JP3348551B2

JP3348551B2 - 光学走査装置

Info

Publication number: JP3348551B2
Application number: JP31508994A
Authority: JP
Inventors: 義人関川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1994-12-19
Filing date: 1994-12-19
Publication date: 2002-11-20
Anticipated expiration: 2017-11-20
Also published as: JPH08171069A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はレーザプリンタやディジ
タル複写機等の画像記録装置に使用される光学走査装置
に係り、特に回転多面鏡の反射面の回転方向のサイズ
（幅）よりもこの回転多面鏡に入射する光束の主走査方
向と対応する方向のサイズ（幅）の方が大きいオーバー
フィルド（Ｏｖｅｒｆｉｌｌｅｄ）タイプの光学走査装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、回転多面鏡に入射する際のレーザ
ビームの主走査方向と対応する方向の幅よりも回転多面
鏡の反射面の回転方向の幅（以下、反射面の面幅Ｆａと
いう）の方が大きいアンダーフィルド（Ｕｎｄｅｒｆｉ
ｌｌｅｄ）タイプの光学走査装置が一般に使用されてお
り、このタイプの光学走査装置では反射面の幅はこの反
射面に所定の方向からどの角度でレーザビームを入射し
てもこのレーザビームを網羅できるような大きさに設定
されている。

【０００３】ところで、光学走査装置を使用したレーザ
プリンタやディジタル複写機等の画像記録装置には、近
年、高速化及び高解像度化が要求されており、上記のよ
うなアンダーフィルド系の光学走査装置において、この
高速化及び高解像度化の要求に応えるには、回転多面鏡
の単位回転速度を上げることによって、レーザビームが
感光体上の１ラインを走査するのに要する時間を短縮す
ることが考えられる。

【０００４】しかし、回転多面鏡を回転駆動させる駆動
モータの回転速度は、ボールベアリングを使用した場合
で、現在、１５，０００ｒｐｍが限度であり、大幅なコ
ストアップを招くため使用が好ましくない空気軸受けを
用いたとしても４０，０００ｒｐｍが限度である。従っ
て、回転多面鏡の回転速度を上げることによって画像記
録装置の高速化及び高解像度化を図るには限界がある。

【０００５】また、回転多面鏡の反射面の数を増加する
ことによって、回転多面鏡が１回転する間の走査回数を
増やして高速化及び高解像度化を図ることも考えられる
が、反射面の数が増加すると回転多面鏡が大径化するた
め、通常の駆動モータでは駆動し難いという問題が発生
する。

【０００６】このため、反射面の面幅よりも広い主走査
方向と対応する方向の幅のレーザビームを回転多面鏡に
照射して複数の反射面を介してレーザビームを偏向させ
て、１回の回転における反射面の使用頻度を多くして走
査回数を増やすオーバーフィルドタイプの光学走査装置
が特開昭５０−９３７１９号に開示されている。図１３
に示されるように、この特開昭５０−９３７１９号の光
学走査装置は、平行ビームを発生する光源２と、画像信
号に応じてこの平行ビームを変調する変調器４と、反射
鏡６と、射出側が曲面とされ、かつ入射した平行ビーム
を主走査方向と対応する方向に発散するレンズパワーを
備えた平凸シリンドリカルレンズ８と、平凸シリンドリ
カルレンズ８から射出された発散ビームの主走査方向と
対応する方向の幅を調整し、同方向に長い線像として結
像させる結像レンズ１０と、回転多面鏡１２と、倒れ補
正用のシリンドリカルレンズ１４とを含んでいる。

