JP3562190B2 - 光学走査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタやディジタル複写機などの画像記録装置に使用される光学走査装置に係り、特に回転多面鏡の反射面の回転方向に沿った面幅よりもこの回転多面鏡に入射するレーザ光束の主走査方向に沿った方向の幅の方が大きいオーバーフィルドタイプの光学走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な光学走査装置は、レーザ光束とされるレーザビームの主走査方向の幅よりも、このレーザ光束が入射されるポリゴン（Ｐｏｌｙｇｏｎ ）ミラーである回転多面鏡の各反射面の面幅のほうが大きなものとなっていて、レーザ光束の走査角が何れの角度であっても、入射するレーザ光束を全て網羅できる大きさに各反射面の大きさは設定されている。そして、これをアンダーフィルド（Ｕｎｄｅｒｆｉｌｌｅｄ ） 光学系という。
【０００３】
このようなアンダーフィルド光学系を採用したアンダーフィルドタイプの光学走査装置では、回転多面鏡により走査されたレーザ光束の感光体上における光量が回転多面鏡の偏向角度に拘わらず略均一となる。
【０００４】
ところで、このような光学走査装置を使用したレーザプリンタやディジタル複写機などの画像記録装置に、近年、高速化及び高解像度化の要求がされるようになった。そして、上記の光学走査装置によってこれらの高速化及び高解像度化の要求に答えるには、まず、回転多面鏡の回転数を増加させて、レーザ光束が感光体上の１ラインを走査するのに要する時間を短縮することが、考えられる。
【０００５】
しかし、上記回転多面鏡は、通常、駆動モータによって直接回転駆動されるが、ボールベアリングを使用したこの種の駆動モータの回転数の上限は１５，０００ｒｐｍ であり、また、大幅なコストアップを招くため現実的には使用し難い空気軸受を使用したとしても、４０，０００ｒｐｍ が限度である。そのため、回転多面鏡の回転数を増加させることによって高速化及び高解像度化を図るには限界がある。
【０００６】
そこで、回転多面鏡の鏡面である反射面の数を多くすることが考えられるが、反射面の数が増えると、回転多面鏡が大径化して通常の駆動モータでは駆動し難いという問題が発生する。
【０００７】
従って、回転多面鏡の大径化という問題を解決するための技術として、反射面の面幅よりも幅の広いレーザ光束を回転多面鏡に照射するタイプの光学系であるオーバフィールド（Ｏｖｅｒｆｉｌｌｅｄ ） 光学系を採用した、いわゆるオーバーフィルドタイプの光学走査装置が開発され、例えば特開昭５０−９３７１９号公報に開示されている。
【０００８】
この特開昭５０−９３７１９号公報に開示された光学走査装置は、図６に示すように、レーザ光束を発生する光源２と、画像信号に応じてこのレーザ光束を変調する変調器４と、変調器４からのレーザ光束を反射する反射鏡６と、射出側が曲面とされかつ入射したレーザ光束を主走査方向に沿って発散するレンズパワーを備えた平凸シリンドリカルレンズ８と、該平凸シリンドリカルレンズ８から射出されて発散したレーザ光束の主走査方向に沿った方向の幅を調整して同方向に長い線像として結像させる結像レンズ１４と、複数の反射面１２Ａによってこのレーザ光束を反射する回転多面鏡１２と、回転多面鏡１２の反射面１２Ａの倒れ補正用のシリンドリカルレンズ２４と、を少なくとも含んでいる。
【０００９】
つまり、このようなオーバーフィルドタイプの光学走査装置は、図７（Ａ）に示すように、回転多面鏡１２の反射面１２Ａの面幅よりも幅が広いレーザ光束を、回転多面鏡１２の１つの反射面１２Ａが切り取るように反射することを特徴としている。従って、図８（Ａ）に示すように、反射面１２Ａが切り取るレーザ光束内の位置が変化するのに伴ってビーム径及び光量が変動し、図６に示す感光体３２上の走査開始側と走査終了側との間で、ビーム径及び光量が相違することになる。
【００１０】
一方、このオーバーフィルドタイプの光学走査装置における感光体３２上のビーム径の変動を抑制して光量分布を補正するために、図７（Ｂ）に示すような光学走査装置が考えられる。この図７（Ｂ）に示す光学走査装置は、入射光軸Ｌ１をレーザ光束の中心からずらしたものであり、この光学走査装置のレーザ光束のエネルギー分布（以下、ビームプロファイルという）を図８（Ｂ）に示す。
【００１１】
つまり、この図７（Ｂ）には、偏向範囲内であって入射されるレーザ光束の光路に近い側の端部又はその付近へレーザ光束を偏向するような向きに、回転多面鏡１２の反射面１２Ａが向いているときには、入射されるレーザ光束が主走査方向に沿った反射面１２Ａの一部の範囲に照射されず、偏向範囲内であって入射されるレーザ光束の光路と反対側の端部又はその付近へレーザ光束を偏向するような向きに、回転多面鏡１２の反射面１２Ａが向いているときには、入射されるレーザ光束が主走査方向に沿った反射面１２Ａの全範囲に照射されるように、回転多面鏡１２に入射するレーザ光束の照射範囲を調整するようにした光学走査装置が示されている。
【００１２】
しかし、このような光学走査装置では、感光体３２上の走査開始側と走査終了側との間のビーム径及び光量の比は改善されるが、感光体３２上における走査開始側の端部及び走査終了側の端部での光量の降下が大きいため、走査開始側及び走査終了側の画像の濃度が低下する欠点があった（図５参照）。
【００１３】
また、特開平８−１６０３３８号公報には、オーバーフィルドタイプの光学走査装置における感光体３２上の光量分布の一様性を補正する為に、図７（Ｃ）に示すように、低透過率部３４Ａ及び高透過率部３４Ｂを有した光学フィルター３４を回転多面鏡１２の前に配置した光学走査装置が開示され、この光学走査装置のビームプロファイルを図８（Ｃ）に示している。しかし、この構造では部品数が増えるという欠点があった。
【００１４】
一方、一般的なアンダーフィルドタイプの光学走査装置の概略図を表す図９に示すように、アンダーフィルドタイプの光学走査装置の光源は、該光源から出射される光束の中心が光学的性能を満足すべき回転多面鏡１２の基準位置Ｐに入射されるように、通常は配置されている。尚、この基準位置Ｐは、回転多面鏡１２の反射面１２Ａが走査光軸方向に反射するときの反射面１２Ａの中心点である。
【００１５】
