JP2001255479A

JP2001255479A - 光走査装置

Info

Publication number: JP2001255479A
Application number: JP2000065584A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Hayashi; 善紀林
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-03-09
Filing date: 2000-03-09
Publication date: 2001-09-21

Abstract

(57)【要約】【課題】コストダウンを可能にするとともに、低騒音
化、高耐久性、低消費電力を可能にし、異なる被走査面
上での色ずれを小さくし、装置の小型化を図り、さら
に、光束の変更がより容易になるようにする。【解決手段】半導体レーザー１ａ及び１ｂ２からの２
つの光束を、シリンドリカルレンズ３ａ及び３ｂによっ
てポリゴンミラー４の反射面近傍で主走査方向に長い線
像として結像させる。そして、ポリゴンミラー４により
偏向された複数の光束の各々を走査レンズ５に入射し、
この走査レンズ５から出射した各々の光束を、Ａ面の位
置において副走査方向について収束させる。この後、２
つの走査レンズ６ａ及び６ｂに入射し、それぞれの走査
レンズ６ａ及び６ｂから出射した各光束を異なる感光体
７ａ及び７ｂの走査面上に結像させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザービームプ
リンタ、普通紙ファクシミリ、デジタル複写機等の装置
に用いられる光走査装置に関し、さらに詳しくは、複数
の感光体を有するカラー用のこれらの装置に用いられる
光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の光走査装置の中には、２つの感光
体を走査するために、２つのポリゴンミラーすなわち偏
向器を用いたものがある。例えば、特開平９−５４２６
３号公報においては、略並行でなおかつ副走査方向に離
れた複数の光束を偏向器に入射し、複数の走査光学素子
を副走査方向に並べて走査する技術が開示されている。
すなわち、図７に示すように、２つのポリゴンミラー４
１ａ及び４１ｂを２段構成とし、各ポリゴンミラーで偏
向された２つの光束を２つの走査レンズ５１ａ及び５１
ｂを介して２つの折り返しミラー８１ａ及び８１ｂに入
射する。各折り返しミラーで反射した２つの光束を２つ
の走査レンズ６１ａ及び６１ｂによって収束させ、感光
体７１ａ及び７１ｂの走査面上に夫々結像させている。
また、他の従来例として、１つの偏向器に対し複数の光
束を副走査方向に斜めに入射させて、反射偏向された光
束を逆の斜め方向に分離して異なる被走査面上に導く技
術が、特開平１０−７３７７８号公報に開示されてい
る。さらにまた、他の従来例として、１つの偏向器の両
側（６０度開いた位置）から光束を入射し、偏向器で反
射偏向された光束を振り分けて異なる被走査面上に導く
技術が、特開平１１−１５７１２８号公報に開示されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の技術においては、以下のような問題がある。特開平９
−５４２６３号公報に記載されている光走査装置（レー
ザー走査光学装置）においては、２段構成のポリゴンミ
ラーを用いるため装置が大掛かりになり、コストアップ
するだけでなく、重量のあるポリゴンミラーを回転させ
るための消費電力が大きくなるとともに、回転軸等の部
材への負荷が大きくなるため耐久性が劣化し、騒音も大
きくなる。また、光束を分離するためには、走査レンズ
も２段構成になるので、部品コストがアップするだけで
なく、加工誤差等による部品精度のばらつきに起因する
相対的なドット位置ずれすなわち色ずれが大きくなる。
さらにまた、走査レンズ５１ａ又は５１ｂと、走査レン
ズ６１ａ又は６１ｂとの間の光束幅が大きくなるので、
光路を変更するための折り返しミラーのサイズが大きく
なってしまい、さらに装置が大掛かりになる上レイアウ
トも困難になる。特開平１０−７３７７８号公報に記載
されている光走査装置（走査光学装置及びレーザービー
ムプリンタ装置）においては、走査光学素子が大きくな
るため、コストアップし、装置が大掛かりになる。ま
た、走査光学素子に偏心して光束が入射するため、走査
線の曲がりが増大する。さらに、異なる被走査面上に各
光束を導く際に、干渉させずに光路を変更するのが困難
になる。特開平１１−１５７１２８号公報に記載されて
いる光走査装置（画像形成装置）においては、２つの異
なる被走査面しか走査できず、３色や４色の書込みに対
応することができない。本発明の課題は、コストダウン
