JP3542481B2 - マルチビーム走査光学系及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

マルチビーム走査光学系及びそれを用いた画像形成装置 Download PDF

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はマルチビーム走査光学系及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に光源手段から光変調され出射した複数の光束(光ビーム)を用いて感光体面上の近接した位置を同時に走査して画像情報を記録するようにした、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンター(LBP)やディジタル複写機等の画像形成装置に好適なものである。
【0002】
【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用いられる走査光学系においては画像信号に応じて光源手段(レーザ光源)から光変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡より成る光偏向器により周期的に偏向させ、fθ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体(感光体)面上にスポット状に集束させ、その面上を光走査して画像記録を行なっている。
【0003】
この種の走査光学系においては感光体面からの正反射光によるゴーストの発生や、戻り光によるレーザ光源の発光量の変動等を防止する為に、例えばレーザ光源から出射した光束を該感光体面の面法線に対して所定の角度傾けて該感光体面に入射させている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら複数の光ビームを用いて感光体面上の異なる領域を同時に走査を行う従来のマルチビーム走査光学系においては、該感光体面に入射する複数の光束間の相対的な角度の関係に関する考慮がなされておらず、その為感光体面からの正反射光によるゴーストの発生や、戻り光によるレーザ光源の発光量の変動等を生じさせるという問題点があった。
【0005】
本発明は感光体面に入射する複数の光束の主光線が該感光体面の法線に対して副走査断面内で相対的に非対称な角度から入射するように各要素を構成することにより、該感光体面からの正反射光によるゴーストの発生や、戻り光によるレーザ光源の発光量の変動等を防止することができるマルチビーム走査光学系及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明のマルチビーム走査光学系は、複数の光源部を有する光源手段から出射された複数の光束を光偏向器の偏向面に各々入射させ、該偏向面で偏向反射された複数の光束を対応する結像手段と反射部材とを介して感光体面上の副走査方向に近接した位置に各々導光し、該感光体面上を該複数の光束で同時に走査を行なうマルチビーム走査光学系であって、
該感光体面に入射する複数の光束の入射点のうち最も離れた領域の中間点と、該感光体の回転中心とを結ぶ線を法線とするとき、
該複数の反射部材は、該感光体面の法線に対して副走査断面内で該法線を挟んで配置されており、
該感光体面に入射する複数の入射光束の主光線は、該感光体面の法線に対して副走査断面内で所定の角度を有して入射しており、
該感光体面で正反射した戻り光束が該戻り光束に対応する入射光束が反射した反射部材とは異なる反射部材に戻らないように、該感光体面に入射する複数の入射光束の主光線が該感光体面の法線に対して副走査断面内で相対的に非対称な角度から入射するように、該主光線に対する該反射部材の角度を設定していることを特徴としている。
【0007】
請求項2の発明は、請求項1の発明において、前記感光体面に入射する複数の光束の主光線は、該感光体面の法線に対して互いに異なる側から入射することを特徴としている。
【0008】
請求項3の発明は、請求項1の発明において、前記感光体面上の副走査方向に近接した位置とは前記複数の光束の主光線の入射点が10ライン以内に位置することであることを特徴としている。
【0009】
請求項4の発明は、請求項1の発明において、前記複数の光源部を有する光源手段から出射された複数の光束を光偏向器の偏向面に対し副走査断面内で斜入射させていることを特徴としている。
【0010】
請求項5の発明の画像形成装置は、請求項1乃至4のいずれか一項記載のマルチビーム走査光学系を用いて画像形成を行なうことを特徴としている。
【0011】
【発明の実施の形態】
図1、図2は各々本発明をレーザービームプリンタ(LBP)等の画像形成装置に適用したときの実施形態1の光偏向器以降の副走査方向、及び光偏向器以前の主走査方向の要部断面図である。
【0012】
図中、11a,11bは各々光源手段(レーザ光源)としての光源部であり、半導体レーザーより成っている。12a,12bは各々複数の光源部11a,11bに対応するコリメーターレンズであり、対応する光源部11a,11bから出射した光束を略平行光束に変換している。13a,13bは各々複数の光源部11a,11bに対応するシリンドリカルレンズであり、副走査断面内に所定の屈折力を有している。14は反射ミラーであり、光源部11bから出射した光束を後述する光偏向器側へ反射させている。
