JP3933759B2 - マルチビーム走査装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明はマルチビーム走査装置、より詳細には、共通の回転多面鏡により偏向される複数の光束により、複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
カラー画像形成装置に関連して、4つの感光体のそれぞれに光走査による潜像形成を行い、形成された4つの静電潜像をそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナーで現像し、得られる4色のトナー画像をシート上の記録媒体上で重ね合わせてカラー画像を得る方式のものが知られている。
このようなカラー画像形成方式において、各感光体の光走査を、感光体ごとに個別的に設けた光走査装置により別個に行うものも知られているが、値の張る光走査装置を4組用いるのはコスト的に得策でない。
複数の感光体に対して、回転多面鏡と結像光学系とを共通化したカラー画像形成装置も知られているが(特開平8−313833号公報)、結像光学系を共通化したことにより、各光束の光スポットが各感光体上で描く軌跡である走査線に曲がりが発生する。この走査線曲がりを補正・軽減させるために、上記公報記載の発明では、防塵ガラスである平行平板ガラスを「偏向光束に対して非垂直」にするとともに、回転多面鏡による偏向角を「走査線の曲がりが少なく」なるように狭めている。
【0003】
しかしながら、平行平板ガラスを傾けることによる走査線曲がり補正量は微小量であり、この補正量を大きくするために平行平板ガラスを厚くすると、非点隔差等の他の光学特性が劣化する。
また、回転多面鏡による偏向角を狭めると、所望の走査幅を得るのに回転多面鏡以後の光路長を長くしなければならず、複数の偏向光束に対して結像光学系を共通化するために結像光学系を回転多面鏡に近接させる必要があり、このため偏向光束による結像倍率が大きくなる。このため感光体上に結像する光スポットのスポット径を小さくすることが困難になり、光スポットにおける光エネルギの集中性が低くなるので、これを補償するために高出力の光源が必要となる。また、偏向角が狭いと、1ライン分の光束偏向時間が短くなり、1画素を書き込むための時間が短くなるため偏向光束を変調する変調周波数を高くする必要があり、高周波の変調ドライバ回路が必要になる。上記のような高出力の光源や高周波の変調ドライバ回路は高価であるので、カラー画像形成装置の低コスト化に対する妨げになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、複数の偏向光束により複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置において、走査線曲がりを有効に補正し、且つ、マルチビーム走査装置の低コストな実現を可能にすることを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明のマルチビーム走査装置は「それぞれが主走査対応方向に長い線像に結像し、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を有する共通の回転多面鏡により偏向される複数の光束により、複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置」である。
「主走査対応方向」は、個々の光束に関し、光源から被走査部に至る光路上で主走査方向と対応する方向であり、「副走査対応方向」は、個々の光束に関し、光源から被走査部に至る光路上で副走査方向と対応する方向である。
【0006】
請求項1記載の発明のマルチビーム走査装置は以下の如き特徴を有する。
即ち、各偏向光束が、主レンズと補助レンズとにより、対応する被走査部に集光される。各偏向光束は光路屈曲手段により対応する被走査部へ導かれる。
「主レンズ」は、回転多面鏡における「同一の偏向反射面により偏向される複数の光束」に対して共通に配備され、主として複数の偏向光束を主走査対応方向において各被走査部に集光させる機能と、光走査を等速化する機能を有する。
「補助レンズ」は、複数の光束の個々に対して配備され、主レンズと共働して対応する偏向光束を被走査部上に集光させるとともに、主・副走査対応方向の所望の光学特性を与える機能を有する。各補助レンズは、主レンズよりも、対応する各光束の被走査部側に配備される。従って、偏向光束は先ず主レンズを透過し、次いで補助レンズを透過して被走査部に至る。