そして、図９に示すアンダーフィルドタイプの光学走査装置では、図１１に示すように回転多面鏡１２の反射面１２Ａの幅よりも狭いレーザ光束が回転多面鏡１２の反射面１２Ａに入射され、その全部をこの反射面１２Ａで反射するので、回転多面鏡１２で反射された後の走査線の走査開始側と走査終了側との間の光量の一様性は良好で、実用上問題がない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１０に概略図が示されるオーバーフィルドタイプの光学走査装置では、反射面１２Ａの面幅よりも幅の広いレーザ光束を回転多面鏡１２の１つの反射面１２Ａが切り取るように反射することから、図１２に示すように、走査線の走査開始時（入射側最大走査時）と走査終了時（反入射側最大走査時）との間で光量が変化して光量の一様性が悪化し、その結果、画像出力の濃度差が視覚上明瞭に判別されてしまう。
【００１７】
具体的には、回転多面鏡１２に内接する円の直径をφ、回転多面鏡１２の面数をＮ、回転多面鏡１２に入射する光軸と走査光軸のなす角をβ、走査角をαとしたとき、回転多面鏡１２で反射されるレーザ光束の幅Ｄは次式で表される。
【００１８】
Ｄ＝φ×ｔａｎ（１８０／Ｎ）×ｃｏｓ（０．５（β＋α））
この為上式より、走査角αが変化すると反射されるレーザ光束の幅Ｄも変化するので、レーザ光束の光量も走査角αに応じて変化することがわかる。
【００１９】
さらに、光学走査装置に使用される光源（例えばレーザダイオード）のビームプロファイルは、ガウス分布に近いことが知られている。従って、走査角αによって、反射面１２Ａが切り取るレーザ光束の強度が異なるため、レーザ光束の光量が一層変化することがわかる。
【００２０】
本発明は、かかる従来技術の有する不都合に鑑みてなされたもので、感光体上における光量の変化範囲を狭めて実用上問題のないレベルにする光学走査装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１による光学走査装置は、レーザ光束を発生する光源と、偏向面を有しかつ光源から入射されたレーザ光束を前記偏向面により主走査方向に沿って偏向させる偏向器と、前記光源からのレーザ光束を前記偏向面へ入射させる光学部材と、を有し、前記偏向面に入射するレーザ光束は前記偏向面の主走査方向に沿った幅を越え且つ略ガウシアンプロファイルとなるような光学走査装置において、前記偏向面で反射される前記レーザ光束が有効走査角の中央である走査光軸方向に向かって反射されるとき前記偏向面の幾何学的中心を基準位置とし、このとき前記偏向面へ入射されるレーザ光束の光軸を主走査方向に沿って前記基準位置より反入射側寄りに移動させたことを特徴とする。
【００２２】
請求項２による光学走査装置は、請求項１に係る光学走査装置において、偏向器が複数の反射面を有する回転多面鏡とされ、偏向面がこれら複数の反射面とされ、走査角をα、入射角をβ、回転多面鏡の内接径をφ、回転多面鏡の面数をＮ としたときに、
レーザ光束の光軸の反入射側への移動量Ｍが、
０＜Ｍ ≦ｓｉｎ β×｛（０．５φ÷ｃｏｓ（１８０／Ｎ）×ｃｏｓ（０．５ β−１８０／Ｎ−０．５α） −０．５φ×ｃｏｓ（０．５ β））−ｔａｎβ×（０．５φ÷ｃｏｓ（１８０／Ｎ）×ｓｉｎ（０．５ β−１８０／Ｎ−０．５α）−０．５ φ×ｓｉｎ（０．５ β））｝
の範囲内にあることを特徴とする。
【００２３】
請求項１に係る光学走査装置の作用を以下に説明する。
レーザ光束を発生する光源からのレーザ光束を、光学部材が偏向器の偏向面の主走査方向に沿った幅を越え且つ略ガウシアンプロファイルとし、偏向器の偏向面が、光源から入射されたこのレーザ光束を主走査方向に沿って偏向させる。この際、偏向面へ入射されるレーザ光束の光軸が偏向面の中心に対して、主走査方向に沿って反入射側寄りに移動して配置されている。
【００２４】
従って、光源から出射されて偏向面の面幅よりも広いレーザ光束を、偏向器の１つの偏向面が切り取るように反射するが、このとき、偏光面で反射される前記レーザ光束が有効走査角の中央である走査光軸方向に向かって反射されるとき前記偏光面の幾何学的中心を基準位置とし、このとき前記偏向面へ入射されるレーザ光束の光軸を主走査方向に沿って前記基準位置より反入射側寄りに移動させることで、感光体上の光量分布の範囲を狭めることができる。
【００２５】
請求項２に係る光学走査装置の作用を以下に説明する。
本請求項も請求項１と同様の構成を有しており、重複した説明を省略する。
【００２６】
但し、偏向器が複数の反射面を有する回転多面鏡とされ、偏向面がこれら複数の反射面とされ、この反射面へ入射されるレーザ光束の光軸を反射面の中心より主走査方向に沿った反入射側に移動するときの移動量Ｍの範囲を具体的に限定することによって、感光体上の光量分布の範囲をより一層狭めるようにできる。
【００２７】
つまり、レーザ光束の光軸の反入射側への移動量Ｍを
０＜Ｍ ≦ ｓｉｎβ×｛（０．５φ÷ｃｏｓ（１８０／Ｎ）×ｃｏｓ（０．５ β−１８０／Ｎ−０．５α） −０．５φ×ｃｏｓ（０．５ β））−ｔａｎβ×（０．５φ÷ｃｏｓ（１８０／Ｎ）×ｓｉｎ（０．５ β−１８０／Ｎ−０．５α）−０．５ φ×ｓｉｎ（０．５ β））｝
の式の範囲内とすることによって、感光体上の光量分布の範囲を狭めるようにできる。
【００２８】
すなわち、この移動量Ｍの上限は、レーザ光束を反射面により最も反入射側に走査するとき、入射光軸であるガウシアンプロファイルのピークが、反射面内に入射される位置を規定している。この為、この入射位置であれば、レーザ光束を反射面により最も入射側に走査するときであっても、光量が極端に低下することがない。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光学走査装置の実施の形態を図面に基づき以下に説明する。
【００３０】
まず、図１に基づき本実施の形態の基本構成を説明する。この図に示すように、実施の形態に係わるオーバーフィルドタイプの光学走査装置１０は、偏平な筐体下部３０Ｂと、筐体下部３０Ｂの一方の端から斜め上方に延びた筐体上部３０Ｃと、で構成される筐体３０を備えている。この筐体上部３０Ｃの下面には、開口部の形状が筐体３０の幅方向に長い略長方形とされた孔３０Ａか設けられており、この孔３０Ａは筐体３０の外部へ出射されるレーザ光束の通過口となる。
【００３１】
この光学走査装置１０の筐体３０内には、レーザ光束を発生する光源としてのレーザダイオード１６が配設されている。このレーザダイオード１６は図示しないドライバに接続されており、このドライバにより画像信号に応じてレーザダイオード１６はオンオフ制御される。レーザダイオード１６のレーザ光束の出射側には、コリメータレンズ１８、エキスパンドレンズ２０、回転多面鏡１２が順に配置されている。
【００３２】
さらに、回転多面鏡１２が、側面に複数の偏向面である反射面１２Ａが形成されて正多角柱状とされた偏向器とされ、回転軸Ｏを中心として図示しないモータ等の駆動手段により所定の角速度で回転される。そして、回転多面鏡１２の回転に伴い、回転多面鏡１２にレーザダイオード１６側から入射されたレーザ光束が、反射面１２Ａで反射されることによって、等角速度で偏向されて走査される。
