JP4516094B2 - マルチビーム走査装置・マルチビーム走査方法・画像形成装置 - Google Patents
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マルチビーム走査方式では、画像信号に応じて独立に変調可能な複数の光源が用いられる。このような光源としては半導体レーザが一般であるが、半導体レーザの発光波長は個々のロットごとに少しずつ異なるのが一般である。
発光波長が異なる複数の半導体レーザを組み合わせてマルチビーム走査を行うと、光源と被走査面の間に位置する走査光学系の「色収差」が影響して、走査光学系の光学作用が各ビーム(波長が異なる)に対して同一とならない。このため副走査方向に長い直線を書込んだ場合に、書込まれた直線が細かく波打つ「縦線揺らぎ」とよばれる現象が生じる。
このような現象を回避する方法の一つは、上記走査光学系として「色消し処理したもの」を用いることである。しかし、色消し処理した走査光学系はコストが高くつき、マルチビーム走査装置自体のコストを上昇させる原因となる。
他の方法として、特許文献1に開示されたように「発光波長の差が一定値以下の半導体レーザを組み合わせて光源装置を構成する方法」があるが、組み合わせる発光波長差に起因する縦線揺らぎは、それ以上軽減することができない。
同期ビーム検出画角において、ビーム間波長差に起因して受光手段の受光面位置に生じる主走査方向のビーム位置ずれの最大のものをd1、同期ビーム検出画角における単位画角変化に対応する受光面位置におけるビーム変位量をω1とするとき、パラメータ:d1/ω1が小さくなるように同期検知系を構成する。
「同期ビーム検出画角」は、基準となるビームが光偏向器により偏向されて受光手段の受光面に「正規に入射するときの画角」を言う。
上記d1やω1に関しては後述する。
上記の同期ビーム検出方法において、走査結像光学系に含まれるレンズの一部を同期検知系の同期ビーム用光学系の一部として利用することができる。ここに言う「走査結像光学系に含まれるレンズの一部」は、走査結像光学系にn(≧2)枚のレンズが含まれている場合において、それらのレンズのうちのm(n>m≧1)枚のレンズを意味する。
上記同期ビーム検出においてはまた、同期検出系の同期ビーム用光学系として専用の光学系を用いることにより、パラメータ:d1/ω1を0とすることができる。
「複数の光源」の個々は、画像信号に応じて独立に変調可能である。
「光偏向器」は、偏向反射面を有し、複数の光源から放射されて相互に波長差がある各ビームを等角速度的に偏向する。
「走査結像光学系」は、光偏向器によって偏向された各偏向ビームを被走査面に導いて被走査面上に複数の光スポットを形成するための光学系である。各偏向ビームは、主走査方向に分離されている。
「受光手段」は、被走査面における光書込開始部へ向かって偏向する各偏向ビームを順次個別的に受光するものであり、複数のビームに共通である。各偏向ビームは、主走査方向に分離されているので、受光手段へは順次に入射して、順次個別的に受光される。
「同期ビーム用光学系」は、各偏向ビームを上記受光手段に導光する光学系である。
若干補足すると、上記複数の光源は「2以上の半導体レーザ」であっても良いし「半導体レーザアレイ」であってもよい。半導体レーザアレイを用いる場合にはアレイ配列した個々の発光部を「光源」とする。
2以上の半導体レーザを光源として用いる場合、各半導体レーザからのビームは、周知の「合成プリズム」を用いてビーム合成しても良いし、各半導体レーザからのビームが「主走査方向に互いに開き角をもって光偏向器に入射する」ようにしてもよい。
「光偏向器」としては回転単面鏡や回転2面鏡、回転多面鏡を用いることができる。これらのうちで回転多面鏡は好適である。
走査結像光学系は「1枚以上のレンズ」で構成することもできるし、1枚以上のレンズと「結像作用を持つ1面以上の結像ミラー」との合成系として構成することもできる。
偏向ビームを被走査面に向けて集光させて光スポットを形成する光学系を「結像作用を持つ1面以上の結像ミラーのみ」で構成することも可能であるが、このような光学系には本来「色収差」が存在しないので、前述の縦線揺らぎの問題も発生しない。従って、この発明のマルチビーム走査装置における走査結像光学系は必ず1枚以上のレンズを含む。
複数の光スポットが走査する「被走査面」は実体的には「感光媒体の感光面」である。
同期ビーム用光学系は「1以上の走査レンズ」と屈折光学素子とを有する。
