JP2876734B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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- JP2876734B2 JP2876734B2 JP2183344A JP18334490A JP2876734B2 JP 2876734 B2 JP2876734 B2 JP 2876734B2 JP 2183344 A JP2183344 A JP 2183344A JP 18334490 A JP18334490 A JP 18334490A JP 2876734 B2 JP2876734 B2 JP 2876734B2
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- image carrier
- optical system
- image forming
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- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
- G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
- G02B26/10—Scanning systems
- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0025—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
- G02B27/0031—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration for scanning purposes
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- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Mechanical Optical Scanning Systems (AREA)
- Facsimile Scanning Arrangements (AREA)
- Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
- Combination Of More Than One Step In Electrophotography (AREA)
- Laser Beam Printer (AREA)
- Discharging, Photosensitive Material Shape In Electrophotography (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は画像形成装置に関し、特に光源から光変調さ
れ射出された光ビームを回転多面鏡等の光偏向器を介し
て所定形状の感光体ドラムや静電記録体等の像担持体面
（被走査面）上に導光し光走査することにより像担持体
面上に文字や図形等の画像情報を形成するようにした例
えばレーザービームプリンター（LBP）や製版用光プリ
ンター等に好適な画像形成装置に関するものである。
れ射出された光ビームを回転多面鏡等の光偏向器を介し
て所定形状の感光体ドラムや静電記録体等の像担持体面
（被走査面）上に導光し光走査することにより像担持体
面上に文字や図形等の画像情報を形成するようにした例
えばレーザービームプリンター（LBP）や製版用光プリ
ンター等に好適な画像形成装置に関するものである。
（従来の技術） 従来よりレーザービームプリンター等の画像形成装置
に於てはレーザ光源から光変調され射出された光ビーム
を用いて感光体ドラムや静電記録体等の像担持体面上を
走査光学系により光走査することにより文字や図形等の
画像情報の形成を行っている。
に於てはレーザ光源から光変調され射出された光ビーム
を用いて感光体ドラムや静電記録体等の像担持体面上を
走査光学系により光走査することにより文字や図形等の
画像情報の形成を行っている。
一般に多くのレーザービームプリンター等では光源か
ら光変調され射出された光ビームをコリメーターレンズ