【００３３】
尚、回転多面鏡１２によるレーザ光束の偏向方向を主走査方向、主走査方向に直交する方向を副走査方向と、以下称する。
【００３４】
また、以上のように、レーザダイオード１６と回転多面鏡１２との間に、コリメータレンズ１８、エキスパンドレンズ２０が配置されているので、レーザダイオード１６から出射されたレーザ光束は、コリメータレンズ１８、エキスパンドレンズ２０により、主走査方向に沿ったビーム幅が回転多面鏡１２の反射面１２Ａの面幅より広くて主走査方向を長手方向とする略ガウシアンプロファイルのレーザ光束とされて、回転多面鏡１２に入射される。従って、これらコリメータレンズ１８、エキスパンドレンズ２０が、光学部材を構成する。
【００３５】
一方、回転多面鏡１２のレーザ光束の出射側には、２個のレンズ１４Ａ、１４Ｂから成るｆθレンズ１４が配置されており、回転多面鏡１２で偏向されたレーザ光束はｆθレンズ１４を透過する。
【００３６】
従って、回転多面鏡１２で偏向して走査されたレーザ光束は、２枚組のＦθレンズ１４を通過し、反射ミラー２６で一旦反射された後、回転多面鏡１２の各反射面１２Ａの主走査方向と直交する副走査方向の傾きのばらつきによって生じる走査位置のずれ（ 通常、面倒れ誤差と呼ぶ） を補正するためのシリンドリカルミラー２８で反射されて、ドラム状の感光体３２の外周面を形成する被走査面３２Ａ上を走査露光する。
【００３７】
また、回転多面鏡１２の複数の反射面１２Ａのうち入射されるレーザ光束をｆθレンズ１４へ向けて反射する状態となっている反射面１２Ａを、以下「主反射面１２Ａ１ 」といい、この主反射面１２Ａ１ 、回転多面鏡１２の基準位置Ｐに向けて入射する入射光軸Ｌ１、走査光軸Ｌ２及び、走査角の関係を、図２に示す。
【００３８】
アンダーフィルドタイプ、オーバーフィルドタイプに拘わらず光学走査装置においては、回転多面鏡１２の主反射面１２Ａ１ がレーザ光束を偏向して走査するものの、この内のアンダーフィルドタイプの光学走査装置ではこの基準位置Ｐに向けて、入射光軸Ｌ１は入射される。
【００３９】
そして、この主反射面１２Ａ１ の端部Ａは主走査方向の反入射側の端部であり、主反射面１２Ａ１ の端部Ｂは主走査方向の入射側の端部である。つまり、反入射側とはレーザ光束が入射される側と逆の側をいうことになる。
【００４０】
ここで入射光軸Ｌ１と走査光軸Ｌ２のなす角をβ、走査光軸Ｌ２を中心として最大限走査される有効走査角を±α、回転多面鏡１２の内接径をφ、回転多面鏡１２の面数をＮ、回転多面鏡１２の中心をＯとして、まず回転多面鏡１２の中心Ｏを原点とした仮座標（Ｘ’，Ｙ’）を作る。
【００４１】
また、回転多面鏡１２の内接径φと回転多面鏡１２の面数Ｎから、回転多面鏡１２の外接半径ｒは、▲１▼式のようになる。
【００４２】
ｒ＝０．５ φ÷ｃｏｓ（１８０／Ｎ） …▲１▼
よって、回転多面鏡１２の中心Ｏを原点とした主反射面１２Ａ１ の端部Ａ，Ｂ、基準位置Ｐの仮座標（Ｘ’，Ｙ’）は、
Ａ’＝（ｒ×ｓｉｎ（０．５ β−１８０／Ｎ） ， ｒ ×ｃｏｓ（０．５ β−１８０／Ｎ））
Ｂ’＝（ｒ×ｓｉｎ（０．５ β＋１８０／Ｎ） ， ｒ ×ｃｏｓ（０．５ β＋１８０／Ｎ））
Ｐ’＝（ ０．５ φ×ｓｉｎ（０．５ β） ， ０．５ φ×ｃｏｓ（０．５ β） ）
とそれぞれ表すことができる。
【００４３】
尚、ここでＡ’は主反射面１２Ａ１ の端部Ａの仮座標であり、Ｂ’は主反射面１２Ａ１ の端部Ｂの仮座標であり、Ｐ’は基準位置Ｐの仮座標である。
【００４４】
次に、回転多面鏡１２の主反射面１２Ａ１ が走査角αへ反射する時の主反射面１２Ａ１ の端部Ａ、Ｂの座標を求める。
【００４５】
但し、基準位置Ｐを原点と置き直した方が積分区間算出時に合理的なので、回転多面鏡１２の主反射面１２Ａ１ 上の基準位置Ｐを原点とした座標（Ｘ，Ｙ）を作る。このときの主反射面１２Ａ１ の端部Ａ、Ｂの座標（Ｘ，Ｙ）は、
Ａ＝（ ｒ×ｓｉｎ（０．５ β−１８０／Ｎ＋０．５α）−０．５ φ×ｓｉｎ（０．５ β），ｒ×ｃｏｓ（０．５ β−１８０／Ｎ＋０．５α）−０．５ φ×ｃｏｓ（０．５ β））
Ｂ＝（ ｒ×ｓｉｎ（０．５ β＋１８０／Ｎ＋０．５α）−０．５ φ×ｓｉｎ（０．５ β），ｒ×ｃｏｓ（０．５ β＋１８０／Ｎ＋０．５α）−０．５ φ×ｃｏｓ（０．５ β））
と表すことができる。
【００４６】
以上より、端部Ａ、Ｂの上記座標（Ｘ，Ｙ）によって、回転多面鏡１２の主反射面１２Ａ１ がレーザ光束を反射するときに切り取られる範囲が求められたが、座標（Ｘ，Ｙ）上にて、主反射面１２Ａ１ に入射されるレーザ光束の入射光軸Ｌ１を０とし、この端部Ａ、Ｂの座標（Ｘ，Ｙ）を入射光軸Ｌ１と直交する方向の位置に置き換える。
【００４７】
まず、入射光軸Ｌ１は、▲２▼式で表すことができる。
Ｙ＝ｔａｎβ×Ｘ …▲２▼
入射光軸Ｌ１と同じ傾きを持つ▲３▼式に、端部Ａ、Ｂの座標（Ｘ，Ｙ）を代入し、それぞれのＹ切片を求める。
【００４８】
Ｙ切片＝Ｙ−ｔａｎβ×Ｘ …▲３▼
求められたそれぞれのＹ切片を、▲４▼式により入射光軸Ｌ１と直交する方向の位置に置き換える。
【００４９】
位置＝ｓｉｎβ×Ｙ切片＝ｓｉｎβ×（Ｙ−ｔａｎβ×Ｘ） …▲４▼
以上によって、座標（Ｘ，Ｙ）上にて、主反射面１２Ａ１ に入射されるレーザ光束の入射光軸Ｌ１を０としたときの主反射面１２Ａ１ が切り取る範囲（積分区間）が求められる。
【００５０】
入射されるレーザ光束は略ガウシアンプロファイルなので、正規分布式を積分区間（Ｂ，Ａ）で積分することで、走査角αで切り取られる光量を算出することができる。
【００５１】
つまり、走査角αで切り取られる光量は、▲５▼式で表すことができる。
∫Ｂ Ａ ｅＳ１ｄｘ …▲５▼
但し、Ｓ１は−Ｘ２／２ σ２ である。
【００５２】
また、▲５▼式中のσを、６０．７％の強度の半分とすると合理的であることが確認されている。
【００５３】
さらに、図３及び図４に示すように、反射面１２Ａの中心点である基準位置Ｐより主走査方向に沿って、反入射側に移動量Ｍだけ入射光軸Ｌ１を移動した場合、上記積分式は▲６▼式のようになる。
【００５４】
∫Ｂ Ａ ｅＳ２ｄｘ …▲６▼
但し、Ｓ２は−（Ｘ−Ｍ）２／２ σ２ である。
【００５５】
従って、移動量Ｍは、有効走査角±αでの光量が相互に出来るだけ近い値となるように、設定するのが望ましく、有効走査角±αでの光量が相互に等しいのが理想である。つまり、下式が成立する移動量Ｍのとき、光量の変動範囲は最小となる。
【００５６】
∫Ｂ＋ Ａ＋ｅＳ２ｄｘ＝ ∫Ｂ− Ａ−ｅＳ２ｄｘ …▲７▼