受光手段に検出されるべき各偏向ビームは1以上の走査レンズを透過し、走査レンズを透過した偏向ビームの主光線の方向を、屈折光学素子により偏向されて受光手段に導かれる。
そして、偏向ビーム間の波長差に起因する「屈折光学素子の屈折作用の差」により、同期ビーム検出角:θSにおける偏向ビームの「受光手段への入射位置の、波長差によるずれ」を小さくする。
即ち、この請求項1記載のマルチビーム走査装置においては、走査結像光学系に含まれる走査レンズの全てを「同期ビーム用光学系の一部」として使用することもできる。
「複数の偏向ビーム間において、色収差の影響による差が最大になる2本」のうちの波長の長いビームを偏向ビームA、波長の短いビームを偏向ビームBとする。
請求項1記載のマルチビーム走査装置は、以下の点を特徴とする。
即ち、屈折光学素子が「主走査方向に正のパワーを持つ集光レンズ」であって、偏芯して配置される。この「偏芯」は、「入射偏向ビームA、Bの主光線の向きを、各偏向ビームが通過した走査レンズの屈折の向きと逆で、且つ、互いに同じ側に屈折させ、偏向ビームBの光路が偏向ビームAの光路に近づくように偏向させる」ように定められる。
そして、屈折光学素子の主走査方向の正のパワーにより、各偏向ビームが「受光手段の受光面近傍に主走査方向に結像」する。
請求項1記載のマルチビーム走査装置においては、走査結像光学系を2枚の走査レンズにより構成し、これら2枚の走査レンズを、光書込開始側に「主走査方向に正のパワーを有する領域」を持つ正レンズとし、これら2枚の走査レンズのうちの光偏向器側のものが同期ビーム用光学系の一部を構成するようにすることができる(請求項2)。
請求項1、2記載の発明とは別に、屈折光学素子を「楔状のプリズム」とすることも考えられ、この場合、楔状のプリズムの少なくとも一方の面に「副走査方向に正のパワー」を持たせ、この正のパワーにより偏向ビームを副走査方向において、受光手段の受光面近傍に結像させるようにすることも考えられる。
なお、参考として付言すると、走査結像光学系と同期ビーム用光学系とを相互に別の光学系とし、同期ビーム用光学系が「同期ビーム検出画角において、各偏向ビームを、その波長に関わらず受光手段の受光面上の同一位置に導光する」ようにすることも考えられ、この場合、同期ビーム用光学系を「集光レンズ」とすることも考えられる。
請求項1〜3記載のマルチビーム走査装置において、画像信号に応じて独立に変調可能な光源の数を2とすることができ、この場合において、2つの光源を別個の半導体レーザとし、各半導体レーザからのビームが「カップリングレンズを介し、主走査方向に互いに開き角をもって光偏向器に入射する」ように構成できる。この場合は、各半導体レーザからのビームの主光線が「光偏向器の偏向反射面の近傍で主走査方向に交叉する」ようにすることができ、このようにすることにより、偏向反射面を小さくでき、光偏向器を小型化できる。
請求項5記載の画像形成装置において、感光媒体を「光導電性の感光体」とし、感光面の均一帯電と光走査装置の光走査とにより形成される静電潜像をトナー画像として可視化するように構成することができる(請求項6)。トナー画像はシート状の記録媒体(転写紙や「OHPシート(オーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート)等」に定着される。
請求項5記載の画像形成装置においては、感光媒体として例えば「銀塩写真フィルム」を用いることもできる。この場合、光走査装置による光走査により形成された潜像は通常の銀塩写真プロセスの現像手法で可視化できる。このような画像形成装置は、例えば「光製版装置」あるいは「光描画装置」として実施できる。請求項6記載の画像形成装置は、具体的にはレーザプリンタやレーザプロッタ、デジタル複写装置、ファクシミリ装置等として実施できる。
この発明のマルチビーム走査装置によれば「光源における発光波長の差に起因する縦線揺らぎ」の現象を有効に軽減することが可能となり、従って、この方法を実施するマルチビーム走査方法・装置では縦線揺らぎを有効に軽減したマルチビーム走査を行うことができ、この発明の画像形成装置はこのマルチビーム走査装置を用いることにより、縦線揺らぎが良好に軽減された良好な画像を形成することができる。
図7(a)において、符号1,1’で示す半導体レーザは複数(2個)の「光源」を構成する。半導体レーザ1,1’から放射された発散性の各ビームは、対応するカップリング光学素子であるカップリングレンズ2,2’により、それぞれ実質的な「平行ビーム」に変換される。
