JP2002333585A - 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】 簡易な構成で光学系の設計自由度の向上を果
たし、光学部品の個別の特性に影響されにくく、高速で
高品位の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】 光源手段から射出された光束を入射光学
手段を介して偏向手段に導光し、該偏向手段により偏向
された光束を走査光学手段により被走査面上に導光し、
該被走査面上の有効画像域以外に入射する光束の一部の
同期検知光束を同期検知手段に導いて得た同期信号を用
いて光走査する走査光学装置において、該同期検知光束
は該走査光学手段の一部もしくは全てと導光手段とから
構成される同期検知光学手段によって該同期検知手段に
導光されており、該導光手段は該走査光学手段を構成す
る部材と略同一の色分散特性を持つ材質により構成され
ていること。

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、特に光源手段から射出
した光束を光偏向器としてのポリゴンミラーにより反射
偏向させ、ｆθ特性を有する走査光学手段を介して被走
査面上を光走査し、画像情報を記録するようにした、例
えば電子写真プロセスを有するレーザビームプリンタや
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等の走査
光学装置においては光源手段から画像信号に応じて光変
調され射出した光束を、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ｆθレンズ系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、該記録媒
体面上を光走査して画像記録を行なっている。

【０００３】図７は従来の走査光学装置の光学系の主走
査断面図である。同図において光源手段７１から射出し
た発散光束はコリメーターレンズ７２によって収束光束
とされ、開口絞り７３によって該光束を整形して副走査
方向のみに屈折力を有するシリンドリカルレンズ７４に
入射している。シリンドリカルレンズ７４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
し、副走査断面内においては収束して回転多面鏡から成
る光偏向器７５の偏向面７５ａ近傍にほぼ線像として結
像している。

【０００４】そして光偏向器７５の偏向面７５ａで反射
偏向された光束をｆθ特性を有する走査光学手段である
走査レンズ系（ｆθレンズ系）７６を介して被走査面と
しての感光体７７面上へ導光し、該光偏向器７５を矢印
Ａ方向に回転させることによって該感光体７７面上を矢
印Ｂ方向（主走査方向）に光走査して画像情報の記録を
行っている。

【０００５】このとき感光体７７面上を光走査する前に
該感光体７７面上の走査開始位置（書出し位置）のタイ
ミングを調整する為に、該感光体７７面上の有効画像域
以外に入射する光束の一部の同期検知光束（ＢＤ光束）
を走査光学手段７６の一方の端部Ｃを通過させ、ＢＤス
リット８１面上に集光させた後、ＢＤセンサー８２に導
光している。そしてＢＤセンサー８２からの出力信号を
検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光体
７７面上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調
整している。尚、ＢＤスリット８１は上記ＢＤ光束が結
像する主走査方向の位置を決めている。

【０００６】従来、レーザビームプリンタやデジタル複
写機等に用いられている走査光学装置はコストを削減す
るために樹脂材料を用いた光学素子を使用する機会が増
えてきた。特にガラス研磨では製造しにくい複雑な形状
の走査レンズは樹脂材料の使用が必須となってきてい
る。

【０００７】しかしながら樹脂材料を用いた光学素子は
ガラス材料を用いた光学素子と比較し、温度変化に対し
て膨張による形状の変化と屈折率の変化が大きい。この
ため設計時に考えていた環境温度と実際の使用の環境温
度とが異なるとピントなどの結像性能が設計上に対し異
なり、最終的に印字の品位の劣化を招くことになる。

【０００８】一方、装置の環境で温度の変動が大きいと
レーザ光源の波長が変化して光学素子の色収差の悪化に
伴う結像性能の劣化が発生し、印字の品位を劣化させて
しまうという問題点がある。

【０００９】これらの現象による印字の品位を軽減する
方法として、例えば、 (アー1)ピント変動以上に十分な焦点深度幅を設計時にお
いて確保する方法 (アー2)レーザ光源とコリメーターレンズ等を一体化した
コリメーターユニットの筐体に適当な線膨張の樹脂を用
いて、温度変化に対しレーザ光源とコリメーターレンズ
の間隔を変化させ、走査レンズ系のピント変動を相殺す
る方法 (アー3)レーザ光源から光偏向器に至るまでの入射光学系
内にも樹脂材料を用いた光学素子を配置し、走査レンズ
系のピント変動を相殺する方法等がある。

