JP3598686B2 - 光走査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の光ビームそれぞれにより複数の被走査体それぞれを走査する、例えば、電子写真方式のカラー画像形成装置などに用いられる光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式のカラー複写機やカラープリンタなどのカラー画像形成装置において、例えば、記録紙や中間転写ベルトなどの転写媒体の移動方向に配列された複数の感光体上にそれぞれ異なる色の画像情報に対応した光ビームを走査してそれぞれの色に対応する静電潜像を形成し、それらの静電潜像をそれぞれの色に対応する現像器で現像して可視画像を形成し、それらの可視画像を、移動する転写媒体上に順次転写することによりカラー画像を形成する、所謂、タンデム型のカラー画像形成装置が広く知られている。
【０００３】
図９は、従来のタンデム型カラー画像形成装置の一般的な構成を示す模式図である。
図９に示すように、このカラー画像形成装置１００には、記録紙１０６の搬送方向に配列されたそれぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、ＢＫ（ブラック）の４色に対応する感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄと、これらの感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに対応する、帯電器１０２ａ〜１０２ｄ、光走査装置１０３ａ〜１０３ｄ、シリンドリカルミラー１０４ａ〜１０４ｄ、および現像器１０５ａ〜１０５ｄと、搬送ベルト１０７と、クリーナ１０８ａ〜１０８ｄと、定着ロール１０９とが備えられている。
【０００４】
一次帯電器１０２ａ〜１０２ｄは、それぞれ対応する感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄを一様に一次帯電させる。光走査装置１０３ａ〜１０３ｄは、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）のカラーデータに所定の処理を施して得られたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、ＢＫ（ブラック）の画像データに基づいて変調されたレーザビームを出射する。シリンドリカルミラー１０４ａ〜１０４ｄは光走査装置１０３ａ〜１０３ｄから出射されたレーザビームを感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに導く。レーザビームの照射を受けた感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ表面には静電潜像が形成される。現像器１０５ａ〜１０５ｄは感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに形成された静電潜像をそれぞれＹ、Ｍ、Ｃ、およびＢＫのトナーで現像して感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に各色のトナー像を形成する。感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に形成されたそれぞれの色のトナー像は、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの回転に伴ってそれぞれの転写位置に移動する。それぞれの色のトナー像が転写位置に移動するタイミングに合わせて搬送ベルト７は記録紙６を感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの各転写位置に順次搬送し、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に形成された各色トナー像が記録紙１０６上に順次転写される。転写が済んだ記録紙１０６は定着ロール１０９に搬送され、転写像の定着が行われる。クリーナ１０８ａ〜１０８ｄは転写後の感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に残留したトナーを除去する。
【０００５】
図１０は、図９のカラー画像形成装置に用いられる光走査装置の構成図である。
図１０には、図９に示した光走査装置１０３ａ〜１０３ｄのうちの光走査装置１０３ａの構成が示されている。光走査装置１０３ｂ〜１０３ｄは光走査装置１０３ａと同一の構成のため、説明を省略する。光走査装置１０３ａは、画像データに基づき発光時間制御回路１１０で制御されることにより変調されたレーザビームを出射するレーザダイオード１１１と、レーザダイオード１１１から出射されたレーザビームを集光するコリメータレンズ１１２と、コリメータレンズ１１２で集光され焦点から拡散していくレーザビームを集光するシリンドリカルレンズ１１３とシリンドリカルレンズ１１３を通過したレーザビームを反射偏向するポリゴンミラー１１４と、ポリゴンミラー１１４によって反射偏向したレーザビームを主走査方向に集束させて感光体ドラム１０１ａの露光ライン上を矢印Ａ方向に等速度で走査させるｆθレンズ１１５とを備えている。感光体ドラム１０１ａの露光ラインの延長線上の端部には照射位置検出センサ１１６が設けられており、照射位置検出センサ１１６の出力に基づいて感光体ドラム１０１ａへの画像の書込みタイミングが制御されるようになっている。
【０００６】
このような構成の光走査装置１０３ａ〜１０３ｄにより、図９のカラー画像形成装置１００の感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの画像デ−タに基づいて変調されたレーザビームが走査され、予め帯電器１０２ａ〜１０２ｄによる一次帯電を受けて、回転する感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄが露光されて感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの表面に静電潜像が形成される。
【０００７】
このような一般的なタンデム型のカラー画像形成装置では、複数の感光体ドラムにそれぞれ対応する複数の光走査装置によりレーザビームの露光が行われるため画像形成装置が大型化すると共にコストアップになるという問題がある。そこで最近では、複数の感光体ドラムを露光する複数本のレーザビームに関連する光学部品を共通化することにより、小型化および低コスト化を図る光走査装置が提案されている。
【０００８】
図１１は、従来の、光学部品を共通化した光走査装置の構成図である。
図１１に示すように、この光走査装置１２０には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの画像データにそれぞれ基づいて変調された４本のレーザビームを出射する半導体レーザアレイ１２５と、半導体レーザアレイ１２５から出射された４本のレーザビームを平行ビームにするコリメータレンズ１２６と、コリメータレンズ１２６を通過した４本のレーザビームをそれぞれ副走査方向に集束させるシリンドリカルレンズ１２７と、シリンドリカルレンズ１２７を通過した４本のレーザビームを所定の方向に反射する反射ミラー１２８と、反射ミラー１２８で反射した４本のレーザビームを共通に反射偏向するポリゴンミラー１２９と、ポリゴンミラー１２９で反射偏向された４本のレーザビームをそれぞれ主走査方向、および副走査方向に集束させて感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの露光ライン上を等速度で走査させるｆθレンズ１３０と、ｆθレンズ１３０を通過した４本のレーザビームを所定の方向に反射する反射ミラー１３１と、反射ミラー１３１で反射した４本のレーザビームを異なった角度の４つの入射面を有する４枚のミラーを組み合せて成り４本のレーザビームを感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの配列位置に応じた方向に分離する分離多面鏡１３２と、分離多面鏡１３２で分離された４本のレーザビームをそれぞれ対応する感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに導く最終ミラー１３３ａ〜１３３ｄと、最終ミラー１３３ａ〜１３３ｄで反射したレーザビームをそれぞれ副走査方向に集束させるシリンドリカルレンズ１３４ａ〜１３４ｄとが備えられている。
【０００９】