を可能にするとともに、低騒音化、高耐久性、低消費電
力を可能にすること、異なる被走査面上での色ずれを小
さくすること、装置の小型化を図ること、及び、光束の
変更をより容易にすることである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成する為、
請求項１に記載の光走査装置は、光ビームを発光する複
数の光源（実施形態においては、図１の半導体レーザー
１ａ及び１ｂに対応する）と、前記複数の光源による光
ビームの複数の光束を反射面で反射偏向する共通の偏向
器（実施形態においては、図１のポリゴンミラー４に対
応する）と、前記複数の光源による光ビームの複数の光
束を前記偏向器の反射面近傍で主走査方向に長い線像と
して結像させる第１光学系手段（実施形態においては、
図１のシリンドリカルレンズ３に対応する）と、前記偏
向器により偏向された複数の光束の各々を異なる被走査
面上に導くために当該異なる走査面上に向かう各々の光
束に共通に用いられる第２光学系手段（実施形態におい
ては、図１及び図２の走査レンズ５に対応する）及び当
該異なる走査面上に向かう各々の光束ごとに用いられる
複数の第３光学系手段（実施形態においては、図１及び
図２の走査レンズ６ａ及び６ｂに対応する）を有し、前
記第２光学系手段から出射された各々の光束を前記第３
光学系手段に入射する前に副走査方向について少なくと
も１回収束させることを特徴とする構成になっている。
請求項１の構成によれば、光ビームの複数の光束を第１
光学系手段によって偏向器の反射面近傍で主走査方向に
長い線像として結像させ、偏向器により偏向された複数
の光束の各々を共通の第２光学系手段に入射し、この第
２光学系手段から出射した各々の光束を、副走査方向に
ついて少なくとも１回収束させた後に、各々の光束ごと
に用いられる複数の第３光学系手段に入射し、それぞれ
の第３光学系手段から出射した各光束を異なる走査面上
に結像させる。上記請求項１の構成において、請求項２
に記載したように、前記異なる走査面上に向かう各々の
光束は前記偏向器の反射面において副走査方向に対して
所定の間隔をもっていることを特徴とする。また、請求
項１又は２の構成において、請求項３に記載したよう
に、前記第２光学系手段と前記第３光学系手段との間に
前記複数の光束の少なくとも１つの光束の光路を変更す
る光路変更手段を有することを特徴とする。さらにま
た、請求項３の構成において、請求項４に記載したよう
に、前記光路変更手段は、前記第２光学系手段と前記第
３光学系手段との間において当該光路を変更する光束が
副走査方向に収束する収束点近傍に配置されることを特
徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明による光走査装置の
第１及び第２実施形態について図を参照して説明する。
図１は、第１実施形態における偏向回転面を含む平面
に、光学系の手段を展開した図である。この図におい
て、１ａ及び１ｂは光ビームを発光する半導体レーザー
であり、副走査方向に対してわずかに離間して配置され
ている。２ａ及び２ｂは発散した光ビームの光束をカッ
プリングするカップリングレンズ、３ａ及び３ｂは副走
査方向にパワー（収束力）をもつシリンドリカルレン
ズ、４は回転しながら光束を反射偏向するポリゴンミラ
ーである。５及び６ａは走査レンズ、７ａは回転しなが
ら走査面に結像された光束を受けて感光する感光体であ
る。感光体は２つ設けられているが、この図では一方の
感光体７ａ及びその走査面上に光束を結像する走査レン
ズ６ａが示されている。図２は、図１におけるポリゴン
ミラー４から後の光学系の副走査方向における断面図で
ある。この図において、６ｂは他方の走査レンズ、７ｂ
はこの走査レンズ６ｂによって走査面上に結像された光
束を受けて感光する感光体である。８ａ及び８ｂは走査
レンズ５から出射された２つの光束が結像するＡ面の位
置に配置され、各光路を異なる方向に変更する折り返し
ミラーである。次に、半導体レーザー１ａ及び１ｂから
の光ビームが２つの感光体７ａ及び７ｂに結像するまで
の光路を説明する。図１において、２つの光源である半
導体レーザー１ａ及び１ｂから発光した２つの光ビーム
の発散光束は、それぞれカップリングレンズ２ａ及び２
ｂによりカップリングされて、アパーチャ（絞り口径）
９ａ及び９ｂを通過した光束が２つのシリンドリカルレ
ンズ３ａ及び３ｂにそれぞれ入射する。そして、シリン
ドリカルレンズ３ａ及び３ｂによって、副走査方向にの
み収束された２つの光束は、ポリゴンミラー４の反射面
近傍において、主走査方向に長い線像として結像する。
なおこの場合、必ずしもこの実施形態のように結像する
位置がポリゴンミラー４の反射面近傍でなくともよく、
反射面から多少離れた位置で結像してもよい。

