JP2003270567A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 偏向器への負荷を軽減でき、高速適用性に優
れるとともに、複数ビームの光学性能が均一な同一面に
よる複数ビーム偏向型の光走査装置を得る。 【解決手段】 偏向面Ｐ４へ入射する複数のレーザビー
ムＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２のの副走査方向の主光線間隔
が最小となる位置を、光源と偏向面Ｐ４の間のＰ３にし
ている。これは、光学特性を均一化するための条件であ
り、複数のレーザビームがもっとも集まる位置を偏向面
Ｐ４よりも光源側とすることで、ｆθレンズ２０へ入射
するレーザビームが副走査方向において相互になす角度
差を小さくして、感光体上での結像特性を均一にするこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式のカ
ラープリンタやカラー複写機などに用いられる光走査装
置に関する。更に詳しくは、タンデム方式のフルカラー
画像形成装置に用いられ、単一の偏向器で複数のレーザ
ビームを走査し、複数の感光体を露光する光走査装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】オフィスにおいて電子写真方式のカラー
プリンタやカラー複写機が広く使用されている。電子写
真方式によりフルカラー画像を形成する場合、イエロ
ー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーを用いて４回
の画像形成サイクルを実行したのちに画像出力する方
式、所謂４サイクル方式の画像形成装置が用いられるこ
とが多い。４サイクル方式は、従来の白黒（単色）用の
画像形成プロセスを巧み利用してカラー化を実現してい
るが、白黒の画像形成装置に対し画像出力スピードが１
／４以下に低下するという問題を抱えている。

【０００３】この問題を解決するため、帯電、露光、現
像、転写機能を備えた画像形成部を４色分並列に配置
し、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成
を１パスで行い、フルカラ一画像を白黒（単色）とほぼ
同じスピードで形成するタンデム方式と呼ばれる画像形
成装置が開発されている。しかし、初期に開発されたタ
ンデム方式のフルカラー画像形成装置は、大型であり、
また高価なため、スピードを優先する一部の特定市場へ
の普及にとどまっていた。

【０００４】ところが、インターネットを中心とするネ
ット環境の整備、普及によって、カラービジネス文書が
広く配布、交換されるようになり、また、デジタルカメ
ラが瞬く間に普及した結果、カラー文書、カラー画像が
一般オフィスで通常に取扱われるようになった。この結
果、カラー原稿の占有率がアップし、４サイクル方式カ
ラー画像形成装置の出力スピードの遅さがオフィスの日
常業務におけるストレスとなりつつある。そして、白黒
画像形成装置並の設置スペースとオフィスのワークグル
ープ単位に設置可能な価格のフルカラー画像形成装置が
強く望まれようになった。

【０００５】このような要求に応える装置構成として、
本出願人による特開２００１−２６４６５５号公報の画
像形成装置がある。この画像形成装置は、４つの感光体
を水平方向に並列に配置し、その下方に光走査装置を、
その上方に中間転写ベルトを配置している。

【０００６】各感光体の周囲には帯電ロールおよび現像
器が設けられ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック
の画像信号に応じて変調されたレーザビームの露光によ
り形成された静電潜像が各色に対応したトナーにより現
像される。中間転写ベルトが移動すると、現像像はイエ
ロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に中間転写ベル
ト上に一次転写される。さらに、二次転写ポイントで用
紙トレイから送られた用紙上に一括転写され、最後に定
着器によって熱定着されてフルカラー画像として排出さ
れる。

【０００７】上記画像形成装置は、従来の白黒画像形成
装置並の小型化を実現するために、画像形成装置を構成
する各ユニットを小型化するほか、単なるスケールダウ
ンではない方式の変更が行われている。

【０００８】このうち光走査装置の小型化について説明
する。

【０００９】従来のタンデム型画像形成装置では、複数
の感光体に対応して複数の光走査装置を配設していた
が、上述した画像形成装置は、１つの偏向器で４本のレ
ーザビームを偏向し、１つの筐体から４本レーザビーム
を射出する方式を採用している。

【００１０】これにより、偏向器そのもののスペースが
削減されるだけでなく、筐体内部の空間を複数のレーザ
ビームが共有することで光走査装置が小型となり、画像
形成装置内の占有スペースを大幅に削減することができ
る。

【００１１】ここで複数のレーザビームを単一の偏向器
で走査する光路レイアウトについて説明する。

【００１２】レーザビーム光路の基点（光源）および終
点（感光体）では、各色に対応するものがそれぞれ距離
を隔てて配置されるため、光路レイアウトは各光源から
の射出されたレーザビームを合成して単一の偏向器近傍
に集め、偏向後は各感光体へ振り分けるべく分離しなけ
ればならない。

【００１３】この合成と分離を実現するため、上述した
光走査装置は、２本のレーザビームを副走査方向に角度
差をもたせて偏向器へ入射させている。そして、２本の
レーザビームを偏向器の近傍で交差させ、２本のレーザ
ビーム間隙が大きくなる偏向器前後の位置で、折返しミ
ラーを使った選択反射により光路の合成と分離を行って
いる。

