JP3747668B2 - 光走査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査装置にかかり、特に、複数光束を用いて同一感光体の異なる位置の走査や複数の感光体の走査を行い画像を記録するレーザー複写機、レーザープリンタ、レーザーファクシミリ等の光走査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
複数の光束(レーザービーム)により同一感光体の異なる位置もしくは異なる感光体を露光走査し静電潜像を形成することにより多色画像を記録するプリンタやデジタル複写機等が広く知られている。例えば、異なる被走査面を複数ビームで露光走査する光走査装置が提案されている(特開昭56−161566号、特開平2−58014号公報参照)。
【0003】
図9に示すように、異なる被走査面を複数ビームで露光走査する光走査装置では、複数の光源からの光束は各光源毎に設けられた変調器およびビーム整形光学系を介して同一回転多面鏡へ入射される。回転多面鏡により偏向された各光束は同一のfθレンズを通過した後、平面鏡により分離され、各光束毎に設けられた円筒レンズに入射された後、異なる位置を走査される。走査露光され形成された潜像は異なる色の現像により多色の画像を記録する。なお、異なる走査位置は同一記録媒体の異なる位置または異なる記録材料でも可能である。
【0004】
この走査装置は2本の光束をfθレンズ出射後に空間的に分離するために各光束のfθレンズヘの副走査方向入射角度を異ならせている。ところが、fθレンズヘ副走査方向に角度を持って入射することにより走査線の湾曲(所謂Bow)が生じる。このため、円筒レンズを被走査面の手前に配置することによって、弓状の走査線の湾曲を補正することが示されている。
【0005】
ところで、回転多面鏡の小型化、光学性能の左右対称性確保の点で有利なものとして所謂正面入射ダブルパス走査光学系が提案されている(特開平9−96773号公報参照)。この正面入射ダブルパス走査光学系では、主走査方向のみ曲率を有するfθレンズを傾けて配置することによって、ダブルパス光学系で生じやすい入射光のfθレンズ表面反射による迷光を防止して安価でありながら良好な光学性能を確保することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、正面入射走査光学系において入射光束と出射光束とを分離するために偏向面に対し副走査方向に所定角度で光束を入射するより生じるBowは、単色の記録装置であれば数百μm程度までのBowであれば殆ど認知できず実用上も問題無いが、複数光束で異なる位置を露光走査して異なる色の画像を形成する記録装置では、複数光束間でBowの度合いが異なり、異なる色で画像を形成すると数十μmの差であっても色ずれとして認知される。すなわち、図10に示すように、図10(イ)に示す走査線Aと図10(ロ)に示す走査線Bとで異なる湾曲となる場合、図10(ハ)に示す多色画像として合成されると、色ずれとして容易に認知されることになる。また、Bowの差は画像中央と画像端部で色ずれ量が変化することであり、色ムラとなり良好な画像を得ることができない。
【0007】
このBowの防止を図るため、特開昭56−151566号には被走査面の前に円筒レンズの焦点を位置させることが提案されている。しかしながら、円筒レンズ焦点に被走査面が配置されるために、回転多面鏡への斜入射によるBowを完全には補正できない。
【0008】
また、特開平2−58014号にはfθレンズの出射主平面を偏向面近傍に配置し、被走査面手前に配置したトーリック面を有するアナモフィックな集光レンズを各光束毎に設けることによって副走査方向の像面湾曲を小さくしつつ、偏向器への斜入射によるBowを補正することが示されている。しかしながら、出射主平面を偏向反射面近傍にする必要がありfθレンズ設計自由度を制限することになると共にアナモフィック集光レンズは被走査面前に配置するため大型化し、製造が困難である。
【0009】
なお、特開平2−289816号公報には平行平面板を副走査対応方向に回転することによってBowを補正する技術が提案されているが、平行平面板を回転すると、fθ特性が変化することになり、主走査方向の色ずれが生じる。
【0010】
本発明は、上記事実を考慮して、安価でかつ小型化可能に、複数光束間の位置ずれを抑制することが可能な光走査装置を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、複数の光束により同一感光体の異なる位置または異なる感光体を露光走査して多色画像を記録するときに、形成される走査線に湾曲が存在すると、視認され易い色ずれが生じるということに着目し、本発明に到達したものである。
【0012】
