JP3749431B2 - Optical scanning device - Google Patents

Description

【００６３】
表１から明らかなように、それぞれの色成分に対応される有限焦点レンズ９およびハイブリッドシリンダレンズ１１は、単体では、どの色成分に関しても、同一のレンズが利用される。なお、Ｙ (イエロー) に対応される偏向前光学系７ＹおよびＢ (ブラック) に対応される偏向前光学系７Ｂは、実質的に、同一のレンズ配置を有する。また、Ｍ (マゼンタ) に対応される偏向前光学系７ＭおよびＣ (シアン) に対応される偏向前光学系７Ｃは、偏向前光学系７Ｙおよび７Ｂに比較して、有限焦点レンズ９とハイブリッドシリンダレンズ１１との間隔が広げられている。
【００６４】
図４には、図３および表１に示した偏向前光学系７ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) のそれぞれを、光偏向装置５の反射面の回転軸に直交する方向（副走査方向）のそれぞれのレーザ合成ミラーの反射面１３Ｙ，１３Ｍおよび１３Ｃから光偏向装置５に向かうレーザビームＬＹ，ＬＭおよびＬＣが示されている。（ＬＹはＬＹａとＬＹｂ、ＬＭはＬＭａとＬＭｂ、ＬＣはＬＣａとＬＣｂから成っている）。
図４から明らかなように、それぞれのレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢは、光偏向装置５の反射面の回転軸と平行な方向に、相互に異なる間隔で、光偏向装置５に案内される。また、レーザビームＬＭおよびＬＣは、光偏向装置５の反射面の回転軸と直交するとともに反射面の副走査方向の中心を含む面、すなわち、光走査装置１の系の光軸を含む面を挟んで非対称に、光偏向装置５の各反射面に案内される。なお、光偏向装置５の各反射面上でのレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢ相互の間隔は、ＬＹ−ＬＭ間で３．２０ｍｍ、ＬＭ−ＬＣ間で２．７０ｍｍ、及び、ＬＣ−ＬＢ間で２．３０ｍｍである。
【００６５】
図５には、光走査装置１の光偏向装置５から各感光体ドラム５８すなわち像面までの間に配置される光学部材に関し、光偏向装置５の偏向角が０°の位置で副走査方向から見た状態が示されている。
【００６６】
図５に示されるように、偏向後光学系３０の第２の結像レンズ３０ｂと像面との間には、レンズ３０ｂを通過された４×２本のレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を像面に向かって折り曲げる第１の折り返しミラー３３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) 、第１の折り返しミラー３３Ｙ，３３Ｍおよび３３Ｃにより折り曲げられたレーザビームＬＹ，ＬＭおよびＬＣを、さらに折り返す第２および第３の折り返しミラー３５Ｙ，３５Ｍおよび３５Ｃならびに３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃが配置されている。なお、図５から明らかなように、Ｂ (ブラック) 画像に対応するレーザビームＬＢは、第１の折り返しミラー３３Ｂにより折り返されたのち、他のミラーを経由せずに、像面に案内される。
【００６７】
第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂ、第１の折り返しミラー３３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) 、及び、第２の折り返しミラー３５Ｙ，３５Ｍおよび３５Ｃは、それぞれ、光走査装置１の中間ベース１ａに、たとえば、一体成型により形成された図示しない複数の固定部材に、接着などにより固定される。
【００６８】
また、第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃは、図１０を用いて後述する固定用リブと傾き調整機構を介して、ミラー面と垂直方向に関連した少なくとも１方向に関し、移動可能に配置される。
【００６９】
第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃおよび第１の折り返しミラー３３Ｂと像面との間であって、それぞれのミラー３３Ｂ、３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃを介して反射された４×２＝８本のレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が光走査装置１から出射される位置には、さらに、光走査装置１内部を防塵するための防塵ガラス３９ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が配置されている。
【００７０】
次に、ハイブリッドシリンダレンズ１１と偏向後光学系３０との間の光学特性について詳細に説明する。
【００７１】
偏向後光学系３０すなわち２枚組みの第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂは、プラスチック、たとえば、ＰＭＭＡにより形成されることから、周辺温度が、たとえば、０°Ｃから５０°Ｃの間で変化することで、屈折率ｎが、１．４８７６から１．４７８９まで変化することが知られている。この場合、第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂを通過されたレーザビームが実際に集光される結像面、すなわち、副走査方向における結像位置は、±１２ｍｍ程度変動してしまう。
【００７２】
このことから、図３に示した偏向前光学系７に、偏向後光学系３０に利用されるレンズの材質と同一の材質のレンズを、曲率を最適化した状態で組み込むことで、温度変化による屈折率ｎの変動に伴って発生する結像面の変動を、±０．５ミリメートル (以下、 [ｍｍ] と示す) 程度に抑えることができる。すなわち、偏向前光学系７がガラスレンズで、偏向後光学系３０がプラスチックレンズにより構成される従来の光学系に比較して、偏向後光学系３０のレンズの温度変化による屈折率の変化に起因して発生する副走査方向の色収差が補正できる。
【００７３】
図６には、図５に示した光偏向装置５と像面との間を通過する第１ないし第４の合成されたレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) と光走査装置１の副走査方向の系の光軸との関係を示す光路図である。
【００７４】
図６に示されるように、光偏向装置５の反射面で反射された第１ないし第４の合成されたレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、それぞれ、第１の結像レンズ３０ａと第２の結像レンズ３０ｂとの間で、副走査方向に関し、系の光軸と交差して、像面に案内される。
【００７５】
図７には、図２に示した偏向前光学系に利用されるレーザ素子の配列が詳細に示されている。
【００７６】
図２を用いて既に説明したように、第１ないし第４の光源３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、それぞれ、２個一組のイエロー第１レーザ３Ｙａおよびイエロー第２レーザ３Ｙｂ、マゼンタ第１レーザ３Ｍａおよびマゼンタ第２レーザ３Ｍｂ、シアン第１レーザ３Ｃａおよびシアン第２レーザ３Ｃｂ、ならびに、黒第１レーザ３Ｂａおよび黒第２レーザ３Ｂｂを有している。なお、対をなすそれぞれのレーザは、副走査方向に関し、後述する像面でのビーム間隔に対応される所定の間隔だけ距離をおいて配置されている。また、それぞれの対すなわち色成分に対応する組みは、図８に示すレーザ合成ミラーブロック１３のそれぞれの反射領域に対応してあらかじめ規定される副走査方向距離で、副走査方向から見た状態で、４層に配置されている。
【００７７】
図８には、第１ないし第４の合成されたレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢを、１つの束のレーザビームとして光偏向装置５の各反射面に案内すレーザ合成ミラーユニット１３が示されている。
【００７８】
レーザ合成ミラーユニット１３は、画像形成可能な色成分の数 (色分解された色の数) よりも「１」だけ少ない数だけ配置される第１ないし第３のミラー１３Ｍ，１３Ｃおよび１３Ｂと、それぞれのミラー１３Ｍ，１３Ｃおよび１３Ｂを保持する第１ないし第３のミラー保持部１３α，１３βおよび１３γならびにそれぞれの保持部１３α，１３βおよび１３γを支持するベース１３ａにより構成される。なお、ベース１３ａならびにそれぞれの保持部１３α，１３βおよび１３γは、熱膨脹率が小さい、たとえば、アルミニウム合金などにより一体的に形成されている。
【００７９】
このとき、光源３Ｙすなわちイエロー第１レーザ３Ｙａおよびイエロー第２レーザ３ＹｂからのレーザビームＬＹは、すでに説明したように、光偏向装置５の各反射面に直接案内される。この場合、レーザビームＬＹは、光走査装置１の系の光軸よりもベース１３ａ側すなわち第１の保持部１３αに固定されるミラー１３Ｍとベース１３ａとの間を通過される。
【００８０】
ここで、合成ミラー１３のそれぞれのミラー１３Ｍ，１３Ｃおよび１３Ｂにより反射されて光偏向装置５に案内される各レーザビームＬＭ，ＬＣおよびＬＢならびに光偏向装置５に直接案内されるレーザビームＬＹの強度 (光量) について考察する。
【００８１】
図８に示されているレーザ合成ミラーユニット１３によれば、それぞれのレーザビームＬＭ，ＬＣおよびＬＢは、光偏向装置５の各反射面に入射する前段の各レーザビームＬＭ，ＬＣおよびＬＢが副走査方向に分離している領域で、通常のミラー (１３Ｍ，１３Ｃおよび１３Ｂ) によって折り返される。従って、各反射面 (１３Ｍ，１３Ｃおよび１３Ｂ) で反射されたのち多面鏡本体５ａに向けて供給される各レーザビームＬ (Ｍ，ＣおよびＢ) の光量は、有限焦点レンズ９からの出射光量のおおむね９０％以上に維持できる。各レーザ素子の出力を低減できるばかりでなく、傾いた平行平板による収差が発生しないため、像面に到達される光の収差を均一に補正できる。これにより、それぞれのレーザビームを小さく絞ることが可能となり、結果として、高精細化への対応を可能とする。なお、Ｙ (イエロー) に対応するレーザ素子３Ｙは、合成ミラー１３のいづれのミラーにも関与されることなく、直接、光偏向装置５の各反射面に案内されることから、レーザの出力容量が低減できるばかりでなく、 (合成ミラーにより反射される他のレーザビームに生じる虞れのある) ミラー (１３Ｍ，１３Ｃおよび１３Ｂ) で反射されることによる各反射面への入射角の誤差が除去される。
【００８２】
次に、図２および図５を参照して、光偏向装置５の多面鏡５ａで反射されたレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) と偏向後光学系３０を通って光走査装置１の外部へ出射される各レーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢの傾きと折り返しミラー３３Ｂ，３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃとの関係について説明する。
【００８３】
既に説明したように、光偏向装置５の多面鏡５ａで反射され、第１ないし第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂにより所定の収差特性が与えられた各レーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢは、それぞれ、第１の折り返しミラー３３Ｙ，３３Ｍ，３３Ｃおよび３３Ｂを介して所定の方向に折り返される。
【００８４】
このとき、レーザビームＬＢは、第１の折り返しミラー３３Ｂで反射されたのち、そのまま防塵ガラス３９Ｂを通って感光体ドラム５８ｂに案内される。これに対し、残りのレーザビームＬＹ，ＬＭおよびＬＣは、それぞれ、第２の折り返しミラー３５Ｙ，３５Ｍおよび３５Ｃに案内され、第２の折り返しミラー３５Ｙ，３５Ｍおよび３５Ｃによって、第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃに向かって反射され、さらに、第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃで反射されたのち、それぞれ、防塵ガラス３９Ｙ，３９Ｍおよび３９Ｃにより、おおむね等間隔でそれぞれの感光体ドラムに結像される。この場合、第１の折り返しミラー３３Ｂで出射されたレーザビームＬＢとレーザビームＬＢに隣り合うレーザビームＬＣも、おおむね等間隔で感光体ドラム５８Ｂおよび５８Ｃのそれぞれに結像される。
【００８５】
ところで、レーザビームＬＢは、多面鏡５ａで偏向されたのち折り返しミラー３３Ｂで反射されるのみで光走査装置１から感光体ドラム５８に向かって出射される。このことから、実質的に折り返しミラー３３Ｂ１枚のみで案内されるレーザビームＬＢが確保できる。
【００８６】
このレーザビームＬＢは、光路中に複数のミラーが存在する場合に、ミラーの数に従って増大 (逓倍) される結像面での像のさまざまな収差特性の変動あるいは主走査線曲がりなどに関し、残りのレーザビームＬ (Ｙ，ＭおよびＣ) を相対的に補正する際の基準光線として有益である。
【００８７】
なお、光路中に複数のミラーが存在する場合には、それぞれのレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢごとに利用されるミラーの枚数を奇数または偶数に揃えることが好ましい。すなわち、図５に示されるように、レーザビームＬＢに関与する偏向後光学系内のミラーの枚数は、光偏向装置５の多面鏡５ａを除いて１枚 (奇数) で、レーザビームＬＣ，ＬＭおよびＬＹに関与する偏向後光学系内のミラーの枚数は、それぞれ、多面鏡５ａを除いて３枚 (奇数) である。ここで、いづれか１つのレーザビームＬＣ，ＬＭおよびＬＹに関し、第２のミラー３５が省略されたと仮定すれば、第２のミラー３５が省略された光路 (ミラーの枚数は偶数) を通るレーザビームのレンズなどの傾きなどによる主走査線曲がりの方向は、他のレーザビームすなわちミラーの枚数が奇数のレンズなど傾きなどによる主走査線曲がりの方向と逆になり、所定の色を再現する際に有害な問題である色ズレを引き起こす。
【００８８】
従って、４×２本のレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢを重ねて所定の色を再現する際には、各レーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢの光路中に配置されるミラーの枚数は、実質的に、奇数または偶数に統一される。
【００８９】
図９には、水平同期用折り返しミラーが詳細に示されている。
【００９０】
図９によれば、水平同期用折り返しミラー２５は、それぞれの合成されたレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢを、主走査方向には水平同期検出器２３に異なるタイミングで反射させるとともに、副走査方向には水平同期検出器２３上で実質的に同一の高さを提供できるよう、主走査方向および副走査方向ともに異なる角度に形成された第１ないし第４の折り返しミラー面２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃおよび２５Ｂ、及び、それぞれのミラー２５ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を一体に保持するミラーブロック２５ａを有している。
【００９１】
ミラーブロック２５ａは、たとえば、ガラス入りＰＣ (ポリカーボネイト) などにより成型される。また、各ミラー２５ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、所定の角度で成型されたブロック２５ａの対応する位置に、たとえば、アルミニウムなどの金属が蒸着されて形成される。
【００９２】
このようにして、光偏向装置５で偏向された各レーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢを、１つの検出器２３の同一の検出位置に入射させることが可能となるばかりでなく、たとえば、検出器が複数個配置される際に問題となる各検出器の感度あるいは位置ずれに起因する水平同期信号のずれが除去できる。なお、水平同期検出器２３には、水平同期用折り返しミラー２５により主走査方向１ラインあたりレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢが合計４回入射され１つのビームにつき２回づつの水平同期信号が得られることはいうまでもない。また、ミラーブロック２５ａは、型のミラー面が１つにブロックから切削加工により作成可能に設計され、アンダーカットを必要とせずに、型から抜けるよう工夫されている。
【００９３】
図１０は、第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃの支持機構を示す概略斜視図である。
【００９４】
図１０によれば、第３の折り返しミラー３７ (Ｙ，ＭおよびＣ) は、それぞれ、光走査装置１の中間ベース１ａの所定の位置に、中間ベース１ａと一体的に形成された固定部４１ (Ｙ，ＭおよびＣ) 、及び、固定部４１ (Ｙ，ＭおよびＣ) に対し、対応するミラーを挟んで対向されるミラー押さえ板ばね４３ (Ｙ，ＭおよびＣ) により保持される。
【００９５】
固定部４１ (Ｙ，ＭおよびＣ) は、各ミラー３７ (Ｙ，ＭおよびＣ) の両端部 (主走査方向) に一対形成されている。一方の固定部４１ (Ｙ，ＭおよびＣ) には、それぞれ、ミラー３７ (Ｙ，ＭおよびＣ) を２点で保持するための２つの突起４５ (Ｙ，ＭおよびＣ) が形成されている。なお、２つの突起４５ (Ｙ，ＭおよびＣ) は、図１０に点線で示すように、リブ４６ (Ｙ，ＭおよびＣ) であってもよい。なお、残りの固定部４１ (Ｙ，ＭおよびＣ) には、突起４５ (Ｙ，ＭおよびＣ) で保持されているミラーを、ミラー面に垂直方向または光軸に沿って移動可能に支持する止めねじ４７ (Ｙ，ＭおよびＣ) が配置されている。
【００９６】
図１０に示されるように、それぞれのミラー３７ (Ｙ，ＭおよびＣ) は、止めねじ４７ (Ｙ，ＭおよびＣ) が所定の方向に移動されることで、突起４５ (Ｙ，ＭおよびＣ) を支点として、ミラー面に垂直方向または光軸方向に移動される。なお、この方法では、主走査方向の傾きすなわち主走査線の曲りについては補正可能であるが、合成されたレーザービームＬＹ、ＬＭ、ＬＣおよびＬＢの副走査方向の間隔のずれについては、対応できない。このため、副走査方向の間隔のずれについては、図１１ないし図１４を用いて後述する水平書き出しタイミングの変更により対応する。
【００９７】
以下、レジスト補正 (調整) モードについて説明する。
【００９８】
図１１は、レジスト補正モードを説明するために図１に示されている画像形成装置の搬送ベルトの近傍を抜き出した概略斜視図である。既に説明したように、レジストセンタ７８および８０は、搬送ベルト５２の幅方向すなわち主走査方向Ｈに所定の間隔で配置されている。なお、レジストセンタ７８および８０相互の中心を結ぶ線 (仮想) は、各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の各感光体５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の軸線におおむね平行に規定される。レジストセンタ７８および８０の中心を結ぶ線は、好ましくは、画像形成部５０Ｂの感光体５８Ｂに、正確に平行に配置される。
【００９９】
図１２は、レジストセンサ７８および８０の概略断面図である (センサ７８および８０は実質的に同一であるから７８が代表されている) 。
【０１００】
センサ７８ (８０) は、ハウジング７８ａ (８０ａ) 、ハウジング７８ａ (８０ａ) の所定の位置に配置され、搬送ベルト５２上の画像に所定の波長、少なくとも４５０，５５０および６００ｎｍ近傍の波長、を含む光を照射する参照光光源７８ｂ (８０ｂ) 、参照光光源７８ｂ (８０ｂ) から発生された光を搬送ベルト５２上の画像上に集束させるとともに、画像により反射された光を後述のフォトセンサ７８ｄ (８０ｄ) 上に結像させる凸レンズ７８ｃ (８０ｃ) 、及び、凸レンズ７８ｃ (８０ｃ) により集光された画像からの反射光を検知して電気信号に変換するフォトセンサ７８ｄ (８０ｄ) などを含んでいる。
【０１０１】
フォトセンサ７８ｄ (８０ｄ) は、図１３に詳述するように、図１１に示した副走査方向Ｖに直交する主走査方向Ｈに沿って２つに分割された第１および第２の光検出領域７８Ａおよび７８Ｂ (８０Ａおよび８０Ｂ) を有する領域分割型のピンダイオードを有している。
【０１０２】
なお、光源７８ｂ (８０ｂ) に利用されている光の波長は、それぞれ、Ｃすなわちシアン、ＹすなわちイエローおよびＭマゼンタの各トナーの吸収スペクトラム分布のピーク波長であり、各トナーに対する検出感度を維持するために確保される。また、凸レンズ７８ｃ (８０ｃ) の横倍率は、−１である。
【０１０３】
図１３は、レジストセンサ７８および８０を介して画像の位置が検知できる原理を示す模式図である。
【０１０４】
図１３ (ａ) によれば、レジストセンサ７８のフォトセンサ７８ｄは、第１および第２の検出領域７８Ａおよび７８Ｂの境界部７８Ｃが、搬送ベルト５２上に形成される画像の主走査方向Ｈに関連する基準位置Ｈｏと一致するよう配置される。 (同様に、レジストセンサ８０のフォトセンサ８０ｄは、第１および第２の検出領域８０Ａおよび８０Ｂの境界部８０Ｃが搬送ベルト５２上に形成される画像の主走査方向Ｈに関連する基準位置Ｈｄと一致するよう配置される。) なお、画像は、例えば、Ｂ，Ｃ，Ｍ，Ｙの順にセンサを通過される (画像Ｙは省略されている) 。
【０１０５】
図１３ (ｂ) によれば、凸レンズ７８ｃ (８０ｃ) の横倍率が−１であるから各ピンダイオード７８Ａ (８０Ａ) および７８Ｂ (８０Ｂ) から出力される出力電圧は、主走査方向の設計中心Ｈｏ (Ｈｄ) と画像とのずれの方向が反転され、ずれが生じた方向と設計中心Ｈｏ (Ｈｄ) を挟んで反対側のピンダイオードで検知される。
【０１０６】
たとえば、画像Ｂは、主走査方向Ｈの基準位置Ｈｏ (Ｈｄ) に対して、おおむね、線対称であることから対応するピンダイオード７８Ａ (８０Ａ) および７８Ｂ (８０Ｂ) からの出力は、おおむね、同一となる。一方、画像Ｃは、主走査方向の基準位置Ｈｏ (Ｈｄ) を中心として、領域Ｂの側にずれていることから、対応するピンダイオード７８Ａ (８０Ａ) および７８Ｂ (８０Ｂ) からの出力は、Ａ＞Ｂとなる。
【０１０７】
ここで、それぞれの画像ＢおよびＣに対応するピンダイオードの出力の和すなわちＡ＋Ｂ、および、差すなわちＡ−Ｂを求め、それぞれを、所定のスレショルドレベルＴＨでスレショルドすることで、各画像ＢおよびＣの副走査方向Ｖの中心および主走査方向Ｈの中心が検知できる。すなわち、ピンダイオードの出力の和 (Ａ＋Ｂ) がスレショルドレベルＴＨを越える位置（例えばＴＢとＴＣ）を検知することで対応する画像の副走査方向Ｖの中心が、また、出力の差 (Ａ−Ｂ) のレベルＰｓの値を検知することで、主走査方向Ｈの中心が、それぞれ、検知できる。
【０１０８】
図１４は、図１に示した画像形成装置の画像形成動作を制御する画像制御部の概略ブロック図である。
【０１０９】
画像形成装置１００は、画像制御部１１０を有している。
【０１１０】
画像制御部１１０は、画像制御ＣＰＵ１１１、タイミング制御部１１３および各色成分に対応するデータ制御部１１５Ｙ，１１５Ｍ，１１５Ｃおよび１１５Ｂなどの複数の制御ユニットを含んでいる。なお、画像制御ＣＰＵ１１１、タイミング制御部１１３および各データ制御部１１５ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、それぞれ、バスライン１１２を介して相互に接続されている。
【０１１１】
また、画像制御ＣＰＵ１１１は、バスライン１１２により、画像形成装置１００の機械要素、たとえば、モータあるいはローラなどの動作、および、電気的要素、たとえば、帯電装置６０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) ，現像装置６２ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) あるいは転写装置６４ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に印加される電圧値または電流量などを制御する主制御装置１０１と接続されている。なお、主制御装置１０１には、装置１００をイニシャルするためのイニシャルデータあるいはテストパターンなどが記憶されている図示しないＲＯＭ (リード・オンリ・メモリ) 、入力された画像データあるいはレジストセンサ７８および８０の出力に応じて算出される補正データなどを一時的に記憶するＲＡＭ１０２ (ランダム・アクセス・メモリ) 、及び、後述する調整モードによって求められるさまざまな補正データを記憶する不揮発性メモリ１０３などが接続されている。
【０１１２】
タイミング制御部１１３には、各色成分ごとの画像データが記憶される画像メモリ１１４Ｙ，１１４Ｍ，１１４Ｃおよび１１４Ｂ、各画像メモリ１１４ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に記憶された画像データに基づいて、各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に向かってレーザビームを照射するために対応する光源３ (Ｙａ，Ｙｂ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｃａ，ＣｂおよびＢａ，Ｂｂ) を付勢するレーザ駆動部１１６ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) 、レジストセンサ７８および８０からの出力信号に基づいて、合成されたレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢにより画像を書き込むタイミングの補正量をレジストセンサ７８および８０からの信号に基づいて演算するレジスト補正演算装置１１７、レジスト補正演算装置１１７からの信号に基づいて、各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) および光走査装置１の光源３の各レーザ３ (Ｙａ，Ｙｂ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｃａ，ＣｂおよびＢａ，Ｂｂ) を動作させるためのさまざまなタイミングを規定するタイミング設定装置１１８、及び、各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) ごとの固体誤差および光走査装置１内の各光路の光路長の差に起因するずれを補正する発振周波数可変回路 (ボルテージ・コントロールド・オシレータすなわち電圧制御発振回路、以下、ＶＣＯとする) １１９Ｙ，１１９Ｍ，１１９Ｃおよび１１９Ｂなどが接続されている。
【０１１３】
タイミング制御装置１１３は、内部に、補正データを記憶できるＲＡＭ部を含むマイクロプロセッサであって、たとえば、個々の仕様に基づいて専用ＩＣ (アプリケーション・スペシフィック・インテグレーテッド・サーキット、以下、ＡＳＩＣとする) などに集積されている。
【０１１４】
データ制御部１１５ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、それぞれ、ラインメモリ、複数のラッチ回路およびＯＲゲートなどを含むマイクロプロセッサであって、同様に、ＡＳＩＣなどに集積されている。
【０１１５】
レジスト補正演算装置１１７は、少なくとも４組のコンパレータおよびＯＲゲートなどを含むマイクロプロセッサであって、同様に、ＡＳＩＣなどに集積されている。
【０１１６】
ＶＣＯ１１９ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、それぞれ、出力される周波数が印加される電圧に応じて変化できる発振回路であって、±３％程度の周波数可変範囲を有する。この種の発振回路としては、調和発振回路、ＬＣ発振回路あるいはシミュレーテッドリアクタンス可変ＬＣ発振回路などが利用される。なお、ＶＣＯ１１９としては、出力波形をサイン波から矩形波に変換する変換器が一体に組み込まれた回路素子も知られている。
【０１１７】
なお、各画像メモリ１１４ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) には、図示しない外部記憶装置あるいはホストコンピュータなどからの画像データが記憶される。また、光走査装置１の水平同期検出器２３の出力は、水平同期信号発生回路１２１を介して水平同期信号Ｈｓｙｎｃに変換され、各データ制御部１１５ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に入力される。
【０１１８】
次に、図１および図１４を参照して、画像形成装置１００の動作を説明する。
【０１１９】
画像形成装置１００は、搬送ベルト５２を介して搬送されている用紙Ｐ上に画像を形成する画像形成 (通常) モードと搬送ベルト５２上に直接画像を形成するレジスト補正 (調整) モードとの２つのモードで動作可能である。
【０１２０】
レジスト補正モードでは、図１１に示したように、搬送ベルト５２に、副走査方向Ｖと直交する主走査方向Ｈに所定の距離をおいた対をなす２組のテスト画像１７８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) および１８０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が形成される。
【０１２１】
一対のテスト画像１７８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) および１８０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、ＲＯＭにあらかじめ記憶されているレジスト調整用画像データに対応して形成される。テスト画像１７８および１８０は、搬送ベルト５２の移動に伴なって副走査方向Ｖに沿って移動され、レジストセンサ７８および８０を通過される。この結果、テスト画像１７８および１８０とレジストセンサ７８および８０との間のずれが検出される。なお、レジスト補正モードでは、カセット７０から用紙Ｐを給送する送り出しローラ７２および定着装置８４は、停止されたままである。
【０１２２】
詳細には、主制御装置１０１の制御により、第１ないし第４の画像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃおよび５０Ｂが付勢され、各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の表面に所定の電位が与えられる。同時に、画像制御部１１０の画像制御ＣＰＵ１１１の制御により光走査装置１の光偏向装置５の多面鏡５ａが所定の速度で回転される。
【０１２３】
続いて、画像制御ＣＰＵ１１１の制御によりＲＯＭから取り込まれたテスト画像に対応する画像データが各画像メモリ１１４ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に取り込まれる。こののち、タイミング制御部１１３により、タイミング設定装置１１８により設定されたタイミングデータおよびタイミング制御部１１３の内部ＲＡＭに記憶されているレジスト補正データ (この場合、内部ＲＡＭにレジスト補正データが記憶されていない場合には、ＲＯＭに記憶されているイニシャルデータが利用される) に基づいてタイミング制御部１１３から垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが出力される。
【０１２４】
タイミング制御部１１３により発生された垂直同期信号Ｖｓｙｎｃは、各データ制御部１１５ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) および各ＶＣＯ１１９ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に供給される。
【０１２５】
各データ制御部１１５ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、垂直同期信号Ｖｓｙｎｃに基づいて、対応するレーザ駆動部１１６ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) により光走査装置１の対応する光源３の各レーザ３Ｙａ，３Ｙｂ，３Ｍａ，３Ｍｂ，３Ｃａ，３Ｃｂ，３Ｂａおよび３Ｂｂを動作させ、光源３の各レーザ３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) ａおよび３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) ｂから出射されたレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が水平同期検出器２３により検知され、水平同期信号発生回路１２１から水平同期信号Ｈｓｙｎｃが出力されてから所定のクロック (レジストセンサ７８および８０からの出力が入力されるまでは、ＲＯＭに記憶されているイニシャルデータが利用される) を計数したのち、画像メモリ１１４ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に記憶されている画像データを所定のタイミングで出力する。
【０１２６】
このとき、各ＶＣＯ１１９ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) から各データ制御部１１５ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) には、ＲＯＭに記憶されているイニシャルデータである発振周波数データが供給される。
【０１２７】
続いて、各データ制御部１１５ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の制御により、各レーザ駆動部１１６ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) から画像データに対応するレーザ駆動信号が光源３の各レーザ３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) ａおよび３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) ｂに出力され、画像データに基づいて強度変調されたレーザビームＬ (Ｙａ，Ｙｂ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｃａ，ＣｂおよびＢａ，Ｂｂ) が出力される。
【０１２８】
これにより、あらかじめ所定の電位に対応されている画像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃおよび５０Ｂの各感光体ドラム５８Ｙ，５８Ｍ，５８Ｃおよび５８Ｂのそれぞれに、テスト画像データに対応する静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像装置６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃおよび６２Ｂにより、対応する色が与えられているトナーで現像され、４色 (２組) のテストトナー像に変換される。
【０１２９】
各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) 上の２組のテストトナー像は、転写装置６４Ｙ，６４Ｍ，６４Ｃおよび６４Ｂを介して搬送ベルト５２に直接転写され、レジストセンサ７８および８０に向かって搬送される。
【０１３０】
２組のテストトナー像がレジストセンサ７８および８０を通過される際に、レジストセンサ７８および８０の位置を基準としたそれぞれのテストトナー像の相対位置すなわちテストトナー像のずれに対応する所定の出力がレジストセンサ７８および８０から出力される。
【０１３１】
レジストセンサ７８および８０からの各出力は、レジスト補正演算装置１１７に入力され、各テストトナー像のずれの演算に利用される。
【０１３２】
レジスト補正演算装置１１７は、副走査方向に所定の距離だけ離れて形成された各色ごとのテストトナー像の対、すなわち、１７８Ｙと１８０Ｙ、１７８Ｍと１８０Ｍ、１７８Ｃと１８０Ｃ、及び、１７８Ｂと１８０Ｂごとに、副走査方向の位置のずれを検出したのち、平均値を算出し、この平均値とあらかじめ決められている設計値とのずれ量から垂直同期信号Ｖｓｙｎｃを出力するタイミングの補正量Ｖｒを規定する。これにより、光走査装置１の各光源３ (Ｙａ，Ｙｂ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｃａ，ＣｂおよびＢａ，Ｂｂ) の発光タイミング、すなわち、各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が配置された間隔および光走査装置１から出射される第１ないし第４の合成されたレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) 相互の副走査方向の距離に依存する副走査方向のずれが整合される。
【０１３３】
また、レジスト補正演算装置１１７は、１組のテストトナー像、たとえば、１７８Ｙ，１７８Ｍ，１７８Ｃおよび１７８Ｂのそれぞれの主走査方向の位置のずれを検出したのち、平均値を算出し、この平均値とあらかじめ決められている設計値とのずれ量から水平同期信号Ｈｓｙｎｃが出力されてから画像データを出力するタイミングの補正量Ｈｒを規定する。これにより、光走査装置１の各光源３の各レーザ３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) から出射されるレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を画像データで強度変調するタイミング、すなわち、各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に記録される画像データの主走査方向の書きだし位置が整合される。
【０１３４】
レジスト補正演算装置１１７は、さらに、テストトナー像の対、すなわち、１７８Ｙと１８０Ｙ、１７８Ｍと１８０Ｍ、１７８Ｃと１８０Ｃ、及び、１７８Ｂと１８０Ｂごとに、主走査方向の位置のずれを検出したのち平均値を算出し、この算出された平均値とあらかじめ決められている設計値とのずれ量を求め、このずれ量に基づいて、ＶＣＯ１１９ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) から出力される発振周波数の補正量Ｆｒを規定する。これにより、光走査装置１の各光源３の各レーザ３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) から各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に向かって出射される各レーザビームの１クロック当たりの主走査方向の長さ、すなわち、各感光体58 (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に結像される主走査方向の１ラインの長さが整合される。
【０１３５】
なお、レジスト補正演算装置１１７により求められたそれぞれの補正量Ｖｒ，ＨｒおよびＦｒは、それぞれ、タイミング制御部１１３内のＲＡＭ部に、一時的に記憶される。この場合、それぞれの補正量Ｖｒ，ＨｒおよびＦｒは、不揮発性ＲＡＭ１０３に記憶されてもよい。また、これらの補正動作は、図示しないコントロールパネルにより補正モードの選択が指示されたとき、画像形成装置１００の図示しない電源スイッチがオンされたとき、あるいは、図示しないカウンタなどによりカウントされるプリント枚数が所定枚数に達したときなどのあらかじめ決められたタイミングで実行される。
【０１３６】
なお、上述、調整モードに利用された搬送ベルト５２上のテストトナー像は、搬送ベルト５２の回転にともなってさらに搬送され、ベルトクリーナ８２により取り除かれる。
【０１３７】
次に、画像形成 (通常) モードについて説明する。
【０１３８】
図示しない操作パネルあるいはホストコンピュータから画像形成開始信号が供給されることで、主制御装置１０１の制御により各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) がウォームアップされるとともに、画像制御ＣＰＵ１１１の制御により光走査装置１の光偏向装置５の多面鏡５ａが所定の回転速度で回転される。
【０１３９】
続いて、主制御装置１０１の制御により、外部記憶装置あるいはホストコンピュータもしくはスキャナ (画像読取装置) からプリントすべき画像データがＲＡＭ１０２に取り込まれる。ＲＡＭ１０２に取り込まれた画像データの一部 (あるいは全部) は、画像制御部１１０の画像制御ＣＰＵ１１１の制御により、各画像メモリ１１４ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に収納される。
【０１４０】
また、主制御装置１０１の制御により、所定のタイミング、たとえば、タイミング制御部１１３からの垂直同期信号Ｖｓｙｎｃなどを基準として、送り出しローラ７２が付勢され、用紙カセット７０から１枚の用紙Ｐが取り出される。この取り出された用紙Ｐは、レジストローラ７２により各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) による画像形成動作により提供されるＹ，Ｍ，ＣおよびＢの各トナー像とタイミングが整合され、吸着ローラ７４により搬送ベルト５２に密着されて、搬送ベルト５２の回転にともなって、各画像形成部５０に向かって案内される。
【０１４１】
一方、用紙Ｐの給送および搬送動作と平行してあるいは同時に、タイミング設定装置１１８により設定されたデータおよびタイミング制御部１１３の内部ＲＡＭから読み出されたレジストデータおよびクロックデータに基づいて、タイミング制御部１１３から垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが出力される。
【０１４２】
タイミング制御部１１３により垂直同期信号Ｖｓｙｎｃが出力されると、各データ制御部１１５ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) により、各レーザ駆動部１１６ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が付勢され、各光源３の各レーザ３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) ａおよび３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) ｂから主走査方向の１ライン分のレーザビームが各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に照射される。
【０１４３】
この１ライン分のレーザビームに基づいて水平同期信号発生回路１２１から発生される水平同期信号Ｈｓｙｎｃの入力直後から各ＶＣＯ１１９ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) のクロック数がカウントされ、各ＶＣＯ１１９ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) のクロック数が所定値に達した時点で、各画像メモリ１１４ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) からプリントすべき画像データが読み出される。
【０１４４】
続いて、各データ制御部１１５ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の制御により、各レーザ駆動部１１６ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に対し、各光源３から出射される各レーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の強度を変化するために画像データが転送され、各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に、ずれのない画像が形成される。
【０１４５】
この結果、各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に案内される各レーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が、各光源３の各レーザ３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) から各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) までの間の光路の偏差あるいは各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の直径の偏差に起因する像面でのビームスポット径の変動の影響を受けることなく、各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に正確に結像される。
【０１４６】
第１ないし第４の画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) のそれぞれの感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に結像された第１ないし第４の各レーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、予め所定の電位に帯電されている各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の電位を、画像データに基づいて変化させることで、各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に、画像データに対応する静電潜像を形成する。
【０１４７】
この静電潜像は、各現像装置６２ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) により、対応する色を有するトナーにより現像され、トナー像に変換される。
【０１４８】
各トナー像は、それぞれの感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の回転にともなって搬送ベルト５２により搬送されている用紙Ｐに向かって移動され、予め決められたタイミングにより、転写装置６４により、搬送ベルト５２上の用紙Ｐに、所定のタイミングで転写される。
【０１４９】
これにより、用紙Ｐ上で互いに正確に重なりあった４色のトナー像が用紙Ｐに形成される。なお、トナー像が用紙Ｐに転写されたあとに、各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に残った残存トナーは、クリーナ６６ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) により除去され、また、各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に残った残存電位は、除電ランプ６８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) により除電されて、引き続く画像形成に利用される。
【０１５０】
４色のトナー像を静電的に保持した用紙Ｐは、搬送ベルト５２の回転にともなってさらに搬送され、ベルト駆動ローラ５６の曲率と用紙Ｐの直進性との差によって搬送ベルト５２から分離されて、定着装置８４へ案内される。定着装置８４へ導かれた用紙Ｐは、定着装置８４によりそれぞれのトナーが溶融されることにより、カラー画像としてのトナー像が定着されたのち、図示しない排出トレイに排出される。
【０１５１】
一方、用紙Ｐを定着装置８４に供給したあとの搬送ベルト５２はさらに回転されつつ、ベルトクリーナ８２により、表面に残った不所望なトナーが除去され、再び、カセット７０から給送される用紙Ｐの搬送に利用される。
【０１５２】
次に、光偏向装置５と像面との間の偏向後光学系について詳細に説明する。
【０１５３】
図１５ないし図５０ならびに表２ないし表６には、偏向後光学系３０の第１の結像レンズ３０ａの第１面すなわち光入射面、第１の結像レンズ３０ａの第２面すなわち光出射面、第２の結像レンズ３０ｂの第１面すなわち光入射面 (表５におけるレンズ面番号は「３」で示されている) 、第２の結像レンズ３０ｂの第２面すなわち光出射面 (表６におけるレンズ面番号は「４」で示されている) のさまざまな光学特性およびレンズデータが示されている。
【０１５４】
【表２】

