JPS63170611A - 情報記録用光学系 - Google Patents

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、レーザ光等を発生させる光源と、光ビームを
光走査する光走査器と結像光学系とからなり、記録装置
等に用いられる情報記録用光学系に関するものである。

〔発明の背景〕

電子写真法と情報記録用光源としてのレーザビーム走査
技術とを組合せたレーザビームプリンタは高速で複雑な
図形や文字、書式をプリントすることができ、コンピュ
ータの出力装置として広く用いられるようになっている
。

かかるレーザビームプリンタにおいて、文字や書式、図
形印刷を２〜４色で印刷したいという要求がある。

かかる要求を満たし、複数色印刷できるレーザビームプ
リンタとして例えば第４図に示す装置を提案した。

即ち感光ドラム１周面に帯電器１１、第１のレーザ走査
光学系２１、現像器３１．３２．帯電器１２、第２のレ
ーザ走査光学系２２、現像器３３．３４の順に設け、現
像器３１，３２，３３．３４には夫々異なる色の現像剤
を収納したもので、像担持体は帯電器１１によって一様
帯電なされたのち、第１のレーザ走査光学系２１によっ
て像形成がなされ、像形成がなされた潜像は現像器３１
によって１色目の現像がなされる。

１色目のトナー像をもった像担持体は帯電器１２によっ
て再び一様帯電がなされ、独立した第２のレーザ走査光
学系２２によって形成された潜像は現像器３３によって
２色目の現Ｃ象がなされる。感光ドラム１の第１回の回
転によって２色のトナー像を像担持体上に形成し、クリ
ーニング装置５１によってクリーニングされることなく
、第２回の回転で同じように帯電器１１による再帯電、
レーザ走査光学系２１による潜像形成後現像器３２によ
って第３色のトナー像形成、帯電器による“再帯電、レ
ーザ走査光学系２２による潜像形成後現像器３４によっ
て第４色のトナー像が重ねられたのち転写極１４によっ
て同期して搬送されて来た転写紙Ｐ上に転写し、４１！
！のトナー像が転写された転写紙Ｐが定着器４４によっ
て定着され、４色に印刷された転写紙が排出される。こ
こでレーザ光学走査系２１．２２はそれぞれ独立した光
学系で、それぞれ光源としての半導体レーザ、走査手段
としての回転主走査ミラーと走査レンズから構成されて
いる。

次に示すものは複数のレーザ光線をそれぞれ独立に光変
調し、異なる記録材料上の位置に同時に光記録する光学
系に関するものである。異なる記録材料上にそれぞれ独
立にレーザ記録を同時に行う場合として、例えば第５図
に示すようなレーザプリンタ光学系が考えられる。ただ
し、第５図においては２本のレーザ光線５１．５２をそ
れぞれ独立に光変調し、記録材料５９上の異なる位置に
レーザ記録する場合を示している０回転多面ｒ４５３お
よび５４はレーザ光を偏向、走査するためのものであり
、Ｆ−θレンズと称される５５．５６は記録材料５９ａ
、５９ｂ上にレーザ光を走査する微小スポットに変換す
るためのレンズである。記録材料５９は矢印方向に進行
しており記録材料全面にレーザ記録ができる。

ところで第５図のレーザプリンタにおいては、回転多面
鏡、Ｆ−θレンズが独立に記録する個数分必要なことに
なり、装置が大型、複雑、高価になる欠点があった。又
互いの回転が同一でなく書込み位置精度の保証が不充分
であった。

第６図は２本の互いに傾いたレーザ光を用いてレーザ記
録する場合を示す０回転多面鏡に斜め入射した後光走査
器を出射した２本の走査レーザ光は実線、鎖線で示した
ごとく結像レンズたるＦ　−θレンズ６５には異なる角
度で入射させる。

したがって、実線で示した走査レーザ光が１する光走査
面は一点鎖線で示しなＦ−θレンズ光軸をその面内に含
んでいるが、鎖線で示した走査レーザ光が作る光走査面
は光軸をその面内に含まないことになる。このため、Ｆ
−θレンズに斜めに入射する鎖線で示したレーザ光は記
録材料６９上では第６図のδで示したように歪曲した走
査線となってしまう。

ここで歪曲した走査線を修正するため、記録材１’４Ｇ
９前に円筒レンズを配置させている。

このために光学系はｔ！錐となってしまっていた。

即ち↑キ開昭５９−１８８６１６号公報等によって開示
された複数のレーザ系を用Ｃ）た光学系によるときも、
特開昭５６−１６１５６６号、同５７−６４７１８号公
報によって開示された結（立県を共通するようにした提
案もレーザ光学系のコンパクトさを書込み精度が両立し
ないところから装置を小型で簡単な構造とするものでは
なかった。