このような構成の光走査装置１２０において、半導体レーザアレイ１２５からＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの画像データに基づいて変調された４本のレーザビームが出射されると、それら４本のレーザビームはポリゴンミラー１２９で共通に反射偏向されｆθレンズ１３０および反射ミラー１３１を介して分離多面鏡１３２に入射し、分離多面鏡１３２により感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの配列位置に応じた方向に分離される。分離された４本のレーザビームはそれぞれ対応する感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに導く最終ミラー１３３ａ〜１３３ｄで反射され、予め一次帯電され回転する感光体ドラム１ａ〜１ｄを露光し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面に静電潜像を形成する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような構成の光走査装置では、４本のレーザビームの全て、あるいは少なくとも３本のレーザビームは光学系の光軸から外れた位置を通るため、これらのレーザビームが感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上を走査して感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に描く主走査ラインは、光学系の歪曲収差により、ボウ（ｂｏｗ）とよばれる弓状に歪んだ形状となる。各色画像の書き出しタイミングなどを制御することによって、できるかぎり４色分の主走査ラインが重なり合うように調整しても各色毎のボウの差のために副走査方向の色ずれの発生が避けられずカラー画像の画質を低下させる結果となる。
【００１１】
図１２は、光学系の歪曲収差により生じる感光体ドラム上の主走査ラインのボウを模式的に示す図である。
図１２に示すように、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に描かれる主走査ライン１１７ａ〜１１７ｄはそれぞれ副走査方向に弓状に歪んだ形状をしており、互いに異なる曲率を持つボウが形成されている。
【００１２】
図１３は、各色毎の主走査ラインのボウの差により記録紙上に副走査方向の色ずれが生じる様子を示す模式図である。図１２に示した各色毎に曲率の異なるボウを有する主走査ライン１１７ａ〜１１７ｄが、図１３に示すように重ね合わされることにより、記録紙上に副走査方向の色ずれが生じる。
図１４は、図１２に示したボウとは反対の方向に湾曲した主走査ラインのボウを模式的に示す図である。
【００１３】
図１４に示すように、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に描かれる主走査ライン１１８ａ〜１１８ｄはそれぞれ、図１２における主走査ライン１１７ａ〜１１７ｄと反対の方向に湾曲している。
光学系によっては、このように、図１２に示したボウと反対の方向に湾曲したボウを示すものもある。
【００１４】
なお、図１２、図１３、および図１４はいずれも説明の都合上、ボウの曲率は誇張して描かれている。
このようなボウを補正するための技術として、特開平６−２８６２２６号公報には、走査光を平行平板ガラスに斜めに入射すると走査光の軌跡が弓状に曲がることを利用し、レーザビームの光軸に対し斜めに配置した平行平板ガラスを用いることにより、光学系で生じるボウを相殺するようにした光走査装置が開示されている。
【００１５】
しかしながら、このように各レーザビームの光路中に平行平板ガラスを挿入することは光走査装置の小型化、低コスト化を図る上での障害となりやすい。すなわち、小型化すべき光走査装置内に４本の平行平板ガラスを互いに他の光路と干渉させずに設置するためのスペースを確保することが難しく、また、４本の平行平板ガラスをそれぞれ独立に支持するための部品点数の増加がコストの増加を招きやすい。
【００１６】
本発明は、上記の事情に鑑み、走査ラインのボウを抑えた、小型かつ低コストの光走査装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の第１の光走査装置は、複数本の光ビームそれぞれにより複数の被走査体それぞれを走査する光走査装置において、
上記複数本の光ビームを出射する光源と、
上記光源から出射された複数本の光ビームを共通に偏向する偏向光学素子を含み、複数本の光ビームを互いに平行に導く共通光学系と、
上記共通光学系に導かれた複数本の光ビームを相互に異なる方向に分離する、上記複数本の光ビームに共通の、上記共通光学系の歪曲収差を補正する方向に湾曲した分離光学素子を含み、上記複数本の光ビームそれぞれを複数の被走査体それぞれに導く分離光学系とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
ここで、上記分離光学素子が、その分離光学素子を支持する支持体からの力を受けて湾曲してなるものであってもよく、また、上記分離光学素子が、その分離光学素子を支持する支持体からの力とは無関係に湾曲した形状を有するものであってもよい。
また、上記の目的を達成する本発明の第２の光走査装置は、複数本の光ビームそれぞれにより複数の被走査体それぞれを走査する光走査装置において、
上記複数本の光ビームを出射する光源と、
上記光源から出射された複数本の光ビームを共通に偏向する偏向光学素子を含み、複数本の光ビームを互いに平行に導く共通光学系と、
上記共通光学系に導かれた複数本の光ビームを相互に異なる方向に分離する、上記複数本の光ビームに共通の分離光学素子と、
上記分離光学素子により分離された複数本の光ビームそれぞれに対応して備えられ、複数本の光ビームそれぞれを複数の被走査体それぞれに導く、上記共通光学系の歪曲収差を補正する方向に湾曲してなる複数の個別光学素子とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
ここで、上記個別光学素子が、その個別光学素子を支持する支持体からの力を受けて湾曲してなるものであってもよく、また、上記個別光学素子が、その個別光学素子を支持する支持体からの力とは無関係に湾曲した形状を有するものであってもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の各実施形態に共通な光走査装置の概要図である。
この光走査装置２０は、従来技術の説明の項で説明したカラー画像形成装置１００の各光走査装置１０３ａ〜１０３ｄ、シリンドリカルミラー１０４ａ〜１０４ｄに代わってカラー画像形成装置１００に組み込まれて使用される。
【００２１】
図１に示すように、この光走査装置２０には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの画像データに基づいて変調された４本のレーザビームを出射する半導体レーザアレイ２５と、半導体レーザアレイ２５から出射された拡散する４本のレーザビームをそれぞれ平行ビームにするコリメータレンズ２６と、コリメータレンズ２６を通過した４本のレーザビームをそれぞれ副走査方向に集束させるシリンドリカルレンズ２７と、シリンドリカルレンズ２７を通過した４本のレーザビームを所定の方向に反射する反射ミラー２８と、反射ミラー２８で反射した４本のレーザビームを反射偏向するポリゴンミラー２９と、ポリゴンミラー２９で反射偏向した４本のレーザビームをそれぞれ主走査方向および副走査方向に集束させて感光体ドラム２４ａ〜２４ｄの露光ライン上を等速度で走査させる２枚以上のレンズで構成されたｆθレンズ３０と、ｆθレンズ３０を通過した４本のレーザビームを所定の方向に反射する反射ミラー３１と、反射ミラー３１で反射した４本のレーザビームを感光体ドラム２４ａ〜２４ｄの配列位置に応じた方向に分離する分離多面鏡３２と、分離多面鏡３２で分離された４本のレーザビームをそれぞれ対応する感光体ドラム２４ａ〜２４ｄに導く最終ミラー３３ａ〜３３ｄと、最終ミラー３３ａ〜３３ｄで反射したレーザビームをそれぞれ副走査方向に集束させるシリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄとが備えられている。
【００２２】
なお、分離多面鏡３２の詳細については後述する。
最終ミラー３３ａ〜３３ｄは、分離多面鏡３２に入射する４本のレーザビームの中心を通りそれらのレーザビームの光軸に平行な面に関して対称で、かつ、感光体ドラム２４ａ〜２４ｄの配列位置に応じて分離多面鏡３２の反射面３２ａ〜３２ｄの反射角との関係を含め半導体レーザアレイ２５から感光体ドラム２４ａ〜２４ｄまでのそれぞれの光路長が全て等しくなるように設定された位置に配置されている。
【００２３】
筐体３５は、レーザビームを筐体３５外に出射する出射窓４３ａが開口された出射窓支持部４３を有している。分離多面鏡３２はこの出射窓支持部４３で筐体３５に支持されているほか、他の光学部品も筐体３５内に収容され筐体３５に一体的に支持されている。
上記の光学部品のうち、光源である半導体レーザアレイ２５から出射された４本のレーザビームを共通に偏向する偏向光学素子（ポリゴンミラー２９）を含み、これら４本のレーザビームを互いに平行に導くコリメータレンズ２６、シリンドリカルレンズ２７、反射ミラー２８、ｆθレンズ３０、および反射ミラー３１が本発明にいう共通光学系に相当する。また、上記の共通光学系に導かれた４本のレーザビームを相互に異なる方向に分離する、上記４本のレーザビームに共通の、上記４本のレーザビームそれぞれを４つの被走査体（感光体ドラム２４ａ〜２４ｄ）それぞれに導く、分離多面鏡３２、最終ミラー３３ａ〜３３ｄ、およびシリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄが本発明にいう分離光学系に相当する。また、分離多面鏡３２が本発明にいう分離光学素子に相当する。
