JPH11218701A

JPH11218701A - 走査光学装置

Info

Publication number: JPH11218701A
Application number: JP1906898A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Takanashi; 健一高梨
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-01-30
Filing date: 1998-01-30
Publication date: 1999-08-10

Abstract

(57)【要約】【課題】ＬＥＤアレイを光源とし、高速で光走査領域の
広く、光学配置の自由度が高い走査光学装置を実現す
る。【解決手段】ＬＥＤアレイ１Ａおよびその駆動回路を搭
載した回路基板２Ａと、各ＬＥＤ発光部からの光束をカ
ップリングするカップリングレンズ３Ａと、カップリン
グレンズからの射出光束を各々、主走査対応方向に長い
線像として結像させる線像結像光学系４Ａと、各線像の
近傍に偏向反射面６Ａを持ち、各光束を同時且つ等角速
度的に偏向させる光偏向手段５Ａと、偏向された各光束
を被走査面８上に互いに分離した光スポットとして集光
させ、光偏向手段の偏向反射面位置と被走査面位置とを
副走査対応方向に関して幾何光学的に略共役関係とする
走査結像光学系７Ａとを光走査ユニットとしてユニット
化し、複数の光走査ユニットＡ，Ｂを共通の被走査面８
に対して主走査対応方向へ配列し、各光走査ユニットに
よる主走査領域を互いに連続させ得るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は走査光学装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】走査光学装置は、デジタルの複写装置や
光プリンタ等に関連して広く知られている。このような
光走査装置において、光走査による画像書込みの高速化
を目的として、一度に複数ラインを光走査するマルチビ
ーム式の走査光学装置の実現が意図されている。また、
光走査により画像書込みできる領域を拡大する方策とし
て、主走査方向に互いに分離した２系統の光束で、被走
査面を同時に光走査する「広域光走査装置」が知られて
いる（特開昭６０−３５７１２号公報）。ところで、従
来の走査光学装置においては、光源として発光強度の大
きい半導体レーザが用いられている。上記のマルチビー
ム式の走査光学装置における光源として半導体レーザア
レイを用いることも意図されているが、半導体レーザア
レイでアレイ化できる半導体レーザ発光部は高々数個に
過ぎず、同時に走査できるライン数も高々数ラインであ
る。また、上記広域光走査装置では、各光源からの光束
を偏向させるのに共通の回転多面鏡を用いており、この
ため、各光源や結像光学系のレイアウトに対する制約が
大きいという問題がある。一方、光書込装置として、従
来からＬＥＤアレイ（発光ダイオードアレイ）を用いる
ものが知られている。ＬＥＤアレイは通常、数１０〜数
１００のＬＥＤ発光部を有するので、このようなＬＥＤ
アレイチップを発光部配列方向に密に配列し、セルフォ
ックレンズアレイのような「等倍結像系」を用い、各Ｌ
ＥＤ発光部の等倍像を被走査面上に結像させる。ＬＥＤ
アレイを用いる光書込装置の問題点は、多数のＬＥＤア
レイのチップを直線上に密に配列しなければならないた
め、光源として多数のチップを必要とする点にある。例
えば、ＬＥＤアレイの代表的なものとして、１チップに
ＬＥＤ発光部を１２８個、４００ｄｐｉの密度で有する
ものがあるが、このチップの長さは略８ｍｍであるか
ら、例えば２１０ｍｍ幅の領域に書込みを行おうとすれ
ば、上記チップを２６個配列する必要があり、チップ配
列における直線性も確保されねばならない。

