JPS62254110A

JPS62254110A - 光ビ−ム走査装置およびそれを用いたカラ−プリンタ

Info

Publication number: JPS62254110A
Application number: JP61098729A
Authority: JP
Inventors: Kunio Yamada; 邦夫山田; Masao Ito; 昌夫伊藤; Koichiro Shinohara; 篠原　浩一郎
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1986-04-28
Filing date: 1986-04-28
Publication date: 1987-11-05

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野》本発明は光ビーム走査装置およびそれを用いたカラープ
リンタに関するものであり、特に光ど一ムの波長の変化
、あるい１よ複数の光ご′−ムの波長の違いに起因する
、露光面上における光ビーム照射点の主走査方向の位置
ずれを防止するに好適な光ビーム走査装置およびそれを
用いたカラープリンタに関するものである。

（従来の技術）レーザ１リンタ等に適用される光ビーム走査装置は、露
光面上の、あらかじめ定められた領域内に精度良く光ビ
ームを走査しなければならない。

このため、従来においては、ポリゴンミラーの百倒れに
起因する光ビーム照射点の副走査方向の位置ずれを補正
する機能（以下、而倒れ補正機能という）を備えた光ビ
ーム走査装置が提案されている。前記光ビーム走査装置
は、例えば特開昭５７−１４４５１７号公報に記載され
ている。

以下に図面を参照して、従来の光ビーム走査装置を簡単
に説明する。

第８図は１本の光ビームで走査を行なう従来の光ビーム
走査装置の一例を示す−慨略斜視図、第９図は第８図の
平面図、第１０図は第８図を光ビームの走査方向に垂直
な平面で切断した断面の展開図である。第８図において
は図を見易くターるために、レーザビーム８はその中心
軸のみか示されている。

各々の図において、シー１１光源装置１は、例えば半導
体レーザ等のレーザ光源および］リメータレンズより成
る。変調手段７は画像読取装置がら出力される画信号に
応じてレーザ光源装置１を駆動し、これにより該レーザ
光源装置１からｌｅｔレーザビーム８が出力される。

レーザビーム８はポリゴンミラー３の一鏡面３Ｆに指向
されるが、このとき第１０図より明らかなように、前記
レーザ光源装置１およびポリゴンミラー３の間の光路上
に配置された第１のシリンダレンズ２により、レーザビ
ーム８は前記鏡面３Ｆ上で、ポリゴンミラー３の回転軸
３Ｃの方向に集束する。

前記ポリゴンミラー３の鏡面３Ｆで反射したレーザビー
ム８は、Ｆθレンズ４および第２のシリンダレンズ５を
通過して、感光体上の例えば点Ｑ１に集束する。すなわ
ら、感光体６上の、レーザビーム８の走査方向における
レーザビーム８の集束は、第９図に示されているように
［θレンズ４により行なわれ、また前記走査方向に垂直
な方向におけるレーザビーム８の集束は第１０図に示さ
れるＪζうに第２のシリンダレンズ５により行なわれる
。

そして、モータ３Ａを付勢してポリゴンミラー３を矢印
六方向に回転させれば、感光体６上におけるレーザビー
ム８の集束点Ｑ１は矢印Ｃ方向に移動し、点Ｑ２に達す
る。これにより、感光体６上に走査線が１本形成される
。

したがって、ポリゴンミラー３を回転させて、該ポリゴ
ンミラ−３の側面に形成された投数の鏡面３Ｆでレーザ
ビーム８を順次走査すると共に、感光体６を例えば矢印
Ｂ方向に回転させれば、該感光体６上に所望の画像が形
成される。

さてこのように、当該光ビーム走査装置をレーザビーム
の走査方向から見た場合に、第１のシリンダレンズ２お
よび第２のシリンダレンズ５用いて、レーザご−ム８の
、ポリゴンミラー３の鏡面３Ｆにおける入射部Ｐと、感
光体６における入射点とを、光学的に共役関係にしてい
るので、鏡面３Ｆが回転軸３Ｃに対して傾斜しても、レ
ーザビーム８の走査点はその副走査方向にずれることが
ない。

（発明が解決しようとする問題点）上記した従来の技術は、次のような問題点を有していた
。

（１）ポリゴンミラーを用いた光ビーム走査装置におい
では、露光面に照射される光ビームは、前記したポリゴ
ン面倒れに起因して副走査方向にずれるばかりではなく
、倍率色収差により主走査方向にずれることがおる。