【0013】
尚、コリメーターレンズ12a,12b、シリンドリカルレンズ13a,13b、そして反射ミラー14等の各要素は光学手段の一要素を構成している。
【0014】
1は光偏向器であり、例えば上下2段の偏向面を有するポリゴンミラー(回転多面鏡)より成っており、駆動手段としてのポリゴンモータ(不図示)により図中矢印H方向に所定の速度で回転している。2は光偏向器1の回転軸である。
【0015】
3a,3bは各々複数の光源部11a,11bに対応する結像手段としてのfθ特性を有するfθレンズであり、単レンズより成っており、光偏向器1で偏向反射された複数の光束を対応する反射部材としての折り返しミラー4a,4bを介して感光体(感光ドラム)面5上の副走査方向に近接した位置(入射位置C)に各々結像させている。6aは光源部11aから出射した光束の主光線、6bは光源部11bから出射した光束の主光線である。
【0016】
本実施形態においては感光体面5に入射する複数の光束の主光線6a,6bが該感光体面5の法線Bに対して副走査断面内で相対的に非対称な角度から入射するように、各主光線6a,6bに対する折り返しミラー4a,4bの角度(傾斜角度)を設定している。
【0017】
尚、本明細書において感光体面5上の副走査方向に近接した位置とは複数の光束の主光線6a,6bの入射点が10ライン以内に位置することであり、また法線とは感光体面5に入射する複数の光束の入射点のうち最も離れた領域の中間点と、該感光体の回転中心Oとを結ぶ線(線分)のことである。
【0018】
本実施形態において2つの光源部11a,11bのうち一方の光源部11aより出射した光束は、該光源部11aと対応するコリメーターレンズ12aにより略平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ13aにより光偏向器1の上段の偏向面1aの位置D近傍にほぼ線像(主走査方向に長手の線像)として結像している。また他方の光源部11bから出射した光束は該光源部11bと対応するコリメーターレンズ12bにより略平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ13bを経て反射ミラー14を介して光偏向器1の下段の偏向面1bの位置E近傍にほぼ線像(主走査方向に長手の線像)として結像している。
【0019】
本実施形態において一方の光源部11aから光偏向器1の偏向面1aに入射するまでの光路と、他方の光源部11bから反射ミラー14を介して偏向面1bに入射するまでの光路とは図2の紙面に対して垂直方向(副走査方向)に各々高さが異なるように構成している。
【0020】
そして上下2段の偏向面1a,1bで偏向反射された複数の光束は各々対応するfθレンズ3a,3bと折り返しミラー4a,4bとを介して感光体面5の法線Bに対して副走査断面内で相対的に非対称な角度から、該感光体面5上の副走査方向に近接した位置に各々入射(結像)している。
【0021】
このとき本実施形態では前述の如く感光体面5に入射する複数の光束の入射点のうち最も離れた領域の中間点と、該感光体の回転中心Oとを結ぶ法線(線分)をBとし、主光線6aが折り返しミラー4aで反射後に感光体面5に入射する角度をα(法線Bとなす角度)、同様に主光線6bが折り返しミラー4bで反射後に感光体面5に入射する角度をβ(法線Bとなす角度)としたとき、α≠βとなるように各主光線6a,6bに対する折り返しミラー4a,4bの角度(傾斜角度)を設定している。尚、本実施形態では感光体面5に入射する複数の光束の主光線6a,6bが法線Bに対して共に同一側から入射するように構成している。
【0022】
これにより本実施形態では副走査断面内において感光体の表面で正反射する光束の成分を互いに異なる方向(図1中α′、β′)へ進行させることによって、光路を逆行することなく、正反射光によるゴーストの発生や、戻り光による半導体レーザーの発光量の変動等を防止することができる。
【0023】
そして光偏向器1を図中矢印H方向に回転させることによって感光体面5上を複数の光束で主走査方向に走査し、該主走査方向の露光と共に該感光体の副走査方向の回転に伴なって所定の位置で感光体面5を順次露光している。尚、本実施形態ではこのときの感光体面5上の副走査方向の走査線間隔を本装置の副走査方向の走査線密度の整数倍に略一致させている。
【0024】
このように本実施形態においては上述の如く複数の光束を用いて感光体面5上の副走査方向に近接した位置を同時に走査する際、感光体面5に入射する複数の光束の主光線6a,6bが該感光体面5の法線Bに対して副走査断面内で相対的に非対称な角度から入射するように、各主光線6a,6bに対する折り返しミラー4a,4bの角度を適切に設定することにより、該感光体面5からの正反射光が複数の光束間の光路を逆方向して戻ることにより発生するゴーストや、戻り光により発生する半導体レーザーの発光量の変動等を防止している。
【0025】