【００１０】近年の動向として、印字速度の高速化に対
応するために複数のレーザ光源を用いるマルチビーム走
査光学装置がこれまでに種々と提案されている。例えば
特開平９-５４２６３号公報ではレーザ光源として１個
のチップから一直線上に並んだ複数本の光束（レーザ
光）を放射するマルチビームレーザーチップをレーザ光
源としている。ところが実際の製造において個々の光束
の波長に差が生じる。たとえ同一チップ上に構成された
レーザ光源であっても通常２〜５ｎｍほどの波長差があ
る。

【００１１】また特開平７-１８１４１２号公報などの
ように個別のレーザ素子から発した光束を合成光学系で
ビーム合成して複数の光束を発するように構成したマル
チレーザ光源の場合は個々のレーザ素子から発した光束
の波長の差は通常１５〜２０ｎｍにもおよぶ。このよう
なマルチレーザ光源を用いたマルチビーム走査光学装置
では、それぞれのレーザ光源に対するピントなどの結像
性能が相互に異なり、最終的に印字の品位の劣化を招く
ことになる。

【００１２】この対策として、例えば上記(アー1),(アー3)
の方法の他、例えばレーザ光源、１つ１つの波長特性を
調べた上で選別して組立てに用いることにより、光学性
能の劣化を低減することができる。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例においては以下に示す課題を有する。

【００１４】(イー1)走査レンズに用いられる樹脂材料は
種類が限られるので倍率色収差を十分に低減できない。

【００１５】(イー2)複数のレーザ光源を使用するマルチ
ビーム走査光学装置では先に述べたように個々のレーザ
光源の波長差があるので走査レンズの倍率色収差が発生
する。すなわち軸外光束の走査方向の結像位置がレーザ
光源の波長によって異なることになる。

【００１６】図８は従来のマルチビーム走査光学装置の
光学系の主走査断面図である。同図において、図７に示
した要素と同一要素には同一符番を付している。

【００１７】同図においてＬ１，Ｌ２は各々互いに波長
の異なるＢＤ光束である。同図に示すように走査レンズ
系７６の一方の端部Ｃを通過した最軸外光束で同期検知
（ＢＤ検知）し、有効画像域の書き出し位置のタイミン
グを決める場合は、同期検知の最軸外光束の倍率色収差
分の誤差分が加わって同期検知してしまう。このとき書
き出しの像高はＢＤ光束の像高に近いので倍率色収差も
同程度である。その結果、図９に示すように書き出し位
置は、概ね揃うが書き出し位置と反対側の有効画像域の
端部の書き終り位置（走査終了位置）では，走査線のバ
ラツキ、いわゆるジッターが生じてしまう。このジッタ
ー量は最軸外光束の倍率色収差分Δの２倍にもなる。

【００１８】また図１０に示すように装置内の昇温によ
り光束の波長、もしくは走査レンズ系を構成するレンズ
の材質の屈折率が変動すると印字幅が２Δ伸びるととも
に、書き終わり側で印字位置が２Δ変化してしまう。当
然、レーザ光源、１つ１つの波長特性を調べた上で選別
して組立てに用いることや装置内の温度制御を厳密に行
えば性能の劣化を低減できるが、これによるコストアッ
プが非常に大きく現実的ではない。

【００１９】これに対して、例えば特開平１１-１９４
２８５号公報ではレーザ光源の温度変化による波長変動
分について、走査レンズ系と同期検知手段との間の光路
内にプリズム、もしくは１次元の回折格子を配置するこ
とで解決を試みている。

【００２０】しかしながら上記特開平１１-１９４２８
５号公報には以下に示す課題がある。

【００２１】(ウー1)走査レンズ系のパワーによってＢＤ
光束を同期検知手段（光検知手段）面上に結像するため
に、該同期検知手段は被走査面と光学的に等価な位置に
設けることが必須となり、設計上の制約となってしまっ
ている。

【００２２】(ウー2)ＢＤ光束が必ず走査レンズ系を通過
する構成のために光偏向器より遠い所に位置する走査レ
ンズが長尺レンズになり、レンズ製造上精度が出難くな
ったり、取り個数の減少でコストの増大を招いてしま
う。