【０００３】上述した走査光学装置の場合、偏向光束に
よる被走査面の走査速度が大きいため光源として発光強
度の大きい半導体レーザを用いないと、被走査面の実体
をなす光導電性感光体を感光させて静電潜像を書き込む
ことが難しいという問題があり、このため、ＬＥＤを光
源とする走査光学装置は実用化されていなかった。しか
し近来、光導電性の感光体の感度が向上し、より少ない
光量での静電潜像形成が可能になってきている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この発明は上述した事
情に鑑み、ＬＥＤアレイを光源とし、高速で、光走査領
域が広く、光学系配置の自由度が高い走査光学装置の実
現を課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明の走査光学装置
は複数の「光走査ユニット」を有する。光走査ユニット
の個々は、回路基板と、カップリングレンズと、線像結
像光学系と、光偏向手段と、走査結像光学系とを有す
る。「回路基板」は、ＬＥＤアレイと、その駆動回路を
搭載した基板である。「カップリングレンズ」は、ＬＥ
Ｄアレイの各ＬＥＤ発光部からの光束をカップリングす
る。このカップリングレンズは、光源となる上記各ＬＥ
Ｄ発光部に共通のレンズである。カップリングレンズの
作用は、各ＬＥＤ発光部からの光束を平行光束化する
「コリメート作用」でもよいし、上記各光束を弱い発散
性もしくは弱い集束性の光束とする作用でもよい。「線
像結像光学系」は、カップリングレンズからの各射出光
束を各々、主走査対応方向（各光走査ユニットにおい
て、光源から被走査面に至る光路上で主走査方向に対応
する方向をいう）に長い線像として結像させる光学系で
あり、上記各射出光束に共通である。線像結像光学系と
しては「副走査対応方向（各光走査ユニットにおいて、
光源から被走査面に至る光路上で副走査方向に対応する
方向をいう）にのみ正のパワーを持つシリンドリカルレ
ンズや凹シリンダミラー」を用いることができる。「光
偏向手段」は、線像結像光学系により結像した各線像の
近傍に偏向反射面を持ち、各光束を同時且つ等角速度的
に偏向させる。光偏向手段としては周知の回転多面鏡や
回転単面鏡、回転２面鏡を利用することができる。「走
査結像光学系」は、光偏向手段により等角速度的に偏向
された各光束に共通に配備され、各光束を被走査面上に
互いに分離した光スポットとして集光させる。走査結像
光学系は、光偏向手段の偏向反射面位置と被走査面位置
とを副走査対応方向に関して幾何光学的に略共役関係と
する。走査結像光学系は、レンズのみ、あるいは結像作
用を持つ凹面鏡により構成でき、さらには、結像機能を
持つ反射鏡とレンズとの混合系として構成することもで
きる。走査結像光学系は勿論、光スポットによる被走査
面の主走査を等速化する機能（ｆθ特性やリニアリテ
ィ）を有することが好ましい。

【０００６】即ち、光走査ユニットは、ＬＥＤアレイの
個々のＬＥＤ発光部からの光束をカップリングレンズで
以後の光学系にカップリングし、カップリングレンズか
ら射出した各光束を線像結像光学系により、主走査対応
方向に長い線像として結像する。そして光偏向手段によ
り等角速度的に偏向させ、各偏向光束を走査結像光学系
により被走査面上に互いに分離した光スポットとして集
光させ、被走査面の光走査を行う。複数の光走査ユニッ
トは、共通の被走査面に対して主走査対応方向へ配列さ
れ、各光走査ユニットによる主走査領域を互いに連続さ
せ得るようにされる。

【０００７】即ち、例えば、各光走査ユニットにおいて
第１のＬＥＤ発光部を発光させて光走査を行うと、同一
の被走査面上において、各光走査ユニットによる走査に
より書き込まれる線を一本の連続した線として書き込む
ことができる。即ち、この発明の走査光学装置は「広域
光走査が可能」である。

【０００８】光走査ユニットにおいて「光スポットが主
走査を行うときに移動する向き」を「主走査の向き」と
呼ぶと、光走査ユニットの主走査の向きは「全ての光走
査ユニットに対して同じ向き」に揃えることができる。
この場合、各光走査ユニットごとに書込み開始の同期光
を検出する同期光検出手段を設けて、各光ユニットにお
ける書込み開始位置を揃えるようにする（請求項２）。
各光走査ユニットの書込み長さ（光走査の開始位置と終
了位置の距離）は光走査ユニットごとに定まっているか
ら、任意の光走査ユニットにおける書込み開始位置が定
まれば該ユニットにおける光走査終了位置は一義的に定
まるので、隣接する光走査ユニットの一方における書込
み開始位置と他方における光走査終了位置が連続するよ
うにすることにより、上記の如く「各光走査ユニットに
よる主走査領域を互いに連続」させることができるので
ある。なお、各光走査ユニットによる書込み長さは、互
いに等しく設定しても良いし、互いに異なるように設定
することもできる。複数の光走査ユニットの、互いに隣
接する光走査ユニットのうちの少なくとも１対において
主走査の向きを逆向きとし、対をなす光走査ユニットの
中間部に、これら（対をなす）光走査ユニットに共通し
て、各書込み開始の同期光を検出する同期光検出手段を
設けてもよい（請求項３）。この場合には、同期光検出
手段により検出される同期光に応じて、隣接する光走査
ユニットの書込み開始位置が互いに連続するようにする
のである。