上記「ビームの開き角」は、偏向反射面に入射してくる2ビームを偏向反射面側からみたとき、2ビームが光源側に向かって「主走査方向に張る角」をいう。
各ビームは偏向反射面で反射されると、「走査結像光学系」をなす走査レンズ5,6を透過し、これら走査レンズ5,6の作用により被走査面7に向かって集光し、被走査面7上にそれぞれ光スポットを形成する。各光スポットは互いに異なる走査線を走査できるように副走査方向に分離しているとともに、主走査方向にも互いに分離している。
回転多面鏡4が矢印方向へ等速回転すると、偏向反射面に反射された各ビームは偏向ビームとなって等角速度的に偏向し、各光スポットにより被走査面7の2走査線が同時に走査される。
各ビームは被走査面7の走査に先立ち、ミラー8を介して受光手段としての受光素子10(光学的に被走査面7と等価な位置に配置されており、各ビームは受光面上に結像する)へ導光されて検知される。受光素子10は受光信号を発生する。この受光信号の発生後「所定時間後」に光書込みが開始される。
さて、半導体レーザ1,1’から放射される各ビームが共に「同一波長」であれば、光書込開始部C、光書込終了部Fとも「各ビームについて同じ」になり、縦線揺らぎは発生しない。
半導体レーザ1,1’からの各ビーム間に「波長差」があると、走査レンズ5,6の作用が各ビームに対して同一にならず、「倍率の色収差」によりビームごとに「走査線長さ」が異なるため、光書込開始部と光書込終了部とが同一にならない。
図7(b)において、符号B1は「半導体レーザ1からのビームにより走査された走査線(実線)」を示し、符号B2は「半導体レーザ1’からのビームにより走査された走査線(鎖線)」を示す。ここでは半導体レーザ1’から放射されるビームの波長が「より長い」場合を想定している。
光書込開始部Cと受光素子10との間の「ビームの偏向量」は小さいため、図7(b)に示すように、光書込開始側では各ビームの光書込開始位置に実質的な差は生じないが、光書込終了側では「各ビームが書込む走査線の終端の位置」がずれ、このため図のような「振幅:Δeの縦線揺らぎ」が発生するのである。
以下、具体的な数値に即して説明する。
回転多面鏡4の偏向反射面から被走査面7に至る光路上の光学データの1例を以下に挙げる。長さの次元をもつ量の単位は「mm」である。
面番号 Rm Rs(0) X N 備考
偏向反射面 ∞ ∞ 52.1 回転多面鏡4
1** -312.6 -312.6 31.4 1.52395 走査レンズ5
2** -83.0 -83.0 78.0
3* -500.0 -47.7 4.0 1.52395 走査レンズ6
4 -950.0 -23.41 143.4
5 被走査面7 。
X={(Y2)/R}/{1+√{1-(1+K)2(Y/R)2}
+AY4+BY6+CY8+DY10 (1)
「面番号1の面」は、
K= 2.667, A= 1.79E-07, B=-1.08E-12, C=-3.18E-14, D= 3.74E-18
を有する。
「面番号2の面」は、
K= 0.02, A= 2.50E-07, B= 9.61E-12, C= 4.54E-15, D=-3.03E-18
を有する。これらの表記において、例えば「2.50E-07」は「2.50×10-7」を意味する。以下の説明においても同様である。
「*」で示される面は、主走査断面内の形状が非円弧形状であり、副走査断面(主走査方向に直交する平断面)内の曲率半径は、主走査方向におけるレンズ高さ:Yにより連続的に変化する。
「面番号3の主走査断面内の形状」は前記(1)式で表現され、
K=-71.73, A= 4.33E-08, B=-5.97E-13, C=-1.28E-16, D= 5.73E-21
を有する。
「面番号3の副走査断面内の曲率半径」は、次式(2)
Rs(Y)=Rs(0)+ΣbjYj(j=1,2,3,・・) (2)
で表現され、
b2= 1.60E-03, b4=-2.37E-07, b6= 1.60E-11, b8=-5.61E-16,
b10= 2.18E-20, b12=-1.25E-24 (他の係数は全て0)
を有する。
前述の如く、各ビームは偏向反射面近傍で副走査方向に線像として結像しており、主走査方向に関しては偏向反射面への入射ビームは実質的な平行ビームとなっている。
図6に、上記データ例を示した光学系の収差図(像面湾曲および等速特性)を示す。この図から分かるように、像面湾曲・等速特性ともきわめて良好である。
図8(a)は、偏向ビームが、走査結像光学系である走査レンズ5,6により被走査面7および受光素子の受光面10Aに導光される様子を示している。