【００２３】(ウー3)挿入するプリズムの位置は走査レン
ズ系と同期検知手段との間に限定され、設計自由度がな
い。

【００２４】本発明は簡易な構成で光学系の設計自由度
の向上を果たし、光学部品の個別の特性に影響されにく
く、高速で高品位の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。

【００２５】

【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、光源手段から射出された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
た光束を走査光学手段により被走査面上に導光し、該被
走査面上の有効画像域以外に入射する光束の一部の同期
検知光束を同期検知手段に導いて得た同期信号を用いて
光走査する走査光学装置において、該同期検知光束は該
走査光学手段の一部もしくは全てと導光手段とから構成
される同期検知光学手段によって該同期検知手段に導光
されており、該導光手段は該走査光学手段を構成する部
材と略同一の色分散特性を持つ材質により構成されてい
ることを特徴としている。

【００２６】請求項２の発明の走査光学装置は、光源手
段から射出された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光束を走査光学
手段により被走査面上に導光し、該被走査面上の有効画
像域以外に入射する光束の一部の同期検知光束を同期検
知手段に導いて得た同期信号を用いて光走査する走査光
学装置において、該同期検知光束は該走査光学手段の一
部もしくは全てと導光手段とから構成される同期検知光
学手段によって該同期検知手段に導光されており、該同
期検知光束の主光線の方向は、該同期検知光学手段の光
の入射側と射出側でほぼ平行であることを特徴としてい
る。

【００２７】請求項３の発明の走査光学装置は、光源手
段から射出された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光束を走査光学
手段により被走査面上に導光し、該被走査面上の有効画
像域以外に入射する光束の一部の同期検知光束を同期検
知手段に導いて得た同期信号を用いて光走査する走査光
学装置において、該同期検知光束は該走査光学手段の一
部もしくは全てと導光手段とから構成される同期検知光
学手段によって該同期検知手段に導光されており、該導
光手段は、該同期検知光束の主光線に対して偏心してい
ることを特徴としている。

【００２８】請求項４の発明の走査光学装置は、光源手
段から射出された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光束を走査光学
手段により被走査面上に導光し、該被走査面上の有効画
像域以外に入射する光束の一部の同期検知光束を同期検
知手段に導いて得た同期信号を用いて光走査する走査光
学装置において、該同期検知光束は該走査光学手段の一
部もしくは全てと導光手段とから構成される同期検知光
学手段によって該同期検知手段に導光されており、該導
光手段は、回折光学素子を有していることを特徴として
いる。

【００２９】請求項５の発明は請求項１、２又は３の発
明において、前記導光手段は、球面、もしくは非球面形
状の屈折面を有する光学素子を有していることを特徴と
している。

【００３０】請求項６の発明は請求項１、２又は３の発
明において、前記導光手段は、前記同期検知光束の主光
線に対して主走査断面内でチルトした屈折平面を有する
光学素子を有していることを特徴としている。

【００３１】請求項７の発明は請求項１、２又は３の発
明において、前記走査光学手段と前記導光手段は同一平
面内においてＢＤ光束に対してそれぞれ偏心しているこ
とを特徴としている。

【００３２】請求項８の発明は請求項１乃至７の何れか
１項の発明において、前記光源手段は、複数の発光点を
有していることを特徴としている。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】

【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。

【００３６】尚、本明細書において偏向手段によって光
束（光束）が反射偏向（偏向走査）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。

【００３７】同図において１は光源手段であり、２つの
発光点Ａ，Ｂ（不図示）を単一チップ上に構成した、所
謂モノチップマルチレーザー（マルチビーム半導体レー
ザー）より成っており、印字画像情報などに基づき、２
つの発光点Ａ，Ｂがそれぞれ独立して駆動される。この
２つの発光点Ａ，Ｂは製造上のバラツキがあったり、装
置内の昇温によるモードホップが個別に発生して必ずし
も同一波長とは限らない。

