JPH085944A - マルチビーム光学装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の光ビームを用いて複数の色の画像を重
ね合わせて多色画像を得る際、被走査面としての感光体
ドラム面の中央部から端部全域にわたって混色が良好に
行なうことができるマルチビーム光学装置を得ること。 【構成】 複数の光源１，２から出射した波長の異なる
複数の光ビームをビーム合成手段３で合成し、該合成し
た光ビームを偏向反射する偏向手段４を介して結像手段
５で集光しビーム分離手段６で複数の光ビームに分離し
た後、被走査面９上の異なった複数の領域に導光し、該
複数の光ビームで該被走査面上を光走査する際、該ビー
ム分離手段で分離した後の複数の光ビームの光路のう
ち、少なくとも一つの光路中に、該被走査面上を光走査
する複数の光ビームの走査線の状態がそれぞれ略一致す
るように該走査線の状態を補正する補正手段８を設けた
こと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマルチビーム光学装置に
関し、特に波長の異なる複数の光ビームを利用して被走
査面としての記録媒体（例えば感光体ドラム）面上に導
光し光走査して画像の記録をする、例えばデジタル複写
機やデジタルレーザープリンタ等の画像形成装置に好適
なマルチビーム光学装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より２つの波長の光ビームを用いて
画像の記録を行なう、所謂２色レーザープリンタ等に用
いられるマルチビーム光学装置の光学系は、例えば図３
に示す構成より成っている。

【０００３】同図において３１，３２は各々光源として
の半導体レーザであり、画像信号に基づき光変調された
光ビーム（レーザ光）を出射している。この各半導体レ
ーザ３１，３２から出射する光ビームの波長は各々異な
っており、例えば半導体レーザ３１から出射する光ビー
ムの波長λ₁ は７８０ｎｍ、半導体レーザ３２から出射
する光ビームの波長λ₂ は６７０ｎｍである。

【０００４】３３は合成ダイクロイックミラーであり、
半導体レーザ３１から出射した波長７８０ｎｍの光ビー
ムを透過させ、半導体レーザ３２から出射した波長６７
０ｎｍの光ビームを反射させ１つの光ビームに合成して
いる。

【０００５】３４は光偏向器であり、回転多面鏡より成
っており、駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に
所定の速度で回転している。

【０００６】３５は結像レンズであり、光偏向器３４で
偏向反射した複数の光ビームを集光し後述する分離ダイ
クロイックミラー３６を介して感光体ドラム３９面上の
異なった２つの露光位置Ｐ１，Ｐ２にそれぞれ結像（集
束）させている。

【０００７】分離ダイクロイックミラー３６は上記の合
成ダイクロイックミラー３３と同等の光学特性を有して
おり、半導体レーザ３１から出射した波長７８０ｎｍの
光ビームを透過させ、半導体レーザ３２から出射した波
長６７０ｎｍの光ビームを反射させることにより２つの
光ビームに分離している。

【０００８】３７ａ，３７ｂは各々折り返しミラーであ
り、分離ダイクロイックミラー３６を透過した波長７８
０ｎｍの光ビームを感光体ドラム３９面上の第１の露光
位置Ｐ１に導いている。３７ｃは同じく折り返しミラー
であり、分離ダイクロイックミラー３６で反射した波長
６７０ｎｍの光ビームを感光体ドラム３９面上の第２の
露光位置Ｐ２に導いている。感光体ドラム３９は図中矢
印Ｂ方向に所定の速度で回転している。

【０００９】同図においては複数の半導体レーザ３１，
３２から画像信号に基づいて光変調された波長の異なる
複数の光ビームを合成ダイクロイックミラー３３で１つ
の光ビームに合成し、光偏向器３４を介して結像レンズ
３５で集光し分離ダイクロイックミラー３６で複数の光
ビームに分離した後、それぞれの光路に設けた折り返し
ミラーを介して同一の感光体ドラム３９面上の異なった
複数の領域（露光位置）Ｐ１，Ｐ２に結像（集束）させ
ている。

