JP4593886B2 - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

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    • H04N1/1135Scanning arrangements, i.e. arrangements for the displacement of active reading or reproducing elements relative to the original or reproducing medium, or vice versa using oscillating or rotating mirrors for the main-scan only

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に光源手段から出射した光束を偏向手段の偏向面に対し副走査断面内で所定の角度で入射させ、該偏向手段で偏向反射された光束を利用して記録媒体(感光ドラム)面上を光走査して画像情報の記録を行うようにしたものであり、特にその際、発生するピッチムラの低減に関するものである。また本発明の光走査装置は電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ(多機能プリンタ)等の画像形成装置に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より共通の走査光学系に複数の光束を入射させてマルチカラーを実現するマルチビーム光走査装置が種々提案されている。この種のマルチビーム光走査装置において複数の光束を所定の被走査面上にそれぞれ独立に照射するには光偏向器(例えばポリゴンミラー)で偏向反射された後に該複数の光束を分離する必要があるが、同一波長の光源に対しては空間分離が必要となる。例えば光偏向器の偏向面(反射面)に対し副走査断面内で斜め方向から光束を入射させる(以下、「斜入射」と称す。)と目的の空間分離が可能になる。
【0003】
図15(A),(B)は斜入射を行ったマルチビーム光走査装置の光学系の要部断面図である。同図(A)は主走査断面図、同図(B)は同図(A)の紙面に垂直な副走査断面図である。また同図(A),(B)は光偏向器の偏向面に対して対向して斜入射した2本の光束が、該偏向面で偏向反射した後の様子を示している。
【0004】
同図(A),(B)において91は光偏向器であり、例えばポリゴンミラーより成っている。92a,92bは各々ポリゴンミラー91で偏向反射された2本の斜入射光線、95は走査レンズ系(fθレンズ系)であり、主走査断面内にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ93とトーリックレンズ94a,94bとの2枚系のfθレンズ系より成っている。
【0005】
同図においてポリゴンミラー91に2本の光束を斜入射させる入射光学系については図示していないが、2本の斜入射光線92a,92bに対応した複数の光源から出射した複数の光束がコリメーターレンズによって平行光束に変換された後、副走査断面内にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズによりポリゴンミラー91の偏向面91a近傍に線像を形成する。これはポリゴンミラーの偏向面の副走査断面内の面倒れを補正する為に用いられる手段であり、副走査断面内において、該ポリゴンミラーの偏向面と被走査面(感光ドラム面)とを光学的に共役関係にしており、即ち倒れ補正光学系を構成している。
【0006】
そしてポリゴンミラー91で偏向反射された2本の光束(斜入射光線)92a,92bは走査レンズ系95により各々対応する不図示の光路折り曲げミラーを介して感光ドラム面上の所定位置に導かれ、該ポリゴンミラー91の回転によって走査線が軸方向(光束が偏向走査される主走査方向)に描画され、該ポリゴンミラー91の回転に同期した感光ドラムの回転よって、該走査線が主走査方向に垂直な副走査方向に等間隔で形成される。
【0007】
このように同時に2つの感光ドラム面上を走査するができ、さらにポリゴンミラーを挟んで両側に走査光学系を配置し、該ポリゴンミラーを共用すれば同時に4色の露光現像ができ高速なフルカラー印刷が可能である。
【0008】
しかしながら、この斜入射による光線分離を行う場合、原理的にポリゴンミラーの製造誤差等の原因により回転軸から各偏向面までの距離に差が生じる(以下、「面偏心」と称す。)ことによりピッチムラが発生してしまい良好なる画像を再現することが困難となる。
【0009】
したがって、通常の走査光学系の場合、ポリゴンミラーの面倒れによるピッチムラだけを考慮すればよいのに対し、斜入射光学系においてはポリゴンミラーの面倒れ及び面偏心によるピッチムラを考慮する必要がある。
【0010】
尚、上記従来例ではマルチビーム光走査装置を例に挙げているが、もちろん斜入射を用いたシングルビーム光走査装置においても同様の問題点が発生する。