【０００９】光走査ユニットにおけるＬＥＤアレイのＬ
ＥＤ発光部の配列方向は、全ての光走査ユニットにおい
て略同じ方向に向けられる。この場合、各光走査ユニッ
トにおけるＬＥＤアレイのＬＥＤアレイ発光部の配列方
向は「主走査対応方向に揃える」ようにしてもよいし、
「副走査対応方向に略平行となる」ようにしてもよい
（請求項４）。ＬＥＤアレイチップにおけるＬＥＤ発光
部の配列ピッチは、例えば４００ｄｐｉと言うように規
格化されて定まっているが、配列ピッチにはチップ固体
ごとの誤差による「バラツキ」がある。このような場
合、光走査ユニットごとにＬＥＤ発光部の配列ピッチに
バラツキがあるとき、全ての光走査ユニットにおいて、
ＬＥＤアレイのＬＥＤ発光部配列方向を副走査対応方向
に揃えてしまうと、ＬＥＤアレイチップごとの発光部配
列ピッチのバラツキにより、走査線ピッチが不揃いにな
る。このような場合には、ＬＥＤアレイにおけるＬＥＤ
発光部配列方向を副走査対応方向に対して若干傾けるこ
とにより、被走査面上における光スポットの副走査方向
の間隔を調整できるので、このことを利用して走査線ピ
ッチの不揃いを補正できる。上において「ＬＥＤアレイ
発光部の配列方向を、副走査対応方向に略平行」となる
ようにするとは、上記配列方向を副走査対応方向に若干
傾けて、走査線ピッチの不揃いを補正する場合を含んで
いる。あるいはまた、上記配列方向の副走査対応方向に
対する角の切り換えにより走査線ピッチを切り換えるよ
うにすることができる。

【００１０】この発明の走査光学装置において、各光走
査ユニットは、カップリングレンズと線像結像光学系と
の間に「ビーム整形用のアパーチュア」を有することが
できる。請求項４記載の発明において、カップリングレ
ンズの作用を「実質的なコリメート作用」とする場合に
は、アパーチュアをカップリングレンズの焦点面近傍に
配備するのが良い（請求項５）。また、各光走査ユニッ
トにおけるＬＥＤアレイは、そのＬＥＤ発光部配列の中
央を、光走査ユニットにおけるカップリングレンズの光
軸近傍に位置設定するのが良い（請求項６）。請求項５
または６記載の発明の場合、ビーム整形用のアパーチュ
アの実質的な配備位置を線像結像光学系の物体側焦点面
位置とするとともに、カップリングレンズの焦点距離：
ｆ_colと、線像結像光学系の副走査対応方向の焦点距
離：ｆ_cyとを互いに等しくすることができる（請求項
７）。

【００１１】前述したように、被走査面の実体をなすの
は、光導電性の感光体の感光面である。この発明の走査
光学装置における光導電性の感光体としては「光源であ
るＬＥＤ発光部からの光により静電潜像の形成できるよ
うな高感度のもの」が用いられるが、感光体の形態とし
ては、従来から知られた円筒形状のものや有端・無端の
ベルト状のものを適宜利用できる。ところで、この発明
の走査光学装置では各光走査ユニットに用いられる光源
がＬＥＤアレイであって、ＬＥＤ発光部は６４〜２５６
個もあるので、上記請求項４記載の発明の場合のよう
に、ＬＥＤ発光部の配列方向を副走査対応方向に向けた
場合、被走査面は一度に６４〜２５６ラインが光走査さ
れることになる。簡単のために、被走査面における１ｍ
ｍ当りを１０ラインで走査する場合を考えてみると、例
えばＬＥＤ発光部が１２８個あれば、一度に光走査され
る幅は１２．８ｍｍとなる。光導電性の感光体が円筒形
状である場合、その直径が小さいと、同時に走査される
上記１２．８ｍｍの幅のなかで、光スポットの径が円筒
表面の曲率により一定にならなくなる場合が考えられ
る。このような問題を回避するには、各光走査ユニット
に共通の被走査面の実体をなす光導電性の感光体を無端
もしくは有端のベルト状とし、感光体が平面的に張られ
た部分において光走査を行うようにすればよい（請求項
８）。勿論、ＬＥＤ発光部の配列方向が主走査方向に向
いているときには、円筒状の感光体を用いても上記の問
題は生じない。しかし、ＬＥＤ発光部の配列方向を主走
査方向に向ける場合にも、感光体を無端もしくは有端の
ベルト状とし、感光体が平面的に張られた部分において
光走査を行うようにしてよいことは言うまでもない。光
走査ユニットの数は適宜であるが、ユニット数を２とす
る（請求項９）のは、装置のコンパクト化やコストの面
から見て実用的である。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１において、符号Ａ，Ｂは「光
走査ユニット」、符号８は「光走査ユニットＡ，Ｂの光
走査に共通の被走査面の実体をなす感光体」を示してい
る。

【００１３】光走査ユニットＡはＬＥＤアレイ１Ａおよ
びその駆動回路を搭載した回路基板２Ａと、カップリン
グレンズ３Ａと、シリンドリカルレンズ４Ａと、回転多
面鏡５Ａと、走査結像光学系７Ａと、同期光検出用のフ
ォトセンサ９Ａを有する。

【００１４】光走査ユニットＢはＬＥＤアレイ１Ｂおよ
びその駆動回路を搭載した回路基板２Ｂと、カップリン
グレンズ３Ｂと、シリンドリカルレンズ４Ｂと、回転多
面鏡５Ｂと、走査結像光学系７Ｂと、同期光検出用のフ
ォトセンサ９Ｂを有する。