【０００６】半導体レーザー１ａ及び１ｂは、副走査方
向に対してわずかに離間して配置されているので、ポリ
ゴンミラー４の反射面においても、２つの光束は、図２
に示すように、副走査方向にΔの距離だけ離間してい
る。したがって、ポリゴンミラー４で反射偏向し、共通
に通過する走査レンズ５から出射した２つの光束は、折
り返しミラー８ａ及び８ｂの反射面であるＡ面におい
て、副走査方向に収束されて結像しているとともに、そ
の結像面であるＡ面においてΔ´の距離だけ離間してい
る。この場合、Δ´＝Δ・| β| で表される。ここでβ
は走査レンズ５の副走査横倍率である。走査レンズ５か
ら出射して折り返しミラー８ａで反射した一方の光束
は、走査レンズ６ａに入射して副走査方向に２θの開き
角で出射し、一方の感光体７ａの走査面上近傍に結像す
る。また、走査レンズ５から出射して折り返しミラー８
ｂで反射した他方の光束は、走査レンズ６ｂに入射して
副走査方向に２θの開き角で出射し、他方の感光体７ｂ
の走査面上近傍に結像する。このように上記第１実施形
態によれば、半導体レーザー１ａ及び１ｂ２からの２つ
の光束を、シリンドリカルレンズ３ａ及び３ｂによって
ポリゴンミラー４の反射面近傍で主走査方向に長い線像
として結像させ、ポリゴンミラー４により偏向された２
つの光束の各々を異なる感光体７ａ及び７ｂの被走査面
上に導く。このために異なる走査面上に向かう各々の光
束に共通に用いられる走査レンズ５、及び異なる走査面
上に向かう各々の光束ごとに用いられる２つの走査レン
ズ６ａ及び６ｂを備えている。そして、ポリゴンミラー
４により偏向された複数の光束の各々を走査レンズ５に
入射し、この走査レンズ５から出射した各々の光束を、
Ａ面の位置において副走査方向について収束させた後
に、２つの走査レンズ６ａ及び６ｂに入射し、それぞれ
の走査レンズ６ａ及び６ｂから出射した各光束を異なる
感光体７ａ及び７ｂの走査面上に結像させる。したがっ
て、ポリゴンミラー４の反射面の副走査方向における幅
を小さくでき、ポリゴンミラー４の厚みを薄くすること
ができる。このためポリゴンミラー４を小型化すること
により、コストダウンが可能になる。また、ポリゴンミ
ラー４を軽量化することにより、低騒音化、低消費電力
を図ることができる。また、異なる２つの光束が共通の
走査レンズ５を通過するので、異なる感光体の走査面上
の相対的な位置ずれが小さくなり、色ずれが小さくな
る。