【００３８】２はコリメーターレンズであり、光源手段
１から放射された２つの発散光束を収束光束に変換して
いる。３は開口絞りであり、通過光束を制限して最適な
ビーム形状を整形している。４はシリンドリカルレンズ
であり、副走査方向にのみ所定のパワーを有しており、
開口絞り３を通過した２つの光束を副走査断面内で後述
する光偏向器５の偏向面（反射面）５ａにほぼ線像とし
て結像させている。尚、コリメーターレンズ２、開口絞
り３、そしてシリンドリカルレンズ４等の各要素は入射
光学手段２１の一要素を構成している。

【００３９】５は偏向手段としての光偏向器であり、例
えば４面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っ
ており、モーター等の駆動手段（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。

【００４０】６は集光機能とｆθ特性とを有する走査光
学手段としてのｆθレンズ系（走査レンズ系）であり、
第１、第２の２枚のｆθレンズ６ａ，６ｂより成り、光
偏向器５によって反射偏向された画像情報に基づく光束
を被走査面としての感光体７面上に結像させ、かつ副走
査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと感光体７面
との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有
している。

【００４１】７は被走査面であり、所謂感光体が設けら
れており、受光状況に応じて画像情報が書き込まれる。
感光体７は光束の走査方向とは垂直な方向に搬送され、
結果として２次元画像が形成される。感光体７としては
カメラ用のフィルムや電子写真プロセス用の感光ドラム
などがあり、それぞれ既知の後処理プロセスにより画像
が具現化される。

【００４２】８は導光手段としての導光素子（以下、
「ＢＤ導光素子」と記す。）であり、球面より成る凸レ
ンズより成り、後述するＢＤセンサー１２の近傍に設け
たＢＤスリット１１面上（もしくはその近傍）に被走査
面上の有効画像域以外に入射する光束の一部の同期検知
光束（ＢＤ光束）を結像させている。本実施形態ではＢ
Ｄ導光素子８を球面より成る凸レンズより構成したこと
により、ＢＤセンサー１２の位置を感光体７面より手前
に設けることができる。

【００４３】１１は同期検出用のスリット（以下、「Ｂ
Ｄスリット」と記す。）であり、感光体７面と光学的に
等価な位置に配されており、画像の書き出し位置を決め
ている。

【００４４】１２は同期検出素子としての光センサー
（以下、「ＢＤセンサー」と記す。）であり、本実施形
態では該ＢＤセンサー１２からの出力信号を検知して得
られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光体７面上への
画像記録の走査開始位置（書き出し位置）のタイミング
を調整している。

【００４５】尚、ＢＤ光束はＢＤスリット１１面、もし
くはその近傍に完全に結像される必要がなく（もちろん
結像されても良い）、ＢＤセンサー１２からの出力が十
分に得られる程度の光量が確保できれば良い。

【００４６】ＢＤスリット１１の中心またはＢＤセンサ
ー（受光素子）１２の中心部に入射する光線をＢＤ光束
の主光線とする。

【００４７】本実施形態において第１、第２のｆθレン
ズ６ａ，６ｂの反光源手段１側の端部６ｃとＢＤ導光素
子８は各々同期検知光学手段９の一要素を構成してい
る。またＢＤスリット１１とＢＤセンサー１２は各々同
期検知手段１０の一要素を構成している。また同期検知
光学手段９と同期検知手段１０は各々書出し位置検出光
学系（ＢＤ光学系）２０の一要素を構成している。

【００４８】本実施形態においてマルチビーム半導体レ
ーザー１から射出した２つの発散光束はコリメーターレ
ンズ２により収束光束に変換され、開口絞り３によって
該光束（光量）が制限され、シリンドリカルレンズ４に
入射している。シリンドリカルレンズ４に入射した光束
のうち主走査断面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（主走査方向に長手の線像）とし
て結像している。そして光偏向器５の偏向面５ａで反射
偏向された２つの光束は第１、第２のｆθレンズ６ａ，
６ｂを介して感光体７面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
感光体７面上を矢印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としての感光体７面
上に画像記録を行っている。

【００４９】このとき感光体７面上を光走査する前に該
感光体７面上の走査開始位置（書き出し位置）のタイミ
ングを調整する為に、該感光体７面上の有効画像域以外
に入射する光束の一部の同期検知光束（ＢＤ光束）Ｌ０
を第１、第２のｆθレンズ６ａ，６ｂの端部６ｃとＢＤ
導光素子８とを介してＢＤスリット１１面上に結像させ
た後、ＢＤセンサー１２に導光し、同期検知（ＢＤ検
知）を行っている。そしてＢＤセンサー１２からの出力
信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて
感光体７面上への画像記録の走査開始位置のタイミング
を調整している。

