JP3515969B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、デジタル複写機，
レーザープリンタ等に用いられる光走査装置、およびこ
の光走査装置を用いたデジタル複写機等の画像形成装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】デジタル複写機やレーザープリンタなど
の画像形成装置には、回転駆動される回転多面鏡の偏向
反射面によって光束を偏向し、感光体からなる被走査面
上において光束を走査させながら、被走査面上に画像を
書き込みかつ画像を形成するようにした光走査装置が用
いられている。近年のデジタル複写機やレーザープリン
タは、高密度化、高速化が進んでおり、光書き込み装置
に使用する回転多面鏡の高速回転化、または光源数を増
やしてマルチビーム化することにより高密度化、高速化
に対応している。

【０００３】しかしながら、回転多面鏡の高速回転化を
むやみに行うと、騒音、振動、消費電力の増加というよ
うな弊害が生じる。また、マルチビーム化をむやみに行
うと、光源のコストアップ、被走査面上の各ビーム間隔
のばらつき、すなわち、ピッチ偏差により、出力画像の
濃度むらやカラー画像の色ずれを起こしやすくなる。そ
こで、回転多面鏡の高速化と、マルチビーム化とのバラ
ンスの採れた設計が必要となっている。

【０００４】従来の光走査装置のビームスポット径は、
凡そ６０μｍ〜７０μｍ程度であったが、高密度化に伴
い、次のような問題が発生した。 ・例えば、１２００ｄｐｉ以上の高密度書込みにおいて
は、画素ピッチは２１μｍになるため、画素ピッチに比
べてビームスポット径が大きすぎ、隣接する画像ドット
の重なりが大きくなり、結果として写真画像などにおけ
る中間調の階調再現性が劣化する。 ・ビームスポット径が大きいと、感光体上のビームパワ
ーのエネルギー密度低くなり、被走査面である感光体表
面に形成される潜像電位が不安定となり、トナー現像時
に１ドットを再現できにくくなる。特に、現像条件の経
時変動により、この不安定さが顕著となり、画像の粒状
性（ざらつき感）の劣化を招きやすい。 こうした、問題を改善するためは、ビームスポット径を
５０μｍ以下に小径化することが有効である。

【０００５】しかしながら、ビームスポット径を小径化
するためには、走査レンズに入射する光束径を大きくし
て開口効率ＮＡを高くするする必要があるため、回転多
面鏡の偏向反射面に入射する光束幅が大きくなり、結果
として回転多面鏡の偏向反射面の内接円半径を大きくす
る必要がある。内接円半径を大きくすると、所謂「風
損」と呼ばれる空気抵抗のため、回転多面鏡を高速化し
た場合は、以下のような問題が生じる。 ・風切り音による騒音の増大。 ・振動や回転むら（ジター）の増大。 ・消費電力の増大。 したがって、このような問題が生じないレベルに回転多
面鏡の回転数を設定する必要がある。

【０００６】ところで、走査光学系の偏向走査方式は、
アンダーフィルド光学系とオーバーフィルド光学系の２
種類に大別できる。アンダーフィルド光学系は、最も広
く採用されている方式で、光源と光偏向器としての回転
多面鏡との間にアパーチャを設け、回転多面鏡の偏向面
を、アパーチャ出射後の光束よりも広くする、すなわ
ち、入射光束＜回転多面鏡面幅の関係にした方式であ
る。

【０００７】アンダーフィルド光学系は、ビームスポッ
トの小径化に有利な方式であり、かつ走査線曲がりを発
生し難い光学系である。しかしながら以下のような課題
がある。 ・入射光束よりも広い偏向面を設定するために回転多面
鏡の偏向反射面の内接円半径が大型化し易く、多面化す
ると更に内接円半径が大きくなる。そのため、前述の風
損により高速回転化に限界がある。

【０００８】一方、オーバーフィルド光学系は、偏向反
射面を実質的なアパーチャとし、回転多面鏡面への入射
光束幅を偏向反射面よりも大きくした光学系であり、高
速化に有利な方式として採用され始めた。オーバーフィ
ルド光学系は、回転多面鏡の偏向反射面内接円半径の小
径化、および偏向反射面数の多面化が容易であるため、
高速回転化に有利な方式である。

【０００９】しかしながら、オーバーフィルド光学系は
従来のアンダーフィルド光学系に対し一般に以下の課題
がある。 ・回転多面鏡への入射光束は回転多面鏡の回転中心を目
掛けて、副走査方向に傾けて入射する必要があるため、
タンジェンシャルコマ収差が発生しやすい。したがっ
て、ビームスポットの小径化が困難であると共に、走査
線曲がりを発生しやすい。 ・偏向により主走査方向の見かけのアパーチャ径と光量
が変化するため、画角を大きくすることができない。し
たがって、光路長が長くなり、大型化しやすい。

【００１０】以上のように、アンダーフィルド、オーバ
ーフィルドにはそれぞれ一長一短あるが、いずれの場合
も、回転多面鏡の回転数と光源ビーム数の最適化を図る
ことにより、コスト、消費電力、騒音、ビームスポット
小径化に有利な光学系を実現することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上述べた
ような従来技術の問題点を解消するためになされたもの
で、高速化・高密度化の要求に対し、回転多面鏡回転数
と光源ビーム数の最適化を行うことにより、コスト、消
費電力および騒音の低減、ビームスポットの小径化に有
利な光走査装置を実現することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前述のように、光偏向器
としての回転多面鏡は「風損」と呼ばれる空気抵抗のた
め、騒音、振動、回転むら（ジター）および消費電力の
面で制約があるため、最大回転数に限界がある。風損
は、回転多面鏡における偏向反射面の内接円半径Ａの４
乗、回転多面鏡厚さｔの１乗にほぼ比例し、回転多面鏡
の偏向反射面数Ｎの１.６乗、回転数Ｒｐの２乗にほぼ
反比例して大きくなる。即ち、風損係数をαとしたとき
次式で表される。 （式８）

【００１３】我々はアンダーフィルド光学系の回転多面
鏡スキャナの最大回転数における風損係数αを５．４×
１０＾＋６以下に設定することが、上記の課題を解決す
る、すなわち、騒音、振動、ジター、消費電力を低減す
るのに有効であると考えた。したがって最大回転数Ｒｍ
ａｘを次式で定義する。 （式３） 一方、１ビームで走査する場合の回転多面鏡回転数Ｒｐ
は、画素密度Ｄｐｉ、プリント速度をＰｐｍ（Ａ４横２
１０ｍｍ換算）とした場合、下式で定義する。 （式２） ここで、プリントされる各紙間の距離は５０ｍｍと設定
している。

【００１４】本発明は、上記Ｒｍａｘを（式３）で、Ｒ
ｐを（式２）で定義し、その比率からマルチビームのビ
ーム数Ｍの最適化を行うものである。

【００１５】したがって、請求項１記載の本発明は、光
束を放射する複数の光源と、この光源からの光束をカッ
プリングする第１光学系と、第１光学系からの光束を主
走査対応方向に長く略線状に集光する第２光学系と、上
記略線状の集光部の近傍に回転多面鏡ミラーの偏向反射
面を有しこの偏向反射面により光束を偏向する回転多面
鏡と、回転多面鏡による偏向光束を被走査面上に光スポ
ットとして集光する第３光学系とを有し、複数光源の数
Ｍが次の条件を満足することを特徴とする。 （式１）

