JPH05264915A - 光学走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の大型化及びコスト高を招くことなく、
高速化及び高解像度化に対応することが可能な光学走査
装置を提供することを目的とする。 【構成】 回転多面鏡の同一の鏡面に異なった入射角度
でレーザービームを照射するレーザー発生器を複数設
け、前記複数のレーザー発生器から出射される複数のレ
ーザービームを、前記回転多面鏡の同一の鏡面により異
なった偏向角度で同時に偏向走査し、複数のレーザービ
ームによって被走査媒体の表面を主走査方向に沿って分
割走査するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、レーザービームを画
像情報に応じて被走査媒体上に走査露光することによ
り、画像を記録するレーザープリンタやデジタル複写機
等の画像記録装置に使用される光学走査装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の光学走査装置としては、
例えば、図４に示すようなものがある。この光学走査装
置は、半導体レーザー１００から出射されたレーザービ
ームＬＢを、集光レンズ群１０１を介して回転多面鏡１
０２に照射すると共に、この回転多面鏡１０２に照射さ
れたレーザービームＬＢを、当該回転多面鏡１０２の回
転に伴って移動する鏡面１０２’によって反射させるこ
とにより、結像レンズ１０３を介して感光体ドラム１０
４の軸方向に沿って走査露光するように構成したもので
ある。

【０００３】ところで、このような光学走査装置を使用
したレーザープリンタやデジタル複写機等の画像記録装
置には、最近、高速化及び高解像度化が要求されてきて
おり、例えば、５０ｐｐｍ（page per minute ）以上の
記録スピード、及び６００ｓｐｉ（square per inch ）
程度の解像度が１つの目標として掲げられている。上記
光学走査装置において、これらの高速化及び高解像度化
の要求に答えるためには、まず、回転多面鏡の回転数を
増加させることにより、レーザービームが感光体ドラム
上の１ラインを走査するのに要する時間を短縮し、プロ
セススピードの上昇及び高解像度化を図ることが考えら
れる。

【０００４】しかし、上記回転多面鏡は、通常、駆動モ
ータによってダイレクトに回転駆動されるが、現在、こ
の種の駆動モータの回転数の上限は、軸受としてボール
ベアリングを使用した場合で２０，０００ｒｐｍであ
り、大幅なコストアップを招くため現実には使用し難い
空気軸受を使用したとしても４０，０００ｒｐｍが限度
である。そのため、回転多面鏡の回転数を増加させるこ
とによって高速化及び高解像度化を図るには、限界があ
る。

【０００５】そこで、上述したような５０ｐｐｍ以上の
記録スピード及び６００ｓｐｉ程度の高解像度を実現す
るためには、回転多面鏡の回転数をある程度に抑える反
面、回転多面鏡の鏡面の数を多くすることによって、回
転多面鏡が１回転あたりに走査するビームの数を増や
し、レーザービームが感光体ドラム上の１ラインを走査
するのに要する時間を短縮して、プロセススピードの上
昇及び高解像度化を図る方法が検討されている。

【０００６】しかし、こうした場合には、回転多面鏡の
鏡面の数が多くなると、必然的に１つの鏡面がレーザー
ビームを走査する走査角が小さくなるため（一般的に走
査角は、（３６０／面数）×２×（０．６〜０．
８））、回転多面鏡から一定の距離だけ離れた位置の走
査幅は、走査角の減少に伴って短くなる。そのため、回
転多面鏡から所定の距離だけ離れた位置に配置される感
光体ドラム上で、従来と同じ走査幅を確保するには、図
５に示すように、回転多面鏡１０２から感光体ドラム１
０４までの距離Ｌを大きくする必要がある。そして、こ
の場合には、走査露光されるレーザビームの光路長が長
くなり、回転多面鏡から感光体ドラムまでの距離が従来
に比べ大幅に大きくなるため、光学走査装置の大型化を
招くという問題点があった。

