JP4497577B2 - マルチビーム光走査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマルチビーム光走査装置に関し、特に光源手段から出射した複数の光束を光偏向器としてのポリゴンミラーにより反射偏向させｆθ特性を有する結像光学系を介して被走査面としての感光ドラム面上を光走査して画像情報を記録するようにした、特に走査線のピッチ間隔（ラインピッチ間隔）が一定となり良好なる画像が常に得られる、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンター（ＬＢＰ）やデジタル複写機等の装置に好適なマルチビーム光走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりレーザービームプリンターやデジタル複写機等の画像形成装置に用いられる光走査装置においては単一の発光部（発光点）を有する光源手段から画像信号に基づいて光変調され出射した光束をコリメーターレンズにより略平行光束に変換し、開口絞りにより該光束を制限して副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズに入射する。シリンドリカルレンズに入射した略平行光束のうち主走査面内においてはそのまま略平行光束の状態で出射する。副走査面内においては収束してポリゴンミラー（回転多面鏡）から成る光偏向器の偏向面（反射面）にほぼ線像として結像している。そしてポリゴンミラーの偏向面で反射偏向された光束をｆθ特性を有する結像光学系（ｆθレンズ）を介して被走査面としての感光ドラム面上に導光し、該ポリゴンミラーを回転させることによって該感光ドラム面上を光走査して画像情報の記録を行っている。
【０００３】
また近年、電子写真プロセスを有する画像形成装置の高速化及び高精細化の要求に応える為、光源手段を複数の発光部から構成し、各発光部から独立に光変調された複数の光束を感光ドラム面上に導光し、該複数の光束で複数ライン同時に光走査するマルチビーム光走査装置が種々と提案されている。
【０００４】
ところで記録媒体としての感光ドラムの表面には数％の反射率があり、光走査を行う際には戻り光の影響を避けるために、ポリゴンミラーから反射偏向された光束を該感光ドラム面の面法線に対し数度副走査方向に傾けて該感光ドラム面へ入射させている。
【０００５】
このことはマルチビーム光走査装置においても同様であり、ポリゴンミラーで反射偏向された複数の光束を感光ドラムの面法線に対し数度副走査方向に傾けて該感光ドラム面へ入射させている。しかしながらマルチビーム光走査装置においては感光ドラム面に入射する光束の副走査方向の入射角によって走査線のピッチ間隔（ラインピッチ間隔）が変化してしまい、画像上におけるピッチムラの要因となることが問題点となっていた。
【０００６】
特開平10-243186 号公報には感光ドラム面に入射する光束の副走査方向の入射角による走査線のピッチ間隔が変化すること利用して副走査方向の画素密度の切り換えを行うようにしたマルチビーム光走査装置が開示されている。同公報では結像光学系に含まれる光学素子の位置、感光ドラムの受光位置、感光ドラムでの受光位置での形状のうち、少なくとも１つを変化させて光束と感光ドラムとで形成される角度を変更させるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら結像光学系に含まれる光学素子の位置、感光ドラムの受光位置、感光ドラムでの受光位置での形状等の光学部品の配置を調整することは高精度な調整が必要となり、また精度的にも不利になるという問題点がある。
【０００８】
本発明は光源手段を構成する複数の発光部の副走査方向の間隔を適切に設定することにより、感光ドラムに入射する光束の副走査方向の入射角による走査線のピッチ間隔ズレを高精度に補正し、ピッチムラがなく常に良質なる画像を形成することができるマルチビーム光走査装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のマルチビーム光走査装置は、
複数の発光部が副走査方向に配列された光源手段と、前記複数の発光部から出射された複数の光束を光偏向器に導く入射光学系と、前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された複数の光束を同一の感光ドラム面に結像させる結像光学系と、を有するマルチビーム光走査装置であって、
副走査断面内において、前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された複数の光束を前記感光ドラム面の法線に対して斜方向から前記感光ドラム面に入射させており、
前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された複数の光束のうち任意の光束が前記感光ドラム面に入射する位置での前記感光ドラム面の法線に対する副走査方向の入射角と前記任意の光束と隣り合う光束が前記感光ドラム面に入射する位置での前記感光ドラム面の法線に対する副走査方向の入射角との入射角度差が一定となるように、前記複数の光束のうち任意の光束が前記感光ドラム面に入射する位置での前記感光ドラム面の法線に対する副走査方向の入射角が大きくなるに従い、前記複数の発光部のうち前記任意の光束を出射する発光部と前記任意の光束と隣り合う光束を出射する発光部との副走査方向の間隔が小さく設定されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明のレーザービームプリンターは、請求項１に記載のマルチビーム光走査装置と、前記被走査面上に設けられた感光ドラムを有することを特徴としている。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【００５７】
【００５８】
【００５９】
【００６０】
【００６１】
【００６２】
【００６３】
【００６４】
【００６５】
【００６６】
【００６７】
【００６８】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１（Ａ）は本発明のマルチビーム走査光学装置をレーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に適用したときの実施形態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【００６９】
同図において１は光源手段であり、複数の発光部（発光点）を副走査方向に配列した半導体レーザーアレイより成り、各々独立に光変調された複数の光束を出射している。
【００７０】
２はコリメーターレンズであり、光源手段１から出射された複数の光束を略平行光束に変換している。３は開口絞りであり、通過光束（光量）を制限している。４はシリンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有しており、開口絞り３を通過した複数の光束を副走査断面内で後述する光偏向器５の偏向面（反射面）５ａにほぼ線像として結像させている。
【００７１】
尚、コリメーターレンズ２、開口絞り３、シリンドリカルレンズ４等の各要素は入射光学系の一要素を構成している。
【００７２】
５は偏向手段としての、例えばポリゴンミラー（回転多面鏡）より成る光偏向器であり、モーター等の駆動手段（不図示）により図中矢印５ａ１方向に等速（一定速度）で回転している。
【００７３】
６はｆθ特性を有する結像光学系（結像手段）であり、主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有する単一の走査レンズより成っている。
【００７４】
７は折り返しミラーであり、走査レンズ６を通過した複数の光束の光路を折り曲げている。８は記録媒体としての感光ドラムであり、副走査方向に等速（一定速度）で回転している。
【００７５】