【００１４】また、筐体中央部に配置した偏向器から上
方に煽って偏向されたレーザビームを共通の折返しミラ
ーで偏向器方向に戻したあと、それぞれのレーザビーム
に対応して配設された折返しミラーにより１本づつ折返
すことで光路を分離し、異なる感光体へレーザビームを
導いている。

【００１５】２本のレーザビームに角度差をもたせる光
路レイアウトのもうひとつの目的は、光学部品の共通使
用である。分離に必要なビーム間隙は光路レイアウトに
よらずに決まる寸法であるから、合成、分離の中間でビ
ーム光路を交差させれば、偏向器付近での２ビーム間隔
を最小化し、偏向器の厚さ低減とｆθレンズの２ビーム
共用が可能となる。

【００１６】図８は、副走査方向に角度差を持たせた２
本のレーザビームを単一の偏向器の偏向面に入射させた
ときの光路レイアウトを説明するための副走査断面図で
ある。

【００１７】Ａ、Ｂはそれぞれ２本のレーザビームの主
光線を表している。Ｏは光学系の光路光軸（光学系基準
面）を表し、偏向器７５の回転軸は偏向面の光路光軸Ｏ
と直交している。２本のレーザビームＡ、Ｂは、光路光
軸Ｏに対して、αおよびβの角度をなして入射している
（｜β｜＞｜α｜＞０）。｜α｜＞０となるのは、偏向
器７５への入射ビームと偏向ビームがともにｆθレンズ
７７を透過するダブルパス方式を想定しているためであ
る。

【００１８】なお、図８は副走査方向で光路を展開して
表現しているが、２本のレーザビームが実際にとる光路
は、破線で示したａ、ｂ方向からｆθレンズ７７を透過
して偏向面Ｐ４に入射し、分離折返しミラー７９へ到る
ものとなる。

【００１９】レーザビームの進行順に従って、光路レイ
アウトを説明する。

【００２０】図示せぬ光源から射出されたレーザビーム
Ａ，Ｂは、光路合成位置Ｐ１において、レーザビームＢ
のみが合成折返しミラー８１により反射され、レーザビ
ームＡと副走査方向に近接するように合成される。

【００２１】合成された２本のレーザビームＡ、Ｂは、
偏向面Ｐ４の手前の位置Ρ３で交差する。偏向面Ｐ４上
で僅かに間隙をもつレーザビームＡ、Ｂは、再び間隙を
増しながら進み、光路分離位置Ｐ５においてレーザビー
ムＡのみが分離折返しミラー７９により反射されて、図
示せぬ感光体へ向かうレーザビームＡとレーザービーム
Ｂに光路分離される。

【００２２】なお、ＰｌからΡ５までの間に２ビームの
相互関係を変えない別の光学部品が存在することがあ
る。

【００２３】また、２本のレーザビームの交差位置を偏
向器の偏向面よりも光源側とするのは、２本のレーザビ
ームの角度差を最小にし結像特性を均一化するためであ
る。例えば、図８に示した構成では、α＝１．２°、β
＝２．４°で光学特性の均一性と光路合成分離可能なレ
イアウトを両立できる。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】このように、図８に示
した、副走査方向に角度差をもたせた２本のレーザビー
ムを双方向に走査する光走査装置は、光走査装置の小型
化と、部品共通使用による低コスト化、４本のレーザビ
ームの光学特性の均一化を実現しているが、ｆθレンズ
が２セット必要であり、同期検知は最低２ビーム行う必
要があるなど、更なる低コスト化には限界がある。

【００２５】さらに、偏向器の対向する２面で双方向に
走査するため、偏向器を挟んだ２本づつのレーザビーム
が逆方向走査となり、画像データの反転処理が必要とな
る。また、フルカラー画像形成装置として重要なカラー
レジストレーションを考えた場合、温度変動によるず
れ、制御誤差、各種ばらつきの影響などが２本づつ逆方
向に現れ、同方向走査では同一挙動のため無視できたレ
ジストレーションずれを考慮しなければならず構成が複
雑になるという問題がある。

【００２６】これらを解決するために、同一の偏向面で
全てのレーザビームを偏向し、複数の感光体を露光する
ことで、同一性、共通性を向上することが考えられる。
しかし、前述した通り、複数ビームの合成と分離、およ
び光学特性均一化の両立に関してはより問題が複雑化す
る。

【００２７】同一の偏向面で全てのレーザビームを偏向
して、複数の感光体を走査するものとしては、特開２０
００−３４７１１６号公報、特開平７−２５６９２６号
公報、特開２００１−４９４８号公報、特開２００１−
２８１５７５号公報などがある。

【００２８】図９は、特開２０００−３４７１１６号公
報に記載された光走査装置の構成図である。４つの独立
した光源６０から射出したレーザビームがポリゴンミラ
ー６２の反射面６２Ａの近傍に集められて偏向される。
偏向されたレーザビームは、シリンドリカルレシズ６４
で平行とされたのち、ｆθレンズ６６を透過し、独立の
折返しミラー６８でそれぞれの感光体７０へ導かれる。