【０００７】そこで、上記光学走査装置の高速化及び高
解像度化に伴う装置の大型化を防止可能な技術として
は、特開昭５８−１０５１１７号公報や特開昭５８−１
２７９１２号公報に示すように分割走査する方法が既に
提案されている。

【０００８】特開昭５８−１０５１１７号公報に開示さ
れた光走査装置は、回転多面鏡と走査用レンズ系を有
し、前記回転多面鏡に入射する平行光線を像面上に走査
結像させる光走査装置において、前記回転多面鏡の周囲
に個々の光源を具備する２個の走査用レンズ系を配置す
ると共に、前記各走査用レンズ系の後方にそれぞれ反射
鏡を設置して、これらの反射鏡から像面上に投射される
照射光の像面上における走査方向が実質的に相互に平行
となるように前記各反射鏡を配列し、これによって前記
各走査用レンズ系のもつ走査幅をそれぞれＬ１とＬ２と
するとき走査光学系全体の走査幅ＬがほぼＬ＝Ｌ１＋Ｌ
２になるように構成したものである。

【０００９】また、特開昭５８−１２７９１２号公報に
開示された光走査方式は、１個の回転多面鏡とその相異
なるＮ個の鏡面に光を入射させるＮ個の光源と、各鏡面
がからの反射光を同一走査線上に反射するＮ個の平面鏡
とその反射光を走査線上に結像させるＮ個の結像光学系
を有し、全走査幅をＮ分割した各部分領域を部分走査領
域とし、各鏡面からのＮ個の反射光が相異なるＮ個の部
分走査領域を走査する場合に、光学的オーバーラップ領
域を設け、該オーバーラップ領域を境界領域とし、該境
界領域内で隣接する部分走査の境界点を無作為に設定す
る走査を介挿するように構成したものである。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
の場合には、次のような問題点を有している。すなわ
ち、上記提案に係る光走査装置等は、いずれも回転多面
鏡は１つで済むものの、レーザービームを走査させるた
めの走査用レンズ系や、この走査用レンズ系によって走
査されるレーザービームを像面上に反射させるための反
射鏡等が、全て２個ずつ必要となるため、部品点数が大
幅に増加し、光学走査装置の大幅なコストアップを招く
という問題点を有している。また、像面を２本のレーザ
ービームによって分割走査するため、回転多面鏡と像面
との距離は従来と比較して短縮することができるが、回
転多面鏡の周囲には、上述したように、走査用レンズ系
や反射鏡を全て２個ずつ配置する必要があるため、回転
多面鏡の側方には、これらの部材を配置するためのスペ
ースが必要となり、装置の十分な小型化を達成すること
ができないという問題点をも有している。さらに、上記
提案に係る光走査装置等は、回転多面鏡の異なった鏡面
に２本のレーザービームをそれぞれ照射して、分割走査
するものであるため、２本のレーザービームの走査タイ
ミングを同期させるなど複雑な制御が必要となるという
問題点をも有している。

【００１１】そこで、この発明は、上記従来技術の問題
点を解決するためになされたもので、その目的とすると
ころは、装置の大型化及びコスト高を招くことなく、高
速化及び高解像度化に対応することが可能な光学走査装
置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述した技術的課題は、
この発明に係る光学走査装置では、画像情報に応じて変
調されたレーザービームを発生するレーザー発生器と、
前記レーザー発生器から出射されたレーザービームを被
走査媒体上に偏向走査する回転多面鏡と、前記回転多面
鏡によって偏向走査されたレーザービームを被走査媒体
上に結像する結像レンズとを備えた光学走査装置におい
て、前記回転多面鏡の同一の鏡面に異なった入射角度で
レーザービームを照射するレーザー発生器を複数設け、
前記複数のレーザー発生器から出射される複数のレーザ
ービームを、前記回転多面鏡の同一の鏡面により異なっ
た偏向角度で同時に偏向走査し、複数のレーザービーム
によって被走査媒体の表面を主走査方向に沿って分割走
査するように構成されている。

