JPH08234124A

JPH08234124A - 電子写真装置

Info

Publication number: JPH08234124A
Application number: JP3998295A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kamioka; 誠上岡
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-02-28
Filing date: 1995-02-28
Publication date: 1996-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】多光源を用いた光ビーム走査光学系を備えて
高速印字に対応できるとともに高品質の画像を得る。【構成】少なくともＮ個（Ｎは２以上の整数）の走査
ビームの光源１ａ、１ｂと、光源１ａ、１ｂから出射さ
れた各光ビームを整形する整形レンズ系２ａ、２ｂと、
回転可能なポリゴンミラー５ａ、５ｂをその回転軸芯方
向にＮ個重ねて配設した光ビームの偏向器４と、偏向器
４の各ポリゴンミラー５ａ、５ｂで偏向された光ビーム
の透過平面を変えて走査レンズ系７の同一平面を通るよ
うにする光学素子６と、光学素子６から入射された光ビ
ームを感光体２１の被走査面上に結像させる走査レンズ
系７と、走査される光ビームの同期を検出する同期検出
器９とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、レーザプリンタ等、光
ビームを感光体上に走査し、形成された潜像をトナーに
て現像する電子写真装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、デジタル複写機、普通紙ファクシ
ミリ、レーザビームプリンタ等を始めとした電子写真装
置は、高速印字、高解像度、静音等の特長を活かし、一
般オフィス、家庭等で広く用いられている。

【０００３】以下に、従来の高速印字対応の電子写真装
置について図６、図７を参照して説明する。図６におい
て、２０は電子写真装置本体、２１は感光体、２２は感
光体２１を帯電させる帯電器、２３は感光体２１に光ビ
ームを照射して画像データに対応した潜像を形成させる
光ビーム走査光学系、２４は感光体２１に形成された潜
像をトナーにて現像する現像器、２５は現像された感光
体２１上のトナー像を用紙に転写する転写装置、２６は
用紙に転写された後の感光体２１に残存するトナーを除
去するクリーニング装置、２７は感光体２１の電位を初
期化する除電器、２８はトナー像を用紙に定着させる定
着器、２９は用紙カセット、３０は用紙を搬送する搬送
系である。

【０００４】また、光ビーム走査光学系２３の構成を示
す図７において、３１ａ、３１ｂは光源、３２ａ、３２
ｂは光源３１ａ、３１ｂからの光ビームを平行光に整形
するコリメータレンズ、３３ａ、３３ｂはシリンドリカ
ルレンズ、３４は光源３１ａ、３１ｂからの光ビームを
偏向する偏向器、３５は偏向器３４によって偏向された
光ビームを感光体２１の被走査面上に微小ビーム径に結
像させるとともに等速で走査させる走査レンズ系、３６
は感光体２１の被走査面上に光ビームを導くためのミラ
ー、３７は偏向器３４の各偏向面での走査ビームの同期
をとる同期検出器、３８は光源３１ａ、３１ｂから出射
される光ビームの光軸を調整するためのビームスプリッ
タ、３９は偏向器３４に設けられたポリゴンミラー、４
０は光ビーム走査光学系のハウジングである。

【０００５】次に、以上の構成の電子写真装置の動作に
ついて説明する。電子写真装置の印字は、ホストコンピ
ュータから印字要求の信号が電子写真装置に送られてく
ることで開始される。まず、感光体２１がａ方向に回転
し、帯電器２２を通過した感光体２１の領域が均一に帯
電される。帯電された感光体２１は、光ビーム走査光学
系２３により光ビームを照射される。感光体２１は暗部
では絶縁性であり、光の照射された部分のみ導電性とな
り、帯電した電荷を除電する特性を有している。したが
って、画像データに対応した光ビームの照射を行なうこ
とで、感光体２１上に静電潜像を形成することができ
る。この形成された感光体２１上の潜像をトナーを有す
る現像器２４によって現像し、トナー像とする。得られ
たトナー像を用紙カセット２９から搬送系３０によって
搬送された用紙に転写装置２５によって転写し、定着器
２８で用紙に定着することで画像として出力される。転
写後の感光体２１はその表面に残存する残トナーをクリ
ーニング装置２６で除去され、電荷を初期化するため除
電器２７で除電が行なわれる。その後再び帯電器２２に
より均一に帯電され、以上の画像形成プロセスを繰り返
すことで連続的に画像を形成することができる。