本発明は、主走査方向と交差する副走査方向に各々入射光と反射光が重複しないように副走査方向で同一方向に所定角度だけ光軸が傾くように入射された複数の光束を反射すると共に前記主走査方向に偏向させる偏向手段と、前記偏向手段により前記副走査方向に異なる角度で反射された複数の光束について各々光スポットが走査されるように被走査面上に集束させる走査光学系と、を備えた光走査装置において、前記走査光学系を、前記複数の光束について前記主走査方向に結像させる同一の第1光学系と、前記複数の光束の各々に対応されかつ前記副走査方向に集束させる複数の第2光学系とから構成しかつ前記偏向手段の偏向面と被走査面とが副走査方向に共役関係となるように前記第1光学系と第2光学系を構成し、前記光軸が傾くように複数の光束を入射させることで生じる被走査面上における複数の走査線の湾曲について副走査方向の走査線湾曲の差が抑制されるように、前記偏向手段による偏向位置と被走査面との関係として副走査方向の前記走査光学系の共役倍率を、複数光束の間で異なるように設定したことを特徴とする。
【0013】
本発明では、走査光学系によって、副走査方向に異なる角度で反射された複数の光束の各々を光スポットが被走査面上で走査線として走査されるように集束させる。例えば異なる位置で光スポットが走査されるように集束させることができる。この走査光学系は、第1光学系と第2光学系から構成される。第1光学系は複数の光束を主走査方向に結像させるもので、第2光学系は複数の光束の各々を副走査方向に集束させるものである。偏向手段には副走査方向に所定角度だけ光軸が傾くように光束が入射されるので、走査光学系にも光軸が傾くように光束が入射される。これにより、被走査面上に形成される走査線は湾曲する(所謂Bowが生じる)ことになる。そこで、走査線湾曲の差が抑制されるように、偏向位置と被走査面との関係として副走査方向の走査光学系の共役倍率を、複数光束の間で異なるように設定する。例えば、発生するBowが大きい光束に対応する共役倍率を小さくし逆にBowの発生が小さい光束に対応する共役倍率を大きくする。これによって、被走査面でのBowの量が一致したり減少させたりできる。このように、光束を走査した場合に生じる走査線の湾曲について複数光束の間の湾曲の差を抑制することによって、新規の光学素子を追加することなく視認され易い色ずれや色むらを減少させることができる。
【0014】
本発明の光走査装置では、前記偏向手段における副走査方向の反射角度が大きい光束側の共役倍率を、副走査方向の反射角度が小さい光束側の共役倍率より小さく設定することができる。
【0015】
被走査面上に形成される走査線は、偏向手段による反射角度が大きくなるに従って湾曲が大きくなる。すなわち、偏向手段への入射角度が大きくなるに従って湾曲が大きくなる。これは偏向面への副走査方向の斜入射によって発生する偏向走査面の湾曲が大きくなるためである。これによって、偏向面の副走査方向の反射角度(入射角度)が大きい光束に対応する共役倍率を小さくすることによって複数光束間の走査線湾曲の差を減少させたり一致させたりすることができる。これによれば、各光束の偏向手段以降の共役倍率を異なるように設定したのでBow差を抑制でき、色ずれのない良好なカラー画像を得ることができるという効果がある。
【0016】
また、本発明の光走査装置では、副走査方向について、偏向された光束の光軸と第1光学系の光軸とのなす角度が大きい光束側の共役倍率を、前記偏向された光束の光軸と第1光学系の光軸とのなす角度が小さい光束より小さく設定することができる。
【0017】
光走査装置では、迷光が生じたり主走査による光束の大きさが変化することがある。このような迷光や主走査端部におけるビーム径の太りを防止することやBowの絶対値を小さくするために、fθレンズで代表される第1光学系を副走査方向に傾けることが知られている。このように、第1光学系を傾けることによって、例えば、Bowの絶対値が小さくなるが、差に変化はない。このため、副走査方向について、偏向された光束の光軸と第1光学系の光軸とのなす角度が大きい光束側の共役倍率を、前記偏向された光束の光軸と第1光学系の光軸とのなす角度が小さい光束より小さく設定することによって複数光束間の走査線湾曲差を減少させたり一致させたりすることができる。これによれば、fθレンズ等の第1光学系の光軸と偏向光束のなす角度が大きい光束側の共役倍率を小さく設定できるので、所謂ダブルパス正面入射光学系において迷光等の防止のためfθレンズを傾けて配置した光学系であってもBow差を0もしくは減少させることができる効果がある。
【0018】
また、本発明の光走査装置では、各光束に対応して各光束の大きさを制限する開口手段を各々有し、該開口手段は副走査方向の幅を異ならせることができる。
【0019】