により平行光束とし、回転多面鏡である光偏向器の反射
面に入射させている。
ら光変調され射出された光ビームをコリメーターレンズ
により平行光束とし、回転多面鏡である光偏向器の反射
面に入射させている。
そして光偏向器の反射面によって反射偏向させた光ビ
ームをｆ−θ特性を有する走査レンズで集光し像担持体
である被走査面上に導光している。そしてモータ等によ
り光偏向器を回転させることにより該光ビームで被走査
面上を光走査している。
ームをｆ−θ特性を有する走査レンズで集光し像担持体
である被走査面上に導光している。そしてモータ等によ
り光偏向器を回転させることにより該光ビームで被走査
面上を光走査している。
近年これらの画像形成装置においては画像情報の高密
度記録、所謂高解像度化が要望されている。一般に画像
形成の高解像力化を図るには被走査面上をより小さなス
ポット径の光ビームで走査することが必要となってく
る。しかしながら光ビームのスポット径の縮小化を図る
と被走査面上での焦点深度が浅くなりそれに伴い結像光
学系（ｆ−θレンズ）には像面湾曲量の少ないものが必
要となってくる。
度記録、所謂高解像度化が要望されている。一般に画像
形成の高解像力化を図るには被走査面上をより小さなス
ポット径の光ビームで走査することが必要となってく
る。しかしながら光ビームのスポット径の縮小化を図る
と被走査面上での焦点深度が浅くなりそれに伴い結像光
学系（ｆ−θレンズ）には像面湾曲量の少ないものが必
要となってくる。
一般に被走査面上での光ビームのスポット径を小さく
して高解像度化及び高画質化を図るにはｆ−θレンズ等
から成る結像光学系のFNo（Ｆナンバー）を小さくする
のが良い。
して高解像度化及び高画質化を図るにはｆ−θレンズ等
から成る結像光学系のFNo（Ｆナンバー）を小さくする
のが良い。
（発明が解決しようとする問題点） しかしながらｆ−θレンズのFNoを小さくすると、即
ちｆ−θレンズに入射する光ビーム径が大きくなるよう
に設定するとそれに伴い焦点深度が急激に浅くなる。こ
の為、被走査面の組立設定精度が非常に厳しくなり製造
上大変困難になってくるという問題点が生じてくる。
ちｆ−θレンズに入射する光ビーム径が大きくなるよう
に設定するとそれに伴い焦点深度が急激に浅くなる。こ
の為、被走査面の組立設定精度が非常に厳しくなり製造
上大変困難になってくるという問題点が生じてくる。
又、回転多面鏡等の光偏向器の面倒れ補正を行う手段
を設けた光走査光学系に於てはFNoを小さくするのが非
常に困難であり、例えば被走査面のサイズA4〜A3版に対
応する走査幅のものでは一般にFNoは20〜30程度が限界
である。
を設けた光走査光学系に於てはFNoを小さくするのが非
常に困難であり、例えば被走査面のサイズA4〜A3版に対
応する走査幅のものでは一般にFNoは20〜30程度が限界
である。
一般に光源としてレーザ光源を用いたときの被走査面
上でのスポット直径Ｌと焦点深度Ｈには近似的に次式の
関係がある。
上でのスポット直径Ｌと焦点深度Ｈには近似的に次式の
関係がある。
Ｌ＝ｋλＦ ……（１） Ｈ＝±２λF2 ……（２） ここでλは波長、Ｆは光学系のFNo、ｋはｆ−θレン
ズの瞳周辺部における光ビーム強度の程度を表わす定数
（ｋ≧1.64）である。又スポット直径Ｌは最大ピーク強
度の1/e2に低下した値をとっている。
ズの瞳周辺部における光ビーム強度の程度を表わす定数
（ｋ≧1.64）である。又スポット直径Ｌは最大ピーク強
度の1/e2に低下した値をとっている。
上記（１），（２）式に於いて例えば波長λ＝0.78μ
ｍ、定数ｋ＝1.7の値を用いて算出した走査方向のスポ
ット直径Ｌと焦点深度Ｈを表−１に示す。
ｍ、定数ｋ＝1.7の値を用いて算出した走査方向のスポ
ット直径Ｌと焦点深度Ｈを表−１に示す。
（表−１） 表−１から分かるように例えばｆ−θレンズのFNoが
約15、スポット直径にして20μｍ以下となると焦点深度
が±0.35mmを下まわる。
約15、スポット直径にして20μｍ以下となると焦点深度
が±0.35mmを下まわる。
一方、被走査面上における像面湾曲量は例えば第６図
に示すように主走査方向（メリジオナル方向、図中Ｍ曲
線）と副走査方向（サジタル方向、図中Ｓ曲線）に関し
て、それぞれ異った分布特性を有している。
に示すように主走査方向（メリジオナル方向、図中Ｍ曲