〔発明の目的〕

したがって、本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
をなくし、安価、小型、簡単で、位置精度の高い情報記
録用光学系を実現することにある。

〔発明の構成〕

上記の目的は、複数の光ビームを平行に発生させる光源
と前記複数の光ビームを走査する単一の偏向装置と、こ
れらの光ビームを結像されるための結像光学系が、各光
ビームに対応して各々平行に配置されていることを特徴
とする情報記録用光学系によって達成される。

ここで結像光学系とは光ビームが偏向装置を経た後、記
録体上に結像させるためのレンズ及びミラー等を含む光
学系を指すものである。

〔実施例〕　　　′ 本発明の光学系においては複数のレーザ光源を同一の記
録材料上位置に光走査するのに単一の光走査器、複数の
結像レンズを設け、各レーザ光源がその光路が独立の結
像系を有することを特徴とする。この為の配置は２つの
光路が互いに平行で光走査器の反射面を共有して、その
回転軸に対して垂直に設けられることを特徴とするもの
である。

以下第１図に示す実施例では半導体レーザ１０、コリメ
ータレンズ２、ｒθレンズ６がそれぞれ上下に２つ宛重
ねて構成される。そしてｆθレンズ６−１を通した一方
の光路がミラー８−１により下方に、折曲げられ感光体
に入射する。ｒθレンズ６−２を通した他方の光路はミ
ラー８−１′により下方に折曲げられ、ミラー８−２′
により方向を変えて感光体に入射するようにしたもので
ある。

第２図（ａ）　、　（ｂ）は走査光学系の結像レンズと
してプラスチックレンズを用いたレーザ光学系の他の構
成例を示す図である。＋２において、１０−１．１０−
２は図示されていないレーザ駆動回路により駆動される
光源である上下に重ねて設置された半導体レーザで、２
−１．２−２は該半導体レーザ１０−１゜１０−２から
出射される拡がりを持ったレーザ光を略平行な光とする
各々に設置されたコリメータレンズ、３−１．３−２は
該コリメータレンズ２−１゜２−２の各々の通過光を受
ける上下↓こ設置されたシリンドリカルレンズである。

シリンドリカルレンズ３−１．３−２は図の矢印ａ方向
に移動できるようになっている。

５はミラー４によって反射されたシリンドリカルレンズ
３−１．３−２の通過光を主走査方向に偏向させる偏向
装置、６−１．６−２は上下に設置された該は向装匠５
の反射光を等連光に変換するｆθレンズである。偏向装
置５としては、例えば、図に示すような回転多面Ｈ（ポ
リゴンミラー）が用いられる。７−１は一方の半導体１
０−１から出た光を回転多面鏡５のミラー面の倒れを光
学的に補正するシリンドリカルレンズ、８−１はレーザ
光で走査露光される感光体へと折曲げるミラーでミラー
８−１を通して感光体上を光走査する。９−１はシリン
ドリカルレンズ７−１の側方に配されたミラー、８１−
１は該ミラー９−１の反射光を受けるフォトセンサであ
る。

一方、他方の半導体１０−２から出た光は、「θレンズ
を通過した後ミラー８−２′、８−３”で折曲がり、シ
リンドリカルレンズ７−２を通り感光体上に対照される
。（第２図（ｂ）） 図に示す実施例では、シリンドリカルレンズ７にプラス
チックレンズが用いられている。このように構成された
装置の動作を概説すれば以下の通りである。

半導体レーザ１０−Ｌ、１０−２から出射したレーザ光
は、コリメータレンズ２−１．２−２によって平行光に
変換された後、シリンドリカルレンズ３−１゜３−２、
ミラー４を経て回転多面鏡、５に入射する。

回転多面鏡５は、例えば、図の矢印ＣＷ方向（時計回り
）に定速で回転しており、入射光は一つの面で共に反射
され、その反射光は図の矢印Ａ→Ａ′方向に移動する。

これら反射光はｒ−θレンズ６−１．６−２により等連
光に変換され、続くシリンドリカルレンズ７−１．７−
２で回転多面鏡５のミラー面の倒れによる補正、ミラー
８−１．８−２′。

８−２″によって折曲げられて図示されていない感光体
上を矢印Ｂ方向に走査する。この結果、感光体の主走査
方向にレーザ光による走査露光が行われることになる。

ところで、実際の情報の書込みは各走査毎に同期をとっ
て行われる。具体的には感光体の上流側にあるミラー９
−１が一番端に入射したレーザ光を反射してフォトセン
サ８１−１に入射させる。

