JP2006251688A - 光走査装置・画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光源1A、1Bから射出した光束は、開口絞り3A、3Bにより光束幅を規制され、線像結像光学系であるシリンドリカルレンズ5(第2結像光学系)により偏向器6の偏向反射面6A近傍に偏向走査方向に長い線状に集光される。偏向器6は入射光束を等角速度的に偏向する。偏向器6と被走査媒体9との間には第3結像光学系7が配置され、偏向反射面6Aにより偏向された光束8A、8Bは被走査媒体9上に光スポット10A、10Bを形成する。結像スポット10A、10Bの間隔の調整は、第2結像光学系としてのシリンドリカルレンズ5をその光軸を回転中心として回転させることにより行う。
【選択図】 図1
Description
光源としては半導体レーザ(LD)を複数個組み合わせたり、複数の発光点を有する半導体レーザアレイ(LDA)が用いられている。
具体的には、半導体レーザとカップリングレンズとからなる対(組み)を複数個主走査方向に並べ、それを支持部材(ホルダ)により一体的に支持して光源部を構成し、その支持部材を副走査方向に並べ、各光源から射出される光束を光束合成手段により近接させて射出するマルチビーム方式の光源装置が知られている。
書込ユニットは部品公差等による加工誤差により、設計中央値からずれた状態で組み上げられる。そのため、光源ユニットを狙い通りに調整しても書込ユニットの誤差の影響により、被走査面上の走査間隔(副走査方向のビームピッチ)は狙いの状態からずれてしまい、画質低下を来たしていた。
この問題に対し、上記従来技術では、書込ユニットに光源ユニットを組み付けた後、光源ユニットを光軸に対し回転調整する手法が採られている。
しかしながら、光源ユニットを回転調整するためにはその保持部材を大きくする必要が生じ、全体的に大きな構成となってしまうことを避けられなかった。すなわち、従来におけるビームピッチの調整構成は、結果的に光走査装置のコンパクト化の阻害要因となっていた。
|β|<1
であることを特徴とする。
通信ネットワークに接続可能に設けられていることを特徴とする。
請求項1又は2に記載の発明によれば、部品点数を増やすことなく、簡単且つコンパクトな構成で、被走査媒体上における偏向走査方向と直交する方向における複数の結像スポットの間隔を調整することができる。
また、偏向反射面近傍で光束が交差するように構成することにより、各光源からの射出光束に対する、偏向後の第3結像光学系における光線の光路を略同じくすることができ、被走査面上の走査光束の結像性能(像面湾曲、倍率誤差等)の劣化を防ぐことができる。
請求項6に記載の発明によれば、発光点を直線上に共通の素子の上に配列した半導体レーザアレイ(LDA)や、2次元的に発光点を共通の素子の上に配列した面発光レーザアレイを光源とすることにより、光走査装置として更なる多ビーム化を図ることができる。
請求項8に記載の発明によれば、マルチビーム書き込みが可能なカラー画像形成装置を形成することができる。
請求項9に記載の発明によれば、ネットワーク通信機能を有することにより、複数の機器からの出力を処理することができる情報処理システムを形成することができる。
図1は、本実施形態におけるマルチビーム方式の光走査装置の全体構成の一例を、偏向走査方向に直交する方向から見た状態を模式的に示す図である。なお、各光学素子の保持部品は省略している。
半導体レーザ(LD)である光源1Aと、光源1Aからの発散光束を集光するカップリングレンズ2A(第1結像光学系)とからなる組みと、光源1Bと、光源1Bからの発散光束を集光するカップリングレンズ2Bとからなる組みは一体的に支持部材により支持され、光源部12を構成する。
偏向器6は回転軸6Bを軸として等角速度で回転しており、入射光束を等角速度的に偏向する。
偏向器6と被走査媒体9との間に、第3結像光学系7(走査光学系:図中では2枚レンズ構成であるが、枚数は問わず、また反射光学系で構成しても、組み合わせて構成してもよい)を配置し、偏向反射面6Aにより偏向された光束8Aは被走査媒体9上に光スポット10Aを形成する。光スポット10Aは、偏向器6の回転(図中矢印方向)によって被走査媒体9上を、図中矢印方向へ光走査する。