【００１５】光走査ユニットＡ，Ｂの機能は同様のもの
であるので、これらを一緒に説明する。ＬＥＤアレイ１
Ａ（１Ｂ）は、その駆動回路とともに回路基板２Ａ（２
Ｂ）に搭載されている。ＬＥＤアレイは、ＬＥＤ発光部
を３００ｄｐｉ〜１２００ｄｐｉの配列密度で６４〜２
５６個有するものが知られており、これら公知のものを
適宜利用することができる。この実施の形態において、
ＬＥＤアレイ１Ａ（１Ｂ）のＬＥＤ発光部の配列方向
は、副走査対応方向（図面に直交する方向）に設定され
ている。回路基板２Ａ（２Ｂ）に、ＬＥＤアレイととも
に搭載された駆動回路は、ＬＥＤアレイにおける各ＬＥ
Ｄ発光部の発光出力を独立して制御できるとともに、光
走査時にパルス幅変調等の可能なものである。カップリ
ングレンズ３Ａ（３Ｂ）はＬＥＤアレイ１Ａ（１Ｂ）に
おける各ＬＥＤ発光部に共通に設けられ、少なくとも１
枚のレンズにより構成され、ＬＥＤアレイ１Ａ（１Ｂ）
の各ＬＥＤ発光部から放射される光束を、以後の光学系
にカップリングする。カップリングレンズ３Ａ（３Ｂ）
の作用は、上記各ＬＥＤ発光部からの光束を「平行光
束」に変換する作用でもよいし、「弱い発散性もしくは
弱い集束性の光束」に変換する作用でもよい。ここでは
説明の具体性のため、カップリングレンズ３Ａ（３Ｂ）
のカップリング作用が「コリメート作用」であり、各Ｌ
ＥＤ発光部からの光束はカップリングレンズ３Ａ（３
Ｂ）により実質的な平行光束となるものとする。

【００１６】カップリングレンズ３Ａ（３Ｂ）によりカ
ップリングされた複数の光束はビーム整形用のアパーチ
ュア１０Ａ（１０Ｂ）を通過して、シリンドリカルレン
ズ４Ａ（４Ｂ）により副走査対応方向に集光され、副走
査対応方向に互いに近接して分離した「主走査対応方向
に長い線像」に結像する。回転多面鏡５Ａ（５Ｂ）は上
記線像の結像位置近傍に偏向反射面６Ａ（６Ｂ）を有
し、それぞれ矢印方向（時計回り方向）に等速回転し、
偏向反射面により反射された複数光束を同時且つ等角速
度的に偏向させる。回転多面鏡５Ａ（５Ｂ）により偏向
された複数の光束は、走査結像光学系７Ａ（７Ｂ）の結
像作用により、被走査面の実体をなす感光体８の表面に
それぞれ光スポットとして集光する。これら複数の光ス
ポットは、カップリングレンズ３Ａ（３Ｂ）、シリンド
リカルレンズ４Ａ（４Ｂ）、走査結像光学系７Ａ（７
Ｂ）による各ＬＥＤ発光部の像である。走査結像光学系
７Ａ（７Ｂ）は、この実施の形態においては１枚のレン
ズで構成され、主走査対応方向と副走査対応方向とで正
のパワーの異なる「アナモフィックなｆθレンズ」であ
り、副走査対応方向に関しては「偏向反射面６Ａ（６
Ｂ）の位置と被走査面位置とを、幾何光学的に略共役な
関係」とする機能を有しており、この機能のため、回転
多面鏡５Ａ（５Ｂ）における「面倒れ」を補正する機能
を持つ。フォトセンサ９Ａ（９Ｂ）は「同期光検出手
段」であり、回転多面鏡５Ａ（５Ｂ）による複数偏向光
束の少なくとも１光束を受光して光書込み開始のための
同期信号を発生させる。ＬＥＤアレイ１Ａの各ＬＥＤ発
光部から放射された各光束は、書込み開始位置：ｅから
書込みを開始し、位置：ｆまでの領域：ＬＡを光走査
し、ＬＥＤアレイ１Ｂの各ＬＥＤ発光部から放射された
各光束は、位置：ｆから書込みを開始し、書込み終了位
置：ｇまでの領域：ＬＢを光走査する。従って、被走査
面上の書込み開始位置：ｅから書込み終了位置：ｆまで
を、位置：ｆで連続させて光走査することができる。