【0011】
この面偏心によるピッチムラを低減した光走査装置が種々提案されている(例えば特許文献1、2参照)。
【0012】
特許文献1においては軸上入射の場合において、ポリゴンミラーの面偏心により発生するピッチムラを1/4画素以内に抑えるように各パラメーターの設定を行うことで低減を図っている。特許文献2においては主走査断面内にも所定の角度を有して光束を入射させる系において、ポリゴンミラーの面偏心により発生するピッチムラを1/5画素ないしは1/10画素以内に抑えるように各パラメーターの設定を行うことで低減を図っている。
【特許文献1】
特開平10−327302号公報
【特許文献2】
特開2001−51226号公報
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらいずれの特許文献の場合も倒れ補正系を有していることから面倒れによるピッチムラは無視できるものとしているが、実際には倒れ補正系を用いてもポリゴンミラーの回転により面が出入りするため走査領域全域で完全に補正することは難しかった。さらに結像レンズ等の製造誤差や配置誤差等により共役点がずれることで倒れ補正が悪化し、ピッチムラが大きくなるという問題点もある。
【0014】
本発明は斜入射光学系における偏向面の面偏心、及び偏向面の倒れ、さらに共役点のずれ等に起因するピッチムラを有効に低減することができる簡易な構成の光走査装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明の光走査装置は、複数の光源手段から出射した複数の発散光束を他の状態に変換する第1の光学系と、回転多面鏡と、副走査断面内において前記第1の光学系により変換された複数の光束の各々の光束を前記回転多面鏡の同一の偏向面に主走査方向に長い線像として結像させる第2の光学系と、前記回転多面鏡の同一の偏向面にて偏向された複数の光束を異なる被走査面上に結像させる第3の光学系とを有する光走査装置において、
副走査断面内において、前記第2の光学系から出射した複数の光束は、互いに異なる角度で前記回転多面鏡の偏向面に対し斜め入射しており、
α:前記偏向面の法線と前記偏向面に入射する光束が成す副走査断面内における角度
φ:前記回転多面鏡の同一の偏向面にて偏向された複数の光束の各々が前記被走査面上の走査中心を走査しているときの前記各々の光束と前記偏向面に入射する光束が成す主走査断面内における角度
P:前記複数の被走査面の各々の被走査面における副走査方向の理想的な走査線ピッチ
βs:前記第3の光学系における副走査断面内の横倍率
Δ:前記回転多面鏡の回転軸から前記回転多面鏡の各偏向面までの距離の最大相対差
γ:前記回転多面鏡の最大面倒れ角
R:前記回転多面鏡の外接円半径
N:前記回転多面鏡の面数
θm:前記回転多面鏡の最大偏向角
D:前記回転多面鏡の偏向面と前記複数の被走査面の各々の被走査面が副走査断面内において共役関係にある場合の共役点の前記第3の光学系の光軸方向への位置ずれ量
とするとき、
【数2】
を満足し、
副走査断面内において、互いに異なる角度で前記回転多面鏡の偏向面に対し斜め入射する複数の光束は、前記偏向面と前記第2の光学系の間で交差していることを特徴としている。
【0016】
請求項2の発明は請求項1の発明において、以下の条件式を、
0.5<βs<1.5
満足することを特徴としている。
【0017】
請求項3の発明は請求項1又は2の発明において、前記回転多面鏡は4面ポリゴンミラーであることを特徴としている。
【0018】
請求項4の発明は請求項1乃至3のいずれか一項の発明において、主走査断面内において、前記第2の光学系から出射した複数の光束の各々は、前記第3の光学系の光軸に対し斜め入射していることを特徴としている。
【0019】
請求項5の発明のカラー画像形成装置は、請求項1乃至4の何れか一項に記載の光走査装置と、前記複数の被走査面に対して配置された複数の感光ドラムと、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラと、を有することを特徴としている。
【0026】
【発明の実施の形態】
参考例1
図1は本発明の参考例1の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図2は図1の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)である。
【0027】
ここで、主走査方向とは光偏向器の回転軸及び走査レンズ系の光軸に垂直な方向(光偏向器で光束が反射偏向(偏向走査)される方向)を示し、副走査方向とは光偏向器の回転軸と平行な方向を示す。また主走査断面とは主走査方向に平行で走査レンズ系の光軸を含む平面を示す。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面を示す。
【0028】
