JP2811988B2 - 画像形成装置における光走査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レ―ザプリンタ―等
の、レ―ザ―ビ―ムを用いる画像形成装置における光走
査装置に関し、特に、複数のレ―ザダイオ―ドと、１つ
のシリンダミラ―とを用い、同時に複数のビ―ムにより
感光体ドラムに走査する際に、複数の光ビ―ム相互の焦
点位置のズレを軽減すること、および、焦点位置近傍で
の操作により生じる走査直角方向の複数ビーム間の距離
の変化を軽減することを目的とした装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レ―ザプリンタ―等の画像形成装置にお
いては、発光装置から出力されるレ―ザ―ビ―ムを、レ
ンズ装置を用いて集束し、ポリゴンミラ―を用いて感光
体ドラムに偏向走査する手段を用いている。前記走査装
置は、特開昭６３−２２６６７０号公報等に示されるよ
うなものが知られており、その光走査手段は、図４に示
されるように構成される。

【０００３】図４に示される走査装置１においては、レ
―ザダイオ―ドを設けた発光装置２からのレ―ザ―ビ―
ムを、コリメ―タレンズ５により平行光束にし、ポリゴ
ンミラ―１０の反射面上にシリンダ―レンズ７により一
方向にのみ結像させ、感光体ドラム１３に偏向走査す
る。

【０００４】前記ポリゴンミラ―１０と感光体ドラム１
３との間には、ｆ−θレンズ１１とシリンダミラ―１２
とを配置し、該シリンダミラ―１２を用いることによ
り、ポリゴンミラ―と感光体面とが共役関係になるよう
にし、偏向器（ポリゴンミラ―）の走査直角方向へのゆ
れに基因した、走査線のゆれを押えることが出来るよう
にしている。そして、前記走査装置１を介して走査され
るレ―ザ―ビ―ムＲａは、感光体ドラム１３の表面に走
査線Ｌａとして走査され、画像情報の書込みが行われ
る。

【０００５】前述したようにシリンダミラ―を用いる場
合には、入射光に対してシリンダミラ―の光軸を傾ける
必要があり、また、光学系の各部材の配置の必要上か
ら、この傾き角（軸はずし角）を大きく取る場合があ
る。前述したように、円筒状のミラ―を軸はずし状態で
使用すると、一般的には図５に示されるように、反射光
束は１点に交わらず、収差を持つことになる。前述した
収差の程度は、軸はずし角が大きくなるほど、また入射
光束径が大きくなるほど顕著になるという特性を持って
いる。そこで、通常は、図６に示されるように、光束径
を小さくして用いるようにすることによって、収差量そ
のものは、使用上十分な程度になるように押え込んでい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
たような従来の走査装置を用いて、多ビ―ムレ―ザダイ
オ―ドを光源として用いた場合には、図７に示されるよ
うに、各ビ―ムの光束径を小さくしたとしても、シリン
ダミラ―への入射高さｈａ、ｈｂが異なるために、入射
光束径が小さい場合と変わらなくなり、各ビ―ムのフォ
―カス位置Ｆａ、Ｆｂは一致せず、焦点位置の差Ｆｈが
発生する。したがって、多ビ―ムレ―ザダイオ―ドを用
いて、複数の走査線を同時に感光体ドラムに対して書込
む場合には、各走査線の焦点の位置が一致しないことか
ら、１つのビ―ムによる書込みが正常に行なわれても、
他のビ―ムでは焦点が合っていないために、感光体ドラ
ムに形成された画像が不鮮明になり、高品位のコピ―が
形成されないという問題が発生する。

【０００７】前記問題は、多ビ―ムレ―ザダイオ―ドを
用いる場合のみに限定されるものではなく、例えば、図
７に示されるような２つの光束Ｒａ、Ｒｂの一方を正規
の光路と考えた場合に、同様な問題が発生する。つま
り、走査装置に何等かの調整誤差または、部品の製作誤
差等が発生した場合には、シリンダミラ―への入射高さ
が、正規の光路より他方にずれた状態が発生し、それに
よって、その入射光の焦点が正規の位置に対してズレを
生じるという問題となる。そして、そのような走査装置
により感光体ドラムに画像の書込みを行う場合には、前
述したような不鮮明な画像が形成されることがある。