偏向反射面6Aにより偏向された光束8Bは被走査媒体9上に光スポット10Bを形成し、光スポット10Bは偏向器6の回転(図中矢印方向)によって被走査媒体9上を、図中矢印方向へ光走査する。
そのように構成することにより、偏向反射面6Aにより反射した光源1A、1Bそれぞれから射出した光束は、走査光学系である第3結像光学系における光路を同じくすることができ、それにより、被走査面上の走査光束の結像像面の倒れを低減でき、結像性能(像面湾曲、倍率誤差等)の劣化を防ぐことができる。
上記構成を言い換えると、偏向走査(主走査)平面上に投影した場合に、光源部12の各光源からの射出光束が偏向器の偏向反射面6A近傍で交差するように配置構成することである。
また、同期検知用結像素子11−2として、レンズの代わりに、パワーを持つ曲面ミラー等を用いてもよい。また、同期検知用結像素子11−2を用いず、ミラー11−3に上述のようなパワーを持たせて同期検知センサ11−1に直接導くようにして、同期検知光学系11を構成してもよい。
光源部12は、光源1A、1Bそれぞれからの射出光束の光軸(射出軸)の交差点近傍を通る、空間的な中心線14(又は14と略平行な軸)を回転軸として回転可能な構成としている。
空間的な中心線14(又は14と略平行な軸)を回転軸として光源部12を回転することにより、光源1Aと1Bの偏向走査面と直交する方向(副走査方向)の発光点間隔を変えることができる。
これにより、被走査媒体上の光スポット(24A、24B)の走査間隔Piは調整可能になる。また、空間的な中心線を回転軸とすることにより、各光源の発光点の相対的な位置を、略同じ変化量で調整することが可能になる。
本実施形態(本発明)ではこの問題に対処すべく、線像結像光学系であるシリンドリカルレンズ5(第2結像光学系)をそのレンズ光軸を回転中心として回転調整するようにしている。
これを図3に基づいて説明する。図3(b)に示すように、シリンドリカルレンズ5をその光軸回りに回転させると、シリンドリカルレンズ5は5’の位置に変移する。シリンドリカルレンズ5の母線22は22’の位置に変移し、シリンドリカルレンズ5を通過するビーム21A、21Bの通過位置は母線上からずれる。
これより、図3(a)に示すように、シリンドリカルレンズ5の母線上を通過していた光束23は、シリンドリカルレンズ5が5’の位置に変移することにより、レンズの軸からずれることになり、光束の射出方向は23から23’に変化する。なお、図3(a)は図3(b)のビーム21Aを側面から見た図で、ビーム21Bはビーム21Aに対し、偏向走査面と直交する方向(副走査方向)において逆方向に射出方向は変化する。この結果、被走査媒体上の光スポットは図2で説明したことと同様の効果を得ることができ、走査間隔Piの調整が可能になる。
光源1A、1Bは、偏向走査面と直交する方向において間隔P0で配置される。カップリングレンズ2、シリンドリカルレンズ5を通過後、偏向器6により偏向され、走査光学系7により集光され、被走査媒体9上に光スポット10A、10Bとして集光し、走査間隔Piで偏向走査される。
シリンドリカルレンズ5をその光軸回りに回転させると、図3(b)に示すように変移する。その結果、シリンドリカルレンズ5から射出する光束はその射出方向が変わり、「光源1A、1B」から射出した光束は「A−1、B−1」または「A−2、B−2」のように射出方向が変移する。これによりシリンドリカルレンズ5以降の光路が変更され、被走査媒体9上の走査間隔Piも変化する。よって、シリンドリカルレンズ5をその光軸回りに回転させることにより走査間隔Piの調整が可能になる。
シリンドリカルレンズ5は、ホルダ25の内側25Bに形成した位置決め部を基準に当接し、ネジもしくは接着剤等により固定される。ホルダ25は、ホルダ25の一部に形成された円筒部25Aにて、支持台26上に形成したV溝形状またはU溝形状の支持部26Aに当接し、ばね等により支持部26Aに押圧されて安定的に支持される。