図3は本発明をレーザービームプリンタ(LBP)等の画像形成装置に適用したときの実施形態2の光偏向器以降の副走査方向の要部断面図である。同図において図1に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0026】
本実施形態において前述の実施形態1と異なる点は感光体面に入射する複数の光束の主光線が、該感光体面の法線に対して副走査断面内で互いに異なる側から入射するように各要素を構成したことである。その他の構成及び光学作用は実施形態1と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【0027】
即ち、本実施形態においては前述の実施形態1と同様に副走査断面内において対応する折り返しミラー4a,4bを介した後の複数の光束の主光線6a、6bが法線Bとなす角度を各々α、βとしたとき、α≠βとなるように構成し、かつ感光体面5の法線に対して互いに異なる側から入射(法線Bを挟んで両側から入射)するように、各主光線6a,6bに対する折り返しミラー4a,4bの角度(傾斜角度)を設定している。
これによって、例えば折り返しミラー4aで反射して、感光体面5で正反射した戻り光束が他方の折り返しミラー4bに戻らないようにしている。
【0028】
このように本実施形態においては上述の如く感光体面5の法線Bを挟んで両側から光束の主光線6a,6bを入射させる場合においても、該主光線6a、6bが法線Bとなす角度α、βをα≠βとなるように構成することによって前述の実施形態1と同様の効果を得ている。
【0029】
図4、図5は各々本発明をレーザービームプリンタ(LBP)等の画像形成装置に適用したときの実施形態3の光偏向器以降の副走査方向、及び光偏向器以前の副走査方向の要部断面図である。図4、図5において図1に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0030】
本実施形態において前述の実施形態1と異なる点は光偏向器の偏向面に対し副走査断面内で光源手段から出射した複数の光束を斜め方向から入射させたことである。その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態1と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【0031】
即ち、図4、図5において51は光源手段(レーザ光源)であり、複数の光源部51a,51bを有しており、該複数の光源部51a,51bは各々半導体レーザーより成っている。52a,52bは各々複数の光源部51a,51bに対応するコリメーターレンズであり、各々の光源部51a,51bから出射した複数の光束を略平行光束に変換している。53a,53bは各々複数の光源部51a,51bに対応するシリンドリカルレンズであり、副走査断面内に所定の屈折力を有している。
【0032】
尚、コリメーターレンズ52a,52bとシリンドリカルレンズ53a,53b等の各要素は光学手段(斜入射光学系)の一要素を構成している。
【0033】
41は光偏向器であり、ポリゴンミラー(回転多面鏡)より成っており、駆動手段としてのポリゴンモータ(不図示)により図中矢印H方向に所定の速度で回転している。42はポリゴンミラーの回転軸である。
【0034】
43a,43bは各々複数の光源部51a,51bに対応する結像手段としてのfθレンズであり、副走査方向に所定量、偏心させて構成しており、光偏向器41で偏向反射された画像情報に基づく複数の光束を対応する折り返しミラー4a,4bを介して感光体面5面上の副走査方向に近接した位置に各々結像させている。
【0035】
本実施形態において2つの光源部51a,51bから各々出射した光束は、該光源部51a,51bと対応するコリメーターレンズ52a,52bにより略平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ53a,53bに入射している。シリンドリカルレンズ53a,53bに入射した略平行光束のうち主走査断面内においてはそのまま略平行光束の状態で射出する。また副走査断面内においては収束して共通の光偏向器41の偏向面(反射面)41aにほぼ線像として結像している。このとき複数の光束は偏向面41aに対し副走査断面内で斜め方向から入射している。そして光偏向器41の偏向面41aに垂直な軸に対して角度θで偏向反射された画像情報に基づく複数の光束は各々対応するfθレンズ43a,43bと折り返しミラー4a,4bを介して感光体面5上の副走査方向に近接した位置に同時に結像している。
【0036】
このとき本実施形態においては前述の実施形態1と同様に主光線6aが折り返しミラー4aで反射後に感光体面5に入射する角度をβ(法線Bとなす角度)、同様に主光線6bが折り返しミラー4bで反射後に感光体面5に入射する角度をα(法線Bとなす角度)としたとき、α≠βとなるように各主光線6a,6bに対する折り返しミラー4a,4bの角度(傾斜角度)を設定している。本実施形態では感光体面5に入射する複数の光束の主光線6a,6bが法線Bに対して共に同一側から入射するように構成している。
【0037】