【００２９】この構成では、ポリゴンミラー６２の反射
面上で４本のレーザビームが集まるため、ポリゴンミラ
ー６２の反射面６２Ａの副走査方向有効径は最小幅とな
り、ポリゴンミラーの薄型化によるポリゴンモータへの
負荷軽減では優れるが、図１０の模式図に示すように、
４本のレーザビームが副走査方向になす角度差は大きく
なり、４本のレーザビームの結像特性を均一化すること
は，非常に難しい。

【００３０】図１１は、特開平７−２５６９２６号公報
に記載された光走査装置の光路展開図を示した図であ
る。結像光学系の光軸に対し副走査方向にそれぞれ異な
る角度をなす４本のレーザビームを、主光線が収束する
状態で偏向器の偏向面７２に入射させる。４本のレーザ
ビームは偏向器を通過したあとで交差するため、レンズ
に入射するレーザビームの副走査方向の入射角差が大き
くなり、４本のレーザビームの結像特性を均一化するた
めに、大型の非球面レンズ７４を使用するなどの対応が
必要となる。

【００３１】図１２は、特開２００１−４９４８号公報
に記載された光走査装置の副走査断面を示す図である。
独立した４つの光源から射出したレーザビームをプリズ
ムにより４本の平行なレーザビームに光路合成し、副走
査方向に平行な状態でポリゴンミラー７６へ入射させ
る。４本のレーザビームを相互に角度差なく結像レンズ
７８へ入射できるので、光学特性の均一性を確保するに
は有利であるが、図１３に示すように、ビーム間隙がポ
リゴンミラー上と光路分離位置（ミラー８０、８２、８
４の位置）とで同じであるため、ポリゴンミラー７６の
反射面７６Ａの副走査方向有効径が大きくなり非常に厚
肉なポリゴンミラーが必要となる。

【００３２】この構成では、ポリゴンモータへの負荷を
増大するとともに、反射面全域の平面度を確保するため
加工が難しくなるという問題がある。ポリゴンモータへ
の負荷増大は、振動、騒音、発熱などの信頼性に問題を
及ぼすばかりでなく、高速化（回転数アップ）適用性に
限界を与えてしまう。

【００３３】図１４に示すように、特開２００１−２８
１５７５号公報に記載の光走査装置では、半導体レーザ
アレイから射出した４本レーザビームを伝達光学系によ
り平行化した状態でポリゴンミラー８６へ入射させる。
４本の偏向ビームは、第一の分離手段８８で２本ずつに
分離された後、折返しミラー９０、９４で更に分離され
て４つの感光体９２へ導かれる。この構成も特開２００
１−４９４８号公報に記載された光走査装置と同じく、
ポリゴンモータへの負荷を増大するとともに、反射面全
域の平面度を確保するため加工が難しくなるという問題
がある。また、半導体レーザアレイを使用することで、
４ビームの変動が揃って起きるという相対的な維持性は
向上するが、高価になるという問題がある。

【００３４】本発明は、上記事情を鑑み、偏向器への負
荷を軽減でき、高速適用性に優れるとともに、複数ビー
ムの光学性能が均一な同一面による複数ビーム偏向型の
フルカラー画像形成装置用の光走査装置を提供すること
を目的とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の光走査
装置は、複数の独立した光源から射出されたレーザビー
ムを、偏向器の同一の偏向面で偏向し、複数の感光体を
露光走査する光走査装置において、前記偏向面へ入射す
る複数のレーザビームの副走査方向の主光線間隔が最小
となる位置を、前記光源と偏向面の間にしたことを特徴
としている。

【００３６】上記構成は、光学特性を均一化するための
条件である。複数のレーザビームがもっとも集まる位置
を偏向面よりも光源側とすることで、ｆθレンズへ入射
するレーザビームが副走査方向において相互になす角度
差を小さくして、感光体上での結像特性を均一にするこ
とができる。

【００３７】請求項２に記載の光走査装置は、前記偏向
面へ入射する複数のレーザビームのうち、２本のレーザ
ビームは副走査断面上で交差しないことを特徴としてい
る。

【００３８】上記構成は、複数のレーザビームが副走査
方向において相互になす角度差を小さくした上で、光路
の合成分離を容易にするための条件である。従来のよう
に、４本のレーザビームを交差させた上で合成分離を行
おうとすると、どうしてもレーザビーム相互のなす角度
差が大きくなり、光学特性の均一化を図ることが困難と
なる。

【００３９】そこで、合成分離の間隙を確保する方法と
して、レーザビーム間の入射角度差とレーザビーム間の
隔たりを利用する。すなわち、光路を交差させないこと
で、角度差を増大させずに合成分離に必要なレーザビー
ム間の間隙を作りだすことができる。

【００４０】請求項３に記載の光走査装置は、前記複数
のレーザビームが４本であり、平行となる２本のレーザ
ービームが２組あることを特徴としている。

【００４１】上記構成は、４本のレーザビームが相互に
なす角度差を最小とする条件である。２本のレーザビー
ムで光路レイアウトの最適なパラメータを維持した上
で、その２本のレーザビームにそれぞれに平行となるレ
ーザビームを２本を追加することで、同一の偏向面で４
本のレーザビームを走査可能としながらレーザビーム相
互の角度差は２本のレーザビームと同等として、結像特
性の均一化を実現することができる。