ここで、ホルダ25は円筒部25Aの中心14を回転中心として回転可能とし、変位量調整部27はネジ29とコイルスプリング29A(または波形ばね座金、等)により固定部28に任意の位置にて固定可能な構造とする。これによりシリンドリカルレンズ5を任意の位置に回転調整可能となり、シリンドリカルレンズ5から射出する光束の射出方向を任意に調整可能となる。
そこで、本実施形態では、第3結像光学系7(走査光学系)の偏向走査方向と直交する方向の結像横倍率βを以下のように構成することにより、その影響を小さくする。
|β|<1
このように構成することにより、シリンドリカルレンズ5の偏芯による影響を縮小することができるようになり、光学特性への影響を小さくすることができるようになる。
原稿31はコンタクトガラス32上に置かれ、ランプ33で照らされ、照射された原稿による画像はミラーでスキャナレンズブロック34へ導かれ、CCDにより画像データとして処理される。
画像データ35は本発明のマルチビーム光走査装置36にデータ転送され、画像信号に基づきLDはON/OFFを繰り返し、被走査媒体としての感光体ドラム(像担持体)20上を光スポットが走査する。
転写後の感光体ドラム20は除電・クリーナ45により除電及びクリーニングがなされ、再び帯電からの工程を繰り返す。
画像形成装置30に、本発明の光源ユニット、または光走査装置を組み込むことにより、光利用効率に無駄のないマルチビーム書き込みが可能な画像形成装置を形成することができる。
上記第1の実施形態は、1つの光源部に光源である半導体レーザとカップリングレンズ(第1結像光学系)からなる組みを2個組み合わせた場合の例であるが、さらに多くを組み合わせてもよい。
同様に、上記光源部をサブユニットとして2つ組み合わせてもよく、その場合の例を図7に示す。
図7は、光源部13は上記光源部12を偏向走査面と直交する方向(副走査方向)に2つ重ねた場合の図で、上下方向が副走査方向である。
光源1A及び1A’から射出した発散光束は、それぞれ対応するカップリングレンズ2A及び2A’により別個にカップリングして集光され、それぞれ対応する開口絞り3A及び3A’により光束幅を規制され、ビーム合成プリズム(光束合成手段)4を用いてビーム合成される。
ビーム合成プリズム4は偏光分離膜4−1を有し、光源1Aからの光束は偏光分離膜4−1を透過する。
この場合、光源1Aからの射出光束と光源1A’からの射出光束は偏光方向が90度ずれているため、各光学素子の透過及び反射特性が異なり、被走査面上の各走査位置において光量に差が生じ、それにより光量むらが発生する。
この光量むらは、特にカラー画像出力機においては、出力画像の濃度むらとして目立ち、画像品質の劣化の要因となる。
この光量むらを低減する方法としては、ビーム合成プリズム4の直後に1/4波長板を配置し、光束の偏光方向を45度旋回することにより低減可能である。
ビーム合成プリズム4からの射出光束は、符号B1、B2で示すように、副走査方向において近接してビーム合成プリズム4から射出する。
光源1B及び1B’から射出した発散光束についても同様である。また、光源1Aと光源1Bから射出した光束が偏向反射面近傍で交差する構成とするのと同様に、光源1A’と光源1B’から射出した光束も偏向反射面近傍で交差する構成とする。
また、走査光学系である第3結像光学系における光路を同じくするために、光源1Aと光源1Bから射出した光束の交差位置と、光源1A’と光源1B’から射出した光束の交差位置を略同一の位置とする。
これにより、各光束の第3結像光学系における光路を同じくすることができ、被走査面上の各走査光束の結像像面の倒れを低減でき、結像性能(像面湾曲、倍率誤差等)の劣化を防ぐことができる。
光源に関して、上記実施形態では半導体レーザ(LD)により説明を行ったが、「複数の発光点をモノリシックにアレイ配列した半導体レーザアレイ(LDA)」を光源として用いることにより、同等の効果を得ることができる(第3の実施形態)。
複数の発光点から射出する発散光束を共通のカップリングレンズによりカップリングし、その組みを複数組み合わせて光源部を構成すればよい。