【００１３】上記回転多面鏡の同一の鏡面に異なった入
射角度でレーザービームを照射するレーザー発生器は、
たとえば、２個設けられるが、これに限定されるわけで
はなく、３個以上であっても良いことは勿論である。

【００１４】

【作用】この発明においては、被走査媒体の表面を複数
のレーザービームによって分割走査するように構成され
ているため、回転多面鏡の鏡面の数を多くして高速化及
び高解像度化を可能とし、１本のレーザービームの走査
角度が小さくなって走査距離が短くなった場合でも、被
走査媒体の表面を複数のレーザービームによって同時に
走査することができる。そのため、回転多面鏡の鏡面の
数を多くして高速化及び高解像度化を可能とした場合で
も、回転多面鏡と被走査媒体の距離を従来に比べて大き
くする必要がないので、装置の大型化を招くことがな
い。また、回転多面鏡の同一の鏡面に複数のレーザービ
ームを照射し、この回転多面鏡の同一の鏡面によって複
数のレーザービームを同時に走査するように構成されて
いるので、被走査媒体の表面を複数のレーザービームに
よって分割走査する場合でも、レーザービームを走査さ
せるための走査用レンズ系や、この走査用レンズ系によ
って走査されるレーザービームを被走査媒体上に反射さ
せるための反射鏡を、２個ずつ設ける必要がないため、
部品点数が増加することもなく、装置の大型化や大幅な
コストアップを招くこともない。

【００１５】

【実施例】以下にこの発明を図示の実施例に基づいて説
明する。

【００１６】図１はこの発明に係る光学走査装置の一実
施例を適用した画像記録装置を示すものである。

【００１７】図において、１ａ及び１ｂは半導体レーザ
ーをそれぞれ示すものであり、これらの半導体レーザー
１ａ、１ｂから出射されたレーザービームＬＢａ、ＬＢ
ｂは、それぞれ集光レンズ群２ａ、２ｂを介して回転多
面鏡３に照射される。これらの集光レンズ群２ａ、２ｂ
は、半導体レーザー１ａ、１ｂから拡散するように出射
されるレーザービームＬＢａ、ＬＢｂを、集光するとと
もに平行光化するためのものである。

【００１８】また、上記回転多面鏡３は、図示しない駆
動モータによって所定の回転数で矢印方向に回転駆動さ
れる。この回転多面鏡３は、平面形状が正多角形状に形
成されており、各側面３’、３’…がすべて鏡面となっ
ている。上記回転多面鏡３は、高速化及び高解像度化の
要求に答えるため、鏡面３’、３’…の数が従来に比べ
て多く設定されており、この鏡面３’、３’…の数は、
例えば、１２〜２４程度に設定されるが、これ以外の数
でもよいことは勿論である。

【００１９】上記回転多面鏡３に照射されたレーザービ
ームＬＢａ、ＬＢｂは、当該回転多面鏡３の鏡面３’に
よって反射され、結像レンズ４を介して感光体ドラム５
上に結像される。その際、上記回転多面鏡３の鏡面３’
は、当該回転多面鏡３の回転動作に伴って移動するた
め、この鏡面３’によって反射されるレーザービームＬ
Ｂａ、ＬＢｂは、回転多面鏡３の回転動作に伴って感光
体ドラム５の表面に軸方向（主走査方向）に沿って走査
される。

【００２０】なお、上記感光体ドラム４の表面は、図示
しない帯電器によって予め一様に帯電された後、上記の
如くレーザービームＬＢａ、ＬＢｂが画像情報に応じて
走査露光され、静電潜像が形成される。そして、この感
光体ドラム４の表面に形成された静電潜像は、既知の電
子写真プロセスによって可視像化されて記録用紙上に転
写定着され、画像の記録が行われる。

【００２１】ところで、この実施例では、回転多面鏡の
同一の鏡面に異なった入射角度でレーザービームを照射
するレーザー発生器を複数設け、前記複数のレーザー発
生器から出射される複数のレーザービームを、前記回転
多面鏡の同一の鏡面により異なった偏向角度で同時に偏
向走査し、複数のレーザービームによって被走査媒体の
表面を主走査方向に沿って分割走査するように構成され
ている。