ここで、Ｂ＋は、走査角が＋α（図２に示す）のときの主反射面１２Ａ１ の端部Ｂの入射光軸Ｌ１と直交する方向の位置であり、Ａ＋は、走査角が＋αのときの主反射面１２Ａ１ の端部Ａの入射光軸Ｌ１と直交する方向の位置であり、Ｂ−は、走査角が−α（図２に示す）のときの主反射面１２Ａ１ の端部Ｂの入射光軸Ｌ１と直交する方向の位置であり、Ａ−は、走査角が−αのときの主反射面１２Ａ１ の端部Ａの入射光軸Ｌ１と直交する方向の位置である。
【００５７】
尚、オーバーフィルドタイプの光学走査装置１０では、入射光軸Ｌ１側の最大有効走査時の主反射面１２Ａ１ の端部Ｂが、基準位置Ｐから最も離れており、入射光軸Ｌ１側の最大有効走査時の主反射面１２Ａ１ の端部Ｂを含む必要がある。このため、ビーム幅Ｄ０ は下式の条件が必要である。このビーム幅Ｄ０ についても６０．７％の強度を有した幅とすると、合理的である。
【００５８】
Ｄ０≧ ２×ｓｉｎ β×｛（０．５φ÷ｃｏｓ（１８０／Ｎ）×ｃｏｓ（０．５ β＋１８０／Ｎ＋０．５α） −０．５φ×ｃｏｓ（０．５ β））−ｔａｎβ×（０．５φ÷ｃｏｓ（１８０／Ｎ）×ｓｉｎ（０．５ β＋１８０／Ｎ＋０．５α）−０．５ φ×ｓｉｎ（０．５ β））｝
【００５９】
【実施例】
以下、具体的な実施例に即して説明する。
【００６０】
半導体レーザ波長を７８０ｎｍ、φ＝２２ｍｍ、Ｎ＝１５、α＝±２１．６°、β＝４５°、ｆ＝２８６．４８ｍｍのオーバーフィルドタイプ光学走査装置において、基準位置Ｐに向けて入射するとき、積分区間Ａ、Ｂおよび感光体３２上の光量を▲５▼式により計算すると、光量分布は表１の通りである。
【００６１】
但し、α＝０°を１００％とする。この時のレーザ光束のビーム幅Ｄ０ は、１０．３ｍｍとした。
【００６２】
【表１】
【００６３】
表１より、光量比の範囲は８３．７％から１０１．１％までの１７．４％である。このため、走査角の−側で光量降下が大きいため、印字される画像の走査角の−側の濃度が低下が予想される。
【００６４】
▲７▼式に、φ＝２２ｍｍ、Ｎ＝１５、α＝±２１．６°、β＝４５°の数値を代入し、移動量Ｍを求めると、移動量Ｍは０．８４４５ｍｍとなる。この時の感光体３２上の光量を▲６▼式で計算すると、分布は表２の通りである。
【００６５】
【表２】
【００６６】
表２より、光量比の範囲は８９．３％から１００％までの１０．７％であり、回転多面鏡１２の主反射面１２Ａ１ の基準位置Ｐに向けてレーザ光束を入射するときと比べ、６．７％の改善となる。
【００６７】
そして、基準位置Ｐに向けて入射する場合、移動量Ｍを０．８４４５ｍｍとして入射する場合及び、従来技術である図７（Ｂ）に示す先行技術の場合で、比較したものを図５のグラフに示す。つまり、このグラフに示すように、移動量Ｍを０．８４４５ｍｍとすると、感光体３２上の光量分布の範囲を狭めることができることがわかる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、オーバーフィルドタイプ光学走査装置を使用したレーザプリンタやディジタル複写機などの画像記録装置において、部品を追加することなく感光体上の光量の一様性を改善することができる。
【００６９】
また、これに伴って、一つの走査線を複数ビームに分割して走査するオーバーフィルドタイプ光学走査装置を使用したレーザプリンタやディジタル複写機などの画像記録装置において、走査線つなぎ目部の光量の改善に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る光走査装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本実施例に係る式のための説明図である。
【図３】本実施例に係る光走査装置を示す斜視図である。
【図４】本実施例に係る移動量Ｍの範囲を入射光軸方向から見て示した図である。
【図５】表１及び表２の光量分布と従来技術の光量分布とを比較して表す図である。
【図６】特開昭５０−９３７１９号公報記載のオーバーフィルドタイプの光走査装置を示す斜視図である。
【図７】従来技術の光走査装置を示す斜視図である。
【図８】従来技術の入射光軸方向から見たビームプロファイルを示す図である。
【図９】アンダーフィルドタイプの光走査装置を示す概略図である。
【図１０】オーバーフィルドタイプの光走査装置を示す概略図である。
【図１１】アンダーフィルドタイプの光走査装置における入射光軸方向から見たビームプロファイルを示す図である。
【図１２】オーバーフィルドタイプの光走査装置における入射光軸方向から見たビームプロファイルを示す図である。
【符号の説明】
１６ レーザダイオード
１２ 回転多面鏡
１２Ａ 反射面
１２Ａ１ 主反射面
１８ コリメータレンズ
２０ エキスパンドレンズ
Ｌ１ 入射光軸
Ｐ 基準位置
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザプリンタやディジタル複写機などの画像記録装置に使用される光学走査装置に係り、特に回転多面鏡の反射面の回転方向に沿った面幅よりもこの回転多面鏡に入射するレーザ光束の主走査方向に沿った方向の幅の方が大きいオーバーフィルドタイプの光学走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の一般的な光学走査装置は、レーザ光束とされるレーザビームの主走査方向の幅よりも、このレーザ光束が入射されるポリゴン（Ｐｏｌｙｇｏｎ ）ミラーである回転多面鏡の各反射面の面幅のほうが大きなものとなっていて、レーザ光束の走査角が何れの角度であっても、入射するレーザ光束を全て網羅できる大きさに各反射面の大きさは設定されている。そして、これをアンダーフィルド（Ｕｎｄｅｒｆｉｌｌｅｄ ） 光学系という。
【０００３】
このようなアンダーフィルド光学系を採用したアンダーフィルドタイプの光学走査装置では、回転多面鏡により走査されたレーザ光束の感光体上における光量が回転多面鏡の偏向角度に拘わらず略均一となる。
【０００４】
ところで、このような光学走査装置を使用したレーザプリンタやディジタル複写機などの画像記録装置に、近年、高速化及び高解像度化の要求がされるようになった。そして、上記の光学走査装置によってこれらの高速化及び高解像度化の要求に答えるには、まず、回転多面鏡の回転数を増加させて、レーザ光束が感光体上の１ラインを走査するのに要する時間を短縮することが、考えられる。
【０００５】