同図において1は光源手段であり、例えば半導体レーザー等より成っている。2は第1の光学系としての光束変換素子(コリメーターレンズ)であり、光源手段1から出射された光束を略平行光束(又は収束光束又は発散光束)に変換している。4は第2の光学系としてのレンズ系(シリンドリカルレンズ)であり、副走査方向にのみ所定のパワーを有しており、コリメーターレンズ2を通過した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。3は開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。尚、コリメーターレンズ2、シリンドリカルレンズ4、開口絞り3等の各要素は入射光学系の一要素を構成している。
【0029】
5は偏向手段としての光偏向器であり、例えば4面構成のポリゴンミラー(回転多面鏡)より成っており、モーター等の駆動手段(不図示)により図中矢印A方向に一定速度で回転している。
【0030】
67は集光機能とfθ特性とを有する第3の光学系としての走査レンズ系(fθレンズ系)であり、光偏向器5側から順にプラスチック材料より成る第1、第2の2枚の光学素子(fθレンズおよびトーリックレンズ)6,7を有し、光偏向器5によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム面8上に結像させている。本参考例1ではシリンドリカルレンズ4とトーリックレンズ7とで面倒れ補正光学系を構成しており、該面倒れ補正光学系により、ポリゴンミラー5の各偏向面による感光ドラム面8上への反射光束の面倒れ補正を行い、副走査方向への等ピッチ化を図っている。
【0031】
8は被走査面としての感光ドラム面である。
【0032】
本参考例1において画像情報に応じて光源手段1から光変調され出射した光束はコリメーターレンズ2により略平行光束に変換され、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に入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で出射して開口絞り3を通過する(一部遮光される)。また副走査断面内においては収束して開口絞り3を通過し(一部遮光される)光偏向器5の偏向面5aにほぼ線像(主走査方向に長手の線像)として結像する。
【0033】
このときポリゴンミラー5の偏向面5aに入射する光束は、主走査断面内および副走査断面内共に所定の角度を持って入射している(斜入射光学系)。
【0034】
そして光偏向器5の偏向面5aで反射偏向された光束は走査レンズ系67により感光ドラム面8上にスポット状に結像され、該光偏向器5を矢印A方向に回転させることによって、該感光ドラム面8上を矢印B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面8上に画像記録を行っている。本参考例1における光走査装置は、上記の如くポリゴンミラー5の偏向面5aに入射する光束が主走査断面内および副走査断面内共に所定の角度を持って入射するように各要素が配置されている。この配置関係はピッチムラを抑制することができるように設定されている。
【0035】
以下、この配置関係について図3〜図8に示す光路図を参照して説明する。
【0036】
まず面倒れによるピッチムラであるが、倒れ補正系を用いても実際にはポリゴンミラーの回転に伴い偏向面が入射光束に対して出入りするため完全になくすことはできない。
【0037】
図3はポリゴンミラーの回転による面の出入りを説明する図である。同図に示すように主走査断面での偏向面への入射角をφ、ポリゴンミラーの面数をN、ポリゴンミラーの外接円半径をR、最大走査角をθmとするとき、光線方向のポリゴンミラーの偏向面の最大出入り量Sは
【0038】
【数3】
【0039】
で与えられる。
【0040】
図4は面倒れによるピッチムラを説明する図である。同図においてポリゴンミラーの偏向面に対する副走査断面内における入射角をα、走査レンズ系13の副走査断面内での横倍率をβs、面倒れの各面相対差(ポリゴンミラーの最大面倒れ角)をγとするとき、面倒れによるピッチムラ量Δzmt
【0041】
【数4】
【0042】
で与えられる。
【0043】
尚、図4において11cは本来の偏向面位置、11dは面倒れした場合の偏向面位置、13は走査レンズ系、14は感光ドラム面、15,16,17は各々走査光である。
【0044】
また更に製造誤差、配置誤差等により初期状態で偏向面と感光体ドラム面との共役関係がずれていた場合には更に倒れ補正が悪化し、図5に示すようにこの初期の共役点位置のずれ量をD(回転多面鏡の偏向面と複数の被走査面の各々の被走査面が副走査断面内において共役関係にある場合の共役点の第3の光学系の光軸方向への位置すれ量)とするとき、その悪化量Δzdef
【0045】
【数5】
【0046】
で与えられる。
【0047】
尚、図5は共役点のずれによる倒れ補正の悪化を説明する図であり、図4に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0048】