【０１５５】
【表３】

【０１５６】
【表４】

【０１５７】
【表５】

【０１５８】
【表６】

【０１５９】
なお、図１５ないし図５０においては、軸ｘは、偏向後光学系の系の光軸方向に一致され、光偏向装置５に向かって「＋」、ならびに、像面に向かって「−」を付与するものとする。また、軸ｙは、主走査方向に一致され、光偏向装置５により偏向される光の方向すなわち光偏向装置の多面鏡５ａが回転される方向が 「＋」から「−」であることを示すものとする。なお、表２ないし表６でも、同様に表示されている。一方、軸ｚは、副走査方向に一致され、たとえば、図４に示したレーザビームＬＢが通過される側すなわち副走査方向の系の光軸に対して上方側を「＋」で表示するものとする。
【０１６０】
従来から利用されている光走査装置において、トーリックレンズを使用する場合には、結像面における球面収差、コマ収差、像面湾曲あるいは倍率誤差などの収差特性を最適化するために、３枚以上の結像レンズが必要となることが知られている。
【０１６１】
ここで、第１および第２のプラスチックレンズ３０ａおよび３０ｂにおけるそれぞれのレンズ面の入射面および出射面の形状を、表２の (１) 式に示した多項式により表現する方法で、シミュレートした結果について説明する。
【０１６２】
なお、 (１) 式において、Ａmnのｎ≠０かつＡmn≠０の項により、副走査方向に関する球面収差、コマ収差、像面湾曲歪曲収差および倍率誤差など、また、Ａmnのｍ≠０かつＡmn≠０の項により、主走査方向に関するさまざまな収差特性を最適化可能となる。ここで、第１および第２のプラスチックレンズ３０ａおよび３０ｂの各レンズ面の形状をシミュレートした結果によれば、レンズ面番号１ないし４の４面のレンズ面の１面のレンズ面が (２) 式におけるＡmnのｎ≠０かつＡmn≠０の項を含む (すなわち特定の回転対称軸を含まない) レンズ面である場合には、コマ収差および球面収差の補正が不十分となり、結像面での断面ビームスポット径は、おおむね、１００μｍ程度となることが判明した。また、Ａmnのｎ≠０かつＡmn≠０の項を含むレンズ面が２面以上配置される場合には、結像面での断面ビームスポット径は、おおむね、４０μｍ程度まで絞れることが明らかになった。
【０１６３】
なお、各レンズのレンズ面に対し、 (１) 式に示したＡmnの合計数 (シグマの項の中身) についてシミュレートすると、表３ないし表６に示したように、
ｍ≧１１ および ｎ≧２，
但し、 (ｍ，ｎ) ＝ (０，０) ， (２，０) および (０，１) を除く、
が満足される条件内で、主走査方向ならびに副走査方向のさまざまな収差特性を良好に設定できることが確認されている。
【０１６４】
図１５には、第１の結像レンズ３０ａの第１面すなわち光入射面の形状が示されている。すなわち、図１５に示されるように、第１の結像レンズ３０ａの第１面は、光軸すなわち (ｙ＝０，ｚ＝０) に対して非対称に形成されている。この面対象面は、ｚ＝０で定義される面の１面のみである。
【０１６５】
図１６には、第１の結像レンズ３０ａの第１面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面すなわち光走査面とレンズ面との交点における副走査方向の曲率が示されている。すなわち、図１６は、図１５に示した第１面の副走査方向の形状の特徴すなわち光軸 (ｙ＝０，ｚ＝０) に対して第１の結像レンズ３０ａの第１面が非対称であることを示している。この図および表２中の式からも分るように、主走査方向と副走査方向の形状は独立に設定できる。このことにより、広い偏向角に対して、主走査線曲り、像面でのビーム径（副走査方向）、面倒れ補正を十分に行なうことができ、また他のレンズとの組合わせで温湿度変化の影響を受けにくい光学系とすることができる。
【０１６６】
図１７には、第１の結像レンズ３０ａの第１面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における副走査方向曲率の主走査方向座標に対する２次微分値が示されている。すなわち、図１７は、図１５に示した第１面の副走査方向の曲率の変化率が、主走査方向の光軸と交わる点に関して非対象に変化することを示している。図１５によりレンズ３０ａの入射面は回転対称面を持たず、図１８により系の光軸を含む主走査平面と、レンズ面との交線の系の光軸方向座標に対する主走査方向１次微分値が２つの極値を持つことが分る。この事により、図１６の説明で述べた副走査方向の特性を保ちつつ、主走査方向に関しても、広い偏向角に対してレンズの厚みを大きくすることなく、ｆθ特性を補正することができる。レンズの厚みが厚くなると、特にプラスティック成形レンズの場合成形時間が長くなり、コストアップにつながる。
【０１６７】
図１８には、第１の結像レンズ３０ａの第１面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における光軸方向座標の主走査方向座標に対する微分値が示されている。すなわち、図１８は、図１５に示した第１面の主走査方向の曲率の傾き (方向性) が、光軸と交わる点以外の位置で変化することを示している。
【０１６８】
図１９には、第１の結像レンズ３０ａの第１面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における主走査方向曲率半径が示されている。すなわち、図１９は、図１５に示した第１面の主走査方向の形状の特徴すなわち光軸 (ｙ＝０，ｚ＝０) に対して第１の結像レンズ３０ａの第１面が非対称であることを示している。また、このレンズ面が、主走査方向の曲率が、主走査方向の途中で符号を変えている事を示しており、このことによりレンズの主走査方向パワーの絶対値を大きくすることなく、広い偏向角に対して主走査方向諸特性を最適化することができる。レンズ面では、パワーの絶対値の大きな面ほど、収差を発生させやすい事が知られており、これを避ける意味でも性能の向上を計る事ができる。
【０１６９】
図２０には、第１の結像レンズ３０ａの第１面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点を基準としたレンズ面の主走査方向の各点での副走査方向の位置すなわち副走査方向の形状が示されている。すなわち、図２０は、図１５に示した第１面の副走査方向の形状が主走査方向に対し非対称であることを示している。
【０１７０】
図２１には、第１の結像レンズ３０ａの第１面の副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレを示しており副走査方向に対して高次（４次以上）の項を含む形状であることを示している。また、図２２には、第１の結像レンズ３０ａの第１面の主走査方向形状に関し、主走査方向に広がる走査面に対する非対称成分が示されている。すなわち、図２１および２２には、第１の結像レンズ３０ａの第１面は、主走査方向および副走査方向のいづれにも回転対称面を含まないことが示されている。なお、図２１に示されるように、副走査方向の少なくとも４次の項より大きな項の係数を、光軸を含み主走査方向に広がる走査面とレンズ面とが交わる線の形状および副走査方向曲率半径と独立に制御することで、主走査方向ならびに副走査方向のさまざまな収差特性を良好に設定できる。
【０１７１】
図２３には、第１の結像レンズ３０ａの第２面すなわち光出射面の形状が示されている。図２３に示されるように、第１の結像レンズ３０ａの第２面は、光軸すなわち (ｙ，ｚ) ＝ (０，０) に対して非対称に形成されている。この面の面対称面は、ｚ＝０で定義される面の１面のみである。
【０１７２】
以下、図１５ないし図２２に示した第１の結像レンズ３０ａの第１面すなわち光入射面と同様に、図２４ないし図３０には、第１の結像レンズ３０ａの第２面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面すなわち光走査面とレンズ面との交点における副走査方向の曲率、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における副走査方向曲率の主走査方向座標に対する２次微分値、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における光軸方向座標の主走査方向座標に対する微分値、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における主走査方向曲率、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点を基準としたレンズ面の主走査方向の各点での副走査方向の位置すなわち副走査方向の形状、副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレ、ならびに、主走査方向に広がる走査面に対する非対称成分が、それぞれ、示されている。
【０１７３】
図２３ないし図３０に示されるように、第１の結像レンズ３０ａの第２面は、第１面と同様に、光軸 (ｙ＝０，ｚ＝０) に対して主走査方向および副走査方向のそれぞれに非対称であって、副走査方向の曲率の傾きおよび主走査方向の曲率の傾きのそれぞれが主走査方向の光軸と交わる点に関し非対称に変化し、主走査方向および副走査方向のいづれにも回転対称面を含まないことが認められる。図２３よりレンズ３０ａの出射面は回転対称面を持たず、この面の面対称面は、ｚ＝０で作られる面の１面のみであることがわかる。このことにより、広い偏向角に対しても全域に渡って主、副走査方向の諸特性を改善することができる。
【０１７４】
また、図２４は、このレンズ面が、副走査方向の曲率が、主走査方向の途中で符号を変えていることを示しており、このことによりレンズの副走査方向パワーの絶対値を大きくすることなく、広い偏向角に対して副走査方向諸特性を最適化することができる。レンズ面では、パワーの絶対値の大きな面ほど、収差を発生させやすいことが知られており、これを避ける意味でも性能の向上を計ることができる。
【０１７５】
図２６は系の光軸を含む主走査平面と、レンズ面との交線の系の光軸方向座標に対する主走査方向１次微分値が２つの極値を持つことを示しており、このことにより、主走査方向に関して、広い偏向角に対してレンズの厚みを大きくすることなくｆθ特性を補正することができる。レンズの厚みが厚くなると、特にプラスティック成形レンズの場合成形時間が長くなり、コストアップにつながる。
【０１７６】
また、図２７は、このレンズ面が、主走査方向の曲率が、主走査方向の途中で符号を変えていることを示しており、このことにより、レンズの主走査方向パワーの絶対値を大きくすることなく、広い偏向角に対して主走査方向諸特性を最適化することができる。レンズ面では、パワーの絶対値の大きな面ほど、収差を発生させやすいことが知られており、これを避ける意味でも性能の向上を計ることができる。
【０１７７】
図２８は、副走査方向形状に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点座標を０と置いた際の形状を示しており、副走査方向周辺部の副走査方向光軸部に対する相対関係が主走査方向の途中で逆転していることを示し、これは、副走査方向の広い幅に渡って副走査方向の諸特性を向上させるために大きく役立っている。
【０１７８】
図２９は、副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレを示し副走査方向へも高次（４次以上）の項を含むことを示しており、このことにより、図２８のような副走査方向周辺部の副走査方向光軸部に対する相対関係が主走査方向の途中で逆転するような形状を実現することができる。
【０１７９】
以上、レンズ３０ａの両面が回転対称軸を持たず走査平面との交線の光軸座標に対する走査方向１次微分値が２つの極値を持つことがわかる。
【０１８０】
図３１には、第２の結像レンズ３０ｂの第１面すなわち光入射面の形状が示されている。図３１に示されるように、第２の結像レンズ３０ｂの第１面は、光軸すなわち (ｙ，ｚ) ＝ (０，０) に対して非対称に形成されている。
【０１８１】
以下、図１５ないし図２２に示した第２の結像レンズ３０ｂの第１面すなわち光入射面と同様に、図３２ないし図３８には、第２の結像レンズ３０ｂの第１面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面すなわち光走査面とレンズ面との交点における副走査方向の曲率、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における副走査方向曲率の主走査方向座標に対する２次微分値、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における光軸方向座標の主走査方向座標に対する微分値、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における主走査方向曲率、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点を基準としたレンズ面の主走査方向の各点での副走査方向の位置すなわち副走査方向の形状、副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレ、ならびに、主走査方向に広がる走査面に対する非対称成分が、それぞれ、示されている。
【０１８２】
図３１ないし図３８に示されるように、第２の結像レンズ３０ｂの第１面は、第１の結像レンズ３０ａの第１面と同様に、光軸 (ｙ＝０，ｚ＝０) に対して主走査方向および副走査方向のそれぞれに非対称であって、副走査方向の曲率の傾きおよび主走査方向の曲率の傾きのそれぞれが主走査方向の光軸に関し、非対称に変化し、主走査方向および副走査方向のいづれにも回転対称面を含まないことが認められる。
【０１８３】
図３１よりレンズ３０ｂの入射面は回転対称面を持たず、この面の面対称面は、ｚ＝０で作られる面の１面のみであることが分る。このことにより、広い偏向角に対しても全域に渡って主、副走査方向の諸特性を改善することができる。
【０１８４】
また、図３２は、このレンズ面の副走査方向の曲率が、主走査方向の途中（ｙ＝８０付近）で符号を変えていることを示しており、このことによりレンズの副走査方向パワーの絶対値を大きくすることなく、広い偏向角に対して副走査方向諸特性を最適化することができる。レンズ面では、パワーの絶対値の大きな面ほど、収差を発生させやすいことが知られており、これを避ける意味でも性能の向上を計ることができる。
【０１８５】
また、図３４は、このレンズ面が、主走査方向の傾きが、主走査方向の途中で符号を変えていることを示しており、このことによりレンズの光軸方向の深さを浅くすることができ、金型製造を容易にし、成形時のレンズの反りを抑えるのに効果がある。
【０１８６】
また、図３５は、このレンズ面が、主走査方向の曲率が、主走査方向の途中で符号を変えていることを示しており、このことによりレンズの主走査方向パワーの絶対値を大きくすることなく、広い偏向角に対して主走査方向諸特性を最適化することができる。レンズ面では、パワーの絶対値の大きな面ほど、収差を発生させやすいことが知られており、これを避ける意味でも性能の向上を計ることができる。
【０１８７】
図３７は、副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレを示し副走査方向へも高次（４次以上）の項を含むことを示しており、これは、副走査方向の広い幅に渡って副走査方向の諸特性を向上させるために大きく役立っている。
【０１８８】
図３９には、第２の結像レンズ３０ｂの第２面すなわち光出射面の形状が示されている。図３９に示されるように、第２の結像レンズ３０ｂの第２面は、光軸すなわち (ｙ，ｚ) ＝ (０，０) に対して非対称に形成されている。
【０１８９】
以下、図１５ないし図２２に示した第１の結像レンズ３０ａの第１面すなわち光入射面と同様に、図４０ないし図４６には、第２の結像レンズ３０ｂの第２面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面すなわち光走査面とレンズ面との交点における副走査方向の曲率、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における副走査方向曲率の主走査方向座標に対する２次微分値、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における光軸方向座標の主走査方向座標に対する微分値、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における主走査方向曲率、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点を基準としたレンズ面の主走査方向の各点での副走査方向の位置すなわち副走査方向の形状、副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレ、ならびに、主走査方向に広がる走査面に対する非対称成分が、それぞれ、示されている。
【０１９０】
図３９ないし図４６に示されるように、第２の結像レンズ３０ｂの第２面は、第１面と同様に、光軸 (ｙ＝０，ｚ＝０) に対して主走査方向および副走査方向のそれぞれに非対称であって、副走査方向の曲率の傾きおよび主走査方向の曲率の傾きのそれぞれが主走査方向の光軸と交わる点に関し非対称に変化し、主走査方向および副走査方向のいづれにも回転対称面を含まないことが認められる。
【０１９１】
図３９よりレンズ３０ｂの出射面は回転対称面を持たず、この面の面対称面は、ｚ＝０で作られる面の１面のみであることが分る。このことにより、広い偏向角に対しても全域に渡って主、副走査方向の諸特性を改善することができる。
【０１９２】
また、図４０は、このレンズ面が、副走査方向の曲率が、主走査方向の途中で符号を変えていることを示しており、このことによりレンズの副走査方向パワーの絶対値を大きくすることなく、広い偏向角に対して副走査方向諸特性を最適化することができる。レンズ面では、パワーの絶対値の大きな面ほど、収差を発生させやすいことが知られており、これを避ける意味でも性能の向上を計ることができる。
【０１９３】
また、図４２は、このレンズ面が、主走査方向の傾きが、主走査方向の途中で符号を変えていることを示しており、このことによりレンズの光軸方向の深さを浅くすることができ、金型製造を容易にし、成形時のレンズの反りを抑えるのに効果がある。
【０１９４】
また、図４３は、このレンズ面が、主走査方向の曲率が、主走査方向の途中で符号を変えていることを示しており、このことによりレンズの主走査方向パワーの絶対値を大きくすることなく、広い偏向角に対して主走査方向諸特性を最適化することができる。レンズ面では、パワーの絶対値の大きな面ほど、収差を発生させやすいことが知られており、これを避ける意味でも性能の向上を計ることができる。
【０１９５】
図４５は、副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレを示し副走査方向へも高次（４次以上）の項を含むことを示しており、これは、副走査方向の広い幅に渡って副走査方向の諸特性を向上させるために大きく役立っている。
【０１９６】
図４７は、第１の結像レンズ３０ａに関し、光出射面の各主走査方向位置に対応する副走査方向の曲率から光入射面の各主走査方向位置に対応する副走査方向の曲率を取り除き、第１の結像レンズ３０ａの材質であるＰＭＭＡの屈折率ｎから１ (空気中の屈折率) を除いた数値との積を取ることで得られた、第１の結像レンズ３０ａを薄肉レンズと見なした状態における副走査方向の連続したパワーの分布を示している。また、図４８には、図４７と主走査方向曲率を使って同様の方法で求めれる、第１の結像レンズ３０ａを薄肉レンズと見なした状態でのレンズの主走査方向パワーの分布が示されている。
【０１９７】
図４９は、第２の結像レンズ３０ｂに関し、光出射面の各主走査方向位置に対応する副走査方向の曲率半径から光入射面の各主走査方向位置に対応する副走査方向の曲率を引き、第２の結像レンズ３０ｂの材質であるＰＭＭＡの屈折率ｎから１ (空気中の屈折率) を除いた数値との積を取ることで得られた、第２の結像レンズ３０ｂを薄肉レンズと見なした状態における副走査方向の連続したパワーの分布を示している。また、図５０には、図４７と同様の方法で求めれる、第２の結像レンズ３０ｂを薄肉レンズと見なした状態でのレンズの主走査方向パワーが示されている。
【０１９８】
図４７および図４９に示されるように、第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂは、それぞれ、主走査方向の光軸の近傍および周辺部を含む全域で、副走査方向に関し、正のパワーを有することが認められる。
【０１９９】
図４８に示されるように、第１の結像レンズ３０ａの主走査方向のパワーは、主走査方向の光軸の近傍で「０」となることが認められる。また、図５０に示されるように、第２の結像レンズ３０ｂの主走査方向のパワーは、主走査方向の光軸の近傍で「負」で周辺部で「正」のパワーを有することが認められる。
【０２００】
図５１は、光源３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) のそれぞれ、すなわち、イエロー第１レーザ３Ｙａおよびイエロー第２レーザ３Ｙｂ，マゼンタ第１レーザ３Ｍａおよびマゼンタ第２レーザ３Ｍｂ，シアン第１レーザ３Ｃａおよびシアン第２レーザ３Ｃｂ、ならびに、黒第１レーザ３Ｂａおよび黒第２レーザ３Ｂｂのそれぞれから出射された互いに対をなす２つのレーザビームＬＹａおよびＬＹｂ，ＬＭａおよびＬＭｂ，ＬＣａおよびＬＣｂ、ならびに、ＬＢａおよびＬＢｂのそれぞれの副走査方向の相対位置を示している。図５１に示されるように、互いに対をなす２つのレーザビームすなわちＮｉ (ｉは正の整数で、ｉ＝２) のレーザビームは、副走査方向に関し、第１の結像レンズ３０ａの光入射面すなわち第１面と像面との間、特に、図６でも既に説明したように、第１の結像レンズ３０ａの第１面と第２の結像レンズ３０ｂの第２面との間で、互いに交差するよう、各レンズの特性が規定されている。これにより、Ｎｉ (ｉ＝２) 本のレーザビームのビーム間隔を、温度および湿度の変化に拘らず、一定に維持できる。
【０２０１】
以下、図５２ないし図６４に、各レンズ面の形状が (１) 式により規定された第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂにより提供されるさまざまな特性について、主走査方向像面ビーム位置を横軸として、詳細に説明する。
【０２０２】
図５２は、マゼンタ第１レーザ３Ｍａから出射されたレーザビームＬＭａに関し、屈折率を変化させた状態を含む像面でのレーザビームの主走査方向ならびに副走査方向のそれぞれのデフォーカス量すなわちｘ軸方向の変動を示している。なお、符号ＦＳＹは主走査方向、ＦＳＺは副走査方向、および、添字１，２および３は、それぞれ、屈折率ｎ＝１．４８５５，ｎ＝１．４８２１およびｎ＝１．４８８９の条件に対応される。また、図５３は、シアン第１レーザ３ＣａからのレーザビームＬＣａに関し、図５２に示した例と同様に、屈折率を変化させた状態を含む像面でのレーザビームの主走査方向ならびに副走査方向のそれぞれのデフォーカス量すなわちｘ軸方向の変動を示している。なお、符号ＦＳＹは主走査方向、ＦＳＺは副走査方向、および、添字１，２および３は、それぞれ、屈折率ｎ＝１．４８５５，ｎ＝１．４８２１およびｎ＝１．４８８９の条件に対応される。一方、図５４は、黒第１レーザ３Ｂａおよびイエロー第１レーザ３ＹａのそれぞれからのレーザビームＬＢａおよびＬＹａ (表１でも示したように、ＬＢａおよびＬＹａは、系の光軸を挟んで副走査方向に対称である) に関し、図５２に示した例と同様に、屈折率を変化させた状態を含む像面でのレーザビームの主走査方向ならびに副走査方向のそれぞれのデフォーカス量すなわちｘ軸方向の変動を示している。なお、符号ＦＳＹは主走査方向、ＦＳＺは副走査方向、および、添字１，２および３は、それぞれ、屈折率ｎ＝１．４８５５，ｎ＝１．４８２１およびｎ＝１．４８８９の条件に対応される。図５２ないし図５４に示されるように、それぞれのデフォーカス量は、最大のレーザビームで、±１．５ [ｍｍ] の範囲内に抑えられている。
【０２０３】
図５５は、マゼンタ第１レーザ３Ｍａから出射されたレーザビームＬＭａに関し、屈折率を変化させた状態を含む、像面でのレーザビームの主走査方向の走査線曲りの大きさを示している。なお、添字１，２および３は、それぞれ、屈折率ｎ＝１．４８５５，ｎ＝１．４８２１およびｎ＝１．４８８９に対応される。また、図５６は、シアン第１レーザ３ＣａからのレーザビームＬＣａに関し、図５５に示した例と同様に、屈折率を変化させた状態を含む、像面でのレーザビームの主走査方向の走査線曲りの状態を示している。なお、添字１，２および３は、それぞれ、屈折率ｎ＝１．４８５５，ｎ＝１．４８２１およびｎ＝１．４８８９に対応される。一方、図５７は、黒第１レーザ３Ｂａおよびイエロー第１レーザ３ＹａのそれぞれからのレーザビームＬＢａおよびＬＹａに関し、図５５に示した例と同様に、屈折率を変化させた状態を含む、像面でのレーザビームの主走査方向の走査線曲りの大きさを示している。なお、添字１，２および３は、それぞれ、屈折率ｎ＝１．４８５５，ｎ＝１．４８２１およびｎ＝１．４８８９の条件に対応される。図５５ないし図５７に示されるように、それぞれの走査線曲りの大きさは、最大のレーザビームで、±０．０１５ [ｍｍ] の範囲内に抑えられている。
【０２０４】
図５８は、マゼンタ第１レーザ３Ｍａおよびマゼンタ第２レーザ３Ｍｂから出射されたレーザビームＬＭａおよびＬＭｂに関し、屈折率を変化させた状態を含む像面での主走査方向の相互の間隔のずれ (間隔の変動) の程度を示している。なお、添字１，２および３は、それぞれ、屈折率ｎ＝１．４８５５，ｎ＝１．４８２１およびｎ＝１．４８８９の条件に対応される。また、図５９は、シアン第１レーザ３Ｃａおよびシアン第２レーザ３ＣｂからのレーザビームＬＣａおよびＬＣｂに関し、図５８に示した例と同様に、屈折率を変化させた状態を含む像面での主走査方向の相互の間隔のずれ (間隔の変動) の程度を示している。なお、添字１，２および３は、それぞれ、屈折率ｎ＝１．４８５５，ｎ＝１．４８２１およびｎ＝１．４８８９の条件に対応される。一方、図６０は、黒第１レーザ３Ｂａおよび黒第２レーザ３Ｂｂならびにイエロー第１レーザ３Ｙａおよびイエロー第２レーザ３ＹｂのそれぞれからのレーザビームＬＢａおよびＬＢｂならびにＬＹａおよびＬＹｂに関し、図５８に示した例と同様に、屈折率を変化させた状態を含む像面でのレーザビームの主走査方向の相互の間隔のずれ (間隔の変動) の程度を示している。なお、添字１，２および３は、それぞれ、屈折率ｎ＝１．４８５５，ｎ＝１．４８２１およびｎ＝１．４８８９の条件に対応される。図５８ないし図５７に示されるように、それぞれのビーム間隔の変動の大きさは、デフォーカス量は、最大のレーザビームで、０．０００２ [ｍｍ] の範囲内に抑えられている。
【０２０５】
図６１は、第１ないし第４のレーザビームＬＹａおよびｌＹｂ，ＬＭａおよびＬＭｂ，ＬＣａおよびＬＣｂ、ならびに、ＬＢａおよびＬＢｂのそれぞれの像面でのレーザビームの主走査方向ならびに副走査方向のビーム径の変動率すなわち収光角の逆数の変動率を示している。なお、符号ＹＡＮＧは主走査方向、ＺＹＡＧは副走査方向、および、添字１ならびに２は、第１レーザａおよび第２レーザｂに対応される。図６１に示されるように、ビーム径の変動率は、ピーク−ピークで７％程度に抑えられている。
【０２０６】
図６２は、第１ないし第４のレーザビームＬＹａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＢａのそれぞれの像面でのレーザビームの主走査方向のｆθ特性の変動率を示している。図６２に示されるように、ｆθ特性は、レーザビームの種類によらず、おおむね、０．６５％の範囲に抑えられている。
【０２０７】
図６３は、光偏向装置の多面鏡の各反射面の面倒れが１分以内に収められた状態における第１ないし第４のレーザビームＬＭａ，ＬＣａ，ＬＹａおよびＬＢａのそれぞれの像面でのレーザビームの副走査方向のビーム位置の変動を示している。なお、添字１ならびに２はそれぞれレーザビームＬＭａおよびＬＣａに、添字３は、表１でも示したように、ＬＢａおよびＬＹａは、系の光軸を挟んで副走査方向に対称であるからレーザビームＬＹａおよびＬＢａの双方に対応される。図６３に示されるように、ビーム位置の変動は、最大で、０．００３ [ｍｍ] 抑えられている。面倒れ補正が無い場合、これは０．１８６になり、レンズ３０ａ、３０ｂによる結像レンズ系は面倒れ補正率１／６２であるといえる。
【０２０８】
図６４は、第１ないし第４のレーザビームＬＹａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＢａのそれぞれの像面でのレーザビームの主走査方向の像面ビーム位置に対する透過率の変動率を示している。なお、添字１ならびに２はそれぞれレーザビームＬＭａおよびＬＣａに、添字３は、レーザビームＬＹａおよびＬＢａの双方に対応される。図６４に示されるように、透過率の変動は、レーザビームの種類によらず、おおむね、３．５％の範囲に抑えられている。
【０２０９】
以上説明したように、 (１) 式により、第１の結像レンズ３０ａの光入射面および光出射面、ならびに、第２の結像レンズ３０ｂの光入射面および光出射面のそれぞれの形状を最適化することで、２枚の結像レンズのみにより、像面における球面収差、コマ収差、像面湾曲あるいは倍率誤差などの収差特性を、所定の範囲内に収めることが可能となる。
【０２１０】
すなわち、主走査方向に広がる走査面とレンズ面の交わる線の形状をレンズ面を貫く系の光軸に対して非対称とすることにより、主走査方向の結像面が像面から大きく外れること、及び、ｆθ特性が主走査方向の光軸を挟んでずれることを防止できる。また、光軸から大きくずれるレーザビームに対しても、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関し、フレアを低減可能となる。さらに、主走査方向のどの位置を通過されるビームの強度分布の変動量を所定の範囲以下に収めることができる。またさらに、主走査線の曲りを低減可能であって、しかも、光源から出射されるレーザビームがＮｉ (ｉは正の整数) 本である場合に、それぞれのビームの副走査方向でのビーム間隔の変動を抑えることができる。さらにまた、光偏向装置の多面鏡の各反射面の面倒れによる像面の副走査方向の移動も低減できる。
【０２１１】
次に、図１ないし図６４に示した第１の実施例の変形例について説明する。
【０２１２】
図６９および図７０には、図２に示した光走査装置１に組み込まれている水平同期検出器２３および水平同期検出器２３に向かってレーザビームＬＹａおよびＬＹｂ，ＬＭａおよびＬＭｂ，ＬＣａおよびＬＣｂならびにＬＢａおよびＬＢｂを反射させる水平同期用折り返しミラー２５と、第２の結像レンズ３０ｂから出射されたそれぞれのレーザビームが水平同期検出器２３に入射されて水平同期信号が出力される関係が示されている。
【０２１３】
図６９は、光走査装置１のミラーなどを取り除いた状態で、光学要素のみを抜き出した概略平面図ならびに図７０は、図６９に示した同期検出器２３と１つの平面 (反射面) のみを有する水平同期用折り返しミラー２５とを、水平同期用折り返しミラー２５から同期検出器２３に向かうレーザビームを副走査方向から見た状態を示す部分側面図である。
【０２１４】
図６９および図７０に示されるように、Ｍ群のレーザビームＬＹａおよびＬＹｂ，ＬＭａおよびＬＭｂ，ＬＣａおよびＬＣｂならびにＬＢａおよびＬＢｂは、それぞれ、水平同期用折り返しミラー２５を介して主走査方向に関し、タイミングがずらされて、同期検出器２３の所定の位置に、順に入射される。なお、同期検出器２３は、周知のｚ方向の位置検知可能なポジションセンサであって、それぞれのレーザビームの副走査方向の位置を検出する。また、水平同期用折り返しミラー２５は、第２の結像レンズ３０ｂを通過されたレーザビームを折り返すことから、何らかの要因によりレーザビームが副走査方向にずれていることが同期検出器２３により検出された場合に、たとえば、後述する図６８に示す第２の実施例のビーム間隔変更機構を有する光源に対して、副走査方向のビーム間隔のずれを補正するためのフィードバックが可能である。
【０２１５】
以下、各レーザビームの水平同期の検出について詳細に説明する。
【０２１６】
第１に、第１の光源３Ｙのイエロー第１レーザ３Ｙａを発光させる。これにより、同期検出器２３の所定の位置に、水平同期用折り返しミラー２５により折り返され、系の光軸に対して副走査方向に所定の距離だけ離れたレーザビームＬＹａが入射される。従って、同期検出器２３にレーザビームＬＹａが到達する際の同期検出器２３の和信号のスロープ信号からレーザビームＬＹａの水平同期信号が得られる。続いて、同期検出器２３の差信号から、レーザビームＬＹａのｚ軸方向の位置を測定する。
【０２１７】
こののち、イエロー第１レーザ３Ｙａを停止させ、イエロー第２レーザ３Ｙｂを発光させる。ここで、今度は、同期検出器２３の差信号から、レーザビームＬＹｂのｚ軸方向の位置を測定し、同期検出器２３からレーザビームＬＹｂが外れる際の同期検出器２３の和信号のスロープ信号からレーザビームＬＹｂの水平同期信号が得られる。
【０２１８】
以下、ＬＭａおよびＬＭｂ，ＬＣａおよびＬＣｂならびにＬＢａおよびＬＢｂのそれぞれに関し、同様にして、水平同期信号およびｚ方向の位置情報が得られる。
【０２１９】
これにより、第１ないし第４の光源３ (Ｙａ，Ｙｂ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｃａ，ＣｂおよびＢａ，Ｂｂ) を発光させるタイミングすなわち主走査方向書きだしタイミングが規定される。また、必要により、副走査方向のビーム間隔のずれを補正するために、Ｍ群の互いに対をなす２つのレーザビームＬＹａおよびＬＹｂ，ＬＭａおよびＬＭｂ，ＬＣａおよびＬＣｂならびにＬＢａおよびＬＢｂのそれぞれのビーム間隔がビーム間隔変更機構にフィードバックされる。
【０２２０】
図６５には、この発明の第２の実施例であるマルチビーム光走査装置が利用される転写型カラー画像形成装置が示されている。なお、図１ないし図６４を用いて既に説明した構成と実質的に等しい構成には、同一の符号を譜して詳細な説明を省略する。
【０２２１】
図６５に示されるように、画像形成装置１００は、色分解された色成分すなわちＹ＝イエロー，Ｍ＝マゼンタ，Ｃ＝シアンおよびＢ＝ブラックごとに画像を形成する第１ないし第４の画像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃおよび５０Ｂを有している。
【０２２２】
各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、図６６ないし図７１を用いて後述するマルチビーム光走査装置１５１の第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃおよび第１の折り返しミラー３３Ｂを介して各色成分画像に対応するレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が出射される位置に対応して、光走査装置１５１の下方に、５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃおよび５０Ｂの順で直列に配置されている。
【０２２３】
図６６には、図６５に示したカラー画像形成装置に利用されるマルチビーム光走査装置が示されている。なお、以下、第１の実施例に示したと同様に、各参照符号にＹ，Ｍ，ＣおよびＢを付加することで、色成分ごとの画像データとそれぞれに対応する装置を識別する。
【０２２４】
図６６に示されるように、マルチビーム光走査装置１５１は、光源としてのレーザ素子から出射されたレーザビームを、所定の位置に配置された像面の所定の位置に向かって所定の線速度で偏向する偏向手段としてのただ１つの光偏向装置５を有している。なお、以下、光偏向装置５によりレーザビームが偏向される方向を主走査方向と示す。
【０２２５】
光偏向装置５と像面との間には、光偏向装置５の反射面により所定の方向に偏向されたレーザビームに所定の光学特性を与える第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂからなる２枚組みの偏向後光学系３０が配置されている。
【０２２６】
次に、光源としてのレーザ素子と光偏向装置５との間の偏向前光学系について詳細に説明する。
【０２２７】
光走査装置１は、Ｎ_ｉ (ｉは正の整数でＮ_４＝２、Ｎ_１＝Ｎ_２＝Ｎ_３＝１、Ｎ_４＝２は黒のビームが２本であることを示す) を満たすレーザ素子を含み、色成分に色分解された画像データに対応するレーザビームを発生する第１ないし第４の光源３Ｙ，３Ｍ，３Ｃおよび３Ｂ (Ｍは正の整数で、ここでは４) を有している。
【０２２８】
第１ないし第３の光源３Ｙ，３Ｍおよび３Ｃは、それぞれ、Ｙすなわちイエロー画像に対応するレーザビームを出射するイエローレーザ３Ｙ、Ｍすなわちマゼンタ画像に対応するレーザビームを出射するマゼンタレーザ３ＭおよびＣすなわちシアン画像に対応するレーザビームを出射するシアンレーザ３Ｃ、ならびに、Ｂすなわちブラック (黒) 画像に対応するレーザビームを出射する黒第１レーザ３Ｂａおよび黒第２レーザ３Ｂｂを有している。すなわち、第１ないし第３の光源３Ｙ，３Ｍおよび３Ｃは、Ｎ_１＝Ｎ_２＝Ｎ_３＝１で、第４の光源３Ｂは、Ｎ_４＝２を満足している。従って、第１ないし第３の光源３Ｙ，３Ｍおよび３Ｃからは、それぞれ、１本のレーザビームＬＹ，ＬＭおよびＬＣが、ならびに、第４の光源３Ｂからは、副走査方向に関し、ビーム間隔が所定の距離で位置された対をなす２本のレーザビームＬＢａおよびＬＢｂが出射される。
【０２２９】
それぞれのレーザ素子３Ｙ，３Ｍ，３Ｃならびに３Ｂａと光偏向装置５との間には、対応する光源３Ｙ，３Ｍ，３Ｃならびに３ＢａからのレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣならびにＬＢａの断面ビームスポット形状を所定の形状に整える４組みの偏向前光学系７ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が配置されている。
【０２３０】
ここで、イエローレーザ３Ｙから光偏向装置５に向かうレーザビームＬＹを代表させて、偏向前光学系７Ｙについて説明する。
【０２３１】
イエローレーザ３Ｙから出射された発散性のレーザビームは、有限焦点レンズ９Ｙにより所定の収束性が与えられたのち、絞り１０Ｙにより、断面ビーム形状が所定の形状に整えられる。絞り１０Ｙを通過されたレーザビームＬＹは、ハイブリッドシリンダレンズ１１Ｙを介して、副走査方向のみに対して、さらに、所定の収束性が与えられて、光偏向装置５に向けて出射される。
【０２３２】
以下、同様に、Ｍすなわちマゼンタに関連して、マゼンタレーザ３Ｍは、有限焦点レンズ９Ｍ、絞り１０Ｍおよびハイブリッドシリンダレンズ１１Ｍを通過されて、光偏向装置５に向けられる。また、Ｃすなわちシアンに関連して、シアンレーザ３Ｃは、有限焦点レンズ９Ｃ、絞り１０Ｃおよびハイブリッドシリンダレンズ１１Ｃを通過されて、光偏向装置５に向けられる。
【０２３３】
これに対して、黒第１レーザ３Ｂａから出射された発散性のレーザビームは、有限焦点レンズ９Ｂａにより所定の収束性が与えられたのち、絞り１０Ｂａにより、断面ビーム形状が所定の形状に整えられる。絞り１０Ｂａを通過されたレーザビームＬＢａは、ハイブリッドシリンダレンズ１１Ｂを介して、副走査方向のみに対して、さらに、所定の収束性が与えられて、光偏向装置５に案内される。なお、有限焦点レンズ９Ｂａとハイブリッドシリンダレンズ１１Ｂとの間には、ハーフミラー１２Ｂが、有限焦点レンズ９Ｂａとハイブリッドシリンダレンズ１１Ｂとの間の光軸に対して所定の角度で挿入されている。一方、ハーフミラー１２Ｂにおいて、黒第１レーザ３ＢａからのレーザビームＬＢａが入射される面と反対の面には、黒第１レーザ３ＢａからのレーザビームＬＢａに対して副走査方向に所定のビーム間隔を提供可能に配置された黒第２レーザ３ＢｂからのレーザビームＬＢｂが、黒第１レーザ３ＢａからのレーザビームＬＢａに対して副走査方向に所定のビーム間隔および角度で入射される。なお、黒第２レーザ３Ｂｂとハーフミラー１２Ｂとの間には、黒第２レーザ３ＢｂからのレーザビームＬＢｂに所定の収束性を与える有限焦点レンズ９Ｂｂおよび絞り１０Ｂｂが配置されている。
【０２３４】
ハイブリッドシリンダレンズ１１Ｙを通過されたレーザビームＬＹ、ハイブリッドシリンダレンズ１１Ｍを通過されたレーザビームＬＭ、ハイブリッドシリンダレンズ１１Ｃを通過されたレーザビームＬＣ、ならびに、ハイブリッドシリンダレンズ１１Ｂを通過された対をなすレーザビームＬＢａおよびＬＢｂは、第１の実施例において図８で示したレーザ合成ミラーユニット１３と実質的に等しい詳述しないレーザ合成ミラーユニットにより他のレーザビームと実質的に１まとめにまとめられて光偏向装置５に案内される。なお、偏向前光学系７ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) のそれぞれに利用される光学要素は、それぞれの光学要素単体で、図１ないし図６４に示した第１の実施例に利用される光学要素と実質的に同一であるから詳細な説明を省略する。
【０２３５】
図６７には、光偏向装置５の多面鏡の各反射面によるレーザビームの偏向角が０°の状態で光偏向装置５から像面に向かうレーザビームの副走査方向断面が示されている。
【０２３６】
図６７に示されるように、光偏向装置５の反射面で反射された第１ないし第４のレーザビームＬＹ，ＬＭおよびＬＣ、ならびに、対をなす２本のレーザビームＬＢａおよびＬＢｂが一まとめにまとめられたレーザビームＬＢは、それぞれ、第１の結像レンズ３０ａと第２の結像レンズ３０ｂとの間で、副走査方向に関し、系の光軸と交差して、像面 (感光体ドラム５８) に案内される。
【０２３７】
ところで、従来技術の項でも説明したように、カラー画像形成装置において、カラー画像が出力される頻度と黒画像が出力される頻度とを比較すると、黒画像が出力される頻度が高い傾向が見られる。また、黒画像は、カラー画像に比較して、画像のきれすなわちシャープさが要求される。しかしながら、カラー画像に対応するレーザビームに適した光学装置は、黒画像に対応するレーザビームに適した光学装置に比較して解像度が要求されないことから、黒画像に対応するレーザビームに適した光学装置を利用することは、コストを増大させることになる。
【０２３８】
このことから、Ｎ_４（＝２）は他のＮ_１＝Ｎ_２＝Ｎ_３＝１と異なる値として、黒は６００ＤＰＩ、イエロー、マゼンタ、シアンは３００ＤＰＩとしている。また、図６５に示した画像形成装置は、黒画像については、少なくとも６００ドット・パー・インチ (以下、 [ｄｐｉ] と示す) と４００ [ｄｐｉ] の２段階の解像度を提供可能に形成されている。なお、カラー画像すなわち第１ないし第３の光源３Ｙ，３Ｍおよび３Ｃのそれぞれについては、固定である３００ [ｄｐｉ] が与えられている。
【０２３９】
以下に、図６５に示した画像形成装置の解像度変更モードについて説明する。
【０２４０】
一般に、レーザビームのビーム径の有効エネルギー径は、周知のように、１／ｅ^２で示される。このとき、副走査方向の１／ｅ^２直径Ｄｏは、記録すべき画像の解像度に基づいて規定されるビーム間隔 (以下、ＧＰと示す) に関し、
ＡＭＰ × ＧＰ ＝ Ｄｏ， (１．２ ≦ ＡＭＰ ≦ １．６)
であることが望まれている (ＡＭＰはプロセスにより最適値が異なる) 。
【０２４１】
すなわち、解像度に依存して規定されるＧＰよりも、有効エネルギー径Ｄｏを僅かに大きき設定することで、たとえば、感光体ドラムの駆動により生じるジッタに起因する濃度むらが低減されることが知られている。ここにシングルビームで解像度ＤＰＩで書き込む際のライン間隔をＬＧＰとする。
【０２４２】
このことから、図７１に示されるように、解像度を６００ [ｄｐｉ] として、Ｎｉ＝２本のレーザビームにより画像を記録するためには、それぞれのレーザビームの有効エネルギー径ＤｏをＧＰの１．２倍〜１．６倍に設定するとともに、濃度むらをより有効に低減するために、レーザビーム相互の間隔を、解像度に依存して規定されるＡＭＰをおおむね１．２〜１．６として、ビーム間隔をＧＰ´に変更することが有益である。
【０２４３】
従って、たとえば、さまざまな解像度に対して、ＧＰ´を求めると、