本実施形態において画像情報に応じて光源手段１から独立に光変調され出射した複数（本実施形態では２本）の発散光束はコリメーターレンズ２によって略平行光束に変換され、開口絞り３によって該光束（光量）を制限してシリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカルレンズ４に入射した複数の略平行光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては収束して光偏向器（ポリゴンミラー）５の偏向面５ａにほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像している。そして光偏向器５の偏向面５ａで偏向された複数の光束（図１（Ｂ）において実線と破線）を走査レンズ６により折り返しミラー７を介して感光ドラム８の面法線に対し角度θだけ、副走査方向に傾けて該感光ドラム８面上に入射させ、該光偏向器５を矢印５ａ１方向に回転させることによって、該感光ドラム８面上を矢印８ａ１方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム８面上に所望の画素密度で画像記録を行なっている。
【００７６】
光源手段１から出射した２本の光束が感光ドラム８面上に到達したときの副走査方向の間隔Ｌｉθ(mm)は副走査方向の画素密度Ａ(dpi) によって、通常以下の式(1) で決まる。
【００７７】
【数３】
【００７８】
また光源手段１を構成する２つの発光部の副走査方向の間隔Ｌｏ(mm)は２本の光束の感光ドラム８面上の副走査方向の間隔Ｌｉθ(mm)と、光源手段１から感光ドラム８面までの全光学系（入射光学系と結像光学系）における副走査方向のトータル横倍率の絶対値（以下「副走査方向のトータル横倍率」と称す。）βｓ（倍）とから次式(2) で決まる。
【００７９】
【数４】
【００８０】
図２は本実施形態において複数の光束が感光ドラム８面に入射する様子を示した副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【００８１】
本実施形態におけるマルチビーム光走査装置では同図に示すように光走査の際に感光ドラム８面からの戻り光を防止する為、光源手段（不図示）から出射した２本の光束１０ａ，１０ｂを該感光ドラム８面の面法線に対して各々角度（入射角）θだけ、副走査方向に傾けて感光ドラム８面へ入射させている。ここで入射角θはθ≦２(deg) であれば戻り光の問題はほぼ抑えられるが、入射角θが大きい方が効果が大きい。
【００８２】
本実施形態では光束数ｎ＝２本、副走査方向の画素密度Ａ＝１２００(dpi) 、副走査断面内における感光ドラム８の半径ｒ＝１２(mm)であり、２本の光束１０ａ，１０ｂは副走査断面内において感光ドラム８の円周上のごく僅かな範囲を光走査するので、感光ドラム８面は直線近似された線状とみなされるものとして考える。このとき２本の光束１０ａ，１０ｂが感光ドラム８面上に到達する副走査方向の間隔Ｌｉθ(mm)は次式(3) で表わされ、初期に設定された光束間隔（２本の光束１０ａ，１０ｂの間隔）Ｌｉ（Ｌｉ０）(mm)よりも広くなる。
【００８３】
【数５】
【００８４】
これは１回の光走査で描かれる複数の走査線（ライン）の間隔が広がり、次の光走査で描かれる走査線との間隔が狭くなることを意味しており、画像上ではピッチムラが問題となる。
【００８５】
そこで本実施形態では感光ドラム８面近傍における複数の光束のうち、ある１つの光束１０ｂと隣り合う光束１０ａとの光束間隔Ｌｉ(mm)が、角度θに基づいて所定の間隔Ｌｉθ(mm)よりも狭くなるように設定している。
【００８６】
即ち、本実施形態では光源手段１から感光ドラム８までの全光学系（入射光学系及び結像光学系）における副走査方向のトータル横倍率の絶対値をβｓ（倍）、光源手段１から出射された複数の光束のうち、ある１つの光束が感光ドラム８面へ入射する位置での副走査方向の入射角をθ(rad) 、副走査方向の画素密度をＡ(dpi) 、複数の発光部の副走査方向の間隔をＬｏ(mm)としたとき、次式(4) を満たすように、該複数の発光部の副走査方向の間隔Ｌｏ(mm)を設定し、これにより該感光ドラム８面近傍における光束間隔Ｌｉ(mm)を副走査方向の画素密度から決められている所定の間隔Ｌｉθ(mm)よりも狭くして、感光ドラム８に入射する光束の副走査方向の入射角による走査線のピッチ間隔ズレを高精度に補正している。即ち、感光ドラム８面上における副走査方向の走査線のピッチ間隔が等間隔となるように設定している。
【００８７】
尚、上記の所定の間隔とは画素密度に対応する副走査方向の間隔である。
【００８８】
【数６】
【００８９】
走査線のピッチ間隔誤差は副走査方向の画素密度で決まる走査線のピッチ間隔の±１０％以内であれば画像上ではピッチムラとして目立たないことが実験的に判っており、上記式(4) の範囲規定は画像上、問題が無い範囲内で設定上の配置の自由度を持たせている。
【００９０】
尚、このとき感光ドラム８面近傍における光束間隔Ｌｉ(mm ）は、
【００９１】
【数７】
【００９２】
となる。
【００９３】
もしくは副走査断面内における感光ドラム８の半径をｒ(mm)としたとき、
【００９４】
【数８】
【００９５】
なる条件を満足している。
【００９６】
尚、本実施形態では感光ドラム８面と光学的に等価な位置に光源手段１から出射される複数の光束の結像位置を検出するためのＣＣＤ等の検出素子（撮像素子）を設け、該検出素子を角度θと等しい角度だけ該感光ドラム８の面法線に対して副走査方向に傾けて該複数の光束の結像位置を検出し、該検出された情報（例えば複数の光束の結像位置間隔等）に基づいて、該感光ドラム８面に入射する光束の副走査方向の入射角によって生じる走査線のピッチ間隔ズレを、上述の如く光源手段１を構成する複数の発光部の副走査方向の間隔Ｌｏ(mm)を調整することにより補正している。
【００９７】
表−１に本実施形態における数値例を示す。
【００９８】
【表１】
【００９９】
上記表−１に示した数値例より本実施形態では感光ドラム８面上における２本の光束１０ａ，１０ｂの副走査方向の間隔Ｌｉθが所望の値となり、また光束１０ｂと次の光走査で到達する光束１１ａとの間隔Ｌｉθも所望の値となる。即ち、隣り合う走査線のピッチ間隔は実用上、問題無いレベルで一定（副走査方向の画素密度に相当した間隔）となり、これにより本実施形態ではピッチムラがない常に良好なる画質が得られるマルチビーム走査装置を得ている。
【０１００】
尚、本実施形態では２本の光束を用いて感光ドラム８面上を同時に光走査したが、それに限らず、例えばそれ以上の本数の光束を用いて該感光ドラム８面上を同時に光走査しても良い。即ち、本実施形態では感光ドラム８面に入射する複数の光束の副走査方向の入射角に応じて光源手段１を構成する複数の発光部の副走査方向の間隔を適切に調整することにより、該感光ドラム８面上の走査線のピッチ間隔ムラを良好に補正することができる。また光源手段も半導体レーザアレイに限らず、例えばシングル半導体レーザを複数個並べて使用してもよい。
【０１０１】
尚、複数の発光部の副走査方向の間隔の調整方法としては、例えば回転調整方法や副走査方向へ平行移動させる方法等が考えられるが、これに限定されることはなく、該複数の発光部の副走査方向の間隔が調整できるなら他の方法を利用しても良い。このとき前述の如く検出素子からの情報に基づいて複数の発光部の副走査方向の間隔を調整すれば良い。
【０１０２】
［実施形態２］
図３は本発明の実施形態２の感光ドラム面の一部分の要部断面図（副走査断面図）であり、複数の光束が感光ドラム面に入射する様子を示している。
【０１０３】
本実施形態では光束数ｎ＝５本、副走査方向の画素密度Ａ＝６００(dpi) 、副走査断面内における感光ドラム８の半径ｒ＝５(mm)としてマルチビーム走査装置の更なるマルチ化を行い、それを使用した画像形成装置の更なる高速化を図ると同時に感光ドラム８の小型化を図った例を示してある。
【０１０４】
本実施形態においては画像情報に応じて光源手段（不図示）から独立に光変調され出射した５本の発散光束を光偏向器（不図示）で反射偏向させた後、結像光学系（不図示）により折り返しミラー（不図示）を介して感光ドラム８面の面法線に対し角度θだけ副走査方向に傾けて感光ドラム８面上に入射させ、該感光ドラム８面上を５本の光束で同時に光走査している。