【００４２】請求項４は、前記偏向器の同一の偏向面で
偏向されたレーザビームは、副走査方向における主光線
間隔がほぼ均一となる位置で、反射鏡により光路分割さ
れることを特徴としている。

【００４３】上記構成では、複数のレーザビーム間の入
射角度差とレーザビーム間の隔たりにより形成した主光
線間隙がほぼ均等になった位置に反射鏡を配置して、選
択的に反射することで容易に光路分割を行うことができ
る。

【００４４】請求項５に記載の光走査装置は、前記複数
の独立した光源から射出されたレーザビームは、第一の
合成手段により前記光源の数より少ないレーザビーム群
とされたのち、第二の合成手段によりー束のレーザビー
ムとされて、前記偏向器の同一の偏向面へ入射すること
を特徴としている。

【００４５】上記構成は、光路合成に係わる内容であ
る。複数の独立した光源から射出されたレーザビームの
主光線を偏向器近傍に収束させるとき、第一の合成手段
と第二の合成手段で二段階の合成を行うことで、それぞ
れの合成位置での光路合成を容易にすることができる。

【００４６】請求項６に記載の光走査装置は、前記第一
の合成手段が副走査方向の主光線間隙を利用した光路合
成であり、前記第二の合成手段が主走査方向の入射角度
差を利用した光路合成であり、前記複数ビームの副走査
方向の主光線間隔が最小となる位置が、前記第二の合成
手段の位置にほぼ一致することを特徴としている。

【００４７】上記構成は、光路合成のためのレイアウト
を最適化するための条件である。第一の光路合成を副走
査方向の主光線間隙により、第二の光路合成を主走査方
向の入射角度差により行うことで、必要なスペースを拡
大させずに光源と合成光学系を実装可能とすることがで
きる。

【００４８】請求項７に記載の光走査装置は、前記第一
の合成手段と前記第二の合成手段がともに平面ミラーで
あることを特徴としている。

【００４９】上記構成では、平面ミラーによる選択反射
により光路合成することで、構成を簡素化し、低コスト
化を実現することができる。

【００５０】請求項８に記載の光走査装置は、前記偏向
器へ入射する一束のレーザビームは、ｆθレンズを透過
して前記偏向器の同一の偏向面へ入射し、偏向されたの
ち再びｆθレンズを透過することを特徴としている。

【００５１】上記構成は、偏向器への入射方式に関わる
内容であり、ｆθレンズを２回透過するダブルパス入射
としている。ダブルパスとすることで、走査中心に対す
る光学特性の対称性を確保しやすく、また偏向器（ポリ
ゴンミラー）の小径化も可能となり、ポリゴンモータへ
の負荷を軽減できる。さらに、ポリゴンミラーとｆθレ
ンズに近接配置することも可能となり、光学系設計の自
由度を増すことができる。

【００５２】請求項９に記載の光走査装置は、前記第二
の合成手段は、前記偏向面から光源側へ戻る位置にあ
り、偏向面から最初の光路分割位置までの距離の０．６
倍から０．９倍の距離、偏向面から離れていることを特
徴としている。

【００５３】上記構成は、ダブルパス入射における折返
しミラーの配置に関わる。ダブルバスにおける入射光学
系（第二の合成手段）が、偏向されたレーザビームおよ
び光路分離ミラーと干渉するのを回避し、且つ偏向器の
回転軸に直交する面に対して入射するレーザビームが副
走査方向になす角度を最小化して、光学特性を最適化す
るための条件である。

【００５４】請求項１０に記載の光走査装置は、前記第
二の合成手段は、第一の合成手段により合成された前記
光源の数より少ないレーザビーム群を主走査方向に折り
返す向きに配置された平面ミラーであり、副走査方向で
見て偏向面の光路光軸から最も離れたレーザビーム群
が、前記第二の合成手段の偏向器に近い側に入射するこ
とを特徴としている。

【００５５】上記構成は、ダブルパス入射において、第
一の合成手段により合成されたレーザビーム群を第二の
合成手段（折返しミラー）に入射させる位置関係を規定
する条件である。

【００５６】第一の合成手段により合成されたレーザビ
ーム群は、副走査方向に距離を隔てて第二の合成手段に
入射するので、偏向器で偏向されるレーザビームとのマ
ージンを大きくするため、副走査方向で見て偏向面の光
路光軸から最も離れたレーザビーム群を、第二の合成手
段の偏向器に近い側へ入射させることで、レイアウトの
最適化と光学性能の最適化を両立できる。

【００５７】請求項１１に記載の光走査装置は、前記偏
向器の同一の偏向面へ入射する複数のレーザビームは、
主走査方向のレーザビーム幅が、偏向面の面幅よりも広
いことを特徴としている。上記構成では、オーバーフィ
ルド光学系により、ポリゴンミラーを小径化、多面化す
ることで、ポリゴンモータの負荷を軽減でき、高速適用
性に優れた光走査装置を提供できる。