次に面偏心によるピッチムラに関して説明する。
【0049】
図6は面偏心によるピッチムラを説明する図である。同図において図4に示した要素と同一要素には同符番を付している。同図において11aは本来の偏向面位置、11bは偏心した場合の偏向面位置である。
【0050】
ここで走査レンズ系13の光軸(対称軸)をx軸、主走査方向をy軸、副走査方向をz軸とする(以下図7、図8においても同様)。図7は偏向面への入射光線の光路図である。同図に示すように入射光線は副走査方向にα、主走査方向にφの角度をなして偏向面に入射する。図8はポリゴンミラーが本来の偏向面位置11aと偏心した場合の偏向面位置11bの場合の光路をxy平面に射影したときのx−y平面内での光路図である。同図において光線aは本来の偏向面で反射した場合の光線であり、光線bは偏心した偏向面で反射した光線であり、それぞれの場合の偏向面の距離の差(面偏心量)をΔとし、ポリゴンミラーによる任意の走査角をθとする。
【0051】
以上のように設定した場合、走査レンズ系の副走査断面内の横倍率をβsとするとき、任意の走査角における面偏心によるピッチムラ量Δzmhは以下の式で与えられる。
【0052】
【数6】
【0053】
また面偏心によるピッチムラが最大となるのは最大走査角(最大偏向角)θmとなったときである。したがって、以上のことからこの系におけるトータルのピッチムラ量Δzは以下の式で与えられる。
【0054】
【数7】
【0055】
一般にピッチムラは被走査面上における副走査方向の走査線間隔Pの1/10程度であれば画像を悪化させることはない。
【0056】
そこで本参考例1では斜入射光学系における偏向面の面偏心、及び偏向面の倒れ、さらに共役点のずれ等に起因するピッチムラのトータル量が副走査方向の理想的な走査線間隔Pの1/10以下と成るように、即ち以下の条件式(1)を満たすように各要素を設定することにより、光学系で発生するピッチムラを有効に低減し、高精度な画像を得ている。
【0057】
【数8】
【0058】
したがって、
【0059】
【数9】
【0060】
ただし、
α:ポリゴンミラーの偏向面に対する副走査断面内における入射角
φ:回転多面鏡の同一の偏向面にて偏向された複数の光束の各々が被走査面上の走査中心を走査しているときの各々の光束と偏向面に入射する光束が成す主走査断面内における角度
P:複数の被走査面の各々の被走査面における副走査方向の理想的な走査線ピッチ
βs:走査レンズ系における副走査断面内の横倍率
Δ:ポリゴンミラーにおいてその回転軸から各偏向面までの距離の最大相対
差(各面の光軸方向の出入り量の差)
γ:ポリゴンミラーの最大面倒れ角
R:ポリゴンミラーの外接円半径
N:ポリゴンミラーの面数
θm:ポリゴンミラーの最大偏向角(有効走査角を走査するときのミラー面
の回転角)
D:回転多面鏡の偏向面と複数の被走査面の各々の被走査面が副走査断面内において共役関係にある場合の共役点の第3の光学系の光軸方向への位置ずれ量
である。
【0061】
ここで上記の条件式(1)の各要素について議論することとする。まず副走査断面内の結像倍率(副走査倍率)を低減していった場合には、面偏心起因及び面倒れ起因によるピッチムラは低減可能であるが、共役点のずれに起因する倒れ補正の悪化分は増大する。
【0062】
図9は副走査倍率以外のパラメーターを固定した状態で、該副走査倍率を変化させた場合のピッチムラの量をプロットした図である。同図においては副走査倍率を低減していった場合、極小値をとる点があり、それ以上副走査倍率を低減すると逆にピッチムラが悪化することがわかる。また副走査倍率をあまり低くすると走査レンズ系を構成するレンズが大きくなり、また光量的にも不利になる。
【0063】
そこで本参考例1では走査レンズ系67の副走査断面内の結像倍率βs
0.5<βs<1.5 ‥‥(2)
の条件を満たすように設定している。本参考例1では結像倍率βsを1.38倍に設定している。
【0064】
本参考例1において使用するポリゴンミラーに関しては外径が小さい方が回転による面の出入りが小さいため面倒れによるピッチムラに有利であり、一般には面数の少ない方が小径にしやすい。本参考例1では上記の如く4面構成のポリゴンミラーを使用することによって、面倒れによるピッチムラの低減を図っている。
【0065】
(数値実施例)
次に本発明の本参考例1の数値実施例を示す。本装置の光学系は画像サイズA4に対応しており、画像解像度は主走査方向及び副走査方向共に600dpiである。画像解像度が600dpiの場合、走査線間隔Piは42.3μmである。主走査断面内における偏向面への光束の入射角φは90°であり、副走査断面内における偏向面への光束の入射角αは2.2°である。また走査レンズ系の副走査断面内の横倍率βsは1.38であり、本走査系のfθ係数fは150mmであり、最大走査角θmは40.8°である。本参考例1で使用しているポリゴンミラーは外接円半径Rが10mmの4面ポリゴンミラーであり、その偏向面の最大相対面倒れ角γは1'であり、また回転軸から各偏向面までの距離の最大相対差Δは20μmである。また初期の配置誤差による共役点位置のずれ量Dは1mmである。