【００１７】図２は、ＬＥＤアレイ１Ａ（１Ｂ）から被
走査面に至る光路を直線的に展開した状態において、光
学配置を説明図的に示している。図の上下方向が副走査
対応方向である。ＬＥＤアレイ１Ａ（１Ｂ）の複数のＬ
ＥＤ発光部（ＬＥＤアレイ１Ａ，１Ｂは同一タイプのも
のであり、ＬＥＤＡ発光部数および配列密度は同一であ
る）は、図の領域：ａ〜ｂ間に副走査対応方向に等間隔
で配列している。実際のＬＥＤ発光部は６４〜２５６個
と多数であるが、図示の都合で発光部（×印）を５個示
してある。ＬＥＤアレイ１Ａ（１Ｂ）は、そのＬＥＤ発
光部配列面を、カップリングレンズ３Ａ（３Ｂ）の物体
側焦点面と実質的に合致させて配備されている。このた
め、各ＬＥＤ発光部からの光束は、カップリングレンズ
３Ａ（３Ｂ）を透過すると、各光束とも平行光束とな
る。図２において、距離：ｆ_colはカップリングレンズ
３Ａ（３Ｂ）の焦点距離である。カップリングレンズ３
Ａ（３Ｂ）を透過した各光束（平行光束）は、アパーチ
ュア１０Ａ（１０Ｂ）を通過することにより各々ビーム
整形されたのち、シリンドリカルレンズ４Ａ（４Ｂ）を
透過して、回転多面鏡の偏向反射面６Ａ（６Ｂ）の位置
に主走査対応方向（図面の直交する方向）に長い線像と
して結像する。このときの結像は、図示のように領域：
ａ’〜ｂ’の間に行われる。アパーチュア１０Ａ（１０
Ｂ）は、カップリングレンズ３Ａ（３Ｂ）の像側焦点面
位置に実質的に合致して配備される。また、ＬＥＤアレ
イ１Ａ（１Ｂ）におけるＬＥＤ発光部配列の略中央が、
カップリングレンズ３Ａ（３Ｂ）の光軸位置に位置させ
られている。アパーチュア１０Ａ（１０Ｂ）はまた、シ
リンドリカルレンズ４Ａ（４Ｂ）の物体側焦点面と略合
致して配備されている。図２に示す距離：ｆ_cyはシリン
ドリカルレンズ４Ａ（４Ｂ）の焦点距離である。シリン
ドリカルレンズ４Ａ（４Ｂ）により結像される各線像
は、このときシリンドリカルレンズ４Ａ（４Ｂ）の像側
焦点面（偏向反射面６Ａ（６Ｂ）と略合致している）に
結像することになる。偏向反射面６Ａ（６Ｂ）による各
偏向光束は、被走査面８上の副走査方向の領域：ａ''〜
ｂ''の間に光スポットとして集光する。ＬＥＤアレイ１
Ａ（１Ｂ）におけるＬＥＤ発光部数を仮に「１２８個」
とすれば、説明中の実施の形態においては、図１の書込
み開始位置：ｅと書込み終了位置：ｇの間の領域を位
置：ｆで連続させて、１２８ライン分を同時に光走査す
ることができる訳である。被走査面８上における複数の
光スポットの副走査方向の間隔は、カップリングレンズ
３Ａ（３Ｂ）とシリンドリカルレンズ４Ａ（４Ｂ）と走
査結像光学系７Ａ（７Ｂ）との合成系による副走査対応
方向の結像倍率：ｍにより定まり、ＬＥＤ発光部の副走
査対応方向の配列間隔：ξに対し、ｍξである。図２に
示す、焦点距離：ｆ_col，ｆ_cyを互いに等しく設定する
と、図２の領域：ａ〜ｂと領域：ａ’〜ｂ’とが等しく
なるので、このようにすると、上記倍率：ｍは走査結像
光学系７Ａ（７Ｂ）の副走査方向の倍率になる。

【００１８】すなわち、上に実施の形態を説明した走査
光学装置は「ＬＥＤアレイ１Ａおよびその駆動回路を搭
載した回路基板２Ａと、ＬＥＤアレイの各ＬＥＤ発光部
からの光束をカップリングする、各ＬＥＤ発光部に共通
のカップリングレンズ３Ａと、カップリングレンズから
の各射出光束を各々、主走査対応方向に長い線像として
結像させる線像結像光学系４Ａと、該線像結像光学系に
より結像した各線像の近傍に偏向反射面６Ａを持ち、各
光束を同時且つ等角速度的に偏向させる光偏向手段５Ａ
と、該光偏向手段により偏向された各光束に共通に配備
され、各光束を被走査面上に互いに分離した光スポット
として集光させ、光偏向手段の偏向反射面位置と被走査
面位置とを副走査対応方向に関して幾何光学的に略共役
関係とする走査結像光学系７Ａとを光走査ユニットとし
てユニット化し、複数の光走査ユニットＡ，Ｂを、共通
の被走査面８に対して主走査対応方向へ配列し、各光走
査ユニットによる主走査領域：ＬＡ，ＬＢを互いに連続
させ得るようにした走査光学装置（請求項１）である。
また、各光走査ユニットＡ，Ｂにおける「主走査の向
き」が同じ方向であり、各光走査ユニットごとに書込み
開始の同期光を検出する同期光検出手段９，９’を有す
る（請求項２）。