走査レンズ5,6の光軸AXを基準として、図の如く、角:θS、θC、θFを考える。角:θCは偏向ビームによる光書込が開始されるときの画角であり、これを「光書込開始画角:θC」と呼ぶ。角:θFは、偏向ビームによる光書込が終了するときの画角で、これを「光書込終了画角:θF」と呼ぶ。
角:θSは「偏向ビームが同期ビームとして受光手段10に検出されるときの画角」である。これが前述の同期ビーム検出画角であり、以下「同期ビーム検出画角:θS」とよぶ。
偏向される2ビームに波長差があると、倍率の色収差の影響により走査レンズ5以降の光路においてビーム間に差がでる。2つの偏向ビームのうちで、波長の短い方を偏向ビームBM1とし「鎖線」で示す。また波長の長い方のビームを偏向ビームBM2とし「破線」で示す。
光書込開始画角:θCにおいて、偏向ビームBM1,BM2の各光スポットの被走査面上の位置(各光書込開始位置)を図の如くC1,C2とし、C1,C2間の間隔を「d2」とする。同様に、光書込終了画角:θFにおいて、偏向ビームBM1,BM2の光スポットの被走査面上の位置(各光書込終了位置)を図の如くF1,F2とし、F1,F2間の間隔を「d3」とする。
また、同期ビーム検出画角:θSにおいて、偏向ビームBM1,BM2の光スポットの受光面10A上の位置を図の如くS1,S2とし、S1,S2間の間隔を「d1」とする。
間隔:d1、d2、d3には方向に応じて正負の符号を考えるものとし、C1からC2、F1からF2、S1からS2に向かう方向が、図8(a)で左方へ向かうときを正、右方へ向かうときを負とする。
先ず、ω1であるが「同期ビーム検出画角:θSにおける単位画角変化に対応する、受光面10A位置におけるビーム変位量」と定義する。
次ぎに、ω2は「光書込開始画角:θCにおいて、単位画角変化に対応する、被走査面上におけるビーム変位量」と定義する。
同様に、ω3は「光書込終了画角:θFにおいて、単位画角変化に対応する、被走査面上におけるビーム変位量」と定義する。
説明中の例では等速特性が良好に補正されているので、光書込開始時・終了時の差は小さく、対称性によりd2≒d3、ω2≒ω3であり、ω1〜ω3は偏向ビームBM1,BM2に共通である。
ここで「d1/ω1」というパラメータを考えてみるとこのパラメータは上記間隔:d1を偏向ビームBM1またはBM2が変位するのに必要な「偏向画角」である。
今、偏向ビームBM1が位置S1において受光手段に検出され、この時点から所定時間:T後に光書込が位置C1から始まるものとする。一方、偏向ビームBM2が位置S2において受光手段に検出され、この時点から所定時間:T後に光書込を開始するものとすると、その場合の光書込は位置C2から開始される。
受光手段は一般に、スリット等により受光領域を制限することにより、偏向ビームBM1もBM2も同じ位置(簡単のために位置S1とする)で検出される。
すると、偏向ビームBM2が受光手段に検出されるとき、走査レンズ5に入射する偏向ビームBM2は、同期ビーム検知画角:θSよりも、前記偏向画角:d1/ω1だけ先行することになる。
偏向ビームBM2は、光書込開始画角:θCでは、被走査面7上で単位画角あたりω2だけ変位するので、偏向ビームBM2が書込みを開始するのは、位置C2よりも「位置C1より」であり、図8(b)に示す光書込開始側における走査線の始端の差:Δsは、
Δs=d2−(d1/ω1)ω2
と表すことができる。また、光書込終了側の走査線終端の差:Δeは、
Δe=d3−(d1/ω1)ω3
で与えられるが、ω2=ω3を考慮すると、この式は、
Δe=d3−(d1/ω1)ω2
と書くことができる。上記Δs、Δeはそれぞれ、光書込開始側および光書込終了側における「縦線揺らぎの振幅」であり、以下「縦線揺らぎ量」という。
これで、縦線揺らぎ量:Δs、Δeを定量的に表すことができるようになったので、上に説明した具体例の場合につきこれらを実際に算出してみる。走査レンズ5,6において「ビーム波長が1nm変化したときの屈折率の変化量」を−1.97E−04(1/nm)とし、2光源1,1’間の波長差を10nmとすると、
d1= 32(μm) 同期ビーム検出画角: 45.2度
d2= 26(μm) 光書込開始画角: 39度
d3=―26(μm) 光書込終了画角:−39度
ω1=7.6(mm/度)
ω2=ω3=7.7(mm/度)
である。従って
Δs= 26−(32/7.6)×7.7=−6.4μm
Δe=−26―(32/7.6)×7.7=−58.4μm