しかし、上記回転多面鏡は、通常、駆動モータによって直接回転駆動されるが、ボールベアリングを使用したこの種の駆動モータの回転数の上限は１５，０００ｒｐｍ であり、また、大幅なコストアップを招くため現実的には使用し難い空気軸受を使用したとしても、４０，０００ｒｐｍ が限度である。そのため、回転多面鏡の回転数を増加させることによって高速化及び高解像度化を図るには限界がある。
【０００６】
そこで、回転多面鏡の鏡面である反射面の数を多くすることが考えられるが、反射面の数が増えると、回転多面鏡が大径化して通常の駆動モータでは駆動し難いという問題が発生する。
【０００７】
従って、回転多面鏡の大径化という問題を解決するための技術として、反射面の面幅よりも幅の広いレーザ光束を回転多面鏡に照射するタイプの光学系であるオーバフィールド（Ｏｖｅｒｆｉｌｌｅｄ ） 光学系を採用した、いわゆるオーバーフィルドタイプの光学走査装置が開発され、例えば特開昭５０−９３７１９号公報に開示されている。
【０００８】
この特開昭５０−９３７１９号公報に開示された光学走査装置は、図６に示すように、レーザ光束を発生する光源２と、画像信号に応じてこのレーザ光束を変調する変調器４と、変調器４からのレーザ光束を反射する反射鏡６と、射出側が曲面とされかつ入射したレーザ光束を主走査方向に沿って発散するレンズパワーを備えた平凸シリンドリカルレンズ８と、該平凸シリンドリカルレンズ８から射出されて発散したレーザ光束の主走査方向に沿った方向の幅を調整して同方向に長い線像として結像させる結像レンズ１４と、複数の反射面１２Ａによってこのレーザ光束を反射する回転多面鏡１２と、回転多面鏡１２の反射面１２Ａの倒れ補正用のシリンドリカルレンズ２４と、を少なくとも含んでいる。
【０００９】
つまり、このようなオーバーフィルドタイプの光学走査装置は、図７（Ａ）に示すように、回転多面鏡１２の反射面１２Ａの面幅よりも幅が広いレーザ光束を、回転多面鏡１２の１つの反射面１２Ａが切り取るように反射することを特徴としている。従って、図８（Ａ）に示すように、反射面１２Ａが切り取るレーザ光束内の位置が変化するのに伴ってビーム径及び光量が変動し、図６に示す感光体３２上の走査開始側と走査終了側との間で、ビーム径及び光量が相違することになる。
【００１０】
一方、このオーバーフィルドタイプの光学走査装置における感光体３２上のビーム径の変動を抑制して光量分布を補正するために、図７（Ｂ）に示すような光学走査装置が考えられる。この図７（Ｂ）に示す光学走査装置は、入射光軸Ｌ１をレーザ光束の中心からずらしたものであり、この光学走査装置のレーザ光束のエネルギー分布（以下、ビームプロファイルという）を図８（Ｂ）に示す。
【００１１】
つまり、この図７（Ｂ）には、偏向範囲内であって入射されるレーザ光束の光路に近い側の端部又はその付近へレーザ光束を偏向するような向きに、回転多面鏡１２の反射面１２Ａが向いているときには、入射されるレーザ光束が主走査方向に沿った反射面１２Ａの一部の範囲に照射されず、偏向範囲内であって入射されるレーザ光束の光路と反対側の端部又はその付近へレーザ光束を偏向するような向きに、回転多面鏡１２の反射面１２Ａが向いているときには、入射されるレーザ光束が主走査方向に沿った反射面１２Ａの全範囲に照射されるように、回転多面鏡１２に入射するレーザ光束の照射範囲を調整するようにした光学走査装置が示されている。
【００１２】
しかし、このような光学走査装置では、感光体３２上の走査開始側と走査終了側との間のビーム径及び光量の比は改善されるが、感光体３２上における走査開始側の端部及び走査終了側の端部での光量の降下が大きいため、走査開始側及び走査終了側の画像の濃度が低下する欠点があった（図５参照）。
【００１３】
また、特開平８−１６０３３８号公報には、オーバーフィルドタイプの光学走査装置における感光体３２上の光量分布の一様性を補正する為に、図７（Ｃ）に示すように、低透過率部３４Ａ及び高透過率部３４Ｂを有した光学フィルター３４を回転多面鏡１２の前に配置した光学走査装置が開示され、この光学走査装置のビームプロファイルを図８（Ｃ）に示している。しかし、この構造では部品数が増えるという欠点があった。
【００１４】
一方、一般的なアンダーフィルドタイプの光学走査装置の概略図を表す図９に示すように、アンダーフィルドタイプの光学走査装置の光源は、該光源から出射される光束の中心が光学的性能を満足すべき回転多面鏡１２の基準位置Ｐに入射されるように、通常は配置されている。尚、この基準位置Ｐは、回転多面鏡１２の反射面１２Ａが走査光軸方向に反射するときの反射面１２Ａの中心点である。
【００１５】
そして、図９に示すアンダーフィルドタイプの光学走査装置では、図１１に示すように回転多面鏡１２の反射面１２Ａの幅よりも狭いレーザ光束が回転多面鏡１２の反射面１２Ａに入射され、その全部をこの反射面１２Ａで反射するので、回転多面鏡１２で反射された後の走査線の走査開始側と走査終了側との間の光量の一様性は良好で、実用上問題がない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１０に概略図が示されるオーバーフィルドタイプの光学走査装置では、反射面１２Ａの面幅よりも幅の広いレーザ光束を回転多面鏡１２の１つの反射面１２Ａが切り取るように反射することから、図１２に示すように、走査線の走査開始時（入射側最大走査時）と走査終了時（反入射側最大走査時）との間で光量が変化して光量の一様性が悪化し、その結果、画像出力の濃度差が視覚上明瞭に判別されてしまう。
【００１７】
具体的には、回転多面鏡１２に内接する円の直径をφ、回転多面鏡１２の面数をＮ、回転多面鏡１２に入射する光軸と走査光軸のなす角をβ、走査角をαとしたとき、回転多面鏡１２で反射されるレーザ光束の幅Ｄは次式で表される。
【００１８】
Ｄ＝φ×ｔａｎ（１８０／Ｎ）×ｃｏｓ（０．５（β＋α））
この為上式より、走査角αが変化すると反射されるレーザ光束の幅Ｄも変化するので、レーザ光束の光量も走査角αに応じて変化することがわかる。
【００１９】
さらに、光学走査装置に使用される光源（例えばレーザダイオード）のビームプロファイルは、ガウス分布に近いことが知られている。従って、走査角αによって、反射面１２Ａが切り取るレーザ光束の強度が異なるため、レーザ光束の光量が一層変化することがわかる。
【００２０】
本発明は、かかる従来技術の有する不都合に鑑みてなされたもので、感光体上における光量の変化範囲を狭めて実用上問題のないレベルにする光学走査装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