「光路屈曲手段」は、各偏向光束を、対応する被走査部へ導くように光路を屈曲させる手段である。
「同一の偏向反射面に入射する複数光束」は、回転多面鏡の回転軸方向において、互いに異なる入射角で入射する。複数の補助レンズは同一の形状を有し、対応する光束の、偏向反射面への入射角に応じて、副走査対応方向へのシフト量:ΔZが設定される。
【0007】
即ち、回転多面鏡における同一の偏向反射面に入射する複数の光束がN光束あるとすれば、同一の偏向反射面により偏向されたN光束は、共通の主レンズを透過する。そしてそののち、N光束の個々は、個別的に(各光束に応じて配備された)補助レンズを透過して対応する被走査部に光スポットとして集光する。
上記シフト量:ΔZは、個々の補助レンズに入射する偏向光束に関連した走査線曲がりを有効に軽減するように、各補助レンズに応じて設定される。シフト量:ΔZは「ΔZ=0」の場合を含む。
上記のように、各光束は偏向反射面近傍に主走査対応方向に長い線像として結像しているので、主レンズと補助レンズとは、各光束に就き「偏向反射面位置と被走査部位置とを副走査対応方向において幾何光学的に略共役な関係」とする機能を持ち、従って回転多面鏡における「面倒れ」を補正する機能を有する。
【0008】
各偏向光束による光スポットが走査する被走査部は、具体的には光導電性の感光体の感光面である。各被走査部となる感光体は偏向光束ごとに異なっても良いし、感光体をベルト状として、2以上の偏向光束が同一の感光体の異なる部分に同時に画像書込みを行うようにすることもできる。
【0009】
回転多面鏡の同一の偏向反射面に入射する光束数は、光学配置の観点からして4〜5光束程度が限度と考えられるが、実用的な観点からすると「2光束が同一の偏向反射面に入射する」ようにするのが良い。
この場合、即ち、回転多面鏡の同一の偏向反射面に入射する光束を2光束とするとき、これらが「回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して略対称的」に入射するように、且つ、入射角の絶対値:|θ|ラジアンが条件:
(2) 0.01<|θ|<0.15
を満足するようにするのが良い(請求項2)。
【0010】
|θ|が0.01ラジアン以下となると、偏向される2光束が互いに近接しすぎ、各光束を別個の被走査部へ導くように光路を屈曲させる光路屈曲光学手段の配備が困難になったり、あるいは偏向反射面から被走査部を成す感光体に至る光路長が長くなり、画像形成装置の大型化を招来したりする問題がある。
また、|θ|が0.15ラジアン以上になると、走査線曲がりが大きくなり、補助レンズのシフト量:ΔZの調整で有効に補正することが困難になる。
【0011】
上記請求項2記載の発明の場合、同一の偏向反射面により反射された2光束は、回転多面鏡の回転軸に平行な方向において互いに異なる方向に向かうが、これら2光束が「回転多面鏡の回転軸に平行な方向において交叉する位置」は「偏向反射面と主レンズの被走査部側レンズ面との間」に位置することが好ましい(請求項3)。
上記交叉位置が、主レンズの被走査部側レンズ面よりも被走査部側に位置する場合には、回転多面鏡が回転軸方向に大型化し駆動モータの負荷も増大する。上記交叉位置が偏向反射面よりも光源側に位置する場合には、主レンズの副走査対応方向のレンズ幅が著しく大きくなり、主レンズのコストが高くなる。
【0012】
上記請求項1または2または3記載のマルチビーム走査装置において、補助レンズの副走査対応方向の焦点距離をfzとするとき、前記入射角:θが0でない光束に対する補助レンズに就いて、入射角:θと上記ΔZおよびfzが条件:
(1) 0.05<(1/θ)・ΔZ/fz<0.4
を満足することが好ましい。
θが小さい場合、適正なΔZも小さくて良く、両者の比:ΔZ/θはある一定範囲にあることが好ましい。また、補助レンズは、対応する偏向光束に関して、偏向反射面と被走査部とを、副走査対応方向において幾何光学的に共役な関係にするための主要な光学要素であり「正のパワー」を持ち、上記fzは「実質的に補助レンズと被走査部との面間隔」となる。
(1)式の上限の0.4以上になると、ΔZが大きく、補助レンズの周辺部で補助レンズの屈折作用が過大になり、入射角:θの符号が逆になる2つの偏向光束において「逆向きの走査線曲がり(カラー画像の形成において、色ずれ等の原因となる)」が発生する。また下限の0.05以下になると、ΔZが小さく、走査線曲がりを補正する効果が小さい。
【0013】
