JP2524567B2 - 複数ビ―ム走査光学装置 - Google Patents
複数ビ―ム走査光学装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は複数ビーム走査光学装置
に関し、特に複数個の発光部を有する光源手段を用い、
該光源手段から放射された複数の光ビームを回転多面鏡
等の光偏向器を介して被走査面である感光媒体面上に導
光して、複数の光ビームで同時に光走査し、例えば画像
情報の形成を行うようにしたレーザービームプリンタ
（ＬＢＰ）等の装置に好適な複数ビーム走査光学装置に
関するものである。
に関し、特に複数個の発光部を有する光源手段を用い、
該光源手段から放射された複数の光ビームを回転多面鏡
等の光偏向器を介して被走査面である感光媒体面上に導
光して、複数の光ビームで同時に光走査し、例えば画像
情報の形成を行うようにしたレーザービームプリンタ
（ＬＢＰ）等の装置に好適な複数ビーム走査光学装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より独立的に光変調可能な複数の光
ビームで被走査面である感光媒体面を一括走査するよう
にした所謂複数ビーム走査光学系が、例えば特開昭５１
−１５８２５１号公報で提案されている。
ビームで被走査面である感光媒体面を一括走査するよう
にした所謂複数ビーム走査光学系が、例えば特開昭５１
−１５８２５１号公報で提案されている。
【０００３】一般に光ビームで被走査面上を走査して画
像を形成する際、高解像力でしかも良好なる画質を得る
為には被走査面上における光ビームのスポット径を小さ
くし、かつ副走査方向の光ビームのスポットを密に形成
させる必要がある。
像を形成する際、高解像力でしかも良好なる画質を得る
為には被走査面上における光ビームのスポット径を小さ
くし、かつ副走査方向の光ビームのスポットを密に形成
させる必要がある。
【０００４】一般に複数ビーム走査光学系においては、
副走査方向のスポットを密にする為多くの場合、半導体
レーザアレイを主走査方向に対して斜め方向に傾けて配
置した光源手段を用いている。
副走査方向のスポットを密にする為多くの場合、半導体
レーザアレイを主走査方向に対して斜め方向に傾けて配
置した光源手段を用いている。
【０００５】図３は従来の複数ビーム走査光学装置の要
部概略図である。
部概略図である。
【０００６】同図において、１１は半導体レーザアレイ
等の光源手段である。光源手段１１に設けた複数の発光
部１１ａ，１１ｂからは各々集光レンズ１２の光軸ｇに
対して平行に中心光線ｈa ，ｈb が出射している。これ
らの中心光線ｈa ，ｈb は集光レンズ１２の焦点Ｆを通
り、副走査方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ
１３を通過した後、光偏向器１４の偏向面１４ａ上に入
射する。
等の光源手段である。光源手段１１に設けた複数の発光
部１１ａ，１１ｂからは各々集光レンズ１２の光軸ｇに
対して平行に中心光線ｈa ，ｈb が出射している。これ
らの中心光線ｈa ，ｈb は集光レンズ１２の焦点Ｆを通
り、副走査方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ
１３を通過した後、光偏向器１４の偏向面１４ａ上に入
射する。
【０００７】このシリンドリカルレンズ１３によって、
各発光部１１ａ，１１ｂから出射して集光レンズ１２を
通過した各光束を偏向面４ａの近傍の主走査断面内に線
像として形成している。このとき、各発光部１１ａ，１
１ｂからの中心光線ｈa ，ｈb は偏向面１４ａ上にて、
偏向面による光束の偏向方向に互いに離れた位置に入射
し反射している。
各発光部１１ａ，１１ｂから出射して集光レンズ１２を
通過した各光束を偏向面４ａの近傍の主走査断面内に線
像として形成している。このとき、各発光部１１ａ，１
１ｂからの中心光線ｈa ，ｈb は偏向面１４ａ上にて、
偏向面による光束の偏向方向に互いに離れた位置に入射
し反射している。
【０００８】偏向面１４ａで反射した光束はアナモフィ