【０００７】また、ポリゴンミラー４を小型化するとと
もに、２つの光束に対して共通した走査レンズ５を用い
るので、装置全体の小型化、軽量化に貢献する。また、
副走査方向において光束幅が小さくなるとともに、偏向
反射面と走査レンズ５及び走査レンズ６ａ、６ｂにおけ
る結像点が略共役の関係になり、光束通過位置の変動が
小さくなるので、光束の光路変更がより容易になる。ま
た、光束の離間距離が小さくなるので、走査線の曲がり
が小さくなる。また、異なる走査面上に向かう各々の光
束はポリゴンミラー４の反射面において、副走査方向に
対して所定の間隔をもっているので、異なる被走査面上
に各光束を導く場合に、光の干渉が発生することなく光
路を変更することが容易になる。また、走査光学素子の
光軸に対し、入射光束が略並行に向かうため、走査線の
曲がりをさらに低減できる。さらにまた、走査レンズ５
と走査レンズ６ａ及び６ｂとの間に、２つの光束の光路
を変更する折り返しミラー８ａ及び８ｂを設けたことに
より、簡単な構成で異なる被走査面上に各光束を導くこ
とが可能になる。この場合において、折り返しミラー８
ａ及び８ｂは、走査レンズ５と走査レンズ６ａ及び６ｂ
との間において、光路を変更する光束が副走査方向に収
束する収束点近傍に配置される。したがって、ポリゴン
ミラー４の反射面の副走査方向における幅を小さくで
き、ポリゴンミラー４の厚みを薄くすることができる。
このためポリゴンミラー４を小型化することにより、コ
ストダウンが可能になる。また、ポリゴンミラー４を軽
量化することにより、低騒音化、低消費電力を図ること
ができる。また、２つの光束の離間距離が小さくなるの
で、走査線の曲がりがさらに低減できる。さらに、折り
返しミラー８ａ及び８ｂの副走査方向の幅を小さくでき
るので、折り返しミラー８ａ及び８ｂを小型化すること
で、装置を小型化できレイアウトも容易になる。

【０００８】図３は、４つの光源を用いて４個の感光体
を走査する光走査装置の構成を示す第２実施形態を示し
ている。この図は、ポリゴンミラーから後の光学系の副
走査方向における断面図である。すなわち、４はポリゴ
ンミラー、５及び５´は走査レンズ、６ａ〜６ｄは４個
の走査レンズ、７ａ〜７ｄは４個の感光体、８ａ、８
ｂ、８ｂ´、８ｃ、８ｃ´、８ｄは６個の折り返しミラ
ーである。この図において、ポリゴンミラー４で反射偏
向した４つの光束のうち、図の右側における２つの光束
は、走査レンズ５によって副走査方向に収束され各折り
返しミラー８ａ及び８ｂの反射面近傍で結像され、その
１つが折り返しミラー８ａで光路が変更されて、走査レ
ンズ６ａに入射して２θの開き角で出射し、感光体７ａ
の走査面上近傍で結像する。もう１つは折り返しミラー
８ｂで反射した後、さらに折り返しミラー８ｂ´で反射
して光路が変更されて、走査レンズ６ｂに入射して２θ
の開き角で出射し、感光体７ｂの走査面上近傍で結像す
る。ポリゴンミラー４で反射偏向した図の左側における
２つの光束は、走査レンズ５´によって副走査方向に収
束され各折り返しミラー８ｃ及び８ｄの反射面近傍で結
像され、１つが折り返しミラー８ｃで反射した後、さら
に折り返しミラー８ｃ´で反射して光路が変更されて、
走査レンズ６ｃに入射して２θの開き角で出射し、感光
体７ｃの走査面上近傍で結像する。もう１つは折り返し
ミラー８ｄで反射光路が変更されて、走査レンズ６ｄに
入射して２θの開き角で出射し、感光体７ｄの走査面上
近傍で結像する。このように上記第２実施形態において
は、第１実施形態と同様の効果が得られるとともに、副
走査方向の光束を小さくできること、及び、２つの光束
の離間距離を小さくできることにより、感光体の数が増
加した場合には特に極めて顕著な効果を発揮できる。す
なわち、副走査方向の光束を小さくすることで、光束の
光路変更のために複数の折り返しミラーを使用できる、
図３に示すように、各感光体間の距離が小さくなる。し
たがって、従来例に比べて装置の小型化に著しい効果が
得られる。