ここに、ＤＰＩｏは、画像形成装置が画像形成可能な最大の解像度、 及び、 ＤＰＩは、変更する解像度を示す … (２) が満足されるよう、図６８を用いて後述する解像度変更機構により、対をなす２つのレーザビームの副走査方向のビーム間隔を変更すればよいことになる。
【０２４４】
なお、図６５に示した画像形成装置の光走査装１５１は、最大の解像度がＤＰＩｏ＝６００ [ｄｐｉ] で、変更可能な解像度ＤＰＩは、ＤＰＩ ≧ １／Ｐｉ×ＤＰＩｏに規定されている。
【０２４５】
ここで、ＤＰＩを４００ [ｄｐｉ] ＡＭＰ＝１．２とすると、Ｎｉ＝２本における像面でのビーム間隔を４２．３マイクロメートル (以下、 [μｍ] と示す) から２５．４ [μｍ] に狭めるとともに、複数Ｐｉ (Ｐｉは、２以上の整数で、ここでは、Ｐｉ＝２) 個のビームにより、１画素分の画像を形成する。
【０２４６】
この場合、プロセススピードを一定に維持するために、画像周波数は、
ＤＰＩ^２ × Ｐｉ ／ ＤＰＩ^２ ＝ ０．８８８８倍
に、また、光偏向装置の偏向速度は、
ＤＰＩ × Ｐｉ ／ ＤＰＩｏ ＝ １．３３３３倍
に、それぞれ、変化されることはいうまでもない。
【０２４７】
参考までに、ＤＰＩを、３００ [ｄｐｉ] とすると、ビーム間隔は、５０．８ [μｍ] 、光偏向装置の偏向速度は、ＤＰＩｏ時と同一 (第１レーザおよび第２レーザを同時に発光させる) に、画像周波数は１／２に変更される。
【０２４８】
図６８には、図６５に示した光走査装置１５１に利用される第４の光源３Ｂの黒第２レーザ３Ｂｂを保持する保持部すなわち解像度変更機構が示されている。
【０２４９】
図６８に示されるように、黒第２レーザ３Ｂｂは、黒第２レーザ３Ｂｂを保持するレーザ保持部２Ｂｂの所定の位置の形成されたレーザホルダ部に挿入され、図示しない接着剤により、レーザホルダ部に固定される。レーザ保持部２Ｂｂの側方すなわちレーザホルダ部を介して保持されている黒第２レーザ３ＢｂからのレーザビームＬＢｂが出射される方向には、図示しない接着剤あるいは保持部２Ｂｂ側から提供される図示しないねじなどにより有限焦点レンズ９Ｂｂを保持するレンズ保持部４Ｂｂが固定されている。なお、有限焦点レンズ９Ｂｂは、自身に一体的に形成されたレンズハウジングを有し、円筒状の外形を有している。これにより、有限焦点レンズ９Ｂｂは、たとえば、板ばね６Ｂｂにより、レンズ保持部４Ｂｂの所定の方向に押しつけられる。また、絞り１０Ｂｂは、レンズ保持部４Ｂｂの所定の位置にあらかじめ形成されている溝に挿入され、図示しない接着剤によりレンズ保持部４Ｂｂに固着される。なお、有限焦点レンズ９Ｂｂは、レンズ保持部４Ｂｂにあらかじめ形成されている図示しない位置決め突起などにより、レーザ素子３Ｂｂから出射されるレーザビームＬＢｂに対して光軸が調整されたのち、レンズ保持部４Ｂ_２に接着剤などで固定される。
【０２５０】
レンズ保持部４Ｂｂおよびレーザ保持部２Ｂｂは、光走査装置１５１のハウジング１５１ａの所定の位置に、ハウジング１５１ａとそれぞれの保持部の間に、印加される電圧に応じて厚さが変化される電磁アクチェータ１４Ｂｂを介在させた状態で配置されている。
【０２５１】
電磁アクチェータ１４Ｂｂは、前述した解像度の変更に対応して黒第１レーザ３Ｂａから出射されるレーザビームＬＢａと黒第２レーザ３Ｂｂから出射されるレーザビームＬＢｂの副走査方向のビーム間隔を変化させるために、たとえば、６００ [ｄｐｉ] 、４００ [ｄｐｉ] および３００ [ｄｐｉ] の解像度に対応してあらかじめ決められている厚さを提供可能であって、図示しない電圧供給部を介して供給される解像度に対応する厚さに変化される。これらの量は、前述した同期検出器２３の差信号を作ったＺ方向の位置のＬＢａ，ＬＢｂの差よりフィードバックを受ける。なお、電磁アクチェータ１４Ｂｂとしては、たとえば、周知のピエゾ素子が利用される。
【０２５２】
また、図６５に示した光走査装置１５１では、黒第２レーザ３Ｂｂは、ハイブリッドシリンダレンズ１１Ｂ、ならびに、第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂにより像面の所定の位置に案内されるが、電磁アクチェータ１４Ｂｂが変位されることによりレンズ保持部４Ｂｂおよびレーザ保持部２Ｂｂが移動される距離をｄｘとすると、像面において、−０．６３６ｄｘとなる。なお、図６５ないし図６８に示した第２の実施例では、Ｍ＝４ならびにＮｉ＝１ (Ｙ) ，Ｎｉ＝１ (Ｍ) ，Ｎｉ＝１ (Ｃ) およびＮｉ＝２ (Ｂ) を例にビーム間隔調整機構がＮ4 −１＝２−１＝１つの際についてのみ説明したが、３Ｂa に対しても図６８に示したビーム間隔調整機構が配置されても良い。また、本実施例ではビーム入射位置を調整しているが、ピエゾを傾きを発生させる様、４Ｂｂの端に配し、他方をバネ等で押えることにより、入射角および入射位置を調整することも可能である。
【０２５３】
図７２には、この発明の第３の実施例である２ビーム光走査装置が利用される単色画像形成装置が示されている。なお、図１ないし図６４を用いて既に説明した第１の実施例の構成、ならびに、図６５ないし図６８に示した第２の実施例の構成と実質的に同一の構成には、２００を付加した符号を譜して、詳細な説明を省略する。
【０２５４】
図７２に示されるように、画像形成装置２００は、周知のレーザビームプリンタ方式の画像形成部２５０を有している。
【０２５５】
画像形成部２５０は、図７３ないし図９８を用いて後述する光走査装置２０１の折り返しミラー２３３を介してレーザビームＬ１，Ｌ２が出射される位置に、配置されている。
【０２５６】
画像形成部２５０は、円筒ドラム状で、所定の方向に回転可能に形成され、画像に対応する静電潜像が形成される感光体ドラム２５８を有している。感光体ドラム２５８の周囲には、感光体ドラム２５８の表面に所定の電位を提供する帯電装置２６０、感光体ドラム２５８の表面に形成された静電潜像に対応する色が与えられているトナーを供給することで現像する現像装置２６２、搬送ベルト２５２を感光体ドラム２５８との間に介在させた状態で感光体ドラム２５８に対向され、搬送ベルト２５２または搬送ベルト２５２を介して搬送される記録媒体すなわち記録用紙Ｐに感光体ドラム２５８上のトナー像を転写する転写装置２６４、転写装置２６４を介してトナー像が転写されたあとに感光体ドラム２５８上に残った残存トナーを除去するクリーナ２６６および転写装置２６４を介してトナー像が転写されたあとの感光体ドラム２５８上に残った残存電位を除去する除電装置２６８が、感光体ドラム２５８の回転方向に沿って、順に、配置されている。
【０２５７】
なお、光走査装置２０１のミラー２３３により案内されるレーザビームＬ１およびＬ２は、帯電装置２６０と現像装置２６２との間に照射される。
【０２５８】
感光体２５８の下方には、画像形成部２５０により形成された画像が転写されるための記録媒体すなわち用紙Ｐを収容する用紙カセット２７０が配置されている。
【０２５９】
用紙カセット２７０の一端であって、テンションローラ２５４に近接する側には、おおむね半月状に形成され、用紙カセット２７０に収容されている用紙Ｐを最上部から１枚ずつ取り出す送り出しローラ２７２が配置されている。送り出しローラ２７２と感光体ドラム２５８との間には、カセット２７０から取り出された１枚の用紙Ｐの先端と感光体ドラム２５８に形成されたトナー像の先端とを整合させるためのレジストローラ２７６が配置されている。
【０２６０】
転写装置２６４により感光体ドラム２５８に形成された画像が転写された用紙Ｐが搬送される方向には、用紙Ｐに転写されたトナー像を用紙Ｐに定着する定着装置２８４が配置されている。
【０２６１】
図７３には、図７２に示した画像形成装置に利用される２ビーム光走査装置が示されている。
【０２６２】
図７３に示されるように、光走査装置２０１は、光源としての第１および第２のレーザ素子２０３ａおよび２０３ｂ出射されたＮｉ＝２本のレーザビームを、所定の位置に配置された像面の所定の位置に向かって所定の線速度で偏向する偏向手段としてのただ１つの光偏向装置２０５を有している。なお、以下、光偏向装置５によりレーザビームが偏向される方向を主走査方向と示す。
【０２６３】
光偏向装置５と像面との間には、光偏向装置２０５の反射面により所定の方向に偏向された第１および第２のレーザビームに所定の光学特性を与えるただ１枚の結像レンズ２３０が配置されている。なお、結像レンズ２３０と像面との間には、防塵ガラス２３９が配置されている。
【０２６４】
次に、光源としてのレーザ素子と光偏向装置５との間の偏向前光学系について詳細に説明する。
【０２６５】
光走査装置２０１は、Ｎｉ＝２を満たす２つレーザ素子を含み、Ｍ (Ｍは正の整数で、ここでは１) 群の光源２０３を有している。
【０２６６】
光源２０３の第１のレーザ２０３ａと光偏向装置５との間には、偏向前光学系としての有限焦点レンズ２０９ａ、絞り２１０ａ、ハーフミラー２１２、及び、ハイブリッドシリンダレンズ２１１が配置されている。また、ハーフミラー２１２の第１のレーザ２０３ａからのレーザビームＬ１が入射される面と反対側の面には、第２のレーザ２０３ｂ、有限焦点レンズ２０９ｂおよび絞り２１０ｂが配置されている。なお、偏向前光学系に利用される各光学要素の光学特性、形状および材質などは、すでに説明した第１および第２の実施例と実質的に同一であるから詳細な説明を省略する。
【０２６７】
次に、光偏向装置２０５と像面との間の１枚レンズ偏向後光学系について詳細に説明する。
【０２６８】
図７３ないし図９８ならびに表７および表８には、偏向後光学系２３０のただ１枚の結像レンズ２３０の第１面すなわち光入射面および第２面すなわち光出射面のさまざまな光学特性およびレンズデータが示されている。
【０２６９】
【表７】

