９】ｆθレンズ系に入射する複数光束が収束光束
であった場合に感光ドラム面上での複数光束が形成する
走査ラインの様子を示す図

【図１０】本発明の実施形態２の主走査断面図

【図１１】本発明の実施形態２の副走査断面図

【図１２】本発明の画像形成装置の実施形態を示す副
走査断面図

【図１３】本発明のカラー画像形成装置の実施形態を
示す副走査断面図

【図１４】従来のマルチビーム光走査光学系の主走査
断面図

【図１５】従来のマルチビーム光走査光学系の発光部
の配置のしかたを示す図

【図１６】従来のマルチビーム光走査光学系の発光部
の配置のしかたを示す図

【図１７】従来のマルチビーム光走査光学系の感光ド
ラムに入射する光束と感光ドラム法線の副走査方向の配
置を説明する図

【図１８】従来のマルチビーム光走査光学系におい
て、感光ドラムに入射する光束と感光ドラム法線とを副
走査方向に所定角度をなして配置した場合に走査倍率が
異なってしまうことを説明する図

【図１９】従来のマルチビーム光走査光学系において
ピントずれが発生した場合の説明図

【符号の説明】

１光源手段（マルチ半導体レーザー）２リレーレンズ３集光レンズ４シリンドリカルレンズ５光偏向器（ポリゴンミラー）６開口絞り７走査レンズ系（ｆθレンズ系）８被走査面（感光ドラム面）９光ビーム入射光学系１１、１２、１３、１４マルチビーム光走査装置２１、２２、２３、２４像担持体（感光ドラム）３１、３２、３３、３４現像器４１、４２、４３、４４光ビーム５１‥‥搬送ベルト５２‥‥外部機器５３‥‥プリンタコントローラ６０‥‥カラー画像形成装置１００マルチビーム光走査装置１０１感光ドラム１０２帯電ローラ１０３光束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