【００１６】（式１）の下限を超えると回転多面鏡の回
転数が高くなり、騒音、振動、ジター、消費電力が問題
となる。また上限を超えるとビーム数が多くなり、コス
トアップ、ビーム間偏差の発生が問題となる。

【００１７】請求項２記載の発明は、請求項１記載の光
走査装置において、上記第２光学系の主走査方向のビー
ム径が、上記偏向反射面よりも小さいアンダーフィルド
光学系を構成する光走査装置において、被走査面上の主
走査方向ビームスポット径ωｍが５０μｍ以下（１／ｅ
＾２径）であり、上記回転多面鏡の偏向反射面の内接 円半径Ａが下式を満足することを特徴とする。（式４）

【００１８】この条件式を満足することで、ビームスポ
ット径を小径化した場合でも、必要以上に内接円半径Ａ
を大きくしなくてもよいため、高速化に有利となる。風
損は内接円半径Ａの４乗に比例するため、内接円半径Ａ
は、風損の低減に特に寄与が大きいパラメータである。 ここで、λ：光源の中心波長 ｆｍ：第３光学系の主走査焦点距離［ｍｍ］ ωｍ:被走査面上の主走査ビームスポット径（１／ｅ＾
２径） θ：第３光学系の同期光束を含む半画角 なお、主走査ビームスポット径は像高０におけるライン
スプレッドファンクション（ＬＳＦ）の１／ｅ＾２強度
の直径とする。

【００１９】あとで詳細に説明する実施例１では、 ｆｍ＝２２７．９mm、λ＝７８０nm、ωm＝３０μｍ、 Ｎ＝５面、θ＝±４２．７°（同期像高に対して）、 Ａ≧（０．７６）×（２２７．９）×（７８０Ｅ−６）
／（３０Ｅ−３）／｛ｔａｎ（１８０／５−４２．７／
２）｝≧１７．２２［ｍｍ］ であり、内接円半径Ａを１８．０ｍｍに設定した。そこ
で、画素密度：１２００ｄｐｉ、プリント速度：５０ｐ
ｐｍ、回転多面鏡面数：５面、偏向反射面の内接円半
径：１８ｍｍ、回転多面鏡厚さ：３ｍｍとすると、 Ｒｐ＝１２２８３５ｒｐｍ、Ｒｍａｘ＝３４８７１ｒｐ
ｍ、 １０．５≧Ｍ≧３．５となり、ビーム数は４以上１０以
下が最適となる。

【００２０】請求項１記載の発明のアンダーフィルド光
学系に対し、オーバーフィルド光学系は、回転多面鏡の
内接円半径Ａを小さくすることができ、かつ偏向反射面
の多面化に有利なため、高速走査に有利であるが、どこ
までも回転数を上げることができるわけではない。すな
わち、アンダーフィルド光学系での回転多面鏡の課題、
すなわち、騒音、振動、ジター、消費電力の問題に加
え、モータの軸受寿命を考える必要がある。

【００２１】そこで、我々はオーバーフィルド光学系の
回転多面鏡スキャナの最大回転数における風損係数αを
３．８×１０＾＋６以下に設定することが、軸受寿命を
保証するのに有効であると考え、請求項３記載の発明と
した。最大回転数Ｒｍａｘを次式で定義する。 （式３） 本発明は、上記Ｒｐを（式２）で、Ｒｍａｘを（式３）
で定義し、その比率からマルチビームのビーム数Ｍの最
適化を行うこととした。

【００２２】したがって、請求項３記載の発明は、光束
を放射する複数の光源と、この光源からの光束をカップ
リングする第１光学系と、第１光学系からの光束を主走
査対応方向に長く略線状に集光する第２光学系と、上記
略線状の集光部の近傍に回転多面鏡の偏向反射面を有し
この偏向反射面により光束を偏向する回転多面鏡と、回
転多面鏡による偏向光束を被走査面上に光スポットとし
て集光する第３光学系とを有し、複数光源の数Ｍが次の
条件を満足することを特徴とする。 （式１） （式１）の下限を超えると回転多面鏡回転数が高くな
り、軸受寿命が問題となる。また上限を超えるとビーム
数が多くなり、コストアップ、ビーム間偏差の発生が問
題となる。

【００２３】請求項４記載の発明は、請求項３記載の発
明において、上記第２光学系の主走査方向のビーム光束
径が、上記偏向反射面よりも大きいオーバーフィルド光
学系を構成し、被走査面上の主走査ビームスポット径ω
ｍが５０μｍ以下（１／ｅ＾２径）であり、上記回転多
面鏡の偏向反射面の内接円半径Ａが下式を満足すること
を特徴とする。 （式９）

【００２４】この条件式を満足することで、ビームスポ
ット径を小径化した場合でも、必要以上に内接円半径Ａ
を大きくしなくてもよいため、高速化に有利となる。風
損は内接円半径Ａの４乗に比例するため、内接円半径Ａ
は、風損の低減に特に寄与が大きいパラメータである。 ここで、λ：光源の中心波長［ｍｍ］ ｆｍ：第３光学系の主走査焦点距離［ｍｍ］ ωｍ：被走査面上の主走査ビームスポット径（１／ｅ＾
２径） なお、主走査ビームスポット径は像高０におけるライン
スプレッドファンクション（ＬＳＦ）の１／ｅ＾２強度
の直径とする。

【００２５】あとで詳細に説明する実施例２では、ｆｍ
＝２２５ｍｍ、λ＝７８０ｎｍ、ωｍ＝４５μｍ、Ｎ＝
１２面、 Ａ≧(０．７６)×(２２５)×(６５０Ｅ−６)／（４５Ｅ
−３）／ｔａｎ（１８０／１２）≧１１．０６［ｍ
ｍ］、 であり、内接円半径Ａを１２．０ｍｍに設定した。そこ
で、画素密度：１２００ｄｐｉ、プリント速度：８０ｐ
ｐｍ、回転多面鏡面数：１２面、内接円半径：１２ｍ
ｍ、回転多面鏡厚さ：５ｍｍとすると、Ｒｐ＝８１８８
９ｒｐｍ、Ｒｍａｘ＝８６１５５ｒｐｍ、２．９≧Ｍ≧
０．９５となり、ビーム数は２が最適となる。

【００２６】請求項５記載の発明は、請求項１または３
記載の光走査装置において、複数の光源がモノリシック
な半導体レーザアレイで構成されていることを特徴とす
る。マルチビーム化を半導体レーザアレイで実施するこ
とにより、光源ユニットの小型化が容易になり、さらに
各ビーム間隔のばらつき、すなわちピッチ偏差の小さい
光学系を実現することができる。

【００２７】請求項６記載の発明は、請求項１または３
記載の光走査装置において、複数の光源がそれぞれ独立
した別々の光源を合成した単一の光源ユニットで構成さ
れていることを特徴とする。マルチビーム化を、独立し
た別々の光源を合成した単一の光源ユニットで構成する
ことにより、温度変動に対するピッチ変動が小さく、か
つ低コストな光学系を実現することができる。