【０１０５】
このとき同時に光走査される光束数が多く、また感光ドラム８が小型化されているので感光ドラム８面の副走査断面は、もはや直線とは近似し難く円弧と見なすのが妥当である。
【０１０６】
本実施形態においては感光ドラム８面付近で各光束と隣り合う光束との光束間隔Ｌｉ（Ｌｉ０）は一定であり、その光束間隔Ｌｉは前述の実施形態１と同様に副走査方向の画素密度から決まる。しかしながら各光束が感光ドラム８面へ到達したときの円周上の間隔は入射角の増加に従い広くなる。即ち、図３中の光束１０ａ〜光束１０ｅは互いに略平行で、かつ光束間隔は略等間隔Ｌｉ０であるが、光束１０ａが感光ドラム８面へ入射する角度（面法線に対して副走査方向の角度）θａはθａ＝３０．０(deg) 、‥‥‥‥‥、光線１０ｄが感光ドラム８面へ入射する角度θｄはθｄ＝３１．７(deg) で異なり、感光ドラム８面上の副走査方向の間隔も光束１０ａ〜光束１０ｂ（Ｌｉθａｂ）よりも光束１０ｄ〜光束１０ｅ（Ｌｉθｄｅ）の方が広くなる。
【０１０７】
図４は５本の光束が感光ドラム面に入射する様子を示した副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【０１０８】
同図において光束１０ａが感光ドラム８面へ到達する位置をａ、光束１０ｂが感光ドラム８面へ到達する位置をｂ、‥‥‥‥、光束１０ｅが感光ドラム８面へ到達する位置をｅ、副走査断面内における感光ドラム８の曲率中心をｏ、感光ドラム８面に入射する光束１０ａの副走査方向の入射角をθａ(rad) 、同じく感光ドラム８面に入射する光束１０ｂの副走査方向の入射角をθｂ(rad) としたとき、直線ａｏ、ｂｏとで成す角∠ａｏｂは
∠aob ＝θb −θa ＝Δθab …(5)
となる。
【０１０９】
また半径ｒ(mm)の感光ドラム８面上の円弧ａ，ｂの間隔Ｌｉθａｂは
Liθab＝Δθab×r …(6)
となる。
【０１１０】
よって、ある光束と隣り合う光束との入射角度差Δθが等しければ、感光ドラム８面上の走査ラインのピッチ間隔も一定となることが判る。
【０１１１】
そこで本実施形態では光源手段から出射された複数の光束のうち、ある１つの光束が感光ドラム８面へ入射する位置での副走査方向の入射角と、隣り合う光束が該感光ドラム８面へ入射する位置での副走査方向の入射角との入射角度差Δθが一定と成るように設定している。
【０１１２】
本実施形態において感光ドラム８面上のピッチ間隔を副走査方向の画素密度Ａ(dpi) から決まる所定間隔Ｌｉθ(mm)にするための入射角度差Δθ(rad) は、ある１つの光束が感光ドラム８面に入射角θ(rad) で入射したとき
【０１１３】
【数９】
【０１１４】
となる。
【０１１５】
そこで、ある光束と隣り合う光束とにおける入射角度差Δθを上記式(7) を満たすように光源手段を構成する複数の発光部の副走査方向の間隔を設定すれば、走査線のピッチ間隔は所定の間隔（副走査方向の画素密度から決まる間隔）に補正することができる。
【０１１６】
即ち、光源手段から出射された複数の光束のうち、ある１つの光束が感光ドラム８ヘ入射する位置での副走査方向の入射角をθ(rad) 、副走査断面内における感光ドラム８の半径をｒ(mm)、副走査方向の画素密度をＡ(dpi) 、該光源手段から感光ドラム８までの全光学系における副走査方向のトータル横倍率の絶対値をβｓ（倍）、該光源手段の発光部の副走査方向の間隔をＬｏ(mm)としたとき、次式(8) を満足すれば良い。
【０１１７】
【数１０】
【０１１８】
本実施形態では式(8) を満足するように複数の発光部の副走査方向の間隔を適切に設定している。
【０１１９】
ところで光源手段から出射された各光束１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが感光ドラム８面へ入射する角度を各々順にθａ，θｂ，θｃ，θｄ，θｅ、複数の発光部の副走査方向の間隔を各々順にＬｏθａｂ，Ｌｏθｂｃ，Ｌｏθｃｄ，Ｌｏθｄｅとしたとき、
θａ＜θｂ＜θｃ＜θｄ＜θｅ
より
Ｌｏθａｂ≠Ｌｏθｂｃ≠Ｌｏθｃｄ≠Ｌｏθｄｅ
となることが判る。
【０１２０】
そこで本実施形態では上記式(8) を満足するように光源手段の発光部の副走査方向の間隔を不等間隔に設定することにより、隣り合う光束との入射角度差Δθを一定とすることができ、これにより感光ドラム８面上の走査線のピッチ間隔を副走査方向の画素密度に応じた等間隔に補正することができる。尚、複数の発光部を出射した後の複数の光束の光束間隔は不等間隔に設定されている。
【０１２１】
表−２に本実施形態における数値例を示す。
表−２に示すように副走査方向の入射角θが大きくなるに従って、隣り合う光束を出射する発光部の副走査方向の間隔Ｌｏが小さくなるように設定している。
【０１２２】
【表２】
【０１２３】
このように本実施形態では表−２に示す如く感光ドラム８面に入射する角度が各光束毎に異なるが、複数の発光部の副走査方向の間隔を適切に調整することにより、ある光束と隣り合う光束との入射角度差Δθを一定に補正することができる。
【０１２４】
ここで前記式(2) で表わされる補正前と式(8) で表わされる補正後での感光ドラム８面上の走査線のピッチ間隔を比較すると、表−３に示した通りとなる。
【０１２５】
【表３】
【０１２６】
表−３に示すように補正前では感光ドラム８面に入射する光束の入射角及びある光束と隣り合う光束との入射角度差Δθによって走査線のピッチ間隔は所望の間隔から大きくズレてしまうが、本実施形態のように複数の発光部の副走査方向の間隔を適切に設定することにより、感光ドラム８面に入射する光束の入射角及び感光ドラム８面上を同時に光走査する光束数によらず、常に所望の走査線のピッチ間隔に補正することができる。これにより本実施形態では感光ドラム８や折り返しミラー等の本体配置の制約を受けることがなく、常にピッチムラが無く良好なる画質が得られるマルチビーム光走査装置を得ることができる。
【０１２７】
［参考例１］
図５は本発明の参考例１の複数の発光部を有する光源手段の要部断面図（光軸と直交する断面図）である。
【０１２８】
本参考例において前述の実施形態２と異なる点は光源手段を光軸と平行な軸の周りを回転させることにより、５つの発光部の副走査方向の間隔が所望の値（等間隔）になるように設定したことである。
【０１２９】
即ち、同図においてＹは主走査方向、Ｚは副走査方向、５０は光源手段であり、５つの発光部５１ａ〜５１ｅが直線上に配列されたモノリシックな半導体レーザアレイより成っている。図５では光源手段５０を、入射光学系の光軸に対して発光部５１ａ〜５１ｅの間隔が副走査方向（Ｚ方向）に対して等間隔となるように角度αだけ回転させた状態を示している。
【０１３０】
前記図３に示された感光ドラム８面上の走査線のピッチ間隔は副走査方向の画素密度で決まるピッチ間隔の±１０％以内であれば画像上ではピッチムラとして目立たないことが実験的に判っており、従って５つの発光部５１ａ〜５１ｅの副走査方向の間隔に下記の許容範囲を持たせることができる。
【０１３１】
走査線のピッチ間隔は前記式(6) に示したように感光ドラム面上への入射角度差Δθによって決まるので、入射角度差Δθが±５％以内となるように５つの発光部５１ａ〜５１ｅの副走査方向の間隔を決めればよい。
【０１３２】
ある１つの光束が半径ｒ(mm)の感光ドラムヘ入射角θ(rad) 、隣り合う光束との光束間隔Ｌｉ(mm)で入射する場合の感光ドラム面上への入射角度差Δθ(rad) は以下の式(9) で表わされる。
【０１３３】
【数１１】
【０１３４】
前記式(6) より感光ドラム面上での走査線のピッチ間隔Ｌｉθ(mm)は以下の式(10)で表わされる。
【０１３５】
【数１２】
【０１３６】
そこで以下の式(11)で示すように感光ドラム面上での走査線のピッチ間隔Ｌｉθ(mm)を副走査方向の画素密度Ａ(dpi) から決まる所定の値に設定すればピッチムラを補正することができる。
【０１３７】