【０００８】前述した説明は、光学系の走査直角方向の
１断面だけについて行っているものであるが、偏向器で
走査された光は、図８に示されるように、シリンダーミ
ラーへの入射角θ１、θ２は、走査位置により大きく異
なるようになる。なお、前記図８に示される走査装置
は、前記図４の場合と同様に構成されている。前記図８
において、シリンダーミラー１２への光ビームの入射角
が、該ミラーに反射される位置によって異なるために、
感光体１３の表面に描かれる線Ｌａは、厳密には直線と
ならずに曲線となる。

【０００９】また、２つのビームによって感光体に描か
れる線Ｌａ、Ｌｂも、その湾曲の程度が同一にならず、
それ等の線Ｌａ、Ｌｂの間隔は走査位置毎に異なった値
を示すようになる。そして、その間隔の変化量は、例え
ば、１０μｍでしかなくとも、４００ＤＰＩ（１インチ
当りの走査線の数）のような高分解能プリンターにおい
ては、走査線２本に１本の割合でゴースト像が発生する
ことになる。また前記ゴースト像は、一様に発生するも
のではなく、局部的に発生するために、感光体に形成さ
れる画像が不鮮明なものとなり、コピーの画質が悪くな
るという問題が発生する。

【００１０】

【発明の目的】本発明は、上記したような従来の走査装
置の欠点を解消するもので、複数のレーザービームがシ
リンダーミラーへ入射する時の入射条件の差を少なくす
ることにより、シリンダーミラーでの反射後の複数ビー
ム間の焦点位置差、および走査位置毎の間隔変化を軽微
にすることができるような走査装置を提供することを目
的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段および作用】本発明は、レ
―ザ―ビ―ムを発振する手段から出力される光を、コリ
メ―タレンズを通して回転ミラ―装置により反射し、感
光体に照射して書込みを行う装置であって、偏向器の偏
向面上光走査方向と直角な方向にレ―ザ―ビ―ムが大略
結像し、再び像面上に結像させるためのシリンダ―レン
ズを用いた倒れ補正機能を持つ光走査装置に関する。

【００１２】本発明においては、ポリゴンミラ―とシリ
ンダ―レンズとの間に視野レンズを配置するか、または
視野レンズを用いない場合は、ｆ−θレンズの少なくと
も１面をトロイダル面またはシリンダー面とすることに
より、前記コリメ―タレンズの像側焦点と、シリンダ―
ミラ―の表面とが、少なくとも走査方向に直角な断面内
で大略共役関係に設定されるように構成している。

【００１３】前述したように走査装置を構成したことに
より、本発明においては、走査装置に何等かの調整誤差
または、部品の製作誤差等が発生した場合でも、シリン
ダミラ―への入射光の焦点が正規の位置に対してズレを
生じることが少なくなる。また、多ビ―ムレ―ザダイオ
―ドを用いて、複数のレ―ザ―ビ―ムを、同時に照射す
る場合にも、各ビームの間隔の変化を小さくすることが
出来、各ビ―ムの焦点位置にズレが発生することを防止
出来るか、または、軽減することができ、鮮明な画像を
形成することが可能になる。

【００１４】

【実施例】図示された例に従って、本発明の光走査装置
の構成を説明する。

【００１５】図１および図２に示される本発明の実施例
は、２つのレ―ザ―ビ―ムを用いて、感光体ドラム１３
に、同時に２本ずつの走査線を、平行に描く形式の走査
装置の構成を示している。図１に示されるように、本発
明の走査装置は、発光装置２と感光体ドラム１３との間
の光路に、従来より用いられている走査装置の場合と同
様に、コリメ―タレンズ５、シリンダ―レンズ７、ポリ
ゴンミラ―１０、ｆ−θレンズ１１およびシリンダミラ
―１２を配置している。さらに、本発明の走査装置にお
いては、シリンダ―レンズ７とポリゴンミラ―１０との
間に、視野レンズ１５を配置している。

【００１６】図２には、前記図１に示されるように構成
された走査装置において、走査光学系の横断面の模式図
として示している。前記図２に示されるように、本発明
の発光装置２には、２つのレ―ザダイオ―ド３、４を所
定の間隔を介して設けており、その状態では、コリメ―
タレンズ５の光軸上にレ―ザ―ビ―ムがない状態となっ
ている。