【０２７０】
【表８】

【０２７１】
図７４には、結像レンズ２３０の第１面すなわち光入射面の形状が示されている。すなわち、図７４に示されるように、結像レンズ２３０の第１面は、光軸すなわち (ｙ＝０，ｚ＝０) に対して非対称に形成されている。
【０２７２】
図７５には、結像レンズ２３０の第１面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面すなわち光走査面とレンズ面との交点における副走査方向の曲率が示されている。すなわち、図７５は、図７４に示した第１面の副走査方向の形状の特徴すなわち光軸 (ｙ＝０，ｚ＝０) に対して結像レンズ２３０の第１面が非対称であることを示している。また、図７５は、このレンズ面が、副走査方向の曲率が、主走査方向の途中で符号を変えていることを示しており、このことによりレンズの副走査方向パワーの絶対値を大きくすることなく、広い偏向角に対して副走査方向諸特性を最適化することができる。レンズ面では、パワーの絶対値の大きな面ほど、収差を発生させやすいことが知られており、これを避ける意味でも性能の向上を計ることができる。
【０２７３】
図７６には、結像レンズ２３０の第１面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における副走査方向曲率の主走査方向座標に対する２次微分値が示されている。すなわち、図７６は、図７４に示した第１面の副走査方向の曲率の傾き (方向性) が、主走査方向の光軸と交わる点に関して非対称に変化することを示している。
【０２７４】
図７７には、結像レンズ２３０の第１面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における光軸方向座標の主走査方向座標に対する微分値が示されている。すなわち、系の光軸を含む主走査平面と、レンズ面との交線の系の光軸方向座標に対する主走査方向１次微分値が２つの極値を持つことが分かる。このことにより、図７５の説明で述べた副走査方向の特性を保ちつつ、主走査方向に関しても、広い偏向角に対してレンズの厚みを大きくすることなく、ｆθ特性を補正することができる。レンズの厚みが厚くなると、特にプラスティック成形レンズの場合成形時間が長くなり、コストアップにつながる。
【０２７５】
図７８には、結像レンズ２３０の第１面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における主走査方向曲率が示されている。すなわち、図７８は、図７４に示した第１面の主走査方向の形状の特徴すなわち光軸 (ｙ＝０，ｚ＝０) に対して結像レンズ２３０の第１面が非対称であることを示している。また、このレンズ面が、主走査方向の曲率が、主走査方向の途中で符号を変えていることを示しており、このことによりレンズの主走査方向パワーの絶対値を大きくすることなく、広い偏向角に対して主走査方向諸特性を最適化することができる。レンズ面では、パワーの絶対値の大きな面ほど、収差を発生させやすいことが知られており、これを避ける意味でも性能の向上を計ることができる。
【０２７６】
図７９には、結像レンズ２３０の第１面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点を基準としたレンズ面の主走査方向の各点での副走査方向の位置が示されている。すなわち、図７９は、図７４に示した第１面の副走査方向の形状が主走査方向に関して非対称であることを示している。
【０２７７】
図８０には、結像レンズ２３０の第１面の副走査方向形状に関し、副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレ、また、図８１には、結像レンズ２３０の第１面の主走査方向形状に関し、主走査方向に広がる走査面に対する非対称成分が示されている。すなわち、図８０および８１には、結像レンズ２３０の第１面は、主走査方向および副走査方向のいづれにも回転対称面を含まないことが示されている。この面の面対称面は、ｚ＝０で定義される面の１面のみである。なお、図８０に示されるように、副走査方向の少なくとも４次の項より大きな項の係数を、光軸を含み主走査方向に広がる走査面とレンズ面とが交わる線の形状および副走査方向曲率半径と独立に制御することで、主走査方向ならびに副走査方向のさまざまな収差特性を良好に設定できる。
【０２７８】
図８２には、結像レンズ２３０の第２面すなわち光出射面の形状が示されている。図８２に示されるように、結像レンズ２３０の第２面は、光軸 (ｙ，ｚ) ＝ (０，０) に対して非対称に形成されている。
【０２７９】
以下、図７４ないし図８１に示した結像レンズ２３０の第１面すなわち光入射面と同様に、図８３ないし図８９には、結像レンズ２３０の第２面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面すなわち光走査面とレンズ面との交点における副走査方向の曲率、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における副走査方向曲率の主走査方向座標に対する２次微分値、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における光軸方向座標の主走査方向座標に対する微分値、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における主走査方向曲率、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点を基準としたレンズ面の主走査方向の各点での副走査方向の位置すなわち副走査方向の形状、副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレ、主走査方向に広がる走査面に対する非対称成分が、それぞれ、示されている。
【０２８０】
図８３ないし図８９に示されるように、結像レンズ２３０の第２面は、第１面と同様に、光軸 (ｙ＝０，ｚ＝０) に対して主走査方向および副走査方向のそれぞれに非対称であって、副走査方向の曲率の傾きおよび主走査方向の曲率の傾きのそれぞれが主走査方向の光軸と交わる点に関し非対称に変化し、主走査方向および副走査方向のいづれにも回転対称面を含まないことが認められる。
【０２８１】
ところで既に説明した図２３よりレンズ３０ａの出射面は回転対称面を持たず、この面の面対称面は、ｚ＝０で作られる面の１面のみであることがわかる。このことにより、広い偏向角に対しても全域に渡って主、副走査方向の諸特性を改善することができる。
【０２８２】
また、図２４は、このレンズ面が、副走査方向の曲率が、主走査方向の途中で符号を変えていることを示しており、このことによりレンズの副走査方向パワーの絶対値を大きくすることなく、広い偏向角に対して副走査方向諸特性を最適化することができる。レンズ面では、パワーの絶対値の大きな面ほど、収差を発生させやすいことが知られており、これを避ける意味でも性能の向上を計ることができる。
【０２８３】
一方、図２６は系の光軸を含む主走査平面と、レンズ面との交線の系の光軸方向座標に対する主走査方向１次微分値が２つの極値を持つことを示しており、このことにより、主走査方向に関して、広い偏向角に対してレンズの厚みを大きくすることなく、ｆθ特性を補正することができる。レンズの厚みが厚くなると、特にプラスティック成形レンズの場合成形時間が長くなり、コストアップにつながる。
【０２８４】
また、図２７は、このレンズ面が、主走査方向の曲率が、主走査方向の途中で符号を変えていることを示しており、このことにより、レンズの主走査方向パワーの絶対値を大きくすることなく、広い偏向角に対して主走査方向諸特性を最適化することができる。レンズ面では、パワーの絶対値の大きな面ほど、収差を発生させやすいことが知られており、これを避ける意味でも性能の向上を計ることができる。
【０２８５】
図２８は、副走査方向形状に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点座標を０と置いた際の形状を示しており、副走査方向周辺部の副走査方向光軸部に対する相対関係が主走査方向の途中で逆転していることを示し、これは、副走査方向の広い幅に渡って副走査方向の諸特性を向上させるために大きく役立っている。
【０２８６】
図２９は、副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレを示し副走査方向へも高次（４次以上）の項を含むことを示しており、このことにより、図２８のような副走査方向周辺部の副走査方向光軸部に対する相対関係が主走査方向の途中で逆転するような形状を実現することができる。
【０２８７】
以上、レンズ３０ａの両面が回転対称軸を持たず走査平面との交線の光軸座標に対する走査方向１次微分値が２つの極値を持つことがわかる。
【０２８８】
これに対して、図８６は、このレンズ面が、主走査方向の曲率が、主走査方向の途中で符号を変えていることを示しており、このことによりレンズの主走査方向パワーの絶対値を大きくすることなく広い偏向角に対して主走査方向諸特性を最適化することができる。レンズ面では、パワーの最大値の大きな面ほど収差を発生させやすいことが知られており、これを避ける意味でも性能の向上を計ることができる。
【０２８９】
図８７は、副走査形状に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点座標を０と置いた際の形状を示しており、副走査方向周辺部の副走査方向光軸部に対する相対位置が主走査方向の途中で逆転していることを示し、これは、副走査方向の広い幅に渡って副走査方向の諸特性を向上させるために大きく役立っている。
【０２９０】
図８８は、副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレを示し副走査方向へも高次（４次以上）の項を含むことを示しており、このことにより、図２８のような副走査方向周辺部の副走査方向光軸部に対する相対位置が主走査方向の途中で逆転するような形状を実現することができる。
【０２９１】
以上、レンズ２３０の両面が回転対称軸を持たず、走査平面との交線の光軸座標に対する主走査方向１次微分値が２つの極値を持つことが分かる。
【０２９２】
図９０は、結像レンズ２３０に関し、光出射面の各主走査方向位置に対応する副走査方向の曲率から光入射面の各主走査方向位置に対応する副走査方向の曲率を取り除き、結像レンズ２３０の材質であるＰＭＭＡの屈折率ｎから１ (空気中の屈折率) を除いた数値との積を取ることで得られた、結像レンズ２３０を薄肉レンズと見なした状態の副走査方向の連続したパワーの分布を示している。
【０２９３】
図９１は、結像レンズ２３０に関し、光出射面の各主走査方向位置に対応する主走査方向の曲率半径から光入射面の各主走査方向位置に対応する主走査方向の曲率半径を取り除き、結像レンズ２３０の材質であるＰＭＭＡの屈折率ｎから１ (空気中の屈折率) を除いた数値との積を取ることで得られた、結像レンズ２３０を薄肉レンズと見なした状態における主走査方向の連続したパワーの分布を示している。
【０２９４】
図９２は、光源２０３の第１レーザ２０３ａおよび第２レーザ２０３ｂのそれぞれから出射された互いに対をなす２つのレーザビームＬ１およびＬ２のそれぞれの副走査方向の相対位置を示している。図９２に示されるように、互いに対をなす２つのレーザビームすなわちＮｉ＝２のレーザビームは、副走査方向に関し、結像レンズ２３０の光入射面すなわち第１面と像面との間、系の光軸と交差するよう、レンズの特性が規定されている。これにより、Ｎｉ＝２本のレーザビームのビーム間隔を、温度および湿度の変化に拘らず、一定に維持できる。
【０２９５】
以下、図９３ないし図９８に、結像レンズ２３０により提供されるさまざまな特性について、主走査方向像面ビーム位置を軸として、詳細に説明する。
【０２９６】
図９３は、屈折率を変化させた状態を含む像面でのレーザビームの主走査方向ならびに副走査方向のそれぞれのデフォーカス量すなわちｚ軸方向の変動を示している。なお、添字１，２および３は、それぞれ、屈折率ｎ＝１．４８５５，ｎ＝１．４８２１およびｎ＝１．４８８９の条件に対応される。図９３に示されるように、それぞれのデフォーカス量は、最大で、±１．１ [ｍｍ] の範囲内に抑えられている。
【０２９７】
図９４は、屈折率を変化させた状態を含む像面での主走査方向の相互の間隔のずれ (間隔の変動) の程度を示している。なお、添字１，２および３は、それぞれ、屈折率ｎ＝１．４８５５，ｎ＝１．４８２１およびｎ＝１．４８８９の条件に対応される。図９４に示されるように、それぞれのビーム間隔の変動の大きさは、最大のレーザビームで、０．０００９ [ｍｍ] の範囲内に抑えられる。
【０２９８】
図９５は、主走査方向ならびに副走査方向のビーム径の変動率すなわち収光角の逆数の変動率を示している。なお、符号ＹＡＮＧは主走査方向、ＺＹＡＧは副走査方向に、それぞれ対応される。図９５に示されるように、ビーム径の変動率は、ピーク−ピークで８％程度に抑えられている。
【０２９９】
図９６は、像面でのレーザビームの主走査方向のｆθ特性の変動率を示している。図９６に示されるように、ｆθ特性は、レーザビームの種類によらず、おおむね、０．３％の範囲に抑えられている。
【０３００】
図９７は、光偏向装置の多面鏡の各反射面の面倒れが１分以内に収められた状態におけるレーザビームの副走査方向のビーム位置の変動を示している。図９７に示されるように、ビーム位置の変動は、最大で、０．００１ [ｍｍ] に抑えられている。面倒れ補正が無い場合、この値は０．１８６になり、レンズ２３０は面倒れ補正率１／１８６であると言える。
【０３０１】
図９８は、主走査方向の像面ビーム位置に対する透過率の変動を示している。図９８に示されるように、透過率の変動は、レーザビームの種類によらず、おおむね、４％の範囲に抑えられている。
【０３０２】
以上説明したように、第１面すなわち入射面および第２面すなわち出射面の形状を主走査方向ならびに副走査方向のそれぞれの位置で最適化することにより、ただ１枚の結像レンズのみにより、像面における球面収差、コマ収差、像面湾曲あるいは倍率誤差などの収差特性を、所定の範囲内に収めることが可能となる。
【０３０３】
すなわち、主走査方向に広がる走査面とレンズ面の交わる線の形状をレンズ面を貫く系の光軸に対して非対称とすることにより、主走査方向の結像面が像面から大きく外れること、及び、ｆθ特性が主走査方向の光軸を挟んでずれることを防止できる。また、光軸から大きくずれるレーザビームに対しても、主走査方向および副走査方向のそれぞれに関し、フレアを低減可能となる。さらに、主走査方向のどの位置を通過されるビームの強度分布の変動量を所定の範囲以下に収めることができる。
【０３０４】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の光走査装置によれば、Ｎ_ｉの光源のうちの少なくとも１つの値が他の光源と異なる。すなわち、高い解像度が要求される画像データに対してのみ、解像度の高い潜像を記録可能となる。
【０３０５】
これにより、黒画像に対応する第１のレーザビームとカラー画像に対応する第２のレーザビームを、それぞれのレーザビームに要求される解像度で、像面に提供できる。従って、低コストでカラー画像を提供可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例であるマルチビーム光走査装置が利用される画像形成装置の概略断面図。
【図２】図１に示した画像形成装置に組み込まれる光走査装置の光学部材の配置を示す概略平面図。
【図３】図２に示した光走査装置を第１の光源と光偏向装置との間の系の光軸に沿って切断した部分断面図。
【図４】図２に示した光走査装置の副走査方向部分断面であって、光偏向装置に向かう第１ないし第４のレーザビームの状態を示す概略図。
【図５】図２に示した光走査装置を光偏向装置の偏向角が０°の位置で切断した概略断面図。
【図６】図５に示した光偏向装置の偏向角が０°の位置で切断した光走査装置のミラーなどを取り除いた光路展開図。
【図７】図２に示した光走査装置の偏向前光学系の各光学部材が配置される状態を示す概略平面図。
【図８】図２に示した光走査装置のレーザ合成ミラーユニットを示す平面図および側面図
【図９】図２に示した光走査装置の水平同期検出用折り返しミラーの概略斜視図。
【図１０】図２に示した光走査装置の出射ミラーの調整機構を示す概略斜視図。
【図１１】図１に示した画像形成装置におけるレジスト補正の原理を示す概略図。
【図１２】図１１に示したレジストセンサの概略断面図。
【図１３】図１２に示したレジストセンサのレジスト検知出力を示す模式図。
【図１４】図１に示した画像形成装置の画像制御部のブロック図。
【図１５】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの入射面の形状を示す斜視図。
【図１６】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの入射面の主走査方向に広がる走査面とレンズ面で交わる部分の副走査方向曲率を示すグラフ。
【図１７】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの入射面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における副走査方向曲率の主走査方向座標に対する２次微分値を示すグラフ。
【図１８】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの入射面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における光軸方向座標の主走査方向座標に対する微分値を示すグラフ。
【図１９】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの入射面の主走査方向に広がる走査面とレンズ面で交わる部分の主走査方向曲率を示すグラフ。
【図２０】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの入射面の副走査形状に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点を基準としたレンズ面の主走査方向の各点での副走査方向の位置を示すグラフ。
【図２１】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの入射面の副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレを示す概略図。
【図２２】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの入射面の主走査方向に広がる走査面に対する非対称成分（ｙの奇数次項を含む項の値の和）を示す概略図。
【図２３】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの出射面の形状を示す斜視図。
【図２４】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの出射面の主走査方向に広がる走査面とレンズ面で交わる部分の副走査方向曲率を示すグラフ。
【図２５】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの出射面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における副走査方向曲率の主走査方向座標に対する２次微分値を示すグラフ。
【図２６】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの出射面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における光軸方向座標の主走査方向座標に対する微分値を示すグラフ。
【図２７】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの出射面の主走査方向に広がる走査面とレンズ面で交わる部分の主走査方向曲率を示すグラフ。
【図２８】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの出射面の副走査形状に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点を基準としたレンズ面の主走査方向の各点での副走査方向の位置を示すグラフ。
【図２９】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの出射面の副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレを示す概略図。
【図３０】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの出射面の主走査方向に広がる走査面に対する非対称成分（ｙの奇数次項を含む項の値の和）を示す概略図。
【図３１】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの入射面の形状を示す斜視図。
【図３２】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの入射面の主走査方向に広がる走査面とレンズ面で交わる部分の副走査方向曲率を示すグラフ。
【図３３】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの入射面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における副走査方向曲率の主走査方向座標に対する２次微分値を示すグラフ。
【図３４】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの入射面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における光軸方向座標の主走査方向座標に対する微分値を示すグラフ。
【図３５】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの入射面の主走査方向に広がる走査面とレンズ面で交わる部分の主走査方向曲率を示すグラフ。
【図３６】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの入射面の副走査形状に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点を基準としたレンズ面の主走査方向の各点での副走査方向の位置を示すグラフ。
【図３７】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの入射面の副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレを示す概略図。
【図３８】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの入射面の主走査方向に広がる走査面に対する非対称成分（ｙの奇数次項を含む項の値の和）を示す概略図。
【図３９】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの出射面の形状を示す斜視図。
【図４０】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの出射面の主走査方向に広がる走査面とレンズ面で交わる部分の副走査方向曲率を示すグラフ。
【図４１】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの出射面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における副走査方向曲率の主走査方向座標に対する２次微分値を示すグラフ。
【図４２】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの出射面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における光軸方向座標の主走査方向座標に対する微分値を示すグラフ。
【図４３】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの出射面の主走査方向に広がる走査面とレンズ面で交わる部分の主走査方向曲率を示すグラフ。
【図４４】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの出射面の副走査形状に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点を基準としたレンズ面の主走査方向の各点での副走査方向の位置を示すグラフ。
【図４５】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの出射面の副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレを示す概略図。
【図４６】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの出射面の主走査方向に広がる走査面に対する非対称成分（ｙの奇数次項を含む項の値の和）を示す概略図。
【図４７】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの副走査方向の全域のパワーを示すグラフ。
【図４８】図２に示した光走査装置の第１のｆθレンズの主走査方向の全域のパワーを示すグラフ。
【図４９】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの副走査方向の全域のパワーを示すグラフ。
【図５０】図２に示した光走査装置の第２のｆθレンズの主走査方向の全域のパワーを示すグラフ。
【図５１】図２に示した光走査装置のハイブリッドシリンダレンズを通過されたあとの各レーザビームのハイブリッドシリンダレンズの光軸に対する副走査方向の相対位置を示す概略図。
【図５２】図２に示した光走査装置のマゼンタ用第１レーザ素子からのレーザビームの主走査方向像面ビーム位置に対する主走査方向ならびに副走査方向のそれぞれのデフォーカス量を示すグラフ。
【図５３】図２に示した光走査装置のシアン用第１レーザ素子からのレーザビームの主走査方向像面ビーム位置に対する主走査方向ならびに副走査方向のそれぞれのでフォーカス量を示すグラフ。
【図５４】図２に示した光走査装置のブラック用第１レーザ素子およびイエロー用第１レーザ素子のそれぞれからのレーザビームの主走査方向像面ビーム位置に対する主走査方向ならびに副走査方向のそれぞれのでフォーカス量を示すグラフ。
【図５５】図２に示した光走査装置のマゼンタ用第１レーザ素子からのレーザビームの主走査方向像面ビーム位置に対する主走査線曲りの程度を示すグラフ。
【図５６】図２に示した光走査装置のシアン用第１レーザ素子からのレーザビームの主走査方向像面ビーム位置に対する主走査線曲りの程度を示すグラフ。
【図５７】図２に示した光走査装置のブラック用第１レーザ素子およびイエロー用第１レーザ素子シアン用のそれぞれからのレーザビームの主走査方向像面ビーム位置に対する主走査線曲りの程度を示すグラフ。
【図５８】図２に示した光走査装置のマゼンタ用第１レーザ素子および第２レーザ素子からのレーザビーム相互の主走査方向像面ビーム位置に対するビーム間隔のばらつきの程度を示すグラフ。
【図５９】図２に示した光走査装置のシアン用第１レーザおよび第２レーザからのレーザビーム相互の主走査方向像面ビーム位置に対するビーム間隔のばらつきの程度を示すグラフ。
【図６０】図２に示した光走査装置のブラック用第１レーザおよび第２レーザならびにイエロー用第１レーザおよび第２レーザのそれぞれからのレーザビーム相互の主走査方向像面ビーム位置に対するビーム間隔のばらつきの程度を示すグラフ。
【図６１】図２に示した光走査装置のマゼンタ用第１レーザ、シアン用第１レーザ、ブラック用第１レーザおよびイエロー用第１レーザのそれぞれからのレーザビームの主走査方向像面ビーム位置に対する収光角の逆数すなわちビーム径の変動率を示すグラフ。
【図６２】図２に示した光走査装置のマゼンタ用第１レーザ素子、シアン用第１レーザ素子、ブラック用第１レーザ素子およびイエロー用第１レーザ素子のそれぞれからのレーザビームの主走査方向像面ビーム位置に対するｆθ特性の変動率を示すグラフ。
【図６３】図２に示した光走査装置のマゼンタ用第１レーザ素子、シアン用第１レーザ素子、ブラック用第１レーザ素子およびイエロー用第１レーザ素子のそれぞれからのレーザビームの主走査方向像面ビーム位置に対する面倒れ補正された副走査方向のビーム位置のばらつきの程度を示すグラフ。
【図６４】図２に示した光走査装置のマゼンタ用第１レーザ素子、シアン用第１レーザ素子、ブラック用第１レーザ素子およびイエロー用第１レーザ素子のそれぞれからのレーザビームの主走査方向像面ビーム位置に対する透過率の変動の程度を示すグラフ。
【図６５】図１に示した画像形成装置とは異なる別の画像形成装置を示す概略断面図。
【図６６】図６５に示した画像形成装置に組み込まれる光走査装置の光学部材の配置を示す概略平面図。
【図６７】図６５に示した光走査装置を光偏向装置の偏向角が０°の状態で切断した部分断面図。
【図６８】図２に示した光走査装置の光源すなわち発光ユニットの一例を示す概略図。
【図６９】図２に示した光走査装置のレーザビームの間隔を検知する状態を示す概略平面図。
【図７０】図２に示した光走査装置のレーザビームの間隔を検知する状態を示す概略断面図。
【図７１】図６５に示した画像形成装置における解像度切り替えのためにレーザビームの間隔を変更する例を示す概略図。
【図７２】図１および図６５に示した画像形成装置とはさらに異なる画像形成装置を示す概略断面図。
【図７３】図７２に示した画像形成装置に組み込まれる光走査装置の光学部材の配置を示す概略平面図。
【図７４】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの入射面の形状を示す斜視図。
【図７５】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの入射面の主走査方向に広がる走査面とレンズ面で交わる部分の副走査方向曲率を示すグラフ。
【図７６】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの入射面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における副走査方向曲率の主走査方向座標に対する２次微分値を示すグラフ。
【図７７】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの入射面の主走査方向に広がる走査面とレンズ面で交わる部分の主走査方向の１次微分値を示すグラフ。
【図７８】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの入射面の主走査方向に広がる走査面とレンズ面で交わる部分の主走査方向曲率を示すグラフ。
【図７９】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの入射面の副走査形状に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点を基準としたレンズ面の主走査方向の各点での副走査方向の位置を示すグラフ。
【図８０】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの入射面の副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレを示すグラフ。
【図８１】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの入射面の主走査形状に関し、主走査方向に広がる走査面に対する非対称成分を示す概略図。
【図８２】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの出射面の形状を示す斜視図。
【図８３】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの出射面の主走査方向に広がる走査面とレンズ面で交わる部分の副走査方向曲率を示すグラフ。
【図８４】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの出射面に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点における副走査方向曲率の主走査方向座標に対する２次微分値を示すグラフ。
【図８５】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの出射面の主走査方向に広がる走査面とレンズ面で交わる部分の主走査方向の１次微分値を示すグラフ。
【図８６】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの出射面の主走査方向に広がる走査面とレンズ面で交わる部分の主走査方向曲率を示すグラフ。
【図８７】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの出射面の副走査形状に関し、系の光軸を含み主走査方向に広がる平面とレンズ面との交点を基準としたレンズ面の主走査方向の各点での副走査方向の位置を示すグラフ。
【図８８】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの出射面の副走査方向形状の副走査方向ｚ＝０での曲率を持った円弧との形状のズレを示すグラフ。
【図８９】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの出射面の主走査形状に関し、主走査方向に広がる走査面に対する非対称成分を示す概略図。
【図９０】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの副走査方向の全域のパワーを示すグラフ。
【図９１】図７３に示した光走査装置のｆθレンズの主走査方向の全域のパワーを示すグラフ。
【図９２】図７３に示した光走査装置のハイブリッドシリンダレンズを通過されたあとのハイブリッドシリンダレンズの光軸に対する第１および第２のレーザ素子からのレーザビームの副走査方向の相対位置を示す概略図。
【図９３】図７３に示した光走査装置の第１のレーザ素子のレーザビームの主走査方向像面ビーム位置に対する主走査方向ならびに副走査方向のそれぞれのデフォーカス量を示すグラフ。
【図９４】図７３に示した光走査装置の第１のレーザの主走査方向像面ビーム位置に対する第２のレーザのビーム間隔のばらつきの程度を示すグラフ。
【図９５】図７３に示した光走査装置の第１のレーザ素子の主走査方向像面ビーム位置に対する収光角の逆数すなわちビーム径の変動率を示すグラフ。
【図９６】図７３に示した光走査装置の第１のレーザ素子の主走査方向像面ビーム位置に対するｆθ特性の変動率を示すグラフ。
【図９７】図７３に示した光走査装置の第１のレーザ素子の主走査方向像面ビーム位置に対する面倒れ補正された副走査方向のビーム位置のばらつきすなわち偏差の程度を示すグラフ。
【図９８】図７３に示した光走査装置の第１のレーザ素子の主走査方向像面ビーム位置に対する透過率の変動の程度を示すグラフ。
【符号の説明】
１…マルチビーム光走査装置、 １ａ…中間ベース、
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃおよび３Ｂ…光源 (第１の光学手段) 、
３Ｙａ…イエロー第１レーザ、 ３Ｙｂ…イエロー第２レーザ、
３Ｍａ…マゼンタ第１レーザ、 ３Ｍｂ…マゼンタ第２レーザ、
３Ｃａ…シアン第１レーザ、 ３Ｃｂ…シアン第２レーザ、
３Ｂａ…黒第１レーザ、 ３Ｂｂ…黒第２レーザ、
５ …光偏向装置、 ５ａ…多面鏡本体、
７Ｙ，７Ｍ，７Ｃおよび７Ｂ…偏向前光学系 (第１の光学手段) 、
９Ｙ，９Ｍ，９Ｃおよび９Ｂ…有限焦点レンズ (第１の光学手段) 、
１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃおよび１１Ｂ…ハイブリッドシリンダレンズ、
１３…レーザ合成ミラーユニット、 １３Ｍ…マゼンタ反射面、
１３Ｙ…シアン反射面、 １３Ｂ…黒反射面、
１３α…ベース、 １５…保持部材、
１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃおよび１７Ｂ…プラスチックシリンダレンズ、
１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃおよび１９Ｂ…ガラスシリンダレンズ、
２３…水平同期検出器、 ２５…水平同期用折り返しミラー
３０…偏向後光学系 (第２の光学手段) 、
３０ａ…第１の結像レンズ、 ３０ｂ…第２の結像レンズ、
３３Ｙ，３３Ｍ，３３Ｃおよび３３Ｂ…第１の折り返しミラー、
３５Ｙ，３５Ｍおよび３５Ｃ…第２の折り返しミラー、
３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃ…第３の折り返しミラー、
３９Ｙ，３９Ｍ，３９Ｃおよび３９Ｂ…防塵ガラス、
４１Ｙ，４１Ｍおよび４１Ｃ…固定部、
４３Ｙ，４３Ｍおよび４３Ｃ…ミラー押さえ板ばね、
４５Ｙ，４５Ｍおよび４５Ｃ…突起、
４７Ｙ，４７Ｍおよび４７Ｃ…止めねじ、
５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃおよび５０Ｂ…画像形成部、
５２…搬送ベルト、 ５４…ベルト駆動ローラ、
５６…テンションローラ、
５８Ｙ，５８Ｍ，５８Ｃおよび５８Ｂ…感光体ドラム、
６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃおよび６０Ｂ…帯電装置、
６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃおよび６２Ｂ…現像装置、
６４Ｙ，６４Ｍ，６４Ｃおよび６４Ｂ…転写装置、
６６Ｙ，６６Ｍ，６６Ｃおよび６６Ｂ…クリーナ、
６８Ｙ，６８Ｍ，６８Ｃおよび６８Ｂ…除電装置、
７０…用紙カセット、 ７２…送り出しローラ、
７４…レジストローラ、 ７６…吸着ローラ、
７８…レジストセンサ、 ８０…レジストセンサ、
８２…搬送ベルトクリーナ、 ８４…定着装置、
１００…画像形成装置、 １０１…主制御装置、
１０２…ＲＡＭ、 １０３…不揮発性メモリ、
１１０…画像制御部、 １１１…画像制御ＣＰＵ、
１１２…バスライン、 １１３…タイミング制御部、
１１４Ｙ，１１４Ｍ，１１４Ｃおよび１１４…画像メモリ、
１１５Ｙ，１１５Ｍ，１１５Ｃおよび１１５…データ制御部、
１１６Ｙ，１１６Ｍ，１１６Ｃおよび１１６…レーザ駆動部、
１１７Ｙ，１１７Ｍ，１１７Ｃおよび１１７…レジスト補正演算装置、
１１８Ｙ，１１８Ｍ，１１８Ｃおよび１１８…タイミング設定装置、
１１９Ｙ，１１９Ｍ，１１９Ｃおよび１１９…発振周波数可変回路、
１２１…水平同期信号発生回路、 Ｐ…用紙。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a multi-beam optical scanning device for scanning a plurality of beams, which can be used for a multi-drum color printer, a multi-drum color copying machine, a high-speed laser printer, a digital copying machine, and the like.In placeRelated.
[0002]
[Prior art]
For example, in an image forming apparatus such as a multi-drum type color printer or a multi-drum type color copier, a plurality of image forming units corresponding to the color components subjected to color separation, and an image corresponding to the color component in the image forming unit An optical scanning device (laser exposure device) that provides data, that is, a plurality of laser beams, is used.
[0003]
In this type of image forming apparatus, an example in which a plurality of optical scanning devices are arranged corresponding to each of the image forming units, and a multi-beam optical scanning device formed so as to be able to provide a plurality of laser beams are arranged. Examples are known.
[0004]
In general, an optical scanning device includes a semiconductor laser element as a light source, a first lens group for narrowing a beam diameter of a laser beam emitted from the laser element to a predetermined size, and a laser beam narrowed down by the first lens group. An optical deflector that continuously reflects in a direction orthogonal to the direction in which the recording medium is conveyed, a second lens group that forms an image of the laser beam deflected by the optical deflector at a predetermined position of the recording medium, and the like ing. In many cases, the direction in which the laser beam is deflected by the optical deflecting device is indicated as the main scanning direction and the direction in which the recording medium is conveyed, that is, the direction orthogonal to the main scanning direction is indicated as the sub-scanning direction.
[0005]
By the way, it is known that the number of rotations of the rotating mirror of the optical deflecting device is proportional to the resolution required for the image forming apparatus and the image forming speed, that is, the process speed. The image frequency is proportional to the square of the resolution and process speed. From this, it is known that in order to improve the resolution or the process speed, it is necessary to increase the number of rotations of the rotating mirror of the optical deflector and to ensure a sufficient image frequency.
[0006]
However, increasing the rotational speed of the rotating mirror of the optical deflecting device increases the time required for the rotational speed of the rotating mirror to stabilize, so an image is actually printed after the print request signal is input. There is a problem of increasing the time to complete. Further, since the rotational speed of the rotating mirror is increased, there is a problem that the cost is significantly increased due to factors such as the material of the bearing or durability or assembly accuracy. Apart from this, since the windage loss of the rotating mirror is increased by increasing the rotational speed of the rotating mirror, an improvement in output is also required for the motor used to rotate the rotating mirror.
[0007]
On the other hand, in order to increase the image frequency, not only the length of the signal line needs to be reduced and the line width needs to be reduced, but also the effect of stray capacitance or noise is increased at an accelerated rate. There is a problem that the cost is increased.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, if image information can be recorded on a recording medium with N laser beams, for example, the rotational speed and image frequency of the rotating mirror are reduced to 1 / N, respectively. For this reason, many multi-beam optical scanning devices have been proposed so far.
[0009]
For example, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-188616, when the number of multi-beams is N, N sets of semiconductor lasers, cylinder lenses, and glass fθ lens groups as light sources and N / 2 polygon mirrors are used. An example is disclosed.
[0010]
However, in the example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-188616, as the optical scanning device alone, the parts cost and assembly cost increase due to the increase in the number of lenses or mirrors, or the optical scanning device alone. Increase in size and weight. Further, due to the shape error or individual error or attachment error of the fθ lens, the deviation of the main scanning line of the laser beam for each color component or the aberration characteristic deviation on the image plane represented by the fθ characteristic is non-uniform. It is known to be. The main scanning line curve indicates that the locus of the laser beam scanned toward the image plane is bent, and the nonuniform fθ characteristic indicates that the beam position on the image plane with respect to the angle θ of the scanned laser beam is mutual. It shows that it shifts to.
[0011]
The bending of the main scanning line or the nonuniform fθ characteristic causes various problems such as color misregistration, uneven image density, or blurred image in the color image forming apparatus.
[0012]