【００２４】
なお、上記の実施形態においては、シリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄが用いられているが、シリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄを用いる代わりに、最終ミラー３３ａ〜３３ｄとしてシリンドリカルミラーを用いてレーザビームを副走査方向に集束させるような構成としてもよい。これは後述する他の実施形態においても同様である。
【００２５】
次に、分離多面鏡３２についてさらに詳しく説明する。
図２は、本発明の各実施形態に共通に用いられる分離多面鏡の概要図である。図２に示すように、分離多面鏡３２は４つの反射面３２ａ〜３２ｄを有しており、これらの各反射面３２ａ〜３２ｄがレーザビームの主走査方向（紙面に垂直な方向）に長く延びた形状をしている。各反射面３２ａ〜３２ｄは、入射する４本のレーザビームがそれぞれの反射面の中心を通って上記主走査方向に走査されるような位置に互いに並列に配列されており、各反射面３２ａ〜３２ｄの反射角は、感光体ドラム２４ａ〜２４ｄ（図１参照）の配列位置に応じて、最終ミラー３３ａ〜３３ｄの位置を含め半導体レーザアレイ２５から感光体ドラム２４ａ〜２４ｄまでの各レーザビームの光路長が互いに等しくなるように設定されている。
【００２６】
この分離多面鏡は、各レーザビームを相互に異なる方向に分離する、共通共通光学系の歪曲収差を補正する方向に湾曲した状態で支持されている。分離多面鏡を、湾曲した状態で支持されている態様としては、分離多面鏡を支持する支持体からの力を受けて分離多面鏡が湾曲してなる態様と、分離多面鏡を支持する支持体からの力とは無関係に湾曲した形状を有する分離多面鏡の態様とに大別することができる。
【００２７】
以下に、先ず、支持体からの力を受けて分離多面鏡が湾曲してなる態様について説明する。
図３は、本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第１の実施形態を示す図であり、図３（ａ）はその正面図、図３（ｂ）および図３（ｃ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図である。なお、説明の都合上、図３以降の図面におけるボウの曲率は誇張して描かれている。
【００２８】
図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）に示すように、第１の実施形態は、分離多面鏡３２の両端部を紙面に向かって上方に凹状に湾曲させることによって共通光学系の歪曲収差を補正する場合に適用される。そのため、本実施形態では、分離多面鏡支持体を、分離多面鏡３２の中央部を筐体３５あるいは筐体３５の出射窓支持部４３に固定する中央部支持体４１ｂと、分離多面鏡３２の両端部を上下動自在に支持する端部支持体４１ａ，４１ａとの３部材により構成する。筐体３５の端部支持体４１ａ，４１ａの直下には分離多面鏡３２の各端部を上下動させるためのボルト４４が設けられている。本実施形態では、分離多面鏡３２を光走査装置に取り付けた後、ボルト４４により端部支持体４１ａ，４１ａを押し上げることにより分離多面鏡３２を光路の上流側に向かって凹状に湾曲させて共通光学系の歪曲収差を補正する。
【００２９】
図４は、本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第２の実施形態を示す図であり、図４（ａ）はその正面図、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図である。
図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、第２の実施形態は、分離多面鏡３２の両端部を紙面に向かって上方に凸状に湾曲させることによって共通光学系の歪曲収差を補正する場合に適用される。そのため、本実施形態では、分離多面鏡支持体を、分離多面鏡３２の両端部を筐体３５あるいは筐体３５の出射窓支持部４３に固定する端部支持体４６ａ，４６ａと、分離多面鏡３２の中央部を上下動自在に支持する中央部支持体４６ｂとの３部材により構成する。筐体３５の中央部支持体４６ｂの直下には分離多面鏡３２の中央部を上下動させるためのボルト４４が設けられている。本実施形態では、分離多面鏡３２を光走査装置に取り付けた後、ボルト４４により中央部支持体４６ｂを押し上げることにより分離多面鏡３２を光路の上流側に向かって凸状に湾曲させて共通光学系の歪曲収差を補正する。
【００３０】
次に、支持体からの力とは無関係に湾曲した形状を有する分離多面鏡の態様について説明する。
図５は、本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第３および第４の実施形態を示す図である。
図５（ａ）に示すように、第３の実施形態では、予め研磨段階で、上方に凹状に湾曲した鏡面３２’ａを有する形状に形成された分離多面鏡３２’が用いられ、この分離多面鏡３２’の鏡面３２’ａによって共通光学系の歪曲収差が補正される。分離多面鏡３２’は、分離多面鏡３２’の両端を支持する端部支持体４７により筐体３５上に固定される。
【００３１】
一方、図５（ｂ）に示すように、第４の実施形態では、予め研磨段階で、上方に凸状に湾曲した鏡面３２”ａを有する形状に形成された分離多面鏡３２”が用いられ、この分離多面鏡３２”の鏡面３２”ａによって共通光学系の歪曲収差が補正される。分離多面鏡３２”もまた、分離多面鏡３２”の両端を支持する端部支持体４７により筐体３５上に固定される。
【００３２】
図６は、本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第５および第６の実施形態を示す図である。
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、第５または第６の実施形態では、予め研磨段階で、上方に凹状に湾曲した鏡面３２’ａあるいは上方に凸状に湾曲した鏡面３２”ａを有する形状に形成された分離多面鏡３２’あるいは分離多面鏡３２”が用いられるが、分離多面鏡３２’あるいは分離多面鏡３２”は、筐体３５の出射窓支持部４３に直接支持されずに、筐体３５に取り付けられた端部支持体４８のみにより筐体３５に固定されている。
【００３３】
光走査装置の設計上、あるいはユニット組立手順の都合上、筐体の出射窓支持部部分で分離多面鏡を直接支持するよりも、分離多面鏡の両端部のみで分離多面鏡を支持するほうが望ましく、前述の第３および第４の実施形態のように分離多面鏡の両端部と中央部とを同時に支持することが困難なような場合には、上述の第５または第６の実施形態に示すように端部支持体４８のみにより分離多面鏡を支持することができる。
【００３４】
さらに、上記第１の実施形態から第６の実施形態までをくみ合わせることによって、予め研磨段階で、上方に凹状あるいは凸状に湾曲した鏡面に研磨された分離多面鏡を、湾曲度を上下に調製可能な支持機構と組み合わせて用いることも有効である。
図７は、本発明の光走査装置の走査光学系の光軸を含む平面における展開図である。図７（ａ）は、副走査方向の展開図であり、図７（ｂ）は、主走査方向の展開図である。
【００３５】
図７（ａ）に示すように、副走査方向では、半導体レーザアレイ２５から出射されたレーザビームは、コリメータレンズ２６およびシリンドリカルレンズ２７によりポリゴンミラー２９上で集束し、次いでｆθレンズ３０により分離多面鏡３２の反射面３２ａ〜３２ｄ上で集束し、最終ミラー３３ａを経てシリンドリカルレンズ３４ａにより感光体ドラム２４ａ上で集束する。すなわち、副走査方向では、半導体レーザアレイ２５の出射面とポリゴンミラー２９、また、ポリゴンミラー２９と分離多面鏡３２、さらに、分離多面鏡３２と感光体ドラム２４ａのドラム面が互いに光学的に共役関係になっている。
【００３６】
一方、図７（ｂ）に示すように、主走査方向では、半導体レーザアレイ２５から出射されたレーザビームは、コリメータレンズ２６により平行ビームにされ、次いでｆθレンズ３０により感光体ドラム２４ａ上に結像される。
このような構成の走査光学系において、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの画像データに基づいて変調された４本のレーザビームが半導体レーザアレイ２５から出射されると、コリメータレンズ２６により平行ビームにされた後、シリンドリンカルレンズ２７により副走査方向に集束され、さらにポリゴンミラー２９で反射偏向される。反射偏向された４本の偏向ビームはｆθレンズ３０により主走査方向、および副走査方向にそれぞれ集束され、反射ミラー３１により分離多面鏡３２に導かれ、そこで感光体ドラム２４ａ〜２４ｄの配列位置に応じた方向に分離される。分離された４本の光ビームはそれぞれ対応する感光体ドラム２４ａ〜２４ｄに導く反射ミラー３３ａ〜３３ｄで反射され、シリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄを経て予め一次帯電を受けて回転する感光体ドラム２４ａ〜２４ｄを露光し、感光体ドラム２４ａ〜２４ｄの表面に静電潜像を形成する。
