JP3667286B2 - 光走査装置及び画像形成装置及びカラー画像形成装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に、光源手段から出射した光束を偏向手段により反射偏向させ、走査光学系を介して被走査面上を光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やデジタル複写機等の装置に好適な光走査装置に係り、特に、複数の光束を同時に光走査して高速化・高精細化を図ったマルチビーム走査装置において、ジッタ−やピッチ間隔誤差を低減した良好な画像が常に得られるマルチビーム走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図23(a)、図23(b)には従来のマルチビーム光走査装置の斜視図を示した。
【0003】
光源手段1から発せられた複数の光束は、集光レンズ系2により略平行光束に変換され開口絞り3によって光束幅を制限されて副走査方向のみに屈折力を有したシリンドリカルレンズ4によって後述する偏向手段5の偏向面(ファセット)5a近傍に主走査方向に長手の焦線を結像させている。5は偏向手段としてのポリゴンミラーであり、モーターの駆動手段6により図中矢印A方向に一定速度で回転している。7はfθ特性を有する走査光学系であって、偏向手段5によって偏向された光束を被走査面としての感光体ドラム面8上に結像させ、且つ該偏向手段5の偏向面5aの面倒れを補正している。
【0004】
このとき、偏向手段5の偏向面5aで反射偏向された2本の光束は走査光学系7を介して感光体ドラム面8上に導光され、ポリゴンミラー5を矢印A方向に回転させることによって該感光体ドラム面8上を矢印B方向に同時に光走査している。これにより感光体ドラム面8上に2本の走査線を形成し、画像記録を行っている。
【0005】
また、偏向手段5の偏向面5aで偏向された複数の光束の一部は走査光学系7を通過し、同期検知用ミラー9にて折り返されて同期検知手段10へ導光されている。これにより偏向手段5で偏向された各光束の被走査面8上における走査開始位置を揃え、複数の光束によって形成される走査線の主走査方向の印字位置ずれが無い良好なる画像記録を行っている。
【0006】
一般的な光走査装置として、主走査断面内におけるポリゴンミラー5の偏向面5aの幅よりも狭い光束を偏向面5aに入射させて被走査面8上を光走査するアンダーフィルドと呼ばれる光走査方式を用いている。
【0007】
この種のマルチビーム光走査装置において高精度な画像情報の記録を行うには、複数の光束が共に被走査面8上にピントを結び、被走査面8上の走査有効範囲全域に渡ってジッタ−(主走査方向における複数光束の相対的な印字位置ずれ)やピッチ間隔(走査線間隔)の均一性が良好に補正されていることが重要である。
【0008】
一般に光束が被走査面8上を光走査して画像を形成する際、高解像力でしかも良好なる画像を得る為には被走査面8上における光束のスポット径を小さくし、且つ副走査方向のピッチ間隔を密に形成させる必要がある。
【0009】
副走査方向のピッチ間隔を密にする為に、多くの場合、半導体レーザーアレイを主走査方向に対して斜め方向に傾けて配置した光源手段1を用いている。
【0010】
この場合、光源手段1が有する複数の発光点は主走査方向にある距離だけ離れて配置されている(図23(b))ので、集光レンズ系2を出射後は各光束が平行とはならず、ある角度を有する。各光束は集光レンズ系2を出射後にシリンドリカルレンズ3を介して偏向手段であるポリゴンミラー5へ入射する。このとき、各光束は集光レンズ系2とポリゴンミラー5との間に配置された開口絞り4の位置でクロスし、各光束が有する角度とポリゴンミラー5の偏向面5aの基準位置から開口絞り4までの距離Lによって、各光束のポリゴンミラー5の偏向面5a上での間隔が決定する。各光束のポリゴンミラー5の偏向面5a上での間隔を狭くすることで、各光束が被走査面8上に良好に結像する様に構成する必要がある。
【0011】
このような光学特性を満たすマルチビーム走査装置は従来より提案されている。
【0012】
特開平5−34613号公報には、開口絞り3をシリンドリカルレンズ4と偏向手段5との間に配置して偏向手段5の反射面5a上での各光束の主走査方向の間隔を狭めた例が開示されている。複数の光束を集光レンズ系2によって平行光束として開口絞り3を介して偏向手段5へ入射させた後、走査光学系6により被走査面8上に導光し、複数の光束を同時に光走査する際に、光源手段1の副走査方向の発光点の数、ピッチ、偏向手段5から開口絞り3までの距離、集光レンズ系2の焦点距離の関係を規定して、複数の光束が被走査面8上で良好にピントを結び像面湾曲を低減させている。
【0013】
また、特開2001−228422号公報には、光源手段1の発光点間隔とコリメーターレンズ2の焦点距離、開口絞り4から偏向手段5の偏向面5aまでの距離、走査光学系の焦点距離、被走査面上の主走査方向の1インチあたりの画素数との関係を適切に設定することにより、ジッターを低減させている。
【0014】
しかし、開口絞り4の配置に関する制限があり、光学素子の配置の自由度が狭められる問題があった。
【0015】
特開2000−292721号公報では主走査方向に離間して配置された2つの発光点を有する光源を用いたオーバーフィルド光学系の例が開示されている。この発明は光源手段と偏向手段との間に光束拡大光学系を備えることにより被走査面上を走査する偏向光束の必要光量を確保するものであった。ゆえにジッターやピッチ間隔誤差に関する記載はなく、また同期検知手段に関する記載もなく、ジッターを低減する構成を満足したものではなかった。
【0016】
また、特開平11−249040号公報には2つの発光点を副走査方向に14μmの間隔で配置したオーバオーフィルド光学系の例が開示されている。これは光源手段1から被走査面8の間に設けられた全光学系トータルの副走査方向の横倍率を走査線の間隔に合わせて一義的に決められてしまう構成であり、設計の自由度がなかった。また、走査光学系7の副走査倍率を比較的に小さな値にする必要があって、主に副走査方向にパワーを有する結像素子を被走査面8近傍に配置する為、マルチビーム光走査装置が大型化し、またコストアップを招くという問題があった。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
上述の問題を解決し、ジッタ−とピッチ間隔誤差を良好に補正する必要がある。ジッタ−とは主走査方向において複数の光束の印字位置が相対的にずれたことであり、ピッチ間隔誤差とは複数の光束が同時に光走査されるときに形成される走査線の間隔が規定値(例えば画素密度が600dpiならば、走査線ピッチは42.3μmである)からずれたことである。
【0018】
マルチビーム光走査装置特有のジッターには、ドラム斜入射ジッター、波長差ジッター、ピントずれジッターなどがあり、夫々発生要因が異なる。ドラム斜入射ジッターは、円筒状のドラム面に副走査方向にある角度を有して入射されることによって複数の光束毎に光路長が異なることが発生要因であり、走査光学系7の光軸上から走査有効範囲の周辺部へ向かうにつれてジッターが大きく発生するジッターである。波長差ジッターは複数の光束において波長差が生じたことによる倍率色収差が発生要因であり、走査有効範囲内における倍率色収差による印字位置ずれと同期検知手段10上での倍率色収差による走査開始位置ずれが同時に発生するジッターである。ピントずれジッターは、被走査面8上と同期検知手段10上とにおける主走査方向のピント位置が異なることに起因するジッターである。
【0019】
このピントずれジッターは、複数の光束が被走査面8上の同一位置を走査する際に走査光学系7上では主走査方向に離間した位置に到達することが発生要因である。よって、図21(b)のような光源手段1の複数の発光点を主走査方向には離間させず副走査方向に平行に並べたマルチビーム光走査装置においては、複数の光束が主走査方向の同一光路を通過するため、ピントずれジッターが発生しない。
