JP3222023B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複数ドラム方式カラ
ープリンタ、複数ドラム方式カラー複写機、高速レーザ
プリンタあるいはデジタル複写機などに利用可能な、複
数のビームを走査するマルチビーム光走査装置ならびに
このマルチビーム光走査装置が利用される画像形成装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、複数ドラム方式カラープリン
タあるいは複数ドラム方式カラー複写機などの画像形成
装置では、色分解された色成分に対応する複数の画像形
成部、及び、この画像形成部に、色成分に対応する画像
データすなわち複数のレーザビームを提供する光走査装
置 (レーザ露光装置) が利用される。

【０００３】この種の画像形成装置では、各画像形成部
のそれぞれに対応して複数の光走査装置が配置される例
と、複数のレーザビームを提供可能に形成されたマルチ
ビーム光走査装置が配置される例とが知られている。

【０００４】従来のマルチビーム光走査装置は、たとえ
ば、特開平５−８３４８５号公報に見られるように、マ
ルチビームの数をＮとするとき、光源である半導体レー
ザ、シリンダレンズおよびガラスｆθレンズ群をＮセッ
ト、及び、ポリゴンミラーをＮ／２枚使用する例があ
る。たとえば、４ビームの場合にはレーザ、シリンダレ
ンズおよびガラスｆθレンズ群が４セット、及び、ポリ
ゴンミラーが２枚が利用される。また、ｆθレンズ群の
一部のレンズを共通利用する例、すなわち、ｆθレンズ
を２群とし、ポリゴンミラーに近いｆθレンズには全て
のレーザビームを通過させる一方で、ポリゴンミラーか
ら遠いｆθレンズを４枚として、それぞれのレーザビー
ムを個別に通過させる方法も提案されている。

【０００５】これとは別に、たとえば、特開昭６２−２
３２３４４号公報には、ｆθレンズの少なくとも一部の
レンズ面がトーリック面に形成されたレンズを共通利用
する例が示されている。また、この特開昭６２−２３２
３４４号には、ｆθレンズのいくつかをプラスチックで
形成することで各レンズ面の設計自由度を向上させ、結
像位置における収差特性を改善する提案がある。なお、
この公報には、全てのｆθレンズ群を共通で利用して、
それぞれのレンズに全てのレーザビームを通過させる方
法も示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】特開平５−８３４８５
号公報に見られるマルチビーム光走査装置が利用される
場合、複数の光走査装置が利用される場合に比較して、
光走査装置に占有される空間の大きさは低減されるもの
の、光走査装置単体としては、レンズあるいミラーの数
が増大することによる部品代および組み立てコストのア
ップ、または、光走査装置単体としての大きさおよび重
さの増大などがある。また、ｆθレンズの形状誤差また
は個体誤差あるいは取り付け誤差などにより、各色成分
ごとのレーザビームの主走査線の曲り、あるいは、ｆθ
特性などに代表される結像面における収差特性の偏差が
不均一になることが知られている。

【０００７】また、特開昭６２−２３２３４４号公報に
見られる例では、形状が最適化されていないトーリック
面が配置されているのみであるから、複数のレーザビー
ムのいずれかのビームに主走査線曲りが発生する問題が
ある。なお、上記特開昭６２−２３２３４４号公報に関
連して、偏向装置に向かうレーザビームの一部を光軸方
向へ制御する例が提案されているが、すべての結像領域
で十分に収差特性を補正することは困難である。なお、
上記特開昭６２−２３２３４４号公報に見られる例で
は、プラスチックにより形成されたレンズの屈折率の温
度の変化による変化量が比較的大きいことから、広範囲
に亘る環境条件 (特に温度条件) の下で、像面湾曲、主
走査線曲りあるいはｆθ特性などが大きく変動する問題
がある。また、この例では、特に、副走査方向の全域で
の色消し、像面湾曲、像面歪曲、及び、横倍率などの諸
条件を満足しなければならないため、偏向後光学系のレ
ンズの枚数を２枚に収めることができない問題がある。
さらに、この例では、各レーザビームの主走査線の平行
度を確保するために、ハウジングの精度を非常に高くし
なければならずコストアップとなる。この発明の目的
は、色ずれのないカラー画像を低コストで提供できる画
像形成装置に適したマルチビーム光走査装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づきなされたもので、回転可能に形成された反射面
を有し、光を所定の方向に偏向する１つの偏向手段と、
複数の光源と、前記それぞれの光源からの出射光を、前
記偏向手段の前記反射面の回転軸と平行な方向には、集
束光に、前記偏向手段の前記反射面の回転軸と直交する
方向には、集束光または平行光に、それぞれ変換し、前
記偏向手段の前記反射面に案内する偏向前光学手段と、
前記偏向手段により偏向された前記それぞれの光源から
の出射光を、所定像面に等速で走査するよう結像すると
ともに、前記偏向手段の前記反射面に対する１つめの結
像面を、所定像面とほぼ一致させ、前記偏向手段の前記
反射面と前記偏向手段の前記反射面の回転軸とのなす角
の平行度の偏差すなわち前記反射面の面倒れを補正する
機能を有する２枚のレンズからなる偏向後光学手段であ
って、前記偏向手段の前記反射面の回転軸と平行な方向
の前記それぞれのレンズのパワーが双方ともに正に規定
されるとともに、前記それぞれのレンズを前記それぞれ
の光源からの出射光が通過する位置が前記反射面の回転
軸と直交する方向かつ系の光軸を含む面を挟んで相互に
逆に規定されており、前記反射面側のレンズを通過する
位置が、前記反射面の回転軸と直交する方向かつ系の光
軸を含む面に対し、前記偏向手段の反射面で反射される
位置と同じ側に規定されている偏向後光学手段と、を、
有する光走査装置を提供するものである。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【作用】この発明の請求項１に記載の光走査装置によれ
ば、すべての光は、光の位置を決める１つの偏向手段と
レンズの枚数が２枚の同一の偏向後光学系により所定像
面に案内される。これにより、たとえば、いづれかのレ
ンズの形状あるいは取り付け位置が所定の状態と異なる
場合であっても、すべての光に対して同一の影響が提供
されることから、像面に到達した光のずれにより引き起
こされる色ずれあるいは相対的な濃度変化による色相の
変化が低減される。