【００２２】すなわち、レーザービームを出射する半導
体レーザー１ａ、１ｂは、上記の如く２個設けられてお
り、これらの半導体レーザー１ａ、１ｂから出射された
２本のレーザービームＬＢａ、ＬＢｂは、回転多面鏡３
の同一鏡面３’の同一位置Ｐに異なった入射角度で照射
されるようになっている。上記２本のレーザービームＬ
Ｂａ、ＬＢｂが回転多面鏡３の鏡面３’に入射する角度
は、互いに角度αだけ異なるように設定されている。そ
して、上記回転多面鏡３に照射された２本のレーザービ
ームＬＢａ、ＬＢｂは、上述したように、当該回転多面
鏡３の鏡面３’によって反射され、結像レンズ４を介し
て感光体ドラム５上に結像される。その際、上記回転多
面鏡３の鏡面３’は、当該回転多面鏡３の回転動作に伴
って移動するため、この鏡面３’によって反射される各
レーザービームＬＢａ、ＬＢｂは、回転多面鏡３の回転
動作に伴って感光体ドラム４の表面に主走査方向に沿っ
て走査される。

【００２３】その際、上記２本のレーザービームＬＢ
ａ、ＬＢｂは、回転多面鏡３の鏡面３’に対する入射角
度が互いにαだけ異なっているため、この回転多面鏡３
の鏡面３’によって走査されるレーザービームＬＢａ、
ＬＢｂも、互いに角度αだけ異なった状態で、感光体ド
ラム５の表面を同時に走査する。そのため、上記感光体
ドラム５の表面を走査する２本のレーザービームＬＢ
ａ、ＬＢｂは、一方のレーザービームＬＢａが感光体ド
ラム５の主走査方向に沿った半分の距離を、他方のレー
ザービームＬＢｂが感光体ドラム５の主走査方向に沿っ
た残りの半分の距離を、それぞれ同時に走査するように
なっている。

【００２４】すなわち、一方のレーザービームＬＢａが
感光体ドラム５の主走査方向における一端部の走査を開
始したときには、他方のレーザービームＬＢｂが感光体
ドラム５の中央部の走査を開始し、その後、一方のレー
ザービームＬＢａが感光体ドラム５の主走査方向におけ
る一端部から中央部に向かって走査しているときには、
他方のレーザービームＬＢｂが感光体ドラム５の中央部
から他端部に向かって走査するようになっている。

【００２５】このように、２本のレーザービームＬＢ
ａ、ＬＢｂによって同時に感光体ドラム５の表面を分割
走査する場合には、２本のレーザービームＬＢａ、ＬＢ
ｂが走査する線を互いに一致させる必要がある。そのた
めには、例えば、図２に示すように、感光体ドラム５の
走査露光位置の前面に細い開口部６を有するスリット７
を配設し、このスリット７を介して２本のレーザービー
ムＬＢａ、ＬＢｂを感光体ドラム５の表面に走査するこ
とによって、２本のレーザービームＬＢａ、ＬＢｂが主
走査方向と直交する方向（副走査方向）にずれるのを防
止することができる。その際、上記感光体ドラム５の表
面に走査露光されるレーザービームＬＢａ、ＬＢｂの形
状を、図２に示すように、副走査方向に沿って細長い形
状としても良い。また、２本のレーザービームＬＢａ、
ＬＢｂの主走査方向におけるずれ、すなわち２本のレー
ザービームＬＢａ、ＬＢｂが走査する線どうしの接続
は、２本のレーザービームＬＢａ、ＬＢｂの走査領域を
精度良く一致させることによって可能である。