【００３７】
次に、上記の各実施形態における実際の寸法例について説明する。半導体レーザアレイ２５のアレイ間隔は２５０μｍ、コリメータレンズ２６の焦点距離は２８．２ｍｍ、シリンドリカルレンズ２７の焦点距離は２２５．２ｍｍ、ｆθレンズ３０から分離多面鏡３２までの距離は１００ｍｍ、分離多面鏡３２からシリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄまでの距離は８５ｍｍ、シリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄから感光体ドラム２４ａ〜２４ｄまでの距離は１０６ｍｍ、感光体ドラム２４ａ〜２４ｄ上のレーザビーム径は５０μｍである。また、感光体ドラム２４ａ〜２４ｄの各中心間の距離は５０ｍｍ、走査幅は２９７ｍｍである。
【００３８】
図８は、本発明の上記各実施形態における走査ラインのボウの様子を示す模式図である。図８（ａ）は分離多面鏡３２を湾曲させない場合、図８（ｂ）は分離多面鏡３２を湾曲させた場合をそれぞれ示す。
図８（ａ）に示すように、分離多面鏡３２を湾曲させないときは、各色の走査ライン２１ａ〜２１ｄは光軸の外側に凸のボウを有しているが、分離多面鏡３２を湾曲させたときは、図８（ｂ）に示すように、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの４色分の画像を重ねた場合の色ずれは、分離多面鏡３２を湾曲させないときの２１０μｍに比べて約５分の１に減少しており、出力画像の画質が大幅に向上している。これは、光路の上流側に凸に湾曲した分離多面鏡３２による像面湾曲の効果が、光軸の外側に凸のボウを打ち消す作用をするためである。ところで、分離多面鏡３２を湾曲させると、外側の反射面３２ａ，３２ｄの、水平面に対する傾きが内側の反射面３２ｂ，３２ｃのそれに比べて大きくなるため、外側の反射面３２ａ，３２ｄにおける像面湾曲の効果は内側の反射面３２ｂ，３２ｃよりも大きくなる。しかし、ボウは光軸から離れるほど大きく生じるため、外側で像面湾曲の効果が大きくなるのはボウ補正には都合がよく、各色の走査ライン２２ａ〜２２ｄが一様に直線に近くなるという効果を有する。
【００３９】
次に、本発明の第２の光走査装置の実施形態について説明する。本発明の第２の光走査装置の全体の構成は図１に示した本発明の第１の光走査装置の実施形態と同一なので全体の構成についての説明は省略する。第２の光走査装置の、第１の光走査装置との相違点は、第２の光走査装置においては分離多面鏡３２によるボウ補正は行わずに、最終ミラー３３ａ〜３３ｄを湾曲させることによりボウ補正を行う点にある。
【００４０】
ここで、本実施形態における最終ミラー３３ａ〜３３ｄは、本発明にいう個別光学素子に相当し、最終ミラー支持体４２ａ〜４２ｄは、本発明にいう個別光学素子を支持する支持体に相当する。
最終ミラー３３ａ〜３３ｄを湾曲させるには、本発明の第１の光走査装置の第１あるいは第２の実施形態（図３、図４参照）において説明した分離多面鏡の湾曲の方法を、最終ミラー３３ａ〜３３ｄ（図１参照）およびそれらを支持する最終ミラー支持体４２ａ〜４２ｄに適用すればよい。最終ミラー３３ａ〜３３ｄを湾曲させることによっても分離多面鏡３２を湾曲させるのと同様、像面湾曲の効果が得られるので、最終ミラー３３ａ〜３３ｄのそれぞれの湾曲度合いを個別に調整することにより各走査ラインのボウを低減することができる。また、本発明の第１の光走査装置の第５あるいは第６の実施形態（図６参照）と同様、最終ミラー３３ａ〜３３ｄを予め研磨段階で凹状あるいは凸状に湾曲した鏡面に研磨された形状としたものをそのまま光走査装置に取り付けるようにしてもよい。その場合は、最終ミラー３３ａ〜３３ｄを両端部のみで支持することによりミラー面湾曲の効果を得ることができる。本実施形態においても、分離多面鏡湾曲の場合と同様、２１０μｍの色ずれを３５μｍ程度まで小さくすることができ、カラー出力画像の品質を向上させることができる。
【００４１】
なお、上記の各実施形態では、４本のレーザビームを感光体ドラム２４ａ〜２４ｄ（図１参照）の配列位置に対応した方向に分離する手段として分離多面鏡を用いているが、上記手段は分離多面鏡のみに限定されるものではなく、回折格子アレイ、レンズアレイ、あるいは凹面鏡アレイなどを用いてもよい。
また、各感光体ドラム２４ａ〜２４ｄを、互いに近接する複数のレーザビームで走査することにより走査速度の高速化および高解像度化を図るようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の光走査装置によれば、複数本の光ビームを相互に異なる方向に分離する分離光学素子が、共通光学系の歪曲収差を補正する方向に湾曲してなるものであるため、被走査体の走査ラインのボウの曲率が軽減される。従ってこの光走査装置を例えばカラー画像形成装置に用いた場合は、歪曲収差に基づく各色間の色ずれを抑えて出力カラー画像の画質を向上させることができる。
【００４３】
また、本発明の第２の光走査装置によれば、分離光学素子により分離された複数本の光ビームそれぞれに対応して備えられ、該複数本の光ビームそれぞれを、複数の被走査体それぞれに導く複数の個別光学素子が、共通光学系の歪曲収差を補正する方向に湾曲してなるものであるため、上記第１の光走査装置と同様、被走査体の走査ラインのボウの曲率を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態に共通な光走査装置の概要図である。
【図２】本発明の各実施形態に共通に用いられる分離多面鏡の概要図である。
【図３】本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第１の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第２の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第３および第４の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第５および第６の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の光走査装置の走査光学系の光軸を含む平面における展開図である。
【図８】本発明の各実施形態における走査ラインのボウの様子を示す模式図である。
【図９】従来のタンデム型カラー画像形成装置の一般的な構成を示す模式図である。
【図１０】図９のカラー画像形成装置に用いられる光走査装置の構成図である。
【図１１】従来の、光学部品を共通化した光走査装置の構成図である。
【図１２】光学系の歪曲収差により生じる感光体ドラム上の主走査ラインのボウを模式的に示す図である。
【図１３】各色毎の主走査ラインのボウの差により記録紙上に副走査方向の色ずれが生じる様子を示す模式図である。
【図１４】図１２に示したボウとは反対の方向に湾曲した主走査ラインのボウを模式的に示す図である。
【符号の説明】
２０ 光走査装置
２４，２４ａ〜２４ｄ 感光体ドラム
２５ 半導体レーザアレイ
２６ コリメータレンズ
２７ シリンドリカルレンズ
２８ 反射ミラー
２９ ポリゴンミラー
３０ ｆθレンズ
３１ 反射ミラー
３２ 分離多面鏡
３２ａ〜３２ｄ 反射面
３２’，３２” 分離多面鏡
３２’ａ．３２”ａ 鏡面
３３ａ〜３３ｄ 最終ミラー
３４ａ〜３４ｄ シリンドリカルレンズ
３５ 筐体
４１ａ 端部支持体
４１ｂ 中央部支持体
４２ａ〜４２ｄ 最終ミラー支持体
４３ 出射窓支持部
４３ａ 出射窓
４４ ボルト
４６ａ 端部支持体
４６ｂ 中央部支持体
１００ カラー画像形成装置
１０１ａ〜１０１ｄ 感光体ドラム
１０２ａ〜１０２ｄ 帯電器
１０３ａ〜１０３ｄ 光走査装置
１０４ａ〜１０４ｄ シリンドリカルミラー
１０５ａ〜１０５ｄ 現像器
１０６ 記録紙
１０７ 搬送ベルト
１０８ａ〜１０８ｄ クリーナ
１０９ 定着ロール
１１０ 発光時間制御回路
１１１ レーザダイオード
１１２ コリメータレンズ
１１３ シリンドリカルレンズ
１１４ ポリゴンミラー
１１５ ｆθレンズ
１１６ 照射位置検出センサ
１１７ａ〜１１７ｄ，１１８ａ〜１１８ｄ 主走査ライン
１２０ 光走査装置
１２５ 半導体レーザアレイ
１２６ コリメータレンズ
１２７ シリンドリカルレンズ
１２８ 反射ミラー
１２９ ポリゴンミラー
１３０ ｆθレンズ
１３１ 反射ミラー
１３２ 分離多面鏡
１３３ 最終ミラー
１３４ａ〜１３４ｄ シリンドリカルレンズ
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数本の光ビームそれぞれにより複数の被走査体それぞれを走査する、例えば、電子写真方式のカラー画像形成装置などに用いられる光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式のカラー複写機やカラープリンタなどのカラー画像形成装置において、例えば、記録紙や中間転写ベルトなどの転写媒体の移動方向に配列された複数の感光体上にそれぞれ異なる色の画像情報に対応した光ビームを走査してそれぞれの色に対応する静電潜像を形成し、それらの静電潜像をそれぞれの色に対応する現像器で現像して可視画像を形成し、それらの可視画像を、移動する転写媒体上に順次転写することによりカラー画像を形成する、所謂、タンデム型のカラー画像形成装置が広く知られている。