【００１７】前述したように構成したことにより、発光
装置２のレ―ザダイオ―ド３、４から射出されたレ―ザ
―ビ―ムＲａ、Ｒｂは、それぞれコリメ―タレンズ５に
向けて広がる状態で射出される。そして、コリメ―タレ
ンズ５により平行な光線となり、しぼり部材６により絞
られた状態で、シリンダ―レンズ７によって、ライン状
にポリゴンミラ―１０に焦点を結ぶような状態で照射さ
れ、該ポリゴンミラ―１０の反射面によって反射され
る。前記ポリゴンミラ―１０により反射された光は、ｆ
−θレンズ１１およびシリンダーミラー１２とにより、
感光体ドラムに焦点を結ぶ状態で、焦点合せが行われ
る。また、前記光路には、コリメ―タレンズ５の焦点位
置にしぼり部材６を配置して、開口による回折現象を利
用して感光体ドラム１３でのレーザービーム径を制御し
ている。なお、前記しぼり部材６は、特に設ける必要は
ないが、一般の走査装置の場合と同様に設けることも可
能である。

【００１８】前述したようなレンズ等の組合せを有する
本発明の走査装置において、前記視野レンズ１５を配置
することにより、コリメ―タレンズ５の像側焦点６とシ
リンダミラ―１２とが共役関係となるように構成するた
めである。つまり、前述したように光路の途中に視野レ
ンズ１５を設けることにより、２つのレ―ザ―ビ―ムＲ
ａ、Ｒｂが、走査装置の光軸の中心から外れた状態にあ
る場合でも、それぞれポリゴンミラ―１０に焦点を結
び、さらに、ｆ−θレンズ１１を介して、シリンダミラ
―１２上で、２つの光束Ｒａ、Ｒｂが合致するように設
計することが可能になる。

【００１９】したがって、本発明の走査装置において
は、走査装置の光軸に対称的な状態で、複数のレ―ザダ
イオ―ドを設けた場合でも、視野レンズによって、どの
レ―ザダイオ―ドからの光束もシリンダミラ―上で一致
し、シリンダーミラーへの２つの光束の入射条件の差を
軽減することにより、感光体ドラムの表面に実用上十分
な精度で焦点を結ぶことになる。そして、シリンダミラ
―１２に反射された光が、感光体ドラムに対して線状に
書込まれる場合に、２つの光の間隔が、感光体ドラムの
端部で離れたりすることも防止されるので、書込まれた
画像が不鮮明になることおよび、２走査毎に１本のゴー
スト像が発生することを防止出来る。

【００２０】前述したような焦点合せの作用は、多ビ―
ムを用いる装置にのみ適用されるものではなく、シング
ルビ―ムを用いる走査装置においても、同様な作用を発
揮させることが出来る。すなわち、１つのレ―ザダイオ
―ドが、コリメ―タレンズの光軸から外れた位置にある
場合でも、図１に示されるように、光路の途中に視野レ
ンズ１５を設けることによって、焦点位置の誤差が発生
することを防止することが可能になる。したがって、本
発明の走査装置においては、発光装置の配置位置に若干
の誤差が存在する場合、または、発光装置の製造時の誤
差等があっても、光路の途中に、コリメ―タレンズ５と
シリンダミラ―１２との像側焦点が共役関係となるよう
に、視野レンズを設けることによって、それ等の問題を
解決することが可能になる。

【００２１】以上の実施例では、新たに視野レンズを附
加することにより実現できることを示したが、視野レン
ズがない場合でも、ｆ−θレンズに同等の機能を持ち競
ることも可能である。具体的には、ｆ−θレンズの少な
くとも１面をトロイダル面またはシリンダー面とし、走
査方向の焦点距離とは独立に走査直角方向のｆ−θレン
ズの焦点距離を適当に選べば、本発明の目的とする共役
関係を満たすように設計出来る。

【００２２】図３に示されるグラフは、２ビ―ムレ―ザ
を用いる走査装置において、本発明の視野レンズを用い
る場合（ａ）と、従来の視野レンズを用いない場合
（ｂ）とを示しているもので、レ―ザ―ビ―ムの間隔を
３０μｍ、結像面でのレ―ザのスポット間隔を３１７，
５μｍ、シリンダミラ―の軸はずし角を５７，５°に設
定した条件での計算例を示している。また、前記図３に
示されるグラフでは、横軸を２つのレ―ザ―ビ―ムの焦
点位置の距離で示し、縦軸に感光体ドラムの長さ方向を
示している。