偏向面から被走査面の間の倍率を各光束間で異なるものすると、光源から偏向面までの光学系を共有または同一部品で構成した場合、各光束の副走査方向の倍率が異なることとなり、被走査面上の副走査方向のビーム径に差が生じることとなる。そこで、各光束に対応して設けられた開口手段の開口について副走査方向の幅を異ならせ、副走査方向のビーム径が各光束間で略一致するようにすることで、被走査面上において副走査方向のビーム径に差が生じることがない。これによれば、各光束に対応する副走査方向の開口幅を異なるように構成することによって共役倍率の違いによって副走査方向の光束径の差が生じることを防止することができる効果がある。
【0020】
また、本発明の光走査装置では、前記偏向手段へ光束を入射するための複数の光束を射出する光源をさらに有し、前記複数の光束の各々に対する該光源から被走査面までの副走査方向の倍率を相互に略同一とすることができる。すなわち、各光束に対応する共役倍率を異ならせると共に、各光束の光源から被走査面までの光学素子による副走査方向の倍率を略同一とする。
【0021】
開口幅を異ならせて副走査方向のビーム径を略一致させると開口による光束のケラレ量が異なるものとなり、透過率が各光束間で異なる。このため、同一のエネルギで露光しようとすると、出射光量に差が生じる。ゼログラフィー(Xerographhy)のバラ付きや光走査装置の本来のバラつきに、さらに複数光束間の出射光量に差が生じることは、出射光量の範囲を拡大することになり光源(例えばレーザ)が高価格になる。また、レーザアレイ等の複数光源を用いて複数走査線を形成するように同時走査する光走査装置では、走査線の間隔が異なることになる。そこで、光源から被走査面までの副走査方向の倍率を略同一とすることによって、副走査方向のビーム径を略一致させると共に出射光量および走査線の間隔を略一致させることができる。このように、光源から被走査面までの副走査方向の倍率を各光束で略等しく構成することによって、Bow差による色ずれを防止でき、光量利用効率を向上できると共に、副走査方向の光束径を等しくする効果がある。また、LDアレイ等を用いた同時走査光学系においても走査線間隔を各色間で略一致させることができるという効果がある。
【0022】
また、本発明の光走査装置では、前記複数の第2光学系は、円筒面を有する反射光学素子で構成し、該反射光学素子への光束の入射角度の各々を異ならせることが好ましい。
【0023】
共役倍率を異ならせるには、第2光学系の焦点距離および配置を異ならせる必要がある。屈折光学素子によって焦点距離をかえるには曲率半径または屈折率をかえる必要があり、共通の部品を用いることができない。そこで、複数の第2光学系の各々を円筒面を有する反射光学素子で構成することによって、部品の共通化を実施でき、より低価格となるように設計することができる。また、円筒面を有する反射光学素子で構成した第2光学系に各光束が入射する角度を異ならせることにより同一曲率半径の素子を利用可能である。このように、円筒鏡への入射角度を異ならせることにより、同一部品である円筒鏡を用いて低価格化を実現するという効果がある。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態は、複数の光束として2本の光束を採用し、回転多面鏡により偏向し、走査結像させる光走査装置に本発明を適用したものである。
【0025】
[第1実施の形態]
図2は、本実施の形態の光走査装置の概略を斜視図で示したものであり、図3は、図2の矢印Ey方向(副走査方向)について見た図である。図2及び図3に示すように、本実施の形態の光走査装置は、複数の光束を偏向する偏向手段としての回転多面鏡28と、回転多面鏡28によって反射偏向された光束が照射される画像記録用の感光体が塗布された感光体ドラム30A,30Bと、各々光束を出射するレーザダイオードアセンブリ20A,20Bとを含んで構成されている。回転多面鏡28は正多角柱形状で構成され、その側面部は各々偏向面28Aとして機能する平面鏡で形成されている。回転多面鏡28は、略鉛直方向の回転軸Oを中心として図示しないモータ等の駆動手段によって所定の角速度で矢印P方向に回転され、光源からの光束が等角速度で偏向されるように設置されている。
【0026】
なお、以下の説明では、回転多面鏡28によって反射偏向された光束の軌跡によって形成される面を主走査面、この主走査面と感光体ドラム表面とが交わって形成される方向を主走査方向、該主走査面に交差(特に直交)する方向を副走査方向とする。また、感光体ドラム表面を被走査面とする。
【0027】
第1のレーザダイオードアセンブリ20Aは、主走査方向に対応する方向の拡がり角が副走査方向に対応する方向の広がり角よりも大きい拡散光である発散光束を射出する光源としての半導体レーザ14Aと、該半導体レーザ14Aから射出された光束を整形するためのコリメータレンズ16Aと、ビ一ム成形用すなわち光束を所望のスポット径とするための開口絞り18Aとから構成されている。なお、半導体レーザ14Aは、図示しない変調手段により画像信号に応じてオン・オフ制御されるようになっている。このレーザダイオードアセンブリ20Aは、光束LAを出射する。