Japanese Patent Laid-Open No. 2-58014 discloses an example in which two laser beams are allowed to pass through one of a pair of fθ lenses, and two remaining lenses are used for each laser beam. . However, even with this method, the main scanning line curve and the fθ characteristic cannot be made uniform, and there is a problem that, for example, color misregistration or image density unevenness occurs.
[0013]
In the example shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-188616 or Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-58014, M multi-beams can pass, but each of the M beams is Ni (2 or more). ) Not applicable when including a beam of books. Therefore, in order to improve the resolution or the process speed, it is required to increase the number of rotations of the rotating mirror and the image frequency.
[0014]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-50908 discloses a lens that can define the radius of curvature of the lens in the sub-scanning direction regardless of the shape in the main scanning direction. However, the lens disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 4-50908 is symmetrical in the main scanning direction plane and the sub-scanning direction plane including the optical axis. There is a problem that deteriorates. Further, in the example shown in this publication, since the cross section in the sub-scanning direction is an arc, there is a problem that the beam interval in the sub-scanning direction is not constant when a plurality of beams are passed. Further, in the example shown in this publication, since the light transmittance in the peripheral portion is greatly reduced as compared with the vicinity of the center, there is a problem that uneven color tends to occur in the halftone image or the color image. .
[0015]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-67375 discloses a method of detecting horizontal synchronization provided by a plurality of beams with the same detector. However, in the example shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 57-67375, in order to guide each of the plurality of beams to the distributor, it is required to separate the respective beams with respect to the main scanning direction. For this reason, there is a problem that it is difficult to match the image writing timing for each beam.
[0016]
Japanese Patent Laid-Open Nos. 59-26005 and 26006 disclose that one of a plurality of laser elements emits light to detect horizontal synchronization, and when horizontal synchronization is detected, the corresponding laser elements are stopped emitting light. An example in which another laser element emits light is shown. However, it is required to separate each beam with respect to the main scanning direction. For this reason, there is a problem that it is difficult to match the image writing timing for each beam.
[0017]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-73369 shows an example in which the writing timing of another beam is set based on the horizontal synchronizing signal of one beam. However, this method has a problem that the reproducibility of timing is likely to change due to a temperature rise or the like.
[0018]
Japanese Patent Laid-Open No. 61-25366 discloses an example in which each of laser power, scanning speed and image frequency is controlled based on a signal from a resolution switching means. However, the example shown in Japanese Patent Laid-Open No. 61-25366 has a problem that it cannot be used when two or more beams are provided.
[0019]
In many color image forming apparatuses, the frequency with which black images are output tends to be higher than the frequency with which color images are output. Further, the black image is required to have a clear image, that is, sharpness, as compared with the color image. However, since an optical device suitable for a laser beam corresponding to a color image does not require a resolution as compared with an optical device suitable for a laser beam corresponding to a black image, an optical device suitable for a laser beam corresponding to a black image. Using the device increases the cost.
[0020]
An object of the present invention is to provide a multi-beam optical scanning device suitable for an image forming apparatus capable of providing a color image free from color misregistration at a low cost.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention has been made on the basis of the above problems._i(N₁+ N₂+ ... + N_M, M is an integer greater than or equal to 2) and has a light source corresponding to image data corresponding to M color components and a reflection surface formed to be rotatable, and deflects light in a predetermined direction.Just oneFirst optical means including deflection means, and ΣN deflected by the deflection means_iAnd second optical means including a lens having a function of correcting the surface tilt of the deflecting means to form an image so that the light of the book is scanned at a constant speed on a predetermined image plane._iIn an optical scanning device that records an image by the light ofThe number of image data is M, andOne of the M color components is black and the N_iOf these, the number of light sources controlled by black image data is greater than the others,And the lights corresponding to the black image data are grouped together, andIt is an object of the present invention to provide an optical scanning device characterized in that light of each color is substantially collected and guided to the deflecting means.
[0022]
  The present invention also provides ΣN_i(N₁+ N₂+ ... + N_M, M is an integer equal to or greater than 2) and a light source corresponding to image data corresponding to M color components;ΣN _i ΣN from each light source _i M sets of optical members given positive power in the sub-scanning direction for converging the emitted light of the book in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction;It has a reflecting surface that can be rotated, and deflects light in a predetermined direction.Just oneDeflection meansAnd first optical means includingAnd ΣN deflected by the deflection means_iAnd second optical means including a lens having a function of correcting the surface tilt of the deflecting means to form an image so that the light of the book is scanned at a constant speed on a predetermined image plane._iIn an optical scanning device that records an image by the light ofThe number of the image data is M, and one of the M color components is black, and the N _i The number of light sources controlled by the black image data is larger than the other, and the lights corresponding to the black image data are grouped together, and the lights of the respective colors are substantially grouped together. Collectively guided to the deflection meansAn optical scanning device characterized by the above is provided.
[0025]
[Action]
The optical scanning device of the present invention has N_iThe value of at least one of the light sources is different from the other light sources. That is, a high-resolution latent image can be recorded only for image data that requires a high resolution.
[0026]
As a result, the first laser beam corresponding to the black image and the second laser beam corresponding to the color image can be provided to the image plane at the resolution required for each laser beam. Therefore, a color image can be provided at low cost.
[0027]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0028]
FIG. 1 shows a transfer type color image forming apparatus in which a multi-beam optical scanning apparatus according to a first embodiment of the present invention is used. In this type of color image forming apparatus, normally, four types of image data obtained by color separation for each color component of Y, yellow, M, magenta, C, cyan, and B, black (black), Y, M , C, and B, four sets of various apparatuses for forming an image for each color component are used. Therefore, by adding Y, M, C, and B to each reference symbol, the color component Each image data and the corresponding device are identified.
[0029]
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 100 forms first to fourth image forming units that form an image for each color component that is color-separated, that is, Y = yellow, M = magenta, C = cyan, and B = black. It has parts 50Y, 50M, 50C and 50B.
[0030]
Each of the image forming units 50 (Y, M, C, and B) includes third return mirrors 37Y, 37M, and 37C and a first return mirror 33B of the multi-beam optical scanning device 1 that will be described later with reference to FIGS. Corresponding to the position from which the laser beam L (Y, M, C and B) corresponding to each color component image is emitted, in series below the optical scanning device 1 in the order of 50Y, 50M, 50C and 50B. Is arranged.
[0031]
Below each image forming unit 50 (Y, M, C, and B), a conveyance belt 52 that conveys an image formed by each image forming unit 50 (Y, M, C, and B) is disposed.
[0032]
The conveyor belt 52 is wound around a belt driving roller 56 and a tension roller 54 that are rotated in the direction of the arrow by a motor (not shown), and is rotated at a predetermined speed in the direction in which the belt driving roller 56 is rotated.
[0033]
Each of the image forming units 50 (Y, M, C, and B) has a cylindrical drum shape and is formed so as to be rotatable in the direction of the arrow, and a photosensitive drum 58Y, on which an electrostatic latent image corresponding to the image is formed. 58M, 58C and 58B.
[0034]
Around each photosensitive drum 58 (Y, M, C, and B), charging devices 60Y, 60M, 60C that provide a predetermined potential to the surface of the photosensitive drum 58 (Y, M, C, and B) and 60B, developing devices 62Y, 62M, 62C for developing by supplying toner having a color corresponding to the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 58 (Y, M, C, and B), and 62B, the conveying belt 52 is opposed to the photosensitive drum 58 (Y, M, C, and B) with the conveying belt 52 interposed between the photosensitive drum 58 (Y, M, C, and B), and the conveying belt 52 or the conveying belt 52 is conveyed. Transfer devices 64Y, 64M, 64C and 64B for transferring the toner images on the photosensitive drums 58 (Y, M, C and B) onto a recording medium conveyed through the belt 52, ie, recording paper P, and a transfer device 64 (Y, M, C and B) Cleaners 66Y, 66M, 66C and 66B for removing residual toner remaining on the photosensitive drum 58 (Y, M, C and B) after the toner image is transferred via the transfer device 64, and a transfer device 64 ( Static elimination devices 68Y, 68M, 68C and 68B for removing residual potential remaining on the photosensitive drum 58 (Y, M, C and B) after the toner image is transferred via Y, M, C and B). Are arranged in order along the rotational direction of each photosensitive drum 58 (Y, M, C and B).
[0035]
Note that two beams, which are two beams in the sub-scanning direction on the photosensitive drum 58 guided by the mirrors 37Y, 37M, 37C, and 33B of the optical scanning device 1, are combined into two laser beams LY, LM, LC and LB are irradiated between each charging device 60 (Y, M, C, and B) and each developing device 62 (Y, M, C, and B), respectively.
[0036]
Below the transport belt 52, a paper cassette 70 for storing a recording medium, that is, a paper P, onto which an image formed by each image forming unit 50 (Y, M, C, and B) is transferred is disposed.
[0037]
At one end of the paper cassette 70 and close to the tension roller 54, a feeding roller 72 that takes out the paper P that is generally formed in a half-moon shape and is stored in the paper cassette 70 one by one from the top is arranged. Has been. Between the feed roller 72 and the tension roller 54, the leading edge of one sheet P taken out from the cassette 70 and the leading edge of the toner image formed on the photosensitive drum 58B of the image forming unit 50B (black) are aligned. A registration roller 74 is provided for this purpose.
[0038]
There is a predetermined roller via a registration roller 72 between the registration roller 74 and the first image forming unit 50Y in the vicinity of the tension roller 54, substantially on the outer periphery of the tension roller 54 with the conveying belt 52 interposed therebetween. An adsorption roller 76 that provides a predetermined electrostatic attraction force is disposed on one sheet of paper P that is conveyed at the timing of. The axis of the suction roller 76 and the tension roller 54 are arranged in parallel.
[0039]
One end of the conveyance belt 52, in the vicinity of the belt driving roller 56, substantially on the outer periphery of the belt driving roller 56 with the conveyance belt 52 in between, on the conveyance belt 52 or the sheet P conveyed by the conveyance belt. Registration sensors 78 and 80 for detecting the position of the formed image are arranged at a predetermined distance in the axial direction of the belt drive roller 56 (FIG. 1 is a front cross-sectional view. Only sensor 80 is shown).
[0040]
On the conveyor belt 52 corresponding to the outer periphery of the belt driving roller 56, a conveyor belt cleaner 82 for removing toner adhering to the conveyor belt 52 or paper dust of the paper P is disposed.
[0041]
A fixing device 84 that fixes the toner image transferred onto the paper P onto the paper P is disposed in a direction in which the paper P conveyed via the transport belt 52 is separated from the tension roller 56 and further conveyed.
[0042]
FIG. 2 shows a multi-beam optical scanning device used in the color image forming apparatus shown in FIG. In the color image forming apparatus shown in FIG. 1, normally four types of image data obtained by color separation for each color component of Y, yellow, M, magenta, C, cyan, and B, black (black), , M, C, and B, four sets of various apparatuses for forming an image for each color component are used. Similarly, adding Y, M, C, and B to each reference symbol Thus, the image data for each color component and the corresponding device are identified.
[0043]
As shown in FIG. 2, the multi-beam optical scanning device 1 uses a laser beam emitted from a laser element as a light source, the image plane arranged at a predetermined position, that is, the first to fourth shown in FIG. There is only one optical deflecting device 5 as a deflecting means that deflects at a predetermined linear velocity toward a predetermined position of each of the photosensitive drums 58Y, 58M, 58C, and 58B of the image forming units 50Y, 50M, 50C, and 50B. is doing. Hereinafter, the direction in which the laser beam is deflected by the optical deflecting device 5 is referred to as a main scanning direction.
[0044]
The light deflecting device 5 rotates a polygon mirror body 5a in which a plurality of, for example, eight plane reflecting mirrors (surfaces) are arranged in a regular polygon shape, and the polygon mirror body 5a at a predetermined speed in the main scanning direction. With a motor that does not. The polygon mirror body 5a is made of aluminum, for example. Further, each reflecting surface of the polygon mirror 5a is a surface including the direction in which the polygon mirror body 5a is rotated, that is, a surface orthogonal to the main scanning direction, that is, cut along the sub-scanning direction, , S_iO₂It is provided that a surface protective layer such as is deposited.
[0045]
Between the optical deflecting device 5 and the image plane, the first and second imaging lenses 30a and 30b impart predetermined optical characteristics to the laser beam deflected in a predetermined direction by the reflecting surface of the optical deflecting device 5. Each of the combined laser beams L (Y, M, C, and B) emitted from the second set of post-deflection optical system 30 and the second imaging lens 30b of the post-deflection optical system 30 A single horizontal synchronization detector 23 for detecting that a predetermined position before the area where the image is written is reached, and between the post-deflection optical system 21 and the horizontal synchronization detector 23; A part of 4 × 2 synthesized laser beams L (Y, M, C, and B) that have passed through at least one lens (described later) in the post-deflection optical system 21 are directed to the horizontal synchronization detector 23. Reflected in different directions in both main and sub scanning directions Only one set of the horizontal synchronization folding mirror 25 is arranged.
[0046]
Next, the pre-deflection optical system between the laser element as the light source and the optical deflecting device 5 will be described in detail.
[0047]
The optical scanning device 1 is N_i First and second two (N is a positive integer) (N₁= N₂= N₃= N₄= 2) The first to fourth light sources 3Y, 3M, 3C and 3B (M and M are positive integers) that generate laser beams corresponding to the image data separated into color components. Here we have 4).
[0048]
The first to fourth light sources 3Y, 3M, 3C and 3B are respectively a yellow first laser 3Ya and a yellow second laser 3Yb for emitting a laser beam corresponding to Y, that is, a yellow image, and a laser corresponding to M, a magenta image. A magenta first laser 3Ma and a magenta second laser 3Mb that emit a beam, C, a cyan first laser 3Ca and a cyan second laser 3Cb that emit a laser beam corresponding to a cyan image, and a B, that is, a black (black) image. A black first laser 3Ba and a black second laser 3Bb that emit corresponding laser beams are provided. Each laser element emits first to fourth laser beams LYa and LYb, LMa and LMb, LCa and LCb, and LBa and LBb which make a pair with each other.
[0049]
Between the respective laser elements 3Ya, 3Ma, 3Ca and 3Ba and the light deflecting device 5, the cross-sectional beam spot shapes of the laser beams LYa, LMa, LCa and LBa from the respective light sources 3Ya, 3Ma, 3Ca and 3Ba are predetermined. Four sets of pre-deflection optical systems 7 (Y, M, C, and B) that are arranged in the shape of are arranged.
[0050]
Here, the pre-deflection optical system 7 (Y) will be described using the laser beam LYa from the yellow first laser 3Ya toward the optical deflection device 5 as a representative.
[0051]
The divergent laser beam emitted from the yellow first laser 3Ya is given a predetermined convergence by the finite focus lens 9Ya, and then the sectional beam shape is adjusted to a predetermined shape by the stop 10Ya. The laser beam LYa that has passed through the diaphragm 10Ya is guided to the light deflecting device 5 through the hybrid cylinder lens 11Y only with a predetermined convergence only in the sub-scanning direction.
[0052]
A half mirror 12Y is inserted between the finite focal lens 9Ya and the hybrid cylinder lens 11Y at a predetermined angle with respect to the optical axis between the finite focal lens 9Ya and the hybrid cylinder lens 11Y.
[0053]
In the half mirror 12Y, a surface opposite to the surface on which the laser beam LYa from the yellow first laser 3Ya is incident is provided with a predetermined beam interval in the sub-scanning direction with respect to the laser beam LYa from the yellow first laser 3Ya. The laser beam LYb from the yellow second laser 3Yb, which is arranged in a possible manner, is incident on the laser beam LYa from the yellow first laser 3Ya at a predetermined beam interval in the sub-scanning direction. Between the yellow second laser 3Yb and the half mirror 12Y, a finite focal lens 9Yb and a diaphragm 10Yb are provided that give a predetermined convergence to the laser beam LYb from the yellow second laser 3Yb.
[0054]
The laser beams LYa and LYb, which are combined into a substantially single laser beam having a predetermined beam interval in the sub-scanning direction via the half mirror 12Y, are supplied to a laser combining mirror unit 13 described later with reference to FIG. Passed and guided to the light deflecting device 5.
[0055]
Hereinafter, similarly, in relation to M, that is, magenta, between the magenta first laser 3Ma and the laser combining mirror unit 13, there are a finite focus lens 9Ma, an aperture 10Ma, a hybrid cylinder lens 11M, a half mirror 12M, and a magenta second. In relation to the laser 3Mb, the finite focal lens 9Mb, and the aperture 10Mb, C, that is, cyan, between the cyan first laser 3Ca and the laser combining mirror unit 13, there are a finite focal lens 9Ca, an aperture 10Ca, a hybrid cylinder lens 11C, and a half. The mirror 12C, the cyan second laser 3Cb, the finite focus lens 9Cb and the stop 10Cb, and the B, that is, black, between the black first laser 3Ba and the laser combining mirror unit 13, the finite focus lens 9Ba, the stop 10Ba, Hybrid cylinder len 11B, a half mirror 12B, a black second laser 3Bb, a limited focusing lens 9Bb and a diaphragm 10Bb are respectively disposed at predetermined positions. Each of the light sources 3 (Y, M, C, and B), the pre-deflection optical system 7 (Y, M, C, and B), and the laser combining mirror unit 13 are held by, for example, an aluminum alloy. The member 15 is integrally held.
[0056]
The finite focal lenses 9 (Y, M, C, and B) a and 9 (Y, M, C, and B) b are each attached with an aspheric glass lens or a UV curable plastic aspheric lens (not shown) on the spherical glass lens. A combined single lens is used.
[0057]
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the optical path between the half mirror 12 of the pre-deflection optical system 7 and the reflecting surface of the light deflector 5 as viewed from the sub-scanning direction with the folding mirror and the like omitted. In FIG. 3, only optical components for one laser beam LY (LYa) are shown as a representative.
[0058]
The hybrid cylinder lens 11 (Y) is formed of a PMMA cylinder lens 17 (Y) and a glass cylinder lens 19 (Y) having substantially the same curvature in the sub-scanning direction. The cylinder lens 17 (Y) of PMMA has a substantially flat surface in contact with air.
[0059]
Further, the hybrid cylinder lens 11 (Y) includes a cylinder lens 17 (Y) and a cylinder lens 19 (Y) between the exit surface of the cylinder lens 17 (Y) and the entrance surface of the cylinder lens 19 (Y). It is integrally formed by adhesion or by pressing from a predetermined direction toward a positioning member (not shown). In the hybrid cylinder lens 11 (Y), the cylinder lens 17 (Y) may be integrally formed on the incident surface of the cylinder lens 19 (Y).
[0060]
The plastic cylinder lens 17 (Y) is formed of a material such as PMMA (polymethylmethacrylate). The glass cylinder lens 19 (Y) is formed of a material such as TaSF21, for example. Further, the respective cylinder lenses 17 (Y) and 19 (Y) are fixed at an accurate distance from the finite focal lens 9 by a positioning portion formed integrally with the holding member 15.
[0061]
Table 1 below shows optical numerical data of the pre-deflection optical system 7.
[0062]
[Table 1]