【０００７】また、一般に、光源と回転多面鏡との間に
は、半導体レーザのような光源から射出された発散光で
あるレーザビームを平行光にするコリメータレンズと、
この平行光を副走査方向と対応する方向に収束させるシ
リンドリカルレンズとが配置されている。この配置の光
学系では、レーザビームの主走査方向と対応する方向の
幅の調整は光源とコリメータレンズとの間隔を調整する
ことにより行われ、光源はコリメータレンズの焦点に配
置される。また、レーザビームの副走査方向と対応する
方向の幅の調整はシリンドリカルレンズと回転多面鏡と
の間隔を調整することにより行われ、回転多面鏡はシリ
ンドリカルレンズの焦点又はその近傍に配置される。即
ち、この配置の光学系では、主走査方向と対応する方向
の幅の調整及び副走査方向と対応する方向の幅の調整が
独立して行われており、これらの調整を独立して行える
ことが利点となっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、回転多面鏡
から偏向された光束の主走査方向と対応する方向の幅Ｄ
は、アンダーフィルドタイプの光学走査装置では走査角
にかかわらず一定であるのに対して、オーバーフィルド
タイプの光学走査装置では、図１４のＤ₁乃至Ｄ ₃に示
されるように、走査開始位置（ＳＯＳ）と走査終了位置
（ＥＯＳ）との間で変化する。また、使用されるレーザ
ビームはガウシアンビームであるので、レーザビームの
どの領域をどれくらいの幅で使用するかによって、感光
体上でのビーム径及び光量が異なる。即ち、オーバーフ
ィルドタイプの光学走査装置では、感光体上の走査位置
によってビーム径及び光量が異なってしまう。

【０００９】そして、特開昭５０−９３７１９号に示さ
れているように、感光体上における走査幅（Ｘ）が２８
０ｍｍ、偏向光束の両最外縁部が成す角度の半分の角度
（以下、走査半角ａという）が±１８°、結像レンズ１
０の光軸を偏向光束の両最外縁部を含む面に投影したと
きの投影線と偏向光束の両最外縁部が成す角度を２等分
する線とが成す角度（以下、入射角βという）が９０
°、光源におけるビームの波長λが６３２．８ｎｍ、回
転多面鏡の反射面の回転方向の面幅に対する反射面に入
射する光束の主走査方向と対応する方向の幅の比が２で
ある場合、使用されるレーザビームがガウシアンビーム
であることを考慮すると、感光体上の光量の一様性は６
５％程度と予想され、実使用レベルではなくなる。

【００１０】また、前述の一般的な配置の光学系をオー
バーフィルドタイプの光学走査装置に適用した場合、コ
リメータレンズに入射する光束は、主走査方向と対応す
る方向に広い幅を有する光束でなければならないため、
光源からコリメータレンズまでに長い距離が必要とな
り、結果的に光源から回転多面鏡までの光路長が長くな
ってしまう。さらに、広い幅の光束を得るための大口径
のコリメータレンズは非常に高価である。

【００１１】本発明は上記事実を考慮し、回転多面鏡の
大径化を回避すると共に、感光体上の光量の一様性の悪
化を低減できるオーバーフィルドタイプの光学走査装置
を提供することを第１の目的とする。

【００１２】また、本発明は光源から回転多面鏡までの
光路長を短縮できるオーバーフィルドタイプの光学走査
装置を提供することを第２の目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、光源
と、回転軸と平行な複数の反射面を有し、かつ入射した
光束を前記反射面により主走査方向に略等角速度で偏向
させる回転多面鏡と、前記回転多面鏡の複数の反射面に
またがるように前記光源から射出された光束を主走査方
向と対応する方向に長い線像として結像させる第１の光
学系と、偏向された偏向光束を光スポットが略等速度で
走査されるように被走査面上に収束させる第２の光学系
と、を備えた光学走査装置において、前記反射面の回転
方向のサイズに対する前記第１の光学系から射出された
光束の主走査方向と対応する方向のサイズの比が１．５
以上４．０以下、前記偏向光束の両最外縁部が成す角度
が３０°以上６０°以下、かつ前記第１の光学系の光軸
を前記偏向光束の両最外縁部を含む面に投影したときの
投影線と前記偏向光束の両最外縁部が成す角度を２等分
する線とが成す角度が９０°未満であることを特徴とす
る。

【００１４】以下、本発明を説明する。反射面の回転方
向のサイズに対する第１の光学系から射出された光束の
主走査方向と対応する方向のサイズの比が１．５未満で
あると、走査開始位置（ＳＯＳ）と走査終了位置（ＥＯ
Ｓ）との間で光量の一様性が著しく悪化し、その結果出
力濃度の差が視覚上明瞭に判別されてしまう。