【0020】
しかしながら、モノリシックなマルチビーム光源手段では発光点の間隔は決められており、複数の発光点を副走査方向に平行に並べたマルチビーム走査装置の場合においては、走査線の間隔を規定値に合わせるために光源手段1から被走査面8に至る全光学系の副走査方向の横倍率は一義的に決められてしまう。これでは設計上の自由度が極端に低く問題である。通常、発光点の間隔は90μm若しくは14μmであり、複数の発光点を副走査方向に平行となるように配置した場合、走査線間隔を600dpiに相当する42.3μmに設定する為には全光学系の副走査方向の横倍率が0.47倍若しくは3.02倍と比較的小さな値にする必要がある。全光学系の副走査倍率を小さくするためには、走査光学系7に被走査面8近傍に副走査方向にパワーを有した長尺光学素子が必要であり、マルチビーム装置の大型化が必至となって問題である。
【0021】
また、長尺光学素子は高価なためマルチビーム光走査装置のコストアップを招くことも問題である。
【0022】
そこで、本発明の目的は、複数の光束を同時に走査する際にピントずれジッターが発生しない、且つ全光学系トータルの副走査方向の横倍率設定ならびに光学素子の配置の自由度を増やしたマルチビーム光走査装置を提供することにある。
【0023】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、第1の発明は、少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、を有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記偏向手段の偏向面の主走査方向の幅よりも広く、
該光源手段から発せられた複数の光束が前記偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα(rad)、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をLdef(mm)、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をfk(mm)、該光源手段から発せられた複数の光束を該偏向手段に導くための入射光学系の光軸が該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度をQ(rad)、該偏向面で偏向された光束の主光線と該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度を画角θ(rad)としたとき、次の条件を満足する構成をとる。
{(α×Ldef)/(2×fk)}×{cos(Q/2)−sin(Q/2)×tanθ}≦0.014
【0024】
第2の発明は、少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、を有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記偏向手段の偏向面の主走査方向の幅よりも広く、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα(rad)、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をLdef(mm)、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をfkとしたとき、次の条件を満足する構成をとる。
(α×Ldef)/(2×fk)≦0.014
【0025】
第3の発明は、少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、該偏向手段で偏向された複数の光束を受光し、該複数の光束が該被走査面上の走査有効範囲へ走査を開始するタイミングを検知する同期検知手段とを有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記光源手段から発せられた複数の光束を前記被走査面上の走査有効範囲全域ならびに走査有効範囲外に設けられた同期検知手段へ向けて偏向させる際に前記偏向手段の偏向面が移動して存在しうる主走査方向の移動範囲よりも広くなっており、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα(rad)、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をLdef(mm)、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をfk(mm)、該光源手段から発せられた複数の光束を該偏向手段に導くための入射光学系の光軸が該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度をQ(rad)、該偏向面で偏向された光束の主光線と該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度を画角θ(rad)としたとき、次の条件を満足する構成をとる。
{(α×Ldef)/(2×fk)}×{cos(Q/2)−sin(Q/2)×tanθ}≦0.014
【0026】
第4の発明は、少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、該偏向手段で偏向された複数の光束を受光し、該複数の光束が該被走査面上の走査有効範囲へ走査を開始するタイミングを検知する同期検知手段とを有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記光源手段から発せられた複数の光束を前記被走査面上の走査有効範囲全域ならびに走査有効範囲外に設けられた同期検知手段へ向けて偏向させる際に前記偏向手段の偏向面が移動して存在しうる主走査方向の移動範囲よりも広くなっており、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα(rad)、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をLdef(mm)、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をfkとしたとき、次の条件を満足する構成をとる。
(α×Ldef)/(2×fk)≦0.014
【0027】
(作用)
本発明の光源手段から発せられた複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、光源手段から発せられた複数の光束を前記被走査面上の走査有効範囲全域ならびに走査有効範囲外に設けられた同期検知手段へ向けて偏向させる際に偏向手段の偏向面が移動して存在しうる主走査方向の移動範囲よりも広い構成をとると、偏向手段で偏向された複数の光束が走査光学系を通過する際に、走査光学系の光学面上に到達する主走査方向の位置を近接させることができるので、走査光学系のピント位置がずれることによって発生する主走査方向の印字位置ずれを低減することができる。
【0028】
本発明では、光源手段から被走査面に至る光学系を{(α×Ldef)/(2×fk)}×{cos(Q/2)−sin(Q/2)×tanθ}≦0.014又は(α×Ldef)/(2×fk)≦0.014を満たす構成をとることにより、走査光学系のピント位置ずれによる主走査方向の印字位置ずれを低減することができる。
【0029】
本発明では、偏向手段に対して主走査方向の斜め方向から入射させることにより、走査光学系のピント位置ずれによる主走査方向の印字位置ずれを平均値として小さくできる。
【0030】
本発明では、主走査方向からの入射角と最大画角とをθmax≦Q/4を満たす関係とするとにより、全体的に走査光学系のピント位置ずれによる主走査方向の印字位置ずれを低減できる。
【0031】
