JP2002372678A - 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 被走査面上における複数の光束の結像点の主
走査方向の位置ずれを軽減し、コンパクトで高精細な印
字が可能な走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置
を得ること。 【解決手段】 複数の発光部１ａ，１ｂを有する光源手
段１から射出された複数の光束を入射光学手段１１を介
して偏向手段５に導光し、該偏向手段により偏向された
複数の光束を走査光学手段６により被走査面７上に結像
させ、該被走査面上を該複数の光束で走査する走査光学
装置において、該被走査面上における複数の光束の主走
査方向の走査開始位置が各々揃うように該複数の発光部
の発光するタイミングをずらしたとき、Ｊ_max≦１５．
２［μｍ］（但し、Ｊ_max：走査終了時における主走査
方向の各発光部の像点の相対的な最大位置ずれ量）なる
条件を満足するように各要素を設定したこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は走査光学装置及びそ
れを用いた画像形成装置に関し、特に該走査光学装置を
構成する各要素を適切に設定することにより、被走査面
上における複数の光束の結像点の主走査方向の位置ずれ
を軽減し、コンパクトで高精細な印字が可能な、例えば
レーザビームプリンターやデジタル複写機等の装置に好
適なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりレーザビームプリンター（ＬＢ
Ｐ）やデジタル複写機等の画像形成装置に用いられる走
査光学装置においては画像信号に応じて光源手段から光
変調され射出した光束を入射光学手段を介して、例えば
回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る光偏向器により
周期的に偏向させ、ｆθ特性を有する走査光学手段によ
って感光性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状
に収束させ、その面上を光走査して画像記録を行なって
いる。

【０００３】近年、画像形成装置の高性能化及び高機能
化に伴い、高速化への要求が高まってきており、この要
求に答えるため、複数の発光部（光源）を有する光源手
段を用いる走査光学装置が種々と提案されている。

【０００４】例えば特開平９−５４２６３号公報では光
源として１個のチップから一直線上に並んだ複数本のレ
ーザ光（光束）を射出するマルチビームレーザーチップ
を光源手段としている。

【０００５】また同時に装置全体の小型化に対する要求
も高まっており、例えば主走査方向において偏向手段へ
向かう光束を収束させることにより、小型化を図った走
査光学装置も種々と提案されている。

【０００６】例えば特開平５−０４５５８０号公報では
光源装置からの光束を被走査面の後方に設定された自然
収束点に向かって収束する収束光束にする第１の集光光
学系を用いることによって装置全体の小型化を図ってい
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら発光部
（光源）を複数個有する光源手段と、偏向手段として回
転多面鏡が用いられている走査光学装置では、入射光学
手段が収束系もしくは発散系になっている場合、主走査
方向に対して被走査面上の走査開始位置が各々揃うよう
に各発光部ごとに走査を開始するタイミングを適切に決
めても、主走査方向に対する各発光部の像点の相対的な
位置関係は走査中にずれてくるという問題点がある。

【０００８】これは偏向手段が回転多面鏡であるため、
該回転多面鏡が回転するに従い反射点が光軸に対し前後
し、この結果、各発光部の入射光学手段における像点の
位置関係が変化してしまうからである。

【０００９】以下、上記の現象について図１４〜図１６
を用いて説明する。図１４〜図１６は各々偏向手段とし
ての回転多面鏡を回転したときの像点の移動の仕方を示
した説明図である。尚、説明を簡単にするために３つの
発光部（光源手段）と開口絞りとを含む入射光学手段、
そして回転多面鏡のみの構成で考え、光軸上において３
つの発光部側から回転多面鏡を見たとき、左側の発光部
を発光部ａ、右側の発光部を発光部ｂ、光軸上の発光部
を発光部ｃとする。更に走査の開始側を正（＋）の像
高、走査終了側を負（−）の像高とし、回転多面鏡は発
光部ａの像点が発光部ｂの像点よりも常に高い像高にな
る方向に回転するものとする。

【００１０】今、偏向手段として用いる回転多面鏡は円
筒ではないので回転中心から周辺部までの距離は角度に
よって異なる。このため発光部ｃから射出する光束の主
光線の反射点の位置は回転多面鏡が回転するに従い、各
偏向面毎に光軸上を往復することになる。

【００１１】またある１偏向面上における反射点の移動
は回転多面鏡の回転角に対し、直線的な変化はせず放物
線的な変化をし、偏向面上の両端側で反射するとき、反
射点は発光部に近づき、逆に偏向面の中央部分では反射
点は発光部から遠ざかる。このため、例えば発光部ａの
像点の位置に発光部ｂの像点の位置を合わせるように回
転多面鏡の角度を補正しようとすると、像高が高いとき
は補正前の反射点に対し、より発光部に近い位置で反射
することになるため補正角は相対的に少なめで済み、逆
に像高が低いときには発光部から遠ざかった位置で反射
することになるため補正角を多めにする必要がある。