【００２８】請求項７記載の発明は、請求項１または３
記載の光走査装置において、偏向器が空気軸受モータで
構成されていることを特徴とする。空気軸受を用いるこ
とにより、軸受における摩擦を大幅に低減することがで
きるため、偏向器としての回転多面鏡の長寿命化、発熱
の防止、および消費電力の低減を実現することができ
る。

【００２９】請求項８記載の発明は、請求項１〜７のい
ずれかに記載の光走査装置において、被走査面上のビー
ムスポット径ωｍが主走査方向、副走査方向共に、５０
μｍ以下（１／ｅ＾２径）であることを特徴とする。前
述のように、例えば、１２００ｄｐｉ以上の高密度書込
みにおいては、従来の６０〜７０μｍのビームスポット
径では、画素ピッチに比べてビームスポット径が大きす
ぎ、写真画像などにおける中間調の階調再現性が劣化す
る。また、感光体上のビームパワーのエネルギー密度低
くなり、トナー現像時に１ドットを再現できにくくな
る。そこで、主走査、副走査共に５０μｍ以下に設定す
ることにより、中間調再現が高く、１ドット再現性が高
い画像を得ることが可能となる。なお、ビームスポット
径は像高０におけるラインスプレッドファンクション
（ＬＳＦ）の１／ｅ＾２強度の直径とする。

【００３０】請求項９記載の発明は、請求項８記載の発
明において、第３光学系が２枚以上の光学素子から構成
され、主走査、副走査共に非円弧な面を少なくとも１面
有することを特徴とする。

【００３１】請求項９記載の発明を具現化するために、
主走査、副走査ともに非円弧面を有する特殊面を採用す
ることにより主走査、副走査共に５０μｍ以下を達成す
ることができる。ここで特殊面を（式１０）で表す。 （式１０） 主走査方向のべき級数Ｙ＾ｎは１０次以上、副走査方向
のべき級数Ｚ＾Ｊは６次以上の面を少なくとも１面有す
ることが効果的である（後述の実施例１参照）。

【００３２】請求項１〜９のいずれかに記載の光走査装
置を用いることにより、請求項１０記載の発明のよう
に、プリント速度（Ａ４横換算）が５０ｐｐｍ以上、画
素密度が１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置を得ること
ができる。これによって、階調性が高く、１ドット再現
性が高い、高画質の画像形成装置を実現することができ
る（実施例１参照）。

【００３３】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明にかかる光
走査装置および画像形成装置の実施例について説明す
る。図１は、本発明に係る光走査装置の実施例１を示す
もので、アンダーフィルド光学系の例である。図１にお
いて、光源１から射出される光束は、カップリングレン
ズ２によって所望の光束状態にカップリングされる。こ
こでは、略平行光束にカップリングしている。光源１と
しては、半導体レーザ（ＬＤ）や複数の発光点を持つ半
導体レーザアレイ（ＬＤＡ）、または、ＬＤから出射さ
れるレーザビームをプリズム等で合成するマルチビーム
方式等を使用することができる。カップリングレンズ２
は単玉の非球面レンズ等を使用することができ、カップ
リングレンズ２単独での波面収差は良好に補正されてい
る。カップリングレンズ２から射出した光束は、樹脂製
レンズ１０に入射する。

【００３４】樹脂製レンズ１０の入射面１０ａは負のパ
ワーを持った球面形状をしている。樹脂製レンズ１０の
射出面１０ｂは副走査方向にのみ負のパワーを持つシリ
ンドリカル面である。樹脂製レンズ１０を射出した光束
は、さらに副走査方向にのみ負のパワーを持つ樹脂製レ
ンズ１１を透過してガラス製トロイダルレンズ１２に入
射し、主走査方向においては、略平行光束になって回転
多面鏡５に入射し、副走査方向においては、偏向反射面
上に主走査方向に長く略線状に集光する。回転多面鏡５
およびこれを回転駆動するモータを覆う図示されないハ
ウジングがあり、このハウジングには、回転多面鏡５へ
の入出射光路において防音ガラス１３が嵌め込まれてい
る。

【００３５】回転多面鏡５によって偏向された光束は、
少なくとも１枚の樹脂製結像素子を含む第３光学系６０
によって、主走査方向、副走査方向それぞれの像面湾
曲、およびｆθ特性等の光学特性を補正しつつ、被走査
面７上に結像する。この実施例では、第３光学系６０は
２枚の結像素子からなり、これらの結像素子は樹脂製レ
ンズ６１、６２からなる。被走査面７は、ドラム状ある
いはベルト状の感光体からなる像担持体の表面である。
光走査装置が組み込まれた図示されないハウジングがあ
り、このハウジングには、レンズ６２と被走査面７との
間において防塵ガラス６６が嵌め込まれている。第２光
学系を出射した主走査方向の光束径が、回転多面鏡５の
偏向反射面よりも小さいアンダーフィルド光学系を構成
している。上記第２光学系を出射した光束は回転多面鏡
５の回転中心５ａをめがけて入射するように構成されて
いる。

【００３６】回転多面鏡５の回転による光偏向範囲のう
ち、被走査面８の走査範囲外の光束を検知してこれを同
期信号とする同期検知光学系が設けられている。図１に
示す実施例の同期検知光学系は、前記レンズ６１、６２
を透過した走査範囲外の光束を側方に反射するミラー６
３と、ミラー６３からの反射光を収束させる同期用レン
ズ６４と、同期用レンズ６４を透過した光束を受光して
同期信号を出力するフォトダイオードなどからなる受光
素子６５とを有してなる。

【００３７】第３光学系６０における樹脂製結像素子の
温度変化による主・副走査方向の像面湾曲変動のうち、
主走査方向の像面湾曲変動を上記樹脂製レンズ１０の入
射面１０ａの、主走査方向のパワー変動で補正し、副走
査方向の像面湾曲変動を樹脂製レンズ１０の射出面１０
ｂのパワー、および樹脂製レンズ１１の入射面１１ａ、
射出面１１ｂのパワー変動で補正するように構成されて
いる。これら主・副走査方向の像面湾曲変動を補正する
上記レンズ１０、１１の入出射面は、次に示すような式
で表される非円弧と円弧からなる。

【００３８】・主走査非円弧式主走査面内における面形
状は非円弧形状をなしており、光軸における主走査面内
の近軸曲率半径をＲｍ、光軸からの主走査方向の距離を
Ｙ、円錐常数をＫ、高次の係数をＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ
４、Ａ５、Ａ６、・・・とするとき、光軸方向のデプス
をＸとして次の多項式で表している。 Ｘ＝（Ｙ＾２／Ｒｍ）／［１＋√｛１−（１＋Ｋ）（Ｙ／Ｒｍ）＾２｝＋ ＋Ａ１・Ｙ＋Ａ２・Ｙ＾２＋Ａ３・Ｙ＾３＋Ａ４・Ｙ＾４ ＋Ａ５・Ｙ＾５＋Ａ６・Ｙ＾６＋・・ …………(１) ここで、奇数次のＡ１、Ａ３、Ａ５・・にゼロ以外の数
値を代入した場合、主走査方向に非対称形状を有する。
本実施例では偶数次のみを用いており、主走査方向に対
称形である。