【００１２】この発明の請求項１に記載の光走査装置に
よれば、偏向後光学系は、偏向手段の回転軸と平行な方
向に、それぞれ、正のパワーを有し、それぞれのレンズ
を、それぞれの光源からの出射光が通過する位置が反射
面の回転軸と直交する方向かつ系の光軸を含む面を挟ん
で相互に逆に規定されることから、温度あるいは湿度の
変化にともなう、それぞれの光の偏向手段上での副走査
方向の位置ずれを抑えることができる。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【実施例】以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明
する。図１および図２には、この発明の実施例であるマ
ルチビーム光走査装置の概略平面図および概略断面図が
示されている。なお、カラーレーザビームプリンタ装置
では、通常、イエロー＝Ｙ、マゼンタ＝Ｍ、シアン＝Ｃ
およびブラック＝Ｂの各色成分ごとに色分解された４種
類の画像データと、Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのそれぞれに対
応して各色成分ごとに画像を形成するさまざまな装置が
４組利用されることから、各参照符号にＹ，Ｍ，Ｃおよ
びＢを付加することで、色成分ごとの画像データとそれ
ぞれに対応する装置を識別する。

【００１６】図１および図２によれば、マルチビーム光
走査装置１は、色成分ごとの画像データに対応するレー
ザビーム (光) ＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢを発生する
第１ないし第４の半導体レーザ素子 (光源、以下、レー
ザ素子と示す) ３Ｙ，３Ｍ，３Ｃおよび３Ｂ、及び、そ
れぞれのレーザ素子３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) から出射
されたレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を、図示
しない像面 (所定の位置に配置された結像対象物、たと
えば、感光体ドラム表面など) に向かって所定の線速度
で偏向する (ただ１つの) 光偏向装置 (偏向手段) ５な
どにより構成される。

【００１７】それぞれのレーザ素子３ (Ｙ，Ｍ，Ｃおよ
びＢ) と光偏向装置５との間には、レーザ素子３ (Ｙ，
Ｍ，ＣおよびＢ) からのレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，Ｃお
よびＢ) の断面ビームスポット形状を所定の形状に整え
る偏向前光学系 (偏向前光学手段) ７ (Ｙ，Ｍ，Ｃおよ
びＢ) が、各レーザ素子３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) ごと
に配置されている。

【００１８】光偏向装置５と (図示しない) 像面との間
には、光偏向装置５を介して偏向されたレーザビームＬ
(Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を、像面の所定の位置に、おお
むね直線状に結像させるための偏向後光学系 (偏向後光
学手段) ２１が配置されている。

【００１９】以下、光偏向装置５、偏向前光学系７およ
び偏向後光学系２１について、詳細に説明する。レーザ
素子３Ｙ，３Ｍ，３Ｃおよび３Ｂは、光偏向装置５に対
して、所定の角度で、３Ｍ，３Ｃおよび３Ｂの順に配置
されている。なお、Ｙ (イエロー) 画像に対応されるレ
ーザ素子３Ｙは、光偏向装置５の反射面に向かうレーザ
ビームＬＹが、光偏向装置５に、直接入射可能に配置さ
れる。

【００２０】光偏向装置５は、複数、たとえば、６面の
平面反射鏡 (面) ５αないし５ζが正多角形状に配置さ
れた多面鏡本体５ａと、多面鏡本体５ａを、一定の速度
で所定の方向に回転させるモータ５ｍにより構成され
る。なお、多面鏡本体５ａは、たとえば、アルミニウム
により形成される。また、多面鏡５ａの各反射面５αな
いし５ζは、多面鏡本体５ａが回転される方向を含む面
と直交する面に沿って切り出されたのち、切断面に、た
とえば、Ｓ_i Ｏ₂ などの表面保護層が蒸着されることで
提供される。

【００２１】偏向前光学系７ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ)
は、各レーザ素子３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) から出射さ
れたレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に、光偏向
装置５によってレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ)
が偏向される方向 (以下、主走査方向と示す) および主
走査方向と直交する (以下、副走査方向と示す) の双方
に関して所定の収束性を与える有限焦点レンズ９ (Ｙ，
Ｍ，ＣおよびＢ) 、各有限焦点レンズ９ (Ｙ，Ｍ，Ｃお
よびＢ) を通過されたレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，Ｃおよ
びＢ) に、副走査方向に関してのみ、さらに収束性を与
えるハイブリッドシリンダレンズ１１ (Ｙ，Ｍ，Ｃおよ
びＢ) 、及び、それぞれのハイブリッドシリンダレンズ
１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を通過された４本のレーザ
ビームを光偏向装置５の各反射面５αないし５ζに向か
って折り曲げる (ただ１組の) 偏向前折り返し合成ミラ
ー (合成手段) １３などを有している。