【０００６】次に、光ビーム走査光学系２３の動作につ
いて説明する。低速印字対応の光ビーム走査光学系の場
合、感光体２１に対する時間当たりのビーム走査回数が
少ないために、１つの光源で十分であるが、高速印字対
応の光ビーム走査光学系２３の場合には感光体２１に対
する時間当たりの走査回数が多いため、多光源２１ａ、
２１ｂを用いることが偏向器２４の回転数、光ビーム走
査におけるドットクロックを抑え、光学系自体を小型に
できるメリットがある。

【０００７】多光源３１ａ、３１ｂ（ここでは２個の光
源を用いた場合について図示している）を用いた場合、
それぞれコリメータレンズ３２ａ、３２ｂによって出射
された光ビームが平行光に整形される。整形された光ビ
ームは、シリンドリカルレンズ３３ａ、３３ｂによって
副走査方向（光ビームの走査される方向を主走査方向と
し、それに対して垂直方向の感光体２１の移動方向を副
走査方向とする）のみ収束される。これは、偏向器３４
に設けられたポリゴンミラー３９の各ミラー面が加工上
僅かに傾いていてもポリゴンミラー３９と感光体２１を
光学的に共役関係にして（以後、面倒れ補正と称す
る）、偏向された光ビームの感光体２１上での基準走査
位置からのずれによる画像劣化を防止するためである。

【０００８】シリンドリカルレンズ３３ａ、３３ｂを透
過したそれぞれの光ビームが偏向器３４のポリゴンミラ
ー３９に同じ入射角度で入射するようにビームスプリッ
タ３８によって光源３１ａ、３１ｂからの光ビームの光
軸を調整する。ポリゴンミラー３９に入射された各々の
光ビームはポリゴンミラー３９の同一ミラー面に上下方
向に間隔を保たれている。この間隔が走査される２つの
光ビームの副走査方向のピッチ間隔を決める要因とな
り、画像品質において重要なポイントとなる。ポリゴン
ミラー３９で偏向された各々の光ビームは走査レンズ系
３５に入射し、感光体２１上を微小ビームに結像されて
等速にて走査される。走査された光ビームは感光体２１
の画像領域に達する前に同期検出器３７に導かれ、走査
方向の同期がとられる。このようにして偏向器３４のポ
リゴンミラー３９の１つのミラー面で２つの光ビーム走
査ができ、高速印字に対応できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の多光源を有する電子写真装置では、複数の光ビーム
の走査線の副走査方向のピッチ間隔は２つの光ビームの
ピッチ間隔とポリゴンミラー３９の回転速度に対して感
光体２１の周速度が正確に対応した状態を維持しないと
均一にできず、それらの極く僅かのずれやばらつきによ
っても不均一になり、仮に初期の状態でピッチ間隔を合
わせても、長期使用によりずれを生じ易く、副走査方向
のピッチ乱れによる画像劣化が著しいという問題があ
る。また、ポリゴンミラー３９により偏向された各々の
光ビームは走査レンズ系３５の異なる平面を透過するた
めレンズ加工誤差、取付誤差によって感光体２１を走査
する複数の光ビームの走査速度、走査線の曲がりが互い
の走査において僅かな差を生じ、主走査方向に対しても
走査される光ビームによるピッチ誤差での画像劣化が起
こり易いという問題がある。さらに、同期検出器３７も
光源の数が多くなるに従って受光センサを高さ方向に長
くしたり、あるいは集光レンズ等の付加部材が必要とな
るというという問題がある。

【００１０】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、多光
源を用いた光ビーム走査光学系を備えて高速印字に対応
できるとともに高品質の画像を得ることができる電子写
真装置を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の電子写真装置
は、少なくともＮ個（Ｎは２以上の整数）の走査ビーム
の光源と、光源から出射された各光ビームを整形する整
形レンズ系と、回転可能なポリゴンミラーをその回転軸
芯方向にＮ個重ねてかつそのミラー面を回転方向に互い
にずらせて配設して成り、整形レンズ系からの光ビーム
を偏向させる偏向器と、偏向器から出射された光ビーム
を感光体の被走査面上に結像させる走査レンズ系と、走
査される光ビームの同期を検出する同期検出器とを備え
たことを特徴とする。

【００１２】好適には、偏向器の各ポリゴンミラーで偏
向された各光ビームの透過平面の位置を変える光学素子
が偏向器と走査レンズ系の間に配設され、又は同機能が
走査レンズ系に持たせられる。