【００１９】また、各光走査ユニットＡ，ＢにおけるＬ
ＥＤアレイ１Ａ，１Ｂは、ＬＥＤ発光部の配列方向を副
走査対応方向に略平行にして配備されている（請求項
４）。各光走査ユニットＡ，Ｂは、カップリングレンズ
３Ａ，３Ｂと線像結像光学系４Ａ，４Ｂとの間に、ビー
ム整形用のアパーチュア１０Ａ，１０Ｂを有する。カッ
プリングレンズ３Ａ，３Ｂの作用は実質的な「コリメー
ト作用」であり、アパーチュア１０Ａ，１０Ｂの実質的
な配備位置は、カップリングレンズ３Ａ，３Ｂの像側焦
点面位置である（請求項５）。このように、カップリン
グレンズ３Ａ，３Ｂの作用が実質的にコリメート作用で
あり、アパーチュア１０Ａ，１０Ｂの位置が、対応する
カップリングレンズ３Ａ，３Ｂの像側焦点面位置である
ので、ＬＥＤアレイ１Ａ，１Ｂの各ＬＥＤ発光部からの
光束はカップリングレンズ３Ａ，３Ｂを透過後、平行光
束となり、各光束の主光線がアパーチュア１０Ａ，１０
Ｂの（副走査対応方向の）中央部を通るテレセントリッ
クな配置になり、アパーチュア１０Ａ，１０Ｂのビーム
整形作用を各光束に均一化できる。さらに、各光走査ユ
ニットＡ，ＢにおけるＬＥＤアレイ１Ａ，１Ｂは、その
ＬＥＤ発光部配列の中央が、対応するカップリングレン
ズ３Ａ，３Ｂの光軸近傍に位置設定される（請求項
６）。このため、ＬＥＤ発光部の配列に対し、カップリ
ングレンズ３Ａ，３Ｂの有効径を効率良く利用すること
ができる。また、ビーム整形用のアパーチュア１０Ａ，
１０Ｂの実質的な配備位置が、線像結像光学系であるシ
リンドリカルレンズ４Ａ，４Ｂの物体側焦点面位置であ
るので、シリンドリカルレンズ４Ａ，４Ｂを透過した各
光束の主光線は、回転多面鏡５Ａ，５Ｂの回転軸に対し
て直交的となる。そして、カップリングレンズ３Ａ，３
Ｂの焦点距離：ｆ_colと、線像結像光学系であるシリン
ドリカルレンズ４Ａ，４Ｂの副走査対応方向の焦点距
離：ｆ_cyとが互いに等しいので、回転多面鏡の偏向反射
面近傍に結像する線像の副走査対応方向の間隔が、ＬＥ
Ｄ発光部の間隔と実質的に等しくなる。市販のＬＥＤア
レイは３００，４００，６００，１２００ｄｐｉという
ように、ＬＥＤ発光部の配列密度が規格化されているの
で、上記のようにすると、被走査面上における光スポッ
トの副走査方向の間隔を、走査結像光学系７Ａ，７Ｂの
副走査対応方向の倍率とＬＥＤ発光部の配列密度との関
係のみで容易に設定できる。例えば、１２００ｄｐｉの
ＬＥＤアレイを用い、被走査面上で副走査方向の走査線
ピッチとして６００ｄｐｉを実現するのであれば、走査
結像光学系における副走査対応方向の横倍率を２倍に設
定すれば良い。また、上に説明した実施の形態では、光
走査ユニットは光走査ユニットＡとＢの２ユニットであ
る（請求項９）。