また、別の光源としては、「複数の発光点を2次元的にアレイ配列した面発光レーザアレイ」を用い構成してもよい(第4の実施形態)。
図8中の符号16K、16C、16M、16Yはそれぞれ、カラー画像形成装置の出力色「黒(K)、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)」に対応する被走査媒体である感光手段を示す。符号17は光走査装置を示しており、18はカラー画像形成装置を示している。
図8(a)は、光走査装置を各色に対応した別体として構成し、それぞれ17K、17C、17M、17Yとした例である。これらの光走査装置をまとめて、図8(b)に示すように、共通の光走査装置17Aとしてもよい。
図8(d)に示す例は、一つの光走査装置17B1をKの感光手段16Kに対応させ、他方の光走査装置17B2をCとMとYの感光手段16C、16M、16Yに対応させた例である。
図8に示すような構成とすることにより、感光手段が1つだけのタイプの画像形成装置、すなわち4色に対応して4回の書き込みが必要な画像形成装置と比較して、4倍の速度で画像を形成することが可能となる。
本実施形態では、本発明に係る光走査装置を有する画像形成装置50が、電子演算装置(パーソナルコンピュータ等)52、画像情報通信システム(ファクシミリ等)51と通信ネットワーク53を介して通信可能に接続されている。
これにより、1台の画像形成装置50で複数の機器からの出力を処理することができる情報処理システムを形成することができる。
ここで、「通信ネットワーク」とは、電気的に有線で接続される場合、光(IrDA等)や電波(Bluetooth、無線LAN等)等による無線通信により通信・接続される場合等の概念を含むものとする(以下、同じ)。
2A、2B 第1結像光学系としてのカップリングレンズ
5 第2結像光学系としてのシリンドリカルレンズ
6 偏向器
6A 偏向反射面
7 第3結像光学系
9 被走査媒体
16K、16C、16M、16Y 被走査媒体としての感光体ドラム
53 通信ネットワーク
Claims (9)
- 複数の光源と、該複数の光源からの発散光束を集光しカップリングする第1結像光学系と、前記光源からの光束を被走査媒体に向かうように偏向する偏向器と、該偏向器と前記光源の間に配置され前記偏向器の偏向反射面近傍に偏向方向に長い線像を形成する第2結像光学系と、前記偏向器からの光束を被走査媒体上で光スポットとして等速走査させる第3結像光学系を有する光走査装置において、
被走査媒体上で偏向方向と直交する方向における複数の結像スポットの間隔を、第2結像光学系を用いて調整することを特徴とする光走査装置。 - 請求項1に記載の光走査装置において、
前記複数の結像スポットの間隔の調整は、第2結像光学系をその光軸を回転中心として回転させることにより行うことを特徴とする光走査装置。 - 請求項1に記載の光走査装置において、
前記各光源より射出される複数の光束は、偏向走査面に投影した場合に、偏向反射面近傍において交差することを特徴とする光走査装置。 - 請求項3に記載の光走査装置において、
前記複数の光束の交差位置は略等しいことを特徴とする光走査装置。 - 請求項1に記載の光走査装置において、
第3結像光学系の偏向方向と直交する方向の結像横倍率βは、
|β|<1
であることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1に記載の光走査装置において、
前記光源は、複数の発光点を直線上に配列した半導体レーザアレイ、もしくは複数の発光点を2次元状に配列した面発光レーザアレイであることを特徴とする光走査装置。 - 請求項1乃至6のうちの何れかに記載の光走査装置を有する画像形成装置。
- 請求項7に記載の画像形成装置において、
被走査媒体を複数有し、カラー画像を形成可能であることを特徴とする画像形成装置。 - 請求項7又は8に記載の画像形成装置において、
通信ネットワークに接続可能に設けられていることを特徴とする画像形成装置。
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