JPH09127445A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数のビームを走査するときもシリンダレン
ズ、回転多面鏡、Ｆθレンズの寸法を、１本ビームによ
る走査のときとほとんど同じ大きさで実現できる光走査
装置を提供する。 【解決手段】コリメータレンズ(2)と回転多面鏡(6)との
間に第１のレンズ(3)および第２のレンズ(4)を設け、第
１のレンズの焦点距離をＢ、第２のレンズの焦点距離を
Ｃ、コリメータレンズにおけるビーム径をＤ、第２のレ
ンズにおけるビーム径をＥ、コリメータレンズ近傍にお
いて複数本のビームが交差する位置から第１のレンズま
での距離をＧ、第２のレンズおよび回転多面鏡間の距離
をＪとしたとき、 Ｊ＝Ｃ＋（Ｃ²／Ｂ）−（Ｃ²Ｇ／Ｂ²） Ｃ＝ＢＥ／Ｄ の条件を満たすように光走査装置を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビームプリンタ
等に用いられる光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタ等の光走査装置では、印
刷速度の高速化、印刷ドット密度の高精細化にともない
マルチビームの光走査装置が必要となってきている。マ
ルチビーム光走査とは、複数の光ビームを同時に走査す
ることである。こうすることによって、１回の走査で複
数本のビームを走査することが可能となり、回転多面鏡
の回転数を上げずに高速印刷、高ドット密度印刷が可能
となる。また、複数の光源を用いたマルチビーム走査の
とき、ビーム走査開始信号はそれぞれのビームごとに独
立である方が、高い印刷品質を得るために有利である。
このために、それぞれの光線は走査面内でずらした位置
に配置している。この光学系を以下に説明する。

【０００３】従来のマルチビーム光走査装置を図３、図
４を用いて説明する。この場合の光源の数は簡単にする
ため２本としているが、何本であっても基本的には同じ
説明が適用できる。図３は、光学系の走査面と直交する
断面を見た図である。光源１は、この図では、２つの光
源がほぼ重なっていることになる。図では、光線９と光
線１０に分けて表示している。この光源１からでたビー
ム光は、コリメータレンズ２で平行なビーム光に変換さ
れ、シリンダレンズ５によって回転多面鏡６の表面上に
絞りこまれるように配置する。このシリンダレンズ５は
回転多面鏡６の面倒れを補正する目的でいれられている
ものである。そのあと回転多面鏡６を反射した光は、Ｆ
θレンズ７によって感光体８上の点に結像される。

【０００４】一方、図４は走査平面内の図である。この
図の場合には複雑になるので、それぞれの主光線のみを
光線９、１０として示している。光源は図４のように位
置をずらして配置してある。それぞれの光源からのビー
ムの中心を示す主光線は、コリメータレンズ２までは平
行に進み、コリメータレンズ２のあとこのレンズの焦点
距離Ｂだけ進んだところの点でそれぞれの主光線９、１
０は交差する。このあとそれぞれの光線はお互いの間の
距離を広げながら直進し、シリンダレンズ５、回転多面
鏡６、Ｆθレンズ７を通り、感光体８へお互いの間隔を
拡大した位置に結像される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】以上のようなことか
ら、シリンダレンズ５、回転多面鏡６、Ｆθレンズ７な
どを１本のビームで走査するときよりも、ビーム間隔の
広がりに相当する大きさだけ、つまり図４の２つのビー
ムの広がりに相当するだけ寸法を大きくした光学系の設
計が必要であった。この場合、回転多面鏡の各面の寸法
が大きくなると風損が大きくなり、高速回転するのが困
難になり、また、遠心力による変形で破損する恐れもで
てくるという問題がある。その他、シリンダレンズ、Ｆ
θレンズも寸法を大きく設計しなければならない点も問
題となってくる。以上のほかに、従来の構成では、ビー
ム径を適正な値に変えられないという問題があった。