【0028】
開口絞り18Aの射出側には、円筒レンズ22Aが設けられている。円筒レンズ22Aは、透過した光束LAを副走査方向にのみ収束させるように設けられており、回転多面鏡28の偏向面28Aまたはその近傍で収束させることにより、光束LAを主走査方向に沿う方向に細長い線像として結像させるための整形光学系である。
【0029】
レーザダイオードアセンブリ20Aから放出される光束LAの軸上でかつ、円筒レンズ22Aの出射側には光束LAを回転多面鏡28へ向けて正面から入射させるための平面鏡24Aが配置されている。
【0030】
平面鏡24Aと回転多面鏡28との間には、回転多面鏡28によって反射偏向された光束LAを感光体ドラム30Aに光スポットとして収束させることにより結像させると共に、結像された光スポットが偏向走査によって感光体ドラム30の表面で等速で移動させるためのfθレンズ系26が配置されている。このfθレンズ系26は、第1レンズ26F及び第2レンズ26Sから構成され、平面鏡24Aによって回転多面鏡28に正面から入射された光束LA及び回転多面鏡28によって反射偏向された光束LAが共に入射されるように配置されている。
【0031】
すなわち、回転多面鏡28による反射偏向の前後2回、光束LAがこのfθレンズ系26を通過するようになっており、本光学系は全体として、所謂正面入射ダブルパス光学系を形成している。なお、回転多面鏡28への入射光と回転多面鏡28からの反射光とが重複することを避けるために、回転多面鏡28への入射光の方向は、回転多面鏡28の回転軸と直交する方向から副走査方向へ傾斜した方向とされている。
【0032】
第2のレーザダイオードアセンブリ20Bは、第1のレーザダイオードアセンブリ20Aと同様に、半導体レーザ14Bと、コリメータレンズ16Bと、開口絞り18Bとから構成されている。このレーザダイオードアセンブリ20Bは、光束LBを出射する。また、開口絞り18Bの射出側には、円筒レンズ22B、平面鏡24Bが順に配置されており、光束LBがfθレンズ系26へ至る構成とされている。
【0033】
このように、本実施の形態では、回転多面鏡28による反射偏向の前後2回、2本の光束LA,LBがfθレンズ系26を通過するようになっており、本光学系は全体として、所謂正面入射ダブルパス光学系を形成している。
【0034】
回転多面鏡28により反射偏向された光束LAのfθレンズ系26の出射側には、反射鏡32A、円筒鏡34A、反射鏡36Aが順に設けられている。回転多面鏡28により反射偏向された光束LAは、反射鏡32Aで反射され、円筒鏡34Aで反射され、反射鏡36Aで反射されて感光体ドラム30Aへ到達する。
【0035】
同様に、回転多面鏡28により反射偏向された光束LBのfθレンズ系26の出射側には、反射鏡32B、円筒鏡34B、反射鏡36Bが順に設けられている。回転多面鏡28により反射偏向された光束LBは、反射鏡32Bで反射され、円筒鏡34Bで反射され、反射鏡36Bで反射されて感光体ドラム30Bへ到達する。
【0036】
本実施の形態では、上記fθレンズ系26は、偏向走査された光束を感光体ドラムの表面(被走査面)上に結像する結像光学素子として機能する。すなわち、結像光学素子は主に主走査方向に結像作用を有し等角速度で偏向される光束を等速度に変換する機能を有して各光束が共通に通過する第1光学系である。
【0037】
また、円筒鏡34A,34Bの各々は、各光束の各々についての第2光学系として機能する。すなわち、第2光学系は、主に副走査方向に結像作用を有して偏向反射面に線状に集束した光束をfθレンズ系26との合成屈折力にて感光体ドラムの表面(被走査面)上に結像させるものであり、光束毎に対応されている。
【0038】
従って、複数(本実施の形態では2本)の光束は整形光学系(円筒レンズ22A,22B)を経た後に、副走査方向に異なる角度で偏向反射面に入射する。回転多面鏡28にて偏向された各光束は同一のfθレンズ26に異なる角度で入射し結像作用を受けた後に出射し、異なる反射鏡32A,32Bにより分離され各光束に対応する円筒鏡34A,34Bに入射され、反射鏡36A,36Bに案内されて異なる感光体ドラム30A,30Bを走査露光する。
【0039】
感光体ドラム30Aは、光束に感光する感光材料が表面に塗布された細長い略円柱形状に形成されている。感光体ドラム30Aは、回転多面鏡28により走査される光束の主走査方向に沿う方向(図2の矢印Q方向)に、感光体ドラム30Aの長手方向が略一致するように配置されている。この感光体ドラム30Aは、回転軸を中心として図示しない駆動手段によって予め定められた一定の回転速度で矢印S方向に回転する構成とされている。