ック系より成る走査レンズ系１５によって例えば感光体
のごとき被走査媒体の被走査面１６上に結像している。
ック系より成る走査レンズ系１５によって例えば感光体
のごとき被走査媒体の被走査面１６上に結像している。
【０００９】図４は図３の光偏向器１４から被走査面１
６に至る副走査断面内の光路を示した概略図である。同
図の実線で示すように走査レンズ系１５は副走査断面内
において偏向面１４ａと被走査面１６とが略共役関係と
なるように構成している。
６に至る副走査断面内の光路を示した概略図である。同
図の実線で示すように走査レンズ系１５は副走査断面内
において偏向面１４ａと被走査面１６とが略共役関係と
なるように構成している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】図３に示す複数ビーム
走査光学装置においては、光源手段１１の各発光部１１
ａと１１ｂから出射した中心光線ｈa ，ｈb は前述のよ
うに偏向面１４ａ上にて互いに離れた位置に入射する。
走査光学装置においては、光源手段１１の各発光部１１
ａと１１ｂから出射した中心光線ｈa ，ｈb は前述のよ
うに偏向面１４ａ上にて互いに離れた位置に入射する。
【００１１】即ち、シリンドリカルレンズ１３によって
形成される偏向面１４ａ上の複数の線像の中心位置は、
複数の発光部のうちどれかひとつに対応した線像だけ
は、その中心位置を所望の位置に、例えば偏向面上に設
置可能となる。しかしながら、それ以外の線像の中心位
置は所望の位置から離れてくる。
形成される偏向面１４ａ上の複数の線像の中心位置は、
複数の発光部のうちどれかひとつに対応した線像だけ
は、その中心位置を所望の位置に、例えば偏向面上に設
置可能となる。しかしながら、それ以外の線像の中心位
置は所望の位置から離れてくる。
【００１２】即ち、図４の破線で示す光路のように他の
線像は偏向面１４ａからずれた位置１４ｂに結像する。
このときのずれた線像の中心位置Ｐａは走査レンズ系１
５によって被走査面１６上には結像しなく被走査面１６
から離れた点Ｐｂに結像する。即ち、被走査面１６上で
はディフォーカスしてくる。このときのディフォーカス
量は光偏向器１４が回転すると更に大きくなってくる。
線像は偏向面１４ａからずれた位置１４ｂに結像する。
このときのずれた線像の中心位置Ｐａは走査レンズ系１
５によって被走査面１６上には結像しなく被走査面１６
から離れた点Ｐｂに結像する。即ち、被走査面１６上で
はディフォーカスしてくる。このときのディフォーカス
量は光偏向器１４が回転すると更に大きくなってくる。
【００１３】即ち、被走査面１６上での光ビームのスポ
ット径が増大し、高精度な光走査が出来なくなってくる
という問題点が生じてくる。
ット径が増大し、高精度な光走査が出来なくなってくる
という問題点が生じてくる。
【００１４】又、前述したように光源手段１１の各発光
部１１ａ，１１ｂから出射した光束が偏向面１４ａ上に
て互いに離れた位置に入射し、反射偏向する為、単一の
光ビームを用いた走査光学装置に比べて偏向面を大きく
しなければならなく光偏向器が大型化し、高精度で高速
の走査が難しくなるという問題点があった。
部１１ａ，１１ｂから出射した光束が偏向面１４ａ上に
て互いに離れた位置に入射し、反射偏向する為、単一の
光ビームを用いた走査光学装置に比べて偏向面を大きく
しなければならなく光偏向器が大型化し、高精度で高速
の走査が難しくなるという問題点があった。
【００１５】本発明は半導体レーザアレイのような光源
手段を用いて被走査面上を複数の光ビームで同時に走査
する際、各光ビームが各々被走査面上で良好にピントを
結び、高密度で高精度な走査が可能で、かつ単一の光ビ
ームを使用したときと略同一の大きさの光偏向器で良
く、高速走査が可能な複数ビーム走査光学装置の提供を
目的とする。
手段を用いて被走査面上を複数の光ビームで同時に走査
する際、各光ビームが各々被走査面上で良好にピントを
結び、高密度で高精度な走査が可能で、かつ単一の光ビ
ームを使用したときと略同一の大きさの光偏向器で良
く、高速走査が可能な複数ビーム走査光学装置の提供を