本発明では、偏向面をLdef<Lmaxを満たすように選択することにより、走査光学系上に到達する複数の光束の間隔を更に近づけることができる。
【0032】
本発明では、偏向手段によって偏向された複数の光束が走査光学系とは異なる同期検知用光学系を介して同期検知手段へ導光されるので、マルチビーム光走査装置をコンパクト化するとともに、複数の光束に波長差が生じた場合の主走査方向の印字位置ずれを低減することができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1におけるマルチビーム光走査装置の主走査断面図である。
【0034】
ここで、主走査方向とは光走査により光束が走査される方向を示し、副走査方向とは光軸と主走査方向とに直交した方向を示す。
【0035】
図中、1は例えば2個の発光点を有する半導体レーザーアレイから成る光源手段である。2はコリメーターレンズ1枚で構成された集光レンズ系であって、光源手段1から出射された2本の光束を発散光束に変換している。3は開口絞りであってコリメーターレンズからの発散光束の幅を制限している。4は副走査方向のみに所定の屈折力を有したシリンドリカルレンズであって、後述する偏向手段5の偏向面5a近傍に主走査方向に長手の線像として結像させている。シリンドリカルレンズ4を通過した2本の発散光束は入射光学系のミラー13で折り返されて後述する走査光学系7によって主走査方向が平行光束に変換され、副走査方向は収束光束のまま通過する。5は例えば8面構成のポリゴンミラー(回転多面鏡)から成る偏向手段であり、モーターの駆動手段(不図示)により図中矢印A方向に一定速度で回転している。7はfθ特性を有する走査光学系である。
【0036】
fθレンズ7aは、主走査方向のパワーは負であり、fθレンズ7bは、主走査方向のパワーは正であり、走査光学系7の主走査方向の合成パワーは正である。
【0037】
走査光学系7は2枚のfθレンズ7a、7bを有しており偏向手段5によって反射偏向された光束を被走査面としての感光体ドラム面8上に結像させ、且つ該偏向手段5の偏向面5aの面倒れを補正している。このとき、偏向手段5の偏向面5aで反射偏向された2本の光束は走査光学系7を介して感光体ドラム面8上に導光され、ポリゴンミラー5を矢印A方向に回転させることによって該感光体ドラム面8上を矢印B方向に同時に光走査している。
【0038】
これにより感光体ドラム面8上に2本の走査線を形成し、画像記録を行っている。また、ポリゴンミラー5で反射偏向された複数の光束の一部は、同期検知用ミラー9で折り返されてスリット11と光検出素子(BDセンサー)12とからなる同期検知手段10へ導光されている。
【0039】
図2(a)には本実施形態における半導体レーザーアレイ1の2つの発光点1a、1bの配置を示した。
【0040】
光源手段に用いた2つの発光点1a、1bを有する半導体レーザーアレイ1は、発光点1a、1bの間隔が90μmであり、感光体ドラム8上の走査線ピッチ間隔を600dpiの画素密度に相当する42.3μmに調整するために、発光点1a、1bの副走査方向の間隔Ssを所望の値に調整している。発光点1a、1b間隔は副走査方向の所望の間隔Ssよりも大きいので、半導体レーザーアレイ1を角度δ回転させている。このとき、2つの発光点1a、1bは主走査方向にも間隔Smだけ離間して配置される。
【0041】
このように、2つの発光点1a、1bを副走査方向と平行に並べるのではなく(図2(b))、回転調整できる構成をとることによって、光源手段1から被走査面8に至る光路に配置された全光学系トータルの副走査方向の横倍率βsを自由に設定することができる。
【0042】
これは、高価な長尺光学素子を用いて副走査方向の横倍率を低減させる必要がないのでコスト面や小型化の面において非常に有利である。
【0043】
次に、ポリゴンミラー5へ入射する光束の主走査方向の幅について説明する。
【0044】
前述したように主走査方向に離間して配置された複数の発光点1a,1bを有するモノリシック半導体レーザー1から発せられた複数の発散光束は、コリメーターレンズ2と走査光学系7とによって平行光束に変換され、その間にある開口絞り3によって後述する大きさに制限されてポリゴンミラー5へ入射している。
【0045】
図3には、主走査断面内においてポリゴンミラー5へ入射する光束の状態を模式的に示してある。
【0046】
図3にあるように、走査する位置によってポリゴンミラー5の偏向面5aが主走査方向に移動する。図3−1は同期検知手段へ向けて光束を偏向する状態である。図3−2は被走査面である感光体ドラム面8上の走査開始端へ向けて光束を偏向するときの状態である。図3−3は画像中心へ向けて光束を偏向する状態である。図3−4は走査終了端へ向けて光束を偏向する状態である。
【0047】
時間の経過としてみると、図3−1→図3−2→図3−3→図3−4の順に偏向面5aが移動する。図3−1の同期検知手段へ光束を偏向する位置と図3−4の走査終了端へ光束を偏向する位置とが偏向面5aが移動する範囲の両端を成す。そこで、光源手段である半導体レーザーアレイ1から出射された2本の光束は共に偏向面の図3−1〜図3−4の状態をカバーするように主走査方向に幅の広い光束をポリゴンミラー5へ入射させている。よって、図中のある入射光束の主走査方向の光束幅Wiは偏向面5aが図3−1〜図3−4の状態で存在する範囲Wpよりも広い。
【0048】
被走査面8上のみならず、同期検知手段へ向けて偏向する際においても入射光束が偏向面に掛かるようにすることは、本考案が課題としているピントずれジッターにおいて非常に重要な要素である。
【0049】
図4に示した通り、同期検知手段にはスレッシュレベルがあり、偏向光束がスリットを通過してBDセンサーへ入射し、スレッシュレベルで決められた光量に達した時間を同期検知時間としている。このため、同期検知手段へ向けて偏向する際に入射光束が偏向面を覆っていないと同期検知手段に入射する光量が減り、スレッシュレベルの光量に達するまでに時間が掛かってしまって書き出し位置のずれが生じる。また、各光束によって偏向面を覆う範囲が変わってしまうので、光量差が生じ、ジッターが発生して問題となる。
そこで、同期検知手段へ向けて偏向する際の偏向面を各光束が完全に覆うように入射光束幅を広くすることが重要である。
【0050】
図5は本形態のオーバーフィルド光学系における2本の光束の主光線の軌跡を模式的に示した要部概要図である。オーバーフィルド光学系は、ポリゴンミラー5の偏向面5aが走査光学系7にとっての瞳となる特徴がある。光源手段1の複数の発光点1a、1bが主走査方向に離間しているために複数の光束が非平行となり、主走査方向に離れて偏向面5aに入射する場合においても、夫々の光束の主光線(光束中心)が偏向面5aの中心を通過するように構成することができるメリットがある。そのため、ポリゴンミラー5によって偏向された複数の光束は被走査面8上の同一位置(例えば、走査開始端、画像中心、走査終了端)や同期検知手段10のスリット11上を走査される際、走査光学系7上で近接した位置を通過する。
【0051】
これに対し、従来のマルチビーム光走査装置であるアンダーフィルド光学系においては、瞳は入射光学系に設けられた開口絞り3であり、ポリゴンミラー5の偏向面5aに入射した光束がそのまま反射される。図6に示したように、アンダーフィルド光学系では、2本の偏向光束の間隔はポリゴンミラー5に入射したときの間隔とほぼ等しく、走査光学系7上で大きな間隔を空けて到達した2光束が被走査面8上ならびに同期検知手段10のスリット11上の同位置を光走査される。
【0052】
ここで、ピントずれジッターの発生メカニズムについて説明する。
【0053】
ピントずれジッターとは、被走査面8上と同期検知手段10のスリット11上とにおける主走査方向のピント位置が異なることに起因する主走査方向の印字位置ずれのことである。
【0054】
主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段1を備えたマルチビーム光走査装置では、複数の偏向光束のうち先行する第1の光束が所定の位置を通過してからある時間Toを置いて第2の光束が所定の位置を通過する。