【００１５】一方、反射面の回転方向のサイズに対する
第１の光学系から射出された光束の主走査方向と対応す
る方向のサイズの比が４．０を越えると、光学系全体の
透過率が下がってしまい、一般に普及している安価な光
源を使用した場合、粉塵等の汚れによる光学系全体の透
過率の低下、低温時の感光体の感度の低下等が起こる
と、印字が不可能になる。

【００１６】また、図１２に示されるように、感光体上
における走査幅を現在一般的に使用されているＡ３用紙
の短辺長さに相当する２９７ｍｍとした場合、偏向光束
の両最外縁部が成す角度を３０°未満にすると、換言す
れば、走査半角を１５°未満にすると、焦点距離は５５
０ｍｍ以上であることが必要になり、画像記録装置の大
型化を招く。

【００１７】一方、偏向光束の両最外縁部が成す角度
（走査角）が６０°を越えると、一般に使用されている
大きさの光学系を第２の光学系に使用した場合、光束が
第２の光学系の端部を通るので好ましくない。また、大
径の光学系を第２の光学系として使用すると、コストが
高くなる。

【００１８】さらに、第１の光学系の光軸を偏向光束の
両最外縁部を含む面に投影したときの投影線と偏向光束
の両最外縁部が成す角度を２等分する線とが成す角度が
９０°以上であると、回転中に回転多面鏡の反射面が入
射光と平行になる等入射光を被走査面に向けて有効に反
射できないので好ましくない。さらに、この入射角は４
５°以下であることが好ましい。

【００１９】また、第１の光学系は、前記光源の射出方
向に配置されたコリメータレンズと、前記コリメータレ
ンズの射出側に配置され、かつ前記コリメータレンズか
ら射出された光束の副走査方向と対応する方向にレンズ
パワーを有し前記コリメータレンズから射出された光束
を副走査方向と対応する方向に収束させる副走査方向調
節レンズと、前記副走査方向調節レンズの射出側に配置
され、かつ前記副走査方向調節レンズから射出された光
束の少なくとも主走査方向と対応する方向にレンズパワ
ーを有し前記副走査方向調節レンズから射出された光束
を主走査方向と対応する方向に略平行とする主走査方向
調節レンズと、で構成し、前記光源を前記コリメータレ
ンズの焦点位置よりも内側に配置することができる。

【００２０】このように光源をコリメータレンズの焦点
位置よりも内側に配置すれば、コリメータレンズから射
出される光束は発散光となる。この発散光の主走査方向
と対応する方向の幅は主走査方向調節レンズにより所定
の幅に調整される。即ち、光束の主走査方向と対応する
方向の幅は光源とコリメータレンズとの間隔及びコリメ
ータレンズと主走査方向調節レンズとの間隔をそれぞれ
調整することにより調整される。一方、この発散光の副
走査方向と対応する方向の幅は副走査方向調節レンズと
回転多面鏡との間隔を調整することにより調整される。

【００２１】ここで、前述の主走査方向調節レンズは副
走査方向調節レンズと回転多面鏡との間に配置されてい
る。即ち、主走査方向と対応する方向の幅を調整するの
に必要な間隔と、副走査方向と対応する方向の幅を調整
するのに必要な間隔とは副走査方向調節レンズと主走査
方向調節レンズとの間で重なっている。また、光源はコ
リメータレンズの焦点位置よりも内側に配置されてお
り、光源とコリメータレンズとの距離は短縮されてい
る。このため、回転多面鏡の反射面の面幅よりも広い主
走査方向と対応する方向の幅を有する光束を得るための
光源から回転多面鏡までの光路長を短縮できる。

【００２２】

【実施例】以下に図１乃至図１１に基づいて本発明の実
施例を説明する。

【００２３】図１には、光学走査装置２０を備えた画像
記録装置の構成が示されている。また、図２、図３に
は、この光学走査装置２０の第１の光学系を表す平面
図、側面図がそれぞれ示されている。