【００２２】レーザ素子３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) 、有
限焦点レンズ９ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) 、ハイブリッド
シリンダレンズ１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) 、及び、合
成ミラー１３は、たとえば、アルミニウム合金などによ
って形成された保持部材１５上に、一体的に配置されて
いる。

【００２３】有限焦点レンズ９ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ)
は、それぞれ、非球面ガラスレンズもしくは球面ガラス
レンズに、ＵＶ硬化プラスチックなどにより形成された
非球面プラスチックレンズを貼り合わせることにより形
成される。また、ハイブリッドシリンダレンズ１１
(Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、それぞれ、プラスチックシ
リンダレンズ１７ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) とガラスシリ
ンダレンズ１９ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) とを含んでいる
(図３に詳細に示されている) 。なお、それぞれの有限
焦点レンズ９は、保持部材１５と一体に形成された位置
決め部材を介して、固定される。

【００２４】偏向後光学系２１の一部およびその周囲に
は、偏向後光学系２１を通過されたそれぞれのレーザビ
ームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の一部を検知するための
(ただ１つの) 水平同期検出器２３、及び、偏向後光学
系２１と水平同期検出器２３との間に配置され、偏向後
光学系２１内の後述する少なくとも一枚のレンズを通過
された４本のレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の
一部を、水平同期検出器２３に向かって主走査方向には
異なる方向へ反射させる (ただ１組の) 水平同期用折り
返しミラー２５などが配置されている。

【００２５】偏向後光学系２１は、広い走査幅 (すなわ
ち光偏向装置５により像面に走査されたレーザビームの
像面での主走査方向の長さ) 全域で、光偏向装置５の各
反射面５αないし５ζにより偏向されたそれぞれのレー
ザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に、所定の結像特性
を与えるとともに、それぞれのレーザビームの結像面の
変動を一定の範囲内に抑えるための第１および第２の結
像レンズ３０ａおよび３０ｂを有している。

【００２６】偏向後光学系２１の第２の結像レンズ３０
ｂと像面との間には、レンズ３０ｂを通過された４本の
レーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を像面に向かっ
て折り曲げる第１の折り返しミラー３３ (Ｙ，Ｍ，Ｃお
よびＢ) 、第１の折り返しミラー３３Ｙ，３３Ｍおよび
３３Ｃにより折り曲げられたレーザビームＬＹ，ＬＭお
よびＬＣを、さらに折り返す第２および第３の折り返し
ミラー３５Ｙ，３５Ｍおよび３５Ｃならびに３７Ｙ，３
７Ｍおよび３７Ｃが配置されている。

【００２７】第１および第２の結像レンズ３０ａおよび
３０ｂ、第１の折り返しミラー３３(Ｙ，Ｍ，Ｃおよび
Ｂ) 、及び、第２の折り返しミラー３５Ｙ，３５Ｍおよ
び３５Ｃは、それぞれ、光走査装置１の中間ベース１ａ
に、たとえば、一体成型により形成された図示しない複
数の固定部材に、接着などにより固定される。

【００２８】また、第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７
Ｍおよび３７Ｃは、それぞれ、中間ベース１ａに、たと
えば、一体成型により形成される (図示しない) 固定用
リブと (図示しない) 傾き調整機構を介して、副走査方
向に関連した少なくとも１方向に関し、移動可能に配置
される。

【００２９】なお、図２から明らかなように、Ｂ (ブラ
ック) 画像に対応するレーザビームＬＢは、第１の折り
返しミラー３３Ｂにより折り返されたのち、他のミラー
を経由せずに、像面に案内される。

【００３０】偏向後光学系２１の第３の折り返しミラー
３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃおよび第１の折り返しミラー３
３Ｂと像面との間であって、それぞれのミラー３３Ｂ、
３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃを介して反射された４本の
レーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が光走査装置１
から出射される位置には、さらに、光走査装置１内部を
防塵するための防塵ガラス３９ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ)
が配置されている。

【００３１】次に、偏向前光学系７について、さらに、
詳細に説明する。図３は、偏向前光学系７の折り返しミ
ラーなどを省略した部分断面図である。なお、図３で
は、１つのレーザビームＬＹ (イエロー) に対する光学
部品のみが代表して示されている。

【００３２】ハイブリッドシリンダレンズ１１ (Ｙ)
は、副走査方向に対して実質的に等しい曲率を持つＰＭ
ＭＡのシリンダレンズ１７ (Ｙ) とガラスのシリンダレ
ンズ１９ (Ｙ) とによって形成されている。ＰＭＭＡの
シリンダレンズ１７ (Ｙ) は、空気と接する面がほぼ平
面に形成される。

【００３３】また、ハイブリッドシリンダレンズ１１
(Ｙ) は、シリンダレンズ１７ (Ｙ)とシリンダレンズ１
９ (Ｙ) とが、シリンダレンズ１７ (Ｙ) の出射面とシ
リンダレンズ１９ (Ｙ) の入射面との間の接着により、
あるいは、図示しない位置決め部材に向かって所定の方
向から押圧されることで、一体に形成される。なお、ハ
イブリッドシリンダレンズ１１ (Ｙ) は、シリンダレン
ズ１９ (Ｙ) の入射面に、シリンダレンズ１７ (Ｙ) が
一体に成型されてもよい。