回転多面鏡の偏向反射面に入射する各光束は、主走査対応方向に於いて、弱い発散性の光束であることも、弱い集束性の光束であることもできるが、これらを「主走査対応方向に関して略平行光束」とすることができ、この場合には、主レンズを「fθレンズ」、補助レンズを「長尺トロイダルレンズ」とすることができる(請求項4)。この場合、上記fθレンズを「両面が共軸回転対称非球面である光軸回転対称なレンズ」とし、補助レンズを「入射側面が主走査対応方向に非円弧形状を持つ樽型トロイダル面で、射出側面がノーマルトロイダル面」である長尺トロイダルレンズとすることができる(請求項5)。
請求項6記載のマルチビーム走査装置は、それぞれが主走査対応方向に長い線像に結像し、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を有する共通の回転多面鏡により偏向される複数の光束により、複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置であって、共通の回転多面鏡の2つの偏向反射面のそれぞれにより2光束が偏向され、上記2つの偏向反射面により偏向される2対の2光束の各対に対して、請求項1〜5の任意の1に記載されている1個の主レンズと、2個の補助レンズが配備され、同時に偏向される4光束により、4つの感光体を同時走査する装置である。
【0014】
【発明の実施の形態】
図1において、回転多面鏡10には4つの独立した光源からの4光束L1,L2,L3,L4が入射する。光束L1,L2は回転多面鏡10の同じ偏向反射面に入射し、光束L3,L4は回転多面鏡10の同じ偏向反射面に入射するが、光束L1,L2の入射する偏向反射面と、光束L3,L4の入射する偏向反射面とは異なる偏向反射面である。
光束L1は、回転多面鏡10により反射されると主レンズ12Aを透過し、ミラー14A1により光路を折り曲げられ、補助レンズ16A1を透過して作像ユニット100Yに入射する。
光束L2は、回転多面鏡10により反射されると主レンズ12Aを透過し、ミラー14A2により光路を折り曲げられ、補助レンズ16A2を透過し、ミラー17Aにより再度、光路を折り曲げられて作像ユニット100Mに入射する。
光束L3は、回転多面鏡10により反射されると主レンズ12Bを透過し、ミラー14B1により光路を折り曲げられ、補助レンズ16B1を透過し、ミラー17Bにより再度、光路を折り曲げられて作像ユニット100Cに入射する。
光束L4は、回転多面鏡10により反射されると主レンズ12Bを透過し、ミラー14B2により光路を折り曲げられ、補助レンズ16B2を透過して作像ユニット100Kに入射する。
ミラー14A1,14A2,17A,14B1,14B2,17Bは「光路屈曲手段」を構成する。
作像ユニット100K,100C,100M,100Yは「構成的には同一のもの」で、現像に用いられるトナーの色が異なる。作像ユニット100Kでは黒トナーが用いられ、作像ユニット100C,100M,100Yでは、それぞれシアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーが用いられる。
【0015】
各作像ユニットは、動作も共通しているので、作像ユニット100Yでの作像プロセスを例にとり説明する。作像ユニット100Yに設けられた光導電性の感光体101はドラム形状であって、反時計回りに回転しつつ帯電手段である帯電ローラ103により均一に帯電され、光束L1によりイエロー潜像を画像書込みされる。書込みにより形成されたイエロー潜像は、現像装置105によりイエロートナーで現像されてイエロートナー画像となる。即ち、感光体101の感光面は光束L1に対する「被走査部」である。同様にして、作像ユニット100Kでは黒潜像の書込み形成と黒トナーによる現像が行われて黒トナー画像が形成される。作像ユニット100C,100Mには、シアントナー画像、マゼンタトナー画像が形成される。
【0016】
これら各色のトナー画像を担持するシート状の記録媒体(記録紙やオーバヘッドプロジェクタ用のシート等)Sは、図示されない転写・搬送手段(搬送ベルトと、その裏面側から転写電界を印加する転写手段の組合せ)により矢印方向に搬送され、黒トナー画像、シアントナー画像、マゼンタトナー画像、イエロートナー画像を順次に重ね合わせられて転写される。記録媒体Sは上記の如く形成されたカラー画像を図示されない定着手段により定着され、装置外へ排出される。
【0017】
図2は、図1に示した2光束L1,L2の「結像状態を説明」するための図である。図2においてZ方向は「回転多面鏡10の回転軸に平行な方向」、X方向は「主レンズ12Aの光軸方向」である。図2において、X軸を含み図面に直交する平面を想像すると、この平面は「回転多面鏡10の回転軸に直交する平面」である。