【００２３】前記グラフに見られるように、２つのレ―
ザ―ビ―ムによる走査線Ｌａ、Ｌｂの焦点位置差は、同
図（ｂ）の視野レンズのない状態では、５mm程度の大き
な間隔となるが、（ａ）のように、視野レンズを設けた
場合には、レ―ザプリンタ―等の実用上問題のないレベ
ルにまで、改善することが出来る。なお、前記図３
（ａ）に示されるグラフでは、視野レンズによる補正が
不足気味に示されているが、これは、図２で模式的に示
したように、シリンダミラ―１２上で光束が一致したと
しても、シリンダミラ―への２つのレ―ザ―ビ―ムの入
射角が、わずかにくい違っていることから生じるもので
ある。したがって、前記問題を解決するためには、コリ
メ―タレンズ５の焦点の共役点を、シリンダミラ―より
も手前のｆ−θレンズ側にズラスことにより、焦点位置
差をなくすことは可能であるが、この条件にのみ着目す
ると、走査線Ｌａ、Ｌｂの間隔差が大きくなる場合もあ
るので、実際には、双方の条件が実用上十分な範囲に治
まるように、共役位置から多少前後差せて最適値を選ぶ
ことになる。

【００２４】いずれにしても、本発明の走査装置におい
ては、視野レンズによる作用を実用上十分な範囲に焦点
位置のズレがおさまるように、前記視野レンズを配置す
れば良いことであり、光路での焦点位置に共役関係は、
極めて緩かに設定することで解決される。また、本発明
の走査装置において、コリメ―タレンズ５の射出側焦点
と、シリンダミラ―の焦点とを共役にする場合には、コ
リメ―タレンズの取り付け角が多少狂ったとしても、シ
リンダミラ―上での光束位置変化は、非常に小さい値と
なるので、コリメ―タレンズの取り付け角誤差による焦
点位置の変化に対して、許容範囲を大きくすることが出
来る。

【００２５】

【発明の効果】本発明の画像形成装置における光走査装
置は、前述したように走査装置を構成したことにより、
走査装置に何等かの調整誤差または、部品の製作誤差等
が発生した場合でも、視野レンズを設けることによっ
て、シリンダミラ―への入射光の焦点が正規の位置に対
してズレを生じることが少なくなる。また、多ビ―ムレ
―ザダイオ―ドを用いて、複数のレ―ザ―ビ―ムを、同
時に照射する場合にも、各ビ―ムの焦点位置にズレが発
生することが軽減され、鮮明な画像を形成することが可
能になる。さらに、シングルビ―ムによる走査装置にお
いても、レ―ザダイオ―ドが光軸から外れた位置に設け
られた場合や、レンズ装置等の取り付け誤差等を、視野
レンズにより解決することが出来、感光体ドラムに書込
まれた画像が不鮮明になることを防止出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の走査装置の説明図である。

【図２】本発明の走査装置におけるレ―ザ―ビ―ムの状
態の説明図である。

【図３】（ａ）、および（ｂ）は、それぞれ視野レンズ
を設ける場合と、設けない場合の走査線の状態を示すグ
ラフである。

【図４】一般的な走査装置の構成を示す説明図である。

【図５】多数の平行光をシリンターミラーにより反射す
る場合の説明図である。

【図６】光束の径を小さくしたビームを反射させる場合
の説明図である。

【図７】光束径を小さくした２つのビームを反射させる
場合の説明図である。

【図８】一般的な走査装置における走査線の湾曲の状態
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 走査装置 ２ 発光装置 ３・４ レ―ザダイオ―ド ５ コリメ―タレンズ ７ シリンダ―レンズ １０ ポリゴンミラ― １１ ｆ−θレンズ １２ シリンダミラ― １５ 視野レンズ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レ―ザ―ビ―ムを発振する手段から出力
   される光を、コリメ―タレンズを通して回転ミラ―装置
   により反射し、感光体に照射して書込みを行う装置であ
   って、偏向器の偏向面上光走査方向と直角な方向にレ―
   ザ―ビ―ムが大略結像し、再び像面上に結像させるため
   のシリンダ―ミラ―を用いた倒れ補正機能を持つ光走査
   装置において、前記コリメ―タレンズとシリンダーミラ
   ーとの間の光学系は、偏向器の偏向面上光走査方向と直
   角方向にレーザービームが実結像するのと同時に、前記
   コリメ―タレンズの像側焦点と、シリンダ―ミラ―の表
   面とが、少なくとも走査方向に直角な断面内で大略共役
   関係に設定されることを特徴とする画像形成装置におけ
   る光走査装置。