【００１２】なぜならば回転多面鏡の回転角度が同じ場
合、偏向面の純粋な回転による物点の移動は像高の高低
によらずほぼ同じであるのに対し、平行移動分は像高に
応じて異なり、更に平行移動によって反射点が移動する
と、その像点は反射点が光源側に移動した距離分だけ元
の射出方向に像点は遠ざかり、それに加えて更に同じ距
離分、今度は反射点の移動方向と同方向に移動するから
である。

【００１３】このため発光部ｂの補正像点は像高が正の
ときにはこの分だけ像高がより高く、逆に像高が負のと
きにはこの分だけ像高が低くなる。よって最終的な補正
角度は像高が高いときには小さく、低くなるにつれて大
きくなっていく。よって走査中の補正角度を一定にする
と主走査方向に対する各発光部の入射光学手段による像
点の相対的な位置関係が変化してしまう。

【００１４】当然、入射光学手段の像点の補正角度が上
記のように変化する以上、走査光学手段を含む光学系に
おいても発光部ａ，ｂの像点を一致させるための補正角
度は同様に変化していく。しかも走査光学手段の部分倍
率が像高によって異なっていると、更にこの分が上乗せ
されてしまう。この結果、走査中の補正角度を一定にす
ると走査方向に対する各発光部の像点の相対的な位置関
係は変化していく。

【００１５】本発明は光源手段として複数の発光部を有
するマルチ半導体レーザー、そして偏向手段として回転
多面鏡を用いる走査光学装置において、該走査光学装置
を構成する各要素を適切に設定することにより、被走査
面上における複数の光束の結像点の主走査方向の位置ず
れを軽減し、コンパクトで高精細な印字が可能な走査光
学装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の走査光
学装置は、複数の発光部を有する光源手段から射出され
た複数の光束を入射光学手段を介して偏向手段に導光
し、該偏向手段により偏向された複数の光束を走査光学
手段により被走査面上に結像させ、該複走査面上を該複
数の光束で走査する走査光学装置において、前記入射光
学手段から前記偏向手段に導光される光束は収束光束で
あり、該被走査面上における複数の光束の主走査方向の
走査開始位置が各々揃うように該複数の発光部の発光す
るタイミングをずらしたとき、 Ｊ_max≦１５．２［μｍ］ ………（１） （但し、 Ｊ_max：走査終了時における主走査方向の各発光部の像
点の相対的な最大位置ずれ量） なる条件を満足するように各要素を設定したことを特徴
としている。

【００１７】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記走査光学装置は、 ０．９２≦Ｌ／（ｆ・｜θｓ−θｅ｜） ………（２） （但し、 Ｌ ：偏向手段の偏向面から入射光学手段の自然収束点
までの距離 ｆ ：走査光学手段のｆθ係数 θｓ：入射光学手段の光紬が偏向手段の偏向面中央で交
わるときを基準としたときの走査開始時の偏向面の偏向
角［ｒａｄ］ θｅ：入射光学手段の光軸が偏向手段の偏向面中央で交
わるときを基準としたときの走査終了時の偏向面の偏向
角［ｒａｄ］） なる条件を満足することを特徴としている。

【００１８】請求項３の発明は請求項１又は２記載の発
明において、前記走査光学装置は、 Ｗ／｜ｄ１・β｜≦１．１６×１０^-3 ‥‥‥（３） （但し、 Ｗ ：主走査方向における複数の発光部全体の幅 ｄ１：光源手段から主走査方向における入射光学手段の
前側主平面までの距離 β ：主走査方向における入射光学手段の横倍率） なる条件を満足することを特徴としている。

【００１９】請求項４の発明は請求項１、２又は３記載
の発明において、前記走査光学装置は、 ｒｐ／Ｌ≦０．１３４ ‥‥‥‥（４） （但し、 ｒｐ：偏向手段の内接円半径 Ｌ ：偏向手段の偏向面から入射光学手段の自然収束点
までの距離） なる条件を満足することを特徴としている。