線）と副走査方向（サジタル方向、図中Ｓ曲線）に関し
て、それぞれ異った分布特性を有している。
一般的に副走査方向に関しては光ビーム径が大きい
為、収差許容度が大きいが主走査方向に関しては光ビー
ム径が副走査方向の略1/2と小さい為収差許容度もそれ
に伴い小さくなる。
為、収差許容度が大きいが主走査方向に関しては光ビー
ム径が副走査方向の略1/2と小さい為収差許容度もそれ
に伴い小さくなる。
例えば像面湾曲量が±0.35mmである場合には前記表−
１に示すようにスポット直径がほぼ20μｍで焦点深度が
±0.35mmとなり、これにより被走査面である例えば像担
持体の形状、配置あるいは他の収差許容が全くなく０と
なる。従って20μｍ以下の光ビームのスポット径では走
査光学系の設計解が得られないという問題が生じてく
る。
１に示すようにスポット直径がほぼ20μｍで焦点深度が
±0.35mmとなり、これにより被走査面である例えば像担
持体の形状、配置あるいは他の収差許容が全くなく０と
なる。従って20μｍ以下の光ビームのスポット径では走
査光学系の設計解が得られないという問題が生じてく
る。
そこで従来より前述の問題点を解決する為に光ビーム
を光走査させる際に微小スポットの被走査面上における
結像位置が常に焦点位置となるように結像位置誤差を補
正する手段を有した画像形成装置が例えば特開昭59−11
6603号公報で提案されている。
を光走査させる際に微小スポットの被走査面上における
結像位置が常に焦点位置となるように結像位置誤差を補
正する手段を有した画像形成装置が例えば特開昭59−11
6603号公報で提案されている。
しかしながら同公報の光記録装置は光学系の機構が複
雑化になり、又制御系を含め装置を非常に高価なものと
してしまう問題点がある。
雑化になり、又制御系を含め装置を非常に高価なものと
してしまう問題点がある。
一方、ポストオブジェクティブな高精細な光学径を有
した画像形成装置の場合、像担持体面（被走査面）が円
状になる為、該画像形成装置が大型化になり易く、又搬
送系の構成が複雑になり易いという問題点がある。
した画像形成装置の場合、像担持体面（被走査面）が円
状になる為、該画像形成装置が大型化になり易く、又搬
送系の構成が複雑になり易いという問題点がある。
本発明は前述の欠点を解決する為に像担持体面の被走
査面の形状を適切に形成することにより、簡易な構成で
高精細な高解像力の画像情報を形成することができる画
像形成装置の提供を目的とする。
査面の形状を適切に形成することにより、簡易な構成で
高精細な高解像力の画像情報を形成することができる画
像形成装置の提供を目的とする。
（問題点を解決するための手段） 本発明の画像形成装置は、光源からの光ビームを光偏
向器で偏向させた後、結像光学系を介して像担持体面上
に導光し、該像担持体面上を光走査することにより画像
情報を形成する画像形成装置において、該像担持体の光
走査面形状を該結像光学系による光ビーム径が最小とな
る位置をつらねてできる結像曲線に略一致させて形成し
たことを特徴としている。
向器で偏向させた後、結像光学系を介して像担持体面上
に導光し、該像担持体面上を光走査することにより画像
情報を形成する画像形成装置において、該像担持体の光
走査面形状を該結像光学系による光ビーム径が最小とな
る位置をつらねてできる結像曲線に略一致させて形成し
たことを特徴としている。
（実施例） 第１図は本発明の第１実施例の光学系の主走査断面内
の要部概略図である。
の要部概略図である。
同図において１は光源で例えば半導体レーザ等から成
り光変調された光ビームを放射している。２はコリメー
ターレンズであり、光源１から射出された光ビームを平
行光束としている。３はシリンドリカルレンズであり、
副走査断面に関して所定の屈折力を有している。４は回
転多面鏡より成る光偏向器であり、矢印ａ方向に一定速
度で回転している。５はｆ−θレンズ等の結像光学系で
あり、例えば球面レンズとトーリックレンズ等より構成
されている。６は光源１から射出された光ビームであ
る。
り光変調された光ビームを放射している。２はコリメー
ターレンズであり、光源１から射出された光ビームを平
行光束としている。３はシリンドリカルレンズであり、
副走査断面に関して所定の屈折力を有している。４は回
転多面鏡より成る光偏向器であり、矢印ａ方向に一定速
