JP2003295079A - 光走査装置 - Google Patents
光走査装置Info
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Abstract
るタイプのタンデム方式の光走査装置において、ジッタ
ーを低減させることを課題とする。 【解決手段】 複数のレーザビームは同一偏向面28A
へ副走査方向において互いに角度を持って入射するた
め、スプレータイプの場合、色毎にビデオデータを反転
する必要がなくなり、また、副走査方向において平行に
入射させる構成と比較すると、偏向面28Aの面積を小
さくできるので、ポリゴンミラー28を回転させるモー
タの負担も軽減できる。半導体レーザーアレイ12とす
ることで、部品数の低減と調整工数の低減を図ることが
でき、偏向面28Aへの入射角がビーム毎にずれない。
走査光学系をオーバーフィルド光学系とすることで、ポ
リゴンミラー28で偏向されたビームに位置ずれが起き
ないため、ジッターを抑えることができる。
Description
1パスでカラー画像を再生するタンデム方式のデジタル
カラー複写機及び、カラーレーザプリンタ等の光走査装
置に関する。
に応じて変調された光ビームを走査露光して静電潜像を
形成し、現像、転写、定着という電子写真プロセスによ
り画像を得るデジタル複写機、プリンタが広く用いられ
ている。
(M)、シアン(C)、ブラック(K)に対応する画像
信号に応じて感光体上に静電潜像を形成し、帯電、露
光、現像を行いこれらを重ね合わせて転写することでフ
ルカラー画像を形成するフルカラー複写機、カラープリ
ンタも広く用いられている。
は、複数色(Y、M、C、K)に対応する複数個の現像
器をロータリー式の現像装置に収め、各色の画像形成プ
ロセス毎に現像装置を回転させて異なる色の画像を形成
し、それらを重ね合わせて転写してフルカラー画像とす
る方式(以下、「4サイクル方式」という)を採用して
いる。
ラー画像を得るために4回のプロセスを繰り返すので、
生産性は単色(モノクロ)の画像形成に比べ1/4以下
に低下する欠点がある。
列に配置し、転写像を逐次重ね合わせて1パスでフルカ
ラー画像を形成する、いわゆるタンデム方式の画像形成
装置が考案されている。
の偏向器に対し、対向する方向から2本ずつビームを入
射させる所謂スプレータイプが主流であった。このスプ
レータイプの問題点は、高額な走査光学系が2セット必
要となり、製品コストが上昇することである。
らビームを出入させるため、少なくとも2本のビーム群
に逆走査が発生する。このため、画像データの反転が必
要であった。さらに、1ビームのみの同期信号で同期さ
せた場合、温度上昇による波長変動要因主走査位置ずれ
も、2倍になるという問題点があった。
偏向器の同一偏向面に入射するタンデム式の光走査装置
にすることが考えられる。なお、タンデム式の光走査装
置とは1つの筐体から感光体と同数のビームもしくは、
その整数倍のビーム若しくはKのみのビーム数が多く出
る光走査装置をいう。
面に入射するタンデム式の光走査装置では、次のような
技術が開示されている。
231号では、副走査断面で見たとき互いに平行な4ビ
ームが光学系の光軸を外れた光路を通り歪曲収差するこ
とで、走査線湾曲による色ずれが生じてカラー画像の画
質を低下させるという問題の解決を、内面反射型のシリ
ンダミラー80で補正するという技術で対処している。
この内面反射型のシリンダミラー80を用いることによ
り、平行平面ガラスと同様に、BOWを補正することが
できるとしている。
は、反射面の前に透過物を配置する特別な構成となって
いるため、高価であり、その入射角度によっては大きな
反射面積(大きなシリンダミラー)が必要となり、コス
ト上昇の要因となる。
オーバーフィルド光学系に関するかのような記述がある
が、オーバーフィルド光学系、アンダーフィルド光学系
に関わらず、ポリゴンミラーの回転軸に対して斜めに入
射された走査線には、いわゆるボウ(BOW)と呼ばれ
る弓状に湾曲した走査線歪が発生するというものであ
り、回転軸に対して斜めに入射するのは、オーバーフィ
ルド光学系が特有な訳ではない。