【0066】
これら各パラメーターの値を上記条件式(1)に代入すると左辺は3.36μm、右辺は4.23μmとなり、これは条件式(1)を満足している。
【0067】
このように本参考例1では上記の如く斜入射光学系における偏向面の面偏心、及び偏向面の倒れ、さらに共役点のずれ等に起因するピッチムラのトータル量が副走査方向の理想的な走査線間隔Pの1/10以下と成るように、即ち前記条件式(1)を満たすように各要素を設定することにより、光学系で発生するピッチムラを有効に低減することができ、これにより高精度な画像を得ている。
【0068】
尚、本参考例1では光源手段を単一の発光部(発光点)を有する光源より構成したが、これに限らず、例えば複数の発光部を有するマルチビーム光源より構成しても本発明は前述の本参考例1と同様に適用することができる。
【0069】
また本参考例1においては走査レンズ系67を2枚のレンズより構成したが、これに限らず、例えば単一もしくは3枚以上のレンズより構成しても良い。
【0070】
[カラー画像形成装置]
図10は本発明の画像形成装置の実施形態を示す光偏向器から感光ドラムまでの副走査断面図、図11は光源手段から感光ドラムまでの一方の走査光学系(図10に示す光偏向器に対して右側の走査光学系)S1の副走査断面図、図12は光源手段から感光ドラムまでの一方の走査光学系S1の主走査断面図である。
【0071】
本実施形態における画像形成装置は前述の本参考例1で示した斜入射光学系より成る光走査装置を複数用い、該複数の光走査装置の光源手段から出射した複数の光束を共通の光偏向器5に対して両側からそれぞれ入射させ、該複数の光束で異なる感光ドラム面上を走査して、カラー画像を高速に印字するものである。
【0072】
即ち、本実施形態においては複数の光走査装置の光源手段から出射した複数の光束を副走査断面内において角度を成して斜め方向から光偏向器5の偏向面に入射させ、該偏向面で反射された複数の光束を複数の折り返しミラーによりその光路を分離し、該分離された複数の光束を対応する感光ドラム面8M、8Y,8C,8K上にそれぞれ導光し、カラー画像を形成している。
【0073】
尚、副走査断面内における斜入射角に関しては図10に示すように複数の光束を入射した際の光線の分離のためにある程度の角度が必要であり、これを小さくすることは物理的に困難である。そこで図11に示すように偏向面の手前で光線をクロスさせることで分離を容易にすることで多少副走査断面内の斜入射角を低減することができるが、入射光学系の配置が困難となるためせいぜい2°前後が限度である。
【0074】
[画像形成装置]
図13は、本発明の画像形成装置の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号104は画像形成装置を示す。この画像形成装置104には、パーソナルコンピュータ等の外部機器117からコードデータDcが入力する。このコードデータDcは、装置内のプリンタコントローラ111によって、画像データ(ドットデータ)Diに変換される。この画像データDiは、実施形態1に示した構成を有する光走査ユニット100に入力される。そして、この光走査ユニット100からは、画像データDiに応じて変調された光ビーム103が出射され、この光ビーム103によって感光ドラム101の感光面が主走査方向に走査される。
【0075】
静電潜像担持体(感光体)たる感光ドラム101は、モータ115によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム101の感光面が光ビーム103に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム101の上方には、感光ドラム101の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ102が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ102によって帯電された感光ドラム101の表面に、前記光走査ユニット100によって走査される光ビーム103が照射されるようになっている。
【0076】
先に説明したように、光ビーム103は、画像データDiに基づいて変調されており、この光ビーム103を照射することによって感光ドラム101の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム103の照射位置よりもさらに感光ドラム101の回転方向の下流側で感光ドラム101に当接するように配設された現像器107によってトナー像として現像される。
【0077】