【００５８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。図１は、本発明における
第一の実施の形態を示す斜視図である。図２は、本発明
における第一の実施形態の展開した光路の副走査断面図
である。

【００５９】図１に示すように、独立した４つの光源１
０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２から射出したレ
ーザビームは、第一の合成手段である平面ミラー１２、
１４により光路合成され、光源の数（本実施例では４
つ）よりも少ない２組のレーザビーム群Ａ１Ａ２、Ｂ１
Ｂ２となる。

【００６０】レーザービームＡ１とＡ２の第一の合成
は、レーザービームＡ１が平面ミラー１４の上方を通過
し、レーザービームＡ２が平面ミラー１４により折返さ
れることにより行われる。レーザービームＢ１とＢ２の
第一の合成は、レーザービームＢ１が平面ミラー１２の
上方を通過し、レーザービームＢ２が平面ミラー１２に
より折返されることにより行われる。そして、合成され
て２組となったレーザビーム群Ａ１Ａ２、Ｂ１Ｂ２は、
共通の折返しミラー１６により主走査方向に折返され
る。

【００６１】平面ミラー１６の反射面上では、ポリゴン
ミラー１８で偏向されるレーザビームからの離れ量が大
きいレーザビーム群Ｂ１Ｂ２を（偏向面の光路光軸Ｏか
ら離れ量が大きいレーザビーム群Ｂ１Ｂ２）、平面ミラ
ー１６上のポリゴンミラー１８に近い側（幅の狭い方）
へ入射させ、レーザービーム群Ａ１Ａ２を平面ミラー１
６上のポリゴンミラー１８から遠い側（幅の広い方）へ
入射させる。

【００６２】これにより、入射するレーザビーム群がポ
リゴンミラー１８の回転軸と直交する平面となす角度を
抑制できるので、入射するレーザービームと偏向される
レーザービームの干渉を回避して光学特性を安定化でき
る。

【００６３】また、図１に示すように、第２の合成手段
として共通の折返しミラー１６を台形形状とし、偏向し
たレーザビームと干渉することを防いでいる。また、折
返しミラー１６の機能としては、２組のレーザビーム群
Ａ１Ａ２、Ｂ１Ｂ２を確実にポリゴンミラー１８側に折
り返すことが求められているため、入射するレーザービ
ーム群からミラーエッジまでの距離が十分確保されてい
れば、ミラーの形状はどのようなものであってもよい。
通常使用される矩形形状のミラーを使い、ミラーを実装
する筐体（図示せず）に斜めの基準面を設けて取り付け
ても良い。

【００６４】折返しミラー１６で折返された２組のレー
ザビーム群Ａ１Ａ２、Ｂ１Ｂ２は、２枚組のｆθレンズ
２０を透過してポリゴンミラー１８の反射面１８Ａに入
射する。

【００６５】共通の折り返しミラー１６からポリゴンミ
ラー１８の反射面１８Ａに至る光路上では、主走査方向
における２組のレーザビーム群Ａ１Ａ２、Ｂ２Ｂ１の間
隙が徐々に狭まり、ポリゴンミラー１８の反射面１８Ａ
上ではレーザービームの主光線が反射面１８Ａのほぼ中
央に位置し、副走査方向に並んだ４つのレーザービーム
となる。

【００６６】なお、図１では、光路の合成の様子を説明
するため、光学素子を省略しているが、光源からポリゴ
ンミラーへ至る光路上には、光源からの発散光を収束さ
せるコリメータレンズ、レーザビームを副走査方向にの
み収束させるシリンドリカルレンズを含んでおり、ポリ
ゴンミラー１８の反射面１８Ａ上では、レーザービーム
は主走査方向に伸びた線状結像となっている。２枚組の
ｆθレンズ２０は、主走査方向にのみパワーを持ち、そ
れぞれ、凹シリンドリカル面と平面、平面と凸シリンド
リカル面で構成されている。

【００６７】上記の構成により、独立した４つの光源１
０Ａ１、１０Ａ２、１０Ｂ１、１０Ｂ２から射出された
レーザビームＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２は、平面ミラー１
２、１４、折り返しミラー１６によりポリゴンミラー１
８の反射面１８Ａ上に集められる。

【００６８】ポリゴンミラー１８が回転することで、４
本のレーザビームＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２は偏向されて
同一方向に走査される。偏向された４本のレーザビーム
Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２は、再びｆθレンズ２０を透過
し、共通の折返しミラー１６の上方を通過して、平面ミ
ラー２２の位置に到達する。平面ミラー２２に到達した
時点では、４本のレーザビームＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２
は、ほぼ等間隔を成しており、一番下側のレーザビーム
Ｂ１のみが平面ミラー２２で折返されて、感光体へ向か
うレーザビームＢ１となり、光路分離が行われる。

【００６９】図１では、レーザビーム間隙の説明のため
４本のレーザビームを主走査方向で揃えて描いている
が、２組のレーザビームはポリゴンミラー１８の反射面
１８Ａに対して主走査面内で角度をなして入射するた
め、同一タイミングでは、主走査方向に距離を隔てた２
組のレーザビームとして走査されるが、そのディレイ量
に応じて画像データを制御すればレジずれのないフルカ
ラ―画像を形成できる。