度で回転している。５はｆ−θレンズ等の結像光学系で
あり、例えば球面レンズとトーリックレンズ等より構成
されている。６は光源１から射出された光ビームであ
る。
10は画像形成用の感光体ドラムや静電記録体等の像担
持体である。像担持体10は結像光学系５により集光され
た光ビームのスポット径が最小となる点をつらねて形成
したときの走査面に相当する結像曲線にほぼ一致するよ
うな形状より成っている。そしてこの結像曲線面上に感
光体面７が位置するように構成されている。
持体である。像担持体10は結像光学系５により集光され
た光ビームのスポット径が最小となる点をつらねて形成
したときの走査面に相当する結像曲線にほぼ一致するよ
うな形状より成っている。そしてこの結像曲線面上に感
光体面７が位置するように構成されている。
本実施例に於いては光源１より射出された光ビームは
コリメーターレンズ２より平行ビームとしシリンドリカ
ルレンズ３によって副走査方向に収束作用を受けて回転
多面鏡４の反射面に線像を形成している。そして該回転
多面鏡４の反射面によって反射された光ビーム６は結像
光学系５によって被走査面である感光体面７上にスポッ
ト径を形成し順次画像情報の形成を行っている。
コリメーターレンズ２より平行ビームとしシリンドリカ
ルレンズ３によって副走査方向に収束作用を受けて回転
多面鏡４の反射面に線像を形成している。そして該回転
多面鏡４の反射面によって反射された光ビーム６は結像
光学系５によって被走査面である感光体面７上にスポッ
ト径を形成し順次画像情報の形成を行っている。
ここで像担持体10の感光体面７は前述したように結像
光学系５により集光された光ビーム６が最小スポット径
を形成する点をつらねて形成された結像曲線に対してほ
ぼ一致するように形成されている。これにより本実施例
では光ビーム６が常に感光体面７に最小のスポット径で
結像するようにして高精細な画像情報の形成を行ってい
る。
光学系５により集光された光ビーム６が最小スポット径
を形成する点をつらねて形成された結像曲線に対してほ
ぼ一致するように形成されている。これにより本実施例
では光ビーム６が常に感光体面７に最小のスポット径で
結像するようにして高精細な画像情報の形成を行ってい
る。
第２図（Ａ），（Ｂ）は各々本発明に係る像担持体近
傍の主走査断面と副走査断面の第２実施例の要部概略図
である。
傍の主走査断面と副走査断面の第２実施例の要部概略図
である。
同図に於いて27は感光体面（被走査面）であり本実施
例では銀塩フイルムから成る記録材料を用いており後述
する支持部材８の表面に装着されている。
例では銀塩フイルムから成る記録材料を用いており後述
する支持部材８の表面に装着されている。
８は支持部材であり、該支持部材８の表面（被走査
面）を結像光学系により集光された光ビーム６が最小ス
ポット径となる点をつらねてできる結像曲線にほぼ一致
するように形成している。尚、実施例では支持部材８と
感光体面27との各要素で像担持体20を構成している。
面）を結像光学系により集光された光ビーム６が最小ス
ポット径となる点をつらねてできる結像曲線にほぼ一致
するように形成している。尚、実施例では支持部材８と
感光体面27との各要素で像担持体20を構成している。
９は送り部材であり、感光体面27を支持部材８に当接
させて光走査の際には走査と共に密着搬送している。
させて光走査の際には走査と共に密着搬送している。
本実施例に於いてはこの様な構成により光走査の際に
は不図示の結像光学系を通過した光ビーム６を感光体面
27上にスポット状に収束させ露光走査を行いながら送り
部材９により、該感光体面27を密着搬送させて全画面に
わたる画像形成を行っている。
は不図示の結像光学系を通過した光ビーム６を感光体面
27上にスポット状に収束させ露光走査を行いながら送り
部材９により、該感光体面27を密着搬送させて全画面に
わたる画像形成を行っている。
尚、本実施例に於いて第２図（Ａ）に示した感光体面
27は光走査の際には紙面に垂直に表面から裏面へ送り部
材９により密着搬送させ、又同図（Ｂ）に示した感光体
面27は紙面上の下から上へ送り部材９により密着搬送さ
せてそれぞれ画像形成の為の像様露光を行っている。
27は光走査の際には紙面に垂直に表面から裏面へ送り部
材９により密着搬送させ、又同図（Ｂ）に示した感光体
面27は紙面上の下から上へ送り部材９により密着搬送さ