【0040】
なお、感光体ドラム30Bは、感光体ドラム30Aと同様の構成であるため、説明を省略する。
【0041】
上記の各感光体ドラム30A,30Bは露光されると潜像を生じ、各感光体ドラム上の潜像に対応して異なる色の現像が行われることで多色の可視像が得られる。この可視像を同一記録媒体に転写することで多色プリントを得ることができる。
【0042】
なお、本実施の形態では感光体ドラムが2個の場合を説明するが、同様の構成の走査装置および感光体ドラムを追加することにより4色の記録装置を形成することができる。
【0043】
上記fθレンズ26は本発明の第1光学系に相当し、円筒鏡34A,34Bは本発明の第2光学系に相当する。また、開口絞り18A,18Bは、本発明の開口手段に相当する。
【0044】
図1には、本実施の形態の光走査装置における副走査方向の光束についての展開図を示した。光束LA,LBは各々異なる角度でfθレンズ26(第1光学系)に入射され、fθレンズ26を通過し偏向面28Aに入射される。偏向面28Aにより反射された各光束LA,LBは再びfθレンズ26を通過した後に、反射鏡(折り返し鏡)32A,32Bにより各々反射分離される。この後に、各光束LA,LBに対応して設けられた円筒鏡34A,34B(第2光学系)に光束LA,LBの各々が入射される。これら円筒鏡34A,34Bにより反射された光束LA,LBの各々は被走査面である感光体ドラム30A,30Bに結像される。
【0045】
なお、第2光学系として機能する円筒鏡34A,34Bは円筒反射素子に限定されるものではなく円筒レンズまたは走査中央と走査端部とで副走査方向の曲率が変化する変形円筒レンズでもよい。
【0046】
なお上記では、偏向面28Aと感光体ドラムの被走査面は副走査方向に共役であるため、偏向面28Aのfθレンズ系26(第1光学系)による共役像位置(共役面28X)から円筒鏡34A(第2光学系)までを距離S1a、共役像位置(共役面28X)から円筒鏡34B(第2光学系)までを距離S1b、円筒鏡34Aから被走査面までを距離S2a、円筒鏡34Bから被走査面までを距離S2bとする。
【0047】
上記において、光束LA,LBの偏向面28Aに対する副走査方向の入射角度は、光束LAが大きな角度とされている。この場合、図4に示すように、光束LA,LBの入射角度αA,αB(αA>αB)とされることにより、入射角度が大きな光束LAの偏向反射による光束の軌跡により形成される面がより大きくたわむことになる。これによって、走査線の湾曲は入射角度が大きな光束LA側が大きくなる。
【0048】
そこで、本実施の形態では光束LAに関する距離S2aを光束LBに関する距離S2bより小さくして、感光体ドラム上に結像するように円筒鏡34A,34Bの各々の曲率半径を設定する。すなわち、偏向面28Aへの副走査方向の入射角度が大きい光束側の共役倍率を小さく設定する。これによって、走査線湾曲の度合いを変更することができ、光束LA,LBの感光体ドラム表面(被走査面)における走査線湾曲の差を低減させることができる。
【0049】
詳細には、偏向面28Aと感光体ドラム表面(被走査面)は副走査方向に共役であるため、偏向面の第1光学系(fθレンズ系26)による共役像位置から第2光学系(円筒鏡34A,34B)までの距離S1、第2光学系から被走査面までの距離S2との関係は、共役倍率β(β=S2/S1)で表される。すなわち、光束LAに関して共役倍率βa(βa=S2a/S1a)であり、光束LBに関して共役倍率βb(βb=S2b/S1b)である。偏向面28Aから被走査面までの光路長は光束LAと光束LBとで同一であるため、距離については、S1a>S1b、S2a<S2bの関係となる。これにより、光束LA,LBについての共役倍率は、|βa|<|βb|の関係となる。
【0050】
このように、本実施の形態では偏向面28Aへの副走査方向の入射角度が大きい光束側の共役倍率を小さく設定しているので、走査線湾曲の度合いを光束毎に変更することができ、光束間で生じる走査線湾曲の差を低減させることができ、Bow差を低減させることができる。これによって、色ずれや色ムラを抑制した良好な多色画像を得ることができる。
【0051】
[第2実施の形態]
本実施の形態は、偏向された光束とfθレンズ系の光軸とのなす角度関係によりBow差を抑制する場合に本発明を適用したものである。なお、本実施の形態は上記実施の形態と略同様の構成であるため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、本実施の形態では、従来の光走査装置と比較しつつ説明する。
【0052】
