JP4396282B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置および該光走査装置を備えた画像形成装置に関する。本発明の光走査装置は、レーザプリンタ等に用いるのに好適である。

従来から、光走査装置には、光偏向手段として回転多面鏡、走査光学素子としてＦθレンズあるいはＦθミラー、被走査媒体として感光ドラムが広く利用されている。そして等速で回転する回転多面鏡に対して感光ドラム上の光束が等速性或いはほぼ等速性を持つように、ＦθレンズあるいはＦθミラーの形状等の最適化設計を行っている（例えば、特許文献１参照）。

また、Ｆθレンズと感光ドラムの相対的位置ずれなどによって走査位置ずれが生じた場合に、水平同期信号検出からのディレイ時間の調整により走査角度を微小角度修正して、走査位置の調整が行われることがある（例えば、特許文献２および特許文献３参照）。この走査位置の調整前後で感光ドラム上の光束の等速性が変化を生じ、精度が低下するという問題があった。

特開2001-056445号公報（要約）

特開平05-136951号公報（要約） 特開2002-202648号公報（要約）

本発明の目的は、被走査媒体上の走査位置の調整による等速性の変化を小さく抑えた光走査装置および該光走査装置を備えた画像形成装置を提供することにある。

本発明の光走査装置は、光源から出射された光束を偏向走査するための光偏向手段と、前記光偏向手段によって偏向走査された光束を被走査媒体上に等速性または略等速性を持って走査結像させるための走査光学素子を具備する光走査装置において、前記光偏向手段によって偏向走査された光束と前記走査光学素子の光軸のなす角度をθ、前記被走査媒体上における光束の等速性からのずれに伴う位置ずれ量をε(θ)、前記被走査媒体上における空間的な走査密度をP、前記角度θの絶対値の最大値をθ₀とした時に、下記（１）式が成り立つようにしたことを特徴とする。
〔数２〕
|dε(θ)/dθ|≦5.0×10/Pθ₀ …（１）
本発明は、等速性のずれに伴う位置ずれ量をパラメータとし、その走査角度による1次微分値をある許容範囲以内に抑えることによって、被走査媒体上での光束等速性の変化を小さくしたものである。

本発明は、前記光走査装置を備えた画像形成装置を提供する。また、前記光走査装置を複数個備えた複数色画像形成装置を提供する。

本発明によれば、走査光学素子と被走査媒体の相対的位置ずれなどによる走査位置ずれの調整に伴い、被走査媒体上の光束の等速性精度が低下するのを抑えることができる。

以下、図２乃至図５を用いて、本発明による光走査装置の作用を説明する。なお、図２乃至図４において、符号の２は光源、３は光束、４は光偏向手段、５は走査光学素子、６は被走査媒体、７は走査光学素子の光軸を示す。また、光偏向手段４は回転多面鏡、走査光学素子５はFθレンズ、被走査媒体６は感光ドラムで構成されている。光源２から出射された光束３は光偏向手段４である回転多面鏡によって偏向走査されたのち、走査光学素子５であるFθレンズによって、被走査媒体６である感光ドラム上に略等速性を持って走査結像される。回転多面鏡により偏向走査された光束３とFθレンズの光軸７とのなす角度をθ（以下、走査角度と称する）、光軸７と感光ドラムの交点を基準にした感光ドラム上の光束の位置をh(θ)とすると、θとh(θ)にはほぼ線形関係が成り立つ。その線形関係の比例定数として一般にFθレンズの焦点距離fが用いられる。従って、等速で回転する回転多面鏡に対して感光ドラム上の光束も等速性を有する。

この時、h(θ)の誤差をFθ誤差ε(θ)と称し、（２）式で表される。
〔数３〕
ε(θ)=h(θ)-fθ …（２）
今、感光ドラム上の走査範囲を±h₀、±h₀に対応する走査角度を±θ₀とすると、この時、ε(θ₀)=ε(-θ₀)=0である。更に図３に示すように、感光ドラムに対してFθレンズが走査方向に微小量δXずれているとする。その場合には、図４に示すように、走査角度±θ₀に対応する走査範囲は±h₀+δXとなる。この走査範囲のずれδXを補正するため、走査角度を微小量δθ修正して±θ₀+δθとする。

