JP2006301205A - 光走査装置、およびそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】画像形成装置等に用いる光走査装置を低コスト化するため、共通の光偏向手段で複数の光束を同一方向に向けて偏向し、異なる被走査面上を同時に走査する方法が行われている。複数の光束は互いに非平行に光偏向手段に入射させるが、従来光学素子の光学面形状は同一のものを用いていたため、偏向反射面上での反射点がずれ、波面収差の増大が起こり、像面湾曲が大きく発生してしまう。
【解決手段】互いに非平行な光束Aと光束Bは光偏向手段を経由後、第1の光学素子のそれぞれ異なる光学面S1、S2を透過する。光学面S1とS2は互いに異なる形状をしており、それぞれの光学基準軸は主走査方向に距離Dだけ相対的にずらしてある。光束Aと光束Bが透過するその他の光学素子は互いに同形状としてあるので、コスト上昇を招かずに像面湾曲を低減することができ、良好に光走査することができる。
【選択図】 図1
【解決手段】互いに非平行な光束Aと光束Bは光偏向手段を経由後、第1の光学素子のそれぞれ異なる光学面S1、S2を透過する。光学面S1とS2は互いに異なる形状をしており、それぞれの光学基準軸は主走査方向に距離Dだけ相対的にずらしてある。光束Aと光束Bが透過するその他の光学素子は互いに同形状としてあるので、コスト上昇を招かずに像面湾曲を低減することができ、良好に光走査することができる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、プリンタ、複写機、ファックスなどの画像形成装置に用いることができる、レーザー光源からの光束を走査する光走査装置と、それを用いた画像形成装置に関する。
近年、画像形成装置、特にフルカラー画像形成装置に対する高画質化要求の高まりの中、高画質でなおかつ低コストな光走査装置及び画像形成装置が望まれている。
光走査装置を低コスト化するためにはその部品点数を低減することが1つの解決手段となる。
従来の技術では、共通の光偏向手段で複数の光束を同一方向に向けて偏向し、異なる被走査面上を同時に走査し、該複数の光束は該光偏向手段に入射する際に互いに非平行な、光走査装置において、異なる被走査面上に向かう光束を走査する光学素子を2段一体成形したり、別体成形したものを複数段重ねるといった方式が提案されている。
しかし、従来技術ではその際に、光学素子の光学面形状は同一のものを用いていた。
複数光束において、それぞれの光束の入射角度が異なると、光偏向手段の偏向反射面上での反射点がずれるため、光学面形状が同一であると波面収差の増大が起こり、像面湾曲が大きく発生してしまう。そのため、被走査面上のビームスポット径を小さくすることができず、画質の劣化を招いていた。
また、特に光学素子としてプラスチックレンズを用いた場合、レンズの厚みが厚いと、射出成形による樹脂成形においてサイクルタイムが長くなり、レンズ単価が高くなり光走査装置が高価になるという課題がある。
光走査装置を低コスト化するためにはその部品点数を低減することが1つの解決手段となる。
従来の技術では、共通の光偏向手段で複数の光束を同一方向に向けて偏向し、異なる被走査面上を同時に走査し、該複数の光束は該光偏向手段に入射する際に互いに非平行な、光走査装置において、異なる被走査面上に向かう光束を走査する光学素子を2段一体成形したり、別体成形したものを複数段重ねるといった方式が提案されている。
しかし、従来技術ではその際に、光学素子の光学面形状は同一のものを用いていた。
複数光束において、それぞれの光束の入射角度が異なると、光偏向手段の偏向反射面上での反射点がずれるため、光学面形状が同一であると波面収差の増大が起こり、像面湾曲が大きく発生してしまう。そのため、被走査面上のビームスポット径を小さくすることができず、画質の劣化を招いていた。
また、特に光学素子としてプラスチックレンズを用いた場合、レンズの厚みが厚いと、射出成形による樹脂成形においてサイクルタイムが長くなり、レンズ単価が高くなり光走査装置が高価になるという課題がある。
走査光学系に用いられる光学素子をそれぞれの光束に対して最適化し別形状で作成した場合には、光学素子の種類が増えることによって製造上の工数の増大や設備投資費用の増大を招く。例えば樹脂成形による製作においては、金型を多種類作成しなければならない等して光走査装置が高価になるという問題がある。
光走査装置において、光学特性のひとつである等速特性は、光スポットの主走査方向の直径を一定に保ち、良好な光走査を行うために低く抑え0%に近づける提案がある(例えば、特許文献1 参照)。しかし、この等速特性を走査光学系のみで完全に0%にすることは困難であり、そのため、光スポット径がばらつき、良好な光走査ができず、画像品質において粒状性が大きくなるなどの劣化を招いていた。
光走査装置の製造過程における製造誤差に対しても、また、温度や湿度の環境変化に対しても、光スポット径の変動を小さくすることは、良好な光走査のためには重要な課題である。また、高解像度化のためには光スポット径を小さくすることが重要である。
1つの発光点しか有さない光源を用いた場合に比べ、n個(nは2以上の整数)の発光点を有する光源を用いて光走査を行うときには、書込密度×書込速度をn倍とすることが出来る。また、書込速度を上げることが出来るため、光偏向手段、例えば回転多面鏡を、高価で高速回転可能な方式のものを用いる必要がなくなる。回転多面鏡を高速回転するためには、高価な方式と共に、制御のための回路も複雑になり、また高い駆動電圧が必要となる。
光走査装置において、光学特性のひとつである等速特性は、光スポットの主走査方向の直径を一定に保ち、良好な光走査を行うために低く抑え0%に近づける提案がある(例えば、特許文献1 参照)。しかし、この等速特性を走査光学系のみで完全に0%にすることは困難であり、そのため、光スポット径がばらつき、良好な光走査ができず、画像品質において粒状性が大きくなるなどの劣化を招いていた。
光走査装置の製造過程における製造誤差に対しても、また、温度や湿度の環境変化に対しても、光スポット径の変動を小さくすることは、良好な光走査のためには重要な課題である。また、高解像度化のためには光スポット径を小さくすることが重要である。
1つの発光点しか有さない光源を用いた場合に比べ、n個(nは2以上の整数)の発光点を有する光源を用いて光走査を行うときには、書込密度×書込速度をn倍とすることが出来る。また、書込速度を上げることが出来るため、光偏向手段、例えば回転多面鏡を、高価で高速回転可能な方式のものを用いる必要がなくなる。回転多面鏡を高速回転するためには、高価な方式と共に、制御のための回路も複雑になり、また高い駆動電圧が必要となる。
本発明は、地球環境においてエネルギー資源への負担を軽減し、かつ光走査を高速、高解像度で行うことを可能とするため、光偏向手段の必要駆動電力を低減するため、また安価な光走査装置を提供するため、上記のような課題を解決し、高速、高密度の書込みが出来、省電力化を実現する、高画質で良好な光走査を実現する光走査装置を提供することを目的としている。
請求項1に記載の発明では、複数光源と、該複数光源からの複数光束を偏向する光偏向手段と、複数の光学素子を含み前記複数の光束で複数の被走査面を走査する走査光学系とを有し、前記複数光束は少なくとも互いに平行でない光束Aと光束Bを含み、前記光偏向手段によって偏向された前記複数光束を、前記走査光学系によって前記被走査面上にビームスポットを形成しつつ主走査方向に走査を行う光走査装置において、前記走査光学系の複数の光学素子のうち、前記光偏向手段に最も近い光学素子(以下第1光学素子と呼ぶ)は、前記光束Aが透過する光学面S1と、前記光束Bが透過する光学面S2とを有し、前記光学面S1と光学面S2とは互いに異なる光学面形状を有することを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の光走査装置において、第1光学素子は光学面S1と光学面S2を有する一体構造のレンズであることを特徴とする。
請求項2に記載の発明では、請求項1に記載の光走査装置において、第1光学素子は光学面S1と光学面S2を有する一体構造のレンズであることを特徴とする。
請求項3に記載の発明では、請求項1に記載の光走査装置において、第1光学素子は、光学面S1を有するレンズと、光学面S2を有するレンズとを組み合わせた構造のレンズであることを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の光走査装置において、光学面S1の光学面基準軸と光学面S2の光学面基準軸とは前記主走査方向に関して相対的に変位させてあることを特徴とする。
請求項4に記載の発明では、請求項1ないし3のいずれか1つに記載の光走査装置において、光学面S1の光学面基準軸と光学面S2の光学面基準軸とは前記主走査方向に関して相対的に変位させてあることを特徴とする。