【００７０】なお、図４（Ａ）に示す、複数のレーザビ
ームがポリゴンミラー１８で偏向された後の光走査装置
２４内の光路レイアウト例では、折返しミラー２２で分
離させた後、１つの折返しミラー２６で感光体３２上で
結像させるようになっているが、図４（Ｂ）に示す光走
査装置３４のように、２つの折返しミラー２８、３０で
感光体３２上に結像させてもよく、適宜選択できる。

【００７１】ここで、図２及び図３を参照して光路レイ
アウトについて詳細に説明する。４本のレーザビームＡ
１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２は、第二の合成手段としての折返
しミラー１６以降（設定位置Ｐ３以降）、レーザビーム
Ａ２とレーザビームＢ２、レーザビームＡ１とレーザビ
ームＢ１がそれぞれ平行な光路となっている。また、レ
ーザビームＡ２とレーザビームＡ１、レーザビームＢ２
とレーザビームＢ１のなす角度差は、それぞれ１．６°
である。

【００７２】光路分離位置Ｐ５における（折返しミラー
２２における）光路分離に必要なビーム間隙（主光線間
隔）を４ｍｍとし、第二の合成手段の中心の位置Ρ３
（折返しミラー１６の中心）を、偏向面Ｐ４（反射面１
８Ａ）から光源側に戻る方向で、偏向面Ｐ４から光路分
離位置Ｐ５までの距離Ｌの０．８倍（１２８ｍｍ）に設
定すると、偏向面Ｐ４への入射するレーザービームと偏
向されるレーザービームを分離するのに必要な副走査方
向の角度は２．７°となる。

【００７３】そして、図２に示す光路光軸Ｏに対する
α、βは、それぞれ２．７°、４．３°となる。

【００７４】図８に示した２本のレーザビームを偏向す
るケースのα＝１．２°、β＝２．４°に比べると大き
くなるが、角度差の増加分は僅かなため、４本のレーザ
ビームの光学特性の均一性は確保できる。

【００７５】また、前述のように２枚組のｆθレンズ２
０は、主走査方向にのみパワーをもつため、副走査方向
に関しては、レーザビームの入射高さによらず同一の結
像特性を示すため、光学特性の均一性は確保できる。

【００７６】なお、αの値が大きくなると、走査線湾曲
の増大や走査エリアの両端でのビーム径の太りに影響す
るが、走査湾曲の増大は光路分離後に湾曲調整手段を設
けることで、ビーム径の太りはｆθレンズを主走査方向
に平行な軸周りに回転させることで、均一化することが
できる。また、折り返しミラー１６の中に図示されてい
る黒丸は、図示せぬ平面ミラーにより第一の合成が行わ
れたレーザービーム群が平面ミラー１６により折り返さ
れる反射位置を表し、その左側の楕円は、レーザービー
ム群の組合わせを明示的に示したものである。

【００７７】次に、第二の合成手段の設定位置Ｐ３とポ
リゴンミラー１８の厚さ、光学特性の均一化について説
明する。

【００７８】第一の実施の形態では、２組の平行レーザ
ビームを偏向面Ｐ４（反射面１８Ａ）から光路分離位置
Ｐ５まで距離Ｌの０．８倍，偏向面Ｐ４から戻った位置
でレーザービームを交差させている。この位置を４本の
レーザビームの副走査方向の主光線間隔が最小となる位
置に一致させている。

【００７９】すなわち、平行なレーザビームＡ１、Ｂ１
ともう一方の平行なレーザービームＡ２、Ｂ２の交差位
置と第二の合成手段の位置を一致させることで、光路合
成の光学系レイアウトを最適化している。この時、偏向
面Ｐ３の位置では、２組の平行なレーザビームの副走査
方向の間隙が広がり始めており、偏向面Ｐ３上の主光線
間隔は、７．６ｍｍとなる。

【００８０】これは、図８に示したような、２本のレー
ザビームが偏向面の上で交差する場合にくらべ広くなる
が、４本の平行なレーザビームを偏向する場合に必要な
１２ｍｍ（分離に必要な距離＝間隔４ｍｍ×３）に比べ
れば、十分薄くなっている。

【００８１】さらに、オーバーフィルド走査方式とすれ
ば、ポリゴンミラーを小径化できるので、ポリゴンモー
タへの負荷を軽減することができ、高速適用性を確保で
きる。

【００８２】次に、比較のためポリゴンミラーの厚さを
軽減することを優先した光路レイアウトについて説明す
る。

【００８３】図５は、２組の平行なレーザビームＡ１、
Ｂ１とレーザビームＡ２、Ｂ２を偏向面Ρ４で交差させ
た光路レイアウトを示した図である。なお、図中の黒楕
円は、レーザービーム群が平面ミラー１６により折り返
される反射位置を表したものである。

【００８４】光路分離位置Ｐ５での光路間隙は、光路レ
イアウトによらず一定量（４ｍｍ）必要であるから、２
組の平行なレーザビームの交差点から光路分離位置Ｐ５
までの距離が短くなると２組の平行なレーザビームがな
す角度差が大きくなる。