【０００６】本発明の目的は、複数のビームを走査する
ときもシリンダレンズ、回転多面鏡、Ｆθレンズの寸法
を、１本ビームによる走査のときとほとんど同じ大きさ
で実現できる光走査装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的は、光源が発し
た複数本のビームをコリメータレンズで集光し、回転多
面鏡上に入射させる光ビーム入射光学系を有する光走査
装置において、前記コリメータレンズと回転多面鏡との
間に第１のレンズおよび第２のレンズを設け、第１のレ
ンズの焦点距離をＢ、第２のレンズの焦点距離をＣ、コ
リメータレンズにおけるビーム径をＤ、第２のレンズに
おけるビーム径をＥ、コリメータレンズ近傍において複
数本のビームが交差する位置から第１のレンズまでの距
離をＧ、第２のレンズおよび回転多面鏡間の距離をＪと
したとき、 Ｊ＝Ｃ＋（Ｃ²／Ｂ）−（Ｃ²Ｇ／Ｂ²） Ｃ＝ＢＥ／Ｄ の条件を満たすことにより達成される。

【０００８】

【作用】本発明によれば、２枚のレンズを加えているの
で、ビーム径を拡大、縮小できる。また、同時に複数の
ビームを回転多面鏡上に交差させることができるので、
シリンダレンズ、回転多面鏡、Ｆθレンズの大きさを１
本ビームで走査する光走査装置とほぼ同じ大きさで実現
できるようになる。

【０００９】

【実施例】図１は、本発明によるマルチビーム走査装置
の実施例を示す図である。図１は光の走査面を見た図で
ある。この図１では、マルチビームの本数が２の場合を
示しており、光線９、１０と表示している。マルチビー
ム光源１から出た光はコリメータレンズ２によりコリメ
−トされ、平行な光にされる。そのあと、第１のレンズ
３によって収束光にされる。このあと、回転多面鏡の面
倒れ補正のためにいれてあるシリンダレンズ５を通り、
副走査方向のみ回転多面鏡６上に絞り込まれる。このあ
と、回転多面鏡６で偏向走査され、Ｆθレンズ７で感光
体８上へ絞り込まれる。図２は、図１と同じ本発明の実
施例で、２つの光線のそれぞれの中心光を表示したもの
である。図２で、２本のマルチビームの中心光線１１、
１２はコリメータレンズ２まで平行で進みコリメータレ
ンズ２から出たあと一度交差して、第１のレンズ３へ入
る。このあと第４のレンズへ入り、大略回転多面鏡６の
反射面上で交差するように配置している。

【００１０】以上の実施例について以下に詳しく説明す
る。コリメータレンズと光源の距離をＡ、コリメータレ
ンズの焦点距離をＡ、第１のレンズの焦点距離をＢ、第
２のレンズの焦点距離をＣ、第１のレンズと第２のレン
ズの距離を（Ｂ＋Ｃ）、コリメータレンズの所のビーム
径をＤ、第２のレンズの所のビーム径をＥ、コリメータ
レンズ近傍において複数本のビームが交差する位置から
第１のレンズまでの距離をＧ、コリメータレンズと第１
のレンズとの距離を（Ａ＋Ｇ）、第２のレンズと回転多
面鏡の間の距離をＪとする。これらを図示したのが、図
５、図６であり、ともに走査平面内を示した図である。
図５は、複数光源のなかのある１本の光の拡がりを示し
た図であり、図６は、複数ビームのそれぞれの中心光線
のみの光路を示したものである。まず、第１にＧ＝Ｂの
場合について説明する。幅Ｄの光が、幅Ｅの光になるた
めには、式（３）が成り立てば良い。この式（３）から
式（２）が求められる。 Ｄ：Ｂ＝Ｅ：Ｃ …（３） Ｃ＝ＢＥ／Ｄ …（２） また、Ｂ＝Ｇであるので、第１のレンズ３と第２のレン
ズ４のあいだの複数ビームのそれぞれの中心光線は平行
光になる。だから、この中心光が回転多面鏡の反射面上
で交差するためには、Ｊ＝Ｃであれば良いことになる。
実際に数値をいれて検討する。Ａ＝１５ｍｍ、Ｂ＝１０
０ｍｍ、Ｂ＝Ｇ、Ｄ＝６ｍｍ、Ｅ＝８ｍｍとすると、式
（２）より、Ｃ＝１００×８／６＝１３３.３３ｍｍと
求められる。また、Ｊ＝Ｃなので、Ｊ＝１３３.３３ｍ
ｍにすれば良い。これらを図示すると、図７、図８のよ
うになる。ともに走査面内の図であり、図７は２本のビ
ームの１本の光の拡がりを示し、図８は２本のビームの
それぞれの中心光の光路を示した図である。これを第１
の実施例とする。