[0063]
As is clear from Table 1, the finite focus lens 9 and the hybrid cylinder lens 11 corresponding to each color component alone use the same lens for any color component. The pre-deflection optical system 7Y corresponding to Y (yellow) and the pre-deflection optical system 7B corresponding to B (black) have substantially the same lens arrangement. Further, the pre-deflection optical system 7M corresponding to M (magenta) and the pre-deflection optical system 7C corresponding to C (cyan) are different from the pre-deflection optical systems 7Y and 7B in comparison with the finite focus lens 9 and the hybrid cylinder. The distance from the lens 11 is widened.
[0064]
In FIG. 4, each of the pre-deflection optical systems 7 (Y, M, C, and B) shown in FIG. 3 and Table 1 is in a direction (sub-scanning direction) orthogonal to the rotation axis of the reflection surface of the light deflector 5. Laser beams LY, LM, and LC directed from the reflecting surfaces 13Y, 13M, and 13C of the respective laser combining mirrors to the optical deflector 5 are shown. (LY consists of LYa and LYb, LM consists of LMa and LMb, LC consists of LCa and LCb).
As is apparent from FIG. 4, the respective laser beams LY, LM, LC and LB are guided to the optical deflecting device 5 at different intervals in a direction parallel to the rotation axis of the reflecting surface of the optical deflecting device 5. The The laser beams LM and LC are surfaces that are orthogonal to the rotational axis of the reflecting surface of the optical deflecting device 5 and include the center of the reflecting surface in the sub-scanning direction, that is, a surface that includes the optical axis of the system of the optical scanning device 1. Asymmetrically sandwiched and guided to the respective reflecting surfaces of the light deflector 5. The intervals between the laser beams LY, LM, LC, and LB on the respective reflecting surfaces of the optical deflecting device 5 are 3.20 mm between LY and LM, 2.70 mm between LM and LC, and LC-LB. 2.30 mm between.
[0065]
FIG. 5 shows the optical member disposed between the optical deflection device 5 of the optical scanning device 1 and each photosensitive drum 58, that is, the image plane, in the sub-scanning direction when the deflection angle of the optical deflection device 5 is 0 °. The state seen from is shown.
[0066]
As shown in FIG. 5, between the second imaging lens 30b of the post-deflection optical system 30 and the image plane, 4 × 2 laser beams L (Y, M, C passed through the lens 30b). And B) are bent toward the image plane, the first folding mirror 33 (Y, M, C and B), and the laser beams LY, LM and LC folded by the first folding mirrors 33Y, 33M and 33C, Second and third folding mirrors 35Y, 35M and 35C and 37Y, 37M and 37C are arranged. As is apparent from FIG. 5, the laser beam LB corresponding to the B (black) image is folded back by the first folding mirror 33B and then guided to the image plane without passing through another mirror. .
[0067]
The first and second imaging lenses 30a and 30b, the first folding mirror 33 (Y, M, C, and B), and the second folding mirrors 35Y, 35M, and 35C are respectively included in the optical scanning device 1. The intermediate base 1a is fixed to a plurality of fixing members (not shown) formed by integral molding, for example, by adhesion.
[0068]
Further, the third folding mirrors 37Y, 37M and 37C are arranged so as to be movable in at least one direction related to the direction perpendicular to the mirror surface via a fixing rib and an inclination adjusting mechanism which will be described later with reference to FIG. The
[0069]
Between the third folding mirrors 37Y, 37M and 37C and the first folding mirror 33B and the image plane, 4 × 2 = 8 reflected through the respective mirrors 33B, 37Y, 37M and 37C. At a position where the laser beam L (Y, M, C and B) is emitted from the optical scanning device 1, a dustproof glass 39 (Y, M, C and B) for dustproofing the inside of the optical scanning device 1 is further provided. Is arranged.
[0070]
Next, the optical characteristics between the hybrid cylinder lens 11 and the post-deflection optical system 30 will be described in detail.
[0071]
Since the post-deflection optical system 30, that is, the first and second imaging lenses 30 a and 30 b in a set of two lenses are made of plastic, for example, PMMA, the ambient temperature is, for example, 0 ° C. to 50 ° C. It is known that the refractive index n changes from 1.4876 to 1.4789 by changing between. In this case, the imaging plane where the laser beams that have passed through the first and second imaging lenses 30a and 30b are actually condensed, that is, the imaging position in the sub-scanning direction, varies by about ± 12 mm. .
[0072]
Therefore, by incorporating a lens having the same material as that of the lens used for the post-deflection optical system 30 into the pre-deflection optical system 7 shown in FIG. It is possible to suppress the fluctuation of the imaging plane that occurs with the fluctuation of the refractive index n to about ± 0.5 mm (hereinafter referred to as [mm]). That is, compared to a conventional optical system in which the pre-deflection optical system 7 is a glass lens and the post-deflection optical system 30 is a plastic lens, it is caused by a change in refractive index due to a temperature change of the lens of the post-deflection optical system 30. Thus, chromatic aberration in the sub-scanning direction can be corrected.
[0073]
FIG. 6 shows the first to fourth combined laser beams L (Y, M, C, and B) passing between the optical deflecting device 5 and the image plane shown in FIG. It is an optical path diagram showing the relationship with the optical axis of the system in the sub-scanning direction.
[0074]
As shown in FIG. 6, the first to fourth combined laser beams L (Y, M, C, and B) reflected by the reflecting surface of the light deflector 5 are respectively converted into the first imaging lens. 30a and the second imaging lens 30b are guided to the image plane crossing the optical axis of the system in the sub-scanning direction.
[0075]
FIG. 7 shows in detail the arrangement of laser elements used in the pre-deflection optical system shown in FIG.
[0076]
As already described with reference to FIG. 2, the first to fourth light sources 3 (Y, M, C, and B) are respectively composed of a pair of yellow first laser 3Ya and yellow second laser 3Yb, magenta. A first laser 3Ma and a magenta second laser 3Mb, a cyan first laser 3Ca and a cyan second laser 3Cb, and a black first laser 3Ba and a black second laser 3Bb are provided. Each pair of lasers is arranged at a predetermined interval corresponding to a beam interval on the image plane described later in the sub-scanning direction. Each pair, that is, a set corresponding to a color component is a distance in the sub-scanning direction defined in advance corresponding to each reflection area of the laser combining mirror block 13 shown in FIG. It is arranged in 4 layers.
[0077]
FIG. 8 shows a laser combining mirror unit 13 that guides the first to fourth combined laser beams LY, LM, LC, and LB to each reflecting surface of the light deflector 5 as one bundle of laser beams. Has been.
[0078]
The laser combining mirror unit 13 includes first to third mirrors 13M, 13C and 13B arranged by a number smaller by “1” than the number of color components capable of forming an image (the number of color-separated colors); The first to third mirror holding portions 13α, 13β, and 13γ that hold the respective mirrors 13M, 13C, and 13B and the base 13a that supports the respective holding portions 13α, 13β, and 13γ are configured. Note that the base 13a and the holding portions 13α, 13β, and 13γ are integrally formed of, for example, an aluminum alloy having a small coefficient of thermal expansion.
[0079]
At this time, the laser beam LY from the light source 3Y, that is, the yellow first laser 3Ya and the yellow second laser 3Yb is directly guided to each reflecting surface of the light deflector 5 as described above. In this case, the laser beam LY passes through the base 13a side, that is, between the mirror 13M fixed to the first holding unit 13α and the base 13a with respect to the optical axis of the system of the optical scanning device 1.
[0080]
Here, the intensity of each of the laser beams LM, LC and LB reflected by the respective mirrors 13M, 13C and 13B of the composite mirror 13 and guided to the optical deflector 5, and the intensity of the laser beam LY directly guided to the optical deflector 5. Consider (light quantity).
[0081]
According to the laser combining mirror unit 13 shown in FIG. 8, the laser beams LM, LC, and LB of the laser beam LM, LC, and LB of the previous stage incident on the reflecting surfaces of the optical deflector 5 are sub-scanned. In a region separated in the scanning direction, it is folded by ordinary mirrors (13M, 13C and 13B). Therefore, the amount of light of each laser beam L (M, C, and B) that is reflected by each reflecting surface (13M, 13C, and 13B) and then supplied toward the polygon mirror body 5a is the amount of light emitted from the finite focus lens 9. Can be maintained at over 90%. Not only can the output of each laser element be reduced, but also aberration due to the inclined parallel plate does not occur, so that aberration of light reaching the image plane can be corrected uniformly. Thereby, each laser beam can be narrowed down, and as a result, it is possible to cope with high definition. The laser element 3Y corresponding to Y (yellow) is guided directly to each reflecting surface of the light deflecting device 5 without being involved in any of the composite mirrors 13, so that the output capacity of the laser Not only can be reduced, but errors in incident angles on each reflecting surface due to reflection by the mirrors (13M, 13C and 13B) (which may occur in other laser beams reflected by the synthesis mirror) are eliminated. Is done.
[0082]
Next, referring to FIGS. 2 and 5, the optical scanning device 1 passes through the laser beam L (Y, M, C, and B) reflected by the polygon mirror 5 a of the optical deflecting device 5 and the post-deflection optical system 30. The relationship between the inclinations of the laser beams LY, LM, LC and LB emitted to the outside and the folding mirrors 33B, 37Y, 37M and 37C will be described.
[0083]
As already described, the laser beams LY, LM, LC, and LB reflected by the polygon mirror 5a of the light deflector 5 and given predetermined aberration characteristics by the first and second imaging lenses 30a and 30b are as follows. Are folded in a predetermined direction via the first folding mirrors 33Y, 33M, 33C and 33B, respectively.
[0084]
At this time, the laser beam LB is reflected by the first folding mirror 33B, and then directly guided to the photosensitive drum 58b through the dust-proof glass 39B. On the other hand, the remaining laser beams LY, LM and LC are guided to the second folding mirrors 35Y, 35M and 35C, respectively, and the third folding mirrors 37Y, 37M and 35C are guided by the second folding mirrors 35Y, 35M and 35C, respectively. After being reflected toward 37M and 37C and further reflected by the third folding mirrors 37Y, 37M and 37C, images are formed on the respective photosensitive drums at approximately equal intervals by dust-proof glasses 39Y, 39M and 39C, respectively. Is done. In this case, the laser beam LB emitted from the first folding mirror 33B and the laser beam LC adjacent to the laser beam LB are also imaged on the photosensitive drums 58B and 58C at approximately equal intervals.
[0085]
Incidentally, the laser beam LB is emitted from the optical scanning device 1 toward the photosensitive drum 58 only after being deflected by the polygon mirror 5a and then reflected by the folding mirror 33B. Thus, the laser beam LB guided by substantially only the folding mirror 33B1 can be secured.
[0086]
This laser beam LB remains with respect to fluctuations in various aberration characteristics of the image on the image plane that is increased (multiplied) according to the number of mirrors or bending of the main scanning line when there are a plurality of mirrors in the optical path. The laser beam L (Y, M and C) is useful as a reference beam when relatively correcting.
[0087]
When there are a plurality of mirrors in the optical path, the number of mirrors used for each of the laser beams LY, LM, LC, and LB is preferably set to an odd number or an even number. That is, as shown in FIG. 5, the number of mirrors in the post-deflection optical system related to the laser beam LB is one (odd number) except for the polygonal mirror 5a of the optical deflector 5, and the laser beams LC, LM The number of mirrors in the post-deflection optical system involved in LY and LY is three (odd number) except for the polygon mirror 5a. Here, regarding any one of the laser beams LC, LM and LY, assuming that the second mirror 35 is omitted, the laser beam passing through the optical path (the number of mirrors is an even number) where the second mirror 35 is omitted. The direction of main scanning line bending due to tilting of the lens etc. is opposite to the direction of main scanning line bending due to tilting of other laser beams, that is, lenses with an odd number of mirrors, etc., which is harmful when reproducing a predetermined color Cause color misregistration.
[0088]
Accordingly, when a predetermined color is reproduced by superimposing the 4 × 2 laser beams LY, LM, LC, and LB, the number of mirrors arranged in the optical paths of the laser beams LY, LM, LC, and LB is as follows. , Substantially unified to odd or even.
[0089]
FIG. 9 shows the horizontal synchronization folding mirror in detail.
[0090]
According to FIG. 9, the horizontal synchronization folding mirror 25 reflects the combined laser beams LY, LM, LC and LB to the horizontal synchronization detector 23 at different timings in the main scanning direction and also performs sub-scanning. The first to fourth folding mirror surfaces 25Y, 25M, and 25C formed at different angles in both the main scanning direction and the sub-scanning direction so that substantially the same height can be provided on the horizontal synchronization detector 23 in the direction. And 25B, and a mirror block 25a for holding the respective mirrors 25 (Y, M, C, and B) together.
[0091]
The mirror block 25a is formed by, for example, glass-filled PC (polycarbonate). Each mirror 25 (Y, M, C and B) is formed by depositing a metal such as aluminum at a corresponding position of the block 25a formed at a predetermined angle.
[0092]
In this way, not only can each laser beam LY, LM, LC and LB deflected by the optical deflecting device 5 be incident on the same detection position of one detector 23 but also, for example, detection It is possible to remove the horizontal synchronization signal shift caused by the sensitivity or position shift of each detector, which becomes a problem when a plurality of detectors are arranged. The horizontal synchronization detector 23 receives the laser beams LY, LM, LC, and LB a total of four times per line in the main scanning direction by the horizontal synchronization folding mirror 25, and receives two horizontal synchronization signals for each beam. It goes without saying that it can be obtained. The mirror block 25a is designed so that a single mirror surface of the mold can be formed by cutting from the block, and is designed to come out of the mold without requiring an undercut.
[0093]
FIG. 10 is a schematic perspective view showing a support mechanism for the third folding mirrors 37Y, 37M and 37C.
[0094]
According to FIG. 10, the third folding mirror 37 (Y, M, and C) is fixed at a predetermined position of the intermediate base 1 a of the optical scanning device 1 and is formed integrally with the intermediate base 1 a. (Y, M, and C) and the fixed portion 41 (Y, M, and C) are held by mirror pressing leaf springs 43 (Y, M, and C) that are opposed to each other with a corresponding mirror interposed therebetween.
[0095]
A pair of fixed portions 41 (Y, M, and C) are formed at both ends (main scanning direction) of each mirror 37 (Y, M, and C). On one fixing portion 41 (Y, M, and C), two protrusions 45 (Y, M, and C) for holding the mirror 37 (Y, M, and C) at two points are formed. . The two protrusions 45 (Y, M, and C) may be ribs 46 (Y, M, and C) as shown by dotted lines in FIG. The remaining fixing portion 41 (Y, M and C) supports the mirror held by the protrusion 45 (Y, M and C) so as to be movable in the direction perpendicular to the mirror surface or along the optical axis. Set screws 47 (Y, M and C) are arranged.
[0096]
As shown in FIG. 10, the mirrors 37 (Y, M, and C) have projections 45 (Y, M, and C) as the set screws 47 (Y, M, and C) are moved in a predetermined direction. ) As a fulcrum, it is moved in the direction perpendicular to the mirror surface or in the optical axis direction. Although this method can correct the inclination in the main scanning direction, that is, the bending of the main scanning line, it cannot cope with the deviation in the sub-scanning direction of the combined laser beams LY, LM, LC, and LB. . For this reason, the gap in the sub-scanning direction is dealt with by changing the horizontal writing timing described later with reference to FIGS.
[0097]
Hereinafter, the registration correction (adjustment) mode will be described.
[0098]
FIG. 11 is a schematic perspective view of the vicinity of the conveyance belt of the image forming apparatus shown in FIG. 1 for explaining the registration correction mode. As already described, the registration centers 78 and 80 are arranged at a predetermined interval in the width direction of the conveyor belt 52, that is, in the main scanning direction H. Note that a line (virtual) connecting the centers of the resist centers 78 and 80 is generally along the axis of each photoconductor 58 (Y, M, C, and B) of each image forming unit 50 (Y, M, C, and B). It is defined in parallel. The line connecting the centers of the resist centers 78 and 80 is preferably arranged in parallel with the photoconductor 58B of the image forming unit 50B.
[0099]
FIG. 12 is a schematic cross-sectional view of resist sensors 78 and 80 (sensors 78 and 80 are substantially identical, so 78 is represented).
[0100]
The sensor 78 (80) is disposed at a predetermined position of the housing 78a (80a) and the housing 78a (80a), and includes light having a predetermined wavelength in the image on the conveyor belt 52, at least wavelengths near 450, 550 and 600 nm. The reference light source 78b (80b) for irradiating the light and the light generated from the reference light source 78b (80b) are focused on the image on the conveyor belt 52, and the light reflected by the image is applied to a photosensor 78d (80d) described later. ) Includes a convex lens 78c (80c) that forms an image above, a photosensor 78d (80d) that detects reflected light from an image collected by the convex lens 78c (80c) and converts it into an electrical signal, and the like.
[0101]
As described in detail in FIG. 13, the photosensor 78d (80d) is divided into two along the main scanning direction H perpendicular to the sub-scanning direction V shown in FIG. A region-divided pin diode having regions 78A and 78B (80A and 80B) is included.
[0102]
Note that the wavelengths of light used for the light source 78b (80b) are the peak wavelengths of the absorption spectrum distribution of each toner of C, that is, cyan, Y, that is, yellow, and M, respectively, and the detection sensitivity for each toner is maintained. Secured for. The lateral magnification of the convex lens 78c (80c) is -1.
[0103]
FIG. 13 is a schematic diagram showing the principle by which the position of the image can be detected via the registration sensors 78 and 80.
[0104]
According to FIG. 13A, the photosensor 78d of the registration sensor 78 has a boundary portion 78C between the first and second detection regions 78A and 78B in the main scanning direction H of the image formed on the conveyor belt 52. It arrange | positions so that it may correspond with the related reference position Ho. (Similarly, the photo sensor 80d of the registration sensor 80 has a boundary position 80C between the first and second detection regions 80A and 80B and a reference position Hd related to the main scanning direction H of the image formed on the conveyance belt 52. The images are passed through the sensors in the order of B, C, M, Y, for example (image Y is omitted).
[0105]
According to FIG. 13B, since the lateral magnification of the convex lens 78c (80c) is -1, the output voltage output from each of the pin diodes 78A (80A) and 78B (80B) is the design center Ho in the main scanning direction. The direction of the deviation between (Hd) and the image is reversed, and the direction of the deviation is detected by the pin diode on the opposite side across the design center Ho (Hd).
[0106]
For example, since the image B is generally line-symmetric with respect to the reference position Ho (Hd) in the main scanning direction H, the outputs from the corresponding pin diodes 78A (80A) and 78B (80B) are almost the same. It becomes. On the other hand, since the image C is shifted toward the region B with the reference position Ho (Hd) in the main scanning direction as the center, the outputs from the corresponding pin diodes 78A (80A) and 78B (80B) are A > B.
[0107]
Here, the sum of the outputs of the pin diodes corresponding to the images B and C, that is, A + B, and the difference, that is, A−B are obtained, and each of the images B and C is thresholded at a predetermined threshold level TH. The center in the sub-scanning direction V and the center in the main scanning direction H can be detected. That is, by detecting a position where the sum (A + B) of the output of the pin diode exceeds the threshold level TH (for example, TB and TC), the center of the corresponding image in the sub-scanning direction V is also detected, and the output difference (A−B ) Level Ps can be detected to detect the center in the main scanning direction H.
[0108]
FIG. 14 is a schematic block diagram of an image control unit that controls the image forming operation of the image forming apparatus shown in FIG.
[0109]
The image forming apparatus 100 includes an image control unit 110.
[0110]
The image control unit 110 includes a plurality of control units such as an image control CPU 111, a timing control unit 113, and data control units 115Y, 115M, 115C, and 115B corresponding to the respective color components. Note that the image control CPU 111, the timing control unit 113, and the data control units 115 (Y, M, C, and B) are connected to each other via a bus line 112, respectively.
[0111]
Further, the image control CPU 111 uses the bus line 112 to operate mechanical elements of the image forming apparatus 100 such as motors or rollers, and electrical elements such as charging devices 60 (Y, M, C and B), It is connected to a main controller 101 that controls a voltage value or a current amount applied to the developing device 62 (Y, M, C, and B) or the transfer device 64 (Y, M, C, and B). The main control device 101 includes a ROM (read only memory) (not shown) that stores initial data or a test pattern for initializing the device 100, input image data, or registration sensors 78 and 80. A RAM 102 (random access memory) that temporarily stores correction data calculated according to the output and a non-volatile memory 103 that stores various correction data obtained by an adjustment mode to be described later are connected. Yes.
[0112]
In the timing control unit 113, based on the image data stored in the image memories 114 (Y, M, C, and B) and the image memories 114Y, 114M, 114C, and 114B in which image data for each color component is stored, Corresponding light sources 3 (Ya, Yb, Ma, etc.) for irradiating the respective photosensitive drums 58 (Y, M, C, and B) of the image forming units 50 (Y, M, C, and B) with laser beams. Mb, Ca, Cb and Ba, Bb) are energized, and laser beams LY, LM, Registration correction calculation device 117 that calculates a correction amount of timing for writing an image by LC and LB based on signals from registration sensors 78 and 80, registration correction calculation Based on the signal from the device 117, each image forming unit 50 (Y, M, C and B) and each laser 3 (Ya, Yb, Ma, Mb, Ca, Cb and Ba, Ba) of the light source 3 of the optical scanning device 1 are used. Bb), a timing setting device 118 that defines various timings for operating, a solid-state error for each image forming unit 50 (Y, M, C, and B), and an optical path length of each optical path in the optical scanning device 1 An oscillation frequency variable circuit (voltage controlled oscillator, that is, a voltage controlled oscillation circuit, hereinafter referred to as VCO) 119Y, 119M, 119C, and 119B is corrected.
[0113]
The timing control device 113 is a microprocessor including a RAM unit that can store correction data therein. For example, the timing control device 113 is a dedicated IC (Application Specific Integrated Circuit, hereinafter referred to as ASIC) based on individual specifications. And so on.
[0114]
Each of the data control units 115 (Y, M, C, and B) is a microprocessor including a line memory, a plurality of latch circuits, an OR gate, and the like, and is similarly integrated in an ASIC or the like.
[0115]
The registration correction arithmetic unit 117 is a microprocessor including at least four sets of comparators and OR gates, and is similarly integrated in an ASIC or the like.
[0116]
Each of the VCOs 119 (Y, M, C, and B) is an oscillation circuit that can change an output frequency in accordance with an applied voltage, and has a frequency variable range of about ± 3%. As this type of oscillation circuit, a harmonic oscillation circuit, an LC oscillation circuit, a simulated reactance variable LC oscillation circuit, or the like is used. As the VCO 119, a circuit element in which a converter that converts an output waveform from a sine wave to a rectangular wave is integrated is also known.
[0117]
Each image memory 114 (Y, M, C, and B) stores image data from an external storage device (not shown) or a host computer. The output of the horizontal synchronization detector 23 of the optical scanning device 1 is converted into a horizontal synchronization signal Hsync via the horizontal synchronization signal generating circuit 121 and input to each data control unit 115 (Y, M, C and B). The
[0118]
Next, the operation of the image forming apparatus 100 will be described with reference to FIGS. 1 and 14.
[0119]
The image forming apparatus 100 includes an image forming (normal) mode in which an image is formed on the paper P being conveyed via the conveying belt 52 and a resist correction (adjustment) mode in which an image is directly formed on the conveying belt 52. It can operate in two modes.
[0120]
In the registration correction mode, as shown in FIG. 11, two sets of test images 178 (Y, M, and N) that form a pair on the transport belt 52 with a predetermined distance in the main scanning direction H orthogonal to the sub-scanning direction V. C and B) and 180 (Y, M, C and B) are formed.
[0121]
A pair of test images 178 (Y, M, C, and B) and 180 (Y, M, C, and B) are formed corresponding to the image data for registration adjustment stored in advance in the ROM. The test images 178 and 180 are moved along the sub-scanning direction V along with the movement of the conveying belt 52 and passed through the registration sensors 78 and 80. As a result, a deviation between the test images 178 and 180 and the registration sensors 78 and 80 is detected. In the registration correction mode, the feed roller 72 that feeds the paper P from the cassette 70 and the fixing device 84 remain stopped.
[0122]
More specifically, the first to fourth image forming units 50Y, 50M, 50C, and 50B are energized under the control of the main control device 101, and the respective photosensitive members of the image forming units 50 (Y, M, C, and B) are energized. A predetermined potential is applied to the surface of the body drum 58 (Y, M, C and B). At the same time, the polygon mirror 5a of the optical deflecting device 5 of the optical scanning device 1 is rotated at a predetermined speed under the control of the image control CPU 111 of the image control unit 110.
[0123]
Subsequently, image data corresponding to the test image fetched from the ROM under the control of the image control CPU 111 is fetched into each image memory 114 (Y, M, C and B). Thereafter, the timing control unit 113 sets the timing data set by the timing setting device 118 and the registration correction data stored in the internal RAM of the timing control unit 113 (in this case, the registration correction data is not stored in the internal RAM). In this case, the vertical control signal Vsync is output from the timing control unit 113 based on the initial data stored in the ROM.
[0124]
The vertical synchronization signal Vsync generated by the timing control unit 113 is supplied to each data control unit 115 (Y, M, C and B) and each VCO 119 (Y, M, C and B).
[0125]
Each data control unit 115 (Y, M, C, and B) uses the corresponding laser driving unit 116 (Y, M, C, and B) of the corresponding light source 3 of the optical scanning device 1 based on the vertical synchronization signal Vsync. Each laser 3Ya, 3Yb, 3Ma, 3Mb, 3Ca, 3Cb, 3Ba and 3Bb is operated, and each laser 3 (Y, M, C and B) a and 3 (Y, M, C and B) b of the light source 3 is operated. The emitted laser beam L (Y, M, C and B) is detected by the horizontal synchronization detector 23 and the horizontal synchronization signal Hsync is output from the horizontal synchronization signal generation circuit 121, and then a predetermined clock (registration sensors 78 and 80). Until the output from is input, the initial data stored in the ROM is used), and the image stored in the image memory 114 (Y, M, C and B) is counted. Image data is output at a predetermined timing.
[0126]
At this time, oscillation frequency data, which is initial data stored in the ROM, is supplied from each VCO 119 (Y, M, C, and B) to each data control unit 115 (Y, M, C, and B).
[0127]
Subsequently, under the control of each data control unit 115 (Y, M, C and B), a laser drive signal corresponding to the image data is sent from each laser drive unit 116 (Y, M, C and B) to each laser of the light source 3. 3 (Y, M, C, and B) a and 3 (Y, M, C, and B) b output to the intensity-modulated laser beam L (Ya, Yb, Ma, Mb, Ca, b) Cb and Ba, Bb) are output.
[0128]
As a result, electrostatic latent images corresponding to the test image data are formed on the respective photosensitive drums 58Y, 58M, 58C and 58B of the image forming units 50Y, 50M, 50C and 50B corresponding to the predetermined potential in advance. Is done. This electrostatic latent image is developed by the developing devices 62Y, 62M, 62C and 62B with the toner to which the corresponding color is given, and converted into test toner images of four colors (two sets).
[0129]
Two sets of test toner images on each photosensitive drum 58 (Y, M, C, and B) are directly transferred to the conveyance belt 52 via the transfer devices 64Y, 64M, 64C, and 64B, and are transferred to the registration sensors 78 and 80. It is conveyed toward.
[0130]
When the two sets of test toner images pass through the registration sensors 78 and 80, a predetermined output corresponding to the relative position of the respective test toner images with respect to the positions of the registration sensors 78 and 80, that is, the deviation of the test toner images. Are output from the registration sensors 78 and 80.
[0131]
Outputs from the registration sensors 78 and 80 are input to a registration correction arithmetic unit 117, and are used for calculation of deviation of each test toner image.
[0132]
The registration correction arithmetic unit 117 performs test toner image pairs for each color formed at a predetermined distance in the sub-scanning direction, that is, for each of 178Y and 180Y, 178M and 180M, 178C and 180C, and 178B and 180B. After detecting the position shift in the sub-scanning direction, an average value is calculated, and a correction amount Vr of timing for outputting the vertical synchronization signal Vsync is defined from the amount of shift between the average value and a predetermined design value. . Thereby, the light emission timing of each light source 3 (Ya, Yb, Ma, Mb, Ca, Cb and Ba, Bb) of the optical scanning device 1, that is, each image forming unit 50 (Y, M, C and B) is arranged. The deviation in the sub-scanning direction depending on the distance between the first and fourth synthesized laser beams L (Y, M, C and B) emitted from the optical scanning device 1 and the distance in the sub-scanning direction is matched. Is done.
[0133]
The registration correction arithmetic unit 117 calculates an average value after detecting a shift in the position in the main scanning direction of each set of test toner images, for example, 178Y, 178M, 178C, and 178B. A correction amount Hr of timing at which image data is output after the horizontal synchronization signal Hsync is output is defined from a deviation amount from a predetermined design value. Thus, the intensity of the laser beam L (Y, M, C and B) emitted from each laser 3 (Y, M, C and B) of each light source 3 of the optical scanning device 1 is modulated with image data, that is, The writing positions in the main scanning direction of the image data recorded on the photosensitive drums 58 (Y, M, C, and B) of the image forming units 50 (Y, M, C, and B) are aligned.
[0134]
The registration correction arithmetic unit 117 further detects the deviation of the position in the main scanning direction for each pair of test toner images, that is, 178Y and 180Y, 178M and 180M, 178C and 180C, and 178B and 180B, and then calculates the average value. , And a deviation amount between the calculated average value and a predetermined design value is obtained, and the oscillation frequency output from the VCO 119 (Y, M, C, and B) is corrected based on the deviation amount. The amount Fr is defined. As a result, the respective photoconductive drums 58 (Y, M, C, B) of the respective image forming units 50 (Y, M, C, and B) from the respective lasers 3 (Y, M, C, and B) of the respective light sources 3 of the optical scanning device 1. The length of each laser beam emitted toward C and B) in the main scanning direction per clock, that is, 1 in the main scanning direction imaged on each photoreceptor 58 (Y, M, C and B). Line lengths are matched.
[0135]
The correction amounts Vr, Hr, and Fr obtained by the registration correction arithmetic unit 117 are temporarily stored in the RAM unit in the timing control unit 113, respectively. In this case, the respective correction amounts Vr, Hr, and Fr may be stored in the nonvolatile RAM 103. These correction operations are performed when a correction mode selection is instructed by a control panel (not shown), when a power switch (not shown) of the image forming apparatus 100 is turned on, or by a counter or the like (not shown). Is executed at a predetermined timing such as when the predetermined number is reached.
[0136]
Note that the test toner image on the conveyance belt 52 used in the adjustment mode described above is further conveyed as the conveyance belt 52 rotates and is removed by the belt cleaner 82.
[0137]
Next, the image forming (normal) mode will be described.
[0138]
When an image formation start signal is supplied from an operation panel (not shown) or a host computer, each image forming unit 50 (Y, M, C, and B) is warmed up by the control of the main control device 101, and the image control CPU 111 is operated. As a result of this control, the polygonal mirror 5a of the optical deflecting device 5 of the optical scanning device 1 is rotated at a predetermined rotational speed.
[0139]
Subsequently, under the control of the main control device 101, image data to be printed is taken into the RAM 102 from an external storage device, a host computer, or a scanner (image reading device). Part (or all) of the image data captured in the RAM 102 is stored in each image memory 114 (Y, M, C, and B) under the control of the image control CPU 111 of the image control unit 110.
[0140]
Further, under the control of the main control device 101, the feed roller 72 is energized based on a predetermined timing, for example, the vertical synchronization signal Vsync from the timing control unit 113, and one sheet P is taken out from the sheet cassette 70. It is. The taken-out paper P is aligned in timing with the Y, M, C, and B toner images provided by the image forming operation by the image forming units 50 (Y, M, C, and B) by the registration rollers 72. The adhering roller 74 is brought into close contact with the conveying belt 52 and is guided toward the image forming units 50 as the conveying belt 52 rotates.
[0141]
On the other hand, the timing control is performed based on the data set by the timing setting device 118 and the registration data and clock data read from the internal RAM of the timing control unit 113 in parallel or simultaneously with the feeding and transporting operations of the paper P. The vertical synchronization signal Vsync is output from the unit 113.
[0142]
When the vertical synchronization signal Vsync is output from the timing control unit 113, each data control unit 115 (Y, M, C, and B) energizes each laser drive unit 116 (Y, M, C, and B), A laser beam for one line in the main scanning direction from each laser 3 (Y, M, C, and B) a and 3 (Y, M, C, and B) b of each light source 3 corresponds to each image forming unit 50 (Y, M , C and B) is irradiated to each photosensitive drum 58 (Y, M, C and B).
[0143]
The number of clocks of each VCO 119 (Y, M, C and B) is counted immediately after the input of the horizontal synchronization signal Hsync generated from the horizontal synchronization signal generation circuit 121 based on the laser beam for one line, and each VCO 119 (Y , M, C, and B), when the number of clocks reaches a predetermined value, image data to be printed is read from each image memory 114 (Y, M, C, and B).
[0144]
Subsequently, each laser beam L (emitted from each light source 3 to each laser driving unit 116 (Y, M, C, and B) is controlled by each data control unit 115 (Y, M, C, and B). Image data is transferred to change the intensity of Y, M, C, and B), and each photoconductive drum 58 (Y, M, C, and B) of each image forming unit 50 (Y, M, C, and B) is transferred. In addition, an image having no deviation is formed.
[0145]
As a result, each laser beam L (Y, M, C, and B) guided to each photosensitive drum 58 (Y, M, C, and B) is converted into each laser 3 (Y, M, C, and B) of each light source 3. B) to the respective photoconductive drums 58 (Y, M, C and B), or deviations in the diameter of the photoconductive drums 58 (Y, M, C and B) on the image plane. Images are accurately formed on the respective photosensitive drums 58 (Y, M, C, and B) without being affected by fluctuations in the beam spot diameter.
[0146]
First to fourth laser beams L imaged on the respective photosensitive drums 58 (Y, M, C, and B) of the first to fourth image forming units 50 (Y, M, C, and B). (Y, M, C and B) changes the potential of each photosensitive drum 58 (Y, M, C and B) charged in advance to a predetermined potential based on the image data. An electrostatic latent image corresponding to the image data is formed on the body drum 58 (Y, M, C and B).
[0147]
The electrostatic latent image is developed with toner having a corresponding color by each developing device 62 (Y, M, C, and B), and converted into a toner image.
[0148]
Each toner image is moved toward the paper P being conveyed by the conveying belt 52 as the respective photosensitive drums 58 (Y, M, C, and B) rotate, and at a predetermined timing, the transfer device. 64, the image is transferred to the paper P on the transport belt 52 at a predetermined timing.
[0149]
As a result, four color toner images that are accurately overlapped on the paper P are formed on the paper P. After the toner image is transferred to the paper P, the residual toner remaining on each photosensitive drum 58 (Y, M, C, and B) is removed by the cleaner 66 (Y, M, C, and B). Further, the residual potential remaining on each photosensitive drum 58 (Y, M, C, and B) is discharged by the discharge lamp 68 (Y, M, C, and B) and used for subsequent image formation.
[0150]
The paper P that electrostatically holds the four-color toner images is further transported as the transport belt 52 rotates, and is separated from the transport belt 52 by the difference between the curvature of the belt driving roller 56 and the straightness of the paper P. To the fixing device 84. The sheet P guided to the fixing device 84 is discharged onto a discharge tray (not shown) after the toner image is fixed by the fixing device 84 and a toner image as a color image is fixed.
[0151]
On the other hand, the conveyance belt 52 after the paper P is supplied to the fixing device 84 is further rotated, the belt cleaner 82 removes unwanted toner remaining on the surface, and the paper P fed from the cassette 70 again. It is used for transportation.
[0152]
Next, the post-deflection optical system between the light deflection apparatus 5 and the image plane will be described in detail.
[0153]
15 to 50 and Tables 2 to 6 show the first surface of the first imaging lens 30a of the post-deflection optical system 30, that is, the light incident surface, and the second surface of the first imaging lens 30a, that is, light emission. Surface, the first surface of the second imaging lens 30b, that is, the light incident surface (the lens surface number in Table 5 is indicated by “3”), and the second surface of the second imaging lens 30b, that is, the light emitting surface. Various optical properties and lens data are shown (the lens surface number in Table 6 is indicated by “4”).
[0154]
[Table 2]