【００１３】また、各ポリゴンミラーは面数、内接半径
を同一とされ、ポリゴンミラー面数をＭとする時、重ね
られたポリゴンミラーのミラー位置が回転方向に対して
２π／（Ｍ・Ｎ）ラジアン毎回転方向にずらされて配置
され、かつ偏向されたＮ個の光ビームが走査レンズ系の
同一平面上を通過するように構成される。

【００１４】また、同期検出器が１つの受光センサにて
構成される。

【００１５】

【作用】本発明の電子写真装置によれば、回転可能なポ
リゴンミラーをその回転軸芯方向にＮ個重ねてかつその
ミラー面を回転方向に互いにずらせて配設した偏向器を
用いているので、ポリゴンミラーの回転速度と被走査面
の移動速度との対応関係に微小なずれが生じても副走査
方向のピッチ間隔ずれを緩和することができ、副走査方
向のピッチ間隔のずれによる画像劣化を抑制することが
できる。

【００１６】また、光学素子又は走査レンズ系に付加し
た機能により、偏向器の各ポリゴンミラーで偏向された
各光ビームの透過平面の位置を変えるようにすると、ポ
リゴンミラーの大きさや配置間隔を副走査方向のピッチ
間隔とは無関係に設定でき、製作・組立が容易となり、
また後述の如く偏向されたＮ個の光ビームを走査レンズ
系の同一平面上を通過させることができる。

【００１７】また、Ｎ個のポリゴンミラーのミラー位置
を回転方向に対して等配状態でずらせ、かつＮ個の光ビ
ームが走査レンズ系の同一平面上を通過するようにする
と、副走査方向のピッチ間隔がポリゴンミラーの回転速
度と被走査面の移動速度との対応関係に全く影響されず
に均一になり、また光ビームが走査レンズ系の同一平面
を透過するので加工精度や取付精度によって走査速度や
走査線の曲がりの影響を受けないために主走査方向のピ
ッチ誤差も生じず、従って多光源から出射された光ビー
ムの副走査方向のピッチ間隔を容易にかつ高精度に保つ
ことができ、また主走査方向の光ビームの位置精度も精
度良く合わせることができ、多光源を用いることによっ
て高速印字しながら高画質を画像を得ることができる。

【００１８】さらに、同期検出器を１つの受光センサに
て構成することにより、大型化したり、複雑な構成にな
らず、安価で応答速度の速いセンサを使用でき、走査方
向の同期のばらつきを抑制でき、一層高画質の画像を得
ることができる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の電子写真装置の一実施例につ
いて説明する。なお、電子写真装置の全体構成は、図６
を参照して説明した従来例と同一構成であるので、その
説明を援用してここでの説明は省略し、本実施例の要部
である光ビーム走査光学系について、図１〜図５を参照
して説明する。

【００２０】図１〜図４において、１ａ、１ｂは半導体
レーザ等から成る複数の光源、２ａ、２ｂは光源１ａ、
１ｂから出射された光ビームを平行に整形するコリメー
タレンズ、３ａ、３ｂは平行光を副走査方向に収束させ
るシリンドリカルレンズである。４はシリンドリカルレ
ンズ３ａ、３ｂを透過した光ビームを偏向させる偏向器
であり、複数のポリゴンミラー５ａ、５ｂを備えてい
る。６は偏向器４にて偏向された複数の光ビームを同一
平面上に導く光学素子、７は偏向器４のポリゴンミラー
５ａ、５ｂの回転によって走査され、光学素子６にて同
一平面上に導かれた光ビームを感光体２１上で結像させ
るとともに等速走査させる走査レンズ系、８は走査レン
ズ系７からの光ビームを感光体２１に導くためのミラ
ー、９は各走査ビームの同期をとるための同期検出器、
１０はビームスプリッタ、１１は光ビーム走査光学系の
ハウジングである。

【００２１】まず、複数の光源１ａ、１ｂからの光ビー
ムは各々コリメータレンズ２ａ、２ｂで平行光に整形さ
れ、シリンドリカルレンズ３ａ、３ｂで副走査方向に収
束される。これは従来例と同様にポリゴンミラー５ａ、
５ｂの面倒れ補正を行なうためである。したがって、面
倒れ補正が不要な場合はシリンドリカルレンズ３ａ、３
ｂは省略しても構わない。