光束L2を例に取って説明すると、光束L2は上記「回転多面鏡10の回転軸に直交する平面」に対して角:θをもって、回転多面鏡10の偏向反射面10Aに入射し、上記平面に対して−θの反射角で反射され、主レンズ12Aに入射する。入射角:θは、図2に示すように、上記平面から時計回りの角を「正」とする。主レンズ12Aを透過した光束L2は、ミラー14A2により反射され、補助レンズ16A2を透過して被走査部1002に至る。被走査部1002は、作像ユニット100Mの感光体の感光面である。破線で示す光束L1は、偏向反射面10Aに上記平面に対して−θの入射角で入射し、反射されると補助レンズ16A1を透過し、ミラー14A1により反射され、被走査部1001に至る。被走査部1001は作像ユニット100Yの感光体101の感光面である。
【0018】
図2における符号1000は、ミラー14A1,14A2による被走査部1001,1002の虚像としての「仮想的な被走査面」を示している。符号16A2’は、ミラー14A2による補助レンズ16A2の虚像である。図2に示したように、ミラー14A1,14A2を無いものとして考えた「仮想的な光学配置(補助レンズの虚像16A2’および仮想的な被走査面1000)」で見ると、補助レンズ16A1,16A2(虚像16A2’)は、X軸に平行な「対称軸」を含み図面に直交する平面に対して対称的に配備されている。図2において、図面に直交する方向をY方向とすると、Y方向は、光束L1,L2に対して「主走査対応方向」である。このとき、副走査対応方向を上記「仮想的な光学配置」において考えると、図2におけるZ方向が「副走査対応方向」になる。
【0019】
このとき、補助レンズ16A2における「副走査対応方向のシフト量」であるΔZは、補助レンズ16A2の虚像16A2’における光軸と、主レンズ12Aを透過した光束L2の主光線の透過位置との間隔として定義される。シフト量:ΔZは、図2に示すようにZ軸の「正の向きのずれ」を正とする。
各補助レンズに対すシフト量:ΔZは「各光束による光走査の走査線曲がりを可及的に補正する」ように設定される。
同じ主レンズ12Aと共働する2つの補助レンズ16A1,16A2は、図22に示す「仮想的な光学配置」において、互いに「対称軸」に対して対称的に配備される。図1に示す、別の主レンズ12B、補助レンズ16B1,16B2やミラー14B1,14B2,17B等の配置も、図2に示す光学配置と同様である。
【0020】
図3は、回転多面鏡10の異なる偏向反射面により偏向される光束L1,L4の、光源から被走査部に至る光路を展開状態で示す図である。光束L2は光束L1に、また光束L3は光束L4に重なっていると考えれば良い。符号1000および2000は仮想的な被走査面を示している。
【0021】
光束L1は、光源(半導体レーザ)1から放射されてカップリングレンズ2によりカップリングされ、アパーチュア4’により「ビーム成形」され、シリンドリカルレンズ6により副走査対応方向に集光され、回転多面鏡10の偏向反射面10Aの近傍に「主走査対応方向に長い線像」に結像し、偏向反射面10Aに反射されると主レンズ12Aと補助レンズ16A1を透過し、これらレンズの作用により被走査面1000(実際には図2の被走査部1001)上に光スポットとして集光する。光束L4は、光源4から放射されてカップリングレンズ3によりカップリングされ、アパーチュア5によりビーム成形され、シリンドリカルレンズ7により副走査対応方向に集光され、回転多面鏡10の偏向反射面10Bの近傍に主走査対応方向に長い線像に結像し、偏向反射面10Bに反射されると主レンズ12Bと補助レンズ16B2を透過し、これらレンズの作用により被走査面2000(実際には作像ユニット100Kの感光体面)上に光スポットとして集光する。図3には示されていないが、光束L2,L3に関する光源側配置や主レンズ、補助レンズの配置も上記と同様である。
【0022】
主レンズ12Aは、主として、等角速度的に偏向される光束L1,L2を主走査対応方向に関して各被走査部に結像させる機能と、これら光束による光走査を等速化する機能を持ち、補助レンズ16A1,16A2は、主レンズ12Aと共働して、偏向光束L1,L2を対応する被走査部上に集光させるとともに、主・副走査対応方向の所望の光学特性を与える機能を有している。同様に、主レンズ12Bは、主として、等角速度的に偏向される光束L3,L4を主走査対応方向に関して各被走査部に結像させる機能と、これら光束による光走査を等速化する機能を持ち、補助レンズ16B1,16B2は、主レンズ12Bと共働して、偏向光束L3,L4を対応する被走査部上に集光させるとともに、主・副走査対応方向の所望の光学特性を与える機能を有している。