【００３９】・副走査曲率式 副走査曲率が主走査方向に応じて変化する式を(２)で示
す。 Ｃｓ（Ｙ）＝１／Ｒｓ（０）＋Ｂ１・Ｙ＋Ｂ２・Ｙ＾２＋Ｂ３・Ｙ＾３ ＋Ｂ４・Ｙ＾４＋Ｂ５・Ｙ＾５＋・・ …………(２) ここで、Ｙの奇数乗係数のＡｓ１、Ａｓ３、Ａｓ５・・
にゼロ以外の数値を代入した場合、副走査方向の曲率半
径が主走査方向に非対称となる。

【００４０】・副走査非円弧式 副走査方向の非円弧式は、次の（式１０）で表される。
（式１０） ここで ｆ_ＳＡＧ（Ｙ，Ｚ）＝（Ｆ０＋Ｆ１・Ｙ＋Ｆ２・Ｙ＾２
＋Ｆ３・Ｙ＾３＋Ｆ４・Ｙ＾４＋・・）・Ｚ＋（Ｇ０＋
Ｇ１・Ｙ＋Ｇ２・Ｙ＾２＋Ｇ３・Ｙ＾３＋Ｇ４・Ｙ＾４
＋・・）・Ｚ＾２＋（Ｈ０＋Ｈ１・Ｙ＋Ｈ２・Ｙ＾２＋
Ｈ３・Ｙ＾３＋Ｈ４・Ｙ＾４＋・・）・Ｚ＾３＋（Ｉ０
＋Ｉ１・Ｙ＋Ｉ２・Ｙ＾２＋Ｉ３・Ｙ＾３＋Ｉ４・Ｙ＾
４＋・・）・Ｚ＾４＋（Ｊ０＋Ｊ１・Ｙ＋Ｊ２・Ｙ＾２
＋Ｊ３・Ｙ＾３＋Ｊ４・Ｙ＾４＋・・）・Ｚ＾５＋・・
・＋・・・

【００４１】ここで、Ｙ：主走査対応方向、 Ｚ：副
走査対応方向、 Ｃｍあるいは１／Ｒｍ：光軸近傍の主走査対応方向の近
軸曲率、 Ｃｓ(０)あるいは１／Ｒｓ(０)：光軸近傍の副走査対応
方向の近軸曲率、 Ｃｓ(Ｙ)：主走査対応方向位置Ｙにおける副走査対応方
向の近軸曲率、 Ｋｚ(Ｙ)：主走査対応方向位置Ｙにおける副走査対応方
向の二次曲面を表す円錐定数、 ｆ_ＳＡＧ（Ｙ，Ｚ）：非球面高次補正量、 Ｃｓ＝１／Ｒｓ０＋Ｂ１・Ｙ＋Ｂ２・Ｙ＾２＋Ｂ３・Ｙ
＾３＋Ｂ４・Ｙ＾４＋Ｂ５・Ｙ＾５＋・・） Ｋｚ＝Ｃ０＋Ｃ１・Ｙ＋Ｃ２・Ｙ＾２＋Ｃ３・Ｙ＾３＋
Ｃ４・Ｙ＾４＋Ｃ５・Ｙ＾５＋・・） Ｙの奇数乗係数のＢ１、Ｂ３、Ｂ５・・にゼロ以外の数
値を代入した場合、副走査方向の曲率半径が主走査方向
に非対称となる。また、同様にＣ１、Ｃ３、Ｃ５、・・
・、Ｆ１、Ｆ３、Ｆ５・・、Ｇ１、Ｇ３、Ｇ５・・等の
非円弧量を表すＹの奇数乗係数にゼロ以外の数値を代入
した場合、副走査方向の非円弧量が主走査方向に非対称
となる。

【００４２】実施例１のデータを以下に示す。 （１）光源ユニット ・画素密度１２００ｄｐｉ対応時 ・波長：７８０ｎｍ、４チャンネルＬＤアレイ、ピッチ
間隔１４μｍ ・光軸回りに１２．４°回転 （２）カップリングレンズ ・焦点距離：２７ｍｍ ・カップリング作用：コリメート作用 （３）アパーチャ ・画素密度１２００ｄｐｉ対応時、光軸上のビームスポ
ット径を主副走査方向とも約３０μｍを狙いとした。 ・８．２ｍｍ（主走査方向）×１．６ｍｍ(副走査方向)
の矩形開口 ・カップリングレンズからの距離：４．５ｍｍ （４）回転多面鏡 ・偏向反射面数Ｎ：５面、内接円半径Ａ：１８ｍｍ、高
さｔ：３ｍｍ （５）回転多面鏡用防音ガラス ・厚さ１．９ｍｍのフロートガラス：ゴースト光防止の
ため、副走査断面内で２ °、主走査断面内で８°チルト （６）ハウジング防塵ガラス ・厚さ１．９ｍｍのフロートガラス：ゴースト光防止の
ため、副走査断面内で２０°チルト （７）同期光学系 ・被走査面と略等価な結像位置に同期検知用フォトダイ
オードを設置 ・同期用レンズ：副走査方向に曲率を有するシリンダレ
ンズ ・同期像高：±１７０ｍｍの２点同期（８）その他 ・光源側からのビームの入射角と走査光学系の光軸とが
なす角：６０度 ・有効書込幅：±１５０ｍｍ ・画角：有効書き込み幅：±３７．７度、同期像高：±
４２．７度

【００４３】図１（ｂ）に示すように、各光学素子面間
の距離をｄ０，ｄ１，ｄ２，…としたとき、それぞれの
値は次のとおりである。 ｄ０＝４７ｍｍ、ｄ１＝３ｍｍ、ｄ２＝９．２ｍｍ、ｄ
３＝３ｍｍ、 ｄ４＝８．１５ｍｍ、ｄ５＝６ｍｍ、ｄ６＝１１４ｍ
ｍ、 各光学素子２、１０、１１、１２、６１、６２の入射面
側の符号として、それぞれの符号の後にａを付し、出射
面側の符号として、それぞれの符号の後にｂを付すと、
それぞれの面の曲率半径は次のとおりである。 ２ａの曲率半径：∞ １０ａの曲率半径：−１８．４８６ｍｍ（非球面） １０ａの曲率半径：−１１９．９７ｍｍ（球面） １０ｂの曲率半径 主：∞ 副：１６．４ｍｍ １１ａの曲率半径 主：∞ 副：−１６ｍｍ １１ｂの曲率半径 主：１．０Ｅ＋８ 副：１８．０３ｍｍ（副非円弧面） １２ａの曲率半径 主：∞ 副：１３．５４ｍｍ １２ｂの曲率半径：−１８６ｍｍ（球面）

