JP2003131154A - 光走査装置、およびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の走査光学系を設けることによって装置
を小型化し、像担持体上に形成される複数の光学系によ
るビームを有効に補正し、高品質画像を生成する光走査
装置を提供する。 【解決手段】 画像データに基づいて制御される光ビー
ムを出射する光源１およびその光源１から出射された光
ビーム１０を偏向させる偏向手段を有する複数の走査光
学系５０と、偏向された光ビームが照射される像担持体
１５とを備え、照射された光ビームが像担持体１５上を
走査することによって画像形成を行う光走査装置１００
において、偏向手段５が往復運動可能な偏向手段であ
り、走査光学系５０が像担持体１５上の主走査方向に直
列的に配設され、かつ像担持体１５に照射される各光ビ
ームの主走査進行方向がそれぞれ片側方向のみであるこ
とを特徴とする光走査装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像データに基づ
いて制御される光ビームによって画像を形成する光走査
装置に関し、特に複数の走査光学系を有する光走査装
置、およびそれを用いた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】データに基づいて制御された光束を反射
により偏向走査する光走査装置は、従来から知られてい
た。その際、偏向器としては等速回転するポリゴンミラ
ーが広く用いられているが、ポリゴンミラーを用いたポ
リゴンスキャナーは、装置が大掛かりとなるため、振動
によるバンディング、温度上昇、騒音、消費電力アップ
等の問題があった。この問題を解決するために、マイク
ロマシン技術を用いた共振構造の正弦波振動を行うマイ
クロミラーが提案されており、これを用いることによっ
て装置が小型化され、上記の振動によるバンディング、
温度上昇、騒音、消費電力は大幅に低減できる。

【０００３】しかし、上記マイクロミラーは往復運動を
行うために、書き込みされる光ビームが往復走査される
場合、走査方向にビームが走査される間に被走査面が副
走査方向に進むため、被走査面上に形成される走査線の
間隔が像高により異なるという不具合が発生し、濃度む
ら等の画像不良が発生する可能性がある。更に、マイク
ロミラー装置においては、共振特性を調整する困難さが
あった。このような問題を解決するために例えば、特開
平８−７５４７５号公報は、共振を利用した偏向器を用
いた光走査装置を開示している。同号発明は、偏向器に
用いる共振子の共振特性の調整を容易に行おうとするも
のであって、「振動入力部と、可動部と、少なくとも一
つの共振振動モードを有し前記振動入力部および前記可
動部を結合する弾性変形部とを持つ共振子において、共
振特性を調整するための共振特性調整手段を備えている
ことを特徴とする共振子」（同号発明請求項１）であ
る。しかしながら、同号発明によっては、共振特性調整
手段が質量調整部を溶断することによってなされるため
に、繊細で微妙な調整を求められる光走査装置において
は、その調整作用は良好なものといえない。