【００２０】図１に示した実施の形態においては、被走
査面の実体をなす感光体８は円筒状であるが、勿論、感
光体としてベルト状のものを用い、感光体が平面的に張
られた部分においてマルチビームの光走査を行うように
できることは言うまでもない（請求項８）。ベルト状の
感光体を用いる場合には、ベルトを駆動する軸を、図１
において上下方向となる主走査対応方向と平行にし、感
光体表面が光走査される部分で図１の図面に直交する平
面となるようにすればよい。図３は、上に説明した実施
の形態における、感光体８の被走査状態を説明図的に示
している。符号ＤＡで示された領域は、光走査ユニット
Ａにより光走査された領域であり、符号ＤＢで示す領域
は、光走査ユニットＢにより光走査された領域である。
両者の境界部分は、前述したように、同期光検出手段で
あるフォトセンサ９Ａ，９Ｂによる書込み開始位置の適
正な設定により連続性が保証される。上記実施の形態に
おいて、ＬＥＤアレイ１Ａ，１ＢのＬＥＤ発光部の配列
方向は副走査対応方向に揃っており、この要な場合は、
光書込み開始位置に対する同期信号を、ＬＥＤアレイに
おける全てのＬＥＤ発光部に対して共通化し、各ＬＥＤ
アレイごとに単一の同期信号で、マルチビームに対する
書込み開始位置を揃えることができる。請求項４記載の
発明において、各光走査ユニットＡ，ＢにおけるＬＥＤ
アレイ１Ａ，１ＢのＬＥＤ発光部の配列方向を副走査対
応方向に「略平行」とし、上記配列方向と副走査対応方
向とのなす角を調整して、書込み領域ＬＡ，ＬＢによる
走査線ピッチを同一に調整するような場合には、ＬＥＤ
アレイを同一の同期信号で制御したのでは、ＬＥＤ発光
部の配列方向の副走査対応方向に対する傾きに応じて、
光スポットの書込み開始位置が光スポットごとにずれて
しまうので、この場合には、上記傾き角に応じて、光ス
ポットごとの書込み開始のタイミングを個別的に設定し
て駆動回路で実行するようにする。上記実施の形態で、
１つの光走査ユニットによるマルチビーム光走査におい
て、回転多面鏡の偏向反射面数を「Ｎ」、感光体の副走
査方向への移動速度をｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）、ＬＥＤアレ
イにおけるＬＥＤ発光部数を「ｎ個」、発光部配列密度
を「ρ(ｄｐｉ)」とすると、回転多面鏡における単位分
あたりの回転数：Ｒ_M（ｒｐｍ）は、「Ｒ_M＝｛６０・ρ
・（ｖ／ｎ）｝／（２５．４Ｎ）」で与えられ、ｎが大
きくなれば、回転多面鏡の回転速度は小さくて良い。こ
の発明の走査光学装置におけるように、光源として、ｎ
＝５４〜２５６というような「大きなｎ」をもつＬＥＤ
アレイを用いることにより、回転多面鏡の回転数を有効
に小さくでき、回転数が比較的小さく、従って、安価な
モータで回転多面鏡の回転を行うことができる。また、
広域光走査を２つの光走査ユニットで行うため、光走査
ユニットごとの走査領域は従来のものと同程度のもので
よいから、１ラインの書込みに要する時間を従来の光走
査と同程度として従来の２倍の主走査領域を光走査で
き、大面積の記録画像を高速で書込むことができる。上
に説明した実施の形態では、書込み開始位置を決定する
ために、光走査ユニットＡ，Ｂごとに、同期光検出手段
としてフォトセンサ９Ａ，９Ｂを設けた。しかし、以下
のようにすることにより、図１における同期光検出手段
９Ａを省略することが可能である。すなわち、光走査ユ
ニットＡとＢで、回転多面鏡５Ａ，５Ｂの回転方向を逆
にし、光走査領域ＬＡ，ＬＢの書込み開始が共に位置：
ｆから開始するようにする。図１との関係で言えば、光
走査ユニットＡは位置：ｆから位置：ｅに向かって光走
査を行うようにし、光走査ユニットＢは位置：ｅから位
置：ｇに向かって光走査を行うようにする。このように
すれば、図１におけるフォトセンサ９Ｂの位置に、光走
査ユニットＡ，Ｂに「共通の同期光検出手段」を配備す
ることにより、各光走査ユニットにおける同期光を検出
するようにできる（請求項３）。但し、同期光検出手段
を２つの光走査ユニットに共通化した場合、検出した同
期光がどちらのユニットのものであるかを識別する必要
がある。これには種々の方策が可能であるが、１例と
して以下のようなものが考えられる。すなわち、上に説
明した実施の形態では、各ＬＥＤアレイはＬＥＤ発光部
を副走査対応方向に向けているので、図１のフォトセン
サ９Ｂの位置に配備される光走査ユニットＡ，Ｂに共通
の同期光検出手段として「図面に直交する方向に分離し
た２つの受光部を持つもの」を用いる。そして、同期光
の検出を行う際には、一方のＬＥＤアレイでは、２つの
受光部のうちの一方の受光部にのみ入射できる光束を放
射するＬＥＤ発光部のみを発光させ、他方のＬＥＤアレ
イでは、他方の受光部にのみ入射できる光束を放射する
ＬＥＤ発光部のみを発光させる。このようにすれば、受
光信号が上記２つの受光部のどちらからのものかによ
り、検出した偏向光束がどちらの光走査ユニットのもの
であるかを識別できる。

【００２１】なお、光走査ユニットＡ，Ｂに対して同期
光検出手段を共通化する場合にも、前述の実施の形態の
ようにフォトセンサ９Ａ，９Ｂを用いる場合も、光走査
ユニットＡ，Ｂの各偏向光束が、互いに他のユニットの
走査領域に入射しないように、光走査ユニットＡ，Ｂ間
は適当な遮光手段で遮光し、同期光検出手段の部分での
み、偏向光束が同手段に入射できるようにする。