【0055】
図7は被走査面8上と同期検知手段10のスリット11上とにおける主走査方向のピント位置が揃っている場合の第1の光束(実線)及び第2の光束(破線)の主光線の軌跡を模式的に書いた要部概要図である。この場合、ポリゴンミラー5aで偏向された複数の偏向光束のうち先行する第1の光束が所定の位置を通過してから第2の光束が通過するまでの時間Tは被走査面8上と同期検知手段10のスリット11上とで等しくなる。つまり、先行する第1の光束を発光させてから時間Toだけ遅延させて第2の光束を発光させれば、2つの偏向光束を主走査方向の所望の位置に揃えて印字することができる。
【0056】
別の見方をすれば、図7に示したように先行する第1の光束の光路と時間Toだけ遅延させた状態における第2の光束とは被走査面8及び同期検知手段10のスリット11上の夫々のピント位置で交差する。
【0057】
この状態から主走査方向のピント位置がずれた場合について説明する。
【0058】
図8は、被走査面8上でピント位置が手前にdMずれた場合の先行する第1の光束と時間To遅延した第2の光束を重ねて描いた図である。
【0059】
この場合においても複数の偏向光束が夫々のピント位置で交差するのだが、被走査面8上ではピント位置がずれたことによって主走査方向の印字位置がΔJずれる。つまり、ピントずれジッターが発生してしまう。
【0060】
また、被走査面8上にはピント位置ずれがなく、同期検知手段10のスリット11上でピント位置がdMずれた場合、図9に示したように同期検知手段10のスリット11上で複数の偏向光束の主走査方向の到達位置が離れてしまい、同期検知手段10にて先行する第1の光束が光検知させてから第2の光束が光検知されるまでの時間がToとは異なる時間Tpとなる。同期検知手段10にて検知されたタイミングから一定時間後に被走査面8上の走査を開始することから、実際には図10に示したように先行する第1の光束と時間Tp後の第2の光束との主走査方向の印字位置ずれが発生する。つまり、同期検知手段10のスリット上におけるピント位置ずれが光検知の時間差ΔT(ΔT=Tp−To)を招いたことによってピントずれジッターが発生してしまう。
【0061】
このように、被走査面8上と同期検知手段10のスリット上とにおける主走査方向のピント位置が異なるとピントずれジッターが発生して問題となる。本件は特にこのピントずれジッターを問題としている。また、図11に示したように、被走査面である感光体ドラム面8が光軸方向にdX_dram移動して、恰も被走査面8上にピント位置ずれが発生したかの様な状態によってもジッターがΔJ発生する。走査光学系7のピント位置が設計値の通りであっても発生するジッターなのであるが、発生のメカニズムがピントずれジッターと同じであり、このドラム偏心ジッターに関してもピントずれジッターと同様の構成で対策できる。
【0062】
このピントずれジッター及びドラム偏心ジッターは、複数の光束が被走査面8上の同一位置を走査する際に走査光学系7上では主走査方向に離間した位置に到達することが発生要因である。
【0063】
そこで、走査光学系7上における2光束の間隔を狭くするようにオーバーフィルド光学系を用いている。アンダーフィルド光学系でも瞳である開口絞り3を偏向面5aに近づけて配置することもできるが、近づける距離には限界があり、偏向面5a上に配置することはできない。しかし、オーバーフィルド光学系では、偏向面5aが瞳となる特徴があるため走査光学系7上で2光束を近接した位置に到達させることができる。これによって、走査光学系7のピント位置がずれても主走査方向の印字位置ずれを小さく抑えることができる。これは、被走査面8上を光走査する場合に限らず、同期検知手段10のスリット11上を走査する際も同様である。よって、被走査面である感光体ドラム面8上でピントずれが発生した際のジッターを少なく抑えることができ、更に同期検知手段10のスリット11上でのピント位置ずれによって同期検知のタイミングがずれることを軽減することができる。つまり、オーバーフィルド光学系には、ピントずれジッターを低減させる効果がある。
【0064】
但し、オーバーフィルド光学系でも、同期検知手段10へ向けて偏向された複数の光束に光量差が生じない構成とする必要がある。
【0065】
更に、本実施形態においても、オーバーフィルド光学系において、走査光学系7上における2光束の間隔を狭くするため、同期検知手段10のスリット11上でのピント位置ずれによって同期検知のタイミングがずれることを軽減するために、以下の数式(10)、(12)を満たすことが好ましい。詳細は、実施形態3で説明する。
【0066】
{(α×Ldef)/(2×fk)}×{cos(Q/2)−sin(Q/2)×tanθ}≦0.014・・・(10)
【0067】
【外1】
【0068】
よって、本実施形態のマルチビーム光走査装置のように、全系の副走査方向の横倍率を自由に定められるように光源手段1をコリメーターレンズ2の光軸を中心に回転させて配置された複数の発光点を有する光源手段1と、光源手段1から発せられた複数の光束が夫々、ポリゴンミラー5の偏向面5aが、感光体ドラム面8上の有効走査範囲ならびに同期検知手段10へ向けて光束を偏向させるために移動する範囲をカバーするように主走査方向に幅の広い光束のままポリゴンミラー5へ入射させた構成とすることで、ピントずれジッターを軽減することができる。また、感光体ドラムが光軸方向に移動したことによるジッターについても軽減することができる。
【0069】
本実施形態では2つの発光点を有する半導体レーザーアレイを例にとって説明したが、これに限ったものではなく、発光点が3つや4つと数多くあっても本発明の効果を十分に得ることができる。また、1次元的もしくは2次元的に配列された面発光レーザーを用いても本実施形態と同等の効果を得ることができる。
【0070】
走査光学系は1枚でも3枚以上でも同等である。また、走査レンズはガラスやプラスチックでもよい。
【0071】
更に、本実施形態では、偏向手段へ入射する複数の光束は略平行光束としたが、これに限ったものではなく、収束光束や発散光束としても本発明の効果を十分に得ることができる。
【0072】
(実施形態2)
図12は本実施形態にけるマルチビーム光走査装置の主走査断面図である。
【0073】
本実施形態の実施形態1からの相違点は偏向手段であるポリゴンミラー5で偏向された光束の一部を同期検知手段10へ導光する際に、走査光学系7とは別の光学系である同期検知用光学系14を介した点である。
【0074】
本実施形態では、同期検知用光学系14は1枚のアナモフィックなパワーを有するレンズにて構成されている。
【0075】
主走査方向においては同期検知用光学系14の焦点位置に同期検知手段10のスリット11が置かれるように構成してポリゴンミラー5にて偏向された平行光束を同期検知手段10のスリット11上に結像させている。副走査方向においてはポリゴンミラー5の偏向面5aと同期検知手段10のスリット11とが光学的に共役関係に結ぶ構成としており、ポリゴンミラー5の偏向面5aの面倒れ補正を行っている。
【0076】
ここで、同期検知用光学系14の主走査方向の焦点距離を走査光学系7の主走査方向の焦点距離よりも短くすることでマルチビーム走査装置をコンパクトに構成できるメリットがある。また、同期検知用の折り返しミラー9を廃止することができるのでコストダウンが図れるメリットもある。
【0077】
ことに、同期検知手段10へ導光する際に走査光学系7とは別の同期検知用光学系14を介することの最大のメリットは、光源手段である半導体レーザーアレイ1から発せられた2本の光束に波長差が生じた場合に、同期検知手段10にて同期検知されるタイミングずれが生じないことである。
【0078】