[0155]
[Table 3]

[0156]
[Table 4]

[0157]
[Table 5]

[0158]
[Table 6]

[0159]
15 to 50, the axis x coincides with the optical axis direction of the post-deflection optical system, and “+” is directed toward the optical deflecting device 5 and “−” is directed toward the image plane. Shall be granted. The axis y coincides with the main scanning direction and indicates that the direction of the light deflected by the optical deflecting device 5, that is, the direction in which the polygon mirror 5a of the optical deflecting device is rotated is “+” to “−”. Shall. In Tables 2 to 6, the same display is made. On the other hand, the axis z coincides with the sub-scanning direction. For example, the upper side with respect to the optical axis of the system in the sub-scanning direction, that is, the side through which the laser beam LB shown in FIG. And
[0160]
When a toric lens is used in a conventionally used optical scanning device, three or more lenses are used to optimize aberration characteristics such as spherical aberration, coma, curvature of field, or magnification error on the imaging surface. It is known that this imaging lens is required.
[0161]
Here, the result of simulating by the method of expressing the shapes of the entrance surface and the exit surface of the respective lens surfaces of the first and second plastic lenses 30a and 30b by the polynomial shown in the equation (1) of Table 2 Will be described.
[0162]
In the equation (1), spherical aberration, coma aberration, field curvature distortion aberration, magnification error, etc. in the sub-scanning direction, and the like of Amn m ≠ 0 and Amn are determined by the terms of Amn n ≠ 0 and Amn ≠ 0. By the term of ≠ 0, various aberration characteristics in the main scanning direction can be optimized. Here, according to the result of simulating the shape of each lens surface of the first and second plastic lenses 30a and 30b, one of the four lens surfaces of lens surface numbers 1 to 4 is (2 ) In the case of a lens surface that includes Amn n ≠ 0 and Amn ≠ 0 (that is, does not include a specific rotational symmetry axis) in the equation, correction of coma and spherical aberration is insufficient, and the imaging surface It was found that the cross-sectional beam spot diameter at 1 is approximately 100 μm. In addition, when two or more lens surfaces including the terms Amn n ≠ 0 and Amn ≠ 0 are arranged, the cross-sectional beam spot diameter on the imaging plane can be reduced to about 40 μm. It was.
[0163]
For the lens surface of each lens, when the total number of Amn (the contents of the sigma term) shown in Equation (1) is simulated, as shown in Tables 3 to 6,
m ≧ 11 and n ≧ 2,
Except (m, n) = (0,0), (2,0) and (0,1),
It has been confirmed that various aberration characteristics in the main scanning direction and the sub-scanning direction can be set satisfactorily within the condition that satisfies the above.
[0164]
FIG. 15 shows the shape of the first surface, that is, the light incident surface of the first imaging lens 30a. That is, as shown in FIG. 15, the first surface of the first imaging lens 30a is formed asymmetric with respect to the optical axis, that is, (y = 0, z = 0). This surface target surface is only one surface defined by z = 0.
[0165]
FIG. 16 shows the curvature in the sub-scanning direction at the intersection of the optical scanning surface and the lens surface with respect to the first surface of the first imaging lens 30a and extending in the main scanning direction including the optical axis of the system. Yes. That is, FIG. 16 shows the shape characteristic of the first surface shown in FIG. 15 in the sub-scanning direction, that is, the first surface of the first imaging lens 30a is asymmetric with respect to the optical axis (y = 0, z = 0). It is shown that. As can be seen from this figure and the equations in Table 2, the shapes in the main scanning direction and the sub-scanning direction can be set independently. This makes it possible to sufficiently correct the main scanning line curve, beam diameter on the image plane (sub-scanning direction), and surface tilt correction for a wide deflection angle, and in combination with other lenses, temperature and humidity An optical system that is not easily affected by changes can be obtained.
[0166]
FIG. 17 shows the second derivative of the curvature in the sub-scanning direction relative to the main scanning direction coordinate at the intersection of the lens surface and the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction with respect to the first surface of the first imaging lens 30a. Values are shown. That is, FIG. 17 shows that the rate of change of the curvature in the sub-scanning direction of the first surface shown in FIG. 15 changes non-objectively at the point where it intersects the optical axis in the main scanning direction. 15, the entrance surface of the lens 30a does not have a rotationally symmetric surface. According to FIG. 18, the primary differential in the main scanning direction with respect to the coordinate in the optical axis direction of the system intersecting the main scanning plane including the optical axis of the system and the lens surface. It can be seen that the value has two extreme values. This makes it possible to correct the fθ characteristic in the main scanning direction without increasing the lens thickness with respect to a wide deflection angle, while maintaining the characteristics in the sub-scanning direction described in the description of FIG. When the thickness of the lens is increased, the molding time is increased particularly in the case of a plastic molded lens, leading to an increase in cost.
[0167]
FIG. 18 shows the differential value of the optical axis direction coordinate with respect to the main scanning direction coordinate at the intersection of the plane of the first imaging lens 30a with the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction. It is shown. That is, FIG. 18 shows that the inclination (direction) of the curvature in the main scanning direction of the first surface shown in FIG. 15 changes at a position other than the point where it intersects the optical axis.
[0168]
FIG. 19 shows the radius of curvature in the main scanning direction at the intersection of the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction with respect to the first surface of the first imaging lens 30a. That is, FIG. 19 shows the shape characteristic of the first surface shown in FIG. 15 in the main scanning direction, that is, the first surface of the first imaging lens 30a is asymmetric with respect to the optical axis (y = 0, z = 0). It is shown that. In addition, this lens surface shows that the curvature in the main scanning direction changes the sign in the middle of the main scanning direction, so that the lens surface is wide without increasing the absolute value of the power in the main scanning direction of the lens. Various characteristics in the main scanning direction can be optimized with respect to the deflection angle. As for the lens surface, it is known that a surface having a larger absolute value of power is more likely to generate aberration, and performance can be improved in terms of avoiding this.
[0169]
FIG. 20 shows the first surface of the first imaging lens 30a at each point in the main scanning direction of the lens surface with respect to the intersection of the lens surface and the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction. The position in the sub-scanning direction, that is, the shape in the sub-scanning direction is shown. That is, FIG. 20 shows that the shape of the first surface shown in FIG. 15 in the sub-scanning direction is asymmetric with respect to the main scanning direction.
[0170]
FIG. 21 shows a deviation of the shape of the first surface of the first imaging lens 30a from the arc having a curvature in the sub-scanning direction z = 0 in the sub-scanning direction, with respect to the sub-scanning direction. This indicates that the shape includes a higher-order (fourth-order or higher) term. FIG. 22 shows an asymmetric component with respect to the scanning surface extending in the main scanning direction with respect to the shape of the first surface of the first imaging lens 30a in the main scanning direction. That is, FIGS. 21 and 22 show that the first surface of the first imaging lens 30a does not include a rotationally symmetric surface in either the main scanning direction or the sub-scanning direction. As shown in FIG. 21, the coefficient of the term larger than at least the fourth-order term in the sub-scanning direction is determined based on the shape of the line where the scanning plane including the optical axis and extending in the main scanning direction intersects with the lens surface and the sub-scanning direction By controlling independently of the radius of curvature, various aberration characteristics in the main scanning direction and the sub-scanning direction can be set satisfactorily.
[0171]
FIG. 23 shows the shape of the second surface, that is, the light exit surface of the first imaging lens 30a. As shown in FIG. 23, the second surface of the first imaging lens 30a is formed asymmetric with respect to the optical axis, that is, (y, z) = (0,0). The plane symmetry plane of this plane is only one plane defined by z = 0.
[0172]
Hereinafter, similarly to the first surface of the first imaging lens 30a shown in FIGS. 15 to 22, that is, the light incident surface, FIGS. 24 to 30 relate to the second surface of the first imaging lens 30a. A plane including the optical axis of the system and extending in the main scanning direction, that is, a curvature in the sub-scanning direction at the intersection of the optical scanning surface and the lens surface, and a sub-scanning at the intersection of the plane including the optical axis of the system and extending in the main scanning direction and the lens surface The secondary differential value of the direction curvature with respect to the main scanning direction coordinate, the differential value of the optical axis direction coordinate with respect to the main scanning direction coordinate at the intersection of the plane including the optical axis of the system and extending in the main scanning direction, and the optical axis of the system Including the curvature in the main scanning direction at the intersection of the plane and the lens surface including the main scanning direction, each point in the main scanning direction of the lens surface based on the intersection of the plane and the lens surface including the optical axis of the system Position in the sub-scanning direction, i.e. Direction of the shape, the sub-scanning direction z = 0 The shape of the deviation between the arc having a curvature in the sub-scanning direction shape, as well as the asymmetric component for scanning plane extending in the main scanning direction, respectively, are shown.
[0173]
As shown in FIGS. 23 to 30, the second surface of the first imaging lens 30 a is similar to the first surface in the main scanning direction and sub-axis with respect to the optical axis (y = 0, z = 0). Each of the scanning directions is asymmetrical, and each of the inclination of the curvature in the sub-scanning direction and the inclination of the curvature in the main-scanning direction changes asymmetrically with respect to a point where it intersects the optical axis in the main-scanning direction. It is recognized that none of these includes a rotationally symmetric surface. It can be seen from FIG. 23 that the exit surface of the lens 30a does not have a rotationally symmetric surface, and the surface symmetric surface of this surface is only one surface formed by z = 0. As a result, the characteristics in the main and sub-scanning directions can be improved over the entire range even with a wide deflection angle.
[0174]
FIG. 24 also shows that the curvature of the lens surface in the sub-scanning direction changes its sign in the middle of the main scanning direction, thereby increasing the absolute value of the power in the sub-scanning direction of the lens. Therefore, various characteristics in the sub-scanning direction can be optimized for a wide deflection angle. As for the lens surface, it is known that a surface having a larger absolute value of power is more likely to generate aberration, and performance can be improved in terms of avoiding this.
[0175]
FIG. 26 shows that the primary differential value in the main scanning direction with respect to the optical axis direction coordinate of the system of the main scanning plane including the optical axis of the system and the lens surface has two extreme values. Thus, the fθ characteristic can be corrected without increasing the lens thickness with respect to a wide deflection angle in the main scanning direction. When the thickness of the lens is increased, the molding time is increased particularly in the case of a plastic molded lens, leading to an increase in cost.
[0176]
In addition, FIG. 27 shows that the curvature of the lens surface in the main scanning direction changes the sign in the middle of the main scanning direction, which increases the absolute value of the power in the main scanning direction of the lens. Therefore, various characteristics in the main scanning direction can be optimized for a wide deflection angle. As for the lens surface, it is known that a surface having a larger absolute value of power is more likely to generate aberration, and performance can be improved in terms of avoiding this.
[0177]
FIG. 28 shows the shape when the intersection coordinate between the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction and the lens surface is set to 0 with respect to the shape in the sub scanning direction. This indicates that the relative relationship with respect to the direction optical axis portion is reversed in the middle of the main scanning direction, which greatly helps to improve various characteristics in the sub scanning direction over a wide width in the sub scanning direction.
[0178]
FIG. 29 shows the deviation of the shape of the arc in the sub-scanning direction from the arc having the curvature in the sub-scanning direction z = 0, and shows that the sub-scanning direction includes higher-order (fourth or higher order) terms. Thus, it is possible to realize a shape in which the relative relationship between the peripheral portion in the sub-scanning direction and the optical axis portion in the sub-scanning direction is reversed in the middle of the main scanning direction as shown in FIG.
[0179]
As described above, it can be seen that both surfaces of the lens 30a do not have a rotationally symmetric axis, and the first-order differential value in the scanning direction with respect to the optical axis coordinate of the intersection line with the scanning plane has two extreme values.
[0180]
FIG. 31 shows the shape of the first surface of the second imaging lens 30b, that is, the light incident surface. As shown in FIG. 31, the first surface of the second imaging lens 30b is formed asymmetric with respect to the optical axis, that is, (y, z) = (0,0).
[0181]
Hereinafter, similarly to the first surface of the second imaging lens 30b shown in FIGS. 15 to 22, that is, the light incident surface, FIGS. 32 to 38 relate to the first surface of the second imaging lens 30b. A plane including the optical axis of the system and extending in the main scanning direction, that is, a curvature in the sub-scanning direction at the intersection of the optical scanning surface and the lens surface, and a sub-scanning at the intersection of the plane including the optical axis of the system and extending in the main scanning direction and the lens surface The secondary differential value of the direction curvature with respect to the main scanning direction coordinate, the differential value of the optical axis direction coordinate with respect to the main scanning direction coordinate at the intersection of the plane including the optical axis of the system and extending in the main scanning direction, and the optical axis of the system Including the curvature in the main scanning direction at the intersection of the plane and the lens surface including the main scanning direction, each point in the main scanning direction of the lens surface based on the intersection of the plane and the lens surface including the optical axis of the system and extending in the main scanning direction Position in the sub-scanning direction, i.e. Direction of the shape, the sub-scanning direction z = 0 The shape of the deviation between the arc having a curvature in the sub-scanning direction shape, as well as the asymmetric component for scanning plane extending in the main scanning direction, respectively, are shown.
[0182]
As shown in FIGS. 31 to 38, the first surface of the second imaging lens 30b has an optical axis (y = 0, z = 0), like the first surface of the first imaging lens 30a. With respect to the main scanning direction and the sub-scanning direction, and the inclination of the curvature in the sub-scanning direction and the inclination of the curvature in the main scanning direction change asymmetrically with respect to the optical axis in the main scanning direction. It can be seen that neither the scanning direction nor the sub-scanning direction includes a rotationally symmetric surface.
[0183]
It can be seen from FIG. 31 that the incident surface of the lens 30b does not have a rotationally symmetric surface, and that this surface symmetric surface is only one surface formed by z = 0. As a result, the characteristics in the main and sub-scanning directions can be improved over the entire range even with a wide deflection angle.
[0184]
FIG. 32 shows this lens surface.ofThis shows that the curvature in the sub-scanning direction changes the sign in the middle of the main scanning direction (around y = 80), which allows wide deflection without increasing the absolute value of the power in the sub-scanning direction of the lens. Various characteristics in the sub-scanning direction can be optimized with respect to the corners. As for the lens surface, it is known that a surface having a larger absolute value of power is more likely to generate aberration, and performance can be improved in terms of avoiding this.
[0185]
Further, FIG. 34 shows that the inclination of the lens surface in the main scanning direction changes the sign in the middle of the main scanning direction, thereby reducing the depth of the lens in the optical axis direction. This is effective in facilitating mold manufacture and suppressing warping of the lens during molding.
[0186]
Further, FIG. 35 shows that the curvature of the lens surface in the main scanning direction changes the sign in the middle of the main scanning direction, thereby increasing the absolute value of the power in the main scanning direction of the lens. Therefore, the characteristics in the main scanning direction can be optimized with respect to a wide deflection angle. As for the lens surface, it is known that a surface having a larger absolute value of power is more likely to generate aberration, and performance can be improved in terms of avoiding this.
[0187]
FIG. 37 shows the deviation of the shape of the sub-scanning direction from the arc having the curvature in the sub-scanning direction z = 0, and also shows that the sub-scanning direction includes higher-order (fourth order or higher) terms. This is very useful for improving various characteristics in the sub-scanning direction over a wide width in the sub-scanning direction.
[0188]
FIG. 39 shows the shape of the second surface, that is, the light exit surface of the second imaging lens 30b. As shown in FIG. 39, the second surface of the second imaging lens 30b is formed asymmetric with respect to the optical axis, that is, (y, z) = (0,0).
[0189]
Hereinafter, similarly to the first surface of the first imaging lens 30a shown in FIGS. 15 to 22, that is, the light incident surface, FIGS. 40 to 46 relate to the second surface of the second imaging lens 30b. A plane including the optical axis of the system and extending in the main scanning direction, that is, a curvature in the sub-scanning direction at the intersection of the optical scanning surface and the lens surface, and a sub-scanning at the intersection of the plane including the optical axis of the system and extending in the main scanning direction and the lens surface The secondary differential value of the direction curvature with respect to the main scanning direction coordinate, the differential value of the optical axis direction coordinate with respect to the main scanning direction coordinate at the intersection of the plane including the optical axis of the system and extending in the main scanning direction, and the optical axis of the system Including the curvature in the main scanning direction at the intersection of the plane and the lens surface including the main scanning direction, each point in the main scanning direction of the lens surface based on the intersection of the plane and the lens surface including the optical axis of the system and extending in the main scanning direction Position in the sub-scanning direction, i.e. Direction of the shape, the sub-scanning direction z = 0 The shape of the deviation between the arc having a curvature in the sub-scanning direction shape, as well as the asymmetric component for scanning plane extending in the main scanning direction, respectively, are shown.
[0190]
As shown in FIGS. 39 to 46, the second surface of the second imaging lens 30b is similar to the first surface in the main scanning direction and the sub-scanning direction with respect to the optical axis (y = 0, z = 0). Each of the scanning directions is asymmetrical, and each of the inclination of the curvature in the sub-scanning direction and the inclination of the curvature in the main-scanning direction changes asymmetrically with respect to a point where it intersects the optical axis in the main-scanning direction. It is recognized that none of these includes a rotationally symmetric surface.
[0191]
From FIG. 39, it can be seen that the exit surface of the lens 30b does not have a rotationally symmetric surface, and the surface symmetric surface of this surface is only one surface formed by z = 0. As a result, the characteristics in the main and sub-scanning directions can be improved over the entire range even with a wide deflection angle.
[0192]
FIG. 40 also shows that the curvature of the lens surface in the sub-scanning direction changes the sign in the middle of the main scanning direction, thereby increasing the absolute value of the power in the sub-scanning direction of the lens. Therefore, various characteristics in the sub-scanning direction can be optimized for a wide deflection angle. As for the lens surface, it is known that a surface having a larger absolute value of power is more likely to generate aberration, and performance can be improved in terms of avoiding this.
[0193]
Further, FIG. 42 shows that the inclination of the lens surface in the main scanning direction changes the sign in the middle of the main scanning direction, thereby reducing the depth of the lens in the optical axis direction. This is effective in facilitating mold manufacture and suppressing warping of the lens during molding.
[0194]
FIG. 43 shows that the curvature of the lens surface in the main scanning direction changes its sign in the middle of the main scanning direction, thereby increasing the absolute value of the power in the main scanning direction of the lens. Therefore, the characteristics in the main scanning direction can be optimized with respect to a wide deflection angle. As for the lens surface, it is known that a surface having a larger absolute value of power is more likely to generate aberration, and performance can be improved in terms of avoiding this.
[0195]
FIG. 45 shows the deviation of the shape of the arc in the sub-scanning direction from the arc having the curvature in the sub-scanning direction z = 0, and shows that the sub-scanning direction includes higher-order (fourth-order or higher) terms. This is very useful for improving various characteristics in the sub-scanning direction over a wide width in the sub-scanning direction.
[0196]
FIG. 47 relates to the first imaging lens 30a, and removes the curvature in the sub-scanning direction corresponding to each position in the main scanning direction of the light incident surface from the curvature in the sub-scanning direction corresponding to each position in the main scanning direction on the light exit surface. The first imaging lens 30a obtained by taking the product of the refractive index n of PMMA, which is the material of the first imaging lens 30a, and the numerical value obtained by subtracting 1 (refractive index in air) A continuous power distribution in the sub-scanning direction in a state regarded as a lens is shown. 48 shows the distribution of power in the main scanning direction of the lens when the first imaging lens 30a is regarded as a thin lens, which is obtained in the same manner as in FIG. 47 using the curvature in the main scanning direction. It is shown.
[0197]
FIG. 49 shows the curvature in the sub-scanning direction corresponding to each position in the main scanning direction of the light incident surface from the radius of curvature in the sub-scanning direction corresponding to each position in the main scanning direction of the light exit surface for the second imaging lens 30b. Then, the second imaging lens 30b obtained by taking the product of the refractive index n of PMMA, which is the material of the second imaging lens 30b, and the numerical value obtained by subtracting 1 (refractive index in air) is obtained. The distribution of continuous power in the sub-scanning direction in a state regarded as a thin lens is shown. FIG. 50 shows the power in the main scanning direction of the lens in a state where the second imaging lens 30b is regarded as a thin lens, which is obtained by the same method as in FIG.
[0198]
As shown in FIGS. 47 and 49, the first and second imaging lenses 30a and 30b are positive in the sub-scanning direction in the vicinity of the optical axis in the main scanning direction and in the entire region including the peripheral part, respectively. It is recognized that it has power.
[0199]
As shown in FIG. 48, it is recognized that the power in the main scanning direction of the first imaging lens 30a becomes “0” in the vicinity of the optical axis in the main scanning direction. Further, as shown in FIG. 50, the power in the main scanning direction of the second imaging lens 30b may be “negative” in the vicinity of the optical axis in the main scanning direction and “positive” in the peripheral portion. Is recognized.
[0200]
FIG. 51 shows light sources 3 (Y, M, C, and B), that is, a yellow first laser 3Ya and a yellow second laser 3Yb, a magenta first laser 3Ma, a magenta second laser 3Mb, a cyan first laser 3Ca, and Cyan second laser 3Cb and two laser beams LYa and LYb, LMa and LMb, LCa and LCb, and LBa and LBb, which are emitted from black first laser 3Ba and black second laser 3Bb, respectively. The relative positions in the sub-scanning direction are shown. As shown in FIG. 51, two laser beams paired with each other, that is, a laser beam of Ni (i is a positive integer and i = 2) are incident on the first imaging lens 30a in the sub-scanning direction. Between the first surface of the first imaging lens 30a and the second surface of the second imaging lens 30b, as already described with reference to FIG. The characteristics of each lens are defined so as to intersect each other. Thereby, the beam interval of the Ni (i = 2) laser beams can be kept constant regardless of changes in temperature and humidity.
[0201]
52 to 64, the main scanning direction image plane beam will be described below with respect to various characteristics provided by the first and second imaging lenses 30a and 30b in which the shape of each lens surface is defined by the equation (1). The position will be described in detail with the horizontal axis.
[0202]
FIG. 52 shows the defocus amounts of the laser beam in the main scanning direction and the sub-scanning direction on the image plane including the state where the refractive index is changed, that is, the x-axis, with respect to the laser beam LMa emitted from the magenta first laser 3Ma. The change in direction is shown. Symbol FSY corresponds to the main scanning direction, FSZ corresponds to the sub-scanning direction, and subscripts 1, 2 and 3 correspond to the conditions of refractive indices n = 1.4855, n = 1.4821 and n = 1.48889, respectively. Is done. Further, FIG. 53 relates to the laser beam LCa from the cyan first laser 3Ca, similarly to the example shown in FIG. 52, the main scanning direction and sub-scanning of the laser beam on the image plane including the state where the refractive index is changed. Each defocus amount in the direction, that is, the fluctuation in the x-axis direction is shown. Symbol FSY corresponds to the main scanning direction, FSZ corresponds to the sub-scanning direction, and subscripts 1, 2 and 3 correspond to the conditions of refractive indices n = 1.4855, n = 1.4821 and n = 1.48889, respectively. Is done. On the other hand, FIG. 54 shows laser beams LBa and LYa from the black first laser 3Ba and the yellow first laser 3Ya (as shown in Table 1, LBa and LYa are in the sub-scanning direction across the optical axis of the system. As in the example shown in FIG. 52, the defocus amounts of the laser beam in the main scanning direction and the sub-scanning direction on the image plane including the state where the refractive index is changed, that is, the x-axis direction Shows fluctuations. Symbol FSY corresponds to the main scanning direction, FSZ corresponds to the sub-scanning direction, and subscripts 1, 2 and 3 correspond to the conditions of refractive indices n = 1.4855, n = 1.4821 and n = 1.48889, respectively. Is done. As shown in FIGS. 52 to 54, each defocus amount is suppressed within a range of ± 1.5 [mm] with the maximum laser beam.
[0203]
FIG. 55 shows the magnitude of the scanning line bending in the main scanning direction of the laser beam on the image plane, including the state in which the refractive index is changed, with respect to the laser beam LMa emitted from the magenta first laser 3Ma. The subscripts 1, 2 and 3 correspond to refractive indexes n = 1.4855, n = 1.4821 and n = 1.48889, respectively. FIG. 56 shows the laser beam LCa from the cyan first laser 3Ca in the main scanning direction of the laser beam on the image plane including the state in which the refractive index is changed as in the example shown in FIG. The state of line bending is shown. The subscripts 1, 2 and 3 correspond to refractive indexes n = 1.4855, n = 1.4821 and n = 1.48889, respectively. On the other hand, FIG. 57 shows an image plane including a state in which the refractive index is changed in the same manner as the example shown in FIG. 55 with respect to the laser beams LBa and LYa from the black first laser 3Ba and the yellow first laser 3Ya, respectively. 3 shows the magnitude of the scanning line bending of the laser beam in the main scanning direction. The subscripts 1, 2 and 3 correspond to the conditions of refractive index n = 1.4855, n = 1.4821 and n = 1.48889, respectively. As shown in FIGS. 55 to 57, the magnitude of each scanning line bend is suppressed within a range of ± 0.015 [mm] with the maximum laser beam.
[0204]
FIG. 58 is a diagram showing the deviation of the interval between the main scanning directions in the image plane including the state in which the refractive index is changed (interval) with respect to the laser beams LMa and LMb emitted from the first magenta laser 3Ma and the second magenta laser 3Mb. The degree of fluctuation). The subscripts 1, 2 and 3 correspond to the conditions of refractive index n = 1.4855, n = 1.4821 and n = 1.48889, respectively. Further, FIG. 59 shows the laser beams LCa and LCb from the cyan first laser 3Ca and the cyan second laser 3Cb, as in the example shown in FIG. 58, in the main image plane including the state where the refractive index is changed. It shows the degree of deviation (interval variation) in the scanning direction. The subscripts 1, 2 and 3 correspond to the conditions of refractive index n = 1.4855, n = 1.4821 and n = 1.48889, respectively. On the other hand, FIG. 60 relates to the laser beams LBa and LBb and LYa and LYb from the black first laser 3Ba and the black second laser 3Bb and the yellow first laser 3Ya and the yellow second laser 3Yb, respectively, as shown in FIG. In the same manner as FIG. 5, the degree of deviation (interval variation) in the main scanning direction between the laser beams on the image plane including the state where the refractive index is changed is shown. The subscripts 1, 2 and 3 correspond to the conditions of refractive index n = 1.4855, n = 1.4821 and n = 1.48889, respectively. As shown in FIGS. 58 to 57, the magnitude of the fluctuation of each beam interval is suppressed within the range of 0.0002 [mm] with the maximum defocus amount of the laser beam.
[0205]
FIG. 61 shows the beam diameters of the first to fourth laser beams LYa and 1Yb, LMa and LMb, LCa and LCb, and the main scanning direction and the sub-scanning direction of the laser beam on the respective image planes of LBa and LBb. The fluctuation rate, that is, the fluctuation rate of the reciprocal of the light collection angle is shown. Symbol YANG corresponds to the main scanning direction, ZYAG corresponds to the sub-scanning direction, and suffixes 1 and 2 correspond to the first laser a and the second laser b. As shown in FIG. 61, the fluctuation rate of the beam diameter is suppressed to about 7% from peak to peak.
[0206]
FIG. 62 shows the variation rate of the fθ characteristic in the main scanning direction of the laser beam on the respective image planes of the first to fourth laser beams LYa, LMa, LCa, and LBa. As shown in FIG. 62, the fθ characteristic is generally limited to a range of 0.65% regardless of the type of laser beam.
[0207]
FIG. 63 shows lasers on the image planes of the first to fourth laser beams LMa, LCa, LYA, and LBa in a state where the surface tilts of the reflecting surfaces of the polygon mirror of the optical deflecting device are accommodated within 1 minute. It shows the fluctuation of the beam position in the sub-scanning direction of the beam. Note that the subscripts 1 and 2 are the laser beams LMa and LCa, respectively, and the subscript 3 is symmetric in the sub-scanning direction across the optical axis of the system, as shown in Table 1. And LBa. As shown in FIG. 63, the fluctuation of the beam position is suppressed to 0.003 [mm] at the maximum. When there is no surface tilt correction, this is 0.186, and it can be said that the imaging lens system using the lenses 30a and 30b has a surface tilt correction rate of 1/62.
[0208]
FIG. 64 shows the variation rate of the transmittance with respect to the image plane beam position in the main scanning direction of the laser beam on the image plane of each of the first to fourth laser beams LYa, LMa, LCa, and LBa. The suffixes 1 and 2 correspond to the laser beams LMa and LCa, respectively, and the suffix 3 corresponds to both the laser beams LYa and LBa. As shown in FIG. 64, the variation in transmittance is generally suppressed to a range of 3.5% regardless of the type of laser beam.
[0209]
As described above, the shapes of the light incident surface and the light exit surface of the first imaging lens 30a and the light entrance surface and the light exit surface of the second image forming lens 30b are expressed by the equation (1). By optimizing, aberration characteristics such as spherical aberration, coma aberration, field curvature, or magnification error on the image plane can be kept within a predetermined range by using only two imaging lenses.
[0210]
That is, by making the shape of the line intersecting the scanning surface and the lens surface extending in the main scanning direction asymmetric with respect to the optical axis of the system passing through the lens surface, the imaging surface in the main scanning direction is greatly deviated from the image surface. In addition, it is possible to prevent the fθ characteristic from deviating across the optical axis in the main scanning direction. In addition, flare can be reduced with respect to each of the main scanning direction and the sub-scanning direction even for a laser beam greatly deviated from the optical axis. Further, the fluctuation amount of the intensity distribution of the beam passing through any position in the main scanning direction can be kept within a predetermined range. Furthermore, when the main scanning line can be bent and the number of laser beams emitted from the light source is Ni (i is a positive integer), the beam interval in the sub-scanning direction of each beam. Fluctuations can be suppressed. Furthermore, the movement of the image plane in the sub-scanning direction due to the tilting of each reflecting surface of the polygon mirror of the optical deflecting device can be reduced.
[0211]
Next, a modification of the first embodiment shown in FIGS. 1 to 64 will be described.
[0212]
69 and 70, the laser beam LYa and LYb, LMa and LMb, LCa and LCb, and the horizontal synchronization detector 23 and the horizontal synchronization detector 23 incorporated in the optical scanning device 1 shown in FIG. A relationship is shown in which a horizontal synchronization folding mirror 25 that reflects LBa and LBb and a laser beam emitted from the second imaging lens 30b are incident on a horizontal synchronization detector 23 and a horizontal synchronization signal is output. ing.
[0213]
69 is a schematic plan view in which only the optical elements are extracted in a state where the mirror of the optical scanning device 1 is removed, and FIG. 70 shows only the synchronous detector 23 shown in FIG. 69 and one plane (reflection surface). FIG. 5 is a partial side view showing a state in which a laser beam directed from the horizontal synchronization folding mirror 25 to the synchronization detector 23 is viewed from the sub-scanning direction with the horizontal synchronization folding mirror 25.
[0214]
As shown in FIGS. 69 and 70, the M group laser beams LYa and LYb, LMa and LMb, LCa and LCb, and LBa and LBb are timings with respect to the main scanning direction via the horizontal synchronization folding mirror 25, respectively. Are shifted and sequentially incident on a predetermined position of the synchronization detector 23. The synchronization detector 23 is a well-known position sensor capable of detecting the position in the z direction, and detects the position of each laser beam in the sub-scanning direction. Further, since the horizontal synchronization folding mirror 25 folds the laser beam that has passed through the second imaging lens 30b, the synchronization detector 23 detects that the laser beam has shifted in the sub-scanning direction for some reason. In this case, for example, feedback for correcting the deviation of the beam interval in the sub-scanning direction is possible for the light source having the beam interval changing mechanism of the second embodiment shown in FIG.
[0215]
Hereinafter, detection of horizontal synchronization of each laser beam will be described in detail.
[0216]
First, the yellow first laser 3Ya of the first light source 3Y is caused to emit light. As a result, the laser beam LYa, which is folded back by the horizontal synchronization folding mirror 25 at a predetermined position of the synchronization detector 23 and is separated from the optical axis of the system by a predetermined distance in the sub-scanning direction, is incident. Accordingly, the horizontal synchronization signal of the laser beam LYa is obtained from the slope signal of the sum signal of the synchronization detector 23 when the laser beam LYa reaches the synchronization detector 23. Subsequently, the position of the laser beam LYa in the z-axis direction is measured from the difference signal of the synchronization detector 23.
[0217]
Thereafter, the yellow first laser 3Ya is stopped and the yellow second laser 3Yb is caused to emit light. Here, the position of the laser beam LYb in the z-axis direction is measured from the difference signal of the synchronization detector 23, and the slope signal of the sum signal of the synchronization detector 23 when the laser beam LYb deviates from the synchronization detector 23. Thus, a horizontal synchronizing signal of the laser beam LYb is obtained.
[0218]
Hereinafter, with respect to each of LMa and LMb, LCa and LCb, and LBa and LBb, the horizontal synchronization signal and the position information in the z direction are obtained in the same manner.
[0219]
As a result, the timing at which the first to fourth light sources 3 (Ya, Yb, Ma, Mb, Ca, Cb and Ba, Bb) emit light, that is, the writing timing in the main scanning direction is defined. Further, if necessary, in order to correct the deviation of the beam interval in the sub-scanning direction, the respective beam intervals of two laser beams LYa and LYb, LMa and LMb, LCa and LCb, and LBa and LBb of the M group that are paired with each other. Is fed back to the beam interval changing mechanism.
[0220]
FIG. 65 shows a transfer type color image forming apparatus in which a multi-beam optical scanning apparatus according to the second embodiment of the present invention is used. Note that components substantially the same as those already described with reference to FIGS. 1 to 64 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
[0221]
As shown in FIG. 65, the image forming apparatus 100 forms the first to fourth image forming units that form an image for each of the color components subjected to color separation, that is, Y = yellow, M = magenta, C = cyan, and B = black. It has parts 50Y, 50M, 50C and 50B.
[0222]
Each of the image forming units 50 (Y, M, C, and B) includes third folding mirrors 37Y, 37M, and 37C and a first folding mirror 33B of a multi-beam optical scanning device 151 that will be described later with reference to FIGS. Are connected in series in the order of 50Y, 50M, 50C and 50B below the optical scanning device 151 in correspondence with the position from which the laser beam L (Y, M, C and B) corresponding to each color component image is emitted. Is arranged.
[0223]
FIG. 66 shows a multi-beam optical scanning device used in the color image forming apparatus shown in FIG. Hereinafter, similarly to the first embodiment, Y, M, C, and B are added to each reference symbol to identify the image data for each color component and the corresponding device.
[0224]
As shown in FIG. 66, the multi-beam optical scanning device 151 causes a laser beam emitted from a laser element as a light source to travel at a predetermined linear velocity toward a predetermined position on an image plane disposed at a predetermined position. Only one optical deflecting device 5 is provided as a deflecting means for deflecting. Hereinafter, the direction in which the laser beam is deflected by the optical deflecting device 5 is referred to as a main scanning direction.
[0225]
Between the optical deflecting device 5 and the image plane, the first and second imaging lenses 30a and 30b impart predetermined optical characteristics to the laser beam deflected in a predetermined direction by the reflecting surface of the optical deflecting device 5. A post-deflection optical system 30 of two sets is arranged.
[0226]
Next, the pre-deflection optical system between the laser element as the light source and the optical deflecting device 5 will be described in detail.
[0227]
The optical scanning device 1 is N_i (i is a positive integer N₄= 2, N₁= N₂= N₃= 1, N₄= 2 indicates that there are two black beams), and the first to fourth light sources 3Y, 3M, 3M, 3G, and 3C generate laser beams corresponding to the image data separated into color components. 3C and 3B (M is a positive integer, here 4).
[0228]
The first to third light sources 3Y, 3M and 3C are respectively a yellow laser 3Y which emits a laser beam corresponding to Y, that is, a yellow image, and a magenta laser 3M and C which emits a laser beam corresponding to a magenta image. A cyan laser 3C that emits a laser beam corresponding to a cyan image, and a black first laser 3Ba and a black second laser 3Bb that emit a laser beam corresponding to B, that is, a black (black) image, are provided. That is, the first to third light sources 3Y, 3M, and 3C are N₁= N₂= N₃= 1, the fourth light source 3B is N₄= 2 is satisfied. Accordingly, the first to third light sources 3Y, 3M, and 3C each have one laser beam LY, LM, and LC, and the fourth light source 3B has a predetermined beam interval in the sub-scanning direction. Two laser beams LBa and LBb that form a pair positioned at a distance of are emitted.
[0229]
Between the respective laser elements 3Y, 3M, 3C and 3Ba and the optical deflecting device 5, the cross-sectional beam spot shapes of the laser beams LY, LM, LC and LBa from the corresponding light sources 3Y, 3M, 3C and 3Ba are predetermined. Four sets of pre-deflection optical systems 7 (Y, M, C, and B) are arranged.
[0230]
Here, the pre-deflection optical system 7Y will be described using the laser beam LY directed from the yellow laser 3Y to the optical deflecting device 5 as a representative.
[0231]
The divergent laser beam emitted from the yellow laser 3Y is given a predetermined convergence by the finite focus lens 9Y, and then the sectional beam shape is adjusted to a predetermined shape by the stop 10Y. The laser beam LY that has passed through the diaphragm 10Y is emitted toward the light deflecting device 5 through the hybrid cylinder lens 11Y with a predetermined convergence in only the sub-scanning direction.
[0232]
Hereinafter, similarly, in relation to M, that is, magenta, the magenta laser 3M passes through the finite focus lens 9M, the diaphragm 10M, and the hybrid cylinder lens 11M and is directed to the light deflecting device 5. Further, in relation to C, that is, cyan, the cyan laser 3C passes through the finite focus lens 9C, the diaphragm 10C, and the hybrid cylinder lens 11C and is directed to the light deflecting device 5.
[0233]
In contrast, the divergent laser beam emitted from the black first laser 3Ba is given a predetermined convergence by the finite focus lens 9Ba, and then the sectional beam shape is adjusted to a predetermined shape by the stop 10Ba. . The laser beam LBa that has passed through the diaphragm 10Ba is guided to the light deflecting device 5 through the hybrid cylinder lens 11B with a predetermined convergence in only the sub-scanning direction. A half mirror 12B is inserted between the finite focus lens 9Ba and the hybrid cylinder lens 11B at a predetermined angle with respect to the optical axis between the finite focus lens 9Ba and the hybrid cylinder lens 11B. On the other hand, in the half mirror 12B, on the surface opposite to the surface on which the laser beam LBa from the black first laser 3Ba is incident, a predetermined beam interval in the sub-scanning direction with respect to the laser beam LBa from the black first laser 3Ba. The laser beam LBb from the black second laser 3Bb arranged to be capable of providing the laser beam is incident on the laser beam LBa from the black first laser 3Ba at a predetermined beam interval and angle in the sub-scanning direction. Between the black second laser 3Bb and the half mirror 12B, a finite focal lens 9Bb and a diaphragm 10Bb that give a predetermined convergence to the laser beam LBb from the black second laser 3Bb are arranged.
[0234]
A laser beam LY that has passed through the hybrid cylinder lens 11Y, a laser beam LM that has passed through the hybrid cylinder lens 11M, a laser beam LC that has passed through the hybrid cylinder lens 11C, and a pair of lasers that have passed through the hybrid cylinder lens 11B The beams LBa and LBb are combined together with other laser beams by a laser combining mirror unit (not described in detail) which is substantially equal to the laser combining mirror unit 13 shown in FIG. 8 in the first embodiment. Guided by the deflection device 5. The optical elements used in each of the pre-deflection optical systems 7 (Y, M, C, and B) are each optical elements alone and are used in the first embodiment shown in FIGS. Detailed description is omitted because it is substantially the same as the optical element.
[0235]
FIG. 67 shows a cross section in the sub-scanning direction of the laser beam from the optical deflecting device 5 toward the image plane in a state where the deflection angle of the laser beam by each reflecting surface of the polygon mirror of the optical deflecting device 5 is 0 °.
[0236]
As shown in FIG. 67, the first to fourth laser beams LY, LM, and LC reflected by the reflecting surface of the optical deflector 5 and the two laser beams LBa and LBb that make a pair are collected together. The combined laser beams LB intersect the optical axis of the system in the sub-scanning direction between the first imaging lens 30a and the second imaging lens 30b, respectively. 58).
[0237]
By the way, as described in the section of the prior art, in a color image forming apparatus, when the frequency of outputting a color image is compared with the frequency of outputting a black image, the frequency of outputting a black image tends to be high. It is done. Further, the black image is required to have a clear image, that is, sharpness, as compared with the color image. However, since an optical device suitable for a laser beam corresponding to a color image does not require a resolution as compared with an optical device suitable for a laser beam corresponding to a black image, an optical device suitable for a laser beam corresponding to a black image. Using the device increases the cost.
[0238]
From this, N₄(= 2) is another N₁= N₂= N₃As a value different from = 1, black is 600 DPI, yellow, magenta, and cyan are 300 DPI. The image forming apparatus shown in FIG. 65 is formed so as to be capable of providing a resolution of two levels of at least 600 dots per inch (hereinafter referred to as [dpi]) and 400 [dpi] for a black image. Yes. Note that a fixed 300 [dpi] is given to each of the color images, that is, the first to third light sources 3Y, 3M, and 3C.
[0239]
The resolution change mode of the image forming apparatus shown in FIG. 65 will be described below.
[0240]
In general, the effective energy diameter of the beam diameter of the laser beam is 1 / e as is well known.²Indicated by At this time, 1 / e in the sub-scanning direction²The diameter Do is related to the beam interval (hereinafter referred to as GP) defined based on the resolution of the image to be recorded.
AMP × GP = Do, (1.2 ≦ AMP ≦ 1.6)
(The optimum value of AMP varies depending on the process).
[0241]
That is, by setting the effective energy diameter Do slightly larger than the GP defined depending on the resolution, it is known that, for example, density unevenness caused by jitter caused by driving the photosensitive drum is reduced. It has been. Here, it is assumed that the line interval when writing with the resolution DPI with a single beam is LGP.
[0242]
Therefore, as shown in FIG. 71, in order to record an image with Ni = 2 laser beams with a resolution of 600 [dpi], the effective energy diameter Do of each laser beam is set to 1. In order to set the density to 2 to 1.6 times and to reduce the density unevenness more effectively, the interval between the laser beams is set to AMP that is defined depending on the resolution to be about 1.2 to 1.6. It is beneficial to change the beam spacing to GP ′.
[0243]
Thus, for example, for GP ′ for various resolutions,

Here, DPIo is the maximum resolution at which the image forming apparatus can form an image, and DPI indicates the resolution to be changed. In order to satisfy (2), the resolution changing mechanism described later with reference to FIG. It is only necessary to change the beam interval in the sub-scanning direction between the two laser beams forming a pair.
[0244]
In the optical scanning device 151 of the image forming apparatus shown in FIG. 65, the maximum resolution is DPIo = 600 [dpi], and the changeable resolution DPI is defined as DPI ≧ 1 / Pi × DPIo.
[0245]
Here, assuming that the DPI is 400 [dpi] AMP = 1.2, the beam interval on the image plane when Ni = 2 is 42.3 micrometers (hereinafter referred to as [μm]) to 25.4 [μm]. And an image for one pixel is formed by a plurality of Pi (Pi is an integer of 2 or more, here Pi = 2) beams.
[0246]
In this case, to keep the process speed constant, the image frequency is
DPI²  × Pi / DPI²  = 0.8888 times
In addition, the deflection speed of the optical deflector is
DPI x Pi / DPio = 1.3333 times
Needless to say, each is changed.
[0247]
For reference, if the DPI is 300 [dpi], the beam interval is 50.8 [μm], and the deflection speed of the optical deflecting device is the same as in DPIo (the first laser and the second laser are simultaneously emitted). In addition, the image frequency is changed to ½.
[0248]
FIG. 68 shows a holding unit that holds the black second laser 3Bb of the fourth light source 3B used in the optical scanning device 151 shown in FIG. 65, that is, a resolution changing mechanism.
[0249]
As shown in FIG. 68, the black second laser 3Bb is inserted into a laser holder portion formed at a predetermined position of the laser holding portion 2Bb that holds the black second laser 3Bb, and an adhesive (not shown) Fixed to the part. In the direction where the laser beam LBb is emitted from the side of the laser holding part 2Bb, that is, from the black second laser 3Bb held via the laser holder part, it is provided from an adhesive (not shown) or from the holding part 2Bb side. The lens holding portion 4Bb that holds the finite focal lens 9Bb is fixed by a screw that is not used. The finite focus lens 9Bb has a lens housing formed integrally with itself, and has a cylindrical outer shape. Thereby, the finite focal lens 9Bb is pressed in a predetermined direction of the lens holding portion 4Bb by, for example, the leaf spring 6Bb. The diaphragm 10Bb is inserted into a groove formed in advance at a predetermined position of the lens holding portion 4Bb, and is fixed to the lens holding portion 4Bb with an adhesive (not shown). The finite focal length lens 9Bb is adjusted after the optical axis of the laser beam LBb emitted from the laser element 3Bb is adjusted by a positioning projection (not shown) formed in advance on the lens holding portion 4Bb.₂It is fixed with adhesive.
[0250]
The lens holding unit 4Bb and the laser holding unit 2Bb are electromagnetic actuators whose thicknesses are changed at predetermined positions of the housing 151a of the optical scanning device 151 between the housing 151a and the respective holding units according to the applied voltage. It is arranged with 14Bb interposed.
[0251]
The electromagnetic actuator 14Bb changes the beam interval in the sub-scanning direction between the laser beam LBa emitted from the black first laser 3Ba and the laser beam LBb emitted from the black second laser 3Bb in response to the resolution change described above. Further, for example, it is possible to provide a predetermined thickness corresponding to a resolution of 600 [dpi], 400 [dpi] and 300 [dpi], and a resolution supplied via a voltage supply unit (not shown). To a thickness corresponding to These amounts are fed back from the difference between the LBa and LBb at the Z-direction position that produced the difference signal of the synchronous detector 23 described above. For example, a known piezo element is used as the electromagnetic actuator 14Bb.
[0252]
In the optical scanning device 151 shown in FIG. 65, the black second laser 3Bb is guided to a predetermined position on the image plane by the hybrid cylinder lens 11B and the first and second imaging lenses 30a and 30b. However, if the distance by which the lens holding unit 4Bb and the laser holding unit 2Bb are moved by the displacement of the electromagnetic actuator 14Bb is dx, it is −0.636 dx in the image plane. In the second embodiment shown in FIGS. 65 to 68, M = 4 and Ni = 1 (Y), Ni = 1 (M), Ni = 1 (C) and Ni = 2 (B) are examples. Although only the case where the beam interval adjusting mechanism is N4 -1 = 2-1 = 1 has been described, the beam interval adjusting mechanism shown in FIG. 68 may be arranged for 3Ba. In this embodiment, the beam incident position is adjusted. However, the incident angle and the incident position can be adjusted by arranging the piezo at the end of 4Bb and pressing the other with a spring or the like so as to generate a tilt. Is possible.
[0253]
FIG. 72 shows a monochromatic image forming apparatus in which a two-beam optical scanning apparatus according to the third embodiment of the present invention is used. It should be noted that for the configuration of the first embodiment already described with reference to FIGS. 1 to 64 and the configuration substantially the same as the configuration of the second embodiment shown in FIGS. 65 to 68, 200 is used. The added reference numerals are used to omit the detailed description.
[0254]
As shown in FIG. 72, the image forming apparatus 200 includes a known laser beam printer type image forming unit 250.
[0255]
The image forming unit 250 is disposed at a position where the laser beams L1 and L2 are emitted via the folding mirror 233 of the optical scanning device 201 described later with reference to FIGS.
[0256]
The image forming unit 250 has a cylindrical drum shape, is formed so as to be rotatable in a predetermined direction, and has a photosensitive drum 258 on which an electrostatic latent image corresponding to an image is formed. Around the photosensitive drum 258, a charging device 260 that provides a predetermined potential to the surface of the photosensitive drum 258, and a toner that is given a color corresponding to the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 258 The developing device 262 for developing the toner by supplying the toner and the conveyance belt 252 interposed between the photosensitive drum 258 and the photosensitive drum 258 are opposed to the photosensitive drum 258, and the recording is conveyed via the conveyance belt 252 or the conveyance belt 252. A transfer device 264 for transferring the toner image on the photosensitive drum 258 to a medium, that is, the recording paper P, and a cleaner 266 for removing residual toner remaining on the photosensitive drum 258 after the toner image is transferred via the transfer device 264. And a static eliminator 268 that removes the residual potential remaining on the photosensitive drum 258 after the toner image is transferred via the transfer device 264. Along the rotational direction of the photosensitive drum 258, in turn, it is arranged.
[0257]
The laser beams L1 and L2 guided by the mirror 233 of the optical scanning device 201 are irradiated between the charging device 260 and the developing device 262.
[0258]
Below the photoreceptor 258, a paper cassette 270 that houses a recording medium, that is, a paper P, onto which an image formed by the image forming unit 250 is transferred.
[0259]
At one end of the paper cassette 270, on the side close to the tension roller 254, a feeding roller 272 that is formed in a roughly half-moon shape and takes out the paper P stored in the paper cassette 270 one by one from the top is arranged. ing. Between the feed roller 272 and the photosensitive drum 258, there is a registration roller 276 for aligning the leading edge of one sheet P taken out from the cassette 270 with the leading edge of the toner image formed on the photosensitive drum 258. Has been placed.
[0260]
A fixing device 284 for fixing the toner image transferred onto the paper P to the paper P is disposed in the direction in which the paper P on which the image formed on the photosensitive drum 258 is transferred by the transfer device 264 is conveyed.
[0261]
FIG. 73 shows a two-beam optical scanning device used in the image forming apparatus shown in FIG.
[0262]
As shown in FIG. 73, the optical scanning device 201 is configured to apply Ni = 2 laser beams emitted from the first and second laser elements 203a and 203b as light sources to an image plane arranged at a predetermined position. It has only one light deflecting device 205 as a deflecting means for deflecting at a predetermined linear velocity toward a predetermined position. Hereinafter, the direction in which the laser beam is deflected by the optical deflecting device 5 is referred to as a main scanning direction.
[0263]
Between the optical deflecting device 5 and the image plane, there is only one imaging lens that gives predetermined optical characteristics to the first and second laser beams deflected in a predetermined direction by the reflecting surface of the optical deflecting device 205. 230 is arranged. A dustproof glass 239 is disposed between the imaging lens 230 and the image plane.
[0264]
Next, the pre-deflection optical system between the laser element as the light source and the optical deflecting device 5 will be described in detail.
[0265]
The optical scanning device 201 includes two laser elements satisfying Ni = 2, and has M (M is a positive integer, here 1) groups of light sources 203.
[0266]
Between the first laser 203a of the light source 203 and the optical deflecting device 5, a finite focal lens 209a, a stop 210a, a half mirror 212, and a hybrid cylinder lens 211 as an optical system before deflection are arranged. A second laser 203b, a finite focal lens 209b, and a stop 210b are disposed on the surface of the half mirror 212 opposite to the surface on which the laser beam L1 from the first laser 203a is incident. The optical characteristics, shapes, materials, and the like of each optical element used in the pre-deflection optical system are substantially the same as those in the first and second embodiments already described, and thus detailed description thereof is omitted.
[0267]
Next, the single-lens post-deflection optical system between the optical deflector 205 and the image plane will be described in detail.
[0268]
73 to 98 and Tables 7 and 8 show various optical characteristics of the first surface, that is, the light incident surface and the second surface, that is, the light output surface, of the single imaging lens 230 of the post-deflection optical system 230. Lens data is shown.
[0269]
[Table 7]

[0270]
[Table 8]