【数１３】
【０１３８】
ここで走査線のピッチ間隔を±１０％以内に抑えるためには入射角度差Δθ(rad) は以下の式(12)を満足すればよい。
【０１３９】
【数１４】
【０１４０】
即ち、ある１つの光束と隣り合う光束との光束間隔Ｌｉ(mm)が以下の式(13)を満足すればよい。
【０１４１】
【数１５】
【０１４２】
ここである１つの光束と隣り合う光束との光束間隔Ｌｉ(mm)と副走査方向のトータル副走査倍率βｓ（倍）とから５つの発光部５１ａ〜５１ｅの副走査方向の間隔Ｌｏ(mm)は次式(14)で表わされる。
【０１４３】
【数１６】
【０１４４】
即ち、５つの発光部５１ａ〜５１ｅの副走査方向の間隔Ｌｏ(mm)は次式(15)を満足すればよい。
【０１４５】
【数１７】
【０１４６】
そこで参考例１では式(15)の許容範囲内に収まるように光源手段５０を光軸と平行な回転軸の周りを回転させて５つの発光部５１ａ〜５１ｅの副走査方向の間隔を調整することにより走査線のピッチ間隔ズレを補正している。
【０１４７】
参考例１では５つの発光部５１ａ〜５１ｅの間隔が９０．０００μｍであり、主走査方向と平行に配列されている。光源手段５０を光軸と平行な回転軸の周りを２．５６８(deg) 回転させることによって、副走査方向の間隔ＬｏをＬｏ＝４．０３３μｍに調整している。
【０１４８】
表−４に参考例１の数値例を示す。
【０１４９】
【表４】
【０１５０】
但し、ΔＬｉθ＝Ｌｉθ’−Ｌｉθ
ＲＬｉθ＝ΔＬθ×Ａ／２５．４×１００
これにより本実施形態ではモノリシックな半導体レーザアレイを使用した場合に複数の発光部の副走査方向の間隔を不等間隔にしなくとも画像上のピッチムラを目立たなくすることができ、且つモノリシックな半導体レーザアレイを回転調整可能にした、製造及び調整が容易なマルチビーム光走査装置を得ている。
【０１５１】
［参考例２］
図６は本発明の参考例２の飛び越し走査を行なうマルチビーム光走査装置の感光ドラム面の一部分の要部断面図（副走査断面図）であり、複数の光束が感光ドラム面に入射する様子を示している。同図において図３と示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１５２】
本参考例において前述の実施形態１、２、参考例１と異なる点は走査方式を飛び越し走査としたことである。その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態１、２、参考例１と略同様である。尚、副走査方向の走査線のピッチ間隔を補正する手段は前述の実施形態１、２、参考例１と略同様な手段を用いている。
【０１５３】
即ち、本参考例では複数の発光部を副走査方向に配列して成る光源手段から画像情報に応じて該複数の発光部のうち何本かの発光部を周期的に飛び越して何本かの発光部を選択して発光させ、該発光した複数の光束を偏向手段に導光し、該偏向手段で偏向された複数の光束を副走査方向に等速回転する感光ドラムの面法線に対し角度θだけ副走査方向に傾けて該感光ドラム面に入射させ、該感光ドラム面上を該複数の光束が所定の間隔で飛び越し走査して、記録媒体としての感光ドラム面上に画像情報の記録を行なっている。
【０１５４】
図６においては光源手段から出射した２本の光束が同時に感光ドラム面上に導光されるが、実線で示される光束１０ａと光束１０ｂは破線で示される２ラインを飛び越して光走査している。即ち、光源手段は２本の発光部（ライン）を飛び越して発光していることになる。このような走査方式は一般に飛び越し走査と称し、飛び越すライン本数が多いほど走査線のピッチ間隔誤差が大きくなることが問題となる。
【０１５５】
そこで本参考例では、例えば前述の参考例１と同様に複数の発光部の副走査方向の間隔を適切に調整することにより、感光ドラム面上における副走査方向の走査線のピッチ間隔が等間隔となるように、即ち感光ドラム面上の走査線のピッチ間隔を所望の値になるように補正している。
【０１５６】
本参考例において飛び越す発光部（ライン）の本数をＮ（本）としたとき、ある１つの光束と隣り合う光束との感光ドラム面上に到達する位置の間隔の目標値Ｌｉθ(mm)は副走査方向の画素密度Ａ（dpi ）から次式(16)で与えられる。
【０１５７】
【数１８】
【０１５８】
よって感光ドラム面上では１／（Ｎ＋１）の副走査方向の画素密度に相当する間隔を与えれることに等しい。
【０１５９】
ここで走査線のピッチ間隔を±１０％以内に抑えるためには入射角度差Δθ(rad) は以下の式(c) を満足すればよい。
【０１６０】
【数１９】
【０１６１】
即ち、前記式(13)と同様にある１つの光束と隣り合う光束との光束間隔Ｌｉ(mm)が次式(17)を満足するように設定すればよい。
【０１６２】
【数２０】
【０１６３】
また前記(14)式より複数の発光部の副走査方向の間隔Ｌｏ(mm)が次式(18)を満足するように設定すればよい。
【０１６４】
【数２１】
【０１６５】
表−５に本参考例の数値例を示す。
【０１６６】
【表５】
【０１６７】
画素密度６００(dpi) で走査線を２本飛び越した光束との間隔は副走査方向の画素密度２００(dpi) 時の間隔に相当する１２７μｍとなり、参考例１と同様に光源手段を光軸と平行な回転軸の周りを回転させることによって複数の発光部の副走査方向の間隔Ｌｏ(mm)を調整している。
【０１６８】
これにより複数の光束が飛び越し走査等で感光ドラム面上の大きく離れた位置を光走査する場合においてもピッチムラが無く常に良好なる画像が得られるマルチビーム光走査装置を得ている。
【０１６９】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く光源手段を構成する複数の発光部の副走査方向の間隔を適切に設定することにより、感光ドラム面ヘの入射角による走査線のピッチ間隔誤差を補正し、また感光ドラムの半径が小さかったり、同時に光走査する光束数が多かったり、飛び越し走査したりする際に感光ドラムの円周上における走査線のピッチ間隔誤差を補正し、これによりピッチムラが生じない常に良好なる画像が得られるマルチビーム光走査装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の主走査方向及び副走査方向の要部断面図
【図２】 本発明の実施形態１の複数の光束が感光ドラム面に入射する様子を示した副走査方向の要部断面図
【図３】 本発明の実施形態２の複数の光束が感光ドラム面に入射する様子を示した副走査方向の要部断面図
【図４】 本発明の実施形態２の複数の光束が感光ドラム面に入射する様子を示した副走査方向の要部断面図
【図５】 本発明の参考例１の光源手段の副走査方向の要部断面図
【図６】 本発明の参考例２の複数の光束が感光ドラム面に入射する様子を示した副走査方向の要部断面図
【符号の説明】
１，５０ 光源手段（半導体レーザアレイ）
２ コリメーターレンズ
３ 開口絞り
４ シリンドリカルレンズ
５ 偏向手段（ポリゴンミラー）
６ 結像光学系（ｆθレンズ）
７ 折り返しミラー
８ 記録媒体（感光ドラム）
９ 光軸
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１１ａ 光束
５１ 発光手段
【発明の属する技術分野】
本発明はマルチビーム光走査装置に関し、特に光源手段から出射した複数の光束を光偏向器としてのポリゴンミラーにより反射偏向させｆθ特性を有する結像光学系を介して被走査面としての感光ドラム面上を光走査して画像情報を記録するようにした、特に走査線のピッチ間隔（ラインピッチ間隔）が一定となり良好なる画像が常に得られる、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンター（ＬＢＰ）やデジタル複写機等の装置に好適なマルチビーム光走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりレーザービームプリンターやデジタル複写機等の画像形成装置に用いられる光走査装置においては単一の発光部（発光点）を有する光源手段から画像信号に基づいて光変調され出射した光束をコリメーターレンズにより略平行光束に変換し、開口絞りにより該光束を制限して副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズに入射する。シリンドリカルレンズに入射した略平行光束のうち主走査面内においてはそのまま略平行光束の状態で出射する。副走査面内においては収束してポリゴンミラー（回転多面鏡）から成る光偏向器の偏向面（反射面）にほぼ線像として結像している。そしてポリゴンミラーの偏向面で反射偏向された光束をｆθ特性を有する結像光学系（ｆθレンズ）を介して被走査面としての感光ドラム面上に導光し、該ポリゴンミラーを回転させることによって該感光ドラム面上を光走査して画像情報の記録を行っている。