【００２０】請求項５の発明は請求項１乃至４のいずれ
か１項記載の発明において、前記偏向手段は回転多面鏡
であることを特徴としている。

【００２１】請求項６の発明の走査光学装置は、複数の
発光部を有する光源手段から射出された複数の光束を入
射光学手段を介して偏向手段に導光し、該偏向手段によ
り偏向された複数の光束を走査光学手段により被走査面
上に結像させ、該被走査面上を該複数の光束で走査する
走査光学装置において、 （Ｈａ−Ｈｂ）／Ｌ・ｆ≦１５．２［μｍ］ ‥‥‥（５） （但し、 Ｈａ＝−０．５・ｒｐ・β・Ｗ／Ｌ・｛ｔａｎ(θａ)／
ｃｏｓ(θａ)｝・ｓｉｎ（Ψａ） Ｈｂ＝−０．５・ｒｐ・β・Ｗ／Ｌ・｛ｔａｎ(θｂ)／
ｃｏｓ(θｂ)｝・ｓｉｎ（Ψｂ） Ψａ：走査開始時の偏向される前の光束と偏向後の光束
との成す角度 Ψｂ：走査終了時の偏向される前の光束と偏向後の光束
との成す角度 Ｌ ：偏向手段の偏向面から入射光学手段の自然収束点
までの距離 ｆ ：走査光学手段のｆθ係数 θａ：入射光学手段の光紬が偏向手段の偏向面中央で交
わるときを基準としたときの走査開始時の偏向面の偏向
角 θｂ：入射光学手段の光軸が偏向手段の偏向面中央で交
わるときを基準としたときの走査終了時の偏向面の偏向
角 Ｗ ：主走査方向における複数の発光部全体の幅 β ：主走査方向における入射光学手段の横倍率 ｒｐ：偏向手段の内接円半径 なる条件を満足することを特徴としている。

【００２２】請求項７の発明は請求項６記載の発明にお
いて、前記入射光学手段から前記偏向手段に導光される
光束は収束光束であることを特徴としている。

【００２３】請求項８の発明は請求項６又は７記載の発
明において、前記偏向手段は回転多面鏡であることを特
徴としている。

【００２４】請求項９の発明の画像形成装置は、請求項
１乃至８の何れか１項に記載の走査光学装置と、前記被
走査面に配置された感光体と、前記走査光学装置で走査
された光束によって前記感光体上に形成された静電潜像
をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー
像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像
を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴と
している。

【００２５】請求項１０の発明の画像形成装置は、請求
項１乃至８の何れか１項に記載の走査光学装置と、外部
機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前
記走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラと
を有していることを特徴としている。

【００２６】

【発明の実施の形態】［実施形態１］図１は本発明の実
施形態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）で
ある。

【００２７】尚、本明細書において偏向手段によって光
束が反射偏向される方向を主走査方向、走査光学手段の
光軸及び主走査方向と直交する方向を副走査方向と定義
する。

【００２８】同図において１は光源手段であり、複数の
発光部（本実施形態では２つだが３つ以上でも良い。）
１ａ，１ｂを有する、例えばマルチ半導体レーザーより
成っている。複数の発光部１ａ，１ｂは光軸に対して垂
直な平面上に存在しており、複走査面上で成す走査線の
副走査方向（子線方向）の間隔は複数の発光部１ａ，１
ｂを近づけることが困難な為、光軸を中心に該光源手段
１を回転させることにより、複数の発光部１ａ，１ｂ間
を所望の間隔にしている。

【００２９】３は開口絞りであり、光源手段１から射出
した複数の発散光束を各々所望の最適なビーム形状に形
成している。２は集光レンズ（コリメーターレンズ）で
あり、開口絞り３で制限された複数の光束を各々収束光
束に変換している。４はシリンドリカルレンズ部であ
り、副走査方向に所定のパワーを有する単一のシリンド
リカルレンズを有し、集光レンズ２から射出した複数の
光束を後述する光偏向器の偏向面上付近に副走査断面内
において各々結像（主走査断面においては長手の線像）
させている。尚、コリメーターレンズ２、開口絞り３、
シリンドリカルレンズ部４等の各要素は入射光学手段１
１の一要素を構成している。

【００３０】５は偏向手段としての光偏向器であり、例
えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成り、モータ等
の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度
で回転している。６はｆθ特性を有する走査光学手段
（ｆθレンズ系）であり、正のパワーを有する第１の光
学素子６ａと、主走査方向と副走査方向とで互いに異な
るパワーを有する第２の光学素子６ｂとを有している。
走査光学手段６は副走査断面内において偏向面５ａと複
走査面７との間を共役関係にすることにより、偏向面の
倒れを補正している。７は被走査面としての感光ドラム
面（記録媒体面）である。

【００３１】本実施形態において画像情報に応じて光源
手段１から光変調され射出した複数の発散光束は開口絞
り３によってその光束断面の大きさが制限され、集光レ
ンズ２により各々収束光束に変換され、シリンドリカル
レンズ部４に入射する。シリンドリカルレンズ部４に入
射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状
態で射出する。また副走査断面内においては収束して光
偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像（主走査方向の長手の
線像）として結像する。そして光偏向器５の偏向面５ａ
で反射偏向された複数の光束は走査光学手段６により感
光ドラム面７上にスポット状に結像され、該光偏向器５
を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム
面７上を該複数の光束で矢印Ｂ方向（主走査方向）に等
速度で光走査している。これにより記録媒体である感光
ドラム面７上に画像記録を行なっている。