【００３４】プラスチックシリンダレンズ１７ (Ｙ) 、
たとえば、ＲＭＭＡ (ポリメチルメタクリル) などの材
質により形成される。ガラスシリンダレンズ１９ (Ｙ)
は、たとえば、ＴａＳＦ２１などの材質により形成され
る。また、それぞれのシリンダレンズ１７ (Ｙ) および
１９ (Ｙ) は、保持部材１５と一体に形成された位置決
め部材を介して、有限焦点レンズ９と正確な間隔で固定
される。以下、表１に、偏向前光学系７の光学的数値デ
ータを示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１から明らかなように、それぞれの色成
分に対応される有限焦点レンズ９およびハイブリッドシ
リンダレンズ１１は、単体では、どの色成分に関して
も、同一のレンズが利用される。なお、Ｙ (イエロー)
に対応される偏向前光学系７ＹおよびＢ (ブラック) に
対応される偏向前光学系７Ｂは、実質的に、同一のレン
ズ配置を有する。また、Ｍ (マゼンタ) に対応される偏
向前光学系７ＭおよびＣ(シアン) に対応される偏向前
光学系７Ｃは、偏向前光学系７Ｙおよび７Ｂに比較し
て、有限焦点レンズ９とハイブリッドシリンダレンズ１
１との間隔が広げられている。

【００３７】図４には、図３および表１に示した偏向前
光学系７ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) のそれぞれを、光偏向
装置５の反射面の回転軸に直交する方向で、図１の矢印
Ｐ−Ｐで切断した状態におけるそれぞれのレーザ素子３
Ｙ，３Ｍおよび３Ｃから光偏向装置５に向かうレーザビ
ームＬＹ，ＬＭおよびＬＣが示されている。

【００３８】図４から明らかなように、それぞれのレー
ザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢは、光偏向装置５
の反射面の回転軸と平行な方向に、相互に異なる間隔
で、光偏向装置５に案内される。また、レーザビームＬ
ＭおよびＬＣは、光偏向装置５の反射面の回転軸と直交
するとともに反射面の副走査方向の中心を含む面、すな
わち、光走査装置１の系の光軸を含む面を挟んで非対称
に、光偏向装置５の各反射面に案内される。なお、光偏
向装置５の各反射面上でのレーザビームＬＹ，ＬＭ，Ｌ
ＣおよびＬＢ相互の間隔は、ＬＹ−ＬＭ間で２．２５ｍ
ｍ、ＬＭ−ＬＣ間で１．９６ｍｍ、及び、ＬＣ−ＬＢ間
で１．７５ｍｍである。

【００３９】次に、ハイブリッドシリンダレンズ１１と
偏向後光学系２１との間の光学特性について詳細に説明
する。偏向後光学系２１すなわち第１および第２の結像
レンズ３０ａおよび３０ｂは、プラスチック (たとえ
ば、ＰＭＭＡ) により形成されることから、周辺温度
が、たとえば、０°Ｃから５０°Ｃの間で変化すること
で、屈折率ｎが、１．４８７６から１．４７８９まで変
化することが知られている。この場合、第１および第２
の結像レンズ３０ａおよび３０ｂを通過されたレーザビ
ームが実際に集光される結像面 (すなわち、副走査方向
における結像位置) は、±１２ｍｍ程度変動してしま
う。ここで、偏向前光学系７に、偏向後光学系２１に利
用されるレンズの材質と同一の材質のレンズを、曲率を
最適化した状態で組み込むことで、温度変化による屈折
率ｎの変動に伴って発生する結像面の変動を±０．５ｍ
ｍ程度に抑えることができる。すなわち、偏向前光学系
７がガラスレンズで、偏向後光学系２１がプラスチック
レンズにより構成される従来の光学系に比較して、偏向
後光学系２１のレンズの温度変化による屈折率の変化に
起因して発生する副走査方向の色収差が補正できる。

【００４０】図５には、第１ないし第４のレーザビーム
ＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢを、１つの束のレーザビー
ムとして光偏向装置５の各反射面５αないし５ζに案内
する合成ミラー１３が示されている。

【００４１】合成ミラー１３は、画像形成可能な色成分
の数 (色分解された色の数) よりも「１」だけ少ない数
だけ配置される第１ないし第３のミラー１３Ｍ，１３Ｃ
および１３Ｂと、それぞれのミラー１３Ｍ，１３Ｃおよ
び１３Ｂを保持する第１ないし第３のミラー保持部１３
α，１３βおよび１３γならびにそれぞれの保持部１３
α，１３βおよび１３γを支持するベース１３ａにより
構成される。なお、ベース１３ａならびにそれぞれの保
持部１３α，１３βおよび１３γは、熱膨脹率が小さ
い、たとえば、アルミニウム合金などにより一体的に形
成されている。なお、レーザ素子３Ｙからのレーザビー
ムＬＹは、すでに説明したように、光偏向装置５の各反
射面５αないし５ζに直接案内される。この場合、レー
ザビームＬＹは、光走査装置１の系の光軸よりもベース
１３ａ側すなわち第１の保持部１３αに固定されるミラ
ー１３Ｍとベース１３ａとの間を通過される。

【００４２】これとは別に、第１ないし第３のミラー１
３Ｍ，１３Ｃおよび１３Ｂとそれぞれのミラーに入射さ
れるレーザビームＬＭ，ＬＣおよびＬＢの入射角は、レ
ーザビームＬＭで５１．４°、レーザビームＬＣで４
０．０°およびレーザビームＬＢで２８．６°に規定さ
れる (図６参照) 。なお、この実施例では、合成ミラー
１３の各ミラーへの入射角が大きいレーザビームほど、
光偏向装置５の各反射面上での近接するレーザビームと
の間隔が大きくなるよう、レーザ素子３Ｍ，３Ｃおよび
３Ｂの配置ならびに第１ないし第３の１３Ｍ，１３Ｃお
よび１３Ｂの角度が規定されている。