【００２２】上の実施の形態において、ＬＥＤアレイか
ら回転多面鏡における光路部分の光学配置を、光走査ユ
ニットＡとＢとで互いに逆にしたが、これらを共に、回
転多面鏡に関して同じ側に配してもよい。上には、各光
走査ユニットにおけるＬＥＤアレイのＬＥＤ発光部の配
列方向を副走査対応方向にする場合を説明したが、各光
走査ユニットのＬＥＤアレイのＬＥＤ発光部配列方向を
主走査方向に揃えることも可能である。この場合には、
マルチビーム走査ではなくなる。また、上には、光走査
ユニットを２ユニットとする場合を説明したが、３ユニ
ット以上の光走査ユニットを用いてもよく、その場合の
実施の形態がどのようなものになるかは自明であろう。

【００２３】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な走査光学装置を実現することができる。この発
明の走査光学装置は、ＬＥＤアレイを光源とし、光走査
領域が広く、光束の光書込みが可能である。また、光走
査を行う光学系を光走査ユニットとしてユニット化し、
複数の光走査ユニットを用いるので光学配置の自由度が
高い。請求項３記載の発明では、光走査ユニット数に比
して、同期光検出手段の数を少なくできる。また請求項
４記載の発明によれば、ＬＥＤアレイにおけるＬＥＤ発
光部の数に応じ６４〜２５６ラインを一度にマルチビー
ム光走査で広域光走査することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の走査光学装置の実施の１形態を説明
するための図である。

【図２】上記実施の形態における各光走査ユニットにお
ける副走査対応方向の結像を説明するための図である。

【図３】上記実施の形態における感光体の被走査状態を
説明するための図である。

【符号の説明】

１ＡＬＥＤアレイ２Ａ回路基板３Ａカップリングレンズ４Ａシリンドリカルレンズ５Ａ回転多面鏡７Ａ走査結像光学系８感光体９Ａ同期光検出手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＬＥＤアレイおよびその駆動回路を搭載し
た回路基板と、上記ＬＥＤアレイの各ＬＥＤ発光部からの光束をカップ
リングする、上記各ＬＥＤ発光部に共通のカップリング
レンズと、該カップリングレンズからの各射出光束を各々、主走査
対応方向に長い線像として結像させる線像結像光学系
と、該線像結像光学系により結像した各線像の近傍に偏向反
射面を持ち、各光束を同時且つ等角速度的に偏向させる
光偏向手段と、該光偏向手段により偏向された各光束に共通に配備さ
れ、各光束を被走査面上に互いに分離した光スポットと
して集光させ、上記光偏向手段の偏向反射面位置と被走
査面位置とを副走査対応方向に関して幾何光学的に略共
役関係とする走査結像光学系とを光走査ユニットとして
ユニット化し、複数の光走査ユニットを、共通の被走査面に対して主走
査対応方向へ配列し、各光走査ユニットによる主走査領域を互いに連続させ得
るようにしたことを特徴とする走査光学装置。
【請求項２】請求項１記載の走査光学装置において、各光走査ユニットにおける主走査の向きが同じ向きであ
り、各光走査ユニットごとに書込み開始の同期光を検出
する同期光検出手段を有することを特徴とする走査光学
装置。
【請求項３】請求項１記載の走査光学装置において、互いに隣接する光走査ユニットのうちの少なくとも１対
において、主走査の向きが逆向きであり、対をなす光走
査ユニットの中間部に、これら光走査ユニットに共通し
て設けられて、各書込み開始の同期光を検出する同期光
検出手段を有することを特徴とする走査光学装置。
【請求項４】請求項１または２または３記載の走査光学
装置において、各光走査ユニットにおけるＬＥＤアレイは、ＬＥＤ発光
部の配列方向を副走査対応方向に略平行にして配備され
ることを特徴とする走査光学装置。
【請求項５】請求項４記載の走査光学装置において、カップリングレンズの作用はコリメート作用であり、各光走査ユニットは、カップリングレンズと線像結像光
学系との間にビーム整形用のアパーチュアを有し、該アパーチュアの実質的な配備位置が、上記カップリン
グレンズの像側焦点面位置であることを特徴とする走査
光学装置。
【請求項６】請求項５記載の走査光学装置において、各光走査ユニットにおけるＬＥＤアレイは、そのＬＥＤ
発光部配列の中央が、上記光走査ユニットにおけるカッ
プリングレンズの光軸近傍の位置に設定されることを特
徴とする走査光学装置。
【請求項７】請求項５または６記載の走査光学装置にお
いて、ビーム整形用のアパーチュアの実質的な配備位置が、線
像結像光学系の物体側焦点面位置であり、カップリング
レンズの焦点距離：ｆ_colと、線像結像光学系の副走査
対応方向の焦点距離：ｆ_cyとが互いに等しいことを特徴
とする走査光学装置。
【請求項８】請求項１〜７の任意の１に記載の走査光学
装置において、各光走査ユニットに共通の被走査面の実体をなす光導電
性の感光体がベルト状であって、上記感光体が平面的に
張られた部分において光走査が行われることを特徴とす
る走査光学装置。
【請求項９】請求項１〜８の任意の１に記載の走査光学
装置において、光走査ユニット数が２であることを特徴とする走査光学
装置。