現像器107によって現像されたトナー像は、感光ドラム101の下方で、感光ドラム101に対向するように配設された転写ローラ108によって被転写材たる用紙112上に転写される。用紙112は感光ドラム101の前方(図13において右側)の用紙カセット109内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット109端部には、給紙ローラ110が配設されており、用紙カセット109内の用紙112を搬送路へ送り込む。
【0078】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙112はさらに感光ドラム101後方(図13において左側)の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ(図示せず)を有する定着ローラ113とこの定着ローラ113に圧接するように配設された加圧ローラ114とで構成されており、転写部から搬送されてきた用紙112を定着ローラ113と加圧ローラ114の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙112上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ113の後方には排紙ローラ116が配設されており、定着された用紙112を画像形成装置の外に排出せしめる。
【0079】
図13においては図示していないが、プリントコントローラ111は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ115を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【0080】
[カラー画像形成装置]
図14は本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施形態は、光走査装置を4個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図14において、260はカラー画像形成装置、211,212,213,214は各々実施形態1に示した構成を有する光走査装置、221,222,223,224は各々像担持体としての感光ドラム、231,232,233,234は各々現像器、251は搬送ベルトである。
【0081】
図14において、カラー画像形成装置260には、パーソナルコンピュータ等の外部機器252からR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ253によって、C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各画像データ(ドットデータ)に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置211,212,213,214に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム241,242,243,244が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム221,222,223,224の感光面が主走査方向に走査される。
【0082】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は光走査装置(211,212,213,214)を4個並べ、各々がC(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各色に対応し、各々平行して感光ドラム221,222,223,224面上に画像信号(画像情報)を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
【0083】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く4つの光走査装置211,212,213,214により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム221,222,223,224面上に形成している。その後、記録材に多重転写して1枚のフルカラー画像を形成している。
【0084】
前記外部機器252としては、例えばCCDセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置260とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【0085】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く斜入射光学系における偏向面の面偏心、及び偏向面の倒れ、さらに共役点のずれ等に起因するピッチムラのトータル量が理想的な走査線間隔の1/10以下となるように、即ち条件式(1)を満たすように各要素を設定することにより、光学系で発生するピッチムラを有効に低減することができる簡易な構成の光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考例1の主走査断面図