請求項5に記載の発明では、請求項4に記載の光走査装置において、前記光偏向手段へ入射する光束Aの光軸が光学面S1の光学面基準軸と成す角の鋭角側をα、前記光偏向手段へ入射する光束Bの光軸が光学面S2の光学面基準軸と成す角の鋭角側をβ、光学面S1の光学面基準軸の主走査方向位置座標をYa、光学面S2の光学面基準軸の主走査方向位置座標をYb、前記光偏向手段の偏向反射面と回転中心軸との距離をPとし、光学面S1の光学面基準軸から見て入射光束Aの存在する側を主走査方向の正方向とするとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする。
0<D<P・sin((|β−α|)/2)
D=Yb−Ya
請求項6に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の光走査装置において、前記走査光学系は、前記複数の光束それぞれに対して複数の光学素子を有し、第1の光学素子以外の光学素子は互いに共通形状であることを特徴とする。
0<D<P・sin((|β−α|)/2)
D=Yb−Ya
請求項6に記載の発明では、請求項1ないし5のいずれか1つに記載の光走査装置において、前記走査光学系は、前記複数の光束それぞれに対して複数の光学素子を有し、第1の光学素子以外の光学素子は互いに共通形状であることを特徴とする。
請求項7に記載の発明では、請求項1ないし6のいずれか1つに記載の光走査装置において、前記ビームスポットの主走査方向の位置である像高における倍率の差を低減するように、前記複数光源の変調に用いる画素クロックの位相もしくは画周波数の少なくともいずれか一方を変更する倍率誤差補正手段を有することを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、請求項1ないし7のいずれか1つに記載の光走査装置において、前記複数光源のうち少なくとも1つは青紫色光源であることを特徴とする。
請求項9に記載の発明では、請求項1ないし8のいずれか1つに記載の光走査装置において、前記複数光源は、複数発光点が1次元的もしくは2次元的に配列された光源を含むことを特徴とする。
請求項8に記載の発明では、請求項1ないし7のいずれか1つに記載の光走査装置において、前記複数光源のうち少なくとも1つは青紫色光源であることを特徴とする。
請求項9に記載の発明では、請求項1ないし8のいずれか1つに記載の光走査装置において、前記複数光源は、複数発光点が1次元的もしくは2次元的に配列された光源を含むことを特徴とする。
請求項10に記載の発明では、請求項1ないし9のいずれか1つに記載の光走査装置を用いた画像形成装置を特徴とする。
請求項11に記載の発明では、請求項10に記載の画像形成装置において、前記複数の被走査面としての複数の光導電性感光体と、該各感光体に均一帯電させる帯電手段と、各感光体に対応して色の異なるトナーを内蔵する複数の現像手段と、転写手段とを有し、前記光走査装置により前記各感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を前記現像手段によって色別の画像に可視化し、前記転写手段によって同一のシート状の被転写体に前記色別の画像を重ね転写して画像形成を行うことを特徴とする。
請求項11に記載の発明では、請求項10に記載の画像形成装置において、前記複数の被走査面としての複数の光導電性感光体と、該各感光体に均一帯電させる帯電手段と、各感光体に対応して色の異なるトナーを内蔵する複数の現像手段と、転写手段とを有し、前記光走査装置により前記各感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を前記現像手段によって色別の画像に可視化し、前記転写手段によって同一のシート状の被転写体に前記色別の画像を重ね転写して画像形成を行うことを特徴とする。
本発明によれば、光偏向手段に入射する光束Aと光束Bの角度が異なっていても、それぞれの光束に対応した光学面S1、S2を設けることによって、光束A、光束Bともに光スポットを小径化することができ、像面湾曲を低減することができ、良好に光走査することができる。
光学面S1の光学面基準軸は光学面S2の光学面基準軸と比較して主走査方向において距離Dだけ変位して形づくられているので、光偏向手段上での反射点が異なっていてもそれに応じて光学面基準軸を設定することができ、光束Aと光束Bのそれぞれの像面湾曲を好適に低減することができる。
距離Dに関して所定の関係式(6)、(7)を満足させることにより、変位させすぎによる弊害を防ぎ、光束A、光束Bともに像面湾曲を良好に補正することができる。
光学面S1の光学面基準軸は光学面S2の光学面基準軸と比較して主走査方向において距離Dだけ変位して形づくられているので、光偏向手段上での反射点が異なっていてもそれに応じて光学面基準軸を設定することができ、光束Aと光束Bのそれぞれの像面湾曲を好適に低減することができる。
距離Dに関して所定の関係式(6)、(7)を満足させることにより、変位させすぎによる弊害を防ぎ、光束A、光束Bともに像面湾曲を良好に補正することができる。
図1は本発明の実施形態を説明するための模式図である。
同図において符号E1は第1の光学素子としての走査レンズ、E2は第2の光学素子としての走査レンズ、Ha、Hbは被走査面、LSU1、LSU2は光源、polはポリゴンミラーをそれぞれ示す。
本実施例では光源数は2としている。光源の1つの単位である光源ユニットは、その大きさから来る配置の制約から、図中に示した光束Aまたは/及び光束Bに対して垂直な方向で、且つ同図では水平の方向に変位して配置される。また、光束を分離して、異なる光学面によって走査を行い、異なる被走査面上へ導くために、光偏向手段polの回転軸aに対して平行な方向に変位して配置される。このことによって、光偏向手段に光束A及び/又は光束Bを入射する際に、ミラーなどの反射部材を介して折り返すことなく、入射することができる。このとき、光束Aと光束Bは互いに平行ではなくなっている。光束A及び光束Bは光偏向手段polを共通とし、光偏向手段polの有する偏向反射面で反射され、偏向される。偏向された光束A、Bは、走査光学系SOSによってそれぞれ、被走査面であるHa、Hb上に結像され、光スポットを形成しつつ、光走査される。このとき走査される方向を主走査方向と呼ぶ。これに対し、主走査方向に直交する方向を副走査方向と呼ぶ。それぞれの方向は、被走査面上だけでなく、任意の面においても、光学的にそれぞれに対応する方向に対し、同じ呼び方をする。
同図において符号E1は第1の光学素子としての走査レンズ、E2は第2の光学素子としての走査レンズ、Ha、Hbは被走査面、LSU1、LSU2は光源、polはポリゴンミラーをそれぞれ示す。
本実施例では光源数は2としている。光源の1つの単位である光源ユニットは、その大きさから来る配置の制約から、図中に示した光束Aまたは/及び光束Bに対して垂直な方向で、且つ同図では水平の方向に変位して配置される。また、光束を分離して、異なる光学面によって走査を行い、異なる被走査面上へ導くために、光偏向手段polの回転軸aに対して平行な方向に変位して配置される。このことによって、光偏向手段に光束A及び/又は光束Bを入射する際に、ミラーなどの反射部材を介して折り返すことなく、入射することができる。このとき、光束Aと光束Bは互いに平行ではなくなっている。光束A及び光束Bは光偏向手段polを共通とし、光偏向手段polの有する偏向反射面で反射され、偏向される。偏向された光束A、Bは、走査光学系SOSによってそれぞれ、被走査面であるHa、Hb上に結像され、光スポットを形成しつつ、光走査される。このとき走査される方向を主走査方向と呼ぶ。これに対し、主走査方向に直交する方向を副走査方向と呼ぶ。それぞれの方向は、被走査面上だけでなく、任意の面においても、光学的にそれぞれに対応する方向に対し、同じ呼び方をする。
このときに、走査光学系SOSのうち最も光偏向手段polに近い第1の光学素子E1は、光束Aのみを透過させて同光束に変換を与える光学面S1と、光束Bのみを透過させて同光束に変換を与える光学面S2を有しており、光学面S1と光学面S2とは異なる光学面形状で一体的に形成されている。このように構成することにより、入射状態が光束Aと光束Bにおいて差異をもっているような、例えば光偏向手段に入射する光束の角度が異なった光束でも、それぞれの光束に対応した光学面S1、S2によって、光束A、光束Bともに光スポットを小径化することができ、像面湾曲を低減することができ、良好に光走査することができる。
なお、同図においては、光束Aと光束Bは主走査断面(光学面基準面と主走査方向に平行な面)において角度をなしているが、副走査断面(光学面基準軸と副走査方向に平行な面)においても角度を成して非平行とすることもできる。