【００２２】シリンドリカルレンズ３ａ、３ｂからの光
ビームはビームスプリッタ１０によってポリゴンミラー
５ａ、５ｂへの入射角を同じにするため光軸が合わせら
れる。これを上部から見た状態を図２に、側面から見た
状態を図３に示している。ビームスプリッタ１０は光軸
を変えるためにあり、その位置はコリメータレンズ２
ａ、２ｂとシリンドリカルレンズ３ａ、３ｂの間に配置
してもよい。ビームスプリッタ１０から出射された複数
の光ビームは、図３から分かるように上下方向に重ねら
れたポリゴンミラー５ａ、５ｂのミラー間隔距離に対応
して隔てられている。

【００２３】偏向器４においては、各ポリゴンミラー５
ａ、５ｂとも同一形状をしており、各々重ねられたポリ
ゴンミラー５ａ、５ｂは、光源１ａ、１ｂの数をＮ、ポ
リゴンミラー５ａ、５ｂの面数をＭとするとき、ポリゴ
ンミラーの回転方向に２π／（Ｎ・Ｍ）ラジアンずらし
た形状となっている。図示例のように光源１ａ、１ｂが
２個、ポリゴンミラー５ａ、５ｂの面数が６面の場合、
上下２つのポリゴンミラー５ａ、５ｂを２π／（２・
６）＝π／６ラジアン（３０度）回転方向にずらされて
いる。

【００２４】光源１ａからの光ビームはポリゴンミラー
５ａに、光源１ｂからの光ビームはポリゴンミラー５ｂ
にそれぞれ入射され、これらポリゴンミラー５ａ、５ｂ
により偏向された光ビームは、プリズム、ハーフミラ
ー、ビームスプリッタ、ミラー、光導波路等を用いた光
学素子６によって走査レンズ系７の同一平面を透過する
ように導かれる。本実施例の光学素子６は、図４に示す
ように、ミラー１２とビームスプリッタ１３にて構成さ
れ、各ポリゴンミラー５ａ、５ｂから走査レンズ系７ま
での面間隔距離が規定の長さになるように調整されてい
る。

【００２５】走査レンズ系７の同一平面に入射された各
々の光ビームは走査レンズ系７によって感光体２１上で
結像走査される。その際、ポリゴンミラー５ａ、５ｂの
ミラー位置を回転方向に対して等配状態でずらせ、かつ
それらの光ビームが走査レンズ系７の同一平面上を通過
するようにしているので、図５に示すように、光源１ａ
からの光ビームがポリゴンミラー５ａにて走査された走
査線Ｌ１の中間に、光源１ｂからの光ビームがポリゴン
ミラー５ｂにて走査された走査線Ｌ２が位置するように
感光体２１上に走査されることになる。これは、ポリゴ
ンミラー５ａ、５ｂの回転速度と感光体２１の回転速度
の間の対応関係のばらつきやずれには全く影響されるこ
となく達成される。

【００２６】また、走査される光ビームは感光体２１の
画像領域に達する前に同期検出器９によって同期がとら
れる。その際、走査レンズ系７から走査される各光ビー
ムは走査レンズ系７の同一平面を透過するため同期検出
器９の構成を単一の光源を用いた場合と同様な１つの受
光センサを用いた簡単な構成となる。また各走査ビーム
を同一走査面で走査するため、受光面積を小さく、応答
速度の速いセンサを使用でき、走査方向の同期のばらつ
きをさらに抑えることができる。

【００２７】以上のように、本実施例によれば、従来の
ように各光源からの光ビームを高精度に調整することな
く、副走査方向のピッチ間隔を設定でき、また従来のよ
うに異なったレンズ位置を透過するためレンズの加工誤
差での光ビームの走査ばらつきを抑えることができる。
さらに、各光源１ａ、１ｂからの光ビームを応答性の速
い同期検出器で検知できるため、センサのばらつきによ
る同期ずれも解消できる。かくして、本実施例によれば
多ビームによる副走査の走査線ピッチ間隔精度が良く、
また主走査方向の各ビームのばらつきを抑えた高速印
字、高画質を実現することができる。