【００４４】また、光学素子１１の入射側面１１ａの形
状は次に示すとおりである。 Ｒｍ＝１．００＋０８、Ｒｓ＝１８．０３ Ａ０４：１．２８７０４８Ｅ−０７、Ａ０６：１．６１５８２７Ｅ−０９ Ｃ００：３．６８１３８７Ｅ＋０１、Ｃ０２：１．８８２２８１Ｅ−０１、 Ｃ０４：１．５４２１８８Ｅ−０２、Ｃ０６：−４．０９６６６１Ｅ−０４、 Ｃ０８：５．５８４７８９Ｅ−０６、 Ｉ００：３．４９６０８５Ｅ−０４、Ｉ０２：−２．３１９８１８Ｅ−０６、 Ｉ０４：−７．８５９５６４Ｅ−０８、Ｉ０６：７．４６２６４０Ｅ−１０、 Ｉ０８：−２．９５２１２６Ｅ−１１、 Ｋ００：６．０５５６３５Ｅ−０６、Ｋ０２：−１．０７０８４５Ｅ−０６、 Ｋ０４：−１．０７８９５８Ｅ−０７、Ｋ０６：２．０２３６０９Ｅ−０９、 Ｋ０８：−２．３０７７４８Ｅ−１１

【００４５】レンズ１０，１１の屈折率：１．５２３９
７８（λ＝７８０ｎｍ時） レンズ１２の屈折率：１．７３３２７８（λ＝７８０ｎ
ｍ時） ｄ７＝７１．６ｍｍ、ｄ８＝３０ｍｍ、ｄ１２＝６６．
３ｍｍ、ｄ１３＝８．５ｍｍ、 ｄ１４＝１５９．３ｍｍ、ｄ１５＝０．２ｍｍ、ｄ１６
＝０．２ｍｍ 走査レンズ６１、６２の屈折率：１．５２３９７８（λ
＝７８０ｎｍ、２５℃時）

【００４６】走査レンズ６１の入射側面６１ａの形状は
次のとおり。 Ｒｍ＝−１０３０．２３３、Ｒｓ＝−８９．５１９、 Ｋｍ −４．０４１６１９Ｅ＋０２、Ａ０４ ６．００５０１７Ｅ−０８、 Ａ０６ −７．５３８１５５Ｅ−１３、Ａ０８ −４．０３６８２４Ｅ−１６、 Ａ１０ ４．５９２１６４Ｅ−２０、Ａ１２ −２．３９６５２４Ｅ−２４、 Ｂ０１ −９．３１７８５１Ｅ−０６、Ｂ０２ ３．２６９９０５Ｅ−０６、 Ｂ０３ ４．１３２４９７Ｅ−０９、Ｂ０４ −４．２０７７１６Ｅ−１０、 Ｂ０５ −１．１７０１１４Ｅ−１２、Ｂ０６ ４．３７０６４０Ｅ−１４、 Ｂ０７ ２．３４７９６５Ｅ−１６、Ｂ０８ −６．２１２７９５Ｅ−１８、 Ｂ０９ −３．９６７９９４Ｅ−２０、Ｂ１０ −３．８７３８６９Ｅ−２１、 Ｂ１１ ３．８１６８２３Ｅ−２４、Ｂ１２ ４．５３５８４３Ｅ−２５

【００４７】走査レンズ６１の出射側面６１ｂの形状は
次のとおり。 Ｒｍ＝−１０９．０８２、Ｒｓ＝−１１０．８８１ Ｋｍ −５．４２７６４２Ｅ−０１、Ａ０４ ９．５３９０２４Ｅ−０８、 Ａ０６ ４．８８２１９４Ｅ−１３、Ａ０８ −１．１９８９９３Ｅ−１６、 Ａ１０ ５．０２９９８９Ｅ−２０、Ａ１２ −５．６５４２６９Ｅ−２４、 Ｂ０２ −３．６５２５７５Ｅ−０７、Ｂ０４ ２．３３６７６２Ｅ−１１、 Ｂ０６ ８．４２６２２４Ｅ−１４、Ｂ０８ −１．０２６１２７Ｅ−１７、 Ｂ１０ −２．２０２３４４Ｅ−２１、Ｂ１２ １．２２４５５５Ｅ−２６

【００４８】走査レンズ６２の入射側面６２ａの形状は
次のとおり。 Ｒｍ＝１４９３．６５５、Ｒｓ＝−７０．０７２、 Ｋｍ ５．４７９３８９Ｅ＋０１、Ａ０４ −７．６０６７５７Ｅ−０９、 Ａ０６ −６．３１１２０３Ｅ−１３、Ａ０８ ６．１３３８１３Ｅ−１７、 Ａ１０ −１．４８２１４４Ｅ−２１、Ａ１２ ２．４２９２７５Ｅ−２６、 Ａ１４ −１．６８８７７１Ｅ−３０、 Ｂ０２ −８．７０１５７３Ｅ−０８、Ｂ０４ ２．８２９３１５Ｅ−１１、 Ｂ０６ −１．９３００８０Ｅ−１５、Ｂ０８ ２．７６６８６２Ｅ−２０、 Ｂ１０ ２．１７６９９５Ｅ−２４、Ｂ１２ −６．１０７７９９Ｅ−２９

【００４９】走査レンズ６２の出射側面６１ｂの形状
（副走査方向非円弧面）は次のとおり。 Ｒｍ＝１７４８．５８４、Ｒｓ＝−２８．０３５ Ａ００ −５．４８８７４０Ｅ＋０２、Ａ０４ −４．９７８３４８Ｅ−０８、 Ａ０６ ２．３２５１０４Ｅ−１２、Ａ０８ −７．６１９４６５Ｅ−１７、 Ａ１０ ３．３２２７３０Ｅ−２１、Ａ１２ −３．５７１３２８Ｅ−２６、 Ａ１４ −２．１９８７８２Ｅ−３０、Ｂ０１ −１．４４０１８８Ｅ−０６、 Ｂ０２ ４．６９６１４２Ｅ−０７、Ｂ０３ １．８５３９９９Ｅ−１１、 Ｂ０４ −４．１５３０９２Ｅ−１１、Ｂ０５ −８．４９４２７８Ｅ−１６、 Ｂ０６ ２．１９３１７２Ｅ−１５、Ｂ０７ ９．００３６３１Ｅ−１９、 Ｂ０８ −９．２７１６３７Ｅ−２１、Ｂ０９ −１．３２８１１１Ｅ−２２、 Ｂ１０ −１．４０９６４７Ｅ−２４、Ｂ１１ ５．５２０１８３Ｅ−２７、 Ｂ１２ ４．５１３１０４Ｅ−３０、 Ｃ００ −９．９９９９９９Ｅ−０１、 Ｉ００ −１．３２０８４９Ｅ−０７、Ｉ０２ −１．０８７６７４Ｅ−１１、 Ｉ０４ −９．０２２５７７Ｅ−１６、Ｉ０６ −７．３４４１３４Ｅ−２０、 Ｋ００ ９．３９６６２２Ｅ−０９、Ｋ０２ １．１４８８４０Ｅ−１２、 Ｋ０４ ８．０６３５１８Ｅ−１７、Ｋ０６ −１．４７３８４４Ｅ−２０、

【００５０】実施例１の光学特性を図２に示す。図２
（ａ）は主走査方向の像面湾曲および副走査方向の像面
湾曲を、図２（ｂ）は走査線曲がりを、図２（ｃ）はリ
ニアリティとｆθ特性をそれぞれ示す。図２から明らか
なように、各光学特性ともに良好な特性を示している。
図３（ａ）は実施例１の主走査方向のデフォーカスを、
図３（ｂ）は実施例１の副走査方向のデフォーカスを示
す。