図5に示すように、本実施の形態の光走査装置では、光束LA,LBは各々異なる角度でfθレンズ26(第1光学系)に入射され、fθレンズ26を通過し偏向面28Aに入射される。本実施の形態では、偏向面28Aには、光束LAが入射角度αA=2.4度、光束LBが入射角度αB=1.5度で入射されるように設定している。偏向面28Aにより反射された各光束LA,LBは再びfθレンズ26を通過した後に反射鏡(折り返し鏡)32A,32Bにより各々反射分離され、この後に、円筒鏡34A,34B(第2光学系)に各々入射され、これら円筒鏡34A,34Bにより反射された光束LA,LBの各々が被走査面である感光体ドラム30A,30Bに結像される。
【0053】
本実施の形態のfθレンズ系26の第1レンズ26F,及び第2レンズ26Sの各々は、その光軸に対して傾けて配置されている。具体的には、偏向された光束により形成される面(軌跡の面)に垂直な面に対して7度傾くと共に、入射光束とのなす角度が大きくなる方向に傾くように配置されている。これは、主走査方向のビーム径が走査端部で太らないようにするためであると共に、ダブルパス光学系においてレンズ面による表面反射が迷光となって被走査面に入射されることを抑制するためである。
【0054】
このため、斜入射により生じるBowをfθレンズ系26によって過補正することになり、偏向面28Aへの入射角度が大きい光束の方がBowの発生量は小さくなる。すなわち、fθレンズ系26はその光軸が入射光束とのなす角度が大きくなるように設定されるため、偏向された光束に対しては相対的に偏向面28Aへの入射角度が大きい光束側の方がfθレンズ系26とのなす角度が小さくなり、過補正の量が小さく、発生するBowが小さくなる。
【0055】
これよって、偏向面28Aへの入射角度が相対的に小さいがfθレンズ系26と偏向後の光束のなす角度が大きい光束LBの共役倍率を小さくすることによってBow差を低減することができる。
【0056】
次の表1には従来の偏向面以降の主要光学データを示し、表2には本実施の形態の偏向面以降の主要光学データを示した。
【0057】
【表1】
【0058】
【表2】
【0059】
従来の光走査装置は円筒鏡34A,34Bは共通の曲率半径210.79mmの同一部品を用いている。また、fθレンズ系26から円筒鏡34A,34Bまでの距離は229mm、および円筒鏡34A,34Bから各感光体30A,30Bまでの距離も145.6mmとほぼ同一でありこの時の共役倍率は光束LA、光束LBとも約−0.51である。この時のBow差による色ずれの計測結果を図6に示す。Bow差によって生じる2色間色ずれは走査中心から端部になるにつれ増加し、最大像高において22μm発生する。走査密度600dot/inchとすると走査ピッチは42.3μmとなり最太1/2dot色ずれが生じることになり、視認されることなる。
【0060】
これに対し、本実施の形態では光束LΒに対し光束LAのfθレンズ系26から円筒鏡34Aまでの距離を215mmと短く、円筒鏡34Aから感光体ドラム30Aまでを159.2mmと長く構成した。このときの共役倍率βaは光束LAが−0.58であり、光束LBは−0.51である。このように構成したときのBow差による色ずれの計測結果を図7に示した。図から理解されるように、Bow差は最大2μmであり、従来の光走査装置に比べて約1/10になっている。
【0061】
このように、本実施の形態では、fθレンズ系26をその光軸に対して傾けて配置すると共に、fθレンズ系26と偏向後の光束のなす角度が大きい光束LB側の共役倍率を小さく設定しているので、光束間で発生するBow差を抑制でき、このBow差による色ずれを抑制することができる。
【0062】
[第3実施の形態]
本実施の形態は、被走査面上において副走査方向の光束径を考慮したものである。なお、本実施の形態は、上記実施の形態と略略同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【0063】
上記実施の形態では、偏向面から被走査面の間の倍率を各光束間で異ならせて、色ずれを低減させているが、回転多面鏡28以前の光学系を全て共通(共有または同一部品)とした場合、各光束の副走査方向の倍率が異なる。すなわち、半導体レーザから感光体ドラム(被走査面)までの光学倍率が異なり、感光体ドラム(被走査面)上において副走査方向の光束径が異なることになる。
【0064】
例えば、第2実施の形態の光学系で開口絞り18A,18Bの副走査方向幅を1.6mmとすると、共役倍率を共通にしたとき、1/e2強度で定まる副走査方向の光束径は55μm程度であるのに対し、上記のように共役倍率を調整すると、光束LAについては63μmとなる。
【0065】
そこで、本実施の形態では、感光体ドラム(被走査面)上において副走査方向の光束径が各光束間で略一致するように、各光束に対応して設けられた開口絞りについて副走査方向の幅を異ならせている。具体的には、光束LAの開口絞り18Aの副走査方向幅を1.8mmと設定する。