同期検知手段10は走査有効範囲の外側にあり、走査光学系7を介して同期検知手段10へ導光した場合にはポリゴンミラー5からの偏向光束は走査光学系7を構成するレンズ7a、7bの光軸上から離れた周辺部を通過する。このとき、2つの偏向光束に波長差が生じていると走査光学系7の倍率色収差が発生する。倍率色収差は一般的に走査位置が光軸から離れる程大きくなる傾向にあり、光軸から最も離れた位置にある同期検知手段10上では色収差が最大となる。よって、倍率色収差によって光束毎に同期検知のタイミングが大きくずれてしまい、各走査線の書き出し位置ずれて印字位置ずれが発生する。つまり、波長差ジッターが生じて問題となる。
【0079】
そこで、ポリゴンミラー5から同期検知手段10までを別個の光学系にて構成した。具体的には、走査光学系7とは別の同期検知用光学系14を設け、その光軸上に同期検知手段10のスリット11を配置している。このため、同期検知手段へ向う光路専用に第2の光軸を設けることができ、同期検知手段10のスリット11は第2の光軸上に配置する構成をとることにより、倍率色収差の影響を受けずに同期検知を行うことができる。
【0080】
本実施形態の同期検知用光学系14の主走査方向の焦点距離は、走査光学系7の主走査方向の焦点距離よりも短く設定してマルチビーム走査装置のコンパクト化を図っているのだが、同期検知手段10のスリット11上でピント位置がずれることによるピントずれジッターの敏感度が上昇する問題を孕んでいる。
【0081】
ここで、走査光学系7の主走査方向の焦点距離fk=200mm、同期検知用光学系11の主走査方向の焦点距離fbd=50mmであって、実施形態1で同期検知手段のスリット上でピント位置がdM(mm)ずれたときのジッター量をΔJ1とすると、本実施形態で同期検知手段のスリット上でピント位置がdM(mm)ずれたときのジッター量ΔJ2は次式の通りとなる。
【0082】
ΔJ2=(fk/fbd)^2×ΔJ1
【0083】
つまり、同期検知用光学系14と走査光学系7の主走査方向の焦点距離の比の逆数を二乗した分だけ、ピントずれジッターが大きく発生することとなる。
【0084】
しかし、実施形態1同様に、本実施形態においてもオーバーフィルド光学系を採用しているので、同期検知用光学系14上において2本の光束を近接した位置を通過させることができる。よって、同期検知用光学系14のピント位置ずれが生じても同期検知のタイミングずれは軽微に抑えることができる。つまり、同期検知手段10へ向う光路をコンパクト化した。
【0085】
更に、本実施形態においても、オーバーフィルド光学系において、走査光学系7上における2光束の間隔を狭くするため、同期検知手段10のスリット11上でのピント位置ずれによって同期検知のタイミングがずれることを軽減するために、以下の数式(10)、(12)を満たすことが好ましい。詳細は、実施形態3で説明する。
【0086】
{(α×Ldef)/(2×fk)}×{cos(Q/2)−sin(Q/2)×tanθ}≦0.014・・・(10)
【0087】
【外2】
【0088】
マルチビーム光走査装置においても、ピントずれジッターを低減させることができる。
【0089】
また、同期検知用光学系14上にて2光束の到達位置が近接しているので、2光束に波長差が生じた場合においても軸上色収差による同期検知のタイミングずれを問題にならないほど微少な量に抑えることができる。
【0090】
よって、本実施形態の様にオーバーフィルド光学系にて走査光学系7とは別の同期検知用光学系14を用いることにより複数光束の波長差の影響を受けず、同期検知のタイミングを常に安定させることができ、ピントずれジッター、ドラム偏心ジッターとともに波長差ジッターが良好に抑えられたコンパクトなマルチビーム走査装置を提供することができる。
【0091】
本実施形態の同期検知用光学系14はシリンドリカルレンズ4や走査光学系7のfθレンズ7a、7bと一体に構成されていてもよい。
【0092】
(実施形態3)
図13は本実施形態におけるマルチビーム走査装置の主走査断面図である。
【0093】
図中、1は例えば2個の発光点を有する半導体レーザーアレイから成る光源手段である。2は凸レンズと凹レンズとの2枚のレンズを貼り合わせた集光レンズ系であって、光源手段1から出射された2本の光束を平行光束に変換している。3は開口絞りであって集光レンズ系2からの平行光束の幅を制限している。4は副走査方向のみに所定の屈折力を有したシリンドリカルレンズであって、後述する偏向手段5の偏向面5a近傍に主走査方向に長手の線像として結像させている。5は例えば1面にのみ反射面を有する平面ミラー(ガルバノミラー)から成る偏向手段であり、モーターの駆動手段(不図示)により図中矢印C方向に正弦振動にて往復運動している。7はfθ特性を有する走査光学系である。走査光学系7は2枚のfθレンズ7a・7bを有しており偏向手段5によって反射偏向された光束を被走査面としての感光体ドラム面8上に結像させ、且つ該偏向手段5の偏向面5aとドラム面8を共役としている。
【0094】
このとき、偏向手段5の偏向面5aで反射偏向された2本の光束は走査光学系7を介して感光体ドラム面8上に導光され、ガルバノミラー5を矢印C方向に往復運動させて往路にのみ発光点を点灯させることによって該感光体ドラム面8上を矢印B方向に同時に光走査している。これにより感光体ドラム面8上に2本の走査線を形成し、画像記録を行っている。
【0095】
また、ガルバノミラー5で反射偏向された複数の光束の一部は、同期検知用ミラー9で折り返されてスリット11と光検出素子12から成る同期検知手段10へ導光されている。
【0096】
ガルバノミラー5は主走査断面内にある4つの側面のうち1面を偏向面5aとし、図中矢印Cの様に正弦振動にて往復運動して、光源手段1から発せられた2本の光束を偏向している。このとき、ガルバノミラー5の偏向面5aが被走査面上の有効走査範囲の全域と同期検知手段10へ向けて偏向する際に移動する範囲全てをカバーするように、ガバノミラー5に入射する各光束は主走査方向に幅の広い光束としている。また、ガルバノミラー5は正弦振動しているが、被走査面8上では等速となるように走査光学系7を構成する2枚のレンズ7a、7bの形状を変更している。
【0097】
図14には本実施形態におけるマルチビーム光走査装置の光源手段1から発せられた2本の光束が偏向手段5へ到達する光路を説明する主走査断面の要部概要図である。
【0098】
図2(a)のように主走査方向に離間した2つの発光点を有する光源手段1から発せられた2本の光束は集光レンズ系2によって平行光束に変換され、開口絞り3によって光束幅を制限されて偏向手段5に入射している。
【0099】
このとき、複数の光束がお互いに平行とはならず、ある角度α(rad)を有して偏向手段5へ入射する。
【0100】
図15には本実施形態におけるマルチビーム光走査装置の光源手段1から発せられた2本の光束を被走査面上の同一位置へ偏向する際の偏向手段5の状態を説明する主走査断面の要部概要図である。
【0101】
本実施形態の様に偏向手段5に入射する夫々の光束が平行光束である場合は、被走査面上の同一位置を走査させるために、第2の光束(破線)を偏向させる際に第1の光束(実線)を偏向した角度に対して偏向手段5を微少角γだけ回転させて、偏向手段5によって偏向された後の2本の光束が平行となるようにする必要がある。このとき、偏向手段5を回転させる角度γ(rad)は偏向手段へ入射する際に2本の光束が成していた角度αの半分、つまりγ=α/2(rad)だけ回転させればよく、通常、第1の光束を発光させてから偏向手段がγ=α/2(rad)回転するのに要する時間をおいて第2の光束を発光することで、被走査面上の主走査方向の同位置に印字して縦線を形成している。
【0102】
ここで、本実施形態のマルチビーム光走査装置のように複数の発光点を共通の集光レンズ系2にて平行光束もしくは収束光束もしくは発散光束に変換される場合においては、2つの発光点の主走査方向の間隔をSm(mm)、集光レンズ系の主走査方向の焦点距離をfcol(mm)、として、偏向手段へ入射する際の2本の光束がお互いに成す角度α(rad)は次式で表される。
【0103】
α=Atan(Sm/fcol) ・・・▲1▼
また、X<<1のとき、AtanX≒Xであることから
▲1▼式は以下のように近似できる。