【００３２】本実施形態では感光ドラム面上における複
数の光束の主走査方向の走査開始位置が各々揃うように
複数の発光部の発光するタイミングをずらしたとき、 Ｊ_max≦１５．２［μｍ］ ‥‥‥（１） （但し、 Ｊ_max：走査終了時における主走査方向の各発光部の像
点の相対的な最大位置ずれ量） なる条件を満足するように各要素を設定している。

【００３３】これにより本実施形態では感光ドラム面上
における複数の光束の結像点の主走査方向の位置ずれを
軽減することができ、コンパクトで高精細な印字が可能
な走査光学装置を得ている。

【００３４】上記条件式（１）は感光ドラム面上におけ
る複数の光束の主走査方向の走査開始位置が各々揃うよ
うに複数の発光部毎に走査を開始するタイミングをずら
したとき、走査終了時における主走査方向の各発光部の
像点の相対的な最大位置ずれ量を規定したものである。

【００３５】条件式（１）を外れると各発光部による印
字位置が無視できない程ずれ、高精細な印字を実現でき
なく成ってくるので良くない。特に各発光部毎に副走査
方向に走査線を描画したとき、各走査線の間隔がひどく
偏った状態になるので良くない。

【００３６】走査終了時のずれ量で規定しているのは部
分倍率がない理想的な走査光学手段を用いた場合、走査
開始時の位置を合わせた時、走査終了時のずれ量が走査
中のずれ量の中で最大になるためである。

【００３７】尚、本発明の走査光学装置において更に好
ましくは次の諸条件（２）〜（４）のうち少なくとも１
つの条件を満足させるのが良い。

【００３８】（ア−１） ０．９２≦Ｌ／（ｆ・｜θａ−θｂ｜） ……（２） （但し、 Ｌ ：回転多面鏡の偏向面から入射光学手段の自然収束
点までの距離 ｆ ：走査光学手段のｆθ係数 θａ：入射光学手段の光紬が回転多面鏡の偏向面中央で
交わるときを基準としたときの走査開始時の偏向面の偏
向角［ｒａｄ］ θｂ：入射光学手段の光軸が回転多面鏡の偏向面中央で
交わるときを基準としたときの走査終了時の偏向面の偏
向角［ｒａｄ］） なる条件を満足すること。

【００３９】（ア−２） Ｗ／｜ｄ１・β｜≦１．１６×１０^-3 ‥‥‥（３） （但し、 Ｗ ：主走査方向における複数の発光部全体の幅 ｄ１：光源手段から主走査方向における入射光学手段の
前側主平面までの距離 β ：主走査方向における入射光学手段の横倍率） なる条件を満足すること。

【００４０】（ア−３） ｒｐ／Ｌ≦０．１３４ ‥‥‥（４） （但し、 ｒｐ：回転多面鏡の内接円半径 Ｌ ：回転多面鏡の偏向面から入射光学手段の自然収束
点までの距離） なる条件を満足することである。

【００４１】尚、上記の自然収束点とは、コリメータレ
ンズ以降の光学素子がない状態で、コリメータレンズか
ら射出した光束が集光する集光点のことである。

【００４２】上記条件式（２）は感光ドラム面における
走査幅に対する回転多面鏡の偏向面から入射光学手段の
自然収束点までの距離を規定したものである。

【００４３】条件式（２）を外れて偏向面から入射光学
手段の自然収束点までの距離が短くなると各発光部の位
置合わせをする際の偏向面の角度ずらし量が大きくな
り、このため偏向面の入射光学手段側への移動量が大き
くなり、各発光部間の走査位置ずれを起こしやすくなる
ので良くない。

【００４４】条件式（３）は各発光部から入射光学手段
の主走査方向の主点を通る光線のうち、主走査方向に最
も角度を大きくする各発光部と主点との成す角度と、入
射光学手段の横倍率の関係とを規定したものである。

【００４５】条件式（３）を外れると各発光部の位置合
わせをする際の偏向面の角度ずらし量が大きくなり、こ
のため偏向面の入射光学手段側への移動量が大きくな
り、各発光部間の走査位置ずれを起こしやすくなるので
良くない。入射光学手段の通常使用範囲内における横倍
率に対し、更に上記角度ずらし量はほぼ逆比例するた
め、条件式（３）で規定している。

【００４６】条件式（４）は偏向手段として用いている
回転多面鏡の大きさ、特にここでは内接円半径と、偏向
面から入射光学手段の自然収束点までの距離の関係を規
定したものである。回転多面鏡の大きさが大きくなりす
ぎると、これに比例して偏向面の入射光学手段側方向へ
の移動量が大きくなり、各発光部間の走査位置ずれを起
こしやすくなる。但し偏向面から入射光学手段の自然収
束点までの距離を長くすることによって偏向面の入射光
学手段側方向への移動量の影響を抑えることができる。

【００４７】条件式（４）を外れると各発光部間の走査
位置ずれに対する偏向面の入射手段側方向への影響が大
きくなり、各発光部間の走査位置ずれを起こしやすくな
るので良くない。