せてそれぞれ画像形成の為の像様露光を行っている。
第３図は本実施例に係る像担持体の第３実施例の要部
概略図である。
概略図である。
同図に於いて37は感光体面（被走査面）であり本実施
例では例えば電子写真用のOPC（有機部材）やα−Si
（アモルファスシリコン）等の記録材料より形成させて
いる。
例では例えば電子写真用のOPC（有機部材）やα−Si
（アモルファスシリコン）等の記録材料より形成させて
いる。
38は記録材料37を支持する感光体ドラム本体であり、
本実施例では該感光体ドラム本体38の表面を前述の実施
例と同様に結像光学系により集光された光ビーム６が最
小スポット径となる点をつらねてできる結像曲線にほぼ
一致するように加工形成している。
本実施例では該感光体ドラム本体38の表面を前述の実施
例と同様に結像光学系により集光された光ビーム６が最
小スポット径となる点をつらねてできる結像曲線にほぼ
一致するように加工形成している。
本実施例においてはこの感光体ドラム本体38の表面に
電子写真用OPCあるいはα−Si等の記録材料37を塗布又
は蒸着して像担持体30を構成している。
電子写真用OPCあるいはα−Si等の記録材料37を塗布又
は蒸着して像担持体30を構成している。
この様な構成により光走査の際には不図示の結像光学
系を通過した光ビーム６を感光体ドラム本体38の感光体
面37上に収束させ露光走査することにより常に最適な結
像面を形成して高解像力の画像形成を行っている。
系を通過した光ビーム６を感光体ドラム本体38の感光体
面37上に収束させ露光走査することにより常に最適な結
像面を形成して高解像力の画像形成を行っている。
第４図（Ａ），（Ｂ）は各々本発明に係る像担持体の
第４実施例の要部概略図である。
第４実施例の要部概略図である。
同図に於いて47は感光体面（被走査面）であり後述す
る支持部材48の表面に当接されている。
る支持部材48の表面に当接されている。
48は支持部材であり、本実施例に於いては表面上加工
した透明ガラスより形成している。該透明ガラス48の感
光体面47に接する側の表面は前述の実施例と同様に結像
光学系により集光された光ビーム６が最小スポット径と
なる点をつらねてできる結像曲線にほぼ一致するように
形成している。
した透明ガラスより形成している。該透明ガラス48の感
光体面47に接する側の表面は前述の実施例と同様に結像
光学系により集光された光ビーム６が最小スポット径と
なる点をつらねてできる結像曲線にほぼ一致するように
形成している。
41,42は各々感光体面47を搬送する送り部材であり、
このうち送り部材41は結像曲線に対応した形状のゴムロ
ーラから成る材料で形成している。又送り部材42は円柱
形状をしており曲面形状の支持部材48（感光体面47）に
当接した部分だけ形状が変化するスポンジローラから成
る材料より形成している。
このうち送り部材41は結像曲線に対応した形状のゴムロ
ーラから成る材料で形成している。又送り部材42は円柱
形状をしており曲面形状の支持部材48（感光体面47）に
当接した部分だけ形状が変化するスポンジローラから成
る材料より形成している。
本実施例に於いては支持部材48を透明ガラスより形成
したことにより該透明ガラス側より光ビーム６を入射さ
せて、感光体面47上に画像形成を行うことを可能として
いる。
したことにより該透明ガラス側より光ビーム６を入射さ
せて、感光体面47上に画像形成を行うことを可能として
いる。
この様に本実施例では送り部材を各々ゴムローラ41
（同図（Ａ））あるいはスポンジローラ42（同図
（Ｂ））から成る材料で形成し、感光体面（被走査面）
47を支持部材48に密着させ、これにより高精細な画像情
報の記録がより安定して行っている。
（同図（Ａ））あるいはスポンジローラ42（同図
（Ｂ））から成る材料で形成し、感光体面（被走査面）
47を支持部材48に密着させ、これにより高精細な画像情
報の記録がより安定して行っている。
第５図（Ａ），（Ｂ）は各々本発明に係る像担持体の
第５実施例の要部概略図である。
第５実施例の要部概略図である。
一般に光学系により集光された光ビームが最小スポッ
ト径となる点をつらねてできる結像曲線は複雑な形状を
なしている。
ト径となる点をつらねてできる結像曲線は複雑な形状を
なしている。