【００１１】第２に、Ｇ＞Ｂのときについて説明する。
Ｇ＞Ｂなので、第１のレンズ３からでたそれぞれのビー
ムの中心光は、収束しながら第２のレンズ４へ入ってい
く。この収束点と第１のレンズ３の距離をＨとする。こ
の様子を示したのが図９である。図９は、２本のビーム
のそれぞれの中心光の光路を示した図である。この他の
パラメ−タは、第１の実施例の説明図である図５、図６
と同じ様に設定する。

【００１２】ここで、第１のレンズ３について、レンズ
の公式から式（４）が成り立つ。これをまとめると、式
（５）のようになる。 （Ｇ−Ｂ）×（Ｈ−Ｂ）＝Ｂ² …（４） Ｈ＝ＧＢ／（Ｇ−Ｂ） …（５） 次に、第２のレンズ３についてレンズの公式から、式
（６）が成り立つ。これをまとめると、式（７）の様に
なる。 １／Ｃ＝（１／Ｊ）−１／（Ｈ−Ｂ−Ｃ）…（６） Ｈ＝（ＪＢ−ＣＢ−Ｃ²）／（Ｊ−Ｃ）…（７） 式（５）と式（７）から、式（８）が成り立ち、これを
整理すると式（１）の様になる。 （ＪＢ−ＣＢ−Ｃ²）／（Ｊ−Ｃ）＝ＧＢ／（Ｇ−Ｂ）…（８） Ｊ＝Ｃ＋（Ｃ²／Ｂ）−（Ｃ²Ｇ／Ｂ²）…（１） 幅Ｄの光が、幅Ｅの光になるから、実施例１のときと同
じように式（２）が成り立つ。実際に数値をいれて検討
してみる。Ａ＝１５ｍｍ、Ｂ＝１００ｍｍ、Ｇ＝１１０
ｍｍ、Ｄ＝６ｍｍ、Ｅ＝８ｍｍのとき、式（２）からＣ
＝１３３.３３ｍｍと求められる。また、式（１）へ、
上記の数値をいれると、式（９）のようになり、Ｊ＝１
１５.５５ｍｍと求められる。 Ｊ＝１３３.３３＋１７７.７７−１９５.５５＝１１５.５５ …（９） これを図で示すと、図１０、図１１の様になる。ともに
走査面内の図であり、図１０は２本のビームの１本の光
の拡がりを示し、図１１は２本のビームのそれぞれの中
心光の光路を示した図である。これを第２の実施例とす
る。

【００１３】第３に、Ｇ＜Ｂのときについて説明する。
Ｇ＜Ｂなので第１のレンズ３から出る複数ビームのそれ
ぞれの中心光は発散して第２のレンズ４へ入っていく。
発散の基点と第２のレンズ４との距離をＭとする。この
様子を示したのが図１２である。図１２は、２本のビー
ムの中心光の光路を示した図である。また、この場合も
その他のパラメ−タは、第１の実施例の説明図である図
５、図６と同じように設定する。まず、第１のレンズに
ついて、レンズの公式から式（１０）が成り立ち、これ
をまとめると式（１１）の様になる。 （１／Ｇ）−１／（Ｍ−Ｂ−Ｃ）＝１／Ｂ …（１０） Ｍ＝（Ｂ²＋ＣＢ−ＣＧ）／（Ｂ−Ｇ）…（１１） 次に第２のレンズ４について、レンズの公式から式（１
２）が成り立ち、これをまとめると式（１３）の様にな
る。 （Ｍ−Ｃ）×（Ｊ−Ｃ）＝Ｃ² …（１２） Ｍ＝ＪＣ／（Ｊ−Ｃ）…（１３） 式（１１）と式（１３）から式（１４）が成り立ち、こ
れをまとめると式（１）のようになる。 ＪＣ／（Ｊ−Ｃ）＝（Ｂ²＋ＣＢ−ＣＧ）／（Ｂ−Ｇ）…（１４） Ｊ＝Ｃ＋（Ｃ²／Ｂ）−（Ｃ²Ｇ／Ｂ²）…（１） また、幅Ｄの光が幅Ｅの光になるから、これまでと同じ
ように式（２）が成り立つ。