【００４８】本実施形態においては上記条件式（１）乃
至（４）に限らず、以下の条件式（５）を満足させるこ
とによっても、上記の実施形態１と同様な効果を得るこ
とができる。即ち、 （Ｈａ−Ｈｂ）／Ｌ・ｆ≦１５．２［μｍ］ ‥‥‥（５） （但し、 Ｈａ＝−０．５・ｒｐ・β・Ｗ／Ｌ・｛ｔａｎ（θａ）／ｃｏｓ（θａ）｝ ・ｓｉｎ（Ψａ） ……（５ａ） Ｈｂ＝−０．５・ｒｐ・β・Ｗ／Ｌ・｛ｔａｎ（θｂ）／ｃｏｓ（θｂ）｝ ・ｓｉｎ（Ψｂ） ……（５ｂ） Ψａ：走査開始時の偏向される前の光束と偏向後の光束
との成す角度 Ψｂ：走査終了時の偏向される前の光束と偏向後の光束
との成す角度 Ｌ ：回転多面鏡の偏向面から入射光学手段の自然収束
点までの距離 ｆ ：走査光学手段のｆθ係数 θａ：入射光学手段の光軸が回転多面鏡の偏向面中央で
交わるときを基準としたときの走査開始時の偏向面の偏
向角 θｂ：入射光学手段の光軸が回転多面鏡の偏向面中央で
交わるときを基準としたときの走査終了時の偏向面の偏
向角 Ｗ ：主走査方向における複数の発光部全体の幅 β ：主走査方向における入射光学手段の横倍率 ｒｐ：回転多面鏡の内接円半径 なる条件を満足することである。

【００４９】条件式（５）におけるパラメーターＨａ
［式（５ａ）］は走査開始時における値である。即ち、
各発光部の位置合わせをする際に発生する偏向面の入射
光学手段側方向への移動がないと仮定して最も先行して
走査を開始する発光部の走査開始時において回転多面鏡
の偏向面中央で偏向する光束に対し、最も最後に走査を
開始する発光部の走査開始時において回転多面鏡の偏向
面中央で反射する光束を一致させるように偏向面の角度
をずらしたとき、実際には偏向面の入射光学手段側方向
への移動があるため、互いに平行に存在することになる
が、このときの平行光束の距離を式（５ａ）で表わして
いる。

【００５０】条件式（５）におけるパラメーターＨｂ
［式（５ｂ）］はパラメーターＨａ［式（５ａ）］の走
査終了時における値である。

【００５１】そして条件式（５）は上記平行光束の離散
距離が存在することによる像の位置ずれを補正するため
の偏向面の角度ずらし量の差に走査光学装置のｆθ係数
を掛けることによって主走査方向の各発光部の像点の相
対的な最大位置ずれ量を求め規定したものである。

【００５２】条件式（５）を外れると各発光部による印
字位置が次第にずれていき高精細な印字を実現できなく
なるので良くない。特に各発光部毎に副走査方向に走査
線を描画したとき、各走査線の間隔がひどく偏った状態
になるので良くない。

【００５３】本実施形態における走査光学手段６を構成
する第１の光学素子６ａ及び第２の光学素子６ｂの非球
面の形状は各光学素子面と光軸との交点を原点とし、光
軸方向をＸ軸、主走査断面内において光軸に垂直な方向
をＹ軸、副走査断面内において光軸に垂直な方向をＺ軸
とすると、各々次のように表わせる。

【００５４】主走査方向‥‥次式の１０次までの関数で
表わされる非球面形状

【００５５】

【数１】

【００５６】但し、Ｒは曲率半径、ｋ、Ｂ₄、Ｂ₆、
Ｂ₈、Ｂ₁₀は非球面係数 （係数に添字ｕが付く場合、走査開始側 係数に添字１が付く場合、走査終了側） 副走査方向‥‥曲率半径がＹ軸方向に連続的に変化する
球面形状 ｒ'＝ｒ(１＋Ｄ₂Ｙ²＋Ｄ₄Ｙ⁴＋Ｄ₆Ｙ⁶＋Ｄ₈Ｙ⁸＋Ｄ₁₀Ｙ
¹⁰) 但し、ｒは曲率半径、Ｄ₂、Ｄ₄、Ｄ₆、Ｄ₈、Ｄ₁₀は非球
面係数 （係数に添字ｕが付く場合、走査開始側 係数に添字１が付く場合、走査終了側） 表−１に本実施形態における光学配置を示し、表−２に
本実施形態における入射光学手段の形状を示し、表−３
（Ａ），（Ｂ）に本実施形態における走査光学手段の非
球面係数を示し、表−４に本実施形態における各条件式
（１）〜（５）に対する値を示す。