【0104】
α≒Sm/fcol ・・・▲2▼
オーバーフィルド光学系であっても、偏向手段の回転角γに伴う偏向面の移動分だけ2本の光束が走査光学系の各レンズ上でずれる。ここで、偏向手段の回転角をγ(rad)、偏向手段の回転中心から偏向面までの距離をLdef(mm)、走査光学系の主走査方向の焦点距離をfk(mm)、入射光学系と走査光学系との成す角度(主走査方向の入射角)をQ(rad)、画角をθ(rad)としたとき、走査光学手段のピントが1mmずれたときの主走査方向の印字位置ズレ量(ジッター量)ΔJ(mm)は以下の式で表される。
【0105】
【外3】
【0106】
▲3▼式からピントずれジッター量は偏向手段の回転中心から偏向面までの距離Ldefに比例することが分かる。
【0107】
そこで、本実施形態では、ガルバノミラーを用いて偏向手段の回転中心から偏向面までの距離Ldefを小さく設定している。
【0108】
図16は本実施形態の偏向手段であるガルバノミラー5の斜視図である。
図中、15は偏向素子であり、16は偏向素子15を保持する保持部材である。
【0109】
図17(A)は偏向素子15の副走査断面図(正面図)であり、図17(B)は偏向素子15の主走査断面図(上面図)である。
【0110】
偏向素子15の主走査方向にある4つの側面5a、5b、5c、5dのうち側面5aのみを偏向面として鏡面加工を施し、回転軸Zを中心に往復運動させている。
【0111】
ここで、図17(B)に示したように主走査方向において、偏向素子15の回転中心(回転軸Z)から偏向面5aまでの距離は、側面5a、5b、5c、5dのうち回転中心から最も遠い側面5b、5cから回転中心までの距離よりも短く設定している。これは、▲3▼式の通りピントずれジッター量を小さく抑えるためである。
【0112】
偏向素子15の回転中心(回転軸Z)から偏向面5aでの距離をLdef、側面のうち回転中心から最も遠い側面5b、5cから回転中心までの距離をLmaxとしたとき、次式を満足する。
【0113】
Ldef<Lmax・・・▲4▼
ピントずれジッターを低減するためには、▲4▼式を満足させることが望ましい。
【0114】
また、▲3▼式は、前半の項と後半の項とに分けられる。
【0115】
後半の項は、
【0116】
【外4】
【0117】
であって、ピントずれジッターΔJは▲5▼式の値に比例する。
【0118】
図18は、縦軸に偏向面5aで偏向された光束の主光線と走査光学系7の光軸との成す角度を画角θを、横軸に入射光学系2、3、4の光軸と走査光学系7の光軸が成す角度(主走査方向の入射角)Qをとって、▲5▼式の値を計算した表である。
【0119】
この表は、数値の絶対値が大きなところがピントずれジッターが大きくなるところであることを示す。
【0120】
走査光学系7の平行となるように偏向手段5へ入射させた場合、つまりQ=0(rad)の場合、各画角において数値は「1.000」である。もちろん、各画角における数値の平均値も「1.000」である。これに対し、走査光学系の光軸に対して主走査方向に角度を付けて偏向手段へ入射させた場合、つまりθ>0の場合、各画角における数値の平均値は「1.000」よりも小さくなる。よって、走査光学系の光軸に対して主走査方向に角度を付けて偏向手段へ入射させた方が各画角におけるピントずれジッターの平均値を小さく抑えることができる。
【0121】
更に、画角θの最大値を主走査方向の入射角Qの1/4以下とすれば、全画角において数値を「1.000」よりも小さくできる。つまり、画角の最大値をθmaxとしたとき、
θmax≦Q/4 ・・・▲6▼
なる条件を満足させると、ピントずれジッターを更に低減したマルチビーム走査装置を実現できる。
【0122】
また、入射光学系2、3、4の光軸と走査光学系7の光軸とが平行な場合、前述したように、▲5▼式の計算値が全ての画角θにおいて「1.000」となる。これは、各画角において走査光学系のピント位置が同じ量ずれた場合や感光体ドラム面がずれた場合によって発生するジッター量が一定となることを示している。
【0123】
よって、発生したジッターに相当する量だけ同期検知の時間を変化させることにより、ジッターを補正することができる。
【0124】
同期時間の調整方法はいくつかある。
【0125】
同期検出手段のスリットを前後に移動させてあたかも同期検知手段のスリット上でピント位置がずれたような状態をとることによって逆方向のピントずれジッターを発生させる方法や、同期検知手段のスリットを傾斜させてスリットを通過させる位置を光束毎にずらす方法や、同期検知手段に遅延回路を設けて電気的に補正する方法などがある。
【0126】
このように、書き出し位置のタイミングを調整する機構を有していれば、入射光学系の光軸と走査光学系の光軸とを平行にした場合においてもジッターを補正することができる。
【0127】
ここから更に▲3▼式を展開する。
【0128】
X<<1のとき、sinX≒Xであることから、▲3▼式を以下のように近似できる。
【0129】
【外5】
【0130】
また、偏向手段へ入射する2本の光束が成す角度α(rad)と2本の偏向光束を平行にするために偏向手段が回転する角度γ(rad)との関係は以下の通りである。
【0131】
γ=α/2 ・・・▲8▼
そこで、▲8▼式を▲7▼式に代入して、
【0132】
【外6】
【0133】
となる。
【0134】
よって、▲9▼式を小さく抑えることでもピントずれジッターを抑えることができる。
【0135】
ジッターは一般的に主走査方向の画素密度で決まる1画素の1/3まで許容できる。
【0136】
600(dpi)では、1画素が約42μmであり、その1/3は14μmである。
【0137】
また、ピントずれも1mm発生することが考えられるので、▲9▼式の計算値は14μm以下とすることが望ましい。
【0138】
{(α×Ldef)/(2×fk)}×{cos(Q/2)−sin(Q/2)×tanθ}≦0.014・・・(10)
図18より、走査光学系では、cos(Q/2)−sin(Q/2)×tanθが1±Δ(微小値)なので、cos(Q/2)−sin(Q/2)×tanθ=1と近似できることから、
これにより、ピントずれジッターは、
【0139】
【外7】
【0140】
と置換できることが分かる。
【0141】
つまり、
【外8】
【0142】
を満足していればよい。
【0143】
また、本実施形態の様に、主走査方向に離間した2つの発光点を同一の集光レンズ系にて平行光束に変換する構成においては、▲1▼式が成立することから、近似式▲2▼を代入すると(11)式は以下の式に変換できる。
【0144】
【外9】
【0145】
を満足させればよい。
【0146】
本実施形態では、Ldef=2mm、Sm=0.0897mm、fcol=20mm、fk=200mmであって、
【0147】
【外10】
【0148】
と非常に小さな値に抑えている。
【0149】
これによって、走査光学手段のピント位置ずれが生じた際に発生するジッター量を実施形態1よりも小さく抑えることができる。また、感光体ドラムが偏心した場合に発生するジッターに関しても同様に低減することができる。
【0150】
実施形態1の様に、光源手段から偏向手段までの間に、集光レンズ系以外に走査光学系のような他の光学素子を通過する場合は、光源手段から偏向手段に至る全ての光学素子を入射光学系とし、入射光学系の主走査方向の焦点距離をfcolとして計算すればよい。
【0151】
実施形態2の様に、同期検知用光学系を用いた場合においても、本実施形態と同様に同期検知用光学系のピント位置ずれによるジッターを小さく抑えることができる。
【0152】
このことから、偏向手段の構成を適切に選択することにより、ジッターが更に低減された常に良好なる画像が得られるマルチビーム光走査装置を提案することができる。
【0153】
本実施形態では、偏向手段にガルバノミラーを用いた例を説明したが、それに限ったものではなく、実施形態1、2のような回転軸の周りに複数の偏向面を有し、回転軸から偏向面までの距離が一定ではないポリゴンミラーを用いた場合においても同様の効果を得ることができる。