【０００９】図４〜図６は、ポリゴンミラーの反射面上
で２つの光束が副走査方向に離間するための光学系の他
の実施形態における具体例である。各図において、
（ａ）は偏向回転面を含む平面を示し、（ｂ）は光源か
らポリゴンミラーに至る２つの光束の副走査方向の光路
の断面を示している。図４の例の構成は、２つの半導体
レーザー１及び１´からの副走査方向に離間した２つの
光ビームをカップリングレンズ２及び２´を通過させ、
アパーチャ９で絞り込まれた２つの光束を共通のシリン
ドリカルレンズ３に入射し、副走査方向に収束させてポ
リゴンミラー４の反射面近傍で主走査方向に長い線像と
して結像させる。この場合には、１個のシリンドリカル
レンズ３によって副走査方向に離間した２つの光束を、
副走査方向に収束させてポリゴンミラー４の反射面近傍
で主走査方向に長い線像として結像させるので、部品点
数をさらに減らすことができ、より一層コストダウン及
び小型化を可能にする。図５の例の構成は、２つの半導
体レーザー１と半導体レーザー１´とを偏向回転面を含
む平面において互いに直角にし、かつ副走査方向に対し
て離間して配置する。さらに、２つの半導体レーザーか
ら発光する光ビームの偏向方向も互いに直角になってい
る。２つの光ビームをカップリングレンズ２及び２´を
通過させ、アパーチャ９及び９´で絞り込まれた２つの
光ビームは、ビームスプリッタ１０に入射する。そし
て、ビームスプリッタ１０の偏向方向と同一方向の偏向
方向をもつ半導体レーザー１´の光ビームは、ビームス
プリッタ１０の中をそのまま直進する。一方、ビームス
プリッタ１０の偏向方向と９０度の偏向方向をもつ半導
体レーザー１の光ビームは、ビームスプリッタ１０で９
０度偏向される。したがって、ビームスプリッタ１０か
ら出射した２つの光束は同一方向に進み、共通のシリン
ドリカルレンズ３に入射し、副走査方向に収束させてポ
リゴンミラー４の反射面近傍で主走査方向に長い線像と
して結像させる。この場合には、図４の場合と同様に、
１個のシリンドリカルレンズ３によって、ポリゴンミラ
ー４の反射面近傍で主走査方向に長い線像として結像さ
せるので、部品点数をさらに減らすことができ、より一
層コストダウン及び小型化を可能にする。その上この場
合には、２つの光束の光路がほとんど並行してポリゴン
ミラー４に入射するので、色ずれが極めて小さくなる。
また、ビームスプリッタ１０から出射する２つの光束の
光路が近接しているので、シリンドリカルレンズ３の形
状を小さくできる。この結果、より一層装置の小型化を
可能にする。