【０００４】また、複数の走査光学系を主走査方向に直
列的に配設することによって、コンパクトな光走査装置
で広域の走査領域に対応可能とし、各走査光学系及び走
査光学素子が小さくして、波面収差の補正が容易にな
り、部品のばらつき、部品取付誤差によるビームスポッ
ト径変動をも小さく押さえることが知られている。この
ような構成によっては、確かにビームスポットの小径化
が容易になる。そのために、特開平１１−９５１５２号
公報は、２つの走査光学系を主走査線方向に直列的に並
べてあり、なおかつ、つなぎ目からビームが離れるよう
に光を走査させる発明を開示している。しかし、装置を
更に小型化する場合、２つの走査光学系を直列的に並べ
るだけでは限界がある。また、複数の走査光学系を備え
る場合には、画像形成面のつなぎ目近傍で、相対的にド
ットがずれるために画像劣化がおこりやすく、さらに書
き込みされる光ビームが往復走査される場合にはつなぎ
目でのドット位置ずれが大きくなるという問題点があっ
た。特に３以上の走査光学系を主走査方向に直列的に配
設する場合には、さらにドット位置ずれに留意した工夫
が必要になる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題を
解決するためになされ、その目的は、複数の走査光学系
を設けることによって装置を小型化すると共に、像担持
体上に形成される該複数の光学系によるビームを有効に
補正し、高品質の画像を生成することのできる光走査装
置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、画像
データに基づいて制御された光ビームを出射する光源お
よび前記光源から出射された光ビームを偏向させる偏向
手段を有する複数の走査光学系と、前記偏向された光ビ
ームが照射される像担持体とを備え、該照射される光ビ
ームが前記像担持体上を走査することによって画像形成
を行う光走査装置において、前記偏向手段が往復運動可
能な偏向手段であり、前記走査光学系が前記像担持体上
の主走査方向に直列的に配設され、かつ前記像担持体に
照射される各光ビームの主走査進行方向がそれぞれ片側
方向のみであることを特徴とする光走査装置である。こ
の構成による光走査装置は、複数の走査光学系と往復運
動が可能な変更手段を用いて装置を小型化すると共に、
主走査方向を片側のみとすることにより、高品質の画像
を形成できる。即ち、被走査面上の走査線間隔の像高間
偏差を低減し、また、つなぎ目近傍でのドット位置ずれ
を低減し、それによって、濃度むらを低減し、解像度を
向上した高画質な画像を形成できる

【０００７】請求項２の発明は、請求項１の光走査装置
において、前記複数の走査光学系のうち、少なくとも１
組の隣接する走査光学系は、それぞれの光ビームの主走
査方向が、該像担持体上に形成するそれぞれの画像のつ
なぎ目から、互いに離れるように逆方向であることを特
徴とする。この構成により画像のつなぎ目近傍でのドッ
ト位置ずれを低減し、それによって濃度むらを低減し、
解像度を向上した高画質な画像の形成が可能となる。

【０００８】請求項３の発明は、画像データに基づいて
制御された光ビームを出射する光源および前記光源から
出射される光ビームを偏向させる偏向手段を有する３以
上の走査光学系と、前記偏向された光ビームが照射され
る像担持体とを備え、該照射される光ビームが前記像担
持体上を走査することによって画像形成を行う光走査装
置であって、前記走査光学系が前記像担持体上の主走査
方向に直列的に配設された光走査装置において、少なく
とも１組の隣接する走査光学系は、前記像担持体上のそ
れぞれの光ビームの主走査方向が、前記像担持体上に形
成するそれぞれの画像のつなぎ目から互いに離れるよう
に逆方向であり、かつ、主走査方向が、画像のつなぎ目
に互いに逆方向から近づく方向である光ビームを出射す
る走査光学系の組を有しないことを特徴とする光走査装
置である。この構成により画像のつなぎ目近傍でのドッ
ト位置ずれを低減し、それによって濃度むらを低減し、
解像度を向上した高画質な画像の形成が可能となる。

【０００９】請求項４の発明は、画像データに基づいて
制御される光ビームを出射する光源および前記光源から
出射される光ビームを偏向させる偏向手段を有する複数
の走査光学系と、前記偏向された光ビームが照射される
像担持体とを備え、該照射される光ビームが前記像担持
体上を走査することによって画像形成を行う光走査装置
であって、前記走査光学系が前記像担持体上の主走査方
向に直列的に配設された光走査装置において、少なくと
も１組の隣接する走査光学系は、前記像担持体上のそれ
ぞれの光ビームの主走査方向が、前記像担持体上に形成
するそれぞれの画像のつなぎ目から互いに離れるように
逆方向であり、かつ、該隣接する組の走査光学系の描く
主走査線が、互いに異なる傾斜角を有していることを特
徴とする光走査装置である。この構成により、つなぎ目
近傍でのドット位置ずれを低減し、なおかつ、走査線曲
がりや走査線傾きを低減し、高画質な画像を形成可能と
なる。