【００８５】図５に示した例では、副走査方向の角度差
が２．９°となる。この時、偏向面Ｐ４から光路上を戻
ったビーム合成位置Ｐ３でもレーザビームの主光線距離
が大きくなり、図１に示した合成光学系を構成しようと
すると、共通の折返しミラー１６が副走査方向に大きな
ものとなる。更に，第一の合成手段を配置する位置での
主光線間隔は更に広がり、光源や合成手段の実装に大き
なスペースが必要となり、光走査装置の小型化という本
来の目的にそぐわない構成となってしまう。

【００８６】このように、光路合成系の構成とポリゴン
ミラーの厚さ、さらに光学特性の均一性を総合的に考慮
すると、副走査方向の主光線間隔を最小とする位置は、
偏向面から光源側に戻った位置に設定するのが望まし
く、特にダブルパス入射方式を用いる場合は、偏向面Ｐ
４から光路分離位置Ｐ５までの距離Ｌの０．６から０．
９倍の位置に設定するのが望ましい。

【００８７】また、図２及び図５では、２組の平行なレ
ーザビームの場合について説明したが、完全に平行であ
る必要はないが、２組のそれぞれは交差しないレーザビ
ームであることが望ましい。

【００８８】ここで、完全に平行である必要がない理由
について説明する。

【００８９】光路分離を平面ミラーで行う場合、走査光
学系全体のレイアウトは、図４に示したものが使用でき
る。図４を見てわかるように、また従来の例を見ても、
光路分離は１本づつ繰り返して行うことになる。従っ
て、光路分離に必要な距離（例えば４ｍｍ）は、レーザ
ビームの進行方向にずれた位置で確保すればよく、４本
のレーザビームの副走査方向の主光線関係には若干の自
由度がある。

【００９０】しかし、平行関係から大きく逸脱すると、
光路分離位置から溯った位置で全てのレーザビームが交
差することになり、複数のレーザビームのなす角度差が
大きくなって光学特性の均一性が損なわれたり、光路合
成が困難になって、大きなスペースを必要とすることに
なる。したがって、複数のレーザビームは、交差しない
２組のレーザビームで構成されていることが望ましい。

【００９１】ここで、２組の平行なレーザビームを用い
る方法とは別の方法との比較により、この方式の有用性
を説明する。

【００９２】図６は、１組の平行なレーザービームＡ
１、Ｂ１と角度差を有する１組のレーザビームＡ２、Ｂ
２を用いた光路レイアウトを示したものである。平行な
レーザビームＡ１、Ｂ１と角度差を有するレーザビーム
Ａ２、Ｂ２の交差点を偏向面Ｐ４から光路分離位置Ｐ５
までの距離Ｌの０．８倍だけ、偏向面Ｐ４から溯った位
置に設置すると、複数のレーザビームが副走査方向にな
す角度は、２組の平行なビームを組合わせた場合と同じ
大きさになる。また、必要なポリゴンミラーの副走査方
の反射面幅も同じ大きさとなる。従って、光学特性の均
一性に関しては、同じ性能を得られる。

【００９３】しかし、光路合成を行うための光源近傍の
主光線関係は、近接した関係となっており、平面ミラー
を用いた簡素な構成によるビーム合成が困難となる。こ
のように、複数の独立した光源から射出されたレーザビ
ームを合成して単一のポリゴンミラー近傍に集め、偏向
後は各感光体へ振り分けて分離するという光路レイアウ
トの課題に関しては、本発明が有効である。

【００９４】次に、本発明における第二の実施の形態に
ついて説明する。

【００９５】図７は、主走査平面の走査範囲外側からポ
リゴンミラーに入射する場合の光路レイアウトを副走査
断面で示した図である。ダブルパス入射としないため、
複数のレーザビームの中心線Ｏは、ポリゴンミラーの回
転軸と直交する平面内にあり、図２に示したαが０とな
る。

【００９６】光路分離に必要な距離、第二の合成手段の
位置Ｐ３は第一の実施の形態と同一のため、４本のレー
ザービームの相対関係は変わらず、２組のレーザビーム
がなす相互の角度差は１．６°、偏向面上の主光線距離
は７．６ｍｍとなる。ダブルパス入射と異なる点は、ｆ
θレンズ２０の高さを最小にできることであるが、主走
査方向の光学特性は、光軸に対称とならないため、偏向
したレーザビームの光量が偏向角に依存して変化するオ
ーバーフィルド走査系との組み合わせには適さない。走
査範囲外から入射する場合も、合成位置での構成を簡略
化するために、副走査方向と主走査方向の二段階の光路
合成が有効である。

【００９７】

【発明の効果】本発明は上記構成としたので、偏向器へ
の負荷を軽減でき、高速化に適用できる。また、複数ビ
ームの光学性能の均一化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第一の実施形態に係る光走査装置を示す斜視
図である。