【００５１】次に、オーバーフィルド光学系を採用した
実施例２について説明する。図４において、光源１から
射出した光束は、カップリングレンズ２によって所望の
光束状態にカップリングされる。ここでは、略平行光束
にカップリングしている。光源１としては、ＬＤや複数
の発光点を持つＬＤＡ、または、ＬＤをプリズム等で合
成したマルチビーム光源等を使用することができる。カ
ップリングレンズとして２は単玉の非球面レンズ等を使
用することができ、カップリングレンズ２単独での波面
収差は良好に補正されている。カップリングレンズ２か
ら射出した光束は、シリンダレンズ３に入射し、シリン
ダレンズ３を透過した光束は回転多面鏡５の偏向反射面
付近に主走査方向に長く略線状に集光する。

【００５２】偏向反射面に入射する光束ζは反射面の幅
（回転方向の長さ）ηよりも大きくなっており（図１０
参照）、回転多面鏡５の回転中心５ａをめがけて、副走
査方向において斜めに入射するように構成されている。
回転多面鏡５によって偏向された光束は、第３光学系６
０によって、主走査方向、副走査方向それぞれの像面湾
曲、およびｆθ特性等光学特性を補正しつつ、被走査面
８上に結像する。第３光学系６０は二つのレンズ６１、
６２で構成されていて、レンズ６１、６２の各出射面は
特殊チルト面を有し、偏向反射面に対し、斜めに入射す
ることによって発生する波面収差と走査線曲がりを補正
する効果を持っている。図４には示されていないが、実
施例２も同期信号検知光学系が設けられている。

【００５３】次に、上記実施例２のデータを示す。各光
学素子面の形状表現式は実施例１と同じ式で表してい
る。 （１）光源ユニット 画素密度１２００ｄｐｉ対応時 ・波長：７８０ｎｍ、４チャンネルＬＤアレイ、ピッチ
間隔１４μｍ、傾き角０° （２）カップリングレンズ ・焦点距離：２７ｍｍ ・カップリング作用：コリメート作用 （３）アパーチャ ・画素密度１２００ｄｐｉ対応時、光軸上のビームスポ
ット径を主４５μｍ、副６０μｍを狙いとした。 ・１０ｍｍ（主走査方向）×０．７６ｍｍ（副走査方
向）の矩形開口 ・カップリングレンズからの距離：４．５ｍｍ （４）回転多面鏡 偏向反射面数Ｎ：１２面、内接円半径Ａ：１２ｍｍ、回
転多面鏡厚ｔ：５ｍｍ、偏向反射面の主走査方向有効幅
（主走査の実質的なアパーチャとなる）：５．８ｍｍ （５）同期光学系 ・感光対面と略等価な結像位置に同期検知用フォトダイ
オードを設置する。 ・同期用レンズは副走査に曲率を有するシリンダレンズ
からなる。 （６）その他 ・光源側からのビームの入射角と走査光学系の光軸とが
なす角：主走査方向は０度、副走査方向は５° ・有効書込幅：±１５０ｍｍ ・画角：±３８．３度 走査レンズ６１、６２はいずれもポリオレフィン系樹脂
を用いており、屈折率は１．５２３９７８（λ＝７８０
ｎｍ） また、シリンダレンズはＢｋ７であり、屈折率は１．５
１１１８８（λ＝７８０ｎｍ）である。

【００５４】カップリングレンズ２から被走査面８まで
の空気間隔および光学素子の厚さ寸法をそれぞれ順にｄ
０，ｄ１，ｄ２，・・・ｄ７とすると、それぞれの値は
次のとおりである。単位はｍｍである。 ｄ０＝５０、ｄ１＝３、ｄ２＝１１４、ｄ３＝７２．５
６、ｄ４＝３５，ｄ５＝６１．９３，ｄ６＝１４．０
０，ｄ７＝１６０．５６

【００５５】走査レンズ６１の入射面形状は次のとお
り。 Ｒｍ＝２３９８．５３０５６、Ｒｓ＝−５０．０３５００、 Ｋｍ＝１．８６４１９Ｅ＋０２、 Ａ０４＝８．８２７２７Ｅ−０９、Ａ０６＝−３．５９４１３Ｅ−１３、 Ａ０８＝−７．５９２５０Ｅ−１７、Ａ１０＝１．０７７０６Ｅ−２０ Ｂ０２＝２．２５４６０Ｅ−０６、Ｂ０４＝−１．５１７３０Ｅ−１０、 Ｂ０６＝７．３７７７７Ｅ−１５、Ｂ０８＝−１．３２７１１Ｅ−１９ Ｂ１０＝−２．２８１６８Ｅ−２２、Ｂ１２＝−３．３２７９０Ｅ−２６

【００５６】走査レンズ６１の出射面形状は次のとお
り。 Ｒｍ＝−１４１．１３４６０、Ｒｓ＝−２００．１９４４１、 Ｋｍ＝−１．０９９０３Ｅ−０１、 Ａ０４＝１．８７０６５Ｅ−０８、Ａ０６＝−５．４０６９２Ｅ−１３、 Ａ０８＝−５．７６２６２Ｅ−１７、Ａ１０＝１．０７３８２Ｅ−２０、 Ａ１２＝１．８８２００Ｅ−２５、 Ｂ０２＝−２．０６７２９Ｅ−０６、Ｂ０４＝２．１５３７３Ｅ−１１、 Ｂ０６＝２．８４２６１Ｅ−１４、Ｂ０８＝５．３５０３８Ｅ−１９、 Ｂ１０＝−２．８８６２９Ｅ−２２、Ｂ１２＝−４．８５２６１Ｅ−２６、 Ｆ０２＝７．６７８０２Ｅ−０６、Ｆ０４＝５．５３１５３Ｅ−１０、 Ｆ０６＝−２．３１０２４Ｅ−１４

【００５７】走査レンズ６２の入射面形状は次のとお
り。 Ｒｍ＝４４１．３７９０２、Ｒｓ＝−８５．３６７８８、 Ｋｍ＝−１．２２１２９Ｅ＋０１、 Ａ０４＝−６．２４２５８Ｅ−０９、Ａ０６＝−２．０１０５９Ｅ−１３、 Ａ０８＝７．４９９９８Ｅ−１８、Ａ１０＝５．０３９９６Ｅ−２２、 Ａ１２＝−１．３４６９１Ｅ−２６、Ａ１４＝−１．８６２７２Ｅ−３１、 Ｂ０２＝−１．１９０３３Ｅ−０７、Ｂ０４＝２．２５２１４Ｅ−１１、 Ｂ０６＝−３．８６９７１Ｅ−１６、Ｂ０８＝５．７９８８５Ｅ−２０、 Ｂ１０＝３．５２７２６Ｅ−２４、Ｂ１２＝−１．７６４２５Ｅ−２８