【００２４】図１に示されるように、光学走査装置２０
は半導体レーザ２２（図２乃至図３）を備えたレーザダ
イオードアセンブリ２３を備えている。半導体レーザ２
２はｐｎ接合面が主走査方向を向くように配置されてい
る。この結果、図２及び図３に示されるように、この半
導体レーザ２２から発振されるレーザビームは、主走査
方向と対応する方向の拡がり角が副走査方向と対応する
方向の拡がり角よりも大きくなる。

【００２５】また、図１に示されるように、レーザダイ
オードアセンブリ２３のレーザビーム照射側の光路上に
は、コリメータレンズ２４（図２乃至図３）を備えたコ
リメータレンズアセンブリ２５が配置されている。コリ
メータレンズ２４の焦点距離は、例えば、１２．５ｍｍ
であり、半導体レーザ２３の照射部はこのコリメータレ
ンズ２４の焦点位置よりも、例えば、０．８ｍｍ内側に
配置されている。

【００２６】コリメータレンズアセンブリ２４の射出側
の光路上には、ビーム整形用のスリット２６が配置され
ていて、発散光の副走査方向と対応する方向の幅を制限
する。

【００２７】スリット２６の射出側の光路上には、副走
査方向と対応する方向にレンズパワーを有する副走査方
向調節レンズであるシリンドリカルレンズ２８と、シリ
ンドリカルレンズ２８から射出されたレーザビームを反
射するフラットミラー（平面鏡）３０が配置されてい
る。

【００２８】フラットミラー３０によって反射されたレ
ーザビームの光路上には、正十五角柱状の回転多面鏡３
４が配置されている。この回転多面鏡３４の底面の中心
及び上面の中心を通る直線を回転軸とし、この回転軸と
平行な１５の長方形状の側面が反射面とされて、複数の
反射面が光路上に位置するように回転多面鏡３４が配置
されている。この回転多面鏡３４の底面は底面に内接す
る円の直径（ＰΦ）が２２ｍｍとなる大きさであり、反
射面の面幅（Ｆａ）は、回転多面鏡の反射面の数をｎと
すると、「Ｆａ＝ＰΦ×ｔａｎ（１８０°／ｎ）」で表
され、４．６８ｍｍである。回転多面鏡３４は回転軸を
介して図示しない駆動モータによって略一定速度で回転
駆動され、これにより入射したレーザビームを所定方向
に略等角速度で連続的に偏向する。

【００２９】フラットミラー３０と回転多面鏡３４との
間の光路上で、かつシリンドリカルレンズ２８の焦点位
置よりも内側には、凸レンズ３２が配置されており、フ
ラットミラー３０によって反射されたレーザビームを主
走査方向と対応する方向に平行にすると共に、副走査方
向と対応する方向に収束させ回転多面鏡３４の反射面近
傍に収束させる。これによりレーザビームは回転多面鏡
３４の反射面近傍で主走査方向と対応する方向に長い線
像として結像されて、回転多面鏡３４の複数の反射面を
照射する。

【００３０】第１の光学系は、以上のコリメータレンズ
２４、シリンドリカルレンズ２８及び凸レンズ３２によ
って構成される。

【００３１】回転多面鏡３４によって偏向された偏向ビ
ームの光路上には、被走査面である感光ドラム４２表面
に所定のビーム径の略円形の光スポットが略等速度で走
査されるように収束させる第２の光学系である２つのレ
ンズを組み合わせて構成したｆθレンズ３６｛例えば、
焦点距離（ｆ）＝２８６．５ｍｍ｝が配置されている。
このｆθレンズ３６と感光ドラム４２との間には、回転
多面鏡３４の各反射面の副走査方向の傾きのばらつきに
よって起こる面倒れ誤差等の走査位置のずれを補正する
ためのシリンドリカルミラー４０と、ｆθレンズ３６か
ら射出されたレーザビームをこのシリンドリカルミラー
４０に向けて反射するためのフラットミラー３８とが配
置されている。