【００１０】請求項５の発明は請求項１、３または４の
いずれか１の光走査装置において、前記走査光学系のう
ち少なくとも１つが、その描く主走査線の傾斜角を調整
する手段を有することを特徴とする。この構成により、
副走査線方向へ像担持体が移動することによる主走査線
方向での走査線の曲がりや、走査線傾きを低減し、高画
質な画像を形成可能となる。

【００１１】請求項６の発明は、請求項１、３または４
のいずれか１に記載の光走査装置を用いた画像形成装置
である。この構成により、濃度むらが小さく、解像度が
向上した高画質な画像出力が可能な画像形成装置を提供
できる。

【００１２】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態（請求項
１））図１は本実施の形態に使う１つの走査光学系の構
成を示したものであり、（ａ）は模式的上平面図であ
り、（ｂ）は模式的側面図であり、（ｃ）は（ｂ）の部
分拡大図である。符号については、１はレーザ光源、２
はコリメートレンズ、３はアパーチャ、４はシリンドリ
カルレンズ、５は偏向面、６は固定ミラー、７は走査レ
ンズ１，８は走査レンズ２、９は被走査面、１０は光束
（ビーム）、２０はマイクロミラー、２１は入射ミラ
ー、２２および２３は固定ミラーである。また、図中θ
_１はマイクロミラー２０と固定ミラー２２のなす角であ
り、θ_２はマイクロミラー２０と固定ミラー２３のなす
角である。

【００１３】レーザ光源１を発した発散光束１０は、コ
リメートレンズ２によって略平行光束（光ビーム）１０
とされ、長い線像である主走査方向を形成するためのシ
リンドリカルレンズ４を通過する。光ビーム１０はさら
に入射ミラー２１で反射されることにより、副走査断面
に入射角をなして偏向面に入射する（（ｃ））。このと
き、偏向面に対し、副走査断面で対向面が異なる複数の
ミラー（２１、２２）を用いて、（ｃ）に示すように、
光束を多重反射させる。偏向器は正弦波振動を行い光束
を反射する。この多重反射によって走査角は増大され
る。傾斜角が異なる２つの対向ミラーを配備することに
より、光束分離が可能になり、かつ、波面収差を低減で
き、ビームスポットの小径化が実現できる。このとき、
偏向器は正弦波振動ミラーを用いているため、偏向器自
体は往復運動が可能である。

【００１４】ここで図１に示す例では、偏向手段におい
て複数回、光束を反射させて、有効書込幅を増大させて
いるが、偏向手段によって１回のみ光束を反射する構成
にしても良い。図２は図１で説明した走査光学系（それ
ぞれ（ａ）（ｂ）（ｃ））を３つ直列的に配設したもの
であり、各走査光学系（ａ）（ｂ）（ｃ）は感光体（像
担持体）上で矢印の方向に走査する。

【００１５】図３は、（ａ）（ｂ）（ｃ）とも、２つの
走査光学系により感光体（像担持体）面上に形成される
主走査線を示す。光走査装置によって主走査方向に走査
される光ビームは感光体面の回転軸に平行に走査される
が、感光体は図中上向きの矢印の方向に進むので、往復
運動をなす偏向器によって描かれた主走査線は結果的に
傾きを有してしまう。（ａ）、（ｂ）は往復運動によっ
て描かれた主走査線であり、比較例である。走査線中に
示される矢印は、主走査線の進行方向を示す。また、こ
こで、領域ＡとＢでの偏向器の偏向のタイミングは全く
相関なく振動しているとする。（ａ）はつなぎ目におい
て、ドット位置ずれが無い場合である。この場合、つな
ぎ目でのドット位置ずれは無いが各領域において、感光
体の回転移動に伴って、走査線の間隔に偏差が生じてい
る。（ｂ）はつなぎ目における、ドット位置ずれが最大
となる場合である。この場合、つなぎ目での走査線間隔
が等間隔とならないため、発光のタイミングを最適化し
ても図中において１／２画素より大きいドット位置ずれ
が発生する。（ｃ）は、往復走査ではなく、片側方向の
み走査されたときの走査線で、つなぎ目におけるドット
位置ずれが最大となった場合を示したものである。この
場合、各領域内において全ての走査線が同じ方向に進む
ので走査線間隔の偏差をなくすことができる。また、つ
なぎ目での走査線間隔が等間隔となるため、発光のタイ
ミングを最適化すればドット位置ずれは１／２画素を超
えることは無い。