【０００３】
また近年、電子写真プロセスを有する画像形成装置の高速化及び高精細化の要求に応える為、光源手段を複数の発光部から構成し、各発光部から独立に光変調された複数の光束を感光ドラム面上に導光し、該複数の光束で複数ライン同時に光走査するマルチビーム光走査装置が種々と提案されている。
【０００４】
ところで記録媒体としての感光ドラムの表面には数％の反射率があり、光走査を行う際には戻り光の影響を避けるために、ポリゴンミラーから反射偏向された光束を該感光ドラム面の面法線に対し数度副走査方向に傾けて該感光ドラム面へ入射させている。
【０００５】
このことはマルチビーム光走査装置においても同様であり、ポリゴンミラーで反射偏向された複数の光束を感光ドラムの面法線に対し数度副走査方向に傾けて該感光ドラム面へ入射させている。しかしながらマルチビーム光走査装置においては感光ドラム面に入射する光束の副走査方向の入射角によって走査線のピッチ間隔（ラインピッチ間隔）が変化してしまい、画像上におけるピッチムラの要因となることが問題点となっていた。
【０００６】
特開平10-243186 号公報には感光ドラム面に入射する光束の副走査方向の入射角による走査線のピッチ間隔が変化すること利用して副走査方向の画素密度の切り換えを行うようにしたマルチビーム光走査装置が開示されている。同公報では結像光学系に含まれる光学素子の位置、感光ドラムの受光位置、感光ドラムでの受光位置での形状のうち、少なくとも１つを変化させて光束と感光ドラムとで形成される角度を変更させるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら結像光学系に含まれる光学素子の位置、感光ドラムの受光位置、感光ドラムでの受光位置での形状等の光学部品の配置を調整することは高精度な調整が必要となり、また精度的にも不利になるという問題点がある。
【０００８】
本発明は光源手段を構成する複数の発光部の副走査方向の間隔を適切に設定することにより、感光ドラムに入射する光束の副走査方向の入射角による走査線のピッチ間隔ズレを高精度に補正し、ピッチムラがなく常に良質なる画像を形成することができるマルチビーム光走査装置の提供を目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明のマルチビーム光走査装置は、
複数の発光部が副走査方向に配列された光源手段と、前記複数の発光部から出射された複数の光束を光偏向器に導く入射光学系と、前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された複数の光束を同一の感光ドラム面に結像させる結像光学系と、を有するマルチビーム光走査装置であって、
副走査断面内において、前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された複数の光束を前記感光ドラム面の法線に対して斜方向から前記感光ドラム面に入射させており、
前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された複数の光束のうち任意の光束が前記感光ドラム面に入射する位置での前記感光ドラム面の法線に対する副走査方向の入射角と前記任意の光束と隣り合う光束が前記感光ドラム面に入射する位置での前記感光ドラム面の法線に対する副走査方向の入射角との入射角度差が一定となるように、前記複数の光束のうち任意の光束が前記感光ドラム面に入射する位置での前記感光ドラム面の法線に対する副走査方向の入射角が大きくなるに従い、前記複数の発光部のうち前記任意の光束を出射する発光部と前記任意の光束と隣り合う光束を出射する発光部との副走査方向の間隔が小さく設定されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項２の発明のレーザービームプリンターは、請求項１に記載のマルチビーム光走査装置と、前記被走査面上に設けられた感光ドラムを有することを特徴としている。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
【００３２】
【００３３】
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【００４６】
【００４７】
【００４８】
【００４９】
【００５０】
【００５１】
【００５２】
【００５３】
【００５４】
【００５５】
【００５６】
【００５７】
【００５８】
【００５９】
【００６０】
【００６１】
【００６２】
【００６３】
【００６４】
【００６５】
【００６６】
【００６７】
【００６８】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１（Ａ）は本発明のマルチビーム走査光学装置をレーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に適用したときの実施形態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【００６９】
同図において１は光源手段であり、複数の発光部（発光点）を副走査方向に配列した半導体レーザーアレイより成り、各々独立に光変調された複数の光束を出射している。
【００７０】
２はコリメーターレンズであり、光源手段１から出射された複数の光束を略平行光束に変換している。３は開口絞りであり、通過光束（光量）を制限している。４はシリンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有しており、開口絞り３を通過した複数の光束を副走査断面内で後述する光偏向器５の偏向面（反射面）５ａにほぼ線像として結像させている。
【００７１】
尚、コリメーターレンズ２、開口絞り３、シリンドリカルレンズ４等の各要素は入射光学系の一要素を構成している。
【００７２】
５は偏向手段としての、例えばポリゴンミラー（回転多面鏡）より成る光偏向器であり、モーター等の駆動手段（不図示）により図中矢印５ａ１方向に等速（一定速度）で回転している。
【００７３】
６はｆθ特性を有する結像光学系（結像手段）であり、主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有する単一の走査レンズより成っている。
【００７４】
７は折り返しミラーであり、走査レンズ６を通過した複数の光束の光路を折り曲げている。８は記録媒体としての感光ドラムであり、副走査方向に等速（一定速度）で回転している。
【００７５】
本実施形態において画像情報に応じて光源手段１から独立に光変調され出射した複数（本実施形態では２本）の発散光束はコリメーターレンズ２によって略平行光束に変換され、開口絞り３によって該光束（光量）を制限してシリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカルレンズ４に入射した複数の略平行光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては収束して光偏向器（ポリゴンミラー）５の偏向面５ａにほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像している。そして光偏向器５の偏向面５ａで偏向された複数の光束（図１（Ｂ）において実線と破線）を走査レンズ６により折り返しミラー７を介して感光ドラム８の面法線に対し角度θだけ、副走査方向に傾けて該感光ドラム８面上に入射させ、該光偏向器５を矢印５ａ１方向に回転させることによって、該感光ドラム８面上を矢印８ａ１方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム８面上に所望の画素密度で画像記録を行なっている。