−154132号は、4ビームがポリゴンミラー86の
同一偏向面へ入射するタイプのタンデム式の光走査装置
において、走査された4本のビームの分離に関する技術
であり、ビームを分離する反射面を断面が略正方形の分
離多面鏡88とすることで、分離多面鏡88の研磨など
の成形加工を容易とし、部品コスト、製造コストを低減
させている。
特性の反射面を蒸着することは容易でなく、製造コスト
を低減させることはできない。
平面ミラー90の端縁部同士を当接させて適宜な角度に
配置し、ビームを分離させる構成も開示されている。
た部分には、平面ミラー90の肉厚によって頂点が形成
されず、平面ミラー90の端部が離隔した状態となるた
め、2枚の平面ミラー90で分離される2本のレーザビ
ームの間隔dが大きくなる。このため、分離多面鏡88
に換えて平面ミラー90を使用すると、ポリゴンミラー
の厚さやfθレンズ92の厚さを大きくする必要があ
り、部品コストが上昇すると共に、光走査装置自体を大
型化しなければならない。
平面ミラー94の端部を面取りし、面取り面94Aを合
せれば頂点が形成されて間隔dを小さくすることができ
る。しかし、この面取加工が困難であり、また面取り面
94Aに高い寸法精度が必要となり、コストを上昇させ
てしまうおそれがある。
リゴンミラーの偏向面へ副走査方向において平行に入射
させるビーム光学系であり、走査されたビームを分離す
るために、3mmのビーム間隔を設けているとするな
ら、ポリゴンミラーの厚さが少なくても9mm必要であ
り、現実的には軸近傍の厚さが15mm程度必要とな
る。このような肉厚のポリゴンミラーは、ポリゴンモー
タに重い負荷をかける。
56926には、共通の光学系へ4つの光源96から出
射した4本のビームを通過させ、ポリゴンミラーの反射
面98と被走査面100の間で4本のビームを交差させ
る技術が開示されている。これによって、ポリゴンミラ
ーの厚さや走査光学系の高さ方向の大きさを縮めること
ができ、小型化に寄与することができる。しかし、走査
光学系は実施例や図面からアンダーフィルド光学系であ
ると推定できる。なお、アンダーフィルド光学系とは、
ポリゴンミラーの偏向面に入射するビーム全幅が含まれ
るものをいう。
ビームを同一偏向面に副走査方向において平行に入射さ
せ、或いは副走査方向に角度を持って入射させる、アン
ダーフィルド光学系の光走査装置である。
平面度に依存したジッターが発生するという問題を持っ
ている。特に、副走査方向においてビームが平行の場
合、ビームを分離させるため、副走査方向に所定のビー
ム間隔を必要とする。従って、偏向面の面積が大きくな
り易く、精度良く加工することが困難であるという問題
点がある(平面度を理想面に近づけることが困難)。
が同一の偏向面に入射するタイプのタンデム式の光走査
装置では、同一走査面内での端部平面度が偏向面毎に揃
っていないと、偏向面毎に同期センサに入射する走査角
度が微妙に異なり、1回転周期の同期ムラが発生する。
これがジッターである。このジッターは、各色毎に同期
をとる場合でも1色が代表して同期をとる場合でも平面
度に依存し発生するものである。
考慮して、感光体の数に対応した数のビーム、あるいは
その整数倍のビームが偏向器の同一の偏向面に入射する
タイプのタンデム方式の光走査装置において、ジッター
を低減させることを課題とする。
は、1チップの光源から発光された複数ビームを、単一
の偏向器の同一偏向面で偏向し、複数の感光体を露光す
る光走査装置において、走査光学系がオーバーフィルド
光学系であり、該複数ビームは同一偏向面へ副走査方向
において互いに角度を持って入射することを特徴として
いる。
副走査方向において互いに角度を持って入射するため、
スプレータイプの場合、色毎にビデオデータを反転する
必要がなくなり、また、副走査方向において平行に入射
させる構成と比較すると、偏向面の面積を小さくできる
ので、平面度を理想面に近づけることができ、偏向器を
回転させるモータの負担も軽減できる。
品数の低減と調整工数の低減を図ることができ、偏向面
への入射角がビーム毎にずれない。
系とすることで、偏向器で偏向されたビームに位置ずれ