───────────────────────────────────────────────────── 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）Ｇ０３Ｇ 15/01 １１２Ｇ０３Ｇ 15/04 １１１５Ｃ０５１ 15/04 １１１Ｈ０４Ｎ 1/036 Ｚ５Ｃ０７２Ｈ０４Ｎ 1/036 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４ＡＦターム(参考） 2C362 BA52 BA58 BA84 BA86 BA90 CA22 CA39 DA03 2H045 BA23 BA32 CA04 CA34 CA55 CA68 CB15 CB24 2H076 AB05 AB06 AB13 AB18 EA01 EA04 EA05 2H087 KA19 LA22 PA02 PA17 PB02 QA03 QA06 QA12 QA21 QA32 QA41 RA05 RA08 RA12 RA13 2H300 EA06 EB04 EB07 EB12 ED03 EF02 EH16 EH34 EH35 EJ09 EJ47 EK03 GG01 GG02 GG22 GG23 GG28 GG31 GG35 GG46 GG48 GG49 HH28 5C051 AA02 CA07 DA02 DB02 DB22 DB24 DB30 DC02 DC04 DC05 DC07 FA01 5C072 AA03 BA16 HA02 HA06 HA09 HA13 HB10 XA01 XA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主走査方向に所定の間隔で配置された複
数の発光部を含む光源手段から出射したそれぞれの光束
を収束光束または発散光束に変換する第１の光学系と、
該第１の光学系から出射したそれぞれの光束を主走査方
向と対応する方向に長い線状として結像させる第２の光
学系と、該複数の線像の結像位置近傍に偏向面を有し、
入射されたそれぞれの光束を該主走査方向に偏向走査す
る光偏向器と、該光偏向器で偏向されたそれぞれの光束
を被走査面上に結像させるとともに、副走査断面内にお
いて該光偏向器の偏向面と該被走査面とを略共役な関係
とする第３の光学系と、を有するマルチビーム光走査光
学系において、該光源手段と該第１の光学系との間にリレー光学系が配
置されており、該被走査面に入射するそれぞれの光束の
主光線と、該被走査面の法線とが副走査方向に所定の角
度を成すようにしていることを特徴とするマルチビーム
光走査光学系。
【請求項２】前記リレー光学系は前記複数の発光部を
結像させており、該複数の発光部の結像点よりも該リレ
ー光学系側に、該複数の発光部から出射したそれぞれの
光束の光束幅を制限する開口絞りが配置されていること
を特徴とする請求項１記載のマルチビーム光走査光学
系。
【請求項３】前記第１の光学系は、前記開口絞りと前
記光偏向器の偏向面とを略共役な関係とするように配置
していることを特徴とする請求項２記載のマルチビーム
光走査光学系。
【請求項４】前記被走査面に入射するそれぞれの光束
の主光線と該被走査面の法線とが副走査方向に所定の角
度をなすことによって生じる被走査面上におけるそれぞ
れの光束の結像点の主走査方向の位置ずれと、前記第１
の光学系によって収束光束または発散光束に変換された
それぞれの光束を第３の光学系に入射させることによっ
て生じる被走査面上におけるそれぞれの光束の結像点の
主走査方向の位置ずれと、が互いに逆方向の関係になる
ように該被走査面に入射するそれぞれの光束の主光線と
該被走査面の法線との副走査方向の角度を設定したこと
を特徴とする請求項３記載のマルチビーム光走査光学
系。
【請求項５】前記被走査面に入射するそれぞれの光束
の主光線と該被走査面の法線とが副走査方向に所定の角
度をなすことによって生じる被走査面上におけるそれぞ
れの光束の結像点の主走査方向の位置ずれと、前記第１
の光学系によって収束光束または発散光束に変換された
それぞれの光束を第３の光学系に入射させることによっ
て生じる被走査面上におけるそれぞれの光束の結像点の
主走査方向の位置ずれと、が互いに相殺する関係である
ことを特徴とする請求項４記載のマルチビーム光走査光
学系。
【請求項６】前記被走査面に入射するそれぞれの光束
の主光線と該被走査面の法線とが副走査方向に所定の角
度をなすことによって生じる被走査面上におけるそれぞ
れの光束の結像点の主走査方向の位置ずれ量の最大値を
δＹ１、前記第１の光学系によって収束光束または発散光束に変
換されたそれぞれの光束を前記第３の光学系に入射させ
ることによって生じる該被走査面上におけるそれぞれの
光束の結像点の主走査方向の位置ずれ量の最大値をδＹ
２、該被走査面上における複数光束の副走査方向の走査線間
隔をＰ、とするとき、δＹ１とδＹ２のずれる方向が違
いに逆であり、｜δＹ１＋δＹ２｜≦Ｐ／３なる条件を満足することを特徴とする請求項４又は５記
載のマルチビーム光走査光学系。
【請求項７】請求項１乃至６の何れか１項に記載のマ
ルチビーム光走査光学系を用いたことを特徴とするマル
チビーム光走査装置。
【請求項８】請求項７記載のマルチビーム光走査装置
と、被走査面に配置された感光体と、前記マルチビーム
光走査装置で走査されたそれぞれの光束によって前記感
光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する
現像器と、前記現像されたトナー像を被転写材に転写す
る転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させ
る定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】請求項７記載のマルチビーム光走査装置
と、外部機器から入力されたコードデータを画像信号に
変換して前記マルチビーム光走査装置に出力せしめるプ
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。
【請求項１０】各々が請求項７記載のマルチビーム光
走査装置から成る複数のマルチビーム光走査装置と、各
々のマルチビーム光走査装置の被走査面に配置され、互
いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有
することを特徴とするカラー画像形成装置。
【請求項１１】各々が請求項７記載のマルチビーム光
走査装置から成る複数のマルチビーム光走査装置と、各
々のマルチビーム光走査装置の被走査面に配置され、互
いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体と、外
部機器から入力された色信号を異なった色の画像データ
に変換して各々の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カラー画像
形成装置。
【請求項１２】請求項７記載のマルチビーム光走査装
置を用いて、前記被走査面上に設けた感光ドラムに光束
を導光することを特徴とするレーザービームプリンタ。