【0023】
図1〜3に即して説明した実施の形態は、「それぞれが主走査対応方向に長い線像に結像し、線像の結像位置近傍に偏向反射面10A,10Bを有する共通の回転多面鏡10により偏向される複数の光束により、複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置」で、同一の偏向反射面10A(10B)により偏向される複数の光束L1,L2(L3,L4)に対して共通に配備される主レンズ12A(12B)と、複数の光束L1,L2(L3,L4)の個々に対して配備される補正レンズ16A1,16A2(16B1,16B2)と、各偏向光束を対応する被走査部へ導くように光路を屈曲させる光路屈曲手段14A1,14A2,17A(14B1,14B2,17B)とを有し、主レンズ12A(12B)は主として、複数の偏向光束L1,L2(L3,L4)を主走査対応方向において各被走査部に集光させる機能と光走査を等速化する機能とを有し、補助レンズ16A1,16A2(16B1,16B2)は、主レンズ12A(12B)よりも各被走査部側に配備され、主レンズ12A(12B)と共働して、対応する偏向光束を被走査部上に集光させるとともに、主・副走査対応方向の所望の光学特性を与える機能を有し、同一の偏向反射面10A(10B)に入射する複数光束L1,L2は回転多面鏡10の回転軸方向において、互いに異なる入射角:θ,−θで入射し、複数の補助レンズ16A1,16A2(16B1,16B2)は同一の形状を有し、対応する光束L1,L2(L3,L4)の、偏向反射面10A(10B)へ入射角に応じて副走査対応方向へのシフト量:ΔZが設定される。
【0024】
上記実施の形態はまた、それぞれが主走査対応方向に長い線像に結像し、線像の結像位置近傍に偏向反射面を有する共通の回転多面鏡10により偏向される複数の光束L1〜L4により、複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置であって、共通の回転多面鏡10の2つの偏向反射面10A,10Bのそれぞれにより2光束L1,L2およびL3,L4が偏向され、2つの偏向反射面10A,10Bにより偏向される2対の2光束の各対に対して1個の主レンズ12Aおよび12Bと、2個の補助レンズ16A1,16A2および16B1,16B2が配備され、同時に偏向される4光束により、4つの感光体を同時走査するマルチビーム走査装置(請求項6)である。
【0025】
【実施例】
図1〜図3に即して説明した実施の形態を以下の如き具体的な実施例として実施した。
光源としての半導体レーザは、発光波長:780nmのものを用い、光源からの放射光束をカップリングレンズにより「平行光束」化し、シリンドリカルレンズにより回転多面鏡の偏向反射面近傍に主走査対応方向に長い線像として結像させるようにした。従って、回転多面鏡により偏向される各偏向光束は「主走査対応方向において平行光束」である。主レンズは「fθレンズ」とし、補助レンズは「長尺トロイダルレンズ」とした(請求項4)。さらに、fθレンズを「両面が共軸回転対称非球面」の単レンズとし、補助レンズの入射側面を「主走査対応方向に非円弧形状を持つ樽型トロイダル面」、射出側面を「ノーマルトロイダル面」とした(請求項5)。
【0026】
「共軸回転対称非球面」は、レンズ光軸方向に座標:Xをとり、光軸直交方向に座標:Yをとるとき、近軸曲率半径をR、円錐定数をK、高次の係数をA,B,C,D,...として、
なる式におけるR,K,A,B,C,D,..を与えて特定される曲線形状(これを「非円弧形状」という)をX軸の回りに回転して得られる曲面である。
【0027】
また、樽型トロイダル面は、上記「非円弧曲線」を、この非円弧曲線と同一平面内にあり、X軸上で上記非円弧形状からRxだけ離れた「Y軸に平行な軸」の回りに回転して得られる曲面である。
【0028】
図2に即して説明した、主レンズ12Aと補助レンズ16A2(の虚像:16A2’)の配備の実例を挙げる。補助レンズ16A1の配備は、図2に示したように、主レンズ12Aの光軸を対称軸として、Z方向(回転多面鏡10の回転軸方向)において補助レンズ16A2(の虚像16A2’)と対称的に配備すればよい。主レンズ12B、補助レンズ16B1,16B2の配備は、上記主レンズ12A、補助レンズ16A1,16A2の配備と全く同様に行うことができる。
【0029】
主レンズ12Aおよび補助レンズ16A2のレンズ面番号を回転多面鏡の側から順次、面番号1〜4とし、各面の曲率半径(非円弧に就いては近軸曲率半径)を主走査対応方向(図2のY方向)に就いて「Rm」、副走査対応方向(図2におけるZ方向)に就いて「Rs」とし、図2のX軸方向(主レンズ・補助レンズとも、前記「仮想的な光学配置」において、光軸はX軸方向に平行である)における面間隔を「D」とする。また、各レンズの屈折率を「N」とする。