【００１６】図４は、（ａ）（ｂ）（ｃ）とも、２つの
走査光学系により感光体面上に形成される走査線を示す
他の例である。ここでは、感光体面上の走査線の傾きは
補正されている。（ａ）、（ｂ）は比較例であり、つな
ぎ目をはさんで同じ方向に走査線が進んでいる。（ａ）
は各領域での倍率誤差が全く発生しない場合であり、こ
のときつなぎ目において主走査ドット位置ずれは発生し
ない。（ｂ）は各領域で倍率誤差が発生した場合であ
る。各走査光学系は開始側において受光手段で信号を検
出した後、一定時間後に光源を発光させているため、開
始側では主走査方向のドット位置ずれは小さいが、終了
側では倍率誤差が発生すると主走査方向のドット位置ず
れが発生する。したがって、つなぎ目において、図４に
示すような主走査ドット位置ずれが発生し、これにより
濃度むらが発生する。（ｃ）はつなぎ目をはさんで遠ざ
かる方向に走査線が進行している。この場合、倍率誤差
が発生しても、開始側では主走査方向のドット位置ずれ
は小さいため、つなぎ目における主走査ドット位置ずれ
は小さくなる。したがって、濃度むら等による画像劣化
は小さい。

【００１７】（第２の実施の形態（請求項３））図５
は、例えばポリゴンミラーのような回転運動を行う偏向
器を有する走査光学系を３つ主走査方向に直列的に配設
した場合の構成を示す図である。この場合は、全ての走
査線は片道走査されるが、下記に示すようにその方向性
に留意しなければならないのは、既に述べた通りであ
る。図６は、（ａ）（ｂ）とも走査光学系を３つ直列的
に配設した場合の感光体に形成された走査線を示す。な
お、走査光学系は往復運動をする偏向器を有する走査光
学系であっても良く、また回転運動を行う偏向器を有す
る走査光学系であっても良い。

【００１８】図６の（ａ）は比較例であり、つなぎ目１
の両側ではつなぎ目から離れるように走査線が進行する
が、つなぎ目２の両側では、つなぎ目に近づくように逆
方向から光ビームが走査されるようになっており、請求
項３の条件に反する。このとき、つなぎ目１では主走査
ドット位置ずれが小さいが、つなぎ目２では２領域の倍
率誤差が積み上がり、主走査ドット位置ずれが増大す
る。（ｂ）はつなぎ目１の両側ではつなぎ目から離れる
ように走査線が進行するが、つなぎ目２の両側の走査線
は同一方向を向いている。このとき、つなぎ目２で発生
する主走査ドット位置ずれは領域Ｂで発生する倍率誤差
のみとなり、主走査ドット位置ずれは低減できる。

【００１９】図７は走査光学系を４つ直列的に配設した
場合の主走査線を示す模式図である。ここでつなぎ目２
では主走査ドット位置ずれがほとんど発生せず、また、
つなぎ目１、３においても主走査ドット位置ずれを低減
できる。

【００２０】（第３の実施の形態（請求項４））図８
は、感光体面上に形成された走査線（実線で示す）と光
走査装置により走査される走査線（点線で示す）とを示
す模式図である。感光体面上には感光体が移動すること
によって形成される実線で示す走査線と、光走査装置が
描く走査線（点線）とが一般に異なる。

【００２１】図８の（ａ）は光走査装置により走査され
る走査線（点線）が主走査方向に平行な場合であり、走
査線はつなぎ目から離れるように進行するので主走査ド
ット位置ずれは低減できるが、感光体が矢印の方向に進
行するので描かれた走査線は曲がり、‘ハ’の字型に形
成される。（ｂ）は光走査装置で発生する走査線（点
線）の傾きを互いに、逆‘ハ’の字型に傾かせることに
より、感光体面上に形成された走査線の曲がりを低減し
た例である。