【００２６】また、上記２本のレーザービームＬＢａ、
ＬＢｂが走査する線を互いに一致させるためには、２本
のレーザービームＬＢａ、ＬＢｂが走査する平面を互い
に一致させることが望ましい。そのためには、２本のレ
ーザービームＬＢａ、ＬＢｂを回転多面鏡３の鏡面３’
に垂直に入射させ、しかも２本のレーザービームＬＢ
ａ、ＬＢｂが結像レンズ４の光軸を通過するように光学
系を高精度に組み立てる必要がある。なお、こうするこ
とによって、結像レンズ４の光軸からずれた位置をレー
ザービームが通過することによって発生する結像画像の
像面湾曲等の発生も防止することができる。この際、こ
の平面を感光体の回転速度に合わせて感光体の回転軸に
対して傾けておけば、感光体上に水平な線を書込むこと
ができる。

【００２７】さらに、上記回転多面鏡３は、高速化及び
高解像度化の要求に答えるため、鏡面３’、３’…の数
が従来に比べて多く設定されているので、１つの鏡面が
レーザービームを走査する走査角、すなわち走査角＝
（３６０／面数）×２×（０．６〜０．８）は、従来に
比べて小さくなる。しかも、回転多面鏡３の１つの鏡面
３’によって入射角の異なる２本のレーザービームＬＢ
ａ、ＬＢｂを同時に走査する場合には、回転多面鏡３の
鏡面による走査条件が難しくなる。すなわち、上記回転
多面鏡３の１つの鏡面が走査する領域の端部において
は、２本のレーザービームＬＢａ、ＬＢｂのうちの１本
のビームは、回転多面鏡３の鏡面に対して非常に大きな
入射角度（レーザービームと鏡面のなす角度は非常に小
さい）で入射するため、回転多面鏡３の鏡面によって反
射されるレーザービームに反射光量の低下等の問題が生
じるおそれがある。これに対しては、レーザービームを
回転多面鏡３の鏡面にアンダーフィルドの状態、すなわ
ちレーザービームの鏡面に対する入射角度の如何に関わ
らず、ガウス型に光量が分布するレーザービームの主要
部が常に鏡面に照射される状態で入射させるのが望まし
い。しかし、必ずしもこれに限定されるわけではなく、
回転多面鏡３の鏡面の特性等によっては、オーバーフィ
ルドの状態で使用するようにしても勿論よい。

【００２８】以上の構成において、この実施例に係る光
学走査装置では、次のようにしてレーザービームが画像
情報に応じて走査露光される。すなわち、半導体レーザ
ー１ａ、１ｂからそれぞれ出射された２本のレーザービ
ームＬＢａ、ＬＢｂは、回転多面鏡３の同一の鏡面３’
で走査され、結像レンズ４を介して感光体ドラム５の表
面に露光される。その際、上記２本のレーザービームＬ
Ｂａ、ＬＢｂは、回転多面鏡３の鏡面３’に対する入射
角度が互いにαだけ異なっているため、回転多面鏡３の
鏡面３’によって走査される２本のレーザービームＬＢ
ａ、ＬＢｂは、角度αだけ異なった状態で、感光体ドラ
ム５の表面を同時に分割走査する。そのため、上記半導
体レーザー１ａ、１ｂには、１ラインの画像情報が２つ
に分割された状態でそれぞれ印加され、２つの半導体レ
ーザー１ａ、１ｂは、２つに分割された画像情報に基づ
いてそれぞれ同時に変調され、レーザービームＬＢａ、
ＬＢｂを出射する。

【００２９】その結果、１本のレーザービームＬＢａが
角度αに渡って感光体ドラム５の表面を、主走査方向に
沿って半分の距離を走査する間に、他方のレーザービー
ムＬＢｂが同じく角度αに渡って感光体ドラム５の表面
を、主走査方向に沿って残りの半分の距離を走査するこ
とによって、感光体ドラム５の表面には、１ラインの画
像情報に対応した画像露光が行われる。