【０００３】
図９は、従来のタンデム型カラー画像形成装置の一般的な構成を示す模式図である。
図９に示すように、このカラー画像形成装置１００には、記録紙１０６の搬送方向に配列されたそれぞれＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、ＢＫ（ブラック）の４色に対応する感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄと、これらの感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに対応する、帯電器１０２ａ〜１０２ｄ、光走査装置１０３ａ〜１０３ｄ、シリンドリカルミラー１０４ａ〜１０４ｄ、および現像器１０５ａ〜１０５ｄと、搬送ベルト１０７と、クリーナ１０８ａ〜１０８ｄと、定着ロール１０９とが備えられている。
【０００４】
一次帯電器１０２ａ〜１０２ｄは、それぞれ対応する感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄを一様に一次帯電させる。光走査装置１０３ａ〜１０３ｄは、Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）のカラーデータに所定の処理を施して得られたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、ＢＫ（ブラック）の画像データに基づいて変調されたレーザビームを出射する。シリンドリカルミラー１０４ａ〜１０４ｄは光走査装置１０３ａ〜１０３ｄから出射されたレーザビームを感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに導く。レーザビームの照射を受けた感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ表面には静電潜像が形成される。現像器１０５ａ〜１０５ｄは感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに形成された静電潜像をそれぞれＹ、Ｍ、Ｃ、およびＢＫのトナーで現像して感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に各色のトナー像を形成する。感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に形成されたそれぞれの色のトナー像は、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの回転に伴ってそれぞれの転写位置に移動する。それぞれの色のトナー像が転写位置に移動するタイミングに合わせて搬送ベルト７は記録紙６を感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの各転写位置に順次搬送し、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に形成された各色トナー像が記録紙１０６上に順次転写される。転写が済んだ記録紙１０６は定着ロール１０９に搬送され、転写像の定着が行われる。クリーナ１０８ａ〜１０８ｄは転写後の感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に残留したトナーを除去する。
【０００５】
図１０は、図９のカラー画像形成装置に用いられる光走査装置の構成図である。
図１０には、図９に示した光走査装置１０３ａ〜１０３ｄのうちの光走査装置１０３ａの構成が示されている。光走査装置１０３ｂ〜１０３ｄは光走査装置１０３ａと同一の構成のため、説明を省略する。光走査装置１０３ａは、画像データに基づき発光時間制御回路１１０で制御されることにより変調されたレーザビームを出射するレーザダイオード１１１と、レーザダイオード１１１から出射されたレーザビームを集光するコリメータレンズ１１２と、コリメータレンズ１１２で集光され焦点から拡散していくレーザビームを集光するシリンドリカルレンズ１１３とシリンドリカルレンズ１１３を通過したレーザビームを反射偏向するポリゴンミラー１１４と、ポリゴンミラー１１４によって反射偏向したレーザビームを主走査方向に集束させて感光体ドラム１０１ａの露光ライン上を矢印Ａ方向に等速度で走査させるｆθレンズ１１５とを備えている。感光体ドラム１０１ａの露光ラインの延長線上の端部には照射位置検出センサ１１６が設けられており、照射位置検出センサ１１６の出力に基づいて感光体ドラム１０１ａへの画像の書込みタイミングが制御されるようになっている。
【０００６】
このような構成の光走査装置１０３ａ〜１０３ｄにより、図９のカラー画像形成装置１００の感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの画像デ−タに基づいて変調されたレーザビームが走査され、予め帯電器１０２ａ〜１０２ｄによる一次帯電を受けて、回転する感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄが露光されて感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの表面に静電潜像が形成される。
【０００７】
このような一般的なタンデム型のカラー画像形成装置では、複数の感光体ドラムにそれぞれ対応する複数の光走査装置によりレーザビームの露光が行われるため画像形成装置が大型化すると共にコストアップになるという問題がある。そこで最近では、複数の感光体ドラムを露光する複数本のレーザビームに関連する光学部品を共通化することにより、小型化および低コスト化を図る光走査装置が提案されている。
【０００８】
図１１は、従来の、光学部品を共通化した光走査装置の構成図である。
図１１に示すように、この光走査装置１２０には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの画像データにそれぞれ基づいて変調された４本のレーザビームを出射する半導体レーザアレイ１２５と、半導体レーザアレイ１２５から出射された４本のレーザビームを平行ビームにするコリメータレンズ１２６と、コリメータレンズ１２６を通過した４本のレーザビームをそれぞれ副走査方向に集束させるシリンドリカルレンズ１２７と、シリンドリカルレンズ１２７を通過した４本のレーザビームを所定の方向に反射する反射ミラー１２８と、反射ミラー１２８で反射した４本のレーザビームを共通に反射偏向するポリゴンミラー１２９と、ポリゴンミラー１２９で反射偏向された４本のレーザビームをそれぞれ主走査方向、および副走査方向に集束させて感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの露光ライン上を等速度で走査させるｆθレンズ１３０と、ｆθレンズ１３０を通過した４本のレーザビームを所定の方向に反射する反射ミラー１３１と、反射ミラー１３１で反射した４本のレーザビームを異なった角度の４つの入射面を有する４枚のミラーを組み合せて成り４本のレーザビームを感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの配列位置に応じた方向に分離する分離多面鏡１３２と、分離多面鏡１３２で分離された４本のレーザビームをそれぞれ対応する感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに導く最終ミラー１３３ａ〜１３３ｄと、最終ミラー１３３ａ〜１３３ｄで反射したレーザビームをそれぞれ副走査方向に集束させるシリンドリカルレンズ１３４ａ〜１３４ｄとが備えられている。
【０００９】
このような構成の光走査装置１２０において、半導体レーザアレイ１２５からＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの画像データに基づいて変調された４本のレーザビームが出射されると、それら４本のレーザビームはポリゴンミラー１２９で共通に反射偏向されｆθレンズ１３０および反射ミラー１３１を介して分離多面鏡１３２に入射し、分離多面鏡１３２により感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄの配列位置に応じた方向に分離される。分離された４本のレーザビームはそれぞれ対応する感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄに導く最終ミラー１３３ａ〜１３３ｄで反射され、予め一次帯電され回転する感光体ドラム１ａ〜１ｄを露光し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面に静電潜像を形成する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような構成の光走査装置では、４本のレーザビームの全て、あるいは少なくとも３本のレーザビームは光学系の光軸から外れた位置を通るため、これらのレーザビームが感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上を走査して感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に描く主走査ラインは、光学系の歪曲収差により、ボウ（ｂｏｗ）とよばれる弓状に歪んだ形状となる。各色画像の書き出しタイミングなどを制御することによって、できるかぎり４色分の主走査ラインが重なり合うように調整しても各色毎のボウの差のために副走査方向の色ずれの発生が避けられずカラー画像の画質を低下させる結果となる。