【００５０】本実施形態におけるＢＤ検知は２つのＢＤ
光束、それぞれに対して行う必要があるため、順次ＢＤ
検知できるように２つのＢＤ光束は主走査方向に所定の
間隔をあけてＢＤスリット１１面上に結像するように構
成されている。

【００５１】本実施形態のＢＤ導光素子８は走査光学手
段６を構成する第１、第２のｆθレンズ６ａ，６ｂのう
ち、少なくとも一方と略同一の色分散特性を持つ材質に
より構成されている。具体的には第１、第２のｆθレン
ズ６ａ，６ｂとＢＤ導光素子８とがアクリルなどの同一
の樹脂材料で製作されている。

【００５２】BD光束L0、L1と、同期検知光学手段９を構
成する走査光学手段６及びＢＤ導光素子８の配置（偏
心）関係は以下のようになっている。図１に示すよう
に、BD光束L０を基準に考えると、走査光学手段６を構
成する少なくとも１つの光学素子（本実施形態では第
１、第２のｆθレンズ６ａ，６ｂ）は偏心している。ま
たＢＤ導光素子８は、その光軸８ａがＢＤ光束Ｌ１の主
光線に対して偏心している。またこの偏心関係により、
同期検知光学手段９の光入射側と光射出側とのＢＤ光束
Ｌ０、Ｌ１の主光線の方向が略平行な関係に成ってい
る。即ち、ＢＤ光束の主光線としてのＬ０とＬ１は同期
検知光学手段９をあたかも平行平板を透過するが如く屈
折作用を受けて集光する。ただし、マージナル光線まで
含むＢＤ光束全体としては同期検知光学手段９全系のレ
ンズ作用を受けて集光する。

【００５３】つまり走査光学手段６を構成する少なくと
も１つの光学素子（本実施形態では第１、第２のｆθレ
ンズ６ａ，６ｂ）とＢＤ導光素子８は同一平面内におい
てBD光束に対してそれぞれ偏心している。

【００５４】このように各要素を構成することによりＢ
Ｄ光束の倍率色収差を大幅に低減することができる。即
ち、例えば単一の材料で作られた平行平板を透過する光
束は波長が変わってもその前後で進行方向が保持され像
面上での像高が変化しないのと同様に、本実施形態の構
成でもマルチ半導体レーザ１の２つの発光部から射出さ
れる光束が互いに異なる波長であった場合でも、または
装置が昇温して同期検知光学手段９の材質の屈折率が変
動した場合でも、同期検知光学手段９の前後はＢＤ光束
の進行方向が保持され、同期検知手段１０上で集光位置
が変化しないのである。

【００５５】よって、倍率色収差が大幅に減少し、ゼロ
に近づいた同期検知信号を得る像高と倍率色収差がほぼ
ゼロに近い有効画像域の中央部はレーザ光源の波長や材
質の屈折率の変動があっても集光位置（印字位置）がほ
とんど変化しなくなる。そして倍率色収差が大幅に減少
し、ほぼゼロに近付いた同期検知信号を得る像高に対し
て倍率色収差が大きい有効画像域の最端部像高（書き出
しと書き終わりの両端部）では集光位置（印字位置）が
ずれることになるが、但しその最大ずれ量は従来（図９
参照）に比べほぼ半分になる。

【００５６】図２は本実施形態において２本の光束間に
波長差があったときのジッターの発生の様子を示した説
明図である。図３は本実施形態において昇温前後の印字
の変化を示した説明図である。図２、図３から分かるよ
うに印字幅の変化そのものは全体で２Δであるが、印字
位置の変動は従来の半分（Δ）である。

【００５７】このように本実施形態では上述の如くＢＤ
光束の色収差により発生する印字位置ずれと有効画像域
の中央で発生する印字位置ずれをほぼ同じに成るように
構成することにより、有効画像域端部では書き出しの印
字位置ずれと書き終りの印字位置ずれは走査光学手段６
の最軸外光束の倍率色収差分だけに低減させることがで
きる。これにより大幅なコストアップをすること無く、
光学系の設計自由度の向上を果たし、光学部品の個別の
特性に影響されにくく、高速で高品位の印字が可能な走
査光学装置を得ている。