つまり、レーザ光源として半導体レーザ（ＬＤ＞を用い
た場合には、該半導体レーザの自己発熱あるいは周囲温
度の変化等により該半導体レーザから出力されるレーザ
ビームの波長が変化する。このようにレーザビームの波
長が変わると、そのレーザビームに対するＦＯレンズ４
の屈折率ｎが変わり、これにより該Ｆθレンズ４の焦点
距離ｆが変化する。そして、ｆＯの値が変わり、レーザ
ビームの、主走査方向における露光面への照射位置が変
化してしまう。

すなわち、第９図においては、レーザビーム８の走査開
始位置Ｑ１および／あるいは走査終了位＠Ｑ２が主走査
方向にずれ、そして走査線の艮ざが変わってしまう。

走査開始位置Ｑ１は、走査開始位置検出（Ｓｔａｒｔｏ
ｆ　５ｃａｎ）により補正することもできるが、その分
余計に走査終了位置Ｑ２が１゛れてしまう。

この結果、１本の光ビームで走査を行なう光ビーム走査
装置で、例えば複数枚のプリントを行なう場合に、記録
用紙上に形成されるトナー像の主走査線方向の幅が、プ
リン１〜開始時とプリント終了時とで異なってしまい、
プリントの均一化を期待することができない。

（２）また半導体レーザは、製品個々の性能のばらつき
により、その出力光の波長も一定でない。

したがって、複数の光ビームで走査を行なう光ビーム走
査装置においては、各半導体レーザから出力されるレー
ザビームによる走査線の長さか箕なるために、各走査線
上に配置される画素の相対的な位置関係がずれ、鮮明な
画像を得ることができない。

（３）さらに、光ビーム走査装置、特にマルチ光ビーム
走査装置を複数組設けてカラープリンタを構成する場合
においては、前述した各走査線上に配置される画素の相
対的な位置関係のずれに基因して色ずれが起こり、画像
が、極めて不鮮明となる。

本発明は、前述の問題点を解決するためになされたもの
である。

（問題点を解決するための手段および作用）前記の問題
点を解決するために、本発明は、「θレンズとして色消
しレンズを用いるという手段を講じ、これにより、光ビ
ームの波長の変化あるいは違いにより、露光面上におＣ
プる光ビームの、主走査線方向の位置ずれをなりジ、画
像を鮮明に、かつ均一化するようにした点に特徴がある
。

（実施例）以下に、図面を参照して、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明による光じ゛−ム走査装置の一実施例の
概略斜視図である。

第１図において、第８図と同一の符号は、同一または同
等部分をあられしている。

本発明の特徴は、第１図に示されるように、Ｆθレンズ
として倍率色収差を良好に補止した色消しＦθレンズ４
Δを用いた点にある。

第２図は、色消しＦθレンズ４Ａの一実施例を示す縦断
面図である。そして第２図に示される各数値を第１表に
示す。なお、第２図において、４１は色消しＦθレンズ
４Ａの光軸であり、また曲率生形ｒおよび厚みｄの添え
字は、各々第１表の面番号に対応している。第２図より
明らかなように、この実施例では、色消しＦθレンズ４
Ａは３つの部分群より成る。

第１表一１１一つぎに、以上の構成を有する色消し［θレンズ４Ａの特
性を説明する。

第３図は色消しＦθレンズ４Ａの特性を説明するための
、色消しＦθレンズ４Ａを通過する光ヒームの光路を、
ポリゴンミラー３の回転軸３Ｃの方向からみた図である
。第３図において、第１図と同一の符号は、同一または
同等部分をあられしている。また第３図においては、色
消しＦθレンズ４Ａは、その光軸４１が感光体６の露光
面に対して垂直となるように配置されている。以下の説
明においては、前記光軸４１と露光面との交点を原点と
いう。

さて、前記第２図および第１表の構成を有する色消しＦ
θレンズ４Ａの焦点距離ｆは、３００（ｍｍ）であり、
レーザ光の波長が７３０〜８３０　（ｎｍ）のときにお
ける倍率色収差は、該色消しＦθレンズ４Ａの光軸４１
からの振れ角θ（第３図）が２８．６（度）のときに７
〔μｍ〕である。

換言すれば７３０　（ｎｍ）の波長を有するレーザビー
ムの、振れ角θが２８．６（度）のときにおける照射点
と原点との距離は、８３０　（ｎｍ）の波長を有するレ
ーザビームの、振れ角θが２８．６（度〕のときにおけ
る照射点と原点との距離に比べて、わずか７〔μｍ〕し
か違わないのである。