ここで一般にθ＝X/fであるから、近似的にδθ=−δX/fである。模式化したFθ誤差の変化の一例を図５に示す。図５から明らかなように、修正走査角度δθに対するFθ誤差の変化Δε(δθ)は（３）式で与えられる。
〔数４〕
Δε(δθ)=ε(θ+δθ)−ε(θ)= dε(θ)/dθ …（３）
Fθ誤差の許容限界値をζとすると、（４）式となる。
〔数５〕
|dε(θ)/dθ・δθ|≦ζ …（４）
感光ドラム上における空間的な走査密度をPとすると、走査密度が高くなれば求められるFθ誤差の許容限界値ζは小さくなるからζはPに反比例し、通常の設計に用いられる概略値として（５）式になる。
〔数６〕
ζ=0.1/P …（５）
また、δXは一般に走査範囲±h₀に対して比例関係にあると推定され、通常使用されるアルミ等の感光ドラムの材質を基に算出すると、概略値として（６）式で表すことができる。
〔数７〕
δX=0.001・2h₀ …（６）
以上、式を整理すると（１）式となる。
〔数８〕
|dε(θ)/dθ|≦5.0×10/Pθ₀ …（１）

図１に本発明の光走査装置の実施例を示す。なお、図１において、図２乃至図４と同一の符号は同一物を示す。また、図１では、走査光学素子５は３群３枚構成のFθレンズで構成されている。

諸元を表１に示す。表中の面番号〔１〕は回転多面鏡の反射面、面番号〔２〕乃至〔７〕はFθレンズを構成する３枚のレンズの面、面番号〔８〕は感光ドラムの面である。また、回転多面鏡に関する仕様を表２に示す。更にP=600dpiすなわち23.6lines/mm、θ₀=0.75radである。

図６に本発明の光走査装置のdε(θ)/dθの計算値を示す。（１）式に上記Pおよびθ₀を代入すると、（７）式となる。図６の結果は（７）式を満足する。
〔数９〕
|dε(θ)/dθ|≦2.84mm …(７)
一般に最大の走査角度が大きくなるほどFθ誤差は増大する傾向にあり、θ₀≧0.7radにおいて本発明は特に有効である。

また、前記実施例では、単一の光走査装置について示したが、光走査装置を複数個用いて複数色画像形成装置を構成することもできる。この時、複数色間相互の位置ずれなどの発生を抑えるためには、各光走査装置のFθ誤差の相対値を厳しく抑える必要があり、その手段として本発明はきわめて有効である。

本発明により、感光ドラム上の光等速性精度の低下を抑えることが可能になり、画像形成装置の性能向上を図ることができた。

本発明の一実施例による光走査装置の概略構成図。 本発明の光走査装置の作用を示す図。 本発明の光走査装置の作用を示す図。 本発明の光走査装置の作用を示す図。 Fθ誤差の一例を示す図。 Fθ誤差の走査角度による1次微分値を示す図。

符号の説明

２…光源、３…光束、４…光偏向手段、５…走査光学素子、６…被走査媒体、７…走査光学素子の光軸。

Claims (4)

1. 光源から出射された光束を偏向走査する光偏向手段と、前記光偏向手段によって偏向走査された光束を被走査媒体上に等速で走査結像させる等速性走査光学素子を有する光走査装置において、
   前記等速性走査光学素子の走査角度を微少量補正する際、前記光偏向手段によって偏向走査された光束と前記走査光学素子の光軸とのなす角度をθ、前記被走査媒体上における光束の等速性からのずれに伴う位置ずれ量をε(θ)、前記被走査媒体上における空間的な走査密度をP、前記角度θの絶対値の最大値をθ₀とした時に、（１）式が成り立つように構成し、被走査媒体上の等速性精度の低下を抑制したことを特徴とする光走査装置。
   〔数１〕
   |dε(θ)/dθ|≦5.0×10/Pθ₀ …（１）
2. 前記θ₀の値がθ₀≧0.7radである請求項１記載の光走査装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の光走査装置を備えた画像形成装置。
4. 請求項１または請求項２に記載の光走査装置を複数個備えた複数色画像形成装置。

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