【００３２】本実施例では、一例として、回転多面鏡３
４の反射面の面幅Ｆａは前述の如く４．６８ｍｍとさ
れ、また凸レンズ３２から射出された光束の主走査方向
と対応する方向の幅（以下、入射光束幅という）Ｄ₀は
１０．３、回転多面鏡３４の反射面の面幅に対する入射
光束幅Ｄ₀／Ｆａは２．２（１０．３／４．６８）、入
射角βは４５°、走査半角ａは±２１°とされている。

【００３３】次に本実施例の作用を説明する。図２及び
図３に示されるように、半導体レーザ２２は主走査方向
と対応する方向における拡がり角の方が副走査方向と対
応する方向における拡がり角の方が大きい発散光である
レーザビームを照射する。この半導体レーザ２２はコリ
メータレンズ２４の焦点位置よりも内側に配置されてい
るため、半導体レーザ２２から照射されたレーザビーム
はコリメータレンズ２４によって緩く発散する発散光と
なる。次いで、コリメータレンズ２４から射出されたレ
ーザビームは、スリット２６によって副走査方向と対応
する方向の幅が制限される。

【００３４】スリット２６を通過したレーザビームはシ
リンドリカルレンズ２８を通過し、これによりその副走
査方向と対応する方向に収束される。次いで、シリンド
リカルレンズ２８を通過したレーザビームはシリンドリ
カルレンズ２８の焦点位置よりも内側に配置された凸レ
ンズ３２によって、主走査方向と対応する方向に略平行
とされ、かつ、副走査方向と対応する方向に収束され
る。これにより凸レンズ３２から射出されたレーザビー
ムは回転多面鏡３４の反射面近傍で主走査方向と対応す
る方向に長い線像として結像される。このレーザビーム
の入射光束幅Ｄ₀は約１０．３ｍｍとされて回転多面鏡
３４の複数の反射面に入射する。

【００３５】図４に示されるように、この回転多面鏡３
４は入射角β４５°で入射した入射光束幅Ｄ₀約１０．
３ｍｍのレーザビームを主走査方向に走査半角ａ±２１
°になるように略等角速度で連続的に偏向する。偏向さ
れたレーザビームは、ｆθレンズ３６を通過することに
より、所定のビーム径の略円形の光スポットで略等速度
で感光ドラム４２上を走査される。

【００３６】以上のように、本実施例の第１の光学系で
は、半導体レーザ２２はコリメータレンズ２４の焦点位
置よりも内側に配置されているため、コリメータレンズ
２４から射出されるレーザビームは発散光となる。そし
て、レーザビームの主走査方向と対応する方向の幅は半
導体レーザ２２とコリメータレンズ２４との間隔及びコ
リメータレンズ２４と凸レンズ３２との間隔をそれぞれ
調整することにより所定の幅に調整される。

【００３７】一方、このレーザビームはシリンドリカル
レンズ２８及び凸レンズ３２によって副走査方向と対応
する方向に収束されており、レーザビームの副走査方向
と対応する方向の幅は、このレーザビームの主走査方向
と対応する方向の幅を調整した後に、コリメータレンズ
２４から射出されたレーザビームが回転多面鏡３４の反
射面近傍に収束されるように回転多面鏡３４に対してシ
リンドリカルレンズ２８の位置を調整することによって
調整される。即ち、本実施例では、レーザビームの主走
査方向と対応する方向の幅の調整をするための間隔とこ
のレーザビームの副走査方向と対応する方向の幅の調整
をするための間隔とがシリンドリカルレンズ２８及び凸
レンズ３２との間で重なっている。また、半導体レーザ
２２はコリメータレンズ２４の焦点位置よりも内側に配
置されており、半導体レーザ２２とコリメータレンズ２
４との距離は短縮されている。このため、前述の従来技
術における配置のレンズよりも光路長を短縮することが
できる。また、本実施例に使用されている第１の光学系
は、コリメータレンズ、凸レンズ、シリンドリカルレン
ズの順に配置された光学系と比較すると、光源から回転
多面鏡までの光路長約１／２とすることができる。