【００１０】そして光偏向器３４を矢印Ａ方向に回転さ
せることによって露光位置Ｐ１，Ｐ２の紙面に対して垂
直な方向（主走査方向）に光走査している。そして主走
査方向の露光と共に感光体ドラム３９の矢印Ｂ方向（副
走査方向）の回転に伴ない露光位置Ｐ１，Ｐ２で感光体
ドラム３９を順次露光し、各々に対応した現像器（不図
示）により該感光体ドラム３９面上に静電潜像を現像し
ている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】一般に厚みのある分離
ダイクロイックミラー３６を図３に示すように結像レン
ズ３５の光軸に対して斜め（例えば４５度）に傾けて配
置すると、該分離ダイクロイックミラー３６を透過した
光ビームは該分離ダイクロイックミラー３６への入射角
及び該分離ダイクロイックミラー３６のミラー基板の厚
みに応じて、感光体ドラム３９面上での走査線の直線性
が失われ湾曲が生じてしまうという問題点がある。

【００１２】この状態のままで折り返しミラー３７ａ，
３７ｂを介した後、感光体ドラム３９面上を光走査する
と、この透過した光ビームは図４に示す実線４０のよう
に該感光体ドラム３９面上で１ラインの走査線が円弧を
描いた状態（湾曲状態）となる。

【００１３】一方、分離ダイクロイックミラー３６で反
射した光ビームは、該分離ダイクロイックミラー３６で
反射する際に生じる湾曲は発生しない。この為感光体ド
ラム３９面上を光走査する１ラインの走査線は図４に示
す点線４１のように直線状態となって維持される。

【００１４】従ってこのようなマルチビーム光学装置
を、例えば黒色と他のカラー色の２色の画像を重ね合わ
せる用途に使用した場合、感光体ドラム面の中央部では
良好に混色されるものの、該感光体ドラム面の端部に向
かうにつれ混色が良好に行なえないという不都合が生じ
ていた。この結果、良好なる混色画像（例えば黒色と他
のカラー色との２色の画像を重ね合わせて形成した画
像）が得られないという問題点があった。

【００１５】本発明はビーム分離手段としての分離ダイ
クロイックミラーで分離した複数の光ビームを利用して
被走査面（感光体ドラム面）上の異なる領域を光走査す
る際、該分離ダイクロイックミラーで分離した少なくと
も１つの光ビームの光路中に、該複数の光ビームの走査
線の状態が互いに略一致するように該走査線の状態を補
正する補正手段を設けることにより、例えば２色の画像
を重ね合わせる用途に使用する場合でも感光体ドラム面
の中央部から端部全域にわたって混色が良好に行なうこ
とができるマルチビーム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】本発明のマルチビーム光
学装置は、 （１−１）複数の光源から出射した波長の異なる複数の
光ビームをビーム合成手段で合成し、該合成した光ビー
ムを偏向反射する偏向手段を介して結像手段で集光しビ
ーム分離手段で複数の光ビームに分離した後、被走査面
上の異なった複数の領域に導光し、該複数の光ビームで
該被走査面上を光走査する際、該ビーム分離手段で分離
した後の複数の光ビームの光路のうち、少なくとも一つ
の光路中に、該被走査面上を光走査する複数の光ビーム
の走査線の状態がそれぞれ略一致するように該走査線の
状態を補正する補正手段を設けたことを特徴としてい
る。

【００１７】特に前記補正手段は透明の平板部材より成
っていることや、前記ビーム分離手段は特定の波長領域
の光ビームを反射及び透過させることにより複数の光ビ
ームに分離していることをや、前記ビーム分離手段はダ
イクロイックミラーより成っていることや、前記補正手
段は前記ビーム分離手段で分離された複数の光ビームの
うち透過した光ビームの光路中に設けて、該光ビームの
走査線の湾曲を補正していることや、前記補正手段は前
記ビーム分離手段で分離された複数の光ビームのうち反
射した光ビームの光路中に設けて、該光ビームの走査線
の状態を湾曲させていることや、前記補正手段は前記ビ
ーム分離手段と光学的に略等しい厚さの透明の平行平板
より成っていること等を特徴としている。