請求項１による光学走査装置は、レーザ光束を発生する光源と、偏向面を有しかつ光源から入射されたレーザ光束を前記偏向面により主走査方向に沿って偏向させる偏向器と、前記光源からのレーザ光束を前記偏向面へ入射させる光学部材と、を有し、前記偏向面に入射するレーザ光束は前記偏向面の主走査方向に沿った幅を越え且つ略ガウシアンプロファイルとなるような光学走査装置において、前記偏向面で反射される前記レーザ光束が有効走査角の中央である走査光軸方向に向かって反射されるとき前記偏向面の幾何学的中心を基準位置とし、このとき前記偏向面へ入射されるレーザ光束の光軸を主走査方向に沿って前記基準位置より反入射側寄りに移動させたことを特徴とする。
【００２２】
請求項２による光学走査装置は、請求項１に係る光学走査装置において、偏向器が複数の反射面を有する回転多面鏡とされ、偏向面がこれら複数の反射面とされ、走査角をα、入射角をβ、回転多面鏡の内接径をφ、回転多面鏡の面数をＮ としたときに、
レーザ光束の光軸の反入射側への移動量Ｍが、
０＜Ｍ ≦ｓｉｎ β×｛（０．５φ÷ｃｏｓ（１８０／Ｎ）×ｃｏｓ（０．５ β−１８０／Ｎ−０．５α） −０．５φ×ｃｏｓ（０．５ β））−ｔａｎβ×（０．５φ÷ｃｏｓ（１８０／Ｎ）×ｓｉｎ（０．５ β−１８０／Ｎ−０．５α）−０．５ φ×ｓｉｎ（０．５ β））｝
の範囲内にあることを特徴とする。
【００２３】
請求項１に係る光学走査装置の作用を以下に説明する。
レーザ光束を発生する光源からのレーザ光束を、光学部材が偏向器の偏向面の主走査方向に沿った幅を越え且つ略ガウシアンプロファイルとし、偏向器の偏向面が、光源から入射されたこのレーザ光束を主走査方向に沿って偏向させる。この際、偏向面へ入射されるレーザ光束の光軸が偏向面の中心に対して、主走査方向に沿って反入射側寄りに移動して配置されている。
【００２４】
従って、光源から出射されて偏向面の面幅よりも広いレーザ光束を、偏向器の１つの偏向面が切り取るように反射するが、このとき、偏光面で反射される前記レーザ光束が有効走査角の中央である走査光軸方向に向かって反射されるとき前記偏光面の幾何学的中心を基準位置とし、このとき前記偏向面へ入射されるレーザ光束の光軸を主走査方向に沿って前記基準位置より反入射側寄りに移動させることで、感光体上の光量分布の範囲を狭めることができる。
【００２５】
請求項２に係る光学走査装置の作用を以下に説明する。
本請求項も請求項１と同様の構成を有しており、重複した説明を省略する。
【００２６】
但し、偏向器が複数の反射面を有する回転多面鏡とされ、偏向面がこれら複数の反射面とされ、この反射面へ入射されるレーザ光束の光軸を反射面の中心より主走査方向に沿った反入射側に移動するときの移動量Ｍの範囲を具体的に限定することによって、感光体上の光量分布の範囲をより一層狭めるようにできる。
【００２７】
つまり、レーザ光束の光軸の反入射側への移動量Ｍを
０＜Ｍ ≦ ｓｉｎβ×｛（０．５φ÷ｃｏｓ（１８０／Ｎ）×ｃｏｓ（０．５ β−１８０／Ｎ−０．５α） −０．５φ×ｃｏｓ（０．５ β））−ｔａｎβ×（０．５φ÷ｃｏｓ（１８０／Ｎ）×ｓｉｎ（０．５ β−１８０／Ｎ−０．５α）−０．５ φ×ｓｉｎ（０．５ β））｝
の式の範囲内とすることによって、感光体上の光量分布の範囲を狭めるようにできる。
【００２８】
すなわち、この移動量Ｍの上限は、レーザ光束を反射面により最も反入射側に走査するとき、入射光軸であるガウシアンプロファイルのピークが、反射面内に入射される位置を規定している。この為、この入射位置であれば、レーザ光束を反射面により最も入射側に走査するときであっても、光量が極端に低下することがない。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明に係る光学走査装置の実施の形態を図面に基づき以下に説明する。
【００３０】
まず、図１に基づき本実施の形態の基本構成を説明する。この図に示すように、実施の形態に係わるオーバーフィルドタイプの光学走査装置１０は、偏平な筐体下部３０Ｂと、筐体下部３０Ｂの一方の端から斜め上方に延びた筐体上部３０Ｃと、で構成される筐体３０を備えている。この筐体上部３０Ｃの下面には、開口部の形状が筐体３０の幅方向に長い略長方形とされた孔３０Ａか設けられており、この孔３０Ａは筐体３０の外部へ出射されるレーザ光束の通過口となる。
【００３１】
この光学走査装置１０の筐体３０内には、レーザ光束を発生する光源としてのレーザダイオード１６が配設されている。このレーザダイオード１６は図示しないドライバに接続されており、このドライバにより画像信号に応じてレーザダイオード１６はオンオフ制御される。レーザダイオード１６のレーザ光束の出射側には、コリメータレンズ１８、エキスパンドレンズ２０、回転多面鏡１２が順に配置されている。
【００３２】
さらに、回転多面鏡１２が、側面に複数の偏向面である反射面１２Ａが形成されて正多角柱状とされた偏向器とされ、回転軸Ｏを中心として図示しないモータ等の駆動手段により所定の角速度で回転される。そして、回転多面鏡１２の回転に伴い、回転多面鏡１２にレーザダイオード１６側から入射されたレーザ光束が、反射面１２Ａで反射されることによって、等角速度で偏向されて走査される。
【００３３】
尚、回転多面鏡１２によるレーザ光束の偏向方向を主走査方向、主走査方向に直交する方向を副走査方向と、以下称する。
【００３４】
また、以上のように、レーザダイオード１６と回転多面鏡１２との間に、コリメータレンズ１８、エキスパンドレンズ２０が配置されているので、レーザダイオード１６から出射されたレーザ光束は、コリメータレンズ１８、エキスパンドレンズ２０により、主走査方向に沿ったビーム幅が回転多面鏡１２の反射面１２Ａの面幅より広くて主走査方向を長手方向とする略ガウシアンプロファイルのレーザ光束とされて、回転多面鏡１２に入射される。従って、これらコリメータレンズ１８、エキスパンドレンズ２０が、光学部材を構成する。
【００３５】
一方、回転多面鏡１２のレーザ光束の出射側には、２個のレンズ１４Ａ、１４Ｂから成るｆθレンズ１４が配置されており、回転多面鏡１２で偏向されたレーザ光束はｆθレンズ１４を透過する。
【００３６】
従って、回転多面鏡１２で偏向して走査されたレーザ光束は、２枚組のＦθレンズ１４を通過し、反射ミラー２６で一旦反射された後、回転多面鏡１２の各反射面１２Ａの主走査方向と直交する副走査方向の傾きのばらつきによって生じる走査位置のずれ（ 通常、面倒れ誤差と呼ぶ） を補正するためのシリンドリカルミラー２８で反射されて、ドラム状の感光体３２の外周面を形成する被走査面３２Ａ上を走査露光する。
【００３７】
また、回転多面鏡１２の複数の反射面１２Ａのうち入射されるレーザ光束をｆθレンズ１４へ向けて反射する状態となっている反射面１２Ａを、以下「主反射面１２Ａ１ 」といい、この主反射面１２Ａ１ 、回転多面鏡１２の基準位置Ｐに向けて入射する入射光軸Ｌ１、走査光軸Ｌ２及び、走査角の関係を、図２に示す。