第４図は前記色消しＦθレンズ４Ａのｆθリニアリティ
ー特性を示すグラフであり、縦軸にはレーザビームの振
れ角θ、横軸には、ｆθエラーが示されている。前記ｆ
θエラーは、振り角θのときにおけるｆθと、実際の原
点から照射点までの距離との違い、すなわち誤差を示す
ものである。

このｆθリニアリティー特性は、レーザビームの波長が
７３０〜８３０　（ｎｍ）の範囲にあるときのものであ
る。

この第４図から明らかなように、前記色消し−１３＝Ｆθレンズ４Ａにおいては、振れ角θが零から２８．６
（度〕の間にあるとき、ｆθエラーが約０．３ｃ％〕以
下である。

第５図はレーザビームの波長が７３０〜８３０（ｎｍ）
のときにおける前記色消しＦθレンズ４Ａの像面湾曲量
を示すグラフであり、縦軸にはレーザビームの振れ角θ
、横軸には像面湾曲量、すなわち光ビームの光軸方向に
おける焦点位置のずれを示している。また、符号Ｔで示
される曲線は、タンジエンシアル像面（光ビームが振れ
る方向の面）の像面湾曲量を、そして符号Ｓで示される
破線曲線は、サジタル像面の像面湾曲量を示している。

第５図から明らかなように、前記色消しＦθレンズ４Ａ
においては、タンジエンシアル像面における像面湾曲量
は約３　（ｍｍ）以下である。

なお、第５図においては、サジタル像面にお（）る像面
湾曲量も示されているが、第１図に示した光ビーム走査
装置において第１のシリンダレンズ２および第２のシリ
ンダレンズ５を用いて面倒れ補正を行なうようにすれば
、光ビームがサジタル像面方向へほとんど振れないので
、当該色消しＦＯレンズ４Ａを光ビーム走査装置に適用
する場合にはサジタル像面における像面湾曲量は考慮す
る必要がない。

第６図は本発明による光ビーム走査装置の他の実施例の
概略斜視図である。

第６図において第１図と同一の符号は、同一または同等
部分をあられしている。

この実施例はレーザ光源装置を複数個用いたマルチ光ビ
ーム走査装置に、色消しＦθレンズ４Ａを適用したもの
である。

第６図において、変調手段７Ａにより変調され、レーザ
光源装置１Ａから出力されるレーザビーム８Ａは、偏光
ビームスプリッタ１０に対してＳ偏光である。前記レー
ザビーム８Ａはポリゴンミラ一３の鏡面３Ｅに焦点をも
つ第１のシリンダレンズ２Ａを通過した後、１／２波長
板９を通過してＰ偏光となる。そして、レーザビーム８
Ａは偏光ビームスプリッタ１０を通過して鏡面３Ｆに照
射させる。

変調手段７Ｂにより変調され、レーザ光源装置１Ｂから
出力されるレーザビーム８Ｂも、Ｓ偏光である。前記ル
−ザビーム８Ｂはポリゴンミラー３の鏡面３Ｆに焦点を
もつ第１のシリンダレンズ２Ｂを通過した後、偏光ビー
ムスプリッタ１０で反射して鏡面３Ｆに照射させる。

前記レーザ光源装＠１Ａおよび第１のシリンダレンズ２
Ａ、ならびにレーザ光源装置１Ｂおよび第１のシリンダ
レンズ２Ｂはレーザビーム８Ａ。

８Ｂがポリゴンミラー３の回転軸３Ｃに垂直な平面を通
り、かつポリゴンミラー３の鏡面３Ｅ上に該ポリゴンミ
ラー３の回転軸３Ｃ方向に接近して照射されるように、
配置されている。

なお、前記１／２波長板９を用いるかわりに、レーザ光
源装置ＩＡを構成する半導体レーザおよびコリメータレ
ンズを９０度回転させても良い。

前記レーザビーム８Ａおよび８Ｂは、ポリゴンミラー３
の一鏡面３Ｆを反射し、色消しＦθレンズ４Ａ、および
第２のシリンダレンズ５を通過して感光体６に照！１１
される。そして前記ポリゴンミラー３が矢印六方向に回
転することにより、レーザビーム８Ａ、８Ｂは矢印Ｃ方
向に走査される。

さて、光ビーム走査装置のレーザ光源として複数の半導
体レーザを用いる場合、該半導体レーザの個々の特性の
ばらつきにより、各半導体レーザから出力されるレーザ
光の波長が異なるのが通例である。また各半導体レーザ
動作時の温度によってもレーザ光の波長は異なる。

しかし、この実施例のようにＦθレンズとして色消しＦ
θレンズ４Ａを用いれば、各レーザ光の波長が異なって
いても、各°レーザ光の、主走査線　１７一方向における照射位置ずれを防止することができる。