【００５７】

【表１】

【００５８】

【表２】

【００５９】

【表３】

【００６０】

【表４】

【００６１】

【表５】

【００６２】本実施形態では表−４に示すように各条件
式（１）〜（５）をすべて満足している。

【００６３】図２は本実施形態における主走査方向の像
面湾曲を示した図、図３は本実施形態における副走査方
向の像面湾曲を示した図、図４は本実施形態におけるｆ
θ特性を示した図、図５は本実施形態における主走査方
向のコマ収差を示した図、図６は本実施形態の走査開始
位置合わせ後の主走査方向における相対的な走査位置ず
れを示した図である。各図に示すように本実施形態では
実用上問題の無いレベルまで補正されていることが分か
る。図１３は偏向手段の偏向角に対する偏向面と入射光
学手段の光軸との交点の移動量を示した図である。

【００６４】このように本実施形態においては上記の条
件式（１）〜（４）及び条件式（５）を満足させること
により、発光部１ａ，１ｂの主走査方向に対する走査位
置ずれを軽減することができ、これによりコンパクトで
高精細な印字を可能にしている。また本実施形態では入
射光学手段１１から回転多面鏡５に導光される光束を収
束光束とすることにより、装置全体の小型化を図ってい
る。

【００６５】尚、本実施形態では上記の条件式（１）〜
（４）及び条件式（５）を全て満足させたが、条件式
（１）、（５）のいずれか一方のみを満足させれば本発
明の目的は達せられる。

【００６６】［実施形態２］図７は本発明の実施形態２
の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同
図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付
している。

【００６７】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は入射光学手段１１の一要素を構成するシリンド
リカルレンズ部を第１、第２のシリンドリカルレンズの
２枚より構成したことと、走査光学手段の光学配置及び
各レンズの形状を異ならせて形成したことである。その
他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様である。

【００６８】即ち、同図において７４はシリンドリカル
レンズ部であり、凸の第１のシリンドリカルレンズ７４
ａと凹の第２のシリンドリカルレンズ７４ｂとを有して
いる。７６はｆθ特性を有する走査光学手段（ｆθレン
ズ系）であり、主走査方向と副走査方向とで互いに異な
るパワーを有する第１の光学素子７６ａ及び第２の光学
素子７６ｂとを有している。

【００６９】表−５（Ａ），（Ｂ）に本実施形態におけ
る光学配置を示し、表−６に本実施形態における入射光
学手段の非球面係数を示し、表−７（Ａ），（Ｂ）に本
実施形態における走査光学手段の非球面係数を示し、前
記表−４に本実施形態における各条件式（１）〜（５）
に対する値を示す。

【００７０】

【表６】

【００７１】

【表７】

【００７２】

【表８】

【００７３】

【表９】

【００７４】

【表１０】

【００７５】本実施形態では前記表−４に示すように各
条件式（１）〜（５）をすべて満足している。

【００７６】図８は本実施形態における主走査方向の像
面湾曲を示した図、図９は本実施形態における副走査方
向の像面湾曲を示した図、図１０は本実施形態における
ｆθ特性を示した図、図１１は本実施形態における主走
査方向のコマ収差を示した図、図１２は本実施形態の走
査開始位置合わせ後の主走査方向における相対的な走査
位置ずれを示した図である。各図に示すように本実施形
態では実用上問題の無いレベルまで補正されていること
が分かる。

【００７７】このように本実施形態においては上記の条
件式（１）〜（４）及び条件式（５）を全て満足させる
ことにより、発光部１ａ，１ｂの主走査方向に対する走
査位置ずれを軽減することができ、これによりコンパク
トで高精細な印字を可能にしている。更に前述の実施形
態１と同様に入射光学手段１１から回転多面鏡５に導光
される光束を収束光束とすることにより、装置全体の小
型化を図っている。

【００７８】尚、本実施形態においても前述の実施形態
１と同様に条件式（１）〜（４）及び条件式（５）を全
て満足させたが、条件式（１）、（５）のいずれか一方
のみを満足させれば本発明の目的は達せられる。

【００７９】また本発明においては条件式（１）〜
（５）のうちの少なくとも１つを満足させても所定の効
果が得られる。

【００８０】［画像形成装置］図１７は、前述した実施
形態１又は２の走査光学装置を用いた画像形成装置（電
子写真プリンタ）の実施形態を示す副走査方向の要部断
面図である。図１７において、符号１０４は画像形成装
置を示す。この画像形成装置１０４には、パーソナルコ
ンピュータ等の外部機器１１７からコードデータＤｃが
入力する。このコードデータＤｃは、装置内のプリンタ
コントローラ１１１によって、画像データ（ドットデー
タ）Ｄｉに変換される。この画像データＤｉは、各実施
形態１、２で示した構成を有する光走査ユニット１００
に入力される。そして、この光走査ユニット（走査光学
装置）１００からは、画像データＤｉに応じて変調され
た光ビーム（光束）１０３が射出され、この光ビーム１
０３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に
走査される。