【００１４】実際に数値をいれて検討する。Ａ＝１５ｍ
ｍ、Ｂ＝１００ｍｍ、Ｇ＝９０ｍｍ、Ｄ＝６ｍｍ、Ｅ＝
８ｍｍのとき、式（２）からＣ＝１３３.３３ｍｍと求
められる。また、式（１）から、式（１５）のようにな
り、Ｊ＝１５１.１１ｍｍと求められる。 Ｊ＝１３３.３３＋１７７.７７−１６０＝１５１.１１ …（１５） これを図で示すと、図１３、図１４の様になる。ともに
走査面内の図であり、図１３は２本のビームの１本の光
の拡がりを示し、図１３は２本のビームのそれぞれの中
心光の光路を示した図である。これを第３の実施例とす
る。

【００１５】以上のことから、Ｇ＝Ｂでも、Ｇ＞Ｂで
も、Ｇ＜Ｂの場合でも、式（１）、式（２）が成り立つ
ことが分かる。だから、式（１）、式（２）を満たせ
ば、複数のビームを自由な大きさに変えかつ、回転多面
鏡反射面近傍で、交差させることができる。なお、上記
の説明においては、２本ビームの場合について説明した
が、３本以上の場合であっても全く同じように成り立つ
ことは明らかである。

【００１６】また、シリンダレンズとＦθレンズを含む
走査光学系について説明したが、これらのレンズを含ま
ない光走査光学系についても同様の効果が得られる。

【００１７】

【発明の効果】本発明によれば、１本ビームで走査する
レーザ走査装置の場合とほぼ同じ大きさのシリンダレン
ズ、回転多面鏡、Ｆθレンズを用いてマルチビームのレ
ーザ走査装置を実現することができ、また、ビーム径も
任意の大きさにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す図である。

【図２】図１と同じ本発明の実施例を別の方法で示した
図である。

【図３】従来の光学系の例を示す図である。

【図４】図３と同じ従来の光学系の例を別の角度から示
した図である。

【図５】本発明の第１の実施例の説明図である。

【図６】図５の第１の実施例の説明図を別の方法で示し
た図である。

【図７】第１の実施例を示す図である。

【図８】図７の第１の実施例を別の方法で示した図であ
る。

【図９】本発明の第２の実施例の説明図である。

【図１０】第２の実施例を示す図である。

【図１１】図１０の第２の実施例を別の方法で示した図
である。

【図１２】本発明の第３の実施例の説明図である。

【図１３】第３の実施例を示す図である。

【図１４】図１３の第３の実施例を別の方法で示した図
である。

【符号の説明】

１はマルチビーム光源、２はコリメータレンズ、３は第
１のレンズ、４は第２のレンズ、５はシリンダレンズ、
６は回転多面鏡、７はＦθレンズ、８は感光体、９、１
０はマルチビーム光線である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】光源が発した複数本のビームをコリメータ
   レンズで集光し、回転多面鏡上に入射させる光ビーム入
   射光学系を有する光走査装置において、前記コリメータ
   レンズと回転多面鏡との間に第１のレンズおよび第２の
   レンズを設け、第１のレンズの焦点距離をＢ、第２のレ
   ンズの焦点距離をＣ、コリメータレンズにおけるビーム
   径をＤ、第２のレンズにおけるビーム径をＥ、コリメー
   タレンズ近傍において複数本のビームが交差する位置か
   ら第１のレンズまでの距離をＧ、第２のレンズおよび回
   転多面鏡間の距離をＪとしたとき、 Ｊ＝Ｃ＋（Ｃ²／Ｂ）−（Ｃ²Ｇ／Ｂ²） Ｃ＝ＢＥ／Ｄ の条件を満たすことを特徴とする光走査装置。