【００４３】ここで、合成ミラー１３のそれぞれのミラ
ー１３Ｍ，１３Ｃおよび１３Ｂにより反射されて光偏向
装置５に案内される各レーザビームＬＭ，ＬＣおよびＬ
Ｂならびに光偏向装置５に直接案内されるレーザビーム
ＬＹの強度 (光量) について考察する。

【００４４】従来技術の項ですでに説明したように、特
開平５−３４６１２号公報には、２以上のレーザビーム
を１つの束のレーザビームとして光偏向装置の反射面に
入射させる方法として、ハーフミラーにより、レーザビ
ームを、順に、重ねる方法が示されている。しかしなが
ら、複数のハーフミラーが利用されることで、１回の反
射および透過 (ハーフミラーを１回通過するごとに) に
対し、各レーザから出射されたレーザビームの光量の５
０％は無駄となってしまうことは公知である。この場
合、ハーフミラーの透過率と反射率を、それぞれ、各レ
ーザビームごとに最適化したとしても、すべてのハーフ
ミラーを通過されるいづれか１つのレーザビームの強度
(光量) は、有限焦点レンズ９から出力された光量の約
２５％まで低減されてしまう。また、光路中にハーフミ
ラーが光路に傾いて存在すること、及び、各レーザビー
ムが通過するハーフミラーの枚数が異なること、などに
起因して、像面湾曲あるいは非点収差などに代表される
光学特性に、各レーザビームごとに差が生じることが知
られている。各レーザビームごとに像面湾曲および非点
収差などの特性が異なることは、全てのレーザビーム
を、同一の有限焦点レンズおよびシリンダレンズのみに
より像面に結像させることを困難にする。

【００４５】これに対して、図５に示されている合成ミ
ラー１３によれば、それぞれのレーザビームＬＭ，ＬＣ
およびＬＢは、光偏向装置５の各反射面に入射する前段
の各レーザビームＬＭ，ＬＣおよびＬＢが副走査方向に
分離している領域で、通常のミラー (１３Ｍ，１３Ｃお
よび１３Ｂ) によって折り返される。従って、各反射面
１３Ｍ，１３Ｃおよび１３Ｂで反射されたのち多面鏡本
体５ａに向けて供給される各レーザビームＬ (Ｍ，Ｃお
よびＢ) の光量は、有限焦点レンズ９からの出射光量の
おおむね９０％以上に維持できる。このことは、各レー
ザ素子の出力を低減できるばかりでなく、像面に到達さ
れる光の収差を均一に補正できる。これにより、それぞ
れのレーザビームを小さく絞ることが可能となり、結果
として、高精細化への対応を可能とする。なお、Ｙ (イ
エロー) に対応するレーザ素子３Ｙは、合成ミラー１３
のいづれのミラーにも関与されることなく、直接、光偏
向装置５の各反射面に案内されることから、レーザの出
力容量が低減できるばかりでなく、 (合成ミラーにより
反射される他のレーザビームに生じる虞れのある)ミラ
ー (１３Ｍ，１３Ｃおよび１３Ｂ) で反射されることに
よる各反射面への入射角の誤差が除去される。

【００４６】次に、図７ないし図９および表２ (偏向後
光学系２１の各レンズのレンズデータを含む光学データ
を示す) を参照して、光偏向装置５の多面鏡５ａで反射
されるレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) と偏向後
光学系２１との関係について説明する。

【００４７】

【表２】

【００４８】図７は、図１および図２で説明した光走査
装置１の第１ないし第３の折り返しミラー３３Ｂ，３３
Ｙ，３３Ｍ，３３Ｃ，３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３７
Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃならびに中間ベース１ａを取り
除いて、多面鏡５ａの回転軸方向からみた状態の光路展
開図である。

【００４９】図８は、図１および図２で説明した光走査
装置１を、 (光走査装置１の) 副走査方向の系の光軸Ｏ
に沿って、かつ、光偏向装置５の多面鏡５ａの振り角が
０°の状態で、第１ないし第３の折り返しミラー３３
Ｂ，３５Ｙ，３５Ｍ，３５Ｃ，３７Ｙ，３７Ｍおよび３
７Ｃならびに中間ベース１ａを取り除くとともにＬＣ，
ＬＭおよびＬＹの途中までのレーザビームを仮想的に直
線に置き換えて、多面鏡５ａの回転軸と直交する方向に
切断した光路展開図である。図９は、図１に示した光走
査装置の各光学部材の配置を、光偏向装置の反射面の回
転軸を含む面で切断した概略断面図である。

【００５０】図９を参照すれば、光偏向装置５の各反射
面で反射されたそれぞれのレーザビームＬＹ，ＬＭおよ
びＬＣは、副走査方向に関し、対応する折り返しミラー
３３Ｙ，３３Ｍおよび３３Ｃにより、それぞれ、系の光
軸Ｏに対して所定の角度で、レーザビームＬｏから順に
分離される。