なお、同図においては、光束Aと光束Bは主走査断面(光学面基準面と主走査方向に平行な面)において角度をなしているが、副走査断面(光学面基準軸と副走査方向に平行な面)においても角度を成して非平行とすることもできる。
ここで光学面基準軸を定義すると、光学素子の光学面形状fm(Y)+fs(Y,Z)において、光学面の主走査方向および副走査方向での中央付近で極値を持つ点、即ち周知の以下の面形状の式、
fm(Y)=(Cm・Y2)/[1+√(1−(1+A0)・Cm 2・Y2)]
+A1・Y+A2・Y2+A3・Y3+A4・Y4+・・ 式(1)
Cm=1/Rm 式(2)
fs(Y,Z)=(Z2・Cs(Y)/[1+√(1−(1+Ks(Y))(Z・Cs(Y))2)]
+(F0+F1・Y+F2・Y2+F3・Y3+F4・Y4+・・)Z
+(G0+G1・Y+G2・Y2+G3・Y3+G4・Y4+・・)Z
+(H0+H1・Y+H2・Y2+H3・Y3+H4・Y4+・・)Z
+(I0+I1・Y+I2・Y2+I3・Y3+I4・Y4+・・)Z
+(J0+J1・Y+J2・Y2+J3・Y3+J4・Y4+・・)Z+・・ 式(3)
Cs(Y)=(1/RS0)+B1・Y+B2・Y2+B3・Y3+B4・Y4+B5・Y5+・・ 式(4)
Ks(Y)=KS0+C1・Y+C2・Y2+C3・Y3+C4・Y4+C5・Y5+・・ 式(5)
YとZは、光軸を原点とする互いに直交するY軸とZ軸上の座標であり、且つ、Y方向は主走査方向、Z方向は副走査方向に対応する。
KS0:光軸上のZ方向の円錐定数
CS0:光軸上のZ方向の曲率
において、Y=Z=0とした点を通り、被走査面と垂直な直線を光学面基準軸と呼ぶ。
Y方向(主走査方向)およびZ方向(副走査方向)は、同図中に矢印で示したとおり、主走査方向は光束が走査される方向、副走査方向は主走査方向に垂直で同図では上下方向である。
fm(Y)=(Cm・Y2)/[1+√(1−(1+A0)・Cm 2・Y2)]
+A1・Y+A2・Y2+A3・Y3+A4・Y4+・・ 式(1)
Cm=1/Rm 式(2)
fs(Y,Z)=(Z2・Cs(Y)/[1+√(1−(1+Ks(Y))(Z・Cs(Y))2)]
+(F0+F1・Y+F2・Y2+F3・Y3+F4・Y4+・・)Z
+(G0+G1・Y+G2・Y2+G3・Y3+G4・Y4+・・)Z
+(H0+H1・Y+H2・Y2+H3・Y3+H4・Y4+・・)Z
+(I0+I1・Y+I2・Y2+I3・Y3+I4・Y4+・・)Z
+(J0+J1・Y+J2・Y2+J3・Y3+J4・Y4+・・)Z+・・ 式(3)
Cs(Y)=(1/RS0)+B1・Y+B2・Y2+B3・Y3+B4・Y4+B5・Y5+・・ 式(4)
Ks(Y)=KS0+C1・Y+C2・Y2+C3・Y3+C4・Y4+C5・Y5+・・ 式(5)
YとZは、光軸を原点とする互いに直交するY軸とZ軸上の座標であり、且つ、Y方向は主走査方向、Z方向は副走査方向に対応する。
KS0:光軸上のZ方向の円錐定数
CS0:光軸上のZ方向の曲率
において、Y=Z=0とした点を通り、被走査面と垂直な直線を光学面基準軸と呼ぶ。
Y方向(主走査方向)およびZ方向(副走査方向)は、同図中に矢印で示したとおり、主走査方向は光束が走査される方向、副走査方向は主走査方向に垂直で同図では上下方向である。
光学素子E1は、光学面S1に対する光学面基準軸と、光学面S2に対する光学面基準軸が、主走査方向にDだけ変位し、異なるように形をなしている。そのため、光偏向手段上での反射点が異なっていてもそれに応じて光学面基準軸を設定することができ、光束Aと光束Bのそれぞれの像面湾曲を好適に低減することができる。
このときの変位の仕方としては、同図において、以下の条件を満たすことが望ましい。
0<D<P・sin((|β−α|)/2) 式(6)
D=Yb−Ya 式(7)
但し、
α:光束Aの光軸が該光偏向手段へ入射する際に該光学面S1の光学面基準軸と成す角
β:光束Bの光軸が該光偏向手段へ入射する際に該光学面S2の光学面基準軸と成す角
Ya:光学面S1の光学面基準軸の主走査方向位置座標
Yb:光学面S2の光学面基準軸の主走査方向位置座標
P:光偏向手段の偏向反射面と回転中心軸aとの距離
光偏向手段の回転中心軸から見て複数光束が入射する側を主走査方向における正の方向とする。
この条件を満たすことにより、光学面S1とS2の光学面基準軸を変位させすぎることによって逆に像面湾曲を増大させてしまうことを防ぎ、変位を最適にすることができ、像面湾曲を光束A、光束Bとも良好に補正することができる。
このときの変位の仕方としては、同図において、以下の条件を満たすことが望ましい。
0<D<P・sin((|β−α|)/2) 式(6)
D=Yb−Ya 式(7)
但し、
α:光束Aの光軸が該光偏向手段へ入射する際に該光学面S1の光学面基準軸と成す角
β:光束Bの光軸が該光偏向手段へ入射する際に該光学面S2の光学面基準軸と成す角
Ya:光学面S1の光学面基準軸の主走査方向位置座標
Yb:光学面S2の光学面基準軸の主走査方向位置座標
P:光偏向手段の偏向反射面と回転中心軸aとの距離
光偏向手段の回転中心軸から見て複数光束が入射する側を主走査方向における正の方向とする。
この条件を満たすことにより、光学面S1とS2の光学面基準軸を変位させすぎることによって逆に像面湾曲を増大させてしまうことを防ぎ、変位を最適にすることができ、像面湾曲を光束A、光束Bとも良好に補正することができる。
図2は本発明の他の実施形態を説明するための図である。
本実施形態では光源数は2としている。光源の1つの単位である光源ユニットは、その大きさから来る配置の制約から、図中に示した光束Aおよび光束Bの少なくとも一方に対して垂直な方向で、且つ同図では水平の方向に変位して配置される。また、光束を分離して、異なる光学面によって走査を行い、異なる被走査面上へ導くために、光偏向手段polの回転軸aに対して平行な方向に変位して配置される。このことによって、光偏向手段に光束Aあるいは光束Bを入射する際に、ミラーなどの反射部材を介して折り返すことなく、入射することができる。このとき、光束Aと光束Bは互いに平行ではなくなっている。
光束A及び光束Bは光偏向手段polを共通とし、光偏向手段polの有する偏向反射面で反射され、偏向される。偏向された光束A、Bは、走査光学系SOSによってそれぞれ、被走査面であるHa、Hb上に結像され、光スポットを形成しつつ、光走査される。
本実施形態では光源数は2としている。光源の1つの単位である光源ユニットは、その大きさから来る配置の制約から、図中に示した光束Aおよび光束Bの少なくとも一方に対して垂直な方向で、且つ同図では水平の方向に変位して配置される。また、光束を分離して、異なる光学面によって走査を行い、異なる被走査面上へ導くために、光偏向手段polの回転軸aに対して平行な方向に変位して配置される。このことによって、光偏向手段に光束Aあるいは光束Bを入射する際に、ミラーなどの反射部材を介して折り返すことなく、入射することができる。このとき、光束Aと光束Bは互いに平行ではなくなっている。
光束A及び光束Bは光偏向手段polを共通とし、光偏向手段polの有する偏向反射面で反射され、偏向される。偏向された光束A、Bは、走査光学系SOSによってそれぞれ、被走査面であるHa、Hb上に結像され、光スポットを形成しつつ、光走査される。
このときに、走査光学系SOSは、光束Aに変換を与え最も光偏向手段polに近い光学素子E1Aと、光束Bに変換を与え最も光偏向手段polに近い光学素子E1Bを有しており、光学素子E1Aと光学素子E1Bとは異なる光学面形状を有している別部材であり、両者を組み合わせた構造のレンズとして見かけ上一体化されており、光偏向手段polから見て同じ側に位置する。こうすることにより、光偏向手段によって同一偏向反射面で同一方向へ向けて複数光源からの複数光束を偏向走査する場合にも、それぞれの光束A、Bについて入射状態が光束Aと光束Bにおいて差異をもっている、例えば該光偏向手段に入射する光束の角度が異なっていても、それぞれの光束に対応した光学面S1、S2によって、光束A、光束Bともに光スポットを小径化することができ、像面湾曲を低減することができ、良好に光走査することができ、なおかつレンズなどの厚みを抑えることができ、射出成形におけるサイクルタイムを短くすることができ、レンズの単価を低減することができる。
なお、同図においては、光束Aと光束Bは主走査断面(光学面基準面と主走査方向に平行な面)において角度をなしているが、副走査断面(光学面基準軸と副走査方向に平行な面)においても角度を成して非平行とすることもできる。
光学素子E1Aに対する光学面S1の光学面基準軸と、光学素子E1Bに対する光学面S2の光学面基準軸が、主走査方向に変位し、異なるように配備されている。これにより、光偏向手段上での反射点が異なっていてもそれに応じて光学面基準軸を設定することができ光束Aと光束Bのそれぞれの像面湾曲を好適に低減することができる。