【００２８】上記実施例ではポリゴンミラー５ａ、５ｂ
で偏向した各光ビームを走査レンズ系７の同一平面に入
射させる光学素子６を設けた例を示したが、走査レンズ
系７に同様な機能を設けることによって光学素子６を省
くこともできる。また、主走査方向の光ビームのばらつ
きが問題にならない場合には、光学素子６又はその機能
を用いながら各光ビームが走査レンズ系７の同一平面で
はなく、別の平面を透過するようにすることもできる。
さらに、その場合ポリゴンミラー５ａ、５ｂで偏向した
各光ビームがそのまま走査レンズ系の異なった平面を透
過するようにして光学素子６を省いた構成とすることも
できる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の電子写真装置によれば、以上の
説明から明らかなように、回転可能なポリゴンミラーを
その回転軸芯方向にＮ個重ねてかつそのミラー面を回転
方向に互いにずらせて配設した偏向器を用いているの
で、ポリゴンミラーの回転速度と被走査面の移動速度と
の対応関係がずれても副走査方向のピッチ間隔ずれを緩
和することができ、副走査方向のピッチ間隔のずれによ
る画像劣化を抑制することができる。

【００３０】また、光学素子又は走査レンズ系に付加し
た機能により、偏向器の各ポリゴンミラーで偏向された
各光ビームの透過平面の位置を変えるようにすると、ポ
リゴンミラーの大きさや配置間隔を副走査方向のピッチ
間隔とは無関係に設定でき、製作・組立が容易となり、
また後述の如く偏向されたＮ個の光ビームを走査レンズ
系の同一平面上を通過させることができる。

【００３１】また、Ｎ個のポリゴンミラーのミラー位置
を回転方向に対して等配状態でずらせ、かつＮ個の光ビ
ームが走査レンズ系の同一平面上を通過するようにする
と、副走査方向のピッチ間隔がポリゴンミラーの回転速
度と被走査面の移動速度との対応関係に全く影響されず
に均一になり、また光ビームが走査レンズ系の同一平面
を透過するので加工精度や取付精度によって走査速度や
走査線の曲がりの影響を受けないために主走査方向のピ
ッチ誤差も生じず、従って多光源から出射された光ビー
ムの副走査方向のピッチ間隔を容易にかつ高精度に保つ
ことができ、また主走査方向の光ビームの位置精度も精
度良く合わせることができ、多光源を用いることによっ
て高速印字しながら高画質を画像を得ることができる。

【００３２】さらに、同期検出器を１つの受光センサに
て構成することにより、大型化したり、複雑な構成にな
らず、安価で応答速度の速いセンサを使用でき、走査方
向の同期のばらつきを抑制でき、一層高画質の画像を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の電子写真装置における光ビ
ーム走査光学系の概略構成を示す斜視図である。

【図２】同実施例の光ビーム走査光学系の概略構成を示
す平面図である。

【図３】同実施例の光ビーム走査光学系の概略構成を示
す側面図である。

【図４】同実施例の光ビーム走査光学系の光路の説明図
である。

【図５】同実施例の感光体上での走査線の状態を示す斜
視図である。

【図６】従来例の電子写真装置の全体概略構成図であ
る。

【図７】同従来例における光ビーム走査光学系の概略構
成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ光源２ａ、２ｂコリメータレンズ４偏向器５ａ、５ｂポリゴンミラー６光学素子７走査レンズ系９同期検出器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくともＮ個（Ｎは２以上の整数）の
走査ビームの光源と、光源から出射された各光ビームを
整形する整形レンズ系と、回転可能なポリゴンミラーを
その回転軸芯方向にＮ個重ねてかつそのミラー面を回転
方向に互いにずらせて配設して成り、整形レンズ系から
の光ビームを偏向させる偏向器と、偏向器から出射され
た光ビームを感光体の被走査面上に結像させる走査レン
ズ系と、走査される光ビームの同期を検出する同期検出
器とを備えたことを特徴とする電子写真装置。
【請求項２】偏向器の各ポリゴンミラーで偏向された
各光ビームの透過平面の位置を変える光学素子を偏向器
と走査レンズ系の間に配設したことを特徴とする請求項
１記載の電子写真装置。
【請求項３】偏向器の各ポリゴンミラーで偏向された
各光ビームの透過平面の位置を変える機能を走査レンズ
系に持たせたことを特徴とする請求項１記載の電子写真
装置。
【請求項４】各ポリゴンミラーは面数、内接半径が同
一であり、ポリゴンミラー面数をＭとする時、重ねられ
たポリゴンミラーのミラー位置が回転方向に対して２π
／（Ｍ・Ｎ）ラジアン毎回転方向にずらされて配置さ
れ、かつ偏向されたＮ個の光ビームを光学素子によって
走査レンズ系の同一平面上を通過するようにしたことを
特徴とする請求項２又は３記載の電子写真装置。
【請求項５】同期検出器が１つの受光センサから成る
ことを特徴とする請求項４記載の電子写真装置。