【0030】
【0031】
主レンズの入射側面(第1面)の共軸回転対称非球面形状
R(Rm=Rs)=−172.1,K=3.54,
A= 1.11E−7,B=−3.81E−11,
C=−3.43E−14,D= 1.08E−17
主レンズの射出側面(第2面)の共軸回転対称非球面形状
R(Rm=Rs)=−56.4,K=0.027,
A= 4.28E−7,B=−3.61E−11,
C= 2.1E−14,D=−2.8E−17
上記において、例えば「E−7」は「10~7」を意味し、この値が直前の数値に掛けられるのである。
【0032】
補助レンズの入射側面(第3面)の樽型トロイダル面
図2におけるXY面の形状(Y方向は「主走査対応方向」である)
R(Rm)=−460.0,K=−131,
A= 1.05E−7,B=−2.05E−12,
C=−4.43E−16,D=−6.33E−21
F= 2.22E−24,G= 6.77E−28,
H= 4.41E−32,I=−1.5E−35
樽型トロイダル面は、この非円弧形状をX方向にRs=−15.7だけ離れ、Y方向に平行な軸の回りに回転して得られる曲面である。
補助レンズの射出側面(第4面)は通常の「ノーマルトロイダル面」である。
【0033】
主レンズ12Aへの光束L2の入射角:θ=0.06(ラジアン)、補助レンズ16A2のシフト量:ΔZ=0.502(mm)、補助レンズ16A2の副走査対応方向の焦点距離:fz=39.5である。
【0034】
従って、上記入射角:θは、条件:0.01<|θ|<0.15
を満足し(請求項2)、入射角:θとΔZとfzによる「(1/θ)・ΔZ/fz」は0.202であって、条件:0.05<(1/θ)・ΔZ/fz<0.4
を満足する(請求項4)。
【0035】
光束L1は、偏向反射面に回転多面鏡の光軸に直交する平面に対して入射角:
−θ=−0.06ラジアンで入射し、補助レンズ16A1(補助レンズ16A2と同一のレンズである)のシフト量:ΔZは−0.502(mm)となる。
光束L2に関する主レンズ12Aと補助レンズ16A2とによる結像における「像面湾曲」、「走査線曲がり」、「fθ特性」を図4に示す。
これらは、光束L1,L3,L4に就いても同様のものになる。
【0036】
図2に示したように、実施例における光束L1,L2は、偏向反射面10Aにより反射されたのち「回転多面鏡の回転軸に平行な方向(Z方向)において、偏向反射面10Aと主レンズ12Aの被走査部側レンズ面との間」で交叉する(請求項3)が、実施例に於いては特に、上記交叉位置を偏向反射面10Aと主レンズ12Aの射出側面との中央部に設定している。このように設定したため、回転多面鏡10および主レンズ12Aの副走査対応方向(図2のZ方向)の幅を、シングルビームによる光走査の場合よりも「3mm増加させただけ」ですませることができ、回転多面鏡、主レンズの製造コストの上昇を抑えることができた。
【0037】
上に説明した実施例では、主レンズ1個に対して2個の補助レンズを組み合わせたが、主レンズ1個に対して3個の補助レンズを組み合わせても良く、この場合の3つの光束の入射角をそれぞれθ,0,−θとし、3つの補助レンズのシフト量を、それぞれΔz,0,−Δzとなるようにすることもできる。
【0038】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規なマルチビーム走査装置を実現できる。この発明のマルチビーム走査装置は、コストの高い回転多面鏡を複数の光束に共用し、同じ偏向反射面で同時に偏向される複数光束に対して主レンズを共通化したのでマルチビーム走査装置を安価に構成できる。
また、主レンズを共通化したことにより発生する走査線曲がりを、偏向光束ごとに設けた補助レンズのシフト量で補正するので、走査光学系としての光学性能を保ったまま走査線曲がりを有効に補正することができる。
請求項1,2,3記載の発明では、走査線曲がりを有効に補正しつつ、画像形成装置を小型化することが可能になり、回転多面鏡や主レンズのサイズ増加を有効に軽減できる。請求項4〜6記載の発明では、主レンズ・補助レンズの構成が簡単で、マルチビーム走査装置の小型化、低コスト化が容易になる。
上には、同一の被走査部を走査する光束は1光束であるとしたが、同一の被走査部を複数の光束で走査し、同一の被走査部の複数ラインを同時に走査する複数ライン同時走査方式にこの発明を適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の1形態を説明するための図である。