【００７６】
光源手段１から出射した２本の光束が感光ドラム８面上に到達したときの副走査方向の間隔Ｌｉθ(mm)は副走査方向の画素密度Ａ(dpi) によって、通常以下の式(1) で決まる。
【００７７】
【数３】
【００７８】
また光源手段１を構成する２つの発光部の副走査方向の間隔Ｌｏ(mm)は２本の光束の感光ドラム８面上の副走査方向の間隔Ｌｉθ(mm)と、光源手段１から感光ドラム８面までの全光学系（入射光学系と結像光学系）における副走査方向のトータル横倍率の絶対値（以下「副走査方向のトータル横倍率」と称す。）βｓ（倍）とから次式(2) で決まる。
【００７９】
【数４】
【００８０】
図２は本実施形態において複数の光束が感光ドラム８面に入射する様子を示した副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【００８１】
本実施形態におけるマルチビーム光走査装置では同図に示すように光走査の際に感光ドラム８面からの戻り光を防止する為、光源手段（不図示）から出射した２本の光束１０ａ，１０ｂを該感光ドラム８面の面法線に対して各々角度（入射角）θだけ、副走査方向に傾けて感光ドラム８面へ入射させている。ここで入射角θはθ≦２(deg) であれば戻り光の問題はほぼ抑えられるが、入射角θが大きい方が効果が大きい。
【００８２】
本実施形態では光束数ｎ＝２本、副走査方向の画素密度Ａ＝１２００(dpi) 、副走査断面内における感光ドラム８の半径ｒ＝１２(mm)であり、２本の光束１０ａ，１０ｂは副走査断面内において感光ドラム８の円周上のごく僅かな範囲を光走査するので、感光ドラム８面は直線近似された線状とみなされるものとして考える。このとき２本の光束１０ａ，１０ｂが感光ドラム８面上に到達する副走査方向の間隔Ｌｉθ(mm)は次式(3) で表わされ、初期に設定された光束間隔（２本の光束１０ａ，１０ｂの間隔）Ｌｉ（Ｌｉ０）(mm)よりも広くなる。
【００８３】
【数５】
【００８４】
これは１回の光走査で描かれる複数の走査線（ライン）の間隔が広がり、次の光走査で描かれる走査線との間隔が狭くなることを意味しており、画像上ではピッチムラが問題となる。
【００８５】
そこで本実施形態では感光ドラム８面近傍における複数の光束のうち、ある１つの光束１０ｂと隣り合う光束１０ａとの光束間隔Ｌｉ(mm)が、角度θに基づいて所定の間隔Ｌｉθ(mm)よりも狭くなるように設定している。
【００８６】
即ち、本実施形態では光源手段１から感光ドラム８までの全光学系（入射光学系及び結像光学系）における副走査方向のトータル横倍率の絶対値をβｓ（倍）、光源手段１から出射された複数の光束のうち、ある１つの光束が感光ドラム８面へ入射する位置での副走査方向の入射角をθ(rad) 、副走査方向の画素密度をＡ(dpi) 、複数の発光部の副走査方向の間隔をＬｏ(mm)としたとき、次式(4) を満たすように、該複数の発光部の副走査方向の間隔Ｌｏ(mm)を設定し、これにより該感光ドラム８面近傍における光束間隔Ｌｉ(mm)を副走査方向の画素密度から決められている所定の間隔Ｌｉθ(mm)よりも狭くして、感光ドラム８に入射する光束の副走査方向の入射角による走査線のピッチ間隔ズレを高精度に補正している。即ち、感光ドラム８面上における副走査方向の走査線のピッチ間隔が等間隔となるように設定している。
【００８７】
尚、上記の所定の間隔とは画素密度に対応する副走査方向の間隔である。
【００８８】
【数６】
【００８９】
走査線のピッチ間隔誤差は副走査方向の画素密度で決まる走査線のピッチ間隔の±１０％以内であれば画像上ではピッチムラとして目立たないことが実験的に判っており、上記式(4) の範囲規定は画像上、問題が無い範囲内で設定上の配置の自由度を持たせている。
【００９０】
尚、このとき感光ドラム８面近傍における光束間隔Ｌｉ(mm ）は、
【００９１】
【数７】
【００９２】
となる。
【００９３】
もしくは副走査断面内における感光ドラム８の半径をｒ(mm)としたとき、
【００９４】
【数８】
【００９５】
なる条件を満足している。
【００９６】
尚、本実施形態では感光ドラム８面と光学的に等価な位置に光源手段１から出射される複数の光束の結像位置を検出するためのＣＣＤ等の検出素子（撮像素子）を設け、該検出素子を角度θと等しい角度だけ該感光ドラム８の面法線に対して副走査方向に傾けて該複数の光束の結像位置を検出し、該検出された情報（例えば複数の光束の結像位置間隔等）に基づいて、該感光ドラム８面に入射する光束の副走査方向の入射角によって生じる走査線のピッチ間隔ズレを、上述の如く光源手段１を構成する複数の発光部の副走査方向の間隔Ｌｏ(mm)を調整することにより補正している。
【００９７】
表−１に本実施形態における数値例を示す。
【００９８】
【表１】
【００９９】
上記表−１に示した数値例より本実施形態では感光ドラム８面上における２本の光束１０ａ，１０ｂの副走査方向の間隔Ｌｉθが所望の値となり、また光束１０ｂと次の光走査で到達する光束１１ａとの間隔Ｌｉθも所望の値となる。即ち、隣り合う走査線のピッチ間隔は実用上、問題無いレベルで一定（副走査方向の画素密度に相当した間隔）となり、これにより本実施形態ではピッチムラがない常に良好なる画質が得られるマルチビーム走査装置を得ている。
【０１００】
尚、本実施形態では２本の光束を用いて感光ドラム８面上を同時に光走査したが、それに限らず、例えばそれ以上の本数の光束を用いて該感光ドラム８面上を同時に光走査しても良い。即ち、本実施形態では感光ドラム８面に入射する複数の光束の副走査方向の入射角に応じて光源手段１を構成する複数の発光部の副走査方向の間隔を適切に調整することにより、該感光ドラム８面上の走査線のピッチ間隔ムラを良好に補正することができる。また光源手段も半導体レーザアレイに限らず、例えばシングル半導体レーザを複数個並べて使用してもよい。
【０１０１】
尚、複数の発光部の副走査方向の間隔の調整方法としては、例えば回転調整方法や副走査方向へ平行移動させる方法等が考えられるが、これに限定されることはなく、該複数の発光部の副走査方向の間隔が調整できるなら他の方法を利用しても良い。このとき前述の如く検出素子からの情報に基づいて複数の発光部の副走査方向の間隔を調整すれば良い。
【０１０２】
［実施形態２］
図３は本発明の実施形態２の感光ドラム面の一部分の要部断面図（副走査断面図）であり、複数の光束が感光ドラム面に入射する様子を示している。
【０１０３】
本実施形態では光束数ｎ＝５本、副走査方向の画素密度Ａ＝６００(dpi) 、副走査断面内における感光ドラム８の半径ｒ＝５(mm)としてマルチビーム走査装置の更なるマルチ化を行い、それを使用した画像形成装置の更なる高速化を図ると同時に感光ドラム８の小型化を図った例を示してある。
【０１０４】
本実施形態においては画像情報に応じて光源手段（不図示）から独立に光変調され出射した５本の発散光束を光偏向器（不図示）で反射偏向させた後、結像光学系（不図示）により折り返しミラー（不図示）を介して感光ドラム８面の面法線に対し角度θだけ副走査方向に傾けて感光ドラム８面上に入射させ、該感光ドラム８面上を５本の光束で同時に光走査している。
【０１０５】
このとき同時に光走査される光束数が多く、また感光ドラム８が小型化されているので感光ドラム８面の副走査断面は、もはや直線とは近似し難く円弧と見なすのが妥当である。
【０１０６】