【００５１】一例として、レーザビームＬＣを参照すれ
ば、レーザ素子３Ｃは、主走査方向の系の光軸Ｏに対し
所定の角度で、光軸Ｏの上方に配置される。レーザ素子
３ＣからのレーザビームＬＣは、副走査方向に関し、光
偏向装置５の各反射面上の系の光軸Ｏの上方で反射さ
れ、第１のプラスチックレンズ３０ａの入射面３０ａ_in
で、系の光軸Ｏの上方あるいは光軸Ｏの近傍を通過さ
れ、第２のプラスチックレンズ３０ｂの出射面３０ｂ_ra
付近で系の光軸Ｏの直近または系の光軸Ｏの下方を通過
される。

【００５２】また、同様に、レーザビームＬＭを参照す
れば、レーザ素子３Ｍは、主走査方向の系の光軸Ｏに対
し所定の角度で、光軸Ｏの僅かに下方に配置される。レ
ーザ素子３ＭからのレーザビームＬＭは、光偏向装置５
の各反射面上の系の光軸Ｏの僅かに下方で反射され、第
１のプラスチックレンズ３０ａの入射面３０ａ_inで、系
の光軸Ｏの下方あるいは光軸Ｏの近傍を通過され、第２
のプラスチックレンズ３０ｂの出射面３０ｂ_ra付近で系
の光軸Ｏの直近または系の光軸Ｏの上方を通過される。

【００５３】ところで、図８および図９から明らかなよ
うに、第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂ
は、それぞれ、副走査方向に関し、正のパワーが与えら
れている (これにより、少なくとも２本のレーザビーム
を、系の光軸Ｏを挟んで、相互に逆になる方向から像面
に案内できる) 。このような配置にすることにより、レ
ンズの材質であるＰＭＭＡの温度変化による屈折率変化
あるいは熱膨張による副走査方向ビーム位置への影響を
抑えることができ、しかも、光偏向装置５の各反射面５
α〜５ζの副走査方向の厚さすなわち４本のレーザビー
ムが副走査方向で合成されたレーザビームＬｏの合成断
面の大きさを低減できる。

【００５４】また、第１および第２の結像レンズ３０ａ
および３０ｂの副走査方向のパワーがそれぞれ正に規定
された場合であっても、偏向前光学系７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ
および７Ｂの有限焦点レンズ９Ｙ，９Ｍ，９Ｃおよび９
Ｂ、及び、ハイブリッドシリンダレンズ１１Ｙ，１１
Ｍ，１１Ｃおよび１１Ｂの、それぞれのパワーを最適に
配置することによって、各レンズ３０ａおよびレンズ３
０ｂにより生ずる副走査方向のデフォーカスの温度ある
いは湿度の変化にともなう影響は、容易に除去できる。

【００５５】このようして、偏向後光学系２１の副走査
方向に関し、４本のレーザビームの少なくとも２本のレ
ーザビームを、系の光軸Ｏを挟んで相互に逆になる方向
から図示しない像面に案内することで、光偏向装置５の
各反射面の厚さを低減可能であるとともに、各レンズ３
０ａおよび３０ｂの素材であるＰＭＭＡの温度変化に起
因する屈折率変化あるいは熱膨張による像面での副走査
方向の位置ずれを低減できる。

【００５６】次に、表３ないし表６ (偏向後光学系２１
の各レンズのレンズ面の多項式データを示す) を参照し
て、第１および第２のプラスチックレンズのそれぞれの
レンズ面の形状と結像面の変動および収差特性について
考察する。

【００５７】

【表３】

【００５８】

【表４】

【００５９】

【表５】

【００６０】

【表６】

【００６１】従来から利用されている光走査装置におい
てトーリックレンズが含まれる場合には、結像面におけ
る球面収差、コマ収差、像面湾曲あるいは倍率誤差など
の収差特性を最適化するために、３枚以上の (結像) レ
ンズが必要となることは、すでに説明した通りである。

【００６２】ここで、第１および第２のプラスチックレ
ンズ３０ａおよび３０ｂにおけるそれぞれのレンズ面３
０ａ_in，３０ａ_ra，３０ｂ_inおよび３０ｂ_raに関し、各
レンズ面のレンズ面の形状を、表２の (２) 式に示した
多項式により表現する方法で各レンズ面の形状をシミュ
レートした結果について説明する。

【００６３】Ａmnのｎ≠０かつＡmn≠０の項により、副
走査方向に関する球面収差、コマ収差、像面湾曲および
倍率誤差など、また、Ａmnのｍ≠０かつＡmn≠０の項に
より、主走査方向に関するさまざまな収差特性を最適化
可能となる。第１および第２のプラスチックレンズ３０
ａおよび３０ｂの各レンズ面の形状をシミュレートした
結果によれば、レンズ面番号１ないし４の４面のレンズ
面の少なくとも１面のレンズ面が (１) 式におけるＡmn
のｎ≠０かつＡmn≠０の項を含むレンズ面である場合に
は、コマ収差および球面収差の補正が不十分となり、結
像面での断面ビームスポット径は、おおむね、１００μ
ｍ程度となることが判明した。また、Ａmnのｎ≠０かつ
Ａmn≠０の項を含むレンズ面が２面以上配置される場合
には、結像面での断面ビームスポット径は、おおむね、
４０μｍ程度まで絞れることが明らかになった。

【００６４】なお、各レンズのレンズ面に対し、 (２)
式に示したＡ_mnの合計数 (シグマの項の中身) について
シミュレートすると、表３ないし表６から明らかなよう
に、Ａ_mnのｍ＋ｎが「５」すなわち「１＜ｍ＋ｎ＜５」
が満足される条件内で、主走査方向ならびに副走査方向
のさまざまな収差特性を良好に設定できることが確認さ
れている。