【００５８】尚、本実施形態ではＢＤ光束の色収差によ
り発生する印字位置ずれと有効画像域の中央で発生する
印字位置ずれをほぼ同じになるように構成したが、これ
に限らず、例えばＢＤ光束の色収差と有効画像域の最端
部の色収差とが不連続に異なるように構成しても本発明
は上記の実施形態１と同様な効果を得ることができる。

【００５９】また本実施形態では光源手段１をモノチッ
プマルチレーザーより構成したが、これに限らず、例え
ば複数の半導体レーザからの射出された複数の光束をハ
ーフミラーや偏光ビームスプリッター等でその光路を合
成したマルチビーム光源を使用したり、２本以上のビー
ム本数を使用しても良い。

【００６０】また本実施形態では走査光学手段６を２枚
の走査レンズ（屈折光学素子）より構成したが、これに
限らず、１枚でも３枚以上でもよく、回折光学素子を含
んでいても良い。また２枚の走査レンズの材料も樹脂材
以外のものでも良い。またＢＤ導光素子８のレンズ形状
は必ずしも球面である必要はなく、収差補正等の理由で
非球面形状としても良い。また同期検知手段１０の配置
の都合に合わせてパワーは適時設定するもの（負のパワ
ーでもよい）とし、それに合わせて主光線に対する偏心
量を最適化すればよい。また同期検知手段１０は図１に
示した構成に限らず、例えばＢＤスリット１１とＢＤセ
ンサー１２との間に導光性能を向上させるためのレンズ
を配置する構成としても良い。

【００６１】また本実施形態では上記の如く導光素子８
を走査光学手段６を構成する第１、第２のｆθレンズ６
ａ，６ｂのうち、少なくとも一方と略同一の色分散特性
を持つ材質より構成し（第１の条件）、またＢＤ導光素
子８をＢＤ光束の主光線に対して偏心させ（第２の条
件）、また同期検知光学手段９の光入射側と光射出側と
のＢＤ光束Ｌ０、Ｌ１の主光線の方向が略平行な関係と
成る（第３の条件）ように構成したが、上記の３つの条
件のうち、少なくとも１つの条件を満たせば、所望の効
果は得られる。

【００６２】［実施形態２］図４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一符番を
付している。

【００６３】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点はＢＤ導光素子を反射型の回折光学素子１３より
構成し、同期検知光学手段１９を該反射型の回折光学素
子１３と第１のｆθレンズ６ａの端部６ｄより構成し、
該端部６ｄと回折光学素子１３との双方の屈折力を倍率
色収差が低減するように最適に設定したことである。そ
の他の構成および光学的作用は実施形態１と略同様であ
り、これにより同様な効果を得ている。

【００６４】即ち、同図において１３はＢＤ導光素子で
あり、反射型の回折光学素子より成っている。本実施形
態ではＢＤ光束の光路部分で、第１のｆθレンズ６ａの
端部６ｄを通過後、反射型の回折光学素子１３を介し、
ＢＤスリット１１面もしくはその近傍に集光させた後、
ＢＤセンサー１２に導光している。そしてＢＤセンサー
１２からの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ
信号）を用いて感光体７面上への画像記録の走査開始位
置のタイミングを調整している。

【００６５】本実施形態では第１のｆθレンズ６ａの反
光源手段側の端部６ｄと反射型の回折光学素子１３との
双方の屈折力を適時最適化し、所望の位置に配置された
ＢＤスリット１１面（もしくはその近傍）にＢＤ光束Ｌ
１を集光させた後、ＢＤセンサー１２に導光している。
くわえて前述の実施形態１と同様に同期検知光学手段９
の倍率色収差を有効画像域の中央部の倍率色収差とほぼ
同じに成るように構成している。よって同期検知信号を
得る像高と有効画像域の中央部では、レーザ光源の波長
や材質の屈折率の変動によって集光位置（印字位置）の
変化が相殺される。そして倍率色収差が大幅に減少し、
ゼロに近付いた同期検知信号を得る像高に対して、倍率
色収差が大きい有効画像域の最端部像高（書き出しと書
き終わりとの両端部）では集光位置（印字位置）がずれ
ることになるが、但しその最大ずれ量は従来（図９参
照）に比べほぼ半分になる。