【００８１】静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム
１０１は、モータ１１５によって時計廻りに回転させら
れる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の
感光面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交す
る副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方に
は、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電
ローラ１０２が表面に当接するように設けられている。
そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラ
ム１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって
走査される光ビーム１０３が照射されるようになってい
る。

【００８２】先に説明したように、光ビーム１０３は、
画像データＤｉに基づいて変調されており、この光ビー
ム１０３を照射することによって感光ドラム１０１の表
面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光
ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１
の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するよう
に配設された現像器１０７によってトナー像として現像
される。

【００８３】現像器１０７によって現像されたトナー像
は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対
向するように配設された転写ローラ（転写器）１０８に
よって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１
１２は感光ドラム１０１の前方（図１７において右側）
の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しで
も給紙が可能である。用紙カセット１０９端部には、給
紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９
内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。

【００８４】以上のようにして、未定着トナー像を転写
された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図１
７において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内
部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３
とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加
圧ローラ１１４とで構成されており、転写部から撒送さ
れてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１
１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙
１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ロ
ーラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されてお
り、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せ
しめる。

【００８５】図１７においては図示していないが、プリ
ントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換
だけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部
や、光走査ユニット１００内のポリゴンモータなどの制
御を行う。

【００８６】

【発明の効果】本発明によれば前述の如く光源手段とし
て複数の発光部を有するマルチ半導体レーザーと、偏向
手段として回転多面鏡とが用いられる走査光学装置にお
いて、該走査光学装置を構成する各要素を適切に設定す
ると共に、条件式（１）、（５）のいずれか一方を満足
させることにより、被走査面上における複数の光束の結
像点の主走査方向の位置ずれを軽減し、コンパクトで高
精細な印字が可能な走査光学装置及びそれを用いた画像
形成装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の主走査方向の要部断面
図（主走査断面図）

【図２】 本発明の実施形態１の主走査方向の像面湾曲
を示す図

【図３】 本発明の実施形態１の副走査方向の像面湾曲
を示す図

【図４】 本発明の実施形態１の歪曲収差（ｆθ特
性）、像高ずれを示す図

【図５】 本発明の実施形態１の主走査方向のコマ収差
を示す図

【図６】 本実施形態の走査開始位置合わせ後の主走査
方向における相対的な走査位置ずれを示した図

【図７】 本発明の実施形態２の主走査方向の要部断面
図（主走査断面図）

【図８】 本発明の実施形態２の主走査方向の像面湾曲
を示す図

【図９】 本発明の実施形態２の副走査方向の像面湾曲
を示す図

【図１０】 本発明の実施形態２の歪曲収差（ｆθ特
性）、像高ずれを示す図

【図１１】 本発明の実施形態２の主走査方向のコマ収
差を示す図

【図１２】 本実施形態の走査開始位置合わせ後の主走
査方向における相対的な走査位置ずれを示した図

【図１３】 偏向手段の偏向角に対する偏向面と入射光
学手段の光軸との交点の移動量

【図１４】 偏向手段を回転したときの像点の移動の仕
方を示す説明図

【図１５】 偏向手段を回転したときの像点の移動の仕
方を示す説明図

【図１６】 偏向手段を回転したときの像点の移動の仕
方を示す説明図

【図１７】 本発明の走査光学装置を用いた画像形成装
置（電子写真プリンタ）の構成例を示す副走査方向の要
部断面図

【符号の説明】

１ 光源手段（マルチ半導体レーザ） １ａ，１ｂ 発光部 ２ 集光レンズ（コリメーターレンズ） ３ 開口絞り ４，７４ シリンドリカルレンズ部 ５ 偏向手段（回転多面鏡） ５ａ 偏向面 ６ 走査光学手段 ６ａ 第１光学素子 ６ｂ 第２光学素子 ７ 被走査面（感光ドラム面） １１ 入射光学手段 ７４ａ 第１のシリンドリカルレンズ ７４ｂ 第２のシリンドリカルレンズ １００ 走査光学装置 １０１ 感光ドラム １０２ 帯電ローラ １０３ 光ビーム １０４ 画像形成装置 １０７ 現像装置 １０８ 転写ローラ １０９ 用紙カセット １１０ 給紙ローラ １１１ プリンタコントローラ １１２ 転写材（用紙） １１３ 定着ローラ １１４ 加圧ローラ １１５ モータ １１６ 排紙ローラ １１７ 外部機器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０２Ｂ 13/18 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ Ｈ０４Ｎ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ Ｆターム(参考） 2C362 AA07 AA10 BA04 BA48 BA68 BA70 BB03 2H045 BA02 BA22 BA33 CA68 CA93 2H087 KA19 LA01 LA22 PA02 PA17 PB02 QA03 QA06 QA07 QA12 QA21 QA31 QA32 QA41 RA05 RA08 RA12 RA13 5C072 AA03 BA01 BA04 HA06 HA13 HB08 HB11 XA01 XA05