【0066】
このようにすることによって、光束LAの副走査方向の光束径を55μmとすることができ、感光体ドラム(被走査面)上において副走査方向の光束径に差が生じることがない。従って、本実施の形態によれば、副走査方向の光束径に差が生じない光走査装置を得ることができる。
【0067】
[第4実施の形態]
本実施の形態は、光束の光量を考慮したものである。なお、本実施の形態は、上記実施の形態と略略同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【0068】
上記実施の形態では、偏向面から被走査面の間の倍率を各光束間で異ならせて色ずれを低減させたり、開口絞りの開口幅を調整して副走査方向の光束径差を抑制したりしているが、各光束について開口幅を異ならせると、開口絞りを通過する光量に差が生じることになる。このため、同一の光量を維持するためには、半導体レーザの出射光量を異ならせる必要があり、各光束における光量可変範囲が異なることになる。
【0069】
通常、半導体レーザを使用する場合には、一定駆動電流にて1走査線相当のパルス点灯をしたときに光量低下が生じる現象がある(所謂ドループ)。この現象は定格出力に対して出射光量が低い場合に顕著に発生することが知られており、実際に半導体レーザを使用するときのレーザ出力の下限値を決定するときに考慮される。例えば、レーザプリンタなどに使用される近赤外近傍に発振波長を有する半導体レーザでは出力下限値が1mW近傍のものが多く、この光量を下回ると被走査面内の露光量変動が大きくなり、良好な画質を得ることができない。また、最大定格を越えて発光させると半導体レーザ端面が破壊されたり駆動電流が上昇したりする現象が生じて信頼性を損ねるために、出力の上限値は最大定格を越えないように設定する必要がある。従って、半導体レーザの出射光量範囲は最大定格とドループが許容できる範囲内に設定する必要がある。
【0070】
ところが、走査光学系の透過率、半導体レーザの発散角、及び顕像化方式(例えばXerography)にはばらつきがあるので、上記のように開口絞りにおける透過光量の差があるときには、最大定格の大きい半導体レーザが必要となりコスト高になる。
【0071】
そこで、本実施の形態では、副走査方向における光源(半導体レーザ)から被走査面(感光体ドラム)までの倍率を各光束で略同一とするように構成する。
【0072】
具体的には、円筒レンズ22A(整形光学系)の曲率半径を54.734mm、円筒レンズ22Bの曲率半径を53.626mmとする。これによって、副走査方向の倍率が光束LA、光束LBともに6.35となる。なお、回転多面鏡28以降の光学系は第2実施の形態と同一であり、開口絞り18A,18Bの副走査方向の開口幅はともに1.6mmである。
【0073】
上記の構成とすることにより、光束LAに関する光学系透過率は20.9、光束LBに関する光学系透過率は20.8と略一致し、副走査方向の光束径は光束LA,光束LBともに55μmとなる。
【0074】
なお、光源としては、2つの半導体レーザに代えて、発光点間隔が20μmのLDアレイを用いることができる。この場合、上記構成で被走査面上における走査線間隔は127μmとなり、600dpiの走査線密度の設定で3ライン飛び越し走査により複数ラインを同時走査する光学系を構成することができ、複数色間で走査線間隔が異なることない同時走査光学系を提供することができる。
【0075】
[第5実施の形態]
本実施の形態は、共役倍率の変更をより容易に行うためのものである。なお、本実施の形態は、上記実施の形態と略略同様の構成のため、同一部分には同一符号を付して詳細な説明を省略する。
【0076】
図8に示すように、本実施の形態では、円筒鏡34A,34Bへの光束の入射角度を異なるように設定している。
【0077】
具体的には、fθレンズ系26はその光軸が偏向面28Aに垂直な面(回転多面鏡28の回転軸Oと直交する面)に対し7.2度だけ、入射光束とのなす角度が大きくなる方向に傾けて配置されている。また、入射光束と回転多面鏡28の回転軸Oと垂直な面とのなす角度が光束LAは2.8度、光束LBは1.5度としfθレンズ系26出射後に光束分離が容易なように設定した。
【0078】
ここで、第2光学系として用いる円筒鏡34A,34Bの焦点距離は{−2/(R×cosα)}で表すことができる。なお、αは円筒鏡入射角度であり、Rは円筒鏡曲率半径である。
【0079】
このため、同一曲率半径でも入射角度αを異なるように設定すれば焦点距離を異ならせることができる。そこで、本実施の形態では、入射角度を各光束で異ならせるように設定することで、同一曲率半径を持つ同一部品の円筒鏡を用いて低価格化を図りながら、Bow差を無くすように共役倍率を異ならせるように構成している。