【００２２】図９は、主走査線の傾きを調整する調整手
段を示す模式的平面図である。光走査装置で、走査線傾
きを発生させる手段としては、例えば図９に示すよう
に、副走査方向にパワーを有する走査レンズを光軸の回
りに傾けることによって実現できる。これは、初期状態
で傾けておいても良いが、図９に示すように調整ネジ
1、及びバネ2を用いて傾きを調整することにより、部品
誤差、取り付け誤差を吸収でき、さらに高精度な走査が
可能となる。また、各走査光学系全体を走査レンズ光軸
の回りに傾けても良い。

【００２３】（第４の実施の形態（請求項６））図１０
は、本発明にかかる光走査装置を用いた画像形成装置を
示す模式図である。この画像形成装置は、一般的な工程
を有し、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニング
という工程により画像を形成するもので、本発明に係る
光走査装置を配設したものである。符号については、３
１は光走査装置、３２は帯電器、３３は現像器、３４は
転写用帯電器、３５は用紙、３６は定着器、３７は感光
体、そして３８はクリーニング器である。

【００２４】

【発明の効果】請求項１にかかる発明によると、往復運
動を行う、例えばマイクロミラー等を用いた偏向器を用
いることにより、装置の小型化、及び、振動によるバン
ディング、温度上昇、騒音、消費電力を大幅に低減でき
る。また、光ビームが片側走査されることにより、被走
査面上の走査線間隔の像高間偏差を低減することがで
き、つなぎ目近傍でのドット位置ずれを低減できる。従
って、濃度むらを低減し、解像度を向上した高画質な画
像形成装置に対応する光走査装置を提供できる。請求項
２にかかる発明によると、隣接する少なくとも１組の走
査光学系の間の画像のつなぎ目から離れるように互いに
逆方向に光ビームを走査することにより、つなぎ目近傍
でのドット位置ずれを低減し、それにより濃度むらを低
減し、解像度を向上した高画質な画像形成装置に対応す
る光走査装置を提供できる。請求項３にかかる発明によ
ると、つなぎ目近傍でのドット位置ずれを低減し、それ
により、濃度むらを低減し、解像度を向上した高画質な
画像形成装置に対応する光走査装置を提供できる。請求
項４にかかる発明によると、つなぎ目近傍でのドット位
置ずれを低減し、なおかつ、走査線曲がりや走査線傾き
を低減し、高画質な画像形成装置に対応する光走査装置
を提供できる。請求項５にかかる発明によると、主走査
線の傾きを調整する調整手段を有することにより、走査
線曲がりや走査線傾きを低減し、高画質な画像形成装置
に対応する光走査装置を提供できる。請求項６にかかる
発明によると、請求項１、３および４に記載のいずれか
の光走査装置を用いることにより、濃度むらが小さく、
解像度が向上した高画質な画像出力が可能な画像形成装
置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に用いる１つの走査光学系の
構成を示し、（ａ）は走査光学系の模式的上平面図であ
り、（ｂ）はその模式的側面図であり、（ｃ）は（ｂ）
の部分拡大図である。