【図2】 本発明の参考例1の副走査断面図
【図3】 本発明の参考例1のポリゴンミラーの回転による面の出入りを説明する図
【図4】 本発明の参考例1の面倒れによるピッチムラを説明する図
【図5】 本発明の参考例1の共役点のずれによる倒れ補正の悪化を説明する図
【図6】 本発明の参考例1の面偏心によるピッチムラを説明する図
【図7】 本発明の参考例1の入射光線の光路図
【図8】 本発明の参考例1のx−y平面内での光路図
【図9】 本発明の参考例1の第3光学系の副走査倍率のピッチムラへの影響を示したグラフ
【図10】 本発明の実施形態1の光走査装置の副走査断面図
【図11】 本発明の実施形態1の走査光学系の副走査断面図
【図12】 本発明の実施形態1の走査光学系の主走査断面図
【図13】 本発明の画像形成装置の要部断面図
【図14】 本発明のカラー画像形成装置の要部断面図
【図15】 従来の光走査装置の要部概略図
【符号の説明】
1 光源手段(半導体レーザー)
2 光束変換素子(コリメーターレンズ)
3 開口絞り
4 レンズ系(シリンドリカルレンズ)
5 偏向手段(回転多面鏡)
67 走査レンズ系
6 第1の光学素子
7 第2の光学素子
8 被走査面(感光体ドラム)
S1,S2 走査光学系
1a,1b 光源手段
6A,6B 第1の走査レンズ
7M,7Y,7C,7K 第2の走査レンズ
9A,9M,9Y,9B,9C,9K 反射ミラー
8M,8Y,8C,8K 感光ドラム
10 光学箱
19 BDレンズ
20 BDセンサー
100 光走査装置
101 感光ドラム
102 帯電ローラ
103 光ビーム
104 画像形成装置
107 現像装置
108 転写ローラ
109 用紙カセット
110 給紙ローラ
111 プリンタコントローラ
112 転写材(用紙)
113 定着ローラ
114 加圧ローラ
115 モータ
116 排紙ローラ
117 外部機器
211、212、213、214 光走査装置
221、222、223、224 像担持体(感光ドラム)
231、232、233、234 現像器
241、242,243,244 光束
251 搬送ベルト
252 外部機器
253 プリンタコントローラ
260 カラー画像形成装置

Claims (5)

  1. 複数の光源手段から出射した複数の発散光束を他の状態に変換する第1の光学系と、回転多面鏡と、副走査断面内において前記第1の光学系により変換された複数の光束の各々の光束を前記回転多面鏡の同一の偏向面に主走査方向に長い線像として結像させる第2の光学系と、前記回転多面鏡の同一の偏向面にて偏向された複数の光束を異なる被走査面上に結像させる第3の光学系とを有する光走査装置において、
    副走査断面内において、前記第2の光学系から出射した複数の光束は、互いに異なる角度で前記回転多面鏡の偏向面に対し斜め入射しており、
    α:前記偏向面の法線と前記偏向面に入射する光束が成す副走査断面内における角度
    φ:前記回転多面鏡の同一の偏向面にて偏向された複数の光束の各々が前記被走査面上の走査中心を走査しているときの前記各々の光束と前記偏向面に入射する光束が成す主走査断面内における角度
    P:前記複数の被走査面の各々の被走査面における副走査方向の理想的な走査線ピッチ
    βs:前記第3の光学系における副走査断面内の横倍率
    Δ:前記回転多面鏡の回転軸から前記回転多面鏡の各偏向面までの距離の最大相対差
    γ:前記回転多面鏡の最大面倒れ角
    R:前記回転多面鏡の外接円半径
    N:前記回転多面鏡の面数
    θm:前記回転多面鏡の最大偏向角
    D:前記回転多面鏡の偏向面と前記複数の被走査面の各々の被走査面が副走査断面内において共役関係にある場合の共役点の前記第3の光学系の光軸方向への位置ずれ量とするとき、
    を満足し、
    副走査断面内において、互いに異なる角度で前記回転多面鏡の偏向面に対し斜め入射する複数の光束は、前記偏向面と前記第2の光学系の間で交差していることを特徴とする光走査装置。
  2. 以下の条件式を、
    0.5<βs<1.5
    満足することを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
  3. 前記回転多面鏡は、4面ポリゴンミラーであることを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査装置。
  4. 主走査断面内において、前記第2の光学系から出射した複数の光束の各々は、前記第3の光学系の光軸に対し斜め入射していることを特徴とする請求項1乃至3の何れか一項に記載の光走査装置。
  5. 請求項1乃至4の何れか一項に記載の光走査装置と、前記複数の被走査面に対応して配置された複数の感光ドラムと、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラと、を有するカラー画像形成装置。
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