【００６６】尚、本実施形態ではＢＤ導光素子を反射型
の回折光学素子より構成したが，これに限らず，例えば
透過型の回折光学素子より構成しても、本発明は上記の
実施形態２と同様に適用することができる。

【００６７】［実施形態３］図５は本発明の実施形態３
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一符番を
付している。

【００６８】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点はＢＤ導光素子を屈折平面を有する光学素子１４
より構成し、同期検知光学手段２９を該光学素子１４と
第１、第２のｆθレンズ６ａ，６ｂの端部６ｃより構成
し、該端部６ｃとＢＤ導光素子１４との双方の屈折力を
倍率色収差が低減するように最適に設定したことであ
る。その他の構成および光学的作用は実施形態１と略同
様であり、これにより同様な効果を得ている。

【００６９】即ち、同図において１４はＢＤ導光素子で
あり、ＢＤセンサー１２に導光されるＢＤ光束Ｌ１の主
光線に対して主走査断面内でチルトした屈折平面を有す
る光学素子より成っている。

【００７０】本実施形態ではＢＤ光束Ｌ０を第１、第２
のｆθレンズ６ａ，６ｂの端部６ｃとＢＤ導光素子１４
とを介してＢＤスリット１１面上に結像させた後、ＢＤ
センサー１２に導光し、同期検知（ＢＤ検知）を行って
いる。そしてＢＤセンサー１２からの出力信号を検知し
て得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光体７面上
への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整してい
る。

【００７１】本実施形態では第１、第２のｆθレンズ６
ａ、６ｂの端部６ｃとＢＤ導光素子１４との双方の屈折
力を適時最適化し、所望の位置に配置されたＢＤスリッ
ト１１面（もしくはその近傍）にＢＤ光束Ｌ１を集光さ
せた後、ＢＤセンサー１２に導光している。

【００７２】更に本実施形態ではＢＤ導光素子１４の射
出面１４ａを屈折平面で構成すると共にＢＤ光束Ｌ１の
主光線に対して偏心させており、前述の実施形態１と同
様に同期検知光学手段９の倍率色収差を有効画像域の中
央部の倍率色収差とほぼ同じに成るように構成してい
る。よって、同期検知信号を得る像高と有効画像域の中
央部では、レーザ光源の波長や材質の屈折率の変動によ
って集光位置（印字位置）の変化が相殺される。そして
倍率色収差が大幅に減少し、ゼロに近付いた同期検知信
号を得る像高に対して、倍率色収差が大きい有効画像域
の最端部像高（書き出しと書き終わりとの両端部）では
集光位置（印字位置）がずれることになるが、但しその
最大ずれ量は従来（図９参照）に比べほぼ半分になる。

【００７３】［画像形成装置］図６は、前述した実施形
態１、２又は３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６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、３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１０３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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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７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。

【００７７】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６
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１１
４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１
１２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。

【００７８】図６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。

【００７９】

【発明の効果】本発明によれば前述の如くＢＤ光学系を
構成する各要素を適切に設定することにより，簡易な構
成で光学系の設計自由度の向上を果たし、光学部品の個
別の特性に影響されにくく、高速で高品位の印字が可能
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の主走査断面図