【００５８】走査レンズ６２の出射面形状は次のとお
り。 Ｒｓ＝９８６．１６８８０、Ｒｓ＝−２８．９０９１５、 Ｋｍ＝−８．５５２１１Ｅ＋０１ Ａ０４＝−１．３８８５７Ｅ−０８、Ａ０６＝１．１７９２５Ｅ−１３、 Ａ０８＝１．９５９４３Ｅ−１７、Ａ１０＝−３．３７０９７Ｅ−２２、 Ａ１２＝４．２１１４８Ｅ−２７、Ａ１４＝−１．９５９８９Ｅ−３１、 Ｂ０２＝４．９１２１４Ｅ−０７、Ｂ０４＝−１．２７０１３Ｅ−１１、 Ｂ０６＝１．７１７０９Ｅ−１５、Ｂ０８＝−２．９５１２０Ｅ−２１、 Ｂ１０＝−９．４５９４３Ｅ−２５、Ｂ１２＝１．２３４７６Ｅ−２８、 Ｆ０２＝−１．５９１７５Ｅ−０６、Ｆ０４＝−５．１５４８７Ｅ−１１、 Ｆ０６＝−１．０３４２０Ｅ−１５

【００５９】実施例２の光学特性を図５に示す。図５
（ａ）は主走査方向の像面湾曲および副走査方向の像面
湾曲を、図５（ｂ）は走査線曲がりを、図５（ｃ）はリ
ニアリティとｆθ特性をそれぞれ示す。図５から明らか
なように、各光学特性ともに良好な特性を示している。
図５（ａ）は実施例２の主走査方向のデフォーカスを、
図５（ｂ）は実施例２の副走査方向のデフォーカスを示
す。

【００６０】実施例１、実施例２にかかる光走査装置
の、光偏向器としての回転多面鏡は、これを空気軸受モ
ータで回転駆動するように構成するとよい。その例を図
７に示す。図７において、モータフレーム２４は中央部
に円柱状のコアホルダ部２６を有し、コアホルダ部２６
の外周側にはステータコア２３が嵌められて固定されて
いる。ステータコア２３に形成された複数の突極には駆
動コイルが巻かれ、モータのステータが構成されてい
る。コアホルダ部２６の上端部にはスリーブ２７が嵌め
られて固定されている。スリーブ２７の内周側には回転
軸２０が挿入されている。回転軸２０の外周面にはヘリ
ングボーン形の動圧溝が形成されるとともに、回転軸２
０の外周面とスリーブ２７の内周面との間には微小な空
隙が形成され、回転軸２０の外周面とスリーブ２７の内
周面とで空気動圧軸受が形成されている。

【００６１】上記回転軸２０の上端部外周側にロータケ
ース２１が嵌められて結合されるとともに、ロータケー
ス２１の上端部外周に、前述の回転多面鏡５が嵌めら
れ、適宜のクランプ部材によってロータケース２１に一
体的に取り付けられている。ロータケース２１の下端部
は上記モータのステータを覆っていて、ロータケース２
１の下端部内周にリング状のマグネット２２が固着され
ている。マグネット２２、ロータケース２１、回転軸２
０によってモータのロータを構成し、このロータと一体
に回転多面鏡５が回転するようになっている。マグネッ
ト２２は、周方向に一定間隔で磁極を有し、その内周面
は、上記ステータコア２３の各突極の先端面と適宜の間
隙をおいて対向している。

【００６２】マグネット２２の回転位置に応じてステー
タの各駆動コイルへの通電を切り換えることにより上記
ロータが回転駆動される。ロータが高速で回転駆動され
ることにより、回転軸２０の外周面とスリーブ２７の内
周面とで形成されている空気動圧軸受部に空気動圧力が
発生し、回転軸２０がスリーブ２７に対し非接触でラジ
アル方向に支持される。したがって、軸受における摩擦
が大幅に低減され、光偏向器としての回転多面鏡の長寿
命化、発熱の防止、および消費電力の低減を実現するこ
とができる。

【００６３】回転多面鏡５が高速で回転駆動されること
により、その風切り音が発生する。そこでこの風切り音
が外部に漏れないように、あるいは、外部に漏れる風切
り音を低減するために、前記フレーム２４にケース２５
を固定し、ケース２５で回転多面鏡５およびこれを回転
駆動するモータを覆っている。図示されていないが、ケ
ース２５には、回転多面鏡５への光束の入出射位置に防
音ガラスがはめ込まれている。このように、回転多面鏡
５およびこれを回転駆動するモータを密閉することによ
り、外部からの塵埃の侵入を防止し、塵埃が回転多面器
５に付着することを防止することもできる。

【００６４】図８は、本発明にかかる光走査装置に適用
可能な光源の例を示す。この例では、複数の光源がモノ
リシックな半導体レーザアレイで構成されている。すな
わち、光源１は、光束の走査方向（主走査方向）に対し
て直交する方向に４個のレーザ光束Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、
Ｂ４を出射するモノリシックな半導体レーザアレイで構
成されている。

【００６５】図９は、本発明にかかる光走査装置に適用
可能な光源の別の例を示す。この例では、複数の光源１
Ａ，１Ｂがそれぞれ独立した別々の光源となっていて、
個々の光源１Ａ，１Ｂからの光束をプリズム１４で合成
するようにした単一の光源ユニットで構成されている。
なお、各光源１Ａ，１Ｂと、プリズム１４の各入射面と
の間にはカップリングレンズ２Ａ、２Ｂが配置されてい
る。プリズム１４は、光源１Ｂからのの入射面に対し略
４５度をなす全反射面１４Ｂと、光源１Ａからの光束の
一部を透過し、全反射面１４Ｂからの反射光の一部を反
射するハーフミラー面１４Ａを有している。光源１Ａか
ら出射されハーフミラー面１４Ａを透過する光束ＢＡ
と、全反射面１４Ｂで反射されハーフミラー面１４Ａで
反射される光束ＢＢは、互いに若干の角度を持ってプリ
ズム１４から出射される。

【００６６】実施例１、実施例２にかかる光走査装置
は、これを画像形成装置に適用することができる。すな
わち、前記被走査面８を感光体ドラムまたは感光体ベル
ト等の像担持体の面とし、この面に対して、帯電、露
光、現像、転写、クリーニング、除電という一連の電子
写真プロセスを実行し、かつ、画像が転写された転写紙
に対して熱定着プロセスを実行することにより、転写紙
に所定の画像を形成することができる。光走査装置は、
上記電子写真プロセスの露光工程に用いられる。露光工
程では、光走査装置の光源を画像信号で変調し、変調し
た光束で被走査面８を走査することにより、被走査面８
に画像信号に応じた静電潜像を形成する。この静電潜像
を現像ユニットからトナーを供給して現像し、現像され
たトナー像を転写紙に転写し、これを定着ユニットで定
着し排紙する。

【００６７】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、アンダー
フィルド光学系において、光走査の高速化、高密度化に
対応するためにマルチビーム化した場合のコストの低廉
化と、ビーム間のピッチ偏差の改善を図ることができる
とともに、回転多面鏡などからなる光偏向器の高速化に
よる騒音、振動、ジターおよび消費電力の最適化を図る
ことができる。

【００６８】請求項２記載の発明によれば、アンダーフ
ィルド光学系において、主走査方向のビームスポット径
を５０μｍ以下にした場合に適応することができ、中間
調の再現性および１ドット再現性の高い画像を得ること
ができる。

【００６９】請求項３記載の発明によれば、オーバーフ
ィルド光学系において光走査の高速化、高密度化に対応
させたとき、請求項１記載の発明の効果に加え、回転多
面鏡などからなる光偏向器の高寿命化を実現することが
できる。