【００１８】（１−２）複数の発光部をアレイ状に並置
した光源より出射した波長の異なる複数の光ビームを偏
向手段に導光し、該偏向手段で偏向反射させ結像手段で
集光した後、ビーム分離手段により複数の光ビームに分
離した後、被走査面上の異なった複数の領域に各々導光
し、該複数の光ビームで該被走査面上を光走査する際、
該ビーム分離手段で分離した後の複数の光ビームの光路
のうち、少なくとも一つの光路中に、該被走査面上を光
走査する複数の光ビームの走査線の状態がそれぞれ略一
致するように該走査線の状態を補正する補正手段を設け
たことを特徴としている。

【００１９】特に前記補正手段は透明の平板部材より成
っていることや、前記ビーム分離手段は特定の波長領域
の光ビームを反射及び透過させることにより複数の光ビ
ームに分離していることをや、前記ビーム分離手段はダ
イクロイックミラーより成っていることや、前記補正手
段は前記ビーム分離手段で分離された複数の光ビームの
うち透過した光ビームの光路中に設けて、該光ビームの
走査線の湾曲を補正していることや、前記補正手段は前
記ビーム分離手段で分離された複数の光ビームのうち反
射した光ビームの光路中に設けて、該光ビームの走査線
の状態を湾曲させていることや、前記補正手段は前記ビ
ーム分離手段と光学的に略等しい厚さの透明の平行平板
より成っていること等を特徴としている。

【００２０】

【実施例】図１は本発明の実施例１の要部概略図（要部
側面図）である。

【００２１】同図において１，２は各々光源としての半
導体レーザであり、画像信号に基づき光変調された光ビ
ーム（レーザ光）を出射している。本実施例においては
各半導体レーザ１，２から出射する光ビームの波長が各
々異なり、例えば半導体レーザ１から出射する光ビーム
の波長λ₁ は７８０ｎｍ、半導体レーザ２から出射する
光ビームの波長λ₂ は６７０ｎｍである。

【００２２】３はビーム合成手段であり、ダイクロイッ
クミラー（合成ダイクロイックミラー）より成ってお
り、半導体レーザ１から出射した波長７８０ｎｍの光ビ
ームを透過させ、半導体レーザ２から出射した波長６７
０ｎｍの光ビームを反射させ１つの光路に合成してい
る。

【００２３】４は偏向手段としての光偏向器であり、回
転多面鏡より成っており、駆動手段（不図示）により矢
印Ａ方向に所定の速度で回転している。

【００２４】５は結像手段としての結像レンズであり、
光偏向器４で偏向反射した複数の光ビームを集光し後述
するビーム分離手段としてのダイクロイックミラー（分
離ダイクロイックミラー）６を介して被走査面としての
感光体ドラム９面上の異なった２つの露光位置Ｐ１，Ｐ
２にそれぞれ結像（集束）させている。

【００２５】分離ダイクロイックミラー６は上記の合成
ダイクロイックミラー３の光学特性と同様に入射した光
ビームのうち波長７８０ｎｍの光ビームを透過させ、波
長６７０ｎｍの光ビームを反射させることにより２つの
光ビームに分離している。

【００２６】又、本実施例における分離ダイクロイック
ミラー６のミラー基板の材質はガラス材より成り、結像
レンズ５の光軸上の光ビームの入射角が略４５度となる
ように該結像レンズ５の光軸対して所定方向へ傾けて配
置している。

【００２７】７ａ，７ｂは各々折り返しミラーであり、
分離ダイクロイックミラー６を透過した波長７８０ｎｍ
の光ビームを後述する平板部材（平板ガラス）より成る
補正手段８を通して感光体ドラム９面上の第１の露光位
置Ｐ１に導いている。７ｃは同じく折り返しミラーであ
り、分離ダイクロイックミラー６で反射された波長６７
０ｎｍの光ビームを感光体ドラム９面上の第２の露光位
置Ｐ２に導いている。

【００２８】補正手段８としての平板部材は透明な平板
ガラスより成り、分離ダイクロイックミラー６のミラー
基板と同一の材質（ガラス材）で、かつ同一の厚みの光
学部材より成っており、該平板ガラス８に入射する光ビ
ームの入射角が該分離ダイクロイックミラー６へ入射す
る際の入射角と同量で逆符号に成るように設定してい
る。即ち本実施例では後述するように、この平板ガラス
８を通過する際に生じる湾曲量が分離ダイクロイックミ
ラー６を通過する際に生じた湾曲量と略同量で湾曲する
方向のみが異なるように構成している。これにより感光
体ドラム９面上を光走査する複数の光ビームの走査線の
状態が互いに略一致（直線状態）するように補正してい
る。