このときの変位の仕方としては、同図において、以下の条件を満たすことが望ましい。
0<D<P・sin((|β−α|)/2) 式(6)
D=Yb−Ya 式(7)
但し、
α:光束Aの光軸が該光偏向手段へ入射する際に該光学面S1の光学面基準軸と成す角
β:光束Bの光軸が該光偏向手段へ入射する際に該光学面S2の光学面基準軸と成す角
Ya:光学面S1の光学面基準軸の主走査方向位置座標
Yb:光学面S2の光学面基準軸の主走査方向位置座標
P:光偏向手段の偏向反射面と回転中心軸aとの距離
光偏向手段の回転中心軸から見て複数光束が入射する側を主走査方向における正の方向とする。
この条件を満たすことにより、光学面S1とS2の光学面基準軸を変位させすぎることによって逆に像面湾曲を増大させてしまうことを防ぎ、変位を最適にすることができ、像面湾曲を光束A、光束Bとも良好に補正することができる。
光学素子E1Aに対する光学面S1の光学面基準軸と、光学素子E1Bに対する光学面S2の光学面基準軸が、主走査方向に変位し、異なるように配備されている。これにより、光偏向手段上での反射点が異なっていてもそれに応じて光学面基準軸を設定することができ光束Aと光束Bのそれぞれの像面湾曲を好適に低減することができる。
このときの変位の仕方としては、同図において、以下の条件を満たすことが望ましい。
0<D<P・sin((|β−α|)/2) 式(6)
D=Yb−Ya 式(7)
但し、
α:光束Aの光軸が該光偏向手段へ入射する際に該光学面S1の光学面基準軸と成す角
β:光束Bの光軸が該光偏向手段へ入射する際に該光学面S2の光学面基準軸と成す角
Ya:光学面S1の光学面基準軸の主走査方向位置座標
Yb:光学面S2の光学面基準軸の主走査方向位置座標
P:光偏向手段の偏向反射面と回転中心軸aとの距離
光偏向手段の回転中心軸から見て複数光束が入射する側を主走査方向における正の方向とする。
この条件を満たすことにより、光学面S1とS2の光学面基準軸を変位させすぎることによって逆に像面湾曲を増大させてしまうことを防ぎ、変位を最適にすることができ、像面湾曲を光束A、光束Bとも良好に補正することができる。
図3はさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号4は光偏向手段、5Aと5A’、および5Bと5B’はそれぞれ上述のE1AとE1Bに相当する光学素子、6A、6A’、6B、6B’はそれぞれ走査光学系を成す他の光学素子、7A、7A’、7B、7B’は光学系ハウジングの光束射出窓を塞ぐ防塵ガラス、8A、8A’、8B、8B’は感光体(被走査面)である。
ここで、被走査面に最も近い光学素子である6A、6A’、6B、6B’は、同一の形状であり、複数光束を被走査面上に走査する光走査装置であっても製造コストの低減をすることができ、安価な光走査装置を提供できる。また前述の図1、図2においても、光学素子E2a、E2bはそれぞれ同一図内では同一形状となっている。したがって、光学素子(走査レンズ)の製造上、射出成形用の金型を多種類必要とすることなく、工数の増大や設備投資費用の増大を引き起こさず、光学素子単価を低減でき、光走査装置を安価に提供することができる。
同図において符号4は光偏向手段、5Aと5A’、および5Bと5B’はそれぞれ上述のE1AとE1Bに相当する光学素子、6A、6A’、6B、6B’はそれぞれ走査光学系を成す他の光学素子、7A、7A’、7B、7B’は光学系ハウジングの光束射出窓を塞ぐ防塵ガラス、8A、8A’、8B、8B’は感光体(被走査面)である。
ここで、被走査面に最も近い光学素子である6A、6A’、6B、6B’は、同一の形状であり、複数光束を被走査面上に走査する光走査装置であっても製造コストの低減をすることができ、安価な光走査装置を提供できる。また前述の図1、図2においても、光学素子E2a、E2bはそれぞれ同一図内では同一形状となっている。したがって、光学素子(走査レンズ)の製造上、射出成形用の金型を多種類必要とすることなく、工数の増大や設備投資費用の増大を引き起こさず、光学素子単価を低減でき、光走査装置を安価に提供することができる。
図4は倍率誤差補正に用いる画素クロック変更のタイミングチャートである。同図(a)は位相変更を示す図、同図(b)は周波数変更を示す図である。
同図において横軸は時間、縦軸は信号のON(光源の点灯)/OFF(光源の消灯)を表す。
同図(a)において、矢印Aに相当する時間位相をずらす。ずらす位相は1/8クロックサイクル毎であってもよいし、1/16であっても、1/32であってっもよい。
同図(b)ではドットを書き込む周期をT1からT2へ、つまり、画周波数を変更して書き込みのタイミングを矢印Bに相当する時間ずらす制御をしている。
このように画素クロック位相および画周波数の少なくとも一方を変更することによって倍率誤差補正を行うことができる。これによって、等速特性を走査光学系において0%に抑えることができなくても、光スポットの主走査方向の直径を一定に保ち、主走査倍率誤差を低減することができ、光スポット径ばらつきを低減することが出来、良好な光走査を行うことができる。
同図において横軸は時間、縦軸は信号のON(光源の点灯)/OFF(光源の消灯)を表す。
同図(a)において、矢印Aに相当する時間位相をずらす。ずらす位相は1/8クロックサイクル毎であってもよいし、1/16であっても、1/32であってっもよい。
同図(b)ではドットを書き込む周期をT1からT2へ、つまり、画周波数を変更して書き込みのタイミングを矢印Bに相当する時間ずらす制御をしている。
このように画素クロック位相および画周波数の少なくとも一方を変更することによって倍率誤差補正を行うことができる。これによって、等速特性を走査光学系において0%に抑えることができなくても、光スポットの主走査方向の直径を一定に保ち、主走査倍率誤差を低減することができ、光スポット径ばらつきを低減することが出来、良好な光走査を行うことができる。
ここで画周波数とは、主走査方向へ光走査を行う際に走査面上にドットを形成するために光源の点灯および消灯を行う光源の制御において、光源の点灯開始から、消灯を経て次の点灯開始までの時間の逆数で表され、単位はHzである。
現在のコピー、FAX、プリンタなどの画像形成装置に用いられる光走査装置には、赤外光または赤色の光源が広く用いられている。走査光学系の小型化、低コスト化を進めなおかつ安定な光走査を行うためには、組立てなどによる製造誤差や温度や湿度などの環境の変動が起こっても、光スポット径が変化しないことが必要であり、光ビームの直径が所望とする大きさを保つ範囲(ビーム深度)が広いことが必要である。
現在のコピー、FAX、プリンタなどの画像形成装置に用いられる光走査装置には、赤外光または赤色の光源が広く用いられている。走査光学系の小型化、低コスト化を進めなおかつ安定な光走査を行うためには、組立てなどによる製造誤差や温度や湿度などの環境の変動が起こっても、光スポット径が変化しないことが必要であり、光ビームの直径が所望とする大きさを保つ範囲(ビーム深度)が広いことが必要である。
上述のような光走査装置においてその光源としては、青紫色光源を使うことが望ましい。短波長の光ビームは、それよりも長波長の光ビームに比べて、光スポットを小径化することが容易であり、ビーム深度を広くすることが容易であるからである。高密度・高画質な画像形成を行える光走査を行うことが出来、またビーム深度を広げることが出来、温度、湿度の変動などの環境要因から来る外乱に対しても安定した光走査を行うことが出来る。
青紫色光源には例えば、ガリウムナイトライド(GaN)系の結晶を用いた半導体レーザーダイオードが含まれる。
青紫色光源には例えば、ガリウムナイトライド(GaN)系の結晶を用いた半導体レーザーダイオードが含まれる。
図5は複数の発光点が1次元的に配列されている例を示す図である。
図6は複数の発光点が2次元的に配列されている例を示す図である。
両図において符号Lは走査線、BSはビームスポット、SPは走査線の間隔をそれぞれ示す。
両図は被走査面上における走査線LとビームスポットBSの関係を表している。
図5においてビームスポットBS1〜BS4は同一直線上に等間隔に並んでいる。主走査においては、各ビームスポットBSが所定の時間の位相差をもって走査される。
図6においてビームスポットBS1〜BS4は2次元的な配列になっているが、各ビームスポットは、互いに隣接しない走査線の間で同一の位相差をもって走査される。本発明に用いる光源の配列はこのように光偏向手段による一度の光偏向走査によって複数列の書き込を行うことができるような配列が好ましい。光偏向手段の動作速度を一定としたときにでも、光走査書込の高速化、書込の高密度化を達成することができる。この光源としては、一般的な半導体レーザーダイオードによる1次元的に配列されたLDアレイなどや、面発光型半導体レーザーで作られた2次元的に配列されたLDアレイなどを用いることができる。複数の発光点を独立に駆動することで高速かつ高密度の光書込を行うことができ、またそうした上でも安価な光偏向手段を用いることが出来るので光走査装置の価格を低減することができ、光偏向手段の駆動電圧に関して省電力化を実現することができる。