【００１０】図６の例の構成は、（ｃ）に示すように、
離間した位置から２つの光ビームを発光するハイブリッ
ド型の半導体レーザー１１を光源に用いている。この半
導体レーザー１１を、２つの光ビームが副走査方向に離
間する向きに配置する。したがって、２つの光束を共通
のカップリングレンズ２によってカップリングして、ア
パーチャ９の開口で絞り込む。この２つの光束を共通の
シリンドリカルレンズ３に入射し、副走査方向に収束さ
せてポリゴンミラー４の反射面近傍で主走査方向に長い
線像として結像させる。この場合には、光源をハイブリ
ッド型にすることにより、小型化できるとともに、レイ
アウトが極めて容易になる。さらに、副走査方向に離間
する２つの光束の距離を一定にできる。また、共通のカ
ップリングレンズを使用するので、部品点数を更に減ら
すことができる。この結果、装置のさらなるコストダウ
ン及び小型化を可能にする。

【００１１】

【発明の効果】本発明によれば、光ビームの複数の光束
を第１光学系手段によって偏向器の反射面近傍で主走査
方向に長い線像として結像させ、偏向器により偏向され
た複数の光束の各々を共通の第２光学系手段に入射し、
この第２光学系手段から出射した各々の光束を、副走査
方向について少なくとも１回収束させた後に、各々の光
束ごとに用いられる複数の第３光学系手段に入射し、そ
れぞれの第３光学系手段から出射した各光束を異なる走
査面上に結像させる。したがって、コストダウを可能に
し、低騒音化、高耐久性、低消費電力を可能にすること
ができる。また、異なる被走査面上での色ずれを小さく
できる。さらに、装置の小型化を図ることもできる。ま
たさらに、光束の変更がより容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態における光走査装置の構
成を偏向回転面を含む平面から見た図。

【図２】図１の一部を副走査方向の断面から見た図。

【図３】本発明の第２実施形態における光走査装置の構
成を副走査方向の断面から見た図。

【図４】他の実施形態における光源の配置（ａ）及び２
つの光束が離間する構成（ｂ）の具体例の１つを示す
図。

【図５】さらに他の実施形態における光源の配置（ａ）
及び２つの光束が離間する構成（ｂ）の具体例の１つを
示す図。

【図６】またさらに他の実施形態における光源の配置
（ａ）、２つの光束が離間する構成（ｂ）及び光源の構
造（ｃ）の具体例の１つを示す図。

【図７】従来例における光走査装置の構成を副走査方向
の断面から見た図。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ、１´、１１半導体レーザー２，２ａ、２ｂ、２´ カップリングレンズ３、３ａ、３ｂシリンドリカルレンズ４ポリゴンミラー５、５´ 走査レンズ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ走査レンズ７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ感光体８ａ、８ｂ、８ｂ´、８ｃ、８ｃ´、８ｄ折り返しミ
ラー９、９ａ、９ｂ、９´ アパーチャ１０ビームスプリッタ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】光ビームを発光する複数の光源と、前記複数の光源による光ビームの複数の光束を反射面で
反射偏向する共通の偏向器と、前記複数の光源による光ビームの複数の光束を前記偏向
器の反射面近傍で主走査方向に長い線像として結像させ
る第１光学系手段と、前記偏向器により偏向された複数の光束の各々を異なる
被走査面上に導くために当該異なる走査面上に向かう各
々の光束に共通に用いられる第２光学系手段及び当該異
なる走査面上に向かう各々の光束ごとに用いられる複数
の第３光学系手段を有し、前記第２光学系手段から出射
された各々の光束を前記第３光学系手段に入射する前に
副走査方向について少なくとも１回収束させることを特
徴とする光走査装置。
【請求項２】請求項１において、前記異なる走査面上
に向かう各々の光束は前記偏向器の反射面において副走
査方向に対して所定の間隔をもっていることを特徴とす
る光走査装置。
【請求項３】請求項１又は２において、前記第２光学
系手段と前記第３光学系手段との間に前記複数の光束の
少なくとも１つの光束の光路を変更する光路変更手段を
有することを特徴とする光走査装置。
【請求項４】請求項３において、前記光路変更手段
は、前記第２光学系手段と前記第３光学系手段との間に
おいて当該光路を変更する光束が副走査方向に収束する
収束点近傍に配置されることを特徴とする光走査装置。