【００２９】感光体ドラム９は図中矢印Ｂ方向に所定の
速度で回転している。

【００３０】本実施例においてはこのような構成により
各半導体レーザ１，２から画像信号により光変調されて
出射した波長７８０ｎｍの光ビームと波長６７０ｎｍの
光ビームとを合成ダイクロイックミラー３で１つの光路
に合成し、光偏向器４の偏向面４ａで偏向反射させた後
結像レンズ５で集光し、分離ダイクロイックミラー６に
入射させている。

【００３１】そして波長７８０ｎｍの光ビームは分離ダ
イクロイックミラー６を透過し２つの折り返しミラー７
ａ，７ｂを介して平板ガラス（補正ガラス）８を通過し
て走査線の湾曲を補正した後、感光体ドラム９面上の第
１の露光位置に結像（集束）している。

【００３２】一方、波長６７０ｎｍの光ビームは分離ダ
イクロイックミラー６により反射され折り返しミラー７
ｃを介して感光体ドラム９面上の第２の露光位置に結像
（集束）している。

【００３３】そして光偏向器４を矢印Ａ方向に回転させ
ることによって露光位置Ｐ１，Ｐ２の紙面に対して垂直
な方向（主走査方向）に光走査している。そして主走査
方向の露光と共に感光体ドラム９の矢印Ｂ方向（副走査
方向）の回転に伴ない露光位置Ｐ１，Ｐ２で感光体ドラ
ム９を順次露光し、各々に対応した現像器（不図示）に
より該感光体ドラム９面上に静電潜像を現像している。

【００３４】次にビーム分離手段としての分離ダイクロ
イックミラー６により分離された各光ビームの走査状態
及び走査線の湾曲を補正する方法について説明する。

【００３５】最初に分離ダイクロイックミラー６を透過
した波長７８０ｎｍの光ビームについて説明する。分離
ダイクロイックミラー６を透過した光ビームは前述の如
く該分離ダイクロイックミラー６への入射角及び該分離
ダイクロイックミラー６のミラー基板の厚みに応じ走査
線の直線性が失われ湾曲を生じてしまうという問題点が
ある。

【００３６】例えば分離ダイクロイックミラー６のミラ
ー基板として厚み５ｍｍのガラス材を使用し、該分離ダ
イクロイックミラー６に対する光軸上の光ビームの入射
角を４５度、走査角を１３度となるように構成した場
合、走査線の湾曲量は５８μｍ程度発生してくる。これ
は４００ＤＰＩのプリンタを考えた場合、１画素近い湾
曲量であり問題となる。

【００３７】そこで本実施例においては前述の如く分離
ダイクロイックミラー６で分離された波長７８０ｎｍの
光ビームの光路中に補正手段としての平板ガラス８を設
け、該平板ガラス８を該分離ダイクロイックミラー６の
ミラー基板と同一の材質（ガラス材）で、かつ同一の厚
みより構成し、該平板ガラス８への光ビームの入射角が
該分離ダイクロイックミラー６へ入射する光ビームの入
射角と同量で逆符号になるように設定している。

【００３８】即ち、本実施例では平板ガラス８を通過す
る際に生じる湾曲量を分離ダイクロイックミラー６を通
過する際に生じた湾曲量と略同量で湾曲する方向のみが
異なるように発生させ、平板ガラス８を通過した後の光
ビームの走査線の状態が分離ダイクロイックミラー６に
入射する前の状態（直線状態）となるように補正してい
る。

【００３９】これにより感光体ドラム９面を光走査する
１ラインの走査線の状態が図２に示す実線１０のように
波長６７０ｎｍの光ビームの走査線（点線１１）と同じ
状態（直線状態）にしている。