【００６５】次に、再び、図２を参照して、光偏向装置
５の多面鏡５ａで反射されたレーザビームと偏向後光学
系２１を通って光走査装置１の外部へ出射される各レー
ザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢの傾きと折り返し
ミラー３３Ｂ，３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃとの関係に
ついて説明する。

【００６６】すでに説明したように、光偏向装置５の多
面鏡５ａで反射され、偏向後光学系２１すなわち第１お
よび第２のプラスチックレンズ３０ａおよび３０ｂを介
して、所定の収差特性が与えられた各レーザビームＬ
Ｙ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢは、それぞれ、第１の折り返
しミラー３３Ｙ，３３Ｍ，３３Ｃおよび３３Ｂを介して
所定の方向に折り返される。

【００６７】Ｂ (ブラック画像) に対応するレーザビー
ムＬＢは、第１の折り返しミラー３３Ｂで反射されたの
ち、防塵ガラス３９Ｂを通って像面に案内される。残り
のレーザビームＬＹ，ＬＭおよびＬＣは、それぞれ、第
２の折り返しミラー３５Ｙ，３５Ｍおよび３５Ｃに案内
され、第２の折り返しミラー３５Ｙ，３５Ｍおよび３５
Ｃによって、さらに、第３の折り返しミラー３７Ｙ，３
７Ｍおよび３７Ｃに向かって反射される。第３の折り返
しミラー３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃで反射された各レ
ーザビームＬＹ，ＬＭおよびＬＣは、それぞれ、防塵ガ
ラス３９Ｙ，３９Ｍおよび３９Ｃを介して、おおむね、
等間隔で、像面に結像される。従って、第１の折り返し
ミラー３３Ｂで出射されたレーザビームＬＢとレーザビ
ームＬＢに隣り合うレーザビームＬＣも、おおむね、等
間隔で、像面に結像される。

【００６８】ところで、レーザビームＬＢは、すでに説
明したように、レーザ素子３Ｂから出射されたのち偏向
前光学系７Ｂすなわち有限焦点レンズ９Ｂ、合成ミラー
１３Ｂおよびハイブリッドシリンダレンズ１１Ｂを通過
され、多面鏡５ａで反射されたのち偏向後光学系２１す
なわち第１および第２のプラスチックレンズ３０ａおよ
び３０ｂを通って折り返しミラー３３Ｂで反射されて、
光走査装置１の外部へ出射される。すなわち、レーザビ
ームＬＢは、多面鏡５ａで偏向されたのち、折り返しミ
ラー３３Ｂで反射されるのみで、光走査装置１から出射
される。このことから、実質的に、偏向後では、折り返
しミラー３３Ｂ１枚のみで案内されるレーザビームＬＢ
が確保できる。このレーザビームＬＢは、光路中に複数
のミラーが存在する場合に、ミラーの数に従って増大
(逓倍) される結像面での像のさまざまな収差特性の変
動あるいは主走査線曲がりなどに関し、残りのレーザビ
ームを相対的に補正する際の基準光線として有益であ
る。

【００６９】なお、光路中に複数のミラーが存在する場
合には、各レーザビームごとに利用される偏向後のミラ
ーの枚数を奇数または偶数に揃えることが好ましい。詳
細には、図２から明らかなように、レーザビームＬＢに
関与する偏向後のミラーの枚数は、１枚 (奇数) 、レー
ザビームＬＣ，ＬＭおよびＬＹに関与するミラーの枚数
は、それぞれ、３枚 (奇数) である。ここで、いづれか
１つのレーザビームに関し、第２のミラー３５が省略さ
れたと仮定すれば、第２のミラー３５が省略された光路
(ミラーの枚数は偶数) を通るレーザビームのレンズな
どの傾きなどによる主走査線曲がりの方向は、他のレー
ザビーム (ミラーの枚数は奇数) のレンズなど傾きなど
による主走査線曲がりの方向と逆になり、所定の色を再
現する際に色ズレが生じる。

【００７０】従って、４本のレーザビームＬＹ，ＬＭ，
ＬＣおよびＬＢを重ねて所定の色を再現する際には、各
レーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢの偏向後の光
路中に配置されるミラーの枚数は、実質的に、奇数また
は偶数に統一される。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の光走査
装置によれば、複数の光源からのすべての光は、光の位
置を決める１つの偏向手段と、少なくとも１面の回転対
称面を含まないレンズ面を有し、レンズの枚数が２枚の
同一の偏向後光学系により所定像面に案内される。これ
により、たとえば、いづれかのレンズの形状あるいは取
り付け位置が所定の状態と異なる場合であっても、すべ
ての光に対して同一の影響が提供されることから、像面
に到達した光のずれにより引き起こされる色ずれあるい
は色相の変化が低減される。また、偏向後光学系により
それぞれの光に与えられる球面収差およびコマ収差が最
小にでき、所定の条件内で、像面での光の集束径が所定
値に維持可能となり、デフォーカスにともなう像面での
光の集束径の変動を抑えることができる。

【００７２】従って、偏向装置と像面の間の距離すなわ
ち光装置装置の大きさが低減されるとともに、色ずれの
ないカラー画像を低コストで提供できる画像形成装置に
適したマルチビーム光走査装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例である光走査装置の部分平面
図。