本実施形態においては感光ドラム８面付近で各光束と隣り合う光束との光束間隔Ｌｉ（Ｌｉ０）は一定であり、その光束間隔Ｌｉは前述の実施形態１と同様に副走査方向の画素密度から決まる。しかしながら各光束が感光ドラム８面へ到達したときの円周上の間隔は入射角の増加に従い広くなる。即ち、図３中の光束１０ａ〜光束１０ｅは互いに略平行で、かつ光束間隔は略等間隔Ｌｉ０であるが、光束１０ａが感光ドラム８面へ入射する角度（面法線に対して副走査方向の角度）θａはθａ＝３０．０(deg) 、‥‥‥‥‥、光線１０ｄが感光ドラム８面へ入射する角度θｄはθｄ＝３１．７(deg) で異なり、感光ドラム８面上の副走査方向の間隔も光束１０ａ〜光束１０ｂ（Ｌｉθａｂ）よりも光束１０ｄ〜光束１０ｅ（Ｌｉθｄｅ）の方が広くなる。
【０１０７】
図４は５本の光束が感光ドラム面に入射する様子を示した副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【０１０８】
同図において光束１０ａが感光ドラム８面へ到達する位置をａ、光束１０ｂが感光ドラム８面へ到達する位置をｂ、‥‥‥‥、光束１０ｅが感光ドラム８面へ到達する位置をｅ、副走査断面内における感光ドラム８の曲率中心をｏ、感光ドラム８面に入射する光束１０ａの副走査方向の入射角をθａ(rad) 、同じく感光ドラム８面に入射する光束１０ｂの副走査方向の入射角をθｂ(rad) としたとき、直線ａｏ、ｂｏとで成す角∠ａｏｂは
∠aob ＝θb −θa ＝Δθab …(5)
となる。
【０１０９】
また半径ｒ(mm)の感光ドラム８面上の円弧ａ，ｂの間隔Ｌｉθａｂは
Liθab＝Δθab×r …(6)
となる。
【０１１０】
よって、ある光束と隣り合う光束との入射角度差Δθが等しければ、感光ドラム８面上の走査ラインのピッチ間隔も一定となることが判る。
【０１１１】
そこで本実施形態では光源手段から出射された複数の光束のうち、ある１つの光束が感光ドラム８面へ入射する位置での副走査方向の入射角と、隣り合う光束が該感光ドラム８面へ入射する位置での副走査方向の入射角との入射角度差Δθが一定と成るように設定している。
【０１１２】
本実施形態において感光ドラム８面上のピッチ間隔を副走査方向の画素密度Ａ(dpi) から決まる所定間隔Ｌｉθ(mm)にするための入射角度差Δθ(rad) は、ある１つの光束が感光ドラム８面に入射角θ(rad) で入射したとき
【０１１３】
【数９】
【０１１４】
となる。
【０１１５】
そこで、ある光束と隣り合う光束とにおける入射角度差Δθを上記式(7) を満たすように光源手段を構成する複数の発光部の副走査方向の間隔を設定すれば、走査線のピッチ間隔は所定の間隔（副走査方向の画素密度から決まる間隔）に補正することができる。
【０１１６】
即ち、光源手段から出射された複数の光束のうち、ある１つの光束が感光ドラム８ヘ入射する位置での副走査方向の入射角をθ(rad) 、副走査断面内における感光ドラム８の半径をｒ(mm)、副走査方向の画素密度をＡ(dpi) 、該光源手段から感光ドラム８までの全光学系における副走査方向のトータル横倍率の絶対値をβｓ（倍）、該光源手段の発光部の副走査方向の間隔をＬｏ(mm)としたとき、次式(8) を満足すれば良い。
【０１１７】
【数１０】
【０１１８】
本実施形態では式(8) を満足するように複数の発光部の副走査方向の間隔を適切に設定している。
【０１１９】
ところで光源手段から出射された各光束１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅが感光ドラム８面へ入射する角度を各々順にθａ，θｂ，θｃ，θｄ，θｅ、複数の発光部の副走査方向の間隔を各々順にＬｏθａｂ，Ｌｏθｂｃ，Ｌｏθｃｄ，Ｌｏθｄｅとしたとき、
θａ＜θｂ＜θｃ＜θｄ＜θｅ
より
Ｌｏθａｂ≠Ｌｏθｂｃ≠Ｌｏθｃｄ≠Ｌｏθｄｅ
となることが判る。
【０１２０】
そこで本実施形態では上記式(8) を満足するように光源手段の発光部の副走査方向の間隔を不等間隔に設定することにより、隣り合う光束との入射角度差Δθを一定とすることができ、これにより感光ドラム８面上の走査線のピッチ間隔を副走査方向の画素密度に応じた等間隔に補正することができる。尚、複数の発光部を出射した後の複数の光束の光束間隔は不等間隔に設定されている。
【０１２１】
表−２に本実施形態における数値例を示す。
表−２に示すように副走査方向の入射角θが大きくなるに従って、隣り合う光束を出射する発光部の副走査方向の間隔Ｌｏが小さくなるように設定している。
【０１２２】
【表２】
【０１２３】
このように本実施形態では表−２に示す如く感光ドラム８面に入射する角度が各光束毎に異なるが、複数の発光部の副走査方向の間隔を適切に調整することにより、ある光束と隣り合う光束との入射角度差Δθを一定に補正することができる。
【０１２４】
ここで前記式(2) で表わされる補正前と式(8) で表わされる補正後での感光ドラム８面上の走査線のピッチ間隔を比較すると、表−３に示した通りとなる。
【０１２５】
【表３】
【０１２６】
表−３に示すように補正前では感光ドラム８面に入射する光束の入射角及びある光束と隣り合う光束との入射角度差Δθによって走査線のピッチ間隔は所望の間隔から大きくズレてしまうが、本実施形態のように複数の発光部の副走査方向の間隔を適切に設定することにより、感光ドラム８面に入射する光束の入射角及び感光ドラム８面上を同時に光走査する光束数によらず、常に所望の走査線のピッチ間隔に補正することができる。これにより本実施形態では感光ドラム８や折り返しミラー等の本体配置の制約を受けることがなく、常にピッチムラが無く良好なる画質が得られるマルチビーム光走査装置を得ることができる。
【０１２７】
［参考例１］
図５は本発明の参考例１の複数の発光部を有する光源手段の要部断面図（光軸と直交する断面図）である。
【０１２８】
本参考例において前述の実施形態２と異なる点は光源手段を光軸と平行な軸の周りを回転させることにより、５つの発光部の副走査方向の間隔が所望の値（等間隔）になるように設定したことである。
【０１２９】
即ち、同図においてＹは主走査方向、Ｚは副走査方向、５０は光源手段であり、５つの発光部５１ａ〜５１ｅが直線上に配列されたモノリシックな半導体レーザアレイより成っている。図５では光源手段５０を、入射光学系の光軸に対して発光部５１ａ〜５１ｅの間隔が副走査方向（Ｚ方向）に対して等間隔となるように角度αだけ回転させた状態を示している。
【０１３０】
前記図３に示された感光ドラム８面上の走査線のピッチ間隔は副走査方向の画素密度で決まるピッチ間隔の±１０％以内であれば画像上ではピッチムラとして目立たないことが実験的に判っており、従って５つの発光部５１ａ〜５１ｅの副走査方向の間隔に下記の許容範囲を持たせることができる。
【０１３１】
走査線のピッチ間隔は前記式(6) に示したように感光ドラム面上への入射角度差Δθによって決まるので、入射角度差Δθが±５％以内となるように５つの発光部５１ａ〜５１ｅの副走査方向の間隔を決めればよい。
【０１３２】
ある１つの光束が半径ｒ(mm)の感光ドラムヘ入射角θ(rad) 、隣り合う光束との光束間隔Ｌｉ(mm)で入射する場合の感光ドラム面上への入射角度差Δθ(rad) は以下の式(9) で表わされる。
【０１３３】
【数１１】
【０１３４】
前記式(6) より感光ドラム面上での走査線のピッチ間隔Ｌｉθ(mm)は以下の式(10)で表わされる。
【０１３５】
【数１２】
【０１３６】
そこで以下の式(11)で示すように感光ドラム面上での走査線のピッチ間隔Ｌｉθ(mm)を副走査方向の画素密度Ａ(dpi) から決まる所定の値に設定すればピッチムラを補正することができる。
【０１３７】
【数１３】
【０１３８】
ここで走査線のピッチ間隔を±１０％以内に抑えるためには入射角度差Δθ(rad) は以下の式(12)を満足すればよい。
【０１３９】
【数１４】
【０１４０】
即ち、ある１つの光束と隣り合う光束との光束間隔Ｌｉ(mm)が以下の式(13)を満足すればよい。
【０１４１】
【数１５】
【０１４２】
ここである１つの光束と隣り合う光束との光束間隔Ｌｉ(mm)と副走査方向のトータル副走査倍率βｓ（倍）とから５つの発光部５１ａ〜５１ｅの副走査方向の間隔Ｌｏ(mm)は次式(14)で表わされる。
【０１４３】
【数１６】
【０１４４】