なお、実用的にはこの2例以外の配列でも特に問題はない。
図6は複数の発光点が2次元的に配列されている例を示す図である。
両図において符号Lは走査線、BSはビームスポット、SPは走査線の間隔をそれぞれ示す。
両図は被走査面上における走査線LとビームスポットBSの関係を表している。
図5においてビームスポットBS1〜BS4は同一直線上に等間隔に並んでいる。主走査においては、各ビームスポットBSが所定の時間の位相差をもって走査される。
図6においてビームスポットBS1〜BS4は2次元的な配列になっているが、各ビームスポットは、互いに隣接しない走査線の間で同一の位相差をもって走査される。本発明に用いる光源の配列はこのように光偏向手段による一度の光偏向走査によって複数列の書き込を行うことができるような配列が好ましい。光偏向手段の動作速度を一定としたときにでも、光走査書込の高速化、書込の高密度化を達成することができる。この光源としては、一般的な半導体レーザーダイオードによる1次元的に配列されたLDアレイなどや、面発光型半導体レーザーで作られた2次元的に配列されたLDアレイなどを用いることができる。複数の発光点を独立に駆動することで高速かつ高密度の光書込を行うことができ、またそうした上でも安価な光偏向手段を用いることが出来るので光走査装置の価格を低減することができ、光偏向手段の駆動電圧に関して省電力化を実現することができる。
なお、実用的にはこの2例以外の配列でも特に問題はない。
図7は本発明の光走査装置を適用した画像形成装置を示す図である。
同図において符号31、32はポリゴンミラー、33、34は第1走査レンズ、35〜38は第2走査レンズ符号m1〜m12は光路折り曲げミラーをそれぞれ示す。その他の符号は説明中で直接引用する。
装置内下部に給紙カセット10が配置され、その上部に、給紙カセット10から給紙されるシート状記録媒体である転写紙Sを搬送する搬送ベルト12が設けられている。搬送ベルト12の上には4個の感光媒体13Y、13M、13C、13Kが図の如く搬送ベルト12の周面に沿って配置されている。
以下の説明において、Y、M、C、Kはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒に関連することを示す。感光媒体13Y、13M、13C、13Kは何れも光導電性の感光体であり、以下「感光体13Y〜13K」と呼ぶ。
感光体13Y〜13Kは同一径に形成され、各感光体の周囲には画像形成プロセスに従うプロセス手段が順に配設されている。感光体13Yを例に採れば、帯電手段4Y、現像装置5Y、転写チャージャ6Y、クリーニング装置7Y等が配設されている。
同図において符号31、32はポリゴンミラー、33、34は第1走査レンズ、35〜38は第2走査レンズ符号m1〜m12は光路折り曲げミラーをそれぞれ示す。その他の符号は説明中で直接引用する。
装置内下部に給紙カセット10が配置され、その上部に、給紙カセット10から給紙されるシート状記録媒体である転写紙Sを搬送する搬送ベルト12が設けられている。搬送ベルト12の上には4個の感光媒体13Y、13M、13C、13Kが図の如く搬送ベルト12の周面に沿って配置されている。
以下の説明において、Y、M、C、Kはそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒に関連することを示す。感光媒体13Y、13M、13C、13Kは何れも光導電性の感光体であり、以下「感光体13Y〜13K」と呼ぶ。
感光体13Y〜13Kは同一径に形成され、各感光体の周囲には画像形成プロセスに従うプロセス手段が順に配設されている。感光体13Yを例に採れば、帯電手段4Y、現像装置5Y、転写チャージャ6Y、クリーニング装置7Y等が配設されている。
感光体13Y〜13Kは転写紙Sの搬送路の上流側から下流側へ向かって、即ち、図の右側から左側へ向かって等間隔に配設されている。搬送ベルト12の周囲には、感光体5Yの上流側にレジストローラ19とチャージャ20が設けられ、感光体5Kの下流側には分離手段21、除電手段22、ベルトクリーナ23が設けられている。分離手段21の転写紙搬送路下流側には定着装置24が設けられている。転写紙搬送路の終端は排出ローラ25であり、画像形成装置の天板を兼ねたトレイ26上に転写紙を排出するようになっている。
感光体13Y〜13Kの配列の上部には、光走査装置30が配設されている。
図示されていないが、4個の光源が設けられ、これら4個の光源から4群の光束が放射される。光束の各群は、光走査をシングルビーム走査方式で行なうかマルチビーム走査方式で行うかに応じて1本もしくは複数本である。
4群の光束のうち2群はポリゴンミラー31に入射し、ポリゴンミラー31により図の左右に振り分け偏向され、それぞれ、感光体13M、13Cに対して光走査を行う。残り2群の光束はポリゴンミラー32に入射し、ポリゴンミラー32により図の左右に振り分け偏向され、それぞれ、感光体13Y、13Kに対して光走査を行う。
感光体13Y〜13Kの配列の上部には、光走査装置30が配設されている。
図示されていないが、4個の光源が設けられ、これら4個の光源から4群の光束が放射される。光束の各群は、光走査をシングルビーム走査方式で行なうかマルチビーム走査方式で行うかに応じて1本もしくは複数本である。
4群の光束のうち2群はポリゴンミラー31に入射し、ポリゴンミラー31により図の左右に振り分け偏向され、それぞれ、感光体13M、13Cに対して光走査を行う。残り2群の光束はポリゴンミラー32に入射し、ポリゴンミラー32により図の左右に振り分け偏向され、それぞれ、感光体13Y、13Kに対して光走査を行う。
ポリゴンミラー31、32は同一の回転軸に固定され、一体となって回転駆動され回転駆動手段とともに、複数群の光束を偏向させる「同一の光偏向手段」を構成する。
ポリゴンミラー31、32により図の右側の領域で偏向される2群の光束は、これら光束に共通の第1走査レンズ33を透過したのち、ミラーm1〜m6により光束分離されて光走査すべき感光体13M、13Yに導光され、それぞれが被走査面側の第2走査レンズ36、35を透過し、感光体13M、13Y上に光スポットを形成して光走査を行う。
ポリゴンミラー31、32により図の左側の領域で偏向される2群の光束は、これら光束に共通の第1走査レンズ34を透過したのち、ミラーm7〜m12により光束分離されて光走査すべき感光体13C、13Kに導光され、それぞれが被走査面側の第2走査レンズ37、38を透過し、感光体13C、13K上に光スポットを形成して光走査を行う。
ポリゴンミラー31、32により図の右側の領域で偏向される2群の光束は、これら光束に共通の第1走査レンズ33を透過したのち、ミラーm1〜m6により光束分離されて光走査すべき感光体13M、13Yに導光され、それぞれが被走査面側の第2走査レンズ36、35を透過し、感光体13M、13Y上に光スポットを形成して光走査を行う。
ポリゴンミラー31、32により図の左側の領域で偏向される2群の光束は、これら光束に共通の第1走査レンズ34を透過したのち、ミラーm7〜m12により光束分離されて光走査すべき感光体13C、13Kに導光され、それぞれが被走査面側の第2走査レンズ37、38を透過し、感光体13C、13K上に光スポットを形成して光走査を行う。
即ち、この光走査装置は、複数の光源から放射された複数群の光束を同一の光偏向手段31、32により偏向させ、走査結像光学系により光束の群ごとに異なる被走査面13Y〜13Kに導光し、複数の被走査面を光走査する光走査装置において、光偏向手段により偏向される光束の各群は、対応する被走査面へ導光される間に少なくとも2つの走査レンズを透過し、これら走査レンズのうち、光偏向手段に最も近い位置に配設される第1走査レンズ33は、異なる被走査面13Y、13Mに向かう複数群の光束を透過させ、光偏向手段に最も近い位置に配設される第1走査レンズ34は、異なる被走査面13C、13Kに向かう複数群の光束を透過させる。
第1走査レンズ33、34は、その主走査方向のパワー:Pmと、副走査方向のパワー:Psが、条件:Pm>0≧Psを満足し、被走査面に最も近い位置に配設される第2走査レンズ35〜38は、副走査方向に正のパワーを持ち、同一の被走査面に向う光束の群のみを透過させる。
第1走査レンズ33、34は、その主走査方向のパワー:Pmと、副走査方向のパワー:Psが、条件:Pm>0≧Psを満足し、被走査面に最も近い位置に配設される第2走査レンズ35〜38は、副走査方向に正のパワーを持ち、同一の被走査面に向う光束の群のみを透過させる。