【００３０】このように、感光体ドラムの表面を２本の
レーザービームＬＢａ、ＬＢｂによって分割走査するよ
うに構成されているため、回転多面鏡３の鏡面３’の数
を多くして高速化及び高解像度化を可能とし、１本のレ
ーザービームの走査角度が小さくなって走査距離が短く
なった場合でも、感光体ドラム５の表面を２本のレーザ
ービームＬＢａ、ＬＢｂによって同時に走査することが
できる。そのため、回転多面鏡３の鏡面３’の数を多く
して高速化及び高解像度化を可能とした場合でも、回転
多面鏡３と感光体ドラム５の距離を従来に比べて大きく
する必要がないので、装置の大型化を招くことがない。
また、回転多面鏡３の同一の鏡面３’に２本のレーザー
ビームＬＢａ、ＬＢｂを照射し、この回転多面鏡３の同
一の鏡面３’によって２本のレーザービームＬＢａ、Ｌ
Ｂｂを同時に走査するように構成されているので、感光
体ドラム５の表面を２本のレーザービームＬＢａ、ＬＢ
ｂによって分割走査する場合でも、レーザービームを走
査させるための走査用レンズ系や、この走査用レンズ系
によって走査されるレーザービームを感光体ドラム上に
反射させるための反射鏡を、２個ずつ設ける必要がない
ため、部品点数が増加することもなく、装置の大型化や
大幅なコストアップを招くこともない。

【００３１】そのため、従来例を示す図５と比較して、
回転多面鏡の面数を倍とした場合には、駆動モータの回
転数は従来と同じであるが、結像レンズの焦点距離は従
来の１／２とすることができ、画像情報を印字するため
のビデオレートも従来の１／２とすることができる。但
し、半導体レーザーの数は、従来の２倍つまり２個必要
となる。

【００３２】図３はこの発明の他の実施例を示すもので
あり、前記実施例と同一の部分には同一の符号を付して
説明すると、この実施例では、図３（ａ）に示すよう
に、２個の半導体レーザーが回転多面鏡のそれぞれ反対
側に配置されるとともに、走査ビームＬＢａ、ＬＢｂの
走査する平面と干渉しないようにビームの走査面に対し
て垂直方向にオフセットして設けられ、これらの半導体
レーザーから回転多面鏡の同一の鏡面に２本のレーザー
ビームを反対側から照射するようになっている（図３
（ｂ））。また、図３（ｃ）に示すように、結像レンズ
４を介して照射するようにしてもよい。

【００３３】その他の構成及び作用は前記実施例と同一
であるので、その説明を省略する。

【００３４】

【発明の効果】この発明は、以上の構成及び作用よりな
るもので、装置の大型化及びコスト高を招くことなく、
高速化及び高解像度化に対応することが可能な光学走査
装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明に係る光学走査装置の一実施
例を適用した画像記録装置を示す構成図である。

【図２】 図２は上記光学走査装置の変形例を示す要部
構成図である。

【図３】 図３（ａ）〜（ｃ）はこの発明の他の実施例
をそれぞれ示す構成図である。

【図４】 図４は従来の光学走査装置を示す構成図であ
る。

【図５】 図５は従来の他の光学走査装置を示す構成図
である。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ 半導体レーザー、２ 集光レンズ群、３
回転多面鏡、３’ 鏡面、４ 結像レンズ、５ 感光体
ドラム、ＬＢａ，ＬＢｂ レーザービーム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像情報に応じて変調されたレーザービ
   ームを発生するレーザー発生器と、前記レーザー発生器
   から出射されたレーザービームを被走査媒体上に偏向走
   査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡によって偏向走査
   されたレーザービームを被走査媒体上に結像する結像レ
   ンズとを備えた光学走査装置において、前記回転多面鏡
   の同一の鏡面に異なった入射角度でレーザービームを照
   射するレーザー発生器を複数設け、前記複数のレーザー
   発生器から出射される複数のレーザービームを、前記回
   転多面鏡の同一の鏡面により異なった偏向角度で同時に
   偏向走査し、複数のレーザービームによって被走査媒体
   の表面を主走査方向に沿って分割走査することを特徴と
   する光学走査装置。