が起きないため、ジッターを抑えることができる。
の数は4本であり、それぞれは副走査方向に等角度間隔
で同一偏向面に入射することを特徴としている。これに
より、4本の副走査角のうち中心となる角度を、走査光
学系の光軸に設定することで、バラツキの少ない光学特
性を得ることができる。
は走査光学系の光軸に対し主走査方向において角度を持
って同一偏向面へ入射することを特徴としている。
せることで、副走査方向に対して偏向面への入射角を小
さくできるため、光走査装置を小さくできる。
において、倒れ補正素子であるシリンダミラーに、前記
偏向器で偏向された複数ビームのBOWを補正させる機
能を有することを特徴としている。これにより、色ずれ
が補正可能となる。
ラーは、予め母線を副走査方向へ湾曲させた状態で製造
することを特徴としている。
若しくは調整する範囲を大幅に低減でき、色ずれも低減
できる。
方向に角度を持って向き合うよう2枚の平面ミラーを配
置し、前記反射面で反射された複数ビームが交差して分
離されることを特徴としている。
が接するような構成できるため、特殊な面取りをするた
めに平面ミラーを厚くする必要もなく、通常の平面ミラ
ーを使うことができ、製造コストを低減することができ
る。また、特殊なミラーを使用する必要がなくなる。
ムの主走査同期検出は、1本のビームのみで行うことを
特徴としている。
本のビーム(1色)の同期のみで制御することで、同期
制御を簡素化した上に色ずれの少ない画像を得られる。
第1実施形態に係る光走査装置を説明する。
0の光走査装置10は、光源としてY、M、C、Kの画
像情報をそれぞれ含む4本のレーザビームを出射する1
チップの半導体レーザーアレイ12を備えている。半導
体レーザーアレイ12の出射方向には発散光を平行光と
するコリメータレンズ14が配置されている。コリメー
タレンズ14により弱い発散光とされたレーザビーム
は、開口部がH型をした開口部材16により、走査端部
の光量が均一となるように補正される。このH型の開口
部はオーバーフィルド光学系と組合せた時に特に有効で
ある。なお、オーバーフィルド光学系とは、ポリゴンミ
ラー28の偏向面28Aの全幅より広いレーザビームが
入射するものをいう。また、図に示すレーザービームの
ラインは、実際は光束の幅を持っているが、光学部品の
配置を明確に示すために、主光線だけを表示している。
ムは、第1ミラー20に入射する。この第1ミラー20
で反射されたレーザビームは、第2ミラー22に入射す
る。この第2ミラー22には副走査方向に角度がついて
おり(図3参照)、反射したレーザビームをfθレンズ
24、26の正面(光学系の光軸方向)を副走査方向に
傾斜して透過させ、偏向器としての略正12角形のポリ
ゴンミラー28の偏向面28Aに入射させる。
走査方向の幅は、走査に対応した回転角分の幅と同期検
出のための走査角を含めた偏向面の全幅よりも広いビー
ムであり、シリンダレンズ18により副走査方向に略結
像されたビームとなっている。このポリゴンミラー28
で偏向されたレーザビームは、再びfθレンズ24、2
6を透過して、ビーム分離手段である平面ミラー30、
32へ入射する。なお、同期検出は、画像領域外のレー
ザビーム(4本中、内側の1本のレーザビーム)をSO
Sミラー106でレンズ104へ導き、レンズ104で
SOSセンサ102に集光させることで行われる。この
ように、1本のレーザビーム(1色)の同期のみで制御
することで、同期制御を簡素化した上に色ずれの少ない
画像を得られる。さらに、それがKであれば、モノクロ
時にもKのみの点灯制御となり、簡素化される。
すように、中央部がほぼ光学系の光軸上に位置するよう
に(ポリゴンミラー28の径方向上に)配設されてい
る。そして、平面ミラー30の長辺部の頂部と平面ミラ
ー32の長辺部の頂部を突き合わせるような恰好で、反
射面がポリゴンミラー28側に角度を持って向き合って
いる。
い込まれた空間に4本のレーザビームが入射し、反射面
で反射されたレーザビームが交差して分離される。な
お、4本のレーザビームは略等角度で平面ミラー30、
32へそれぞれ2本づつが、光学系の光軸に対して対称
の位置となる光路で入射するように、コリメータレンズ