上記の如き構成で、例えば、フルカラーモード(複数色モード)を実行する場合は、感光体13Y〜13Kの個々に対し、光走査を含む画像形成プロセスが実行される。1例として感光体13Yに対する画像形成を説明すると、この感光体13Yを光走査するべき光束(ポリゴンミラー32により偏向される)は、イエロー画像情報により変調される。
感光体13Yは時計方向へ等速回転しつつ、帯電手段4Yにより均一帯電され、上記光束により光走査されて「イエロー画像」を書込まれ、イエロー画像に対応する静電潜像(ネガ潜像)が形成される。この静電潜像は現像装置5Yにより現像されて「イエロートナー画像」として可視化される。このようにして感光体13Y上にイエロートナー画像が形成される。
同様にして、感光体13M上にはマゼンタトナー画像、感光体13C上にはシアントナー画像、感光体13K上には黒トナー画像がそれぞれ形成される。これら各色トナー画像を転写されるべきシート状の被転写体である転写紙Sはカセット10から給紙され、レジストローラ19によりタイミングを計って搬送ベルト12上に乗せ掛けられる。このとき、チャージャ20が転写紙Sに向かって放電し、転写紙Sを搬送ベルト12に静電吸着させる。
感光体13Yは時計方向へ等速回転しつつ、帯電手段4Yにより均一帯電され、上記光束により光走査されて「イエロー画像」を書込まれ、イエロー画像に対応する静電潜像(ネガ潜像)が形成される。この静電潜像は現像装置5Yにより現像されて「イエロートナー画像」として可視化される。このようにして感光体13Y上にイエロートナー画像が形成される。
同様にして、感光体13M上にはマゼンタトナー画像、感光体13C上にはシアントナー画像、感光体13K上には黒トナー画像がそれぞれ形成される。これら各色トナー画像を転写されるべきシート状の被転写体である転写紙Sはカセット10から給紙され、レジストローラ19によりタイミングを計って搬送ベルト12上に乗せ掛けられる。このとき、チャージャ20が転写紙Sに向かって放電し、転写紙Sを搬送ベルト12に静電吸着させる。
搬送ベルト12に吸着された転写紙Sは、搬送ベルトの反時計回りの回転に従って搬送され、転写チャージャ6Yによりイエロートナー画像を感光体13Yから、転写チャージャ6Mによりマゼンタトナー画像を感光体13Mから、転写チャージャ6Cによりシアントナー画像を感光体13Cから、転写チャージャ6Kにより黒トナー画像を感光体13Kから転写される。各色トナー画像は、転写紙S上で互いに重ね合わせられカラー画像を形成する。
ついで、分離手段21が転写紙Sを除電すると、転写紙Sは自身の腰の強さにより搬送ベルト12から分離し、定着装置24でカラー画像を定着されたのち、排出ローラ25によりトレイ26上に排出される。
転写紙Sが分離した後の搬送ベルト12は除電手段22により除電され、ベルトクリーナ23によりトナーや紙粉を除去される。
本発明を適用した画像形成装置によれば、高速、かつ高密度の画像形成を行うことが出来、動作電圧を省電力化することが出来、安価な画像形成装置を提供することが出来、高画質な画像形成を行うことが出来る。
ついで、分離手段21が転写紙Sを除電すると、転写紙Sは自身の腰の強さにより搬送ベルト12から分離し、定着装置24でカラー画像を定着されたのち、排出ローラ25によりトレイ26上に排出される。
転写紙Sが分離した後の搬送ベルト12は除電手段22により除電され、ベルトクリーナ23によりトナーや紙粉を除去される。
本発明を適用した画像形成装置によれば、高速、かつ高密度の画像形成を行うことが出来、動作電圧を省電力化することが出来、安価な画像形成装置を提供することが出来、高画質な画像形成を行うことが出来る。
図8、9は本発明の走査レンズの実施例を示す図である。図8は光束Aに対応する光学系配置、図9は光束Bに対応する光学系配置をそれぞれ示す。
以下に、走査光学系に関する具体的な実施例を挙げる。数値データ以外の説明は図8、図9に共通である。
光源としては波長が655nmの半導体レーザーを想定している。光源から放射された光束はカップリングレンズによりカップリングされ、集束光束になる。このときの光束の状態は設計によっては集束でも発散でも平行光束でも良い。
カップリングレンズを透過した光束は、被走査面上での光束径を所望の値に設定するためのアパーチュアを通過し、副走査方向にのみパワーを有する光学素子、シリンドリカルレンズにより、光偏向手段のポリゴンミラーの偏向反射面近傍で主走査方向に長い線像に結像する。光偏向手段で反射された光束は走査結像光学系をなす第1走査レンズ(第1光学素子)、第2走査レンズ(第2光学素子)を介して被走査面に導光される。アパーチュアは、開口形状が矩形形状をしており、開口幅は、主走査方向が5.30mm、副走査方向が1.34mmである。シリンドリカルレンズ以降のレンズデータを下記に示す。Rm、Rsはそれぞれ主走査方向、副走査方向の曲率半径、Dは面間隔、Nは使用波長(655nm)における屈折率を示す。なお、長さの次元を持つ量の単位はmmである。
以下に、走査光学系に関する具体的な実施例を挙げる。数値データ以外の説明は図8、図9に共通である。
光源としては波長が655nmの半導体レーザーを想定している。光源から放射された光束はカップリングレンズによりカップリングされ、集束光束になる。このときの光束の状態は設計によっては集束でも発散でも平行光束でも良い。
カップリングレンズを透過した光束は、被走査面上での光束径を所望の値に設定するためのアパーチュアを通過し、副走査方向にのみパワーを有する光学素子、シリンドリカルレンズにより、光偏向手段のポリゴンミラーの偏向反射面近傍で主走査方向に長い線像に結像する。光偏向手段で反射された光束は走査結像光学系をなす第1走査レンズ(第1光学素子)、第2走査レンズ(第2光学素子)を介して被走査面に導光される。アパーチュアは、開口形状が矩形形状をしており、開口幅は、主走査方向が5.30mm、副走査方向が1.34mmである。シリンドリカルレンズ以降のレンズデータを下記に示す。Rm、Rsはそれぞれ主走査方向、副走査方向の曲率半径、Dは面間隔、Nは使用波長(655nm)における屈折率を示す。なお、長さの次元を持つ量の単位はmmである。
光束A対応の光学系(光学系A)
面番号 Rm Rs D N 備考
1 ∞ 36.1 3 1.5144 シリンドリカルレンズ
2 ∞ ∞ 72.6 1
3 ∞ ∞ 40.2 1 偏向反射面
4 -121.5 -120 8.4 1.5273 第1走査レンズ
5 -62.0 -136 98.6 1
6 -5000 -80.2 3.8 1.5273 第2走査レンズ
7 1218.0 -26.4 143.4 1
8 − − 被走査面
面番号 Rm Rs D N 備考
1 ∞ 36.1 3 1.5144 シリンドリカルレンズ
2 ∞ ∞ 72.6 1
3 ∞ ∞ 40.2 1 偏向反射面
4 -121.5 -120 8.4 1.5273 第1走査レンズ
5 -62.0 -136 98.6 1
6 -5000 -80.2 3.8 1.5273 第2走査レンズ
7 1218.0 -26.4 143.4 1
8 − − 被走査面
面形状は式(1)ないし(5)において、
第4面 第5面 第6面 第7面
A4 1.62E-07 3.93E-07 1.72E-08 -9.27E-08
A6 -7.55E-10 -3.54E-10 -3.12E-12 4.98E-12
A8 5.46E-13 -1.68E-14 -1.04E-16 -7.00E-16
A10 -1.25E-16 1.07E-16 -9.28E-22 3.04E-20
A12 4.50E-21 -1.52E-20 0 -1.13E-24
B1 0 1.09E-05 -5.50E-06 -5.37E-06
B2 1.95E-06 -2.30E-06 9.81E-07 2.09E-06
B3 0 -1.36E-08 -5.42E-10 -5.68E-10
B4 1.85E-09 2.18E-09 7.60E-11 -1.02E-10
B5 0 9.87E-12 0 -7.48E-15
B6 0 0 -4.11E-15 5.74E-15
B8 0 0 -2.40E-18 -9.44E-19
B10 0 0 -7.29E-23 -2.23E-22
第4面 第5面 第6面 第7面
A4 1.62E-07 3.93E-07 1.72E-08 -9.27E-08
A6 -7.55E-10 -3.54E-10 -3.12E-12 4.98E-12
A8 5.46E-13 -1.68E-14 -1.04E-16 -7.00E-16
A10 -1.25E-16 1.07E-16 -9.28E-22 3.04E-20
A12 4.50E-21 -1.52E-20 0 -1.13E-24
B1 0 1.09E-05 -5.50E-06 -5.37E-06