【0154】
(実施形態4)
図19は本実施形態のガルバノミラー5の斜視図であり、図20(A)にはガルバノミラー5の副走査断面図を図20(B)には主走査断面図を示した。
【0155】
本実施形態の実施形態3との相違点は、ガルバノミラー5の回転軸Zを偏向面に沿わせた位置に配置した点である。
【0156】
図20(B)に示したように、偏向面5aから偏向素子15の回転中心(回転軸Z)までの距離はLdef=0mmとなる。この偏向手段を用いることによって、▲3▼式からピンずれジッターが発生しないマルチビーム走査装置を実現することができる。
【0157】
(実施形態5)
図21には本実施形態の偏向手段の主走査方向の要部概要図である。
【0158】
本実施形態の実施形態1との相違点は、図21に示した偏向手段を使用した点である。
【0159】
本実施形態の偏向手段は、主走査方向に8個の側面5a〜5hを有しており、側面5a、5c、5e、5g、と側面5b、5d、5f、5hとでは、回転中心からの距離が異なっており、側面5a、5c、5e、5gは側面5b、5d、5f、5hに対して回転中心からの距離が短い。
【0160】
よって、側面5a、5c、5e、5gのみを鏡面加工して偏向面として使用することで、ピントずれジッターを低減したマルチビーム走査装置を提供することができる。
【0161】
このとき、側面5a、5c、5e、5gから回転中心までの距離をLdef、側面5b、5d、5f、5hをLmaxとすると、▲4▼式を満足する。
【0162】
(実施形態6)
図22は本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施形態6は、光走査装置を4個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図22において、60はカラー画像形成装置、111,112,113,114は各々実施形態1〜5に示したいずれかの構成を有する光走査装置、21,22,23,24は各々像担持体としての感光ドラム、31,32,33,34は各々現像器、51は搬送ベルトである。
【0163】
図22において、カラー画像形成装置60には、パーソナルコンピュータ等の外部機器52からR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ53によって、C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各画像データ(ドットデータ)に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置111,112,113,114に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム41,42,43,44が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム21,22,23,24の感光面が主走査方向に走査される。
【0164】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は光走査装置(111,112,113,114)を4個並べ、各々がC(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各色に対応し、各々平行して感光ドラム21,22,23,24面上に画像信号(画像情報)を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
【0165】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く4つの光走査装置111,112,113,114により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム21,22,23,24面上に形成している。その後、記録材に多重転写して1枚のフルカラー画像を形成している。
【0166】
前記外部機器52としては、例えばCCDセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置60とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【0167】
尚、本発明の各実施形態では2本の光束を光走査するマルチビーム光走査装置を例にあげたがこれに限ったものでなく、例えば4本若しくは8本の光束と多くの光束を同時に光走査するマルチビーム光走査装置ほど本発明によって各ジッターを低減する効果が大きくなる。
【0168】
また、本発明の各実施形態では2本の発光点を有するモノリシックな半導体レーザーを光源手段に用いていたがそれに限ったものではなく、個々の発光点から発せられた1本もしくは複数の光束をプリズム等の合成手段を用いて合成して偏向手段へ入射させても良く、個々の発光点から発せられた1本もしくは複数の光束を直接偏向手段へ入射させても良い。
【0169】
【発明の効果】
本発明の効果は、主走査方向に離間して配置された複数の発光点を有する光源手段を用いても、ピントずれジッターを軽減することができるマルチビーム走査装置を提供する点にある。また、ドラム偏心ジッターについても軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1における主走査断面図
【図2】本発明の実施形態1における光源配置を説明する要部概要図
【図3】本発明の実施形態1における偏向手段の状態を説明する要部概要図
【図4】本発明の実施形態1における同期検知手段の特性を説明する図
【図5】本発明の実施形態1における主光線光路を説明する主走査断面図
【図6】従来のマルチビーム走査装置における主光線光路を説明する主走査断面図
【図7】走査光学系のピント位置ずれがない状態を説明する図
【図8】走査光学系のピント位置ずれによるジッターを説明する図
【図9】走査光学系のピント位置ずれによるジッターを説明する図
【図10】走査光学系のピント位置ずれによるジッターを説明する図
【図11】感光体ドラム位置のずれによるジッターを説明する図
【図12】本発明の実施形態2における主走査断面図
【図13】本発明の実施形態3における主走査断面図
【図14】本発明の実施形態3における入射光束の様子を説明する図
【図15】本発明の実施形態3における偏向の様子を説明する図
【図16】本発明の実施形態3における偏向手段の斜視図
【図17】本発明の実施形態3における偏向素子の断面図
【図18】本発明の実施形態1〜5に適用できる数値表
【図19】本発明の実施形態4における偏向手段の斜視図
【図20】本発明の実施形態4における偏向素子の断面図
【図21】本発明の実施形態5における偏向手段を説明する図
【図22】本発明のカラー画像形成装置の要部概要図
【図23】従来のマルチビーム走査装置における斜視図
【符号の説明】
1 光源手段(半導体レーザー・半導体レーザーアレイ)
2 集光レンズ系(集光レンズ)
3 シリンドリカルレンズ
4 開口絞り(遮光手段)
5 偏向手段(ポリゴンミラー)
6 駆動手段(モーター)
7 走査光学系(fθレンズ)
8 被走査面(感光体ドラム)
9 同期検知用折り返しミラー(BDミラー)
10 同期検知手段
11 同期位置決定手段(スリット)
12 光検出素子(BDセンサー)
13 入射用折り返しミラー
14 同期検知用光学系(BDレンズ)
15 偏向素子
16 保持部材
Claims (17)
- 少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、を有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記偏向手段の偏向面の主走査方向の幅よりも広く、