14やシリンダレンズ18が調整されている。
ビームは、平面ミラー34で内側へ反射され、平面ミラ
ー34よりもポリゴンミラー28側へ配置された第1シ
リンダー36へ向かう。平面ミラー30によって反射さ
れたレーザビームは、第1シリンダー36より外側へ配
置された第2シリンダー38へ向かう。
レーザビームは、平面ミラー40で内側へ反射され、平
面ミラー40よりもポリゴンミラー28側へ配置された
第3シリンダー42へ向かう。平面ミラー32によって
反射されたレーザビームは、第3シリンダー42より外
側へ配置された第4シリンダー44へ向かう。
6、38、42、44で反射されたレーザビームは被走
査体である感光体ドラム46Y、46M、46K、46
Cへそれぞれ入射して、その表面に静電潜像を形成す
る。
2、44は、感光体ドラム上における走査線のBOWを
補正するために、図8(B)に示すように、母線Lを湾
曲させた状態で製造しシリンダ面を研磨したものを使用
している。また、あるいは、図8(A)に示す通常のシ
リンダミラー48の両端部に力をかけて機械的に湾曲さ
せるBOW補正機構を使ってもよい。
度データを示すグラフが示されている。このグラフにお
いて、Aは偏向面が理想平面であることを示しており、
Bは偏向面が凸にカーブした湾曲面であることを示して
いる。なお、図5に示す凸凹量は大きくて表現されてい
るが、言うまでもなく、ミクロンオーダーの話である。
において、ポリゴンミラー52が同じ回転角の時、理想
面Aと湾曲面Bで走査するレーザビームを示したもの
で、図7は、オーバーフィルド光学系において、ポリゴ
ンミラー28が同じ回転角の時、理想面Aと湾曲面Bで
走査するレーザビームを示したものである。
は、ポリゴンミラー52で反射されたレーザビームが、
偏向面の平面度の違いによって反射方向が異なるが(ジ
ッターが出やすい)、図7に示すように、オーバーフィ
ルド光学系の場合、偏向面の平面度の違いによってFO
CUSが変動するものの、ポリゴンミラー28で反射さ
れたレーザビームの位置ずれが起きない。
ムが同時に入射するタンデム式の光走査装置では、偏向
面の平面度を理想面Aに近づけることが困難となるた
め、アンダーフィルド光学系ほど、ジッターが出易くな
る。
面積を小さくでき、走査位置差が発生しない、オーバー
フィルド光学系を採用することが望ましい。これによ
り、良好な画質を得ることができる。また、偏向面の平
面度の悪化は端部側に顕著であるので、同期信号をピッ
クアップするのは、ポリゴンミラー28への入射位置に
おいて、内側のレーザビームとすることが望ましい。
持って向き合うよう2枚の平面ミラー30,32を配置
し、反射面で反射されたレーザビームを交差して分離さ
せている。すなわち、平面ミラー30,32の反射面の
頂点が接するような構成とすることで、特殊な面取りを
するために平面ミラーを厚くする必要もなく、通常の平
面ミラーを使うことができる。
とができ、さらに、感光体ドラム上における走査線のB
OWを補正するために片側をオフセットしてもよい。す
なわち、本実施例の場合、走査中央部が下、走査端部が
上となるBOWを持っているので、平面ミラーの突き合
わせ部を少し上げることでBOWを補正することができ
る。なお、言うまでもないが交差する角度は反射面同士
のなす角の範囲内であり、平面ミラー同士で互いの光路
を遮らない範囲である。
体レーザーアレイ12の発光点の副走査間隔は0.1m
m、レーザビーム毎の副走査方向の角度は0.45°間
隔、偏向面28Aへの入射角度は4本の中心を3.00
°としている。つまり、4本のレーザビームのポリゴン
ミラーの回転軸と直交する面に対する副走査方向の角度
が、2.325°、2.775°,3.225°,3.
675°とされている。
さいほど発生するBOWは少なく、補正量も少なくて済
むため、BOWについては小さい方が良いが、レーザビ
ームの分離のためには偏向面28Aへの入射角が大きい
方が容易である。
は、小さいほどそれぞれのレーザビームのBOWの差が
小さいし、その他の光学性能も小さいほど差が少ない。
このため、レーザビーム毎の副走査方向の角度差は0.