目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の複数ビーム走査
光学装置は、独立に光変調が可能な複数の発光部を有す
る光源手段から放射した複数の光ビームを第１光学系で
平行光束として絞りを介して光偏向器に導光し、該光偏
向器で偏向させた光ビームを第２光学系により被走査面
上に導光し、該複数の光ビームで該被走査面上を同時に
光走査する際、該複数の発光部は該被走査面上の光ビー
ムの主走査方向と斜め方向に配列しており、該複数の発
光部の数をｎ、ピッチをｄ、該光偏向器の偏向面の基準
位置から該絞りまでの距離をＬ、該第１光学系の焦点距
離をｆとしたとき
光学装置は、独立に光変調が可能な複数の発光部を有す
る光源手段から放射した複数の光ビームを第１光学系で
平行光束として絞りを介して光偏向器に導光し、該光偏
向器で偏向させた光ビームを第２光学系により被走査面
上に導光し、該複数の光ビームで該被走査面上を同時に
光走査する際、該複数の発光部は該被走査面上の光ビー
ムの主走査方向と斜め方向に配列しており、該複数の発
光部の数をｎ、ピッチをｄ、該光偏向器の偏向面の基準
位置から該絞りまでの距離をＬ、該第１光学系の焦点距
離をｆとしたとき
【００１７】
【数２】 なる条件を満足することを特徴としている。
【００１８】本発明では、前記第１光学系と前記光偏向
器との間の光路中に副走査方向に屈折力を有するアナモ
フィックレンズを配置し、副走査断面内において該第１
光学系からの光ビームが該光偏向器の偏向面に集光する
ようにし、又前記第２光学系をアナモフィック系より構
成し、副走査断面内において該偏向面と前記被走査面と
が略共役関係となり、主走査断面内においてｆ−θ特性
を有するようにしたことを特徴としている。
器との間の光路中に副走査方向に屈折力を有するアナモ
フィックレンズを配置し、副走査断面内において該第１
光学系からの光ビームが該光偏向器の偏向面に集光する
ようにし、又前記第２光学系をアナモフィック系より構
成し、副走査断面内において該偏向面と前記被走査面と
が略共役関係となり、主走査断面内においてｆ−θ特性
を有するようにしたことを特徴としている。
【００１９】
【実施例】図１は本発明の実施例１の要部斜視図、図２
は図１の実施例１の主走査断面内の要部概略図である。
は図１の実施例１の主走査断面内の要部概略図である。
【００２０】図中１は光源手段であり、複数の発光部１
ａ，１ｂを有しており、例えば半導体レーザアレイ等か
ら成っている。発光部１ａ，１ｂは主走査方向と斜め方
向に配置されており、その間隔ｄはｄ＝１００μｍであ
る。又、複数の発光部１ａ，１ｂからは各々発散光束が
出射している。
ａ，１ｂを有しており、例えば半導体レーザアレイ等か
ら成っている。発光部１ａ，１ｂは主走査方向と斜め方
向に配置されており、その間隔ｄはｄ＝１００μｍであ
る。又、複数の発光部１ａ，１ｂからは各々発散光束が
出射している。
【００２１】ｈa ，ｈb は各々発光部１ａ，１ｂより第
１光学系としての集光レンズ２（焦点距離ｆ＝１０．２
ｍｍ）の光軸ｇに対して平行に出射した中心光線であ
る。これらの中心光線ｈa ，ｈb を中心とした各光束は
集光レンズ２を通り（このうち中心光線ｈa ，ｈb は集
光レンズ２の焦点Ｆを通り）、副走査方向に屈折力を有
するシリンドリカルレンズ３を通過した後、主に主走査
方向の光束を制限する絞り７を通って光偏向器４の偏向
面４ａ上に入射する。このとき絞り７がないと、各光束
の中心光線ｈa ，ｈb は偏向面４ａ上で互いに離れた位
置Ｐａ，Ｐｂに入射し反射する。
１光学系としての集光レンズ２（焦点距離ｆ＝１０．２
ｍｍ）の光軸ｇに対して平行に出射した中心光線であ
る。これらの中心光線ｈa ，ｈb を中心とした各光束は
集光レンズ２を通り（このうち中心光線ｈa ，ｈb は集
光レンズ２の焦点Ｆを通り）、副走査方向に屈折力を有
するシリンドリカルレンズ３を通過した後、主に主走査
方向の光束を制限する絞り７を通って光偏向器４の偏向
面４ａ上に入射する。このとき絞り７がないと、各光束
の中心光線ｈa ，ｈb は偏向面４ａ上で互いに離れた位