【００３８】
アンダーフィルドタイプ、オーバーフィルドタイプに拘わらず光学走査装置においては、回転多面鏡１２の主反射面１２Ａ１ がレーザ光束を偏向して走査するものの、この内のアンダーフィルドタイプの光学走査装置ではこの基準位置Ｐに向けて、入射光軸Ｌ１は入射される。
【００３９】
そして、この主反射面１２Ａ１ の端部Ａは主走査方向の反入射側の端部であり、主反射面１２Ａ１ の端部Ｂは主走査方向の入射側の端部である。つまり、反入射側とはレーザ光束が入射される側と逆の側をいうことになる。
【００４０】
ここで入射光軸Ｌ１と走査光軸Ｌ２のなす角をβ、走査光軸Ｌ２を中心として最大限走査される有効走査角を±α、回転多面鏡１２の内接径をφ、回転多面鏡１２の面数をＮ、回転多面鏡１２の中心をＯとして、まず回転多面鏡１２の中心Ｏを原点とした仮座標（Ｘ’，Ｙ’）を作る。
【００４１】
また、回転多面鏡１２の内接径φと回転多面鏡１２の面数Ｎから、回転多面鏡１２の外接半径ｒは、▲１▼式のようになる。
【００４２】
ｒ＝０．５ φ÷ｃｏｓ（１８０／Ｎ） …▲１▼
よって、回転多面鏡１２の中心Ｏを原点とした主反射面１２Ａ１ の端部Ａ，Ｂ、基準位置Ｐの仮座標（Ｘ’，Ｙ’）は、
Ａ’＝（ｒ×ｓｉｎ（０．５ β−１８０／Ｎ） ， ｒ ×ｃｏｓ（０．５ β−１８０／Ｎ））
Ｂ’＝（ｒ×ｓｉｎ（０．５ β＋１８０／Ｎ） ， ｒ ×ｃｏｓ（０．５ β＋１８０／Ｎ））
Ｐ’＝（ ０．５ φ×ｓｉｎ（０．５ β） ， ０．５ φ×ｃｏｓ（０．５ β） ）
とそれぞれ表すことができる。
【００４３】
尚、ここでＡ’は主反射面１２Ａ１ の端部Ａの仮座標であり、Ｂ’は主反射面１２Ａ１ の端部Ｂの仮座標であり、Ｐ’は基準位置Ｐの仮座標である。
【００４４】
次に、回転多面鏡１２の主反射面１２Ａ１ が走査角αへ反射する時の主反射面１２Ａ１ の端部Ａ、Ｂの座標を求める。
【００４５】
但し、基準位置Ｐを原点と置き直した方が積分区間算出時に合理的なので、回転多面鏡１２の主反射面１２Ａ１ 上の基準位置Ｐを原点とした座標（Ｘ，Ｙ）を作る。このときの主反射面１２Ａ１ の端部Ａ、Ｂの座標（Ｘ，Ｙ）は、
Ａ＝（ ｒ×ｓｉｎ（０．５ β−１８０／Ｎ＋０．５α）−０．５ φ×ｓｉｎ（０．５ β），ｒ×ｃｏｓ（０．５ β−１８０／Ｎ＋０．５α）−０．５ φ×ｃｏｓ（０．５ β））
Ｂ＝（ ｒ×ｓｉｎ（０．５ β＋１８０／Ｎ＋０．５α）−０．５ φ×ｓｉｎ（０．５ β），ｒ×ｃｏｓ（０．５ β＋１８０／Ｎ＋０．５α）−０．５ φ×ｃｏｓ（０．５ β））
と表すことができる。
【００４６】
以上より、端部Ａ、Ｂの上記座標（Ｘ，Ｙ）によって、回転多面鏡１２の主反射面１２Ａ１ がレーザ光束を反射するときに切り取られる範囲が求められたが、座標（Ｘ，Ｙ）上にて、主反射面１２Ａ１ に入射されるレーザ光束の入射光軸Ｌ１を０とし、この端部Ａ、Ｂの座標（Ｘ，Ｙ）を入射光軸Ｌ１と直交する方向の位置に置き換える。
【００４７】
まず、入射光軸Ｌ１は、▲２▼式で表すことができる。
Ｙ＝ｔａｎβ×Ｘ …▲２▼
入射光軸Ｌ１と同じ傾きを持つ▲３▼式に、端部Ａ、Ｂの座標（Ｘ，Ｙ）を代入し、それぞれのＹ切片を求める。
【００４８】
Ｙ切片＝Ｙ−ｔａｎβ×Ｘ …▲３▼
求められたそれぞれのＹ切片を、▲４▼式により入射光軸Ｌ１と直交する方向の位置に置き換える。
【００４９】
位置＝ｓｉｎβ×Ｙ切片＝ｓｉｎβ×（Ｙ−ｔａｎβ×Ｘ） …▲４▼
以上によって、座標（Ｘ，Ｙ）上にて、主反射面１２Ａ１ に入射されるレーザ光束の入射光軸Ｌ１を０としたときの主反射面１２Ａ１ が切り取る範囲（積分区間）が求められる。
【００５０】
入射されるレーザ光束は略ガウシアンプロファイルなので、正規分布式を積分区間（Ｂ，Ａ）で積分することで、走査角αで切り取られる光量を算出することができる。
【００５１】
つまり、走査角αで切り取られる光量は、▲５▼式で表すことができる。
∫Ｂ Ａ ｅＳ１ｄｘ …▲５▼
但し、Ｓ１は−Ｘ２／２ σ２ である。
【００５２】
また、▲５▼式中のσを、６０．７％の強度の半分とすると合理的であることが確認されている。
【００５３】
さらに、図３及び図４に示すように、反射面１２Ａの中心点である基準位置Ｐより主走査方向に沿って、反入射側に移動量Ｍだけ入射光軸Ｌ１を移動した場合、上記積分式は▲６▼式のようになる。
【００５４】
∫Ｂ Ａ ｅＳ２ｄｘ …▲６▼
但し、Ｓ２は−（Ｘ−Ｍ）２／２ σ２ である。
【００５５】
従って、移動量Ｍは、有効走査角±αでの光量が相互に出来るだけ近い値となるように、設定するのが望ましく、有効走査角±αでの光量が相互に等しいのが理想である。つまり、下式が成立する移動量Ｍのとき、光量の変動範囲は最小となる。
【００５６】
∫Ｂ＋ Ａ＋ｅＳ２ｄｘ＝ ∫Ｂ− Ａ−ｅＳ２ｄｘ …▲７▼
ここで、Ｂ＋は、走査角が＋α（図２に示す）のときの主反射面１２Ａ１ の端部Ｂの入射光軸Ｌ１と直交する方向の位置であり、Ａ＋は、走査角が＋αのときの主反射面１２Ａ１ の端部Ａの入射光軸Ｌ１と直交する方向の位置であり、Ｂ−は、走査角が−α（図２に示す）のときの主反射面１２Ａ１ の端部Ｂの入射光軸Ｌ１と直交する方向の位置であり、Ａ−は、走査角が−αのときの主反射面１２Ａ１ の端部Ａの入射光軸Ｌ１と直交する方向の位置である。
【００５７】
尚、オーバーフィルドタイプの光学走査装置１０では、入射光軸Ｌ１側の最大有効走査時の主反射面１２Ａ１ の端部Ｂが、基準位置Ｐから最も離れており、入射光軸Ｌ１側の最大有効走査時の主反射面１２Ａ１ の端部Ｂを含む必要がある。このため、ビーム幅Ｄ０ は下式の条件が必要である。このビーム幅Ｄ０ についても６０．７％の強度を有した幅とすると、合理的である。
【００５８】
Ｄ０≧ ２×ｓｉｎ β×｛（０．５φ÷ｃｏｓ（１８０／Ｎ）×ｃｏｓ（０．５ β＋１８０／Ｎ＋０．５α） −０．５φ×ｃｏｓ（０．５ β））−ｔａｎβ×（０．５φ÷ｃｏｓ（１８０／Ｎ）×ｓｉｎ（０．５ β＋１８０／Ｎ＋０．５α）−０．５ φ×ｓｉｎ（０．５ β））｝
【００５９】
【実施例】
以下、具体的な実施例に即して説明する。
【００６０】
半導体レーザ波長を７８０ｎｍ、φ＝２２ｍｍ、Ｎ＝１５、α＝±２１．６°、β＝４５°、ｆ＝２８６．４８ｍｍのオーバーフィルドタイプ光学走査装置において、基準位置Ｐに向けて入射するとき、積分区間Ａ、Ｂおよび感光体３２上の光量を▲５▼式により計算すると、光量分布は表１の通りである。
【００６１】
但し、α＝０°を１００％とする。この時のレーザ光束のビーム幅Ｄ０ は、１０．３ｍｍとした。
【００６２】
【表１】