3°〜1.0°の範囲が好ましい。さらに、実施例で述
べているfθレンズ24,26は副走査方向にパワーが
無いレンズを用い、ポリゴンミラー28の面倒れ補正と
副走査方向の収束はシリンダミラー36、38、42、
44により実施している。
系が好ましい旨を述べたが、アンダーフィルド光学系で
あっても、レーザビーム毎の副走査方向の角度差を持た
せ、走査線のBOWを補正する機能を持たせれば、偏向
面の面積低減により、加工精度が上昇し、ジッターの低
減ができ、光走査装置を小型化することができる。
学系の光軸に対して主走査方向へ斜め入射させた場合、
より副走査方向の偏向面28Aへのレーザビームの入射
角を小さくすることが可能となる。さらに、斜め入射の
場合、BOWの形状が走査光軸に対して左右非対称とな
り補正のやり方が違ってくるが、大きな問題ではない。
る。
を説明する図である。この光走査装置の偏向面入射まで
の説明をする。なお、偏向面以降の構成は第1実施形態
と同様である。
4本のレーザービームを出射する半導体レーザーアレイ
等からなるレーザー光源21を備え、レーザー光源21
の前方にはコリメータレンズ19と開口29、シリンダ
レンズ23とが配置されて、コリメータレンズ19によ
り緩やかな発散光とされたレーザービームが副走査方向
に略等間隔角度で開口29を通過し、副走査方向にのみ
パワーを持つシリンダーレンズ23を透過し、第1ミラ
ー25に入射する。
目的とした段差型の開口部となっている。段差型開口の
段差は副走査方向幅が異なる部位を持つことを指す。走
査光学系の光軸に対して、偏向面へ入射する方向と反対
側に走査する側に対応した側が副走査幅が広く設定され
ている。
は、入射光軸をより偏向走査される側に平行移動するこ
とにより、光量均一性を改善することが出来る。この平
行移動により、偏向走査光の入射側端走査時には、偏向
面全幅にビームが入射されない場合も出てくるが、これ
も反入射側端走査光との走査ビーム径や光量に差がない
レベルであれば、何ら差し支えない。第1実施形態同
様、この段差開口は、オーバーフィルド光学系との組合
わせ時に有効である。
ムは、第2ミラー27へ入射し、該第2ミラー27で反
射する。この第1ミラー25、第2ミラー27には、副
走査方向に角度がついていない。反射したレーザービー
ムは、走査方向にシリンダ面となったシリンダレンズ2
9を通過して、主走査方向において幅広の平行光とな
る。
成されて適宜な速度で回転する偏向手段としてのポリゴ
ンミラー31に入射する。なお、ポリゴンミラー31に
入射するビームの幅は、走査に対応した回転角分の幅と
同期検出のための走査角を含めた反射面全幅よりも広い
ビームであり、シリンダレンズ29により副走査方向に
略結像されたビームとなっている。このポリゴンミラー
31で反射したレーザービームは、fθレンズ35a、
35bを透過して、分離手段である平面ミラー33a、
33bに入射する。
態と同様としたが、詳細な配置で言うと、次のように異
なる。
向面から1枚目が負、平面の順、2枚目が平面、負の順
のパワーを持つ構成になっている。第1実施形態の場合
は、結像光学系の光軸側からの入射であり、副走査方向
に広がる4本のビームを入出射で干渉しないように、副
走査方向に大きく角度をつけて入射する必要がある。
査面で見て、斜め方向からの入射の場合は4本が副走査
方向に広がる角度のみで偏向面に入射する。このとき、
4本のビーム特性のバラツキがないように、2枚組の走
査光学レンズは副走査方向に傾斜させない。
の光源への戻り光が懸念されるが、4本のビームは副走
査方向に角度はついているため、入射側への戻りが発生
しない。
ーの低減ができ、色ずれの少ないカラー画像を形成する
ことができる。
る。
る。
る。
ム式の画像形成装置を示す概略図である。
ッターへ影響を与えるかを説明する説明図である。
ッターへ影響を与えるかを説明する説明図である。
ダミラーを示す斜視図である。
る。
ダミラーでBOW補正をしている構成を示す副走査断面
図である。
レーザビームを分離している構成を示す副走査断面図で
ある。
いる構成を示す側面図である。
走査方向で交差させている構成を示す副走査断面図であ
る。
Claims (7)
- 【請求項1】 1チップの光源から発光された複数ビー
ムを、単一の偏向器の同一偏向面で偏向し、複数の感光
体を露光する光走査装置において、走査光学系がオーバ
ーフィルド光学系であり、該複数ビームは同一偏向面へ
副走査方向において互いに角度を持って入射することを
特徴とする光走査装置。 - 【請求項2】 前記複数ビームの数は4本であり、それ
ぞれは副走査方向に等角度間隔で前記同一偏向面に入射
することを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。 - 【請求項3】 前記複数ビームは走査光学系の光軸に対
し主走査方向において角度を持って同一偏向面へ入射す
ることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の光走
査装置。 - 【請求項4】 前記走査光学系において、倒れ補正素子
であるシリンダミラーに、前記偏向器で偏向された複数
ビームのBOWを補正させる機能を有することを特徴と
する請求項1〜請求項3の何れかに記載の光走査装置。 - 【請求項5】 前記シリンダミラーは、予め母線を副走
査方向へ湾曲させた状態で製造することを特徴とする請
求項4に記載の光走査装置。 - 【請求項6】 反射面が副走査方向に角度を持って向き
合うよう2枚の平面ミラーを配置し、前記反射面で反射
された複数ビームが交差して分離されることを特徴とす
る請求項1〜請求項5の何れかに記載の光走査装置。 - 【請求項7】 前記複数ビームの主走査同期検出は、1
本のビームのみで行うことを特徴とする請求項1〜請求
項6の何れかに記載の光走査装置。
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