【図２】図１で説明した走査光学系を３つ直列的に配設
した平面図である。

【図３】２つの走査光学系により感光体（像担持体）面
上に形成される主走査線を示す模式図である。

【図４】２つの走査光学系により感光体面上に形成され
る走査線を示す他の例の模式図である。

【図５】回転運動を行う偏向器を有する走査光学系を３
つ主走査方向に直列的に配設した場合の構成を示す模式
図である。

【図６】走査光学系を３つ直列的に配設して配置した場
合の、感光体に形成された走査線を示す模式図である。

【図７】走査光学系を４つ直列的に配設して配置した場
合の、主走査線を示す模式図である。

【図８】感光体面上に形成された走査線（実線で示す）
と光走査装置により走査される走査線（点線で示す）と
を示す模式図である。

【図９】主走査線の傾きを調整する調整手段を示す模式
的平面図である。

【図１０】本発明にかかる光走査装置を用いた画像形成
装置を示す模式図である。

【符号の説明】

１：レーザ光源 ２：コリメートレンズ ３：アパーチャ（開口部） ４：シリンドリカルレンズ ５：偏向面 ６：固定ミラー ７：走査レンズ１ ８：走査レンズ２ ９：被走査面 １０：光束（ビーム） １５：感光体 ２０：マイクロミラー ２１：入射ミラー ２２、２３：固定ミラー ３０：画像形成装置 ３１：光走査装置 ３２：帯電器 ３３：現像器 ３４：転写用帯電器 ３５：用紙 ３６：定着器 ３７：感光体 ３８：クリーニング器 ５０：走査光学系 １００：光走査装置。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データに基づいて制御される光ビー
   ムを出射する光源および前記光源から出射された光ビー
   ムを偏向させる偏向手段を有する複数の走査光学系と、
   前記偏向された光ビームが照射される像担持体とを備
   え、該照射されたビームが前記像担持体上を走査するこ
   とによって画像形成を行う光走査装置において、 前記偏向手段が往復運動可能な偏向手段であり、前記走
   査光学系が前記像担持体上の主走査方向に直列的に配設
   され、かつ前記像担持体に照射される各光ビームの主走
   査進行方向がそれぞれ片側方向のみであることを特徴と
   する光走査装置。
2. 【請求項２】 前記複数の走査光学系のうち、少なくと
   も１組の隣接する走査光学系は、それぞれの光ビームの
   主走査方向が、該像担持体上に形成するそれぞれの画像
   のつなぎ目から、互いに離れるように逆方向であること
   を特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 【請求項３】 画像データに基づいて制御される光ビー
   ムを出射する光源および前記光源から出射される光ビー
   ムを偏向させる偏向手段を有する３以上の走査光学系
   と、前記偏向された光ビームが照射される像担持体とを
   備え、該照射された光ビームが前記像担持体上を走査す
   ることによって画像形成を行う光走査装置であって、前
   記走査光学系が前記像担持体上の主走査方向に直列的に
   配設された光走査装置において、 少なくとも１組の隣接する走査光学系は、前記像担持体
   上のそれぞれの光ビームの主走査方向が、前記像担持体
   上に形成するそれぞれの画像のつなぎ目から互いに離れ
   るように逆方向であり、かつ、 主走査方向が、画像のつなぎ目に互いに逆方向から近づ
   く方向である光ビームを出射する走査光学系の組を有し
   ないことを特徴とする光走査装置。
4. 【請求項４】 画像データに基づいて制御される光ビー
   ムを出射する光源および前記光源から出射される光ビー
   ムを偏向させる偏向手段を有する複数の走査光学系と、
   前記偏向された光ビームが照射される像担持体とを備
   え、該照射される光ビームが前記像担持体上を走査する
   ことによって画像形成を行う光走査装置であって、前記
   走査光学系が前記像担持体上の主走査方向に直列的に配
   設された光走査装置において、 少なくとも１組の隣接する走査光学系は、前記像担持体
   上のそれぞれの光ビームの主走査方向が、前記像担持体
   上に形成するそれぞれの画像のつなぎ目から互いに離れ
   るように逆方向であり、かつ、 該隣接する組の走査光学系の描く主走査線が、互いに異
   なる傾斜角を有していることを特徴とする光走査装置。
5. 【請求項５】 前記走査光学系のうち少なくとも１つ
   が、その描く主走査線の傾斜角を調整する手段を有する
   ことを特徴とする請求項１、３または４のいずれかに１
   記載の光走査装置。
6. 【請求項６】 請求項１、３または４のいずれか１に記
   載の光走査装置を用いた画像形成装置。