置Ｐａ，Ｐｂに入射し反射する。
【００２２】そこで本実施例では絞り７を後述するよう
に偏向面４ａより所定の位置に設けることにより偏向面
４ａに入射する光束の中心光線を変えて、中心光線が偏
向面４ａの略同一位置に入射し、反射するようにしてい
る。
に偏向面４ａより所定の位置に設けることにより偏向面
４ａに入射する光束の中心光線を変えて、中心光線が偏
向面４ａの略同一位置に入射し、反射するようにしてい
る。
【００２３】即ち、絞り７を設けることにより主走査断
面内で光束を制限し、中心光線を絞り７への入射前のｈ
a ，ｈb より絞り７を通過後の絞り７の中心を通過する
光線ｊa ，ｊb としている。
面内で光束を制限し、中心光線を絞り７への入射前のｈ
a ，ｈb より絞り７を通過後の絞り７の中心を通過する
光線ｊa ，ｊb としている。
【００２４】これにより中心光線ｊa ，ｊb が偏向面４
ａ上で位置Ｑａ，Ｑｂのように互いに接近し、しかも集
光レンズ２の光軸ｇ上の光線の入射位置近傍に入射し、
反射するようにしている。
ａ上で位置Ｑａ，Ｑｂのように互いに接近し、しかも集
光レンズ２の光軸ｇ上の光線の入射位置近傍に入射し、
反射するようにしている。
【００２５】尚、シリンドリカルレンズ３は各発光部１
１ａ，１１ｂから出射した光束より偏向面４ａの近傍の
主走査断面内に線像を形成している。
１ａ，１１ｂから出射した光束より偏向面４ａの近傍の
主走査断面内に線像を形成している。
【００２６】偏向面４ａで反射した光束は第２光学系と
してのアナモフィック系より成る走査レンズ系５によっ
て感光ドラム８等の表面（被走査面）６に結像してい
る。走査レンズ系５は球面レンズ５ａと主走査断面と副
走査断面で屈折力が異なるトーリック面を有するトーリ
ックレンズ５ｂの２つのレンズから成っており、主走査
断面内ではｆ−θ特性を有している。
してのアナモフィック系より成る走査レンズ系５によっ
て感光ドラム８等の表面（被走査面）６に結像してい
る。走査レンズ系５は球面レンズ５ａと主走査断面と副
走査断面で屈折力が異なるトーリック面を有するトーリ
ックレンズ５ｂの２つのレンズから成っており、主走査
断面内ではｆ−θ特性を有している。
【００２７】そして光偏向器４をモータ等の駆動手段９
で回転させることにより感光ドラム８から成る被走査面
６を２つのスポット６ａ，６ｂで光走査している。それ
と共に感光ドラム８を矢印８ａ方向に回転させることに
より、これにより被走査面６を副走査方向に２つの光ス
ポット６ａ，６ｂで等速に光走査している。
で回転させることにより感光ドラム８から成る被走査面
６を２つのスポット６ａ，６ｂで光走査している。それ
と共に感光ドラム８を矢印８ａ方向に回転させることに
より、これにより被走査面６を副走査方向に２つの光ス
ポット６ａ，６ｂで等速に光走査している。
【００２８】本実施例において副走査断面内では偏向面
４ａと被走査面６とが略共役関係となり、主走査断面内
では光出力部１１ａ，１１ｂと被走査面６とが略共役関
係となるようにしている。
４ａと被走査面６とが略共役関係となり、主走査断面内
では光出力部１１ａ，１１ｂと被走査面６とが略共役関
係となるようにしている。
【００２９】次に本実施例における各要素について説明
する。
する。
【００３０】図４に示すように被走査面上におけるディ
フォーカス量Δは光軸ｇと垂直方向における偏向面４ａ
上での反射点までの距離をａ、走査レンズ系５の副走査
方向の倍率をβとすると Δ≒２ａ×β2 なる関係がある。
フォーカス量Δは光軸ｇと垂直方向における偏向面４ａ
上での反射点までの距離をａ、走査レンズ系５の副走査
方向の倍率をβとすると Δ≒２ａ×β2 なる関係がある。
【００３１】今、光源手段１の発光部の数をｎ、ピッチ
をｄ、絞り７から光偏向器４の偏向面の基準位置（主走
査断面内において光ビームが被走査面の走査範囲の中心
部に入射するときに位置している偏向面に光軸ｇ上の光
線が入射する位置）までの距離をＬ、集光レンズ２の焦
点距離をｆとしたとき距離ａは
をｄ、絞り７から光偏向器４の偏向面の基準位置（主走
査断面内において光ビームが被走査面の走査範囲の中心