【００４０】一方、分離ダイクロイックミラー６で反射
した波長６７０ｎｍの光ビームは該分離ダイクロイック
ミラー６を反射する際に生じる湾曲は発生しない。この
為感光体ドラム９面上を光走査する１ラインの走査線の
状態は図２に示す点線１１のように該分離ダイクロイッ
クミラー９に入射する前の状態と同様、直線状態が維持
されている。

【００４１】従ってこのマルチビーム光学装置を、前述
の如く例えば黒色と他のカラー色の２色の画像を重ね合
わせる用途に使用した場合、各走査線の状態は上記の如
く略一致しているので感光体ドラム９面の中央部から端
部全域にわたって混色が良好に行なうことができる。こ
れにより良好なる混色画像を得ている。

【００４２】尚、本実施例においては複数の光ビームの
うち一方の光ビームの波長を７８０ｎｍ、他方の光ビー
ムの波長を６７０ｎｍとしたが、これらの光ビームの波
長はビーム合成手段あるいはビーム分離手段で合成ある
いは分離できる波長であれば特に限定することはない。

【００４３】次に本発明の実施例２について説明する。
本実施例において前述の実施例１と異なる点は補正手段
としての平板部材の材質をガラス材の代わりにプラスチ
ック材より構成し低コスト化を図ったことである。その
他の構成及び光学的作用を実施例１と略同様である。

【００４４】即ち、平板部材の材質をガラス材で作製し
た前述の実施例１では分離ダイクロイックミラーのミラ
ー基板の厚みを５ｍｍとしたが、本実施例では該平板部
材をプラスチック材で作製することによって該分離ダイ
クロイックミラーのミラー基板の厚みを５．０７ｍｍに
変更することにより、前述の実施例１と同様に分離ダイ
クロイックミラー６を通過する際に生じた湾曲量とプラ
スチック材より成る平板部材を通過する際に生じる湾曲
量とが略同量で、湾曲する方向のみを異ならせることが
できる。これにより前述の実施例１と同様な効果を得て
いる。

【００４５】このように本実施例においては分離ダイク
ロイックミラーを透過する際に生じた湾曲量と同量で湾
曲する方向のみを異ならせることができる光学部材であ
れば、この光学部材（補正手段）の材質や厚みは特に限
定することはない。

【００４６】次に本発明の実施例３について説明する。

【００４７】本実施例において前述の実施例１と異なる
点は補正手段としての平板ガラスを分離ダイクロイック
ミラーで反射された波長６７０ｎｍの光ビームの光路中
に設けたことである。その他の構成及び光学的作用は実
施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得てい
る。

【００４８】前述の実施例１においては波長７８０ｎｍ
の光ビームの光路中に平板ガラスを設け、分離ダイクロ
イックミラーを透過した際に生じた光ビームの走査線の
湾曲を補正したが、本実施例においては該平板ガラスを
該分離ダイクロイックミラーで反射された波長６７０ｎ
ｍの光ビームの光路中に設けることにより、該分離ダイ
クロイックミラーを透過した光ビームの湾曲量と同量で
かつ同一方向に湾曲が発生するように構成している。

【００４９】即ち、波長６７０ｎｍの光ビームの走査線
の状態が図４の実線４０で示すように波長７８０ｎｍの
光ビームの走査線の状態（湾曲状態）と略同一の状態に
なるように平板ガラスにより湾曲を発生させている。こ
れにより前述の如く、例えば黒色と他のカラー色の２色
の画像を重ね合わせる用途に使用した場合、各走査線の
状態は上記の如く略一致しているので感光体ドラム面の
中央部から端部全域にわたって混色が良好に行なうこと
ができる。

【００５０】本実施例においてはこのように光学系を構
成することによっても２つの光ビーム間の相対的な湾曲
量のズレは補正されるので、本発明が解決しようとして
いる課題については適応された構成をとることができ
る。

【００５１】尚、以上の各実施例においては互いに波長
の異なる２つの光ビームを用いて、例えば混色画像を得
るように構成したが、これに限定されることなく、例え
ば互いに波長の異なる３つ以上の光ビームを用いて混色
画像を得るようにした光学装置においても本発明は前述
の実施例と同様に適用することができる。