となり、光書込開始側では縦線揺らぎ量:Δsは小さいが、光書込終了側では縦線揺らぎ量:Δeは大きくなる。また従来例では、同期ビームが走査レンズ5,6を共に透過して受光手段10に導光されるため、光走査装置が大きくなったり、レイアウトが困難になることがある。
以下、上に説明したマルチビーム走査装置の具体例に対して、この発明を適用する場合の具体的な実施例と参考例を通じて発明の実施の形態を説明する。
図7に示すマルチビーム走査装置を図1に示す如く変更した。光源1,1’から回転多面鏡4までの光学系および、走査結像光学系を成す走査レンズ5,6の具体的データは上述のものと同じである。
この実施例1において、同期ビームの検出は「偏向ビームを、走査レンズ5を透過させ、走査レンズ6を透過させることなく受光素子10に導いた点」で従来のものと異なっている。即ち、受光素子10に受光されるべき偏向ビームは走査レンズ5を透過すると、走査レンズ6を透過することなくミラー8で折り返され、受光素子10へ導光されている。
2光源1,1’間の波長差を10nmとすると、
d1=37(μm) 同期ビーム検出画角:45.2度
d2=26(μm) 書き込み開始画角:39度
d3=―26(μm) 書き込み終了画角:−39度
ω1=10.3(mm/度)
ω2=ω3=7.7(mm/度)
である。従って
Δs=26−(37/10.3)×7.7=−1.7μm
Δe=−26―(37/10.3)×7.7=−53.7μm
となる。
パラメータ:d1/ω1を小さくするには、d1を小さくするか、もしくはω1を大きくすれば良い。
即ち、走査レンズ5,6は共に、主走査方向の周辺部において「主走査方向に正のパワーを持つ」ため、2本の偏向ビームに波長差がある場合、(従来例の如く)偏向ビームが走査レンズ5,6を共に透過して受光素子10に導光されるようにすると、走査レンズ5および6の倍率の色収差が加算的に作用するため間隔:d1が大きくなってしまうが、参考例1におけるように、走査レンズ5のみを介して偏向ビームを受光素子10に導光するようにすれば、走査レンズ6の作用を受けない分だけ、色収差の影響が少なくなり、間隔:d1の増大が軽減されるのである。
走査レンズ6の周辺部における主走査方向のパワーが「より大きく」なると、走査レンズ5における周辺部の主走査方向の正のパワーは相対的に弱まるので、効果はさらに大きくなる。
参考例1ではまた、受光素子10の受光面を「受光するべき偏向ビームの主走査方向の結像位置の近傍」に配備している。このため、回転多面鏡4における偏向反射面により「反射点位置がばらついて」も受光面上での位置ずれが小さく、反射点位置のばらつきに起因する縦線揺らぎ量の増大を有効に防止できる。
また、図5(b)に示すように2ビームbm1、bm2の反射点位置がばらついても、主走査結像位置近傍に受光素子の受光面10Aを配値すれば、受光面10A上での主走査方向の位置ずれは小さくなる。受光面を位置10Bに設けると、ビームbm1とbm2とで受光面上の主走査方向の位置が異なり、これが起因して縦線揺らぎを増大させる虞がある。
実施例1
図7に示すマルチビーム走査装置を図2に示す如く変更した。光源1,1’から回転多面鏡5までの光学系および、走査結像光学系を成す走査レンズ5,6の具体的データは上述したものと同じである。
受光素子10に検出されるべき偏向ビームは走査レンズ5を透過し、走査レンズ6を透過せずにミラー8で折り返され、走査レンズ5から光路長にして196.1mm離れた位置に配置された集光レンズ11を介して受光素子10へ導光されている。
集光レンズ11は、以下の如きものである。
入射側面の主走査方向の形状 曲率半径:100mmの円弧形状
射出側の主走査方向の形状 曲率半径:∞
中心肉厚:6mm 屈折率:1.523946
1nmの波長変化に伴なう屈折率変化量:-1.97E-04(1/nm)
偏向ビームを受光素子10の受光面上に副走査方向に結像させるため、入射面および/または射出面が「副走査方向のパワー」を有する。
また、同期ビームである偏向ビームを、集光レンズ11により「走査レンズ5の屈折の向きと逆側に屈折する」ようにするために、集光レンズ11を、同期ビームの主光線に対し、図の上方へ4.7mmシフトさせている。集光レンズ11の光軸は走査レンズ5,6の光軸に平行である。
d1=14.6(μm) 同期ビーム検出画角:45.2度
d2= 26(μm) 書き込み開始画角:39度
d3=―26(μm) 書き込み終了画角:−39度
ω1=4.3(mm/度)
ω2=ω3=7.7(mm/度)