【0080】
次の表3には本実施の形態の偏向面以降の主要光学データを示した。
【0081】
【表3】
【0082】
Bow差を無くすようにするためには回転多面鏡以降の共役倍率を光束LAは光束LBの1.21倍とすればよい。従って、本実施の形態では光束LAの共役倍率を−0.526、光束Bの共役倍率を−0.434とするように、円筒鏡34A(第2光学系)の焦点距離を97.3mm、円筒鏡34Bの焦点距離を90.4とし、円筒鏡から被走査面までの距離を光束LAについては149.75mm,光束LBについては130.68mmとなりように配置する。
【0083】
このように本実施の形態では、第2光学系である円筒鏡の焦点距離および配置を異ならせることによって共役倍率を異ならせているので、低価格でかつ簡単な構成で、Bow差が略0となり、色ずれのない良好な画像を得ることができる。
【0084】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、各光束の偏向手段以降の共役倍率を異なるように設定したのでBow差を抑制することができ、色ずれのない良好なカラー画像を得ることができる、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態に係わる光走査装置における共役倍率を説明するための説明図である。
【図2】 本発明の第1実施形態に係わる光走査装置の構成図である。
【図3】 光走査装置の副走査方向光学配置を示す側面図である。
【図4】 偏向反射面の斜入射によるBowの発生の説明図である。
【図5】 第2実施形態の光走査装置概略を示す側面図である。
【図6】 従来のBow差による色ずれを示した線図である。
【図7】 第2実施の形態のBow差による色ずれを示した線図である。
【図8】 第5実施の形態の光走査装置概略を示す側面図である。
【図9】 従来の光走査装置の構成図である。
【図10】 走査線湾曲差による色ずれ発生を説明する説明図である。
【符号の説明】
LA,LB 光束
14A,14B 半導体レーザ
16A,16B コリメータレンズ
18A,18B 開口絞り
22A,22B 円筒レンズ
26 fθレンズ系
28 回転多面鏡
28A 偏向面
28X 共役面
30A,30B 感光体ドラム
32A,32B 反射鏡
34A,34B 円筒鏡
Claims (5)
- 主走査方向と交差する副走査方向に各々入射光と反射光が重複しないように副走査方向で同一方向に所定角度だけ光軸が傾くように入射された複数の光束を反射すると共に前記主走査方向に偏向させる偏向手段と、前記偏向手段により前記副走査方向に異なる角度で反射された複数の光束について各々光スポットが走査されるように被走査面上に集束させる走査光学系と、を備えた光走査装置において、
前記走査光学系を、前記複数の光束について前記主走査方向に結像させる同一の第1光学系と、前記複数の光束の各々に対応されかつ前記副走査方向に集束させる複数の第2光学系とから構成しかつ前記偏向手段の偏向面と被走査面とが副走査方向に共役関係となるように前記第1光学系と第2光学系を構成し、
前記光軸が傾くように複数の光束を入射させることで生じる被走査面上における複数の走査線の湾曲について副走査方向の走査線湾曲の差が抑制されるように、前記偏向手段による偏向位置と被走査面との関係として副走査方向の前記走査光学系の共役倍率を、複数光束の間で異なるように設定した
ことを特徴とする光走査装置。 - 前記偏向手段における副走査方向の反射角度が大きい光束側の共役倍率を、副走査方向の反射角度が小さい光束側の共役倍率より小さく設定したことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
- 副走査方向について、偏向された光束の光軸と第1光学系の光軸とのなす角度が大きい光束側の共役倍率を、前記偏向された光束の光軸と第1光学系の光軸とのなす角度が小さい光束より小さく設定したことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
- 各光束に対応して各光束の大きさを制限する開口手段を各々有し、該開口手段は副走査方向の幅が異なることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
- 前記偏向手段へ光束を入射するための複数の光束を射出する光源をさらに有し、前記複数の光束の各々に対する該光源から被走査面までの副走査方向の倍率を相互に略同一としたことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
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