【００３８】以上より、本実施例は、光路長を短縮する
ことができ、かつ高価な大口径のコリメータレンズを使
用することなく、所望の入射光束幅の光束をつくること
ができる。また、本実施例でもレーザビームの主走査方
向と対応する方向の幅の調整と副走査方向と対応する方
向の幅の調整とを独立して行うことができる。

【００３９】図５には、入射角（β）を４５°、走査半
角（±ａ）を２１°、ｆθレンズの焦点距離を２８６．
５ｍｍとしたときの走査開始位置（ＳＯＳ）と走査中央
位置（ＣＯＳ）との光量の比、及び入射光束幅と回転多
面鏡の反射面の面幅との比（Ｄ₀／Ｆａ）の関係を表す
グラフが示されている。また、図６には、入射角を４５
°、Ｄ₀／Ｆａを２．２とし、ＥＯＳ側から光束を回転
多面鏡に入射した場合の走査半角とｆ／Ｄの比又は光量
の比との関係をそれぞれ表したグラフが示されている。
本実施例に係る光学走査装置２０では、前述のとおり、
回転多面鏡３４の反射面の面幅に対する回転多面鏡３４
に入射される入射光束幅Ｄ₀／Ｆａは２．２であり、入
射角βは４５°、走査半角ａは±２１°であるので、こ
れらのグラフから明らかなように、走査開始位置（ＳＯ
Ｓ）、走査中央位置（ＣＯＳ）及び走査終了位置（ＥＯ
Ｓ）に渡って、光量の一様性を約８４％とすることがで
きる。

【００４０】図７には、ハーフトーンの密度の指標であ
る入力信号の有効範囲（ＣｏｖｅｒａｇｅＩｎｐｕｔ
Ｓｉｇｎａｌ）と出力濃度と光量の比との関係を表し
たグラフが示されている。入力信号の有効範囲が３０％
を越えた場合でも、本実施例では光量の比を８０％以上
にすることができるので、アンダーフィルドタイプの光
学走査装置で達成される光量の比が１００％のときと比
べて出力濃度の差を０．１未満とすることができる。入
力信号の有効範囲が３０〜５０％である場合にこの出力
濃度の差が０．１以上あると一般に濃度差が視覚上明瞭
に判別されるが、本実施例では濃度差が視覚上明瞭に判
別されることを回避することができる。

【００４１】以上より、本実施例は、回転多面鏡の単位
回転速度を上げることなく、かつ回転多面鏡を大径化す
ることなく、しかも光量の一様性の悪化を低減でき、ひ
いては出力濃度の差を視覚上明瞭に判別できない程度に
抑えることができ、高速化及び高解像度化を図ることの
できる光学走査装置を提供することができる。

【００４２】また、図８には光学系全体の透過効率とＤ
₀／Ｆａとの関係を表したグラフが示されており、図９
には光源の出力が３．５ｍＷであるときの感光体上で保
証できるエネルギーと透過効率との関係を表したグラフ
が示されている。図８に示されるように、Ｄ₀／Ｆａが
２．２の場合の光学系全体の透過率は６．８％であり、
実行の使用可能範囲が３．５ｍＷである５ｍＷの半導体
レーザを光源として使用した場合、図９に示されるよう
に、透過率が６．８％だと感光体上に供給できるエネル
ギーは１１．６ｎＪ／ｍｍ²となる。粉塵等による汚れ
による光学系全体の透過率の低下を６０％、低温時にお
ける感光体の感度の低下を５０％とした場合、印字を可
能とする最低限のエネルギー２ｎＪ／ｍｍ²を保証する
には、感光体上に供給されるエネルギーは６．７ｎＪ／
ｍｍ²以上であることが必要であり、前述の１１．６ｎ
Ｊ／ｍｍ²ならば、粉塵等による汚れによる光学系全体
の透過率の低下、低温時の感光体の感度の低下等が起こ
った場合でも、印字は可能となる。このため、本実施例
では、光源として安価な５ｍＷクラスの半導体レーザを
使用することができる。