部に入射するときに位置している偏向面に光軸ｇ上の光
線が入射する位置）までの距離をＬ、集光レンズ２の焦
点距離をｆとしたとき距離ａは
【００３２】
【数３】 となる。
【００３３】
【外１】 本実施例ではＬ＝２０ｍｍとし、これより距離ａはａ≒
０．１ｍｍとなっている。この距離ａは絞り７を設けな
いときに比べて約１／４となっている。
０．１ｍｍとなっている。この距離ａは絞り７を設けな
いときに比べて約１／４となっている。
【００３４】本実施例ではこのように各要素を適切に設
定し、これにより被走査面上での光ビームの結像スポッ
ト径を走査レンズ系５の焦点深度内におくことができ、
高密度、高精度な走査を可能としている。また光偏向器
も単一の光ビームを使用する場合とほぼ同じ大きさとな
っている。これによりモータ等への負荷を増すことがな
く高速走査を可能としている。
定し、これにより被走査面上での光ビームの結像スポッ
ト径を走査レンズ系５の焦点深度内におくことができ、
高密度、高精度な走査を可能としている。また光偏向器
も単一の光ビームを使用する場合とほぼ同じ大きさとな
っている。これによりモータ等への負荷を増すことがな
く高速走査を可能としている。
【００３５】尚、本実施例において光源手段１は前述の
条件式（１）を満足するように各要素を設定すれば２つ
以上の発光部を有していても良く、前述と同様の効果が
得られる。
条件式（１）を満足するように各要素を設定すれば２つ
以上の発光部を有していても良く、前述と同様の効果が
得られる。
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば以上のように各要素を設
定することにより半導体レーザアレイのような光源手段
を用いて被走査面上を複数の光ビームで同時に走査する
際、各光ビームが各々被走査面上で良好にピントを結び
高密度で高精度な走査が可能で、かつ単一の光ビームを
使用したときと略同一の大きさの光偏向器で良く、高速
走査が可能な複数ビーム走査光学装置を達成することが
できる。
定することにより半導体レーザアレイのような光源手段
を用いて被走査面上を複数の光ビームで同時に走査する
際、各光ビームが各々被走査面上で良好にピントを結び
高密度で高精度な走査が可能で、かつ単一の光ビームを
使用したときと略同一の大きさの光偏向器で良く、高速
走査が可能な複数ビーム走査光学装置を達成することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の要部斜視図
【図２】図１の主走査断面内の要部概略図
【図３】従来の複数ビーム走査光学装置の主走査断面内
の要部概略図
の要部概略図
【図４】図３の一部分の副走査断面内の概略図
１ 光源手段 ２ 第１光学系 ３ シリンドリカルレンズ ４ 光偏向器 ５ 第２光学系 ６ 被走査面 ７ 絞り ８ 感光ドラム ５ａ 偏向面
Claims (2)
- 【請求項１】 独立に光変調が可能な複数の発光部を有
する光源手段から放射した複数の光ビームを第１光学系
で平行光束として絞りを介して光偏向器に導光し、該光
偏向器で偏向させた光ビームを第２光学系により被走査
面上に導光し、該複数の光ビームで該被走査面上を同時
に光走査する際、該複数の発光部は該被走査面上の光ビ
ームの主走査方向と斜め方向に配列しており、該複数の
発光部の数をｎ、ピッチをｄ、該光偏向器の偏向面の基
準位置から該絞りまでの距離をＬ、該第１光学系の焦点
距離をｆとしたとき 【数１】 なる条件を満足することを特徴とする複数ビーム走査光
学装置。 - 【請求項２】 前記第１光学系と前記光偏向器との間の
光路中に副走査方向に屈折力を有するアナモフィックレ
ンズを配置し、副走査断面内において該第１光学系から
の光ビームが該光偏向器の偏向面に集光するようにし、
又前記第２光学系をアナモフィック系より構成し、副走
査断面内において該偏向面と前記被走査面とが略共役関
係となり、主走査断面内においてｆ−θ特性を有するよ
うにしたことを特徴とする請求項１の複数ビーム走査光
学装置。
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