である。従って
Δs=26−(14.6/4.3)×7.7=−0.1μm
Δe=−26―(14.6/4.3)×7.7=−52.1μm
となる。
ここで「1nmの波長差に対する集光レンズ11の屈折率変化量」を−3.94E−04(1/nm)に増やすと、
Δs=26−(13.9/4.3)×7.7=1.1μm
Δe=−26―(13.9/4.3)×7.7=−50.9μm
となり、さらに縦線揺らぎ量が減少する。
この実施例1では、ω1が従来の例や参考例1よりも小さくなる。このことはパラメータ:d1/ω1を大きくする要因となるが、それを凌駕してd1が小さくなり、結果的にパラメータ:d1/ω1を小さくしているのである。
図7に示すマルチビーム走査装置を図3に示す如く変更した。光源1,1’から回転多面鏡4までの光学系および、走査結像光学系を成す走査レンズ5,6の具体的データは上述したものと同じである。
同期ビームとして受光素子10に検出されるべき偏向ビームは走査レンズ5を透過し、走査レンズ6を透過することなくミラー8で折り返され、走査レンズ5から光路長にして197.4mm離れた位置に配されたプリズム11’を介して受光素子10へ導光されている。
プリズム11’は以下の如きものである。
「入射側面」が図面に平行な面(主走査方向と走査レンズ5,6の光軸とに平行な面)内で18度傾いている。射出側面は走査レンズ5,6の光軸に直交する。
屈折率:1.523946
1nmの波長差に対する屈折率変化量:−3.94E−04(1/nm)
受光素子10の受光面上に同期ビームを副走査方向に結像するため、入射側面および/または射出側面に副走査方向に正のパワーを持たせている。
この実施例3の場合も実施例2の場合と同様、同期ビームの主光線はプリズム11’により同一方向(走査レンズ5,6の光軸から離れる方向)へ偏向されるが、偏向の大きさは波長の短いビームの方が大きく、しかも、波長の短いビームの偏向方向が「波長の長いビームの光路に近づく」ように偏向される。このため、受光素子10の受光面上における同期ビームの間隔:d1を小さくできる。
なお、偏向面から受光素子までの光路長は349.8mmで、実施例2の場合よりも長い。このためこの実施例では、d1を小さくすると共にω1を大きくすることができる。
具体的に示すと、2光源間の波長差:10nmに対し、
d1= 6.5(μm) 同期ビーム検出画角:45.2度
d2= 26(μm) 書き込み開始画角:39度
d3=―26(μm) 書き込み終了画角:−39度
ω1=10.1(mm/度)
ω2=ω3=7.7(mm/度)
である。従って
Δs=26−(6.5/10.1)×7.7=21.0μm
Δe=−26―(6.5/10.1)×7.7=−31.0μm
となる。
参考例2では、上述の如く「d1が小さく、ω1が大きく」なりパラメータ:d1/ω1が小さくなって縦線揺らぎ量を有効に減少している。
参考例3
図7に示すマルチビーム走査装置を図4に示す如く変更した。光源1,1’から回転多面鏡4までの光学系および、走査結像光学系を成す走査レンズ5,6の具体的データは上述したものと同じである。
この参考例3では、同期ビームとして受光素子10に検出されるべき偏向ビームは、走査レンズ5を透過することなくミラー8で折り返され、集光レンズ11Aの光軸を通過するようにして受光素子10に導光されている。集光レンズ11Aは、同期ビームを受光素子10の受光面に主・副走査方向に結像させるため、主・副走査方向に(互いに異なる)正のパワーを有している。
参考例3では、同期ビームは走査レンズ5も6も透過しないので、走査レンズ5,6における色収差の影響を受けない。
従って、2光源1,1’間の波長差:10nmに対し、
d1=0.0(μm) 同期ビーム検出画角:45.2度
d2=26(μm) 書き込み開始画角:39度
d3=−26(μm) 書き込み終了画角:−39度
ω2=ω3=7.7(mm/度)
である。従って
Δs=26−0.0=26.0μm
Δe=−26−0.0=−26.0μm
となる。即ち、この参考例3ではd1が0となることにより、パラメータ:d1/ω1が最小となっている。
このように、参考例3では光書込開始側・光書込終了側とも「縦線揺らぎ量が同程度」で実際上何ら問題とならない程度の大きさであるので、きわめて良好なマルチビーム走査を実現できる。
また走査結像光学系は、光書込開始側に「主走査方向に正のパワーを有する領域」を持つ2枚の走査正レンズ5,6で構成され、これら2枚の走査正レンズのうち光偏向器側にあるもの(5)が同期ビーム用光学系の一部を構成する。