【００４３】上記実施例において、光源である半導体レ
ーザ２２とコリメータレンズ２４との間隔は、結像性能
に悪影響を及ぼすことがないような間隔であると共に、
コリメータレンズ２４からあまり長い間隔を必要とする
ことなく主走査方向と対応する方向の幅が広いレーザビ
ームを得ることのできる間隔とされ、具体的には実験で
求められる。また、コリメータレンズ２４と凸レンズ３
２との間隔、シリンドリカルレンズ２８と回転多面鏡３
４との間隔も実験で求められる。

【００４４】また、上記の実施例において、コリメータ
レンズ、シリンドリカルレンズ、凸レンズ、及びｆθレ
ンズは、ガラス、プラスチック又はその他の適切な材料
から構成することができる。

【００４５】さらに、上記の実施例では、主走査方向と
対応する方向及び副走査方向と対応する方向の双方にレ
ンズパワーを有する凸レンズ３２を使用したが、主走査
方向と対応する方向にのみレンズパワーを有するシリン
ドリカルレンズをこの凸レンズ３２の代わりに使用して
もよい。

【００４６】また、上記実施例では、回転多面鏡に入射
する光束が主走査方向と対応する方向について平行であ
る場合を例にとって説明しているが、回転多面鏡に入射
する光束は同方向について発散光であってもよい。

【００４７】なお、一例として、図１０には、入射角を
０°、Ｄ₀／Ｆａを２．２とし、ＥＯＳ側から光束を回
転多面鏡に入射した場合の走査半角とｆ／Ｄの比又は光
量の比との関係をそれぞれ表したグラフが示されてお
り、入射角が０°のときは、走査半角が大きくても光量
の比を８０％以上にすることができることがわかる。図
６及び図１０に示されるように、入射角βと走査角とは
関連しており、入射角βが大きくなるに従って、走査角
は小さくなる傾向にある。具体的には、入射角が０°の
ときは走査角を６０°以下、入射角が４５°のときは走
査角を５０°以下とすることができ、入射角が９０°付
近では走査角は３０°以下となる。なお、入射角を０°
にするには、図１１（Ａ）又は（Ｂ）に示されるような
方法で、シリンドリカルレンズ２８の光軸を偏向ビーム
の両最外縁部を含む面に投影した投影線と偏向ビームの
両最外縁部が成す角度を２等分する線とを重ねる必要が
ある。また、入射角を０°にした場合、走査線の湾曲等
の他の性能の悪化を低減させる必要がある。

【００４８】

【発明の効果】請求項１記載の発明は、反射面の回転方
向のサイズに対する第１の光学系から射出された光束の
主走査方向と対応する方向のサイズの比が１．５以上
４．０以下、偏向光束の両最外縁部が成す角度が３０°
以上６０°以下、かつ第１の光学系の光軸を偏向光束の
両最外縁部を含む面に投影したときの投影線と偏向光束
の両最外縁部が成す角度を２等分する線とが成す角度が
９０°未満としているので、オーバーフィルドタイプの
光学走査装置において、回転多面鏡の大径化を回避で
き、かつ感光体上における光量の一様性の悪化を低減す
ることができる。

【００４９】請求項２記載の発明は、光源をコリメータ
レンズの焦点位置よりも内側に配置しているので、コリ
メータレンズから射出される光束は発散光となり、この
発散光の主走査方向と対応する方向の幅は主走査方向調
節レンズにより調整される。即ち、光源からの光束は、
光源とコリメータレンズとの間隔及びコリメータレンズ
と主走査方向調節レンズとの間隔で調整される。また、
コリメータレンズから射出された光束の副走査方向と対
応する方向の幅は、副走査方向調節レンズと回転多面鏡
との間隔で調整される。即ち、主走査方向と対応する方
向の幅を調整するのに必要な間隔と、副走査方向と対応
する方向の幅を調整するのに必要な間隔とは副走査方向
調節レンズと主走査方向調節レンズとの間で重なってい
る。また、光源は前述のとおりコリメータレンズの焦点
位置よりも内側に配置されており、光源とコリメータレ
ンズとの距離は短縮されている。このため、回転多面鏡
の反射面の面幅よりも広い入射光束幅を有する光束を得
るための光源から回転多面鏡までの光路長を短縮するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る光学走査装置を備えた画
像記録装置の構成図である。