【００１１】
図１２は、光学系の歪曲収差により生じる感光体ドラム上の主走査ラインのボウを模式的に示す図である。
図１２に示すように、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に描かれる主走査ライン１１７ａ〜１１７ｄはそれぞれ副走査方向に弓状に歪んだ形状をしており、互いに異なる曲率を持つボウが形成されている。
【００１２】
図１３は、各色毎の主走査ラインのボウの差により記録紙上に副走査方向の色ずれが生じる様子を示す模式図である。図１２に示した各色毎に曲率の異なるボウを有する主走査ライン１１７ａ〜１１７ｄが、図１３に示すように重ね合わされることにより、記録紙上に副走査方向の色ずれが生じる。
図１４は、図１２に示したボウとは反対の方向に湾曲した主走査ラインのボウを模式的に示す図である。
【００１３】
図１４に示すように、感光体ドラム１０１ａ〜１０１ｄ上に描かれる主走査ライン１１８ａ〜１１８ｄはそれぞれ、図１２における主走査ライン１１７ａ〜１１７ｄと反対の方向に湾曲している。
光学系によっては、このように、図１２に示したボウと反対の方向に湾曲したボウを示すものもある。
【００１４】
なお、図１２、図１３、および図１４はいずれも説明の都合上、ボウの曲率は誇張して描かれている。
このようなボウを補正するための技術として、特開平６−２８６２２６号公報には、走査光を平行平板ガラスに斜めに入射すると走査光の軌跡が弓状に曲がることを利用し、レーザビームの光軸に対し斜めに配置した平行平板ガラスを用いることにより、光学系で生じるボウを相殺するようにした光走査装置が開示されている。
【００１５】
しかしながら、このように各レーザビームの光路中に平行平板ガラスを挿入することは光走査装置の小型化、低コスト化を図る上での障害となりやすい。すなわち、小型化すべき光走査装置内に４本の平行平板ガラスを互いに他の光路と干渉させずに設置するためのスペースを確保することが難しく、また、４本の平行平板ガラスをそれぞれ独立に支持するための部品点数の増加がコストの増加を招きやすい。
【００１６】
本発明は、上記の事情に鑑み、走査ラインのボウを抑えた、小型かつ低コストの光走査装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成する本発明の第１の光走査装置は、複数本の光ビームそれぞれにより複数の被走査体それぞれを走査する光走査装置において、
上記複数本の光ビームを出射する光源と、
上記光源から出射された複数本の光ビームを共通に偏向する偏向光学素子を含み、複数本の光ビームを互いに平行に導く共通光学系と、
上記共通光学系に導かれた複数本の光ビームを相互に異なる方向に分離する、上記複数本の光ビームに共通の、上記共通光学系の歪曲収差を補正する方向に湾曲した分離光学素子を含み、上記複数本の光ビームそれぞれを複数の被走査体それぞれに導く分離光学系とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
ここで、上記分離光学素子が、その分離光学素子を支持する支持体からの力を受けて湾曲してなるものであってもよく、また、上記分離光学素子が、その分離光学素子を支持する支持体からの力とは無関係に湾曲した形状を有するものであってもよい。
また、上記の目的を達成する本発明の第２の光走査装置は、複数本の光ビームそれぞれにより複数の被走査体それぞれを走査する光走査装置において、
上記複数本の光ビームを出射する光源と、
上記光源から出射された複数本の光ビームを共通に偏向する偏向光学素子を含み、複数本の光ビームを互いに平行に導く共通光学系と、
上記共通光学系に導かれた複数本の光ビームを相互に異なる方向に分離する、上記複数本の光ビームに共通の分離光学素子と、
上記分離光学素子により分離された複数本の光ビームそれぞれに対応して備えられ、複数本の光ビームそれぞれを複数の被走査体それぞれに導く、上記共通光学系の歪曲収差を補正する方向に湾曲してなる複数の個別光学素子とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
ここで、上記個別光学素子が、その個別光学素子を支持する支持体からの力を受けて湾曲してなるものであってもよく、また、上記個別光学素子が、その個別光学素子を支持する支持体からの力とは無関係に湾曲した形状を有するものであってもよい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の各実施形態に共通な光走査装置の概要図である。
この光走査装置２０は、従来技術の説明の項で説明したカラー画像形成装置１００の各光走査装置１０３ａ〜１０３ｄ、シリンドリカルミラー１０４ａ〜１０４ｄに代わってカラー画像形成装置１００に組み込まれて使用される。
【００２１】
図１に示すように、この光走査装置２０には、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの画像データに基づいて変調された４本のレーザビームを出射する半導体レーザアレイ２５と、半導体レーザアレイ２５から出射された拡散する４本のレーザビームをそれぞれ平行ビームにするコリメータレンズ２６と、コリメータレンズ２６を通過した４本のレーザビームをそれぞれ副走査方向に集束させるシリンドリカルレンズ２７と、シリンドリカルレンズ２７を通過した４本のレーザビームを所定の方向に反射する反射ミラー２８と、反射ミラー２８で反射した４本のレーザビームを反射偏向するポリゴンミラー２９と、ポリゴンミラー２９で反射偏向した４本のレーザビームをそれぞれ主走査方向および副走査方向に集束させて感光体ドラム２４ａ〜２４ｄの露光ライン上を等速度で走査させる２枚以上のレンズで構成されたｆθレンズ３０と、ｆθレンズ３０を通過した４本のレーザビームを所定の方向に反射する反射ミラー３１と、反射ミラー３１で反射した４本のレーザビームを感光体ドラム２４ａ〜２４ｄの配列位置に応じた方向に分離する分離多面鏡３２と、分離多面鏡３２で分離された４本のレーザビームをそれぞれ対応する感光体ドラム２４ａ〜２４ｄに導く最終ミラー３３ａ〜３３ｄと、最終ミラー３３ａ〜３３ｄで反射したレーザビームをそれぞれ副走査方向に集束させるシリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄとが備えられている。
【００２２】
なお、分離多面鏡３２の詳細については後述する。
最終ミラー３３ａ〜３３ｄは、分離多面鏡３２に入射する４本のレーザビームの中心を通りそれらのレーザビームの光軸に平行な面に関して対称で、かつ、感光体ドラム２４ａ〜２４ｄの配列位置に応じて分離多面鏡３２の反射面３２ａ〜３２ｄの反射角との関係を含め半導体レーザアレイ２５から感光体ドラム２４ａ〜２４ｄまでのそれぞれの光路長が全て等しくなるように設定された位置に配置されている。
【００２３】
筐体３５は、レーザビームを筐体３５外に出射する出射窓４３ａが開口された出射窓支持部４３を有している。分離多面鏡３２はこの出射窓支持部４３で筐体３５に支持されているほか、他の光学部品も筐体３５内に収容され筐体３５に一体的に支持されている。
上記の光学部品のうち、光源である半導体レーザアレイ２５から出射された４本のレーザビームを共通に偏向する偏向光学素子（ポリゴンミラー２９）を含み、これら４本のレーザビームを互いに平行に導くコリメータレンズ２６、シリンドリカルレンズ２７、反射ミラー２８、ｆθレンズ３０、および反射ミラー３１が本発明にいう共通光学系に相当する。また、上記の共通光学系に導かれた４本のレーザビームを相互に異なる方向に分離する、上記４本のレーザビームに共通の、上記４本のレーザビームそれぞれを４つの被走査体（感光体ドラム２４ａ〜２４ｄ）それぞれに導く、分離多面鏡３２、最終ミラー３３ａ〜３３ｄ、およびシリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄが本発明にいう分離光学系に相当する。また、分離多面鏡３２が本発明にいう分離光学素子に相当する。
【００２４】
なお、上記の実施形態においては、シリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄが用いられているが、シリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄを用いる代わりに、最終ミラー３３ａ〜３３ｄとしてシリンドリカルミラーを用いてレーザビームを副走査方向に集束させるような構成としてもよい。これは後述する他の実施形態においても同様である。