そこで本実施例では像担持体の表面を同図（Ａ），
（Ｂ）に各々示すようにこの複雑な結像曲線を予め簡易
な曲線又は直線に近似させて形成している。
（Ｂ）に各々示すようにこの複雑な結像曲線を予め簡易
な曲線又は直線に近似させて形成している。
同図（Ａ）に於いては、像担持体51の表面51a、即ち
被走査面を正弦波形状に近似した場合、同図（Ｂ）に於
いては像担持体52の表面52a、即ち被走査面階段状に近
似して形成した場合を示している。
被走査面を正弦波形状に近似した場合、同図（Ｂ）に於
いては像担持体52の表面52a、即ち被走査面階段状に近
似して形成した場合を示している。
このような形状の像担持体を用いることにより本実施
例に於いては簡易な構成にも拘らず高精細な画像情報の
形成を可能としている。
例に於いては簡易な構成にも拘らず高精細な画像情報の
形成を可能としている。
この他像担持体の表面を三角波形状あるいは円周面形
状、任意の関数で示される曲線に近似して形成しても本
発明は前述の実施例と同様適用することができる。
状、任意の関数で示される曲線に近似して形成しても本
発明は前述の実施例と同様適用することができる。
（発明の効果） 本発明によれば前述した様に像担持体の被走査面を例
えば結像光学系により集光される光ビームが最小スポッ
ト径となる点をつらねてできる結像曲線にほぼ一致する
ように形成することにより、簡易な構成で高精細で高解
像力な画像形成を行うことができる画像形成装置を達成
することができる。
えば結像光学系により集光される光ビームが最小スポッ
ト径となる点をつらねてできる結像曲線にほぼ一致する
ように形成することにより、簡易な構成で高精細で高解
像力な画像形成を行うことができる画像形成装置を達成
することができる。
第１図は本発明の第１実施例の光学系の主走査断面内の
要部概略図、第２図〜第５図は順に本発明に係る像担持
体の第２〜第５実施例の要部概略図、第６図は像面湾曲
特性を示す説明図である。 図中、１は光源（半導体レーザ）、２はコリメーターレ
ンズ、３はシリンドリカルレンズ、４は回転多面鏡、５
は結像光学系、６は光ビーム、10,20,30,40,51,52は像
担持体、8,38,48は支持部材、9,41,42は送り部材、7,2
7,37,47は感光体面、38は感光体ドラムである。
要部概略図、第２図〜第５図は順に本発明に係る像担持
体の第２〜第５実施例の要部概略図、第６図は像面湾曲
特性を示す説明図である。 図中、１は光源（半導体レーザ）、２はコリメーターレ
ンズ、３はシリンドリカルレンズ、４は回転多面鏡、５
は結像光学系、６は光ビーム、10,20,30,40,51,52は像
担持体、8,38,48は支持部材、9,41,42は送り部材、7,2
7,37,47は感光体面、38は感光体ドラムである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−183657（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−103117（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B41J 2/44
Claims (1)
- 【請求項１】光源からの光ビームを光偏向器で偏向させ
た後、結像光学系を介して像担持体面上に導光し、該像
担持体面上を光走査することにより画像情報を形成する
画像形成装置において、該像担持体の光走査面形状を該
結像光学系による光ビーム径が最小となる位置をつらね
てできる結像曲線に略一致させて形成したことを特徴と
する画像形成装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2183344A JP2876734B2 (ja) | 1990-07-11 | 1990-07-11 | 画像形成装置 |
| US07/727,085 US5280311A (en) | 1990-07-11 | 1991-07-09 | Image forming apparatus featuring a custom formed scanned surface for effecting high definition images |
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