即ち、５つの発光部５１ａ〜５１ｅの副走査方向の間隔Ｌｏ(mm)は次式(15)を満足すればよい。
【０１４５】
【数１７】
【０１４６】
そこで参考例１では式(15)の許容範囲内に収まるように光源手段５０を光軸と平行な回転軸の周りを回転させて５つの発光部５１ａ〜５１ｅの副走査方向の間隔を調整することにより走査線のピッチ間隔ズレを補正している。
【０１４７】
参考例１では５つの発光部５１ａ〜５１ｅの間隔が９０．０００μｍであり、主走査方向と平行に配列されている。光源手段５０を光軸と平行な回転軸の周りを２．５６８(deg) 回転させることによって、副走査方向の間隔ＬｏをＬｏ＝４．０３３μｍに調整している。
【０１４８】
表−４に参考例１の数値例を示す。
【０１４９】
【表４】
【０１５０】
但し、ΔＬｉθ＝Ｌｉθ’−Ｌｉθ
ＲＬｉθ＝ΔＬθ×Ａ／２５．４×１００
これにより本実施形態ではモノリシックな半導体レーザアレイを使用した場合に複数の発光部の副走査方向の間隔を不等間隔にしなくとも画像上のピッチムラを目立たなくすることができ、且つモノリシックな半導体レーザアレイを回転調整可能にした、製造及び調整が容易なマルチビーム光走査装置を得ている。
【０１５１】
［参考例２］
図６は本発明の参考例２の飛び越し走査を行なうマルチビーム光走査装置の感光ドラム面の一部分の要部断面図（副走査断面図）であり、複数の光束が感光ドラム面に入射する様子を示している。同図において図３と示した要素と同一要素には同符番を付している。
【０１５２】
本参考例において前述の実施形態１、２、参考例１と異なる点は走査方式を飛び越し走査としたことである。その他の構成及び光学的作用は前述の実施形態１、２、参考例１と略同様である。尚、副走査方向の走査線のピッチ間隔を補正する手段は前述の実施形態１、２、参考例１と略同様な手段を用いている。
【０１５３】
即ち、本参考例では複数の発光部を副走査方向に配列して成る光源手段から画像情報に応じて該複数の発光部のうち何本かの発光部を周期的に飛び越して何本かの発光部を選択して発光させ、該発光した複数の光束を偏向手段に導光し、該偏向手段で偏向された複数の光束を副走査方向に等速回転する感光ドラムの面法線に対し角度θだけ副走査方向に傾けて該感光ドラム面に入射させ、該感光ドラム面上を該複数の光束が所定の間隔で飛び越し走査して、記録媒体としての感光ドラム面上に画像情報の記録を行なっている。
【０１５４】
図６においては光源手段から出射した２本の光束が同時に感光ドラム面上に導光されるが、実線で示される光束１０ａと光束１０ｂは破線で示される２ラインを飛び越して光走査している。即ち、光源手段は２本の発光部（ライン）を飛び越して発光していることになる。このような走査方式は一般に飛び越し走査と称し、飛び越すライン本数が多いほど走査線のピッチ間隔誤差が大きくなることが問題となる。
【０１５５】
そこで本参考例では、例えば前述の参考例１と同様に複数の発光部の副走査方向の間隔を適切に調整することにより、感光ドラム面上における副走査方向の走査線のピッチ間隔が等間隔となるように、即ち感光ドラム面上の走査線のピッチ間隔を所望の値になるように補正している。
【０１５６】
本参考例において飛び越す発光部（ライン）の本数をＮ（本）としたとき、ある１つの光束と隣り合う光束との感光ドラム面上に到達する位置の間隔の目標値Ｌｉθ(mm)は副走査方向の画素密度Ａ（dpi ）から次式(16)で与えられる。
【０１５７】
【数１８】
【０１５８】
よって感光ドラム面上では１／（Ｎ＋１）の副走査方向の画素密度に相当する間隔を与えれることに等しい。
【０１５９】
ここで走査線のピッチ間隔を±１０％以内に抑えるためには入射角度差Δθ(rad) は以下の式(c) を満足すればよい。
【０１６０】
【数１９】
【０１６１】
即ち、前記式(13)と同様にある１つの光束と隣り合う光束との光束間隔Ｌｉ(mm)が次式(17)を満足するように設定すればよい。
【０１６２】
【数２０】
【０１６３】
また前記(14)式より複数の発光部の副走査方向の間隔Ｌｏ(mm)が次式(18)を満足するように設定すればよい。
【０１６４】
【数２１】
【０１６５】
表−５に本参考例の数値例を示す。
【０１６６】
【表５】
【０１６７】
画素密度６００(dpi) で走査線を２本飛び越した光束との間隔は副走査方向の画素密度２００(dpi) 時の間隔に相当する１２７μｍとなり、参考例１と同様に光源手段を光軸と平行な回転軸の周りを回転させることによって複数の発光部の副走査方向の間隔Ｌｏ(mm)を調整している。
【０１６８】
これにより複数の光束が飛び越し走査等で感光ドラム面上の大きく離れた位置を光走査する場合においてもピッチムラが無く常に良好なる画像が得られるマルチビーム光走査装置を得ている。
【０１６９】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く光源手段を構成する複数の発光部の副走査方向の間隔を適切に設定することにより、感光ドラム面ヘの入射角による走査線のピッチ間隔誤差を補正し、また感光ドラムの半径が小さかったり、同時に光走査する光束数が多かったり、飛び越し走査したりする際に感光ドラムの円周上における走査線のピッチ間隔誤差を補正し、これによりピッチムラが生じない常に良好なる画像が得られるマルチビーム光走査装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の主走査方向及び副走査方向の要部断面図
【図２】 本発明の実施形態１の複数の光束が感光ドラム面に入射する様子を示した副走査方向の要部断面図
【図３】 本発明の実施形態２の複数の光束が感光ドラム面に入射する様子を示した副走査方向の要部断面図
【図４】 本発明の実施形態２の複数の光束が感光ドラム面に入射する様子を示した副走査方向の要部断面図
【図５】 本発明の参考例１の光源手段の副走査方向の要部断面図
【図６】 本発明の参考例２の複数の光束が感光ドラム面に入射する様子を示した副走査方向の要部断面図
【符号の説明】
１，５０ 光源手段（半導体レーザアレイ）
２ コリメーターレンズ
３ 開口絞り
４ シリンドリカルレンズ
５ 偏向手段（ポリゴンミラー）
６ 結像光学系（ｆθレンズ）
７ 折り返しミラー
８ 記録媒体（感光ドラム）
９ 光軸
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ，１１ａ 光束
５１ 発光手段
Claims (2)
- 複数の発光部が副走査方向に配列された光源手段と、前記複数の発光部から出射された複数の光束を光偏向器に導く入射光学系と、前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された複数の光束を同一の感光ドラム面に結像させる結像光学系と、を有するマルチビーム光走査装置であって、
副走査断面内において、前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された複数の光束を前記感光ドラム面の法線に対して斜方向から前記感光ドラム面に入射させており、
前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された複数の光束のうち任意の光束が前記感光ドラム面に入射する位置での前記感光ドラム面の法線に対する副走査方向の入射角と前記任意の光束と隣り合う光束が前記感光ドラム面に入射する位置での前記感光ドラム面の法線に対する副走査方向の入射角との入射角度差が一定となるように、前記複数の光束のうち任意の光束が前記感光ドラム面に入射する位置での前記感光ドラム面の法線に対する副走査方向の入射角が大きくなるに従い、前記複数の発光部のうち前記任意の光束を出射する発光部と前記任意の光束と隣り合う光束を出射する発光部との副走査方向の間隔が小さく設定されていることを特徴とするマルチビーム光走査装置。 - 請求項１に記載のマルチビーム光走査装置と、前記被走査面上に設けられた感光ドラムを有することを特徴とするレーザービームプリンター。
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