【図２】図１に示した光走査装置を光偏向装置から像面
に向かう系の光軸に沿って切断した断面図。

【図３】図１に示した光走査装置の偏向前光学系部分を
展開した光路図。

【図４】図１に示した光走査装置の偏向前光学系の合成
ミラー近傍のそれぞれのレーザビームの状態を示す、Ｐ
−Ｐ方向部分正面図。

【図５】図１に示した光走査装置の合成ミラーの特徴を
示す概略平面図および概略正面図。

【図６】図１に示した光走査装置の偏向前光学系を詳細
に示す部分拡大平面図。

【図７】図１に示した光走査装置の各光学部材の配置
を、光路を展開した状態で示す概略平面図。

【図８】図７に示した光走査装置の各光学部材の配置
を、光路を展開した状態、かつ、光偏向装置の反射面の
回転軸を含む面で切断した概略断面図。

【図９】図７に示した光走査装置の各光学部材の配置
を、光偏向装置の反射面の回転軸を含む面で切断した概
略断面図。

【符号の説明】

１…マルチビーム光走査装置、 １ａ…中間ベー
ス、３Ｙ…半導体レーザ素子、 ３Ｍ…半導
体レーザ素子、３Ｃ…半導体レーザ素子、
３Ｂ…半導体レーザ素子、５…光偏向装置、
５ａ…多面鏡本体、７Ｙ…偏向前光学系、
７Ｍ…偏向前光学系、７Ｃ…偏向前光学
系、 ７Ｂ…偏向前光学系、９Ｙ…有限
焦点レンズ、 ９Ｍ…有限焦点レンズ、９
Ｃ…有限焦点レンズ、 ９Ｂ…有限焦点レ
ンズ、１１Ｙ…ハイブリッドシリンダレンズ、１１Ｍ…
ハイブリッドシリンダレンズ、１１Ｃ…ハイブリッドシ
リンダレンズ、１１Ｂ…ハイブリッドシリンダレンズ、
１３…ミラーブロック、 １５…保持部
材、１７Ｙ…プラスチックシリンダレンズ、１７Ｍ…プ
ラスチックシリンダレンズ、１７Ｃ…プラスチックシリ
ンダレンズ、１７Ｂ…プラスチックシリンダレンズ、１
９Ｙ…ガラスシリンダレンズ、 １９Ｍ…ガラスシ
リンダレンズ、１９Ｃ…ガラスシリンダレンズ、
１９Ｂ…ガラスシリンダレンズ、２１…偏向後光学系、
２３…水平同期検出器、２５…水平同
期用折り返しミラー、３０ａ…第１の結像レンズ、
３０ｂ…第２の結像レンズ、３３Ｂ…第１の折り
返しミラー、 ３３Ｙ…第１の折り返しミラー、３
３Ｍ…第１の折り返しミラー、 ３３Ｃ…第１の折
り返しミラー、３５Ｙ…第２の折り返しミラー、
３５Ｍ…第２の折り返しミラー、３５Ｃ…第２の折り返
しミラー、 ３７Ｙ…第３の折り返しミラー、３７
Ｍ…第３の折り返しミラー、 ３７Ｃ…第３の折り
返しミラー、３９Ｙ…防塵ガラス、 ３
９Ｍ…防塵ガラス、３９Ｃ…防塵ガラス、
３９Ｂ…防塵ガラス。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｇ０２Ｂ 13/18 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ (56)参考文献 特開 平７−209596（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−34900（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 26/10 B41J 2/44 G02B 13/18

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転可能に形成された反射面を有し、光を
   所定の方向に偏向する１つの偏向手段と、 複数の光源と、 前記それぞれの光源からの出射光を、前記偏向手段の前
   記反射面の回転軸と平行な方向には、集束光に、前記偏
   向手段の前記反射面の回転軸と直交する方向には、集束
   光または平行光に、それぞれ変換し、前記偏向手段の前
   記反射面に案内する偏向前光学手段と、 前記偏向手段により偏向された前記それぞれの光源から
   の出射光を、所定像面に等速で走査するよう結像すると
   ともに、前記偏向手段の前記反射面に対する１つめの結
   像面を、所定像面とほぼ一致させ、前記偏向手段の前記
   反射面と前記偏向手段の前記反射面の回転軸とのなす角
   の平行度の偏差すなわち前記反射面の面倒れを補正する
   機能を有する２枚のレンズからなる偏向後光学手段であ
   って、前記偏向手段の前記反射面の回転軸と平行な方向
   の前記それぞれのレンズのパワーが双方ともに正に規定
   されるとともに、前記それぞれのレンズを前記それぞれ
   の光源からの出射光が通過する位置が前記反射面の回転
   軸と直交する方向かつ系の光軸を含む面を挟んで相互に
   逆に規定されており、前記反射面側のレンズを通過する
   位置が、前記反射面の回転軸と直交する方向かつ系の光
   軸を含む面に対し、前記偏向手段の反射面で反射される
   位置と同じ側に規定されている偏向後光学手段と、 を、有する光走査装置。
2. 【請求項２】前記偏向前光学手段は、前記それぞれの光
   源からの出射光を、前記偏向手段の前記反射面の回転軸
   と平行な方向および前記反射面の回転軸と直交する方向
   の双方に関し、集束光あるいは平行光に変換する有限焦
   点レンズまたはコリメータレンズと、前記反射面の回転
   軸と平行な方向にのみパワーを有し、前記有限焦点レン
   ズまたはコリメータレンズの出射光を前記反射面の回転
   軸と平行な方向にのみさらに集束させる異なる材質によ
   り形成された２つのレンズと、 を、含むことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。