そして、走査結像光学系が2枚の走査レンズ5,6により構成され、これら2枚の走査レンズ5,6は、光書込開始側に「主走査方向に正のパワーを有する領域」を持つ正レンズであり、これら2枚の走査レンズのうちの光偏向器側のもの(5)が同期ビーム用光学系の一部を構成する。
実施例1のマルチビーム走査装置では、屈折光学素子11が「主走査方向に正のパワーを持つ集光レンズ」であって、入射偏向ビームの主光線の向きを偏向させるために偏芯して配置され、主走査方向の正のパワーにより偏向ビームを受光手段の受光面近傍に主走査方向に結像させる。
また参考例2のマルチビーム走査装置では、屈折光学素子11’は楔状のプリズムであり、楔状のプリズム11’の少なくとも一方の面は副走査方向に正のパワーを持ち、この正のパワーにより偏向ビームを副走査方向において受光手段の受光面近傍に結像させている。
そして、同期ビーム用光学系11Aが集光レンズである。
また、実施例1、参考例1〜3に示した何れのマルチビーム走査装置においても、画像信号に応じて独立に変調可能な光源1,1’の数は2で、2つの光源1,1’は別個の半導体レーザであり、各半導体レーザからのビームは、カップリングレンズ2,2’を介し、主走査方向に互いに開き角をもって光偏向器4に入射し、各半導体レーザからのビームの主光線は光偏向器の偏向反射面の近傍で主走査方向に交叉し、各半導体レーザ1,1’からのビームが線像結像光学系3により、光偏向器4の偏向反射面の近傍に、主走査方向に長く、副走査方向に互いに分離した線像として結像される。
従って、実施例1、参考例1〜3に記載のマルチビーム走査装置を用いることにより、画像信号に応じて独立に変調可能な複数の光源1,1’からの各ビームを、共通の光偏向器4により等角速度的に偏向させ、各偏向ビームを走査結像光学系5,6により、被走査面7へ向かって集光させて被走査面7上に、副走査方向に分離した複数の光スポットを形成し、複数の光スポットにより複数走査線を同時走査するマルチビーム走査方法を「各ビームの波長差に起因する縦線揺らぎを軽減」して行うことができる。
この画像形成装置は「レーザプリンタ」である。
レーザプリンタ100は感光媒体111として「円筒状に形成された光導電性の感光体」を有している。感光媒体111の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ112、現像装置113、転写ローラ114、クリーニング装置115が配備されている。帯電手段としては周知の「コロナチャージャ」を用いることもできる。
また、レーザ光束LBによるマルチビーム走査装置117が設けられ、帯電ローラ112と現像装置113との間で「マルチビーム走査による露光」を行うようになっている。 図9において、符号116は定着装置、符号118はカセット、符号119はレジストローラ対、符号120は給紙コロ、符号121は搬送路、符号122は排紙ローラ対、符号123はトレイ、符号Pは記録媒体としての転写紙を示している。
画像形成を行うときは、光導電性の感光体である感光媒体111が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ112により均一帯電され、マルチビーム走査装置117のマルチビーム走査による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。
この静電潜像は現像装置113により反転現像され、像担持体111上にトナー画像が形成される。
転写紙Pを収納したカセット118は、画像形成装置100本体に着脱可能であり、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙Pの最上位の1枚が給紙コロ120により給紙される。
給紙された転写紙Pは先端部をレジストローラ対119に銜えられる。レジストローラ対119は、像担持体111上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Pを転写部へ送りこむ。送りこまれた転写紙Pは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ、転写ローラ114の作用によりトナー画像を静電転写される。
なお、転写紙に代えて前述のOHPシート等を用いることもでき、トナー画像の転写は、中間転写ベルト等の「中間転写媒体」を介して行うようにすることもできる。光走査装置117として、上記各実施例に示したマルチビーム走査装置を用いることにより良好な画像形成を実行することができる。