【図２】 第一の実施形態に係る光走査装置の光路を展
開した副走査断面図である。

【図３】 偏向面で４本のレーザビームを偏向させた状
態を示す模式図である。

【図４】 複数のレーザービームを偏向した後の光走査
装置内の光路レイアウト例を示した図である。

【図５】 ２組の平行なレーザビームを偏向面で交差さ
せた光路レイアウトを示した図である。

【図６】 １組の平行なレーザービームと角度差を有す
る１組のレーザービームの光路レイアウトを示した図で
ある。

【図７】 第二の実施形態に係る光走査装置の主走査平
面の走査範囲外側から偏向器に入射する場合の光路レイ
アウトを副走査断面で示した図である。

【図８】 副走査方向に角度差を持たせた２本のレーザ
ビームを単一の偏向器に入射させたときの光路レイアウ
トを説明するための副走査断面の図である。

【図９】 特開２０００−３４７１１６号公報に記載さ
れた光走査装置の構成図である。

【図１０】 偏向面で４本のレーザビームを偏向させた
状態を示す模式図である。

【図１１】 特開平７−２５６９２６号公報に記載され
た光走査装置の光路展開図を示した図である。

【図１２】 特開２００１−４９４８号公報に記載され
た光走査装置の副走査断面を示す図である。

【図１３】 偏向面で４本のレーザビームを偏向させた
状態を示す模式図である。

【図１４】 特開２００１−２３１５７５号公報に記載
の光走査装置の副走査断面を示す図である。

【符号の説明】

１２ 平面ミラー（第一の合成手段） １４ 平面ミラー（第一の合成手段） １６ 折返しミラー（第二の合成手段） １８ ポリゴンミラー（偏向器） ２２ 平面ミラー（反射鏡） ２０ ｆθレンズ

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ Ｆターム(参考） 2C362 AA07 AA10 BA04 BA50 BA51 BA54 BA61 BA83 BA84 BB03 2H045 AA01 BA22 BA34 CB33 DA02 5C051 AA02 CA07 DB22 DB24 DB30 DC04 5C072 AA03 DA02 DA04 HA02 HA06 HA09 HA13 HB10 QA14 XA05

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の独立した光源から射出された４本
   以上のレーザビームを、偏向器の同一の偏向面で偏向
   し、複数の感光体を露光走査する光走査装置において、 前記偏向面へ入射する複数のレーザビームの副走査方向
   の主光線間隔が最小となる位置を、前記光源と偏向面の
   間にしたことを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】 前記偏向面へ入射する複数のレーザビー
   ムのうち、２本のレーザビームは副走査断面上で交差し
   ないことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 【請求項３】 前記複数のレーザビームが４本であり、
   平行となる２本のレーザービームが２組あることを特徴
   とする請求項２記載の光走査装置。
4. 【請求項４】 前記偏向器の同一の偏向面で偏向された
   レーザビームは、副走査方向における主光線間隔がほぼ
   均一となる位置で、反射鏡により光路分割されることを
   特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の光走
   査装置。
5. 【請求項５】 前記複数の独立した光源から射出された
   レーザビームは、第一の合成手段により前記光源の数よ
   り少ないレーザビーム群とされたのち、第二の合成手段
   によりー束のレーザビームとされて、前記偏向器の同一
   の偏向面へ入射することを特徴とする請求項１から請求
   項４の何れかに記載の光走査装置。
6. 【請求項６】 前記第一の合成手段が副走査方向の主光
   線間隙を利用した光路合成であり、前記第二の合成手段
   が主走査方向の入射角度差を利用した光路合成であり、
   前記複数ビームの副走査方向の主光線間隔が最小となる
   位置が、前記第二の合成手段の位置にほぼ一致すること
   を特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 【請求項７】 前記第一の合成手段と前記第二の合成手
   段がともに平面ミラーであることを特徴とする請求項５
   または請求項６に記載の光走査装置。
8. 【請求項８】 前記偏向器へ入射する一束のレーザビー
   ムは、ｆθレンズを透過して前記偏向器の同一の偏向面
   へ入射し、偏向されたのち再びｆθレンズを透過するこ
   とを特徴とする請求項５から請求項７の何れかに記載の
   光走査装置。
9. 【請求項９】 前記第二の合成手段は、前記偏向面から
   光源側へ戻る位置にあり、偏向面から最初の光路分割位
   置までの距離の０．６倍から０．９倍の距離、偏向面か
   ら離れていることを特徴とする請求項５から請求項８の
   何れかに記載の光走査装置。
10. 【請求項１０】 前記第二の合成手段は、第一の合成手
    段により合成された前記光源の数より少ないレーザビー
    ム群を主走査方向に折り返す向きに配置された平面ミラ
    ーであり、副走査方向で見て偏向面の光路光軸から最も
    離れたレーザビーム群が、前記第二の合成手段の偏向器
    側に近い側へ入射することを特徴とする請求項５から請
    求項８の何れかに記載の光走査装置。
11. 【請求項１１】 前記偏向器の同一の偏向面へ入射する
    複数のレーザビームは、主走査方向のレーザビーム幅
    が、偏向面の面幅よりも広いことを特徴とする請求項１
    から請求項１０の何れかに記載の光走査装置。