【００２５】
次に、分離多面鏡３２についてさらに詳しく説明する。
図２は、本発明の各実施形態に共通に用いられる分離多面鏡の概要図である。図２に示すように、分離多面鏡３２は４つの反射面３２ａ〜３２ｄを有しており、これらの各反射面３２ａ〜３２ｄがレーザビームの主走査方向（紙面に垂直な方向）に長く延びた形状をしている。各反射面３２ａ〜３２ｄは、入射する４本のレーザビームがそれぞれの反射面の中心を通って上記主走査方向に走査されるような位置に互いに並列に配列されており、各反射面３２ａ〜３２ｄの反射角は、感光体ドラム２４ａ〜２４ｄ（図１参照）の配列位置に応じて、最終ミラー３３ａ〜３３ｄの位置を含め半導体レーザアレイ２５から感光体ドラム２４ａ〜２４ｄまでの各レーザビームの光路長が互いに等しくなるように設定されている。
【００２６】
この分離多面鏡は、各レーザビームを相互に異なる方向に分離する、共通共通光学系の歪曲収差を補正する方向に湾曲した状態で支持されている。分離多面鏡を、湾曲した状態で支持されている態様としては、分離多面鏡を支持する支持体からの力を受けて分離多面鏡が湾曲してなる態様と、分離多面鏡を支持する支持体からの力とは無関係に湾曲した形状を有する分離多面鏡の態様とに大別することができる。
【００２７】
以下に、先ず、支持体からの力を受けて分離多面鏡が湾曲してなる態様について説明する。
図３は、本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第１の実施形態を示す図であり、図３（ａ）はその正面図、図３（ｂ）および図３（ｃ）は、図３（ａ）のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図である。なお、説明の都合上、図３以降の図面におけるボウの曲率は誇張して描かれている。
【００２８】
図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）に示すように、第１の実施形態は、分離多面鏡３２の両端部を紙面に向かって上方に凹状に湾曲させることによって共通光学系の歪曲収差を補正する場合に適用される。そのため、本実施形態では、分離多面鏡支持体を、分離多面鏡３２の中央部を筐体３５あるいは筐体３５の出射窓支持部４３に固定する中央部支持体４１ｂと、分離多面鏡３２の両端部を上下動自在に支持する端部支持体４１ａ，４１ａとの３部材により構成する。筐体３５の端部支持体４１ａ，４１ａの直下には分離多面鏡３２の各端部を上下動させるためのボルト４４が設けられている。本実施形態では、分離多面鏡３２を光走査装置に取り付けた後、ボルト４４により端部支持体４１ａ，４１ａを押し上げることにより分離多面鏡３２を光路の上流側に向かって凹状に湾曲させて共通光学系の歪曲収差を補正する。
【００２９】
図４は、本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第２の実施形態を示す図であり、図４（ａ）はその正面図、図４（ｂ）および図４（ｃ）は、図４（ａ）のＡ−Ａ’断面図およびＢ−Ｂ’断面図である。
図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、第２の実施形態は、分離多面鏡３２の両端部を紙面に向かって上方に凸状に湾曲させることによって共通光学系の歪曲収差を補正する場合に適用される。そのため、本実施形態では、分離多面鏡支持体を、分離多面鏡３２の両端部を筐体３５あるいは筐体３５の出射窓支持部４３に固定する端部支持体４６ａ，４６ａと、分離多面鏡３２の中央部を上下動自在に支持する中央部支持体４６ｂとの３部材により構成する。筐体３５の中央部支持体４６ｂの直下には分離多面鏡３２の中央部を上下動させるためのボルト４４が設けられている。本実施形態では、分離多面鏡３２を光走査装置に取り付けた後、ボルト４４により中央部支持体４６ｂを押し上げることにより分離多面鏡３２を光路の上流側に向かって凸状に湾曲させて共通光学系の歪曲収差を補正する。
【００３０】
次に、支持体からの力とは無関係に湾曲した形状を有する分離多面鏡の態様について説明する。
図５は、本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第３および第４の実施形態を示す図である。
図５（ａ）に示すように、第３の実施形態では、予め研磨段階で、上方に凹状に湾曲した鏡面３２’ａを有する形状に形成された分離多面鏡３２’が用いられ、この分離多面鏡３２’の鏡面３２’ａによって共通光学系の歪曲収差が補正される。分離多面鏡３２’は、分離多面鏡３２’の両端を支持する端部支持体４７により筐体３５上に固定される。
【００３１】
一方、図５（ｂ）に示すように、第４の実施形態では、予め研磨段階で、上方に凸状に湾曲した鏡面３２”ａを有する形状に形成された分離多面鏡３２”が用いられ、この分離多面鏡３２”の鏡面３２”ａによって共通光学系の歪曲収差が補正される。分離多面鏡３２”もまた、分離多面鏡３２”の両端を支持する端部支持体４７により筐体３５上に固定される。
【００３２】
図６は、本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第５および第６の実施形態を示す図である。
図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、第５または第６の実施形態では、予め研磨段階で、上方に凹状に湾曲した鏡面３２’ａあるいは上方に凸状に湾曲した鏡面３２”ａを有する形状に形成された分離多面鏡３２’あるいは分離多面鏡３２”が用いられるが、分離多面鏡３２’あるいは分離多面鏡３２”は、筐体３５の出射窓支持部４３に直接支持されずに、筐体３５に取り付けられた端部支持体４８のみにより筐体３５に固定されている。
【００３３】
光走査装置の設計上、あるいはユニット組立手順の都合上、筐体の出射窓支持部部分で分離多面鏡を直接支持するよりも、分離多面鏡の両端部のみで分離多面鏡を支持するほうが望ましく、前述の第３および第４の実施形態のように分離多面鏡の両端部と中央部とを同時に支持することが困難なような場合には、上述の第５または第６の実施形態に示すように端部支持体４８のみにより分離多面鏡を支持することができる。
【００３４】
さらに、上記第１の実施形態から第６の実施形態までをくみ合わせることによって、予め研磨段階で、上方に凹状あるいは凸状に湾曲した鏡面に研磨された分離多面鏡を、湾曲度を上下に調製可能な支持機構と組み合わせて用いることも有効である。
図７は、本発明の光走査装置の走査光学系の光軸を含む平面における展開図である。図７（ａ）は、副走査方向の展開図であり、図７（ｂ）は、主走査方向の展開図である。
【００３５】
図７（ａ）に示すように、副走査方向では、半導体レーザアレイ２５から出射されたレーザビームは、コリメータレンズ２６およびシリンドリカルレンズ２７によりポリゴンミラー２９上で集束し、次いでｆθレンズ３０により分離多面鏡３２の反射面３２ａ〜３２ｄ上で集束し、最終ミラー３３ａを経てシリンドリカルレンズ３４ａにより感光体ドラム２４ａ上で集束する。すなわち、副走査方向では、半導体レーザアレイ２５の出射面とポリゴンミラー２９、また、ポリゴンミラー２９と分離多面鏡３２、さらに、分離多面鏡３２と感光体ドラム２４ａのドラム面が互いに光学的に共役関係になっている。
【００３６】
一方、図７（ｂ）に示すように、主走査方向では、半導体レーザアレイ２５から出射されたレーザビームは、コリメータレンズ２６により平行ビームにされ、次いでｆθレンズ３０により感光体ドラム２４ａ上に結像される。
このような構成の走査光学系において、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの画像データに基づいて変調された４本のレーザビームが半導体レーザアレイ２５から出射されると、コリメータレンズ２６により平行ビームにされた後、シリンドリンカルレンズ２７により副走査方向に集束され、さらにポリゴンミラー２９で反射偏向される。反射偏向された４本の偏向ビームはｆθレンズ３０により主走査方向、および副走査方向にそれぞれ集束され、反射ミラー３１により分離多面鏡３２に導かれ、そこで感光体ドラム２４ａ〜２４ｄの配列位置に応じた方向に分離される。分離された４本の光ビームはそれぞれ対応する感光体ドラム２４ａ〜２４ｄに導く反射ミラー３３ａ〜３３ｄで反射され、シリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄを経て予め一次帯電を受けて回転する感光体ドラム２４ａ〜２４ｄを露光し、感光体ドラム２４ａ〜２４ｄの表面に静電潜像を形成する。
【００３７】
次に、上記の各実施形態における実際の寸法例について説明する。半導体レーザアレイ２５のアレイ間隔は２５０μｍ、コリメータレンズ２６の焦点距離は２８．２ｍｍ、シリンドリカルレンズ２７の焦点距離は２２５．２ｍｍ、ｆθレンズ３０から分離多面鏡３２までの距離は１００ｍｍ、分離多面鏡３２からシリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄまでの距離は８５ｍｍ、シリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄから感光体ドラム２４ａ〜２４ｄまでの距離は１０６ｍｍ、感光体ドラム２４ａ〜２４ｄ上のレーザビーム径は５０μｍである。また、感光体ドラム２４ａ〜２４ｄの各中心間の距離は５０ｍｍ、走査幅は２９７ｍｍである。