【図２】 本発明の実施形態１の印字性能を説明する図

【図３】 本発明の実施形態１の印字性能を説明する図

【図４】 本発明の実施形態２の主走査断面図

【図５】 本発明の実施形態３の主走査断面図

【図６】 本発明の光走査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

【図７】 従来の走査光学装置の主走査断面図

【図８】 従来のマルチビーム走査光学装置の主走査断
面図

【図９】 従来の走査光学装置の印字性能を説明する図

【図１０】 従来の走査光学装置の印字性能を説明する
図

【符号の説明】

１ 光源手段 ２ コリメータ−レンズ ３ 開口絞り ４ シリンドリカルレンズ ５ 偏向手段（光偏向器） ５ａ 偏向面 ６ 走査光学手段 ６ａ 第１のｆθレンズ ６ｂ 第２のｆθレンズ ７ 被走査面（感光ドラム面） ８ ＢＤ導光素子 ９ 同期検知光学手段 １０ 同期検知手段 １１ ＢＤスリット １２ ＢＤセンサー １３ 回折光学素子 １４ ＢＤ導光素子 ２０ 書出し位置検出光学系 ２１ 入射光学手段 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） Ｈ０４Ｎ 1/036 Ｂ４１Ｊ 3/00 Ｄ 1/113 Ｈ０４Ｎ 1/04 １０４Ａ Ｆターム(参考） 2C362 AA43 AA44 BA69 BA85 BA86 BA89 BB30 2H045 BA22 BA32 CA89 CB22 5C051 AA02 CA07 DB02 DB22 DB24 DB30 DC04 DE02 FA01 5C072 AA03 BA02 HA02 HA09 HA13 HB13 XA01 XA05

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段から射出された光束を入射光学
   手段を介して偏向手段に導光し、該偏向手段により偏向
   された光束を走査光学手段により被走査面上に導光し、
   該被走査面上の有効画像域以外に入射する光束の一部の
   同期検知光束を同期検知手段に導いて得た同期信号を用
   いて光走査する走査光学装置において、 該同期検知光束は該走査光学手段の一部もしくは全てと
   導光手段とから構成される同期検知光学手段によって該
   同期検知手段に導光されており、 該導光手段は該走査光学手段を構成する部材と略同一の
   色分散特性を持つ材質により構成されていることを特徴
   とする走査光学装置。
2. 【請求項２】 光源手段から射出された光束を入射光学
   手段を介して偏向手段に導光し、該偏向手段により偏向
   された光束を走査光学手段により被走査面上に導光し、
   該被走査面上の有効画像域以外に入射する光束の一部の
   同期検知光束を同期検知手段に導いて得た同期信号を用
   いて光走査する走査光学装置において、 該同期検知光束は該走査光学手段の一部もしくは全てと
   導光手段とから構成される同期検知光学手段によって該
   同期検知手段に導光されており、 該同期検知光束の主光線の方向は、該同期検知光学手段
   の光の入射側と射出側でほぼ平行であることを特徴とす
   る走査光学装置。
3. 【請求項３】 光源手段から射出された光束を入射光学
   手段を介して偏向手段に導光し、該偏向手段により偏向
   された光束を走査光学手段により被走査面上に導光し、
   該被走査面上の有効画像域以外に入射する光束の一部の
   同期検知光束を同期検知手段に導いて得た同期信号を用
   いて光走査する走査光学装置において、 該同期検知光束は該走査光学手段の一部もしくは全てと
   導光手段とから構成される同期検知光学手段によって該
   同期検知手段に導光されており、 該導光手段は、該同期検知光束の主光線に対して偏心し
   ていることを特徴とする走査光学装置。
4. 【請求項４】 光源手段から射出された光束を入射光学
   手段を介して偏向手段に導光し、該偏向手段により偏向
   された光束を走査光学手段により被走査面上に導光し、
   該被走査面上の有効画像域以外に入射する光束の一部の
   同期検知光束を同期検知手段に導いて得た同期信号を用
   いて光走査する走査光学装置において、 該同期検知光束は該走査光学手段の一部もしくは全てと
   導光手段とから構成される同期検知光学手段によって該
   同期検知手段に導光されており、 該導光手段は、回折光学素子を有していることを特徴と
   する走査光学装置。
5. 【請求項５】 前記導光手段は、球面、もしくは非球面
   形状の屈折面を有する光学素子を有していることを特徴
   とする請求項１、２又は３項に記載の走査光学装置。
6. 【請求項６】 前記導光手段は、前記同期検知光束の主
   光線に対して主走査断面内でチルトした屈折平面を有す
   る光学素子を有していることを特徴とする請求項１、２
   又は３項に記載の走査光学装置。
7. 【請求項７】 前記走査光学手段と前記導光手段は同一
   平面内においてBD光束に対してそれぞれ偏心しているこ
   とを特徴とする請求項１、２又は３項に記載の走査光学
   装置。
8. 【請求項８】 前記光源手段は、複数の発光点を有して
   いることを特徴とする請求項１乃至７の何れか１項に記
   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。