【図2】実施の形態における主レンズ12Aと補助レンズ16A1,16A2配置を説明するための図である。
【図3】実施の形態における光束L1,L4の、結像光路を説明するための図である。
【図4】実施例に関する像面湾曲・走査線曲がり・fθ特性を示す図である。
【符号の説明】
10 回転多面鏡
12A 主レンズ
14A1,14A2,17A ミラー
16A1,16A2 補助レンズ
100K,100C,100C,100Y 作像ユニット
Claims (6)
- それぞれが主走査対応方向に長い線像に結像し、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を有する共通の回転多面鏡により偏向される複数の光束により、複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置において、
同一の偏向反射面により偏向される複数の光束に対して共通に配備される主レンズと、
上記複数の光束の個々に対して配備される補助レンズと、
各偏向光束を、対応する被走査部へ導くように光路を屈曲させる光路屈曲手段とを有し、
上記主レンズは主として、上記複数の偏向光束を主走査対応方向において各被走査部に集光させる機能と、光走査を等速化する機能とを有し、
上記補助レンズは、上記主レンズよりも各被走査部側に配備され、主レンズと共働して、対応する偏向光束を被走査部上に集光させるとともに、主・副走査対応方向の所望の光学特性を与える機能を有し、
同一の偏向反射面に入射する複数光束は、回転多面鏡の回転軸方向において、互いに異なる入射角で入射し、
上記複数の補助レンズは、同一の形状を有し、対応する光束の偏向反射面への入射角に応じて、副走査対応方向へのシフト量:ΔZが設定され、
補助レンズの副走査対応方向の焦点距離をfzとするとき、
入射角:θが0でない光束に対する補助レンズに就いて、入射角:θと上記ΔZおよびfzが条件:
(1) 0.05<(1/θ)・ΔZ/fz<0.4
を満足することを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 請求項1記載のマルチビーム走査装置において、
回転多面鏡の同一の偏向反射面に入射する光束は2光束で、これらは回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して略対称的に入射し、入射角の絶対値を|θ|ラジアンとするとき、|θ|が条件:
(2) 0.01<|θ|<0.15
を満足することを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 請求項2記載のマルチビーム走査装置において、
同一の偏向反射面により偏向された2光束が、回転多面鏡の回転軸に平行な方向において交叉する位置が、上記偏向反射面と主レンズの被走査部側レンズ面との間に位置することを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 請求項1乃至3の何れか1つに記載のマルチビーム走査装置において、
回転多面鏡に入射する複数の光束が何れも、主走査対応方向に略平行光束であり、主レンズがfθレンズで、補助レンズが長尺トロイダルレンズであることを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 請求項4記載のマルチビーム走査装置において、
fθレンズは両面が共軸回転対称非球面であり、
補助レンズは、入射側面が主走査対応方向に非円弧形状を持つ樽型トロイダル面で、射出側面がノーマルトロイダル面であることを特徴とするマルチビーム走査装置。 - それぞれが主走査対応方向に長い線像に結像し、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を有する共通の回転多面鏡により偏向される複数の光束により、複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置において、
共通の回転多面鏡の2つの偏向反射面のそれぞれにより2光束が偏向され、上記2つの偏向反射面により偏向される2対の2光束の各対に対して、請求項1〜5の任意の1に記載されている1個の主レンズと、2個の補助レンズが配備され、同時に偏向される4光束により、4つの感光体を同時走査することを特徴とするマルチビーム走査装置。
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