【００３８】
図８は、本発明の上記各実施形態における走査ラインのボウの様子を示す模式図である。図８（ａ）は分離多面鏡３２を湾曲させない場合、図８（ｂ）は分離多面鏡３２を湾曲させた場合をそれぞれ示す。
図８（ａ）に示すように、分離多面鏡３２を湾曲させないときは、各色の走査ライン２１ａ〜２１ｄは光軸の外側に凸のボウを有しているが、分離多面鏡３２を湾曲させたときは、図８（ｂ）に示すように、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの４色分の画像を重ねた場合の色ずれは、分離多面鏡３２を湾曲させないときの２１０μｍに比べて約５分の１に減少しており、出力画像の画質が大幅に向上している。これは、光路の上流側に凸に湾曲した分離多面鏡３２による像面湾曲の効果が、光軸の外側に凸のボウを打ち消す作用をするためである。ところで、分離多面鏡３２を湾曲させると、外側の反射面３２ａ，３２ｄの、水平面に対する傾きが内側の反射面３２ｂ，３２ｃのそれに比べて大きくなるため、外側の反射面３２ａ，３２ｄにおける像面湾曲の効果は内側の反射面３２ｂ，３２ｃよりも大きくなる。しかし、ボウは光軸から離れるほど大きく生じるため、外側で像面湾曲の効果が大きくなるのはボウ補正には都合がよく、各色の走査ライン２２ａ〜２２ｄが一様に直線に近くなるという効果を有する。
【００３９】
次に、本発明の第２の光走査装置の実施形態について説明する。本発明の第２の光走査装置の全体の構成は図１に示した本発明の第１の光走査装置の実施形態と同一なので全体の構成についての説明は省略する。第２の光走査装置の、第１の光走査装置との相違点は、第２の光走査装置においては分離多面鏡３２によるボウ補正は行わずに、最終ミラー３３ａ〜３３ｄを湾曲させることによりボウ補正を行う点にある。
【００４０】
ここで、本実施形態における最終ミラー３３ａ〜３３ｄは、本発明にいう個別光学素子に相当し、最終ミラー支持体４２ａ〜４２ｄは、本発明にいう個別光学素子を支持する支持体に相当する。
最終ミラー３３ａ〜３３ｄを湾曲させるには、本発明の第１の光走査装置の第１あるいは第２の実施形態（図３、図４参照）において説明した分離多面鏡の湾曲の方法を、最終ミラー３３ａ〜３３ｄ（図１参照）およびそれらを支持する最終ミラー支持体４２ａ〜４２ｄに適用すればよい。最終ミラー３３ａ〜３３ｄを湾曲させることによっても分離多面鏡３２を湾曲させるのと同様、像面湾曲の効果が得られるので、最終ミラー３３ａ〜３３ｄのそれぞれの湾曲度合いを個別に調整することにより各走査ラインのボウを低減することができる。また、本発明の第１の光走査装置の第５あるいは第６の実施形態（図６参照）と同様、最終ミラー３３ａ〜３３ｄを予め研磨段階で凹状あるいは凸状に湾曲した鏡面に研磨された形状としたものをそのまま光走査装置に取り付けるようにしてもよい。その場合は、最終ミラー３３ａ〜３３ｄを両端部のみで支持することによりミラー面湾曲の効果を得ることができる。本実施形態においても、分離多面鏡湾曲の場合と同様、２１０μｍの色ずれを３５μｍ程度まで小さくすることができ、カラー出力画像の品質を向上させることができる。
【００４１】
なお、上記の各実施形態では、４本のレーザビームを感光体ドラム２４ａ〜２４ｄ（図１参照）の配列位置に対応した方向に分離する手段として分離多面鏡を用いているが、上記手段は分離多面鏡のみに限定されるものではなく、回折格子アレイ、レンズアレイ、あるいは凹面鏡アレイなどを用いてもよい。
また、各感光体ドラム２４ａ〜２４ｄを、互いに近接する複数のレーザビームで走査することにより走査速度の高速化および高解像度化を図るようにしてもよい。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の光走査装置によれば、複数本の光ビームを相互に異なる方向に分離する分離光学素子が、共通光学系の歪曲収差を補正する方向に湾曲してなるものであるため、被走査体の走査ラインのボウの曲率が軽減される。従ってこの光走査装置を例えばカラー画像形成装置に用いた場合は、歪曲収差に基づく各色間の色ずれを抑えて出力カラー画像の画質を向上させることができる。
【００４３】
また、本発明の第２の光走査装置によれば、分離光学素子により分離された複数本の光ビームそれぞれに対応して備えられ、該複数本の光ビームそれぞれを、複数の被走査体それぞれに導く複数の個別光学素子が、共通光学系の歪曲収差を補正する方向に湾曲してなるものであるため、上記第１の光走査装置と同様、被走査体の走査ラインのボウの曲率を軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の各実施形態に共通な光走査装置の概要図である。
【図２】本発明の各実施形態に共通に用いられる分離多面鏡の概要図である。
【図３】本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第１の実施形態を示す図である。
【図４】本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第２の実施形態を示す図である。
【図５】本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第３および第４の実施形態を示す図である。
【図６】本発明の第１の光走査装置における分離多面鏡の第５および第６の実施形態を示す図である。
【図７】本発明の光走査装置の走査光学系の光軸を含む平面における展開図である。
【図８】本発明の各実施形態における走査ラインのボウの様子を示す模式図である。
【図９】従来のタンデム型カラー画像形成装置の一般的な構成を示す模式図である。
【図１０】図９のカラー画像形成装置に用いられる光走査装置の構成図である。
【図１１】従来の、光学部品を共通化した光走査装置の構成図である。
【図１２】光学系の歪曲収差により生じる感光体ドラム上の主走査ラインのボウを模式的に示す図である。
【図１３】各色毎の主走査ラインのボウの差により記録紙上に副走査方向の色ずれが生じる様子を示す模式図である。
【図１４】図１２に示したボウとは反対の方向に湾曲した主走査ラインのボウを模式的に示す図である。
【符号の説明】
２０ 光走査装置
２４，２４ａ〜２４ｄ 感光体ドラム
２５ 半導体レーザアレイ
２６ コリメータレンズ
２７ シリンドリカルレンズ
２８ 反射ミラー
２９ ポリゴンミラー
３０ ｆθレンズ
３１ 反射ミラー
３２ 分離多面鏡
３２ａ〜３２ｄ 反射面
３２’，３２” 分離多面鏡
３２’ａ．３２”ａ 鏡面
３３ａ〜３３ｄ 最終ミラー
３４ａ〜３４ｄ シリンドリカルレンズ
３５ 筐体
４１ａ 端部支持体
４１ｂ 中央部支持体
４２ａ〜４２ｄ 最終ミラー支持体
４３ 出射窓支持部
４３ａ 出射窓
４４ ボルト
４６ａ 端部支持体
４６ｂ 中央部支持体
１００ カラー画像形成装置
１０１ａ〜１０１ｄ 感光体ドラム
１０２ａ〜１０２ｄ 帯電器
１０３ａ〜１０３ｄ 光走査装置
１０４ａ〜１０４ｄ シリンドリカルミラー
１０５ａ〜１０５ｄ 現像器
１０６ 記録紙
１０７ 搬送ベルト
１０８ａ〜１０８ｄ クリーナ
１０９ 定着ロール
１１０ 発光時間制御回路
１１１ レーザダイオード
１１２ コリメータレンズ
１１３ シリンドリカルレンズ
１１４ ポリゴンミラー
１１５ ｆθレンズ
１１６ 照射位置検出センサ
１１７ａ〜１１７ｄ，１１８ａ〜１１８ｄ 主走査ライン
１２０ 光走査装置
１２５ 半導体レーザアレイ
１２６ コリメータレンズ
１２７ シリンドリカルレンズ
１２８ 反射ミラー
１２９ ポリゴンミラー
１３０ ｆθレンズ
１３１ 反射ミラー
１３２ 分離多面鏡
１３３ 最終ミラー
１３４ａ〜１３４ｄ シリンドリカルレンズ
Claims (3)
- 複数本の光ビームそれぞれにより複数の被走査体それぞれを走査する光走査装置において、
前記複数本の光ビームを出射する光源と、
前記光源から出射された複数本の光ビームを共通に偏向する偏向光学素子を含み、該複数本の光ビームを互いに平行に導く共通光学系と、
前記共通光学系に導かれた複数本の光ビームを相互に異なる方向に分離する、前記複数本の光ビームに共通の、前記共通光学系の歪曲収差を補正する方向に湾曲した分離光学素子を含み、前記複数本の光ビームそれぞれを複数の被走査体それぞれに導く分離光学系とを備えたことを特徴とする光走査装置。 - 前記分離光学素子が、該分離光学素子を支持する支持体からの力を受けて湾曲してなるものであることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
- 前記分離光学素子が、該分離光学素子を支持する支持体からの力とは無関係に湾曲した形状を有するものであることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
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