B2 1.95E-06 -2.30E-06 9.81E-07 2.09E-06
B3 0 -1.36E-08 -5.42E-10 -5.68E-10
B4 1.85E-09 2.18E-09 7.60E-11 -1.02E-10
B5 0 9.87E-12 0 -7.48E-15
B6 0 0 -4.11E-15 5.74E-15
B8 0 0 -2.40E-18 -9.44E-19
B10 0 0 -7.29E-23 -2.23E-22
光束B対応の光学系(光学系B)
面番号 Rm Rs D N 備考
1 ∞ 36.1 3 1.5144 シリンドリカルレンズ
2 ∞ ∞ 72.6 1
3 ∞ ∞ 40.2 1 偏向反射面
4 -121.5 -120 8.4 1.5273 第1走査レンズ
5 -62.0 -136 98.6 1
6 -5000 -80.2 3.8 1.5273 第2走査レンズ
7 1218.0 -26.4 143.4 1
8 − − 被走査面
面番号 Rm Rs D N 備考
1 ∞ 36.1 3 1.5144 シリンドリカルレンズ
2 ∞ ∞ 72.6 1
3 ∞ ∞ 40.2 1 偏向反射面
4 -121.5 -120 8.4 1.5273 第1走査レンズ
5 -62.0 -136 98.6 1
6 -5000 -80.2 3.8 1.5273 第2走査レンズ
7 1218.0 -26.4 143.4 1
8 − − 被走査面
面形状は式(1)ないし(5)において、
第4面 第5面 第6面 第7面
A4 -1.93E-07 1.24E-07 1.72E-08 -9.27E-08
A6 1.59E-10 -5.91E-11 -3.12E-12 4.98E-12
A8 -3.24E-13 -2.02E-14 -1.04E-16 -7.00E-16
A10 -6.43E-16 2.84E-17 -9.28E-22 3.04E-20
A12 4.50E-21 -4.81E-21 0 -1.13E-24
B1 -1.12E-05 -1.66E-05 -5.50E-06 -5.37E-06
B2 1.95E-06 -4.11E-06 9.81E-07 2.09E-06
B3 4.08E-09 -2.69E-09 -5.42E-10 -5.68E-10
B4 1.85E-09 3.68E-09 7.60E-11 -1.02E-10
B5 0 0 0 -7.48E-15
B6 0 0 -4.11E-15 5.74E-15
B8 0 0 -2.40E-18 -9.44E-19
B10 0 0 -7.29E-23 -2.23E-22
第4面 第5面 第6面 第7面
A4 -1.93E-07 1.24E-07 1.72E-08 -9.27E-08
A6 1.59E-10 -5.91E-11 -3.12E-12 4.98E-12
A8 -3.24E-13 -2.02E-14 -1.04E-16 -7.00E-16
A10 -6.43E-16 2.84E-17 -9.28E-22 3.04E-20
A12 4.50E-21 -4.81E-21 0 -1.13E-24
B1 -1.12E-05 -1.66E-05 -5.50E-06 -5.37E-06
B2 1.95E-06 -4.11E-06 9.81E-07 2.09E-06
B3 4.08E-09 -2.69E-09 -5.42E-10 -5.68E-10
B4 1.85E-09 3.68E-09 7.60E-11 -1.02E-10
B5 0 0 0 -7.48E-15
B6 0 0 -4.11E-15 5.74E-15
B8 0 0 -2.40E-18 -9.44E-19
B10 0 0 -7.29E-23 -2.23E-22
光学系Aと光学系Bとの比較から分かるとおり、光学系Aと光学系Bの第1走査レンズは互いに別形状を有している。一方、第2走査レンズに関しては、互いに等しい形状を有している。このとき光学系Aの第1走査レンズと光学系Bの第1走査レンズとは、図1に示したように一体的に形成することができるし、図2に示したように別部材として形成することもできる。
光束A、光束Bが光偏向手段に入射する際の、走査光学系との成す角α、βは、それぞれ58度と73度である。このように入射角度を異ならせることで、上述のように走査レンズを重ねたとしても、入射ミラーを用いることなく、複数光束を光偏向手段に入射させることができる。
光束A、光束Bが光偏向手段に入射する際の、走査光学系との成す角α、βは、それぞれ58度と73度である。このように入射角度を異ならせることで、上述のように走査レンズを重ねたとしても、入射ミラーを用いることなく、複数光束を光偏向手段に入射させることができる。
図10、11はそれぞれ光学系Aと光学系Bの主走査方向の像面湾曲を示す図である。
両図において、横軸は像面湾曲の量、縦軸は像高である。
図12は光学系Aに対し、β=73度として光束を入射させたときの像面湾曲を示す図である。
図10および11から分かるように、像面湾曲は良好に補正されている。これに対し、図12では、像面湾曲が大きくなってしまい、画像品質面で問題となる。
図11と図12との比較から、光学系Aを、入射角度58度と73度に対して共通で使用すると、後者に対して像面湾曲が大きくなってしまうことが分かる。
両図において、横軸は像面湾曲の量、縦軸は像高である。
図12は光学系Aに対し、β=73度として光束を入射させたときの像面湾曲を示す図である。
図10および11から分かるように、像面湾曲は良好に補正されている。これに対し、図12では、像面湾曲が大きくなってしまい、画像品質面で問題となる。
図11と図12との比較から、光学系Aを、入射角度58度と73度に対して共通で使用すると、後者に対して像面湾曲が大きくなってしまうことが分かる。
図13は第1走査レンズの光軸変位を説明するための図である。
本発明においては、実施例1として挙げたように、光学面形状がそれぞれの光束の入射状態に適した形状であるから、像面湾曲も良好に補正することができる。
またこのとき、光学系Aの第1走査レンズの光学面S1の光学面基準軸は、光学系Bの第1走査レンズの光学面S2の光学面基準軸と比較して、主走査方向に距離Dだけ変位している。その概略図を同図に示す。
同図において、上側へ向かう方向が主走査方向に関して正の方向である。式(6)におけるDの値は、光学系Aの光学面基準軸の座標Yaが、光学系Bの光学面基準軸の座標Ybの値よりも大きければ、D<0となる。ここでは光学系Aの第4面を光学面S1、光学系Bの第4面を光学面S2として示してある。光偏向手段としては回転多面鏡を想定しているが、その内接円半径が18mmであり、したがって式(6)でのPは、P=18となる。
本発明においては、実施例1として挙げたように、光学面形状がそれぞれの光束の入射状態に適した形状であるから、像面湾曲も良好に補正することができる。
またこのとき、光学系Aの第1走査レンズの光学面S1の光学面基準軸は、光学系Bの第1走査レンズの光学面S2の光学面基準軸と比較して、主走査方向に距離Dだけ変位している。その概略図を同図に示す。
同図において、上側へ向かう方向が主走査方向に関して正の方向である。式(6)におけるDの値は、光学系Aの光学面基準軸の座標Yaが、光学系Bの光学面基準軸の座標Ybの値よりも大きければ、D<0となる。ここでは光学系Aの第4面を光学面S1、光学系Bの第4面を光学面S2として示してある。光偏向手段としては回転多面鏡を想定しているが、その内接円半径が18mmであり、したがって式(6)でのPは、P=18となる。
故に、式(6)における最右辺は、
P・sin((|β−α|)/2)=2.35
となる。上記の実施例では、D=1.75としており、光学基準面の変位量の条件、
0<D<P・sin((|β−α|)/2) ・・式(6)
を満たしている。
この変位がD=0、すなわちYa=Ybだと、入射角度による回転多面鏡での反射点のずれによって、像面湾曲が大きくなってしまい、面形状をそれぞれの光束に対して異ならせたとしても、像面湾曲はビーム深度による許容度を越えてしまう。また、P・sin((|β−α|)/2)の値(本実施例では2.35)以上となってしまっても、像面湾曲が大きくなってしまい、画質の劣化を招く。
P・sin((|β−α|)/2)=2.35
となる。上記の実施例では、D=1.75としており、光学基準面の変位量の条件、
0<D<P・sin((|β−α|)/2) ・・式(6)
を満たしている。
この変位がD=0、すなわちYa=Ybだと、入射角度による回転多面鏡での反射点のずれによって、像面湾曲が大きくなってしまい、面形状をそれぞれの光束に対して異ならせたとしても、像面湾曲はビーム深度による許容度を越えてしまう。また、P・sin((|β−α|)/2)の値(本実施例では2.35)以上となってしまっても、像面湾曲が大きくなってしまい、画質の劣化を招く。