【００７０】請求項４記載の発明によれば、オーバーフ
ィルド光学系において、光走査の高速化、高密度化に対
応するためにマルチビーム化した場合に、主走査方向の
ビームスポット径を５０μｍ以下にした場合に適応する
ことができ、中間調の再現性および１ドット再現性の高
い画像を得ることができる。

【００７１】請求項５および６記載の発明によれば、光
走査の高速化、高密度化に対応するためにマルチビーム
化した場合のコストの低廉化と、ビーム間のピッチ偏差
の改善を図ることができる。

【００７２】請求項７記載の発明によれば、回転多面鏡
などからなる光偏向器の、軸受における摩擦が大幅に低
減され、光偏向器の長寿命化、発熱の防止、および消費
電力の低減を実現することができる。

【００７３】請求項８および９記載の発明によれば、主
走査方向、副走査方向の両方向のビームスポット径を小
径化することができ、中間調の再現性および１ドット再
現性の高い画像を得ることができる。

【００７４】請求項１０記載の発明によれば、請求項１
〜９記載の光走査装置を画像形成装置に展開することに
より、例えば、５０ｐｐｍ以上、１２００ｄｐｉ以上の
高速化、高密度化に対応した良好な高画質の画像を得る
ことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる光走査装置の実施例１を示すも
ので、（ａ）は主走査対応方向の、（ｂ）は副走査対応
方向の光学配置図である。

【図２】上記実施例１の特性を示す特性線図である。

【図３】上記実施例１のデフォーカス特性を示す特性線
図である。

【図４】本発明にかかる光走査装置の実施例２を示すも
ので、（ａ）は主走査対応方向の、（ｂ）は副走査対応
方向の光学配置図である。

【図５】上記実施例２の特性を示す特性線図である。

【図６】上記実施例２のデフォーカス特性を示す特性線
図である。

【図７】本発明にかかる光走査装置の光偏向器としての
回転多面鏡を空気動圧軸受で支持するように構成した例
を示す昭面断面図である。

【図８】本発明に適用可能な光源の例を示す斜視図であ
る。

【図９】本発明に適用可能な光源ユニットの例を示す側
面図である。

【図１０】回転多面鏡への入射光束と回転多面鏡の偏向
反射面との関係の例を示す平面図である。

【符号の説明】

１ 光源 ２ カップリングレンズ（第１光学系） ４ シリンドリカルレンズ（第２光学系） ５ 回転多面鏡 ８ 被走査面 ６０ 第３光学系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ // Ｈ０１Ｓ 5/40 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光束を放射する複数の光源と、 この光源からの光束をカップリングする第１光学系と、 第１光学系からの光束を主走査対応方向に長く略線状に
   集光する第２光学系と、 上記略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、この偏
   向反射面により光束を偏向する回転多面鏡と、 回転多面鏡による偏向光束を被走査面上に光スポットと
   して集光する第３光学系とを有し、 第２光学系の主走査方向の光束径が、上記偏向反射面よ
   りも小さいアンダーフィルド光学系を構成する光走査装
   置において、 複数光源の数Ｍが以下の条件を満足することを特徴とす
   る光走査装置。 （式１） ここでＲｐとＲｍａｘは以下のように定義する。（式
   ２） （式３） ここで、Ｍ：光源の数で、２以上の整数 Ｒｐ：１ビーム時の回転多面鏡回転数［ｒｐｍ］ Ｒｍａｘ：最大回転多面鏡回転数［ｒｐｍ］ Ｄｐｉ：副走査方向画素密度［ｄｐｉ］ Ｐｐｍ：Ａ４横換算のプリント速度［ｐｐｍ］ Ｎ：回転多面鏡の偏向反射面数 Ａ：回転多面鏡の偏向反射内接円半径［ｍｍ］ ｔ：回転多面鏡厚さ［ｍｍ］
2. 【請求項２】 被走査面上の主走査ビームスポット径ω
   ｍが５０μｍ以下（１／ｅ＾２径）であり、上記回転多
   面鏡の偏向反射の内接円半径Ａが下式を満足することを
   特徴とする請求項１記載の光走査装置。 （式４） ここで、λ：光源の中心波長［ｍｍ］ ｆｍ：第３光学系の主走査焦点距離［ｍｍ］ ωｍ：被走査面上の主走査ビームスポット径（１／ｅ＾
   ２径） θ：第３光学系の同期光束を含む半画角
3. 【請求項３】 光束を放射する複数の光源と、 この光源からの光束をカップリングする第１光学系と、
   第１光学系からの光束を主走査対応方向に長く略線状に
   集光する第２光学系と、 上記略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、この偏
   向反射面により光束を偏向する回転多面鏡と、 回転多面鏡による偏向光束を被走査面上に光スポットと
   して集光する第３光学系とを有し、 第２光学系の主走査方向のビーム光束径が、上記偏向反
   射面よりも大きいオーバーフィルド光学系を構成し、 複数光源の数Ｍが以下の条件を満足することを特徴とす
   る光走査装置。 （式５） ここでＲｐとＲｍａｘは以下のように定義する。（式
   ２） （式６） ここで、Ｍ：光源の数で、２以上の整数 Ｒｐ：１ビーム時の回転多面鏡回転数［ｒｐｍ］ Ｒｍａｘ：最大回転多面鏡回転数［ｒｐｍ］ Ｄｐｉ：副走査方向画素密度［ｄｐｉ］ Ｐｐｍ：Ａ４横換算のプリント速度［ｐｐｍ］ Ｎ：回転多面鏡ミラー面数 Ａ：回転多面鏡ミラー内接円半径［ｍｍ］ ｔ：回転多面鏡厚さ［ｍｍ］
4. 【請求項４】 被走査面上の主走査ビームスポット径ω
   ｍが５０μｍ以下（１／ｅ＾２径）であり、 回転多面鏡の偏向反射面の内接円半径Ａが下式を満足す
   ることを特徴とする請求項３記載の光走査装置。 （式７） ここで、λ：光源の中心波長［ｍｍ］ ｆｍ：第３光学系の主走査焦点距離［ｍｍ］ ωｍ：被走査面上の主走査ビームスポット径（１／ｅ＾
   ２径）
5. 【請求項５】 複数の光源がモノリシックな半導体レー
   ザアレイで構成されていることを特徴とする請求項１ま
   たは３記載の光走査装置。
6. 【請求項６】 複数の光源がそれぞれ独立した別々の光
   源を合成した単一の光源ユニットで構成されていること
   を特徴とする請求項１または３記載の光走査装置。
7. 【請求項７】 偏向器が空気軸受モータで構成されてい
   ることを特徴とする請求項１または３記載の光走査装
   置。
8. 【請求項８】 被走査面上のビームスポット径が主走査
   方向、副走査方向共に５０μｍ以下（１／ｅ＾２径）で
   あることを特長とする請求項１から７のいずれかに記載
   の光走査装置。
9. 【請求項９】 第３光学系が２枚以上の光学素子から構
   成され、主走査方向、副走査方向共に非円弧な面を少な
   くとも１面有することを特徴とする請求項８記載の光走
   査装置。
10. 【請求項１０】 プリント速度（Ａ４横換算）が５０ｐ
    ｐｍ以上、画素密度が１２００ｄｐｉ以上であることを
    特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の光走査装
    置を用いた画像形成装置。