表１より、光量比の範囲は８３．７％から１０１．１％までの１７．４％である。このため、走査角の−側で光量降下が大きいため、印字される画像の走査角の−側の濃度が低下が予想される。
【００６４】
▲７▼式に、φ＝２２ｍｍ、Ｎ＝１５、α＝±２１．６°、β＝４５°の数値を代入し、移動量Ｍを求めると、移動量Ｍは０．８４４５ｍｍとなる。この時の感光体３２上の光量を▲６▼式で計算すると、分布は表２の通りである。
【００６５】
【表２】
表２より、光量比の範囲は８９．３％から１００％までの１０．７％であり、回転多面鏡１２の主反射面１２Ａ１ の基準位置Ｐに向けてレーザ光束を入射するときと比べ、６．７％の改善となる。
【００６７】
そして、基準位置Ｐに向けて入射する場合、移動量Ｍを０．８４４５ｍｍとして入射する場合及び、従来技術である図７（Ｂ）に示す先行技術の場合で、比較したものを図５のグラフに示す。つまり、このグラフに示すように、移動量Ｍを０．８４４５ｍｍとすると、感光体３２上の光量分布の範囲を狭めることができることがわかる。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、オーバーフィルドタイプ光学走査装置を使用したレーザプリンタやディジタル複写機などの画像記録装置において、部品を追加することなく感光体上の光量の一様性を改善することができる。
【００６９】
また、これに伴って、一つの走査線を複数ビームに分割して走査するオーバーフィルドタイプ光学走査装置を使用したレーザプリンタやディジタル複写機などの画像記録装置において、走査線つなぎ目部の光量の改善に応用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例に係る光走査装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】本実施例に係る式のための説明図である。
【図３】本実施例に係る光走査装置を示す斜視図である。
【図４】本実施例に係る移動量Ｍの範囲を入射光軸方向から見て示した図である。
【図５】表１及び表２の光量分布と従来技術の光量分布とを比較して表す図である。
【図６】特開昭５０−９３７１９号公報記載のオーバーフィルドタイプの光走査装置を示す斜視図である。
【図７】従来技術の光走査装置を示す斜視図である。
【図８】従来技術の入射光軸方向から見たビームプロファイルを示す図である。
【図９】アンダーフィルドタイプの光走査装置を示す概略図である。
【図１０】オーバーフィルドタイプの光走査装置を示す概略図である。
【図１１】アンダーフィルドタイプの光走査装置における入射光軸方向から見たビームプロファイルを示す図である。
【図１２】オーバーフィルドタイプの光走査装置における入射光軸方向から見たビームプロファイルを示す図である。
【符号の説明】
１６ レーザダイオード
１２ 回転多面鏡
１２Ａ 反射面
１２Ａ１ 主反射面
１８ コリメータレンズ
２０ エキスパンドレンズ
Ｌ１ 入射光軸
Ｐ 基準位置
Claims (2)
- レーザ光束を発生する光源と、偏向面を有しかつ光源から入射されたレーザ光束を前記偏向面により主走査方向に沿って偏向させる偏向器と、
前記光源からのレーザ光束を前記偏向面へ入射させる光学部材と、を有し、
前記偏向面に入射するレーザ光束は前記偏向面の主走査方向に沿った幅を越え且つ略ガウシアンプロファイルとなるような光学走査装置において、
前記偏向面で反射される前記レーザ光束が有効走査角の中央である走査光軸方向に向かって反射されるとき前記偏向面の幾何学的中心を基準位置とし、
このとき前記偏向面へ入射されるレーザ光束の光軸を主走査方向に沿って前記基準位置より反入射側寄りに移動させたことを特徴とする光学走査装置。 - 偏向器が複数の反射面を有する回転多面鏡とされ、偏向面がこれら複数の反射面とされ、走査角をα、入射角をβ、回転多面鏡の内接径をφ、回転多面鏡の面数をN としたときに、
レーザ光束の光軸の反入射側への移動量Ｍが、
0<M ≦sin β×｛(0.5φ÷cos(180/N)×cos(0.5 β-180/N-0.5α) -0.5φ×cos(0.5 β))-tanβ×(0.5φ÷cos(180/N)×sin(0.5 β-180/N-0.5α)-0.5 φ×sin(0.5 β))｝
の範囲内にあることを特徴とする請求項１記載の光学走査装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP01414197A JP3562190B2 (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 光学走査装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01414197A JP3562190B2 (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 光学走査装置 |
Publications (2)
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| JPH10206778A JPH10206778A (ja) | 1998-08-07 |
| JP3562190B2 true JP3562190B2 (ja) | 2004-09-08 |
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ID=11852882
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01414197A Expired - Lifetime JP3562190B2 (ja) | 1997-01-28 | 1997-01-28 | 光学走査装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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-
1997
- 1997-01-28 JP JP01414197A patent/JP3562190B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| US9874745B2 (en) | 2013-12-26 | 2018-01-23 | Lexmark International, Inc. | Collimation assembly for an imaging device |
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