該光源手段から発せられた複数の光束が前記偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα(rad)、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をLdef(mm)、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をfk(mm)、該光源手段から発せられた複数の光束を該偏向手段に導くための入射光学系の光軸が該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度をQ(rad)、該偏向面で偏向された光束の主光線と該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度を画角θ(rad)としたとき、次の条件を満足することを特徴とするマルチビーム光走査装置。
{(α×Ldef)/(2×fk)}×{cos(Q/2)−sin(Q/2)×tanθ}≦0.014 - 少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、を有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記偏向手段の偏向面の主走査方向の幅よりも広く、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα(rad)、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をLdef(mm)、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をfkとしたとき、次の条件を満足することを特徴とするマルチビーム光走査装置。
(α×Ldef)/(2×fk)≦0.014 - 少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、該偏向手段で偏向された複数の光束を受光し、該複数の光束が該被走査面上の走査有効範囲へ走査を開始するタイミングを検知する同期検知手段とを有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記光源手段から発せられた複数の光束を前記被走査面上の走査有効範囲全域ならびに走査有効範囲外に設けられた同期検知手段へ向けて偏向させる際に前記偏向手段の偏向面が移動して存在しうる主走査方向の移動範囲よりも広くなっており、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα(rad)、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をLdef(mm)、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をfk(mm)、該光源手段から発せられた複数の光束を該偏向手段に導くための入射光学系の光軸が該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度をQ(rad)、該偏向面で偏向された光束の主光線と該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度を画角θ(rad)としたとき、次の条件を満足することを特徴とするマルチビーム光走査装置。
{(α×Ldef)/(2×fk)}×{cos(Q/2)−sin(Q/2)×tanθ}≦0.014 - 少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、該偏向手段で偏向された複数の光束を受光し、該複数の光束が該被走査面上の走査有効範囲へ走査を開始するタイミングを検知する同期検知手段とを有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記光源手段から発せられた複数の光束を前記被走査面上の走査有効範囲全域ならびに走査有効範囲外に設けられた同期検知手段へ向けて偏向させる際に前記偏向手段の偏向面が移動して存在しうる主走査方向の移動範囲よりも広くなっており、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα(rad)、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をLdef(mm)、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をfkとしたとき、次の条件を満足することを特徴とするマルチビーム光走査装置。
(α×Ldef)/(2×fk)≦0.014 - 前記光源手段から前記偏向手段までの間にある入射光学系の光軸は、前記走査光学系の光軸に対して主走査方向に角度を有していることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のマルチビーム光走査装置。
- 前記光源手段から前記偏向手段までの間にある入射光学系の光軸が該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度をQ(rad)、前記偏向面で偏向された光束の主光線と該走査光学系の光軸との主走査方向に成す最大画角をθmax(rad)としたとき、次式を満足することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項記載のマルチビーム光走査装置。
θmax≦Q/4 - 主走査方向において前記光源手段から前記偏向手段までの間にある入射光学系の光軸は、前記走査光学系の光軸と平行であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項記載のマルチビーム光走査装置。
- 前記偏向手段の偏向面から前記偏向手段の回転中心までの距離をLdef(mm)、主走査断面内にある前記偏向手段の側面のうち前記偏向手段の回転中心から最も遠くに離れた側面から前記偏向手段の回転中心までの距離をLmax(mm)としたとき、次の条件を満足することを特徴とする請求項1〜7記載のマルチビーム光走査装置。
Ldef<Lmax - 前記偏向手段はポリゴンミラーであることを特徴とする請求項1〜8記載のマルチビーム光走査装置。
- 前記偏向手段はガルバノミラーであることを特徴とする請求項1〜8記載のマルチビーム光走査装置。
- 前記偏向手段によって偏向された複数の光束の一部が前記走査光学系とは異なる同期検知用光学系を介して同期検知手段へ導光されることを特徴とする請求項1〜10記載のマルチビーム光走査装置。
- 前記光源手段はモノリシックな半導体レーザーを用いたことを特徴とする請求項1〜10記載のマルチビーム光走査装置。
- 前記光源手段から発せられた複数の光束は合成手段により合成されて前記偏向手段へ導光されることを特徴とする請求項1〜12記載のマルチビーム光走査装置。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光束によって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、前記現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とから成る画像形成装置。
- 請求項14に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとから成る画像形成装置。
- 請求項1〜13のいずれか一項に記載の光走査装置から成る複数の走査光学装置と、各々の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とから成るカラー画像形成装置。
- 更に、外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを備えた請求項16記載のカラー画像形成装置。
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