第７図は色消しＦＯレンズを使用した光ビーム走査装置
を複数台適用することにより構成されたカラープリンタ
の概略構成図である。

第７図に示したカラープリンタは、イエロー、マゼンタ
、シアン、およびブラックの４色のトナーによりカラー
プリントを行なうものである。

４個の感光体１４Ｙ、１４Ｍ、１４Ｇ、および１４Ｂの
周囲には、それぞれ所定の位置に、帯電器１１Ｙ、１１
Ｍ、ＩＩＣ，１１Ｂ、光ビーム走査装置１２Ｙ、１２Ｍ
、１２Ｇ、１２８１現像器１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｇ、１
３Ｂ、および転写装置１５Ｙ、１５Ｍ、１５０，１５８
が配置されている。

光ビーム走査装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ。

１２Ｂは、露光装置であり、第１図あるいは第６図に示
されたような、トθレンズとして色潤しＦθレンズを用
いたものである。そして、各光ビーム走査装置における
色消しＦθレンズは、その横倍率（ｆθ値）が各々等し
くなるように、すなわち各Ｆθレンズの製作誤差が最小
となるように、精密に製作されている。

前記光ビーム走査装置１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ。

１２Ｂは、それぞれ色画像供給装置２０に接続されてい
る。前記光ビーム上沓装置１２Ｙ、１２Ｍ。

１２０．１２Ｂは、前記色画像供給装置２０から供給さ
れるイエロー、マゼンタ、シアン、おＪ：びブラックの
画信号Ｙ、Ｍ、Ｃ，Ｂにより駆動され、前記感光体１４
Ｙ、１４Ｍ、１４Ｃ，１４Ｂ上に、各々の色に対応する
静電潜像をレーザビームにより形成する。

前記現像器１３Ｙ、１３Ｍ、１３Ｃ，１３Ｂは前記静電
潜像を、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、および
ブラックの色トナーで現像する。

さて、記録用紙は、まず、用紙搬送装置１８により感光
体１４Ｙへ搬送され（矢印Ｐ方向）、前記感光体１４Ｙ
に形成されたトナー像が転写装置１５Ｙにより前記記録
用紙に転写され、そして、定着装置１６Ｙによりイエロ
ー色のトナー像が定着される。

イエロー色のトナー像が定着された後は、記録用紙は、
順次に感光体１４Ｍ、１４Ｃ，１４Ｂへ搬送され、マゼ
ンタ、シアン、およびブラックのトナー像が記録用紙上
に形成され、定＠される。

この第７図に示されたカラープリンタは、各転写装置１
５Ｙ、１５Ｍ、１５Ｃ，１５Ｂにより記録用紙にトナー
像が転写される毎に、定着装置１６Ｙ、１６Ｍ、１６Ｃ
，１６Ｂにより定着が行なわれるように構成されている
が、例えば、すべての転写工程を終了した後に１回だけ
定着を行なうようにしても良いことは当然である。

さてこのように、複数の光ビーム走査装置を用いたカラ
ープリンタにおいて、各光ビーム走査装置に色消しＦθ
レンズを用いれば各レーザ光源、特に半導体レーザのレ
ーザ波長のばらつきおよび温度変化によるレーザ波長の
変化に起因する、走査線の主走査方向の色ずれがなくな
り、各色の描き込みを高精度で行なうことができる。

なお、各光ビーム走査装置１２Ｙ、１２Ｍ。

１２０．１２Ｂの色消しＦθレンズは、そのｆθ値が等
しくなるように精密に製作されるものとして説明したか
、各色消しＦθレンズのｆθ値が等しくならない場合に
は、ｆθ値に応じて、レーザ光源に入力される各画信号
の出力タイミングを決定するクロックパルスの発振周波
数を変え、実質的に各光ビーム走査装置により形成され
る走査線の長さを一定にするようにしても良い。

また、複数の光ビーム走査装置および感光体を用いたカ
ラープリンタのみならず、光ビーム走査装置および感光
体を各々１台ずつ用いて、該感光体に対して記録用紙を
複数回搬送させることによリカラー画像を得るカラープ
リンタにおいても、色消しＦθレンズを用いることによ
り、主走査線方向の色ずれを防止することができる。

さらに、Ｆθレンズは、光ビーム照剣点の主走査線方向
のずれを防止できるように、倍率色収差を補正した色消
し「θレンズであるものとして説明したが、倍率色収差
のみならず、軸上色収差をも補正する色消しＦθレンズ
であっても良いことは当然である。すなわち、前記軸上
色収差は、例えば、レーザ光源、］リメータレンズ等の
取付位置を調整することにより、補正することができる
が、軸上色収差をも補正する色消しＦθレンズを用いれ
ば、さらに光ビームの走査を、画像がぼけることなく正
確に行なうことができる。