従って、この画像形成装置は、感光媒体111の感光面にマルチビーム走査装置117による光走査を行って潜像を形成し、潜像を可視化して画像を得る画像形成装置であって、感光媒体の感光面の光走査を行うマルチビーム走査装置117として、前述の請求項1〜3の任意の1に記載のものを用いることができるものである。
そして、この画像形成装置は、感光媒体111が光導電性の感光体であり、感光面の均一帯電と光走査装置の光走査とにより形成される静電潜像が、トナー画像として可視化される。
2,2’ カップリングレンズ
3 シリンドリカルレンズ(線像結像光学系)
4 回転多面鏡(光偏向器)
5,6 走査レンズ(走査結像光学系)
7 被走査面
8 ミラー
11 集光レンズ
10 受光素子(受光手段)
Claims (6)
- 画像信号に応じて独立に変調可能な複数の光源と、
偏向反射面を有し、上記複数の光源から放射され、相互に波長差のある各ビームを等角速度的に偏向する光偏向器と、
上記光偏向器によって偏向された各偏向ビームを被走査面に導いて上記被走査面上に複数の光スポットを形成するための走査結像光学系と、
相互に主走査方向に分離されて、被走査面における光書込開始部へ向かって偏向する各偏向ビームを順次個別的に受光する、複数の偏向ビームに共通の受光手段と、
上記各偏向ビームを上記受光手段に導光する同期ビーム用光学系と、を有し、
上記走査結像光学系は走査レンズを1以上有し、
上記同期ビーム用光学系は1以上の上記走査レンズと屈折光学素子とを有し、
上記受光手段に検出されるべき各偏向ビームを、上記1以上の走査レンズを透過させるとともに、上記走査レンズを透過した偏向ビームの主光線の方向を上記屈折光学素子により偏向させて受光手段に導き、
偏向ビーム間の波長差に起因する上記屈折光学素子の屈折作用の差により、同期ビーム検出角:θ S における偏向ビームの、受光手段への入射位置の、上記波長差によるずれを小さくするものであって、
上記複数の偏向ビーム間において、色収差の影響による差が最大になる2本のうちの波長の長いビームを偏向ビームA、波長の短いビームを偏向ビームBとするとき、
上記屈折光学素子が、主走査方向に正のパワーを持つ集光レンズであり、入射偏向ビームA、Bの主光線の向きを、各偏向ビームが通過した上記走査レンズの屈折の向きと逆で互いに同じ側に屈折させ、偏向ビームBの光路が偏向ビームAの光路に近づくように偏向させるために偏芯して配置され、上記主走査方向の正のパワーにより、各偏向ビームを受光手段の受光面近傍に主走査方向に結像させ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、
走査結像光学系が2枚の走査レンズにより構成され、これら2枚の走査レンズは、光書込開始側に、主走査方向に正のパワーを有する領域を持つ正レンズであり、これら2枚の走査レンズのうちの光偏向器側のものが、同期ビーム用光学系の一部を構成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、
屈折光学素子の屈折率の波長による変化率が、同期ビーム用光学系の一部をなす走査レンズのものよりも大きいことを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 画像信号に応じて独立に変調可能な複数の光源からの各ビームを、共通の光偏向器により等角速度的に偏向させ、各偏向ビームを走査結像光学系により、被走査面へ向かって集光させて上記被走査面上に、副走査方向に分離した複数の光スポットを形成し、上記複数の光スポットにより複数走査線を同時走査するマルチビーム走査方法であって、
請求項1〜3の任意の1に記載のマルチビーム走査装置を用いて行うことを特徴とするマルチビーム走査方法。 - 感光媒体の感光面に光走査装置による光走査を行って潜像を形成し、上記潜像を可視化して画像を得る画像形成装置であって、
感光媒体の感光面の光走査を行う光走査装置として、請求項1〜3の任意の1に記載のマルチビーム走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。 - 請求項5記載の画像形成装置において、
感光媒体が光導電性の感光体であり、感光面の均一帯電と光走査装置の光走査とにより形成される静電潜像が、トナー画像として可視化されることを特徴とする画像形成装置。
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