【００５２】又、各実施例においては光源として別個の
半導体レーザを２つ用いたが波長の異なる複数の光ビー
ムを出射するモノリシックなマルチレーザアレイ（複数
の発光部がアレイ状に並置した光源）を用いても本発明
は前述の実施例と同様に適用することができる。これに
より合成ダイクロイックミラーを用いずに光学系を構成
することができ、装置全体の小型化が図れる。又本発明
はデジタル複写機に限らず、例えばアナログ複写機に適
用しても良い。

【００５３】

【発明の効果】本発明によれば前述の如くビーム分離手
段で分離した後の複数の光ビームの光路うち少なくとも
１つの光路中に、該複数の光ビームの走査線の状態が互
いに一致するように該走査線の状態を補正する補正手段
を設けることにより、例えば２色の画像を重ね合わせる
用途に使用する場合でも、被走査面としての感光体ドラ
ム面の中央部から端部全域に渡って混色が良好に行なう
ことができるマルチビーム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の要部概略図

【図２】 本発明の実施例１の感光体ドラム面上での走
査線の状態を示した説明図

【図３】 従来のマルチビーム光学装置の要部概略図

【図４】 従来のマルチビーム光学装置の感光体ドラム
面上での走査線の状態を示した説明図

【符号の説明】

１，２ 光源（半導体レーザ） ３ ビーム合成手段 ４ 偏向手段 ５ 結像手段 ６ ビーム分離手段 ７ａ，７ｂ，７ｃ 折り返しミラー ８ 補正手段 ９ 被走査面（感光体ドラム） １０，１１ 走査線

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の光源から出射した波長の異なる複
   数の光ビームをビーム合成手段で合成し、該合成した光
   ビームを偏向反射する偏向手段を介して結像手段で集光
   しビーム分離手段で複数の光ビームに分離した後、被走
   査面上の異なった複数の領域に導光し、該複数の光ビー
   ムで該被走査面上を光走査する際、 該ビーム分離手段で分離した後の複数の光ビームの光路
   のうち、少なくとも一つの光路中に、該被走査面上を光
   走査する複数の光ビームの走査線の状態がそれぞれ略一
   致するように該走査線の状態を補正する補正手段を設け
   たことを特徴とするマルチビーム光学装置。
2. 【請求項２】 複数の発光部をアレイ状に並置した光源
   より出射した波長の異なる複数の光ビームを偏向手段に
   導光し、該偏向手段で偏向反射させ結像手段で集光した
   後、ビーム分離手段により複数の光ビームに分離した
   後、被走査面上の異なった複数の領域に各々導光し、該
   複数の光ビームで該被走査面上を光走査する際、 該ビーム分離手段で分離した後の複数の光ビームの光路
   のうち、少なくとも一つの光路中に、該被走査面上を光
   走査する複数の光ビームの走査線の状態がそれぞれ略一
   致するように該走査線の状態を補正する補正手段を設け
   たことを特徴とするマルチビーム光学装置。
3. 【請求項３】 前記補正手段は透明の平板部材より成っ
   ていることを特徴とする請求項１又は２のマルチビーム
   光学装置。
4. 【請求項４】 前記ビーム分離手段は特定の波長領域の
   光ビームを反射及び透過させることにより複数の光ビー
   ムに分離していることを特徴とする請求項１又は２のマ
   ルチビーム光学装置。
5. 【請求項５】 前記ビーム分離手段はダイクロイックミ
   ラーより成っていることを特徴とする請求項４のマルチ
   ビーム光学装置。
6. 【請求項６】 前記補正手段は前記ビーム分離手段で分
   離された複数の光ビームのうち透過した光ビームの光路
   中に設けて、該光ビームの走査線の湾曲を補正している
   ことを特徴とする請求項３のマルチビーム光学装置。
7. 【請求項７】 前記補正手段は前記ビーム分離手段で分
   離された複数の光ビームのうち反射した光ビームの光路
   中に設けて、該光ビームの走査線の状態を湾曲させてい
   ることを特徴とする請求項３のマルチビーム光学装置。
8. 【請求項８】 前記補正手段は前記ビーム分離手段と光
   学的に略等しい厚さの透明の平行平板より成っているこ
   とを特徴とする請求項１のマルチビーム光学装置。