（発明の効果）以上の説明から明らかなように、本発明によれば、つぎ
のような効果が達成される。

（１）［θレンズ“として色消しＦθレンズを用いたの
で、レーザ光源の自己発熱、周囲温度の変化等によりレ
ーザ光の波長か変化しても、露光面上における光ビーム
の、主走査線方向の位置ずれがなくなり、常に鮮明な画
像を得ることができる、。

また、主走査線の長さも変わらないので、記録画像の均
一化を図ることができる。

（２）マルチ光ビーム走査装置においては、各レーザ光
源の性能のばらつきによりそのレーザ光の波長が異なっ
ていても、各レーデ光による走査線の長さを一致させる
ことかできるので、各走査線上に配置される画素の相対
的な位置関係がずれたりしない。この結果、常に鮮明な
画像を得ることができる。

（３）Ｆθレンズとして色消しＦθレンズを用いたカラ
ープリンタにおいては、露光面上に形成される画情報の
、主走査線方向の位置ずれを防止することができること
により、色ずれがなくなる。この結果、極めて鮮明なカ
ラー画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】第１図は本発明による光ビーム走査装置の一実施例の概
略斜視図、第２図は色消し［θレンズの一実施例を示す
縦断面図、第３図は色消しｆθレンズを通過する光ビー
ムの光路をポリゴンミラーの回転軸の方向からみた図、
第４図は色消しＦθレンズのＦθリニアリティー特性を
示すグラフ、第５図は色消し［θレンズの像面湾曲量を
示すグラフ、第６図は本発明による光ビーム走査装置の
伯の実施例の概略斜視図、第７図は色消し［θレンズを
使用した光ビーム走査装置を複数台適用することにより
構成されたカラープリンタの概略構成図、第８図は従来
の光ビーム走査装置の一例を示１″概略斜視図、第９図
は第８図の平面図、第１０図は第８図を光ビームの走査
方向に垂直な　２４一平面で切断した断面の展開図ある。１、ＩＡ、ＩＢ・・・レーザ光源装置、２．２Ａ。２Ｂ・・・第１のシリンダレンズ、３・・・ポリゴンミ
ラー、３Ｃ・・・回転軸、３Ｆ・・・鏡面、４Ａ・・・
色消しＦθレンズ、５・・・第２のシリンダレンズ、６
゜１４Ｂ、１４Ｃ，１４Ｍ、１４Ｙ・・・感光体、８゜
８Ａ、８Ｂ−Ｌ／−’ｆｌｆ’−ム、１１Ｂ、１１Ｃ。１１Ｍ、１１Ｙ・・・帯電器、１２Ｂ、１２０゜１２Ｍ
、１２Ｙ・・・光ビーム走査装置、１３Ｂ。１３Ｃ，１３Ｍ、１３Ｙ・・・現像器、１５Ｂ。１５Ｃ，１５Ｍ、１５Ｙ・・・転写装置、１６Ｂ。１６Ｃ，１６Ｍ、１６Ｙ・・・定着装置代理人弁即士　
平木通人　外１名第　　８　　図第９図第１０図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）少なくとも１つの光ビームを発生する光ビーム発
生手段、該光ビーム発生手段で発生した光ビームを偏向
走査するポリゴンミラー、および該ポリゴンミラーによ
り偏向走査される光ビームの光路に配置されたＦθレン
ズを備えた光ビーム走査装置であつて、前記Ｆθレンズは、少なくとも倍率色収差が補正された
色消しＦθレンズであることを特徴とする光ビーム走査
装置。
（２）前記Ｆθレンズは、複数の部分群より成り、各部
分群の屈折率は前記ポリゴンミラー側で大きく、かつ各
部分群のアッベ数は前記ポリゴンミラー側で小さいこと
を特徴とする前記特許請求の範囲第１項記載の光ビーム
走査装置。
（３）少なくとも１つの光ビームを発生する光ビーム発
生手段、該光ビーム発生手段で発生した光ビームを偏向
走査するポリゴンミラー、および該ポリゴンミラーによ
り偏向走査される光ビームの光路に配置されたＦθレン
ズを備えた光ビーム走査装置を、露光装置として複数具
備したカラープリンタであつて、前記Ｆθレンズは、少なくとも倍率色収差が補正された
色消しＦθレンズであることを特徴とするカラープリン
タ。