[0271]
FIG. 74 shows the shape of the first surface of the imaging lens 230, that is, the light incident surface. That is, as shown in FIG. 74, the first surface of the imaging lens 230 is formed asymmetric with respect to the optical axis, that is, (y = 0, z = 0).
[0272]
FIG. 75 shows the curvature in the sub-scanning direction at the intersection of the optical scanning surface and the lens surface with respect to the first surface of the imaging lens 230 and extending in the main scanning direction including the optical axis of the system. That is, in FIG. 75, the shape of the first surface shown in FIG. 74 in the sub-scanning direction, that is, the first surface of the imaging lens 230 is asymmetric with respect to the optical axis (y = 0, z = 0). Is shown. FIG. 75 also shows that the curvature of the lens surface in the sub-scanning direction changes its sign in the middle of the main scanning direction, and this increases the absolute value of the power in the sub-scanning direction of the lens. Therefore, various characteristics in the sub-scanning direction can be optimized for a wide deflection angle. As for the lens surface, it is known that a surface having a larger absolute value of power is more likely to generate aberration, and performance can be improved in terms of avoiding this.
[0273]
FIG. 76 shows the secondary differential value for the main scanning direction coordinate of the curvature in the sub-scanning direction at the intersection of the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction with respect to the first surface of the imaging lens 230. Has been. That is, FIG. 76 shows that the inclination (directionality) of the curvature in the sub-scanning direction of the first surface shown in FIG. 74 changes asymmetrically with respect to the point where it intersects the optical axis in the main scanning direction.
[0274]
FIG. 77 shows the differential value of the optical axis direction coordinate with respect to the main scanning direction coordinate at the intersection of the lens surface with the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction with respect to the first surface of the imaging lens 230. Yes. That is, it can be seen that the primary differential value in the main scanning direction with respect to the optical axis direction coordinate of the system of the main scanning plane including the optical axis of the system and the lens surface has two extreme values. This makes it possible to correct the fθ characteristic in the main scanning direction without increasing the lens thickness with respect to a wide deflection angle, while maintaining the characteristics in the sub-scanning direction described in the description of FIG. When the thickness of the lens is increased, the molding time is increased particularly in the case of a plastic molded lens, leading to an increase in cost.
[0275]
FIG. 78 shows the curvature in the main scanning direction at the intersection of the lens surface and the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction with respect to the first surface of the imaging lens 230. That is, in FIG. 78, the shape of the first surface shown in FIG. 74 in the main scanning direction, that is, the first surface of the imaging lens 230 is asymmetric with respect to the optical axis (y = 0, z = 0). Is shown. In addition, this lens surface shows that the curvature in the main scanning direction changes the sign in the middle of the main scanning direction, so that the lens surface is wide without increasing the absolute value of the power in the main scanning direction of the lens. Various characteristics in the main scanning direction can be optimized with respect to the deflection angle. As for the lens surface, it is known that a surface having a larger absolute value of power is more likely to generate aberration, and performance can be improved in terms of avoiding this.
[0276]
In FIG. 79, with respect to the first surface of the imaging lens 230, sub-scanning at each point in the main scanning direction of the lens surface with reference to the intersection of the lens surface and the plane extending in the main scanning direction including the optical axis of the system. The position of the direction is shown. That is, FIG. 79 shows that the shape of the first surface shown in FIG. 74 in the sub-scanning direction is asymmetric with respect to the main scanning direction.
[0277]
In FIG. 80, regarding the shape of the first surface of the imaging lens 230 in the sub-scanning direction, the shape of the sub-scanning direction is shifted from the shape of the arc having a curvature in the sub-scanning direction z = 0, and FIG. As for the shape of the first surface of the imaging lens 230 in the main scanning direction, an asymmetric component with respect to the scanning surface extending in the main scanning direction is shown. That is, FIGS. 80 and 81 show that the first surface of the imaging lens 230 does not include a rotationally symmetric surface in either the main scanning direction or the sub-scanning direction. The plane symmetry plane of this plane is only one plane defined by z = 0. As shown in FIG. 80, the coefficient of the term larger than at least the fourth-order term in the sub-scanning direction is determined based on the shape of the line where the scanning plane including the optical axis and extending in the main scanning direction intersects with the lens surface, and the sub-scanning direction. By controlling independently of the radius of curvature, various aberration characteristics in the main scanning direction and the sub-scanning direction can be set satisfactorily.
[0278]
FIG. 82 shows the shape of the second surface of the imaging lens 230, that is, the light exit surface. As shown in FIG. 82, the second surface of the imaging lens 230 is formed asymmetric with respect to the optical axis (y, z) = (0, 0).
[0279]
Hereinafter, like the first surface of the imaging lens 230 shown in FIGS. 74 to 81, that is, the light incident surface, FIGS. 83 to 89 include the optical axis of the system with respect to the second surface of the imaging lens 230. The main scanning direction of the curvature in the sub-scanning direction at the intersection of the plane that extends in the main scanning direction, that is, the intersection of the optical scanning surface and the lens surface, the curvature in the sub-scanning direction at the intersection of the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction Second-order differential value with respect to coordinates, differential value with respect to main scanning direction coordinate of optical axis direction coordinate at intersection of plane and lens surface including optical axis of system and extending in main scanning direction, spreading in main scanning direction including optical axis of system The curvature of the main scanning direction at the intersection of the plane and the lens surface, the sub-scanning direction at each point in the main scanning direction of the lens surface with respect to the intersection of the plane and the lens surface including the optical axis of the system and extending in the main scanning direction Position or shape in the sub-scanning direction Sub-scanning direction z = 0 The shape of the deviation between the arc having a curvature, the asymmetric component for scanning plane extending in the main scanning direction in the sub-scanning direction shape, respectively, are shown.
[0280]
As shown in FIGS. 83 to 89, the second surface of the imaging lens 230 is the same as the first surface in the main scanning direction and the sub scanning direction with respect to the optical axis (y = 0, z = 0). Each of them is asymmetric, and the inclination of the curvature in the sub-scanning direction and the inclination of the curvature in the main-scanning direction change asymmetrically with respect to the point where it intersects the optical axis in the main-scanning direction. Is also not included in the rotational symmetry plane.
[0281]
By the way, it can be seen from FIG. 23 described above that the exit surface of the lens 30a does not have a rotationally symmetric surface, and the surface symmetric surface of this surface is only one surface formed by z = 0. As a result, the characteristics in the main and sub-scanning directions can be improved over the entire range even with a wide deflection angle.
[0282]
FIG. 24 also shows that the curvature of the lens surface in the sub-scanning direction changes its sign in the middle of the main scanning direction, thereby increasing the absolute value of the power in the sub-scanning direction of the lens. Therefore, various characteristics in the sub-scanning direction can be optimized for a wide deflection angle. As for the lens surface, it is known that a surface having a larger absolute value of power is more likely to generate aberration, and performance can be improved in terms of avoiding this.
[0283]
On the other hand, FIG. 26 shows that the primary differential value in the main scanning direction with respect to the optical axis direction coordinate of the system of the main scanning plane including the optical axis of the system and the lens surface has two extreme values. This makes it possible to correct the fθ characteristic in the main scanning direction without increasing the lens thickness with respect to a wide deflection angle. When the thickness of the lens is increased, the molding time is increased particularly in the case of a plastic molded lens, leading to an increase in cost.
[0284]
In addition, FIG. 27 shows that the curvature of the lens surface in the main scanning direction changes the sign in the middle of the main scanning direction, which increases the absolute value of the power in the main scanning direction of the lens. Therefore, various characteristics in the main scanning direction can be optimized for a wide deflection angle. As for the lens surface, it is known that a surface having a larger absolute value of power is more likely to generate aberration, and performance can be improved in terms of avoiding this.
[0285]
FIG. 28 shows the shape when the intersection coordinate between the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction and the lens surface is set to 0 with respect to the shape in the sub scanning direction. This indicates that the relative relationship with respect to the direction optical axis portion is reversed in the middle of the main scanning direction, which greatly helps to improve various characteristics in the sub scanning direction over a wide width in the sub scanning direction.
[0286]
FIG. 29 shows the deviation of the shape of the arc in the sub-scanning direction from the arc having the curvature in the sub-scanning direction z = 0, and shows that the sub-scanning direction includes higher-order (fourth or higher order) terms. Thus, it is possible to realize a shape in which the relative relationship between the peripheral portion in the sub-scanning direction and the optical axis portion in the sub-scanning direction is reversed in the middle of the main scanning direction as shown in FIG.
[0287]
As described above, it can be seen that both surfaces of the lens 30a do not have a rotationally symmetric axis, and the first-order differential value in the scanning direction with respect to the optical axis coordinate of the intersection line with the scanning plane has two extreme values.
[0288]
On the other hand, FIG. 86 shows that the curvature of the lens surface in the main scanning direction changes its sign in the middle of the main scanning direction, and thus the absolute value of the power in the main scanning direction of the lens. Various characteristics in the main scanning direction can be optimized with respect to a wide deflection angle without increasing. On the lens surface, it is known that aberrations are more likely to occur on the surface with the largest power value, and the performance can be improved to avoid this.
[0289]
FIG. 87 shows the shape of the sub-scanning shape when the intersection coordinate between the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction and the lens surface is set to 0, and the sub-scanning direction in the peripheral portion of the sub-scanning direction. This indicates that the relative position with respect to the optical axis portion is reversed in the middle of the main scanning direction, which is very useful for improving various characteristics in the sub scanning direction over a wide width in the sub scanning direction.
[0290]
FIG. 88 shows the deviation of the shape of the arc in the sub-scanning direction from the arc having the curvature in the sub-scanning direction z = 0, and shows that the sub-scanning direction includes higher-order (fourth or higher order) terms. Thus, it is possible to realize a shape as shown in FIG. 28 in which the relative position of the peripheral portion in the sub-scanning direction with respect to the optical axis portion in the sub-scanning direction is reversed in the middle of the main scanning direction.
[0291]
As described above, it can be seen that both surfaces of the lens 230 do not have a rotationally symmetric axis, and the primary differential value in the main scanning direction with respect to the optical axis coordinate of the intersection line with the scanning plane has two extreme values.
[0292]
FIG. 90 shows the imaging lens 230 by removing the curvature in the sub-scanning direction corresponding to each position in the main scanning direction on the light incident surface from the curvature in the sub-scanning direction corresponding to each position in the main scanning direction on the light exit surface. Sub-scan in a state in which the imaging lens 230 is regarded as a thin lens, obtained by taking the product of the refractive index n of PMMA, which is the material of the lens 230, and the numerical value obtained by removing 1 (refractive index in air). A continuous power distribution in the direction is shown.
[0293]
FIG. 91 relates to the imaging lens 230 and removes the radius of curvature in the main scanning direction corresponding to each position in the main scanning direction of the light incident surface from the radius of curvature in the main scanning direction corresponding to each position in the main scanning direction of the light emitting surface. The imaging lens 230 obtained by taking the product of the refractive index n of PMMA, which is the material of the imaging lens 230, and the numerical value obtained by subtracting 1 (refractive index in air) in the state where the imaging lens 230 is regarded as a thin lens. A continuous power distribution in the main scanning direction is shown.
[0294]
FIG. 92 shows the relative positions in the sub-scanning direction of the two laser beams L1 and L2 that are emitted from the first laser 203a and the second laser 203b of the light source 203, respectively. As shown in FIG. 92, two laser beams paired with each other, that is, a laser beam with Ni = 2, are between the light incident surface of the imaging lens 230, that is, between the first surface and the image surface in the sub-scanning direction. The characteristics of the lens are defined so as to intersect the optical axis. Thereby, the beam interval of Ni = 2 laser beams can be kept constant regardless of changes in temperature and humidity.
[0295]
Hereinafter, various characteristics provided by the imaging lens 230 will be described in detail with reference to the image plane beam position in the main scanning direction as an axis.
[0296]
FIG. 93 shows the respective defocus amounts of the laser beam in the main scanning direction and the sub-scanning direction on the image plane including the state where the refractive index is changed, that is, fluctuations in the z-axis direction. The subscripts 1, 2 and 3 correspond to the conditions of refractive index n = 1.4855, n = 1.4821 and n = 1.48889, respectively. As shown in FIG. 93, each defocus amount is suppressed within a range of ± 1.1 [mm] at the maximum.
[0297]
FIG. 94 shows the degree of displacement (interval variation) in the main scanning direction on the image plane including the state where the refractive index is changed. The subscripts 1, 2 and 3 correspond to the conditions of refractive index n = 1.4855, n = 1.4821 and n = 1.48889, respectively. As shown in FIG. 94, the magnitude of the variation of each beam interval is suppressed within a range of 0.0009 [mm] with the maximum laser beam.
[0298]
FIG. 95 shows the variation rate of the beam diameter in the main scanning direction and the sub-scanning direction, that is, the variation rate of the reciprocal of the light collection angle. The symbol YANG corresponds to the main scanning direction, and ZYAG corresponds to the sub-scanning direction. As shown in FIG. 95, the variation rate of the beam diameter is suppressed to about 8% from peak to peak.
[0299]
FIG. 96 shows the variation rate of the fθ characteristic in the main scanning direction of the laser beam on the image plane. As shown in FIG. 96, the fθ characteristic is generally limited to a range of 0.3% regardless of the type of laser beam.
[0300]
FIG. 97 shows the variation of the beam position in the sub-scanning direction of the laser beam in a state where the tilting of each reflecting surface of the polygon mirror of the optical deflecting device is accommodated within 1 minute. As shown in FIG. 97, the fluctuation of the beam position is suppressed to 0.001 [mm] at the maximum. When there is no surface tilt correction, this value is 0.186, and it can be said that the lens 230 has a surface tilt correction rate of 1/186.
[0301]
FIG. 98 shows the variation in transmittance with respect to the image plane beam position in the main scanning direction. As shown in FIG. 98, the variation in transmittance is suppressed to approximately 4% regardless of the type of laser beam.
[0302]
As described above, by optimizing the shape of the first surface, that is, the incident surface and the second surface, that is, the emission surface, at each position in the main scanning direction and the sub-scanning direction, by using only one imaging lens, Aberration characteristics such as spherical aberration, coma aberration, field curvature or magnification error on the image plane can be kept within a predetermined range.
[0303]
That is, by making the shape of the line intersecting the scanning surface and the lens surface extending in the main scanning direction asymmetric with respect to the optical axis of the system passing through the lens surface, the imaging surface in the main scanning direction is greatly deviated from the image surface. In addition, it is possible to prevent the fθ characteristic from deviating across the optical axis in the main scanning direction. In addition, flare can be reduced with respect to each of the main scanning direction and the sub-scanning direction even for a laser beam greatly deviated from the optical axis. Further, the fluctuation amount of the intensity distribution of the beam passing through any position in the main scanning direction can be kept within a predetermined range.
[0304]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical scanning device of the present invention, N_iThe value of at least one of the light sources is different from the other light sources. That is, a high-resolution latent image can be recorded only for image data that requires a high resolution.
[0305]
As a result, the first laser beam corresponding to the black image and the second laser beam corresponding to the color image can be provided to the image plane at the resolution required for each laser beam. Therefore, a color image can be provided at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of an image forming apparatus in which a multi-beam optical scanning device according to an embodiment of the present invention is used.
2 is a schematic plan view showing an arrangement of optical members of an optical scanning device incorporated in the image forming apparatus shown in FIG.
3 is a partial cross-sectional view of the optical scanning device shown in FIG. 2 cut along the optical axis of the system between the first light source and the optical deflecting device.
4 is a partial cross-sectional view in the sub-scanning direction of the optical scanning device shown in FIG. 2, showing a state of first to fourth laser beams directed to the optical deflecting device.
5 is a schematic cross-sectional view of the optical scanning device shown in FIG. 2 cut at a position where the deflection angle of the optical deflection device is 0 °. FIG.
6 is an optical path development view in which a mirror of the optical scanning device cut at a position where the deflection angle of the optical deflection device shown in FIG. 5 is 0 ° is removed. FIG.
7 is a schematic plan view showing a state in which optical members of the pre-deflection optical system of the optical scanning device shown in FIG. 2 are arranged.
8 is a plan view and a side view showing a laser combining mirror unit of the optical scanning device shown in FIG.
9 is a schematic perspective view of a horizontal synchronization detection folding mirror of the optical scanning device shown in FIG. 2;
10 is a schematic perspective view showing an adjustment mechanism of the output mirror of the optical scanning device shown in FIG.
11 is a schematic diagram showing the principle of resist correction in the image forming apparatus shown in FIG.
12 is a schematic sectional view of the resist sensor shown in FIG.
13 is a schematic diagram showing a registration detection output of the registration sensor shown in FIG.
14 is a block diagram of an image control unit of the image forming apparatus shown in FIG.
15 is a perspective view showing the shape of the incident surface of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2;
16 is a graph showing the sub-scanning direction curvature of a portion of the incident surface of the first fθ lens shown in FIG. 2 that intersects the scanning surface extending in the main scanning direction and the lens surface.
17 relates to the incident surface of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2, and the main scanning direction has a curvature in the sub-scanning direction at the intersection of the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction. The graph which shows the secondary differential value with respect to a coordinate.
18 relates to the incident surface of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2, in the main scanning direction of the optical axis direction coordinate at the intersection of the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction. The graph which shows the differential value with respect to a coordinate.
FIG. 19 is a graph showing the curvature in the main scanning direction of the portion of the incident surface of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG.
20 relates to the sub-scanning shape of the incident surface of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2, and the lens is based on the intersection of a plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction and the lens surface. The graph which shows the position of the subscanning direction in each point of the main scanning direction of a surface.
FIG. 21 is a schematic diagram showing a deviation of the shape of the incident surface of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2 from the shape of a circular arc having a curvature in the sub-scanning direction z = 0.
22 is a schematic diagram showing an asymmetric component (sum of values of terms including odd-order terms of y) of the incident surface of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2 with respect to the scanning surface extending in the main scanning direction.
23 is a perspective view showing the shape of the exit surface of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2. FIG.
24 is a graph showing the sub-scanning direction curvature of a portion of the exit surface of the first fθ lens shown in FIG. 2 that intersects the scanning surface extending in the main scanning direction and the lens surface.
25 relates to the exit surface of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2, and the main scanning direction of the curvature in the sub-scanning direction at the intersection of the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction. The graph which shows the secondary differential value with respect to a coordinate.
26 relates to the exit surface of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2, and the main scanning direction of the optical axis direction coordinate at the intersection of the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction. The graph which shows the differential value with respect to a coordinate.
27 is a graph showing the curvature in the main scanning direction of the portion of the exit surface of the first fθ lens shown in FIG. 2 that intersects the scanning surface extending in the main scanning direction and the lens surface.
28 relates to the sub-scanning shape of the exit surface of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2, and the lens is based on the intersection of a plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction and the lens surface. The graph which shows the position of the subscanning direction in each point of the main scanning direction of a surface.
29 is a schematic diagram showing a deviation of the shape of the exit surface of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2 from the shape of a circular arc having a curvature in the sub-scanning direction z = 0.
30 is a schematic view showing an asymmetric component (sum of values including terms of odd-order terms of y) with respect to the scanning surface extending in the main scanning direction of the exit surface of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2;
31 is a perspective view showing a shape of an incident surface of a second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2. FIG.
32 is a graph showing the curvature in the sub-scanning direction of the portion of the incident surface of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2 that intersects the scanning surface extending in the main scanning direction and the lens surface.
33 relates to the incident surface of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2, the main scanning direction of the curvature in the sub-scanning direction at the intersection of the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction. The graph which shows the secondary differential value with respect to a coordinate.
34 relates to the incident surface of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2; the main scanning direction of the optical axis direction coordinate at the intersection of the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction; The graph which shows the differential value with respect to a coordinate.
35 is a graph showing the curvature in the main scanning direction of the portion of the incident surface of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2 that intersects with the scanning surface extending in the main scanning direction and the lens surface.
36 relates to the sub-scanning shape of the incident surface of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2, and the lens is based on the intersection of the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction and the lens surface. The graph which shows the position of the subscanning direction in each point of the main scanning direction of a surface.
37 is a schematic diagram showing a deviation of the shape of the incident surface of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2 from the shape of the arc in the sub-scanning direction with a curvature in the sub-scanning direction z = 0.
38 is a schematic diagram illustrating an asymmetric component (sum of values of terms including odd-order terms of y) with respect to the scanning surface spreading in the main scanning direction of the incident surface of the second fθ lens of the optical scanning device illustrated in FIG. 2;
39 is a perspective view showing the shape of the exit surface of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2. FIG.
40 is a graph showing the curvature in the sub-scanning direction of the portion of the exit surface of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2 that intersects the scanning surface extending in the main scanning direction and the lens surface.
41 relates to the exit surface of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2, in the main scanning direction of the curvature in the sub-scanning direction at the intersection of the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction. The graph which shows the secondary differential value with respect to a coordinate.
42 relates to the exit surface of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2, and the main scanning direction of the optical axis direction coordinate at the intersection of the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction. The graph which shows the differential value with respect to a coordinate.
43 is a graph showing the curvature in the main scanning direction of the portion of the exit surface of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2 that intersects the scanning surface extending in the main scanning direction and the lens surface.
44 relates to the sub-scanning shape of the exit surface of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2, and the lens is based on the intersection of the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction and the lens surface. The graph which shows the position of the subscanning direction in each point of the main scanning direction of a surface.
45 is a schematic diagram showing a deviation of the shape of the exit surface of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2 from the arc having a curvature in the sub-scanning direction z = 0.
46 is a schematic diagram illustrating an asymmetric component (sum of values of terms including odd-order terms of y) with respect to a scanning surface extending in the main scanning direction of the exit surface of the second fθ lens of the optical scanning device illustrated in FIG. 2;
47 is a graph showing the power in the entire region in the sub-scanning direction of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2;
48 is a graph showing the power in the entire region in the main scanning direction of the first fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2;
49 is a graph showing the power in the entire area in the sub-scanning direction of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2;
50 is a graph showing the power in the entire region in the main scanning direction of the second fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 2;
51 is a schematic diagram showing the relative position of each laser beam in the sub-scanning direction with respect to the optical axis of the hybrid cylinder lens after passing through the hybrid cylinder lens of the optical scanning device shown in FIG. 2;
52 is a graph showing the defocus amounts in the main scanning direction and the sub-scanning direction with respect to the image plane beam position of the laser beam from the first magenta laser element of the optical scanning device shown in FIG. 2;
53 is a graph showing the focus amount in each of the main scanning direction and the sub-scanning direction with respect to the image plane beam position of the laser beam from the first laser element for cyan in the optical scanning device shown in FIG. 2;
54 shows the main scanning direction and the sub-scanning direction with respect to the image plane beam position of the laser beam from each of the black first laser element and the yellow first laser element of the optical scanning device shown in FIG. 2; So graph showing focus amount.
55 is a graph showing the degree of main scanning line bending with respect to the image plane beam position in the main scanning direction of the laser beam from the first magenta laser element of the optical scanning device shown in FIG. 2;
56 is a graph showing the degree of bending of the main scanning line with respect to the image plane beam position in the main scanning direction of the laser beam from the first cyan laser element of the optical scanning device shown in FIG. 2;
57 shows the degree of main scanning line bending with respect to the image plane beam position in the main scanning direction of the laser beam from each of the first laser element for black and the first laser element for cyan in the optical scanning device shown in FIG. Graph showing.
58 is a graph showing the degree of variation in beam spacing with respect to the image plane beam position in the main scanning direction between laser beams from the first and second magenta laser elements of the optical scanning device shown in FIG. 2;
59 is a graph showing the degree of variation in beam spacing with respect to the image plane beam position in the main scanning direction between laser beams from the first laser and the second laser for cyan in the optical scanning device shown in FIG. 2;
60 is a diagram showing a beam interval between the laser beam from the first laser and the second laser for black and the first laser and the second laser for yellow of the optical scanning device shown in FIG. 2 with respect to the image plane beam position in the main scanning direction. The graph which shows the degree of variation of.
61 is a diagram showing image plane beam positions in the main scanning direction of laser beams from the first magenta laser, the first cyan laser, the first black laser, and the first yellow laser of the optical scanning device shown in FIG. 2; The graph which shows the reciprocal number of the light collection angle with respect to, ie, the variation rate of a beam diameter.
62 is a main scanning direction of a laser beam from each of the first magenta laser element, the first laser element for cyan, the first laser element for black, and the first laser element for yellow of the optical scanning device shown in FIG. 2; The graph which shows the fluctuation rate of the f (theta) characteristic with respect to an image surface beam position.
63 is a main scanning direction of a laser beam from each of the first magenta laser element, the first laser element for cyan, the first laser element for black, and the first laser element for yellow of the optical scanning device shown in FIG. 2; The graph which shows the degree of dispersion | variation in the beam position of the subscanning direction by which the surface inclination correction | amendment with respect to the image plane beam position was carried out.
64 is a main scanning direction of a laser beam from each of the first magenta laser element, the first laser element for cyan, the first laser element for black, and the first laser element for yellow of the optical scanning device shown in FIG. 2; The graph which shows the grade of the fluctuation | variation of the transmittance | permeability with respect to an image surface beam position.
65 is a schematic cross-sectional view showing another image forming apparatus different from the image forming apparatus shown in FIG.
66 is a schematic plan view showing the arrangement of optical members of the optical scanning device incorporated in the image forming apparatus shown in FIG. 65. FIG.
67 is a partial cross-sectional view of the optical scanning device shown in FIG. 65 cut with the deflection angle of the optical deflecting device being 0 °. FIG.
68 is a schematic view showing an example of a light source, that is, a light emitting unit of the optical scanning device shown in FIG.
69 is a schematic plan view showing a state in which the laser beam interval of the optical scanning device shown in FIG. 2 is detected. FIG.
70 is a schematic cross-sectional view illustrating a state in which the laser beam interval of the optical scanning device illustrated in FIG. 2 is detected.
71 is a schematic view showing an example of changing the interval of laser beams for resolution switching in the image forming apparatus shown in FIG. 65. FIG.
72 is a schematic cross-sectional view showing an image forming apparatus further different from the image forming apparatus shown in FIGS. 1 and 65. FIG.
73 is a schematic plan view showing the arrangement of optical members of the optical scanning device incorporated in the image forming apparatus shown in FIG. 72. FIG.
74 is a perspective view showing the shape of the incident surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73. FIG.
75 is a graph showing the sub-scanning direction curvature of a portion where the scanning surface extending in the main scanning direction of the incident surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73 and the lens surface intersect.
76 is related to the incident surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73 with respect to the main scanning direction coordinate of the sub-scanning direction curvature at the intersection of the lens surface and the plane extending in the main scanning direction including the optical axis of the system. The graph which shows a second derivative value.
77 is a graph showing a primary differential value in the main scanning direction of a portion where the lens surface and the scanning surface spreading in the main scanning direction of the incident surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73;
78 is a graph showing the curvature in the main scanning direction of a portion where the lens surface and the scanning surface extending in the main scanning direction of the incident surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73;
79 relates to the sub-scanning shape of the incident surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73, and the main surface of the lens surface based on the intersection of the lens surface and the plane extending in the main scanning direction including the optical axis of the system. The graph which shows the position of the subscanning direction in each point of a scanning direction.
80 is a graph showing the deviation of the shape of the incident surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73 from the arc having a curvature in the sub-scanning direction z = 0 in the sub-scanning direction.
81 is a schematic diagram showing an asymmetric component with respect to a scanning surface extending in the main scanning direction, with respect to the main scanning shape of the incident surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73;
82 is a perspective view showing the shape of the exit surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73. FIG.
83 is a graph showing a sub-scanning direction curvature of a portion of the exit surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73 that intersects the scanning surface extending in the main scanning direction with the lens surface.
84 relates to the exit surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73, and the sub-scanning direction curvature at the intersection of the plane that includes the optical axis of the system and extends in the main scanning direction with respect to the main scanning direction coordinate is 2 The graph which shows a second derivative value.
85 is a graph showing the primary differential value in the main scanning direction of the portion of the exit surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73 that intersects the scanning surface extending in the main scanning direction with the lens surface.
86 is a graph showing the curvature in the main scanning direction of the portion of the exit surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73 that intersects the scanning surface extending in the main scanning direction with the lens surface.
87 relates to the sub-scanning shape of the exit surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73, the main surface of the lens surface based on the intersection of the lens surface and the plane extending in the main scanning direction including the optical axis of the system. The graph which shows the position of the subscanning direction in each point of a scanning direction.
88 is a graph showing the deviation of the shape of the exit surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73 from the arc having a curvature in the sub-scanning direction z = 0.
89 is a schematic diagram showing an asymmetric component with respect to the scanning surface spreading in the main scanning direction, with respect to the main scanning shape of the exit surface of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73;
90 is a graph showing the power in the entire region in the sub-scanning direction of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73.
FIG. 91 is a graph showing the power in the entire region in the main scanning direction of the fθ lens of the optical scanning device shown in FIG. 73;
92 shows the relative position in the sub-scanning direction of the laser beam from the first and second laser elements with respect to the optical axis of the hybrid cylinder lens after passing through the hybrid cylinder lens of the optical scanning device shown in FIG. 73. Schematic.
93 is a graph showing defocus amounts in the main scanning direction and the sub-scanning direction with respect to the image plane beam position of the laser beam of the first laser element of the optical scanning device shown in FIG. 73;
94 is a graph showing the degree of variation in the beam interval of the second laser with respect to the image plane beam position of the first laser in the main scanning direction of the optical scanning device shown in FIG. 73;
95 is a graph showing the reciprocal of the light collection angle with respect to the image plane beam position in the main scanning direction of the first laser element of the optical scanning device shown in FIG. 73, that is, the variation rate of the beam diameter.
96 is a graph showing the variation rate of the fθ characteristic with respect to the image plane beam position in the main scanning direction of the first laser element of the optical scanning device shown in FIG. 73;
97 is a graph showing variations in the beam position in the sub-scanning direction in which the surface tilt correction is performed with respect to the image plane beam position in the main scanning direction of the first laser element of the optical scanning device shown in FIG. 73;
98 is a graph showing the degree of transmittance variation with respect to the image plane beam position in the main scanning direction of the first laser element of the optical scanning device shown in FIG. 73;
[Explanation of symbols]
1 ... multi-beam optical scanning device, 1a ... intermediate base,
3Y, 3M, 3C and 3B ... Light source (first optical means),
3Ya: Yellow first laser, 3Yb: Yellow second laser,
3Ma ... magenta first laser, 3Mb ... magenta second laser,
3Ca: Cyan first laser, 3Cb: Cyan second laser,
3Ba ... black first laser, 3Bb ... black second laser,
5 ... Optical deflecting device, 5a ... Polyhedral mirror body,
7Y, 7M, 7C and 7B ... Pre-deflection optical system (first optical means),
9Y, 9M, 9C and 9B ... finite focus lens (first optical means),
11Y, 11M, 11C and 11B ... hybrid cylinder lens,
13 ... Laser combining mirror unit, 13M ... Magenta reflecting surface,
13Y: Cyan reflecting surface, 13B: Black reflecting surface,
13α ... base, 15 ... holding member,
17Y, 17M, 17C and 17B ... plastic cylinder lens,
19Y, 19M, 19C and 19B ... Glass cylinder lens,
23 ... Horizontal synchronization detector, 25 ... Folding mirror for horizontal synchronization
30: Post-deflection optical system (second optical means)
30a ... 1st imaging lens, 30b ... 2nd imaging lens,
33Y, 33M, 33C and 33B ... first folding mirror,
35Y, 35M and 35C ... second folding mirror,
37Y, 37M and 37C ... third folding mirror,
39Y, 39M, 39C and 39B ... dustproof glass,
41Y, 41M and 41C ... fixed part,
43Y, 43M and 43C ... Mirror holding leaf spring,
45Y, 45M and 45C ... protrusions,
47Y, 47M and 47C ... set screw,
50Y, 50M, 50C and 50B ... image forming unit,
52 ... Conveying belt, 54 ... Belt drive roller,
56 ... tension roller,
58Y, 58M, 58C and 58B ... photosensitive drum,
60Y, 60M, 60C and 60B ... charging device,
62Y, 62M, 62C and 62B ... developing device,
64Y, 64M, 64C and 64B ... transfer device,
66Y, 66M, 66C and 66B ... cleaner,
68Y, 68M, 68C and 68B ... neutralizing device,
70 ... paper cassette, 72 ... feed roller,
74 ... Registration roller, 76 ... Suction roller,
78 ... Registration sensor, 80 ... Registration sensor,
82 ... Conveyor belt cleaner, 84 ... Fixing device,
100: image forming apparatus, 101: main controller,
102 ... RAM, 103 ... nonvolatile memory,
110: Image control unit, 111: Image control CPU,
112 ... Bus line, 113 ... Timing control unit,
114Y, 114M, 114C and 114... Image memory,
115Y, 115M, 115C and 115 ... data control unit,
116Y, 116M, 116C and 116... Laser driving unit,
117Y, 117M, 117C and 117 ... registration correction arithmetic unit,
118Y, 118M, 118C and 118 ... timing setting device,
119Y, 119M, 119C and 119 ... oscillation frequency variable circuit,
121: Horizontal synchronizing signal generating circuit, P: Paper.

Claims (2)

A light source corresponding to image data corresponding to M color components of ΣN _i (N ₁ + N ₂ +... + N _M , M is an integer of 2 or more);
First optical means having a reflecting surface formed to be rotatable and including only one deflecting means for deflecting light in a predetermined direction;
A second optical means including a lens having a function of correcting the surface tilt of the deflection means by imaging the ΣN _i lights deflected by the deflection means so as to scan a predetermined image plane at a constant speed;
In the a optical scanning apparatus for recording an image by light of the respective N _i,
The number of image data is an M number, and the number of the light source one of the M color component is controlled by the black image data of said N _i is black more than any other, and An optical scanning device characterized in that lights corresponding to the black image data are grouped together and light of each color is substantially grouped together and guided to the deflecting means. A light source corresponding to image data corresponding to M color components of ΣN _i (N ₁ + N ₂ +... + N _M , M is an integer of 2 or more);
And M sets of optical members in the sub-scanning direction positive power is given for converging the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction light emitted .SIGMA.N _i book from the .SIGMA.N _i pieces of the respective light sources,
First optical means having a reflecting surface formed to be rotatable and including only one deflecting means for deflecting light in a predetermined direction;
A second optical means including a lens having a function of correcting the surface tilt of the deflection means by imaging the ΣN _i lights deflected by the deflection means so as to scan a predetermined image plane at a constant speed;
In the a optical scanning apparatus for recording an image by light of the respective N _i,
The number of image data is an M number, and the number of the light source one of the M color component is controlled by the black image data of said N _i is black more than any other, and An optical scanning device characterized in that lights corresponding to the black image data are grouped together and light of each color is substantially grouped together and guided to the deflecting means .

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