【図２】図１の光学走査装置における第１の光学系を示
す平面図である。

【図３】図２の側面図である。

【図４】本発明で使用される角度の関係を表す説明図で
ある。

【図５】回転多面鏡の面幅に対する入射光束幅（Ｄ₀／
Ｆａ）及び走査開始位置と走査中央位置との光量の比の
関係を示すグラフである。

【図６】入射角βを４５°、Ｄ₀／Ｆａを２．２とし、
走査中央位置の値を１とした場合の走査半角とｆ／Ｄの
比又は光量の比を示すグラフである。

【図７】入力信号の有効範囲、出力濃度及び走査開始位
置と走査中央位置との光量の比の関係を示すグラフであ
る。

【図８】回転多面鏡の面幅に対する入射光束幅（Ｄ₀／
Ｆａ）と透過効率との関係を示すグラフである。

【図９】感光体上で保証できるエネルギーと透過効率と
の関係を示すグラフである。

【図１０】入射角βを０°、Ｄ₀／Ｆａを２．２とし、
走査中央位置の値を１とした場合の走査半角とｆ／Ｄの
比又は光量の比を示すグラフである。

【図１１】（Ａ）乃至（Ｂ）は入射角βが０となる場合
の一例を示す側面図である。

【図１２】焦点距離と走査半角ａとの関係を示すグラフ
である。

【図１３】従来技術のオーバーフィルドタイプの光学走
査装置の概略構成図である。

【図１４】オーバーフィルドタイプの光学走査装置にお
いて、走査開始位置から走査中央位置を介して走査終了
位置までの間で回転多面鏡により偏向されたレーザビー
ムの主走査方向と対応する方向における幅が異なること
を示す図である。

【符号の説明】２０光学走査装置２２半導体レーザ（光源）２４コリメータレンズ２８シリンドリカルレンズ（副走査方向調節レン
ズ）３２凸レンズ（主走査方向調節レンズ）３４回転多面鏡３６ｆθレンズ（第２の光学系）

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光源と、回転軸と平行な複数の反射面を
有し、かつ入射した光束を前記反射面により主走査方向
に略等角速度で偏向させる回転多面鏡と、前記回転多面
鏡の複数の反射面にまたがるように前記光源から射出さ
れた光束を主走査方向と対応する方向に長い線像として
結像させる第１の光学系と、偏向された偏向光束を光ス
ポットが等角速度で走査されるように被走査面上に収束
させる第２の光学系と、を備えた光学走査装置におい
て、前記反射面の回転方向のサイズに対する前記第１の光学
系から射出された光束の主走査方向と対応する方向のサ
イズの比が１．５以上４．０以下、前記偏向光束の両最
外縁部が成す角度が３０°以上６０°以下、かつ前記第
１の光学系の光軸を前記偏向光束の両最外縁部を含む面
に投影したときの投影線と前記偏向光束の両最外縁部が
成す角度を２等分する線とが成す角度が９０°未満であ
ることを特徴とする光学走査装置。
【請求項２】前記第１の光学系は、前記光源の射出方
向に配置されたコリメータレンズと、前記コリメータレ
ンズの射出側に配置され、かつ前記コリメータレンズか
ら射出された光束の副走査方向と対応する方向にレンズ
パワーを有し前記コリメータレンズから射出された光束
を副走査方向と対応する方向に収束させる副走査方向調
節レンズと、前記副走査方向調節レンズの射出側に配置
され、かつ前記副走査方向調節レンズから射出された光
束の少なくとも主走査方向と対応する方向にレンズパワ
ーを有し前記副走査方向調節レンズから射出された光束
を主走査方向と対応する方向に略平行とする主走査方向
調節レンズと、を備え、前記光源は前記コリメータレン
ズの焦点位置よりも内側に配置された請求項１の光学走
査装置。