図14は光学系BにおいてD=2.35としたときの像面湾曲を示す図である。
図15はビーム深度を説明するための図である。
図15において横軸はデフォーカス量、縦軸はビームのスポット径を表す。
ここで、像面湾曲はその値が2.0mmを越えてしまい、これに部品の取り付け公差や、温度、湿度による屈折率変化や熱膨張による結像点の変動なども考慮すると、図15に示すように、この光学系のビーム深度を越えてしまい、光スポット径がばらつくなど、安定しなくなってしまう。
そのため、式(6)の条件を満たすことが必要で、そのときには像面湾曲が良好に補正される。
また、図2に示すように、光学系A、Bに対する第1走査レンズをそれぞれ別部材によって形成することができる。このときにも、上記実施例に挙げた面形状を用いることができる。このときも同様に、光学面基準軸は互いに主走査方向に変位しており、その値Dは、式(6)の条件を満たす。
また走査光学系の、第1走査レンズ以外の光学素子である、第2走査レンズは光学系A、Bを通じて同形状であることから、レンズを形成するための設備投資を低減することができる。
また、本実施例では、走査レンズの材質としてプラスチックを想定しているが、ガラスレンズとすることもできる。
図15はビーム深度を説明するための図である。
図15において横軸はデフォーカス量、縦軸はビームのスポット径を表す。
ここで、像面湾曲はその値が2.0mmを越えてしまい、これに部品の取り付け公差や、温度、湿度による屈折率変化や熱膨張による結像点の変動なども考慮すると、図15に示すように、この光学系のビーム深度を越えてしまい、光スポット径がばらつくなど、安定しなくなってしまう。
そのため、式(6)の条件を満たすことが必要で、そのときには像面湾曲が良好に補正される。
また、図2に示すように、光学系A、Bに対する第1走査レンズをそれぞれ別部材によって形成することができる。このときにも、上記実施例に挙げた面形状を用いることができる。このときも同様に、光学面基準軸は互いに主走査方向に変位しており、その値Dは、式(6)の条件を満たす。
また走査光学系の、第1走査レンズ以外の光学素子である、第2走査レンズは光学系A、Bを通じて同形状であることから、レンズを形成するための設備投資を低減することができる。
また、本実施例では、走査レンズの材質としてプラスチックを想定しているが、ガラスレンズとすることもできる。
S1 光束Aが入射する第1走査レンズの光学面
S2 光束Bが入射する第1走査レンズの光学面
D S1とS2の光軸の変位量
α 走査レンズ光軸に対する光束Aの入射角度
β 走査レンズ光軸に対する光束Bの入射角度
S2 光束Bが入射する第1走査レンズの光学面
D S1とS2の光軸の変位量
α 走査レンズ光軸に対する光束Aの入射角度
β 走査レンズ光軸に対する光束Bの入射角度
Claims (11)
- 複数光源と、該複数光源からの複数光束を偏向する光偏向手段と、複数の光学素子を含み前記複数の光束で複数の被走査面を走査する走査光学系とを有し、前記複数光束は少なくとも互いに平行でない光束Aと光束Bを含み、前記光偏向手段によって偏向された前記複数光束を、前記走査光学系によって前記被走査面上にビームスポットを形成しつつ主走査方向に走査を行う光走査装置において、前記走査光学系の複数の光学素子のうち、前記光偏向手段に最も近い光学素子(以下第1光学素子と呼ぶ)は、前記光束Aが透過する光学面S1と、前記光束Bが透過する光学面S2とを有し、前記光学面S1と光学面S2とは互いに異なる光学面形状を有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、第1光学素子は光学面S1と光学面S2を有する一体構造のレンズ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、第1光学素子は、光学面S1を有するレンズと、光学面S2を有するレンズとを組み合わせた構造のレンズであることを特徴とする光走査装置。
- 請求項1ないし3のいずれか1つに記載の光走査装置において、光学面S1の光学面基準軸と光学面S2の光学面基準軸とは前記主走査方向に関して相対的に変位させてあることを特徴とする光走査装置。
- 請求項4に記載の光走査装置において、前記光偏向手段へ入射する光束Aの光軸が光学面S1の光学面基準軸と成す角の鋭角側をα、前記光偏向手段へ入射する光束Bの光軸が光学面S2の光学面基準軸と成す角の鋭角側をβ、光学面S1の光学面基準軸の主走査方向位置座標をYa、光学面S2の光学面基準軸の主走査方向位置座標をYb、前記光偏向手段の偏向反射面と回転中心軸との距離をPとし、光学面S1の光学面基準軸から見て入射光束Aの存在する側を主走査方向の正方向とするとき、以下の条件式を満たすことを特徴とする光走査装置。
0<D<P・sin((|β−α|)/2)
D=Yb−Ya - 請求項1ないし5のいずれか1つに記載の光走査装置において、前記走査光学系は、前記複数の光束それぞれに対して複数の光学素子を有し、第1の光学素子以外の光学素子は互いに共通形状であることを特徴とする光走査装置。
- 請求項1ないし6のいずれか1つに記載の光走査装置において、前記ビームスポットの主走査方向の位置である像高における倍率の差を低減するように、前記複数光源の変調に用いる画素クロックの位相もしくは画周波数の少なくともいずれか一方を変更する倍率誤差補正手段を有することを特徴とする光走査装置。
- 請求項1ないし7のいずれか1つに記載の光走査装置において、前記複数光源のうち少なくとも1つは青紫色光源であることを特徴とする光走査装置。
- 請求項1ないし8のいずれか1つに記載の光走査装置において、前記複数光源は、複数発光点が1次元的もしくは2次元的に配列された光源を含むことを特徴とする光走査装置。
- 請求項1ないし9のいずれか1つに記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
- 請求項10に記載の画像形成装置において、前記複数の被走査面としての複数の光導電性感光体と、該各感光体に均一帯電させる帯電手段と、各感光体に対応して色の異なるトナーを内蔵する複数の現像手段と、転写手段とを有し、前記光走査装置により前記各感光体上に静電潜像を形成し、該静電潜像を前記現像手段によって色別の画像に可視化し、前記転写手段によって同一のシート状の被転写体に前記色別の画像を重ね転写して画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005121445A JP2006301205A (ja) | 2005-04-19 | 2005-04-19 | 光走査装置、およびそれを用いた画像形成装置 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2005121445A JP2006301205A (ja) | 2005-04-19 | 2005-04-19 | 光走査装置、およびそれを用いた画像形成装置 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=37469578
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2005121445A Pending JP2006301205A (ja) | 2005-04-19 | 2005-04-19 | 光走査装置、およびそれを用いた画像形成装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US8233209B2 (en) | 2007-01-31 | 2012-07-31 | Ricoh Company, Limited | Optical scanning device and image forming apparatus |
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WO2017169742A1 (ja) * | 2016-03-29 | 2017-10-05 | 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 | 光走査装置及びこれを備えた画像形成装置 |
-
2005
- 2005-04-19 JP JP2005121445A patent/JP2006301205A/ja active Pending
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CN108431665A (zh) * | 2016-03-29 | 2018-08-21 | 京瓷办公信息系统株式会社 | 光扫描装置以及具备该光扫描装置的图像形成装置 |
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