これにより本実施形態では副走査断面内において感光体の表面で正反射する光束の成分を互いに異なる方向(図4中α′、β′)へ進行させることによって、光路を逆行することなく、正反射光によるゴーストの発生や、戻り光による半導体レーザーの発光量の変動等を防止することができる。
【0038】
そして光偏向器41を図中矢印H方向に回転させることによって感光体面5上を複数の光束で主走査方向に走査し、該主走査方向の走査と共に該感光体の副走査方向の回転に伴なって所定の位置で感光体面5を順次露光している。尚、本実施形態ではこのときの感光体面5上の副走査方向の走査線間隔を本装置の副走査方向の走査線密度の整数倍に略一致させている。
【0039】
このように本実施形態においては上述の如く複数の光束を用いて感光体面5上の副走査方向に近接した位置を同時に走査する際、該感光体面5に入射する複数の光束の主光線6a,6bが該感光体面5の法線Bに対して副走査断面内で相対的に非対称な角度から入射するように、各主光線6a,6bに対する折り返しミラー4a,4bの角度(傾斜角度)を適切に設定することにより、該感光体面5からの正反射光が複数の光束間の光路を逆方向して戻ることにより発生するゴーストや、戻り光により発生する半導体レーザーの発光量の変動等を防止している。
【0040】
尚、本実施形態では感光体面5に入射する複数の光束の主光線6a.6bが法線Bに対して共に同一側から入射するように構成したが、これに限らず、例えば前述の実施形態2と同様に該感光体面5の法線Bに対して副走査断面内で互いに異なる側から入射するように各要素を構成しても良い。
【0041】
また各実施形態においては折り返しミラー4a,4bを用いて感光体面5に入射する複数の光束の主光線6a,6bが該感光体面5の法線Bに対して副走査断面内で相対的に非対称な角度から入射するようにしたが、これに限定されることはなく、副走査断面内で相対的に非対称な角度から入射させることができる手段なら何を用いて本発明は前述の実施形態と同様に適用することができる。
【0042】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く感光体面に入射する複数の光束の主光線が該感光体面の法線に対して副走査断面内で相対的に非対称な角度から入射するように各要素を構成することにより、該感光体面からの正反射光によるゴーストの発生や、戻り光によるレーザ光源の発光量の変動等を効果的に防止することができるマルチビーム走査光学系及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の主要部分の副走査断面図
【図2】本発明の実施形態1の主要部分の主走査断面図
【図3】本発明の実施形態2の主要部分の副走査断面図
【図4】本発明の実施形態3の主要部分の副走査断面図
【図5】本発明の実施形態3の主要部分の副走査断面図
【符号の説明】
1,41 光偏向器(ポリゴンミラー)
2 回転軸
3a,3b,43a,43b 結像手段(fθレンズ)
4a,4b 反射部材(折り曲げミラー)
5 感光体面(感光体面)
6a,6b 主光線
11a,11b,51a,51b 光源部(半導体レーザー)
12a,12b,52a,52b コリメーターレンズ
13a,13b,53a,53b シリンドリカルレンズ
14 反射ミラー
A 接線
B 法線
C 光線入射位置

Claims (5)

  1. 複数の光源部を有する光源手段から出射された複数の光束を光偏向器の偏向面に各々入射させ、該偏向面で偏向反射された複数の光束を対応する結像手段と反射部材とを介して感光体面上の副走査方向に近接した位置に各々導光し、該感光体面上を該複数の光束で同時に走査を行なうマルチビーム走査光学系であって、
    該感光体面に入射する複数の光束の入射点のうち最も離れた領域の中間点と、該感光体の回転中心とを結ぶ線を法線とするとき、
    該複数の反射部材は、該感光体面の法線に対して副走査断面内で該法線を挟んで配置されており、
    該感光体面に入射する複数の入射光束の主光線は、該感光体面の法線に対して副走査断面内で所定の角度を有して入射しており、
    該感光体面で正反射した戻り光束が該戻り光束に対応する入射光束が反射した反射部材とは異なる反射部材に戻らないように、該感光体面に入射する複数の入射光束の主光線が該感光体面の法線に対して副走査断面内で相対的に非対称な角度から入射するように、該主光線に対する該反射部材の角度を設定していることを特徴とするマルチビーム走査光学系。
  2. 前記感光体面に入射する複数の光束の主光線は、該感光体面の法線に対して互いに異なる側から入射することを特徴とする請求項1のマルチビーム走査光学系。
  3. 前記感光体面上の副走査方向に近接した位置とは前記複数の光束の主光線の入射点が10ライン以内に位置することであることを特徴とする請求項1のマルチビーム走査光学系。
  4. 前記複数の光源部を有する光源手段から出射された複数の光束を光偏向器の偏向面に対し副走査断面内で斜入射させていることを特徴とする請求項1のマルチビーム走査光学系。
  5. 請求項1乃至のいずれか一項記載のマルチビーム走査光学系を用いて画像形成を行なうことを特徴とする画像形成装置。
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