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の発光部を有する光源手段から射出
   された複数の光束を入射光学手段を介して偏向手段に導
   光し、該偏向手段により偏向された複数の光束を走査光
   学手段により複走査面上に結像させ、該被走査面上を該
   複数の光束で走査する走査光学装置において、 前記入射光学手段から前記偏向手段に導光される光束は
   収束光束であり、 該被走査面上における複数の光束の主走査方向の走査開
   始位置が各々揃うように該複数の発光部の発光するタイ
   ミングをずらしたとき、 Ｊ_max ≦１５．２［μｍ］ （但し、 Ｊ_max：走査終了時における主走査方向の各発光部の像
   点の相対的な最大位置ずれ量） なる条件を満足するように各要素を設定したことを特徴
   とする走査光学装置。
2. 【請求項２】 前記走査光学装置は、 ０．９２≦Ｌ／（ｆ・｜θｓ−θｅ｜） （但し、 Ｌ ：偏向手段の偏向面から入射光学手段の自然収束点
   までの距離 ｆ ：走査光学手段のｆθ係数 θｓ：入射光学手段の光紬が偏向手段の偏向面中央で交
   わるときを基準としたときの走査開始時の偏向面の偏向
   角［ｒａｄ］ θｅ：入射光学手段の光軸が偏向手段の偏向面中央で交
   わるときを基準としたときの走査終了時の偏向面の偏向
   角［ｒａｄ］） なる条件を満足することを特徴とする請求項１記載の走
   査光学装置。
3. 【請求項３】 前記走査光学装置は、 Ｗ／｜ｄ１・β｜≦１．１６×１０^-3 （但し、 Ｗ ：主走査方向における複数の発光部全体の幅 ｄ１：光源手段から主走査方向における入射光学手段の
   前側主平面までの距離 β ：主走査方向における入射光学手段の横倍率） なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２記
   載の走査光学装置。
4. 【請求項４】 前記走査光学装置は、 ｒｐ／Ｌ≦０．１３４ （但し、 ｒｐ：偏向手段の内接円半径 Ｌ ：偏向手段の偏向面から入射光学手段の自然収束点
   までの距離） なる条件を満足することを特徴とする請求項１、２又は
   ３記載の走査光学装置。
5. 【請求項５】 前記偏向手段は回転多面鏡であることを
   特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の走査光
   学装置。
6. 【請求項６】 複数の発光部を有する光源手段から射出
   された複数の光束を入射光学手段を介して偏向手段に導
   光し、該偏向手段により偏向された複数の光束を走査光
   学手段により被走査面上に結像させ、該被走査面上を該
   複数の光束で走査する走査光学装置において、 （Ｈａ−Ｈｂ）／Ｌ・ｆ≦１５．２［μｍ］ （但し、 Ｈａ＝−０．５・ｒｐ・β・Ｗ／Ｌ・｛ｔａｎ(θａ)／
   ｃｏｓ(θａ)｝・ｓｉｎ（Ψａ） Ｈｂ＝−０．５・ｒｐ・β・Ｗ／Ｌ・｛ｔａｎ(θｂ)／
   ｃｏｓ(θｂ)｝・ｓｉｎ（Ψｂ） Ψａ：走査開始時の偏向される前の光束と偏向後の光束
   との成す角度 Ψｂ：走査終了時の偏向される前の光束と偏向後の光束
   との成す角度 Ｌ ：偏向手段の偏向面から入射光学手段の自然収束点
   までの距離 ｆ ：走査光学手段のｆθ係数 θａ：入射光学手段の光紬が偏向手段の偏向面中央で交
   わるときを基準としたときの走査開始時の偏向面の偏向
   角 θｂ：入射光学手段の光軸が偏向手段の偏向面中央で交
   わるときを基準としたときの走査終了時の偏向面の偏向
   角 Ｗ ：主走査方向における複数の発光部全体の幅 β ：主走査方向における入射光学手段の横倍率 ｒｐ：偏向手段の内接円半径 なる条件を満足することを特徴とする走査光学装置。
7. 【請求項７】 前記入射光学手段から前記偏向手段に導
   光される光束は収束光束であることを特徴とする請求項
   ６記載の走査光学装置。
8. 【請求項８】 前記偏向手段は回転多面鏡であることを
   特徴とする請求項６又は７記載の走査光学装置。
9. 【請求項９】 請求項１乃至８の何れか１項に記載の走
   査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前
   記走査光学装置で走査された光束によって前記感光体上
   に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器
   と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器
   と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器
   とを有することを特徴とする画像形成装置。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至８の何れか１項に記載の
    走査光学装置と、外部機器から入力したコードデータを
    画像信号に変換して前記走査光学装置に入力せしめるプ
    リンタコントローラとを有していることを特徴とする画
    像形成装置。