この時フォトセンサ８１−１より出力される信号を基準
として２ラインの書込みが同時に行われる。

半導体レーザを光源として用いる場合、レーザを駆動す
る電流を直接スイッチングすることによりレーザ光の変
調が可能である。このようにして変調された光で感光体
上に潜像を形成し、公知の電子写真プロセスにより出力
（再生画像）を得ることができる。むろんミラーとフォ
トセンサーを下流の光路に対しても設け、独立に同期を
とることらできる。又書き込み位置を補正するために主
走査、副走査方向共同期信号入力時がら画像データ出力
時までの時間を、選択可能にしておくと調整に便利であ
る。

尚、上述の説明では偏向装置として回転多面鏡を用いた
が、代わりにガルバノミラ−を用いることもできる。こ
の場合には「θレンズ６の代わりにｒ　−５ｉｎ−’θ
特性をもつレンズを用いることが望ましい、又レーザ光
源はダイオードアレイであってもよい、この時は２つの
平行ビームを分離することができるように発光点が敲れ
ていることが必要である。この距離は１〜２０ａｍであ
る。

光路系のねじれ、距離のずれは折曲げミラーによって調
整する、あるいはレーザとコリメータレンズにより偏向
装置への入射角を調整することにより行うことができる
。

通常ミラー８−１は固定し、ミラー８−２を相対的に移
動し、書込み位置や書き込み幅や平行度、ドツト径が先
の書込みと一致するように調整する。

この場合一致の調整はトナーによる現像あるいはＣＣＤ
等の様なセンサを使用した治具を用いた測定装置によっ
て行う。

第３図は、非露光部分が背景部となり、露光部が静電像
となる静電像形成法によって静電像が形成され、現像が
静電像と同極性に帯電するトナーが付着する反転現像に
よって行われる本発明の情報記録用光学系を用いた適用
例を示している。

第３図の記録装置において、１はＳｅ等の光導電性感光
体表層を有し矢印方向に回転するドラム状の像担持体、
１１．１２は像担持体１の表面を一様帯電する帯電器、
２１．２２はカラー画像の色別の既に第２図で説明した
像露光部、３１〜３４は、マゼンタ、シアン、イエロー
、黒と言ったそれぞれ異なる色のトナーが現像剤として
用いられている現像器。

１３及び４１は像担持体１上に複数の色トナー像が重合
されて形成されたカラー画像を転写体Ｐに転写し易くす
るため、あるいは転写体Ｐが分離し易くするためにそれ
ぞれ必要に応じて設けられる転写前帯電器及び転写前露
光ランプ、１４は転写器、４４は転写体Ｐに転写された
トナー像を定着させる定着器、４２．１５は夫々除電ラ
ンプ、除電用コロナ放電器であって両者のいずれか一方
又は双方を組合せて使用する。１６は分離用除電極、４
３は像担持体１のカラー画像を転写した後の表面に接触
して表面の残留トナーを除去し、第１回の現像が行われ
た表面が到達するときまでには像担持体１の表面から離
れるクリーニングブレードやファーブラシを有するクリ
ーニング装置である。

ここで、帯電器１１．１２には、概して帯電している像
担持体１の表面に重ねて帯電するものにあっては特に、
先に帯電の影響が少なく安定した帯電を与えることがで
きる図示のようなスコロトロンコロナ放電器を用いるこ
とが好ましい。

又現像装置は、−成分現像剤あるいは二成分現像剤を現
像スリーブ上に保持し、感光体と前記現像剤層とが非接
触に保たれた榎態で、ＡＣあるいはＤＣバイアスを印加
して行う非接触現像装置を用いることが好ましい。

次にこの装置の作動について説明すると、除電１１５．
４２で除電され、クリーニング装置４３でクリーニング
されて、電位がＯとなっている初期状態に像担持体１の
予備回転により設定した後の像担持体１の表面に、１回
転目に帯電器１１によって一様に第１回帯電を施し、そ
の帯電面に色別の画像データを像露光２１によって露光
部の電位が略０となる第１回像露光を行い、形成された
静電像を現像器３１〜３２のうちの像露光２１に対応し
た色トナーの現像剤を用いている現像器によって第１回
反転現像し、像担持体１と同極性に帯電しているトナー
Ｔが付着する。

再び帯電器１２によって一様に第２回帯電を施し、その
帯電面に前とは異なる色に対応した画像データを像露光
２２により露光部の電位が略Ｏとなる第２回像露光を行
い、得られた静電像をそれに対応した色トナーの現像剤
を用いている別の現像器３３〜３４のいずれかによって
トナーＴ′による第２回現像する。

次に転写前処理１３，４１．転写極１４、除電器１５，
４２゜クリーニング装置４３を不作動とし、２回転目に
第３回、第４回の静電像形成と現像とを繰返して、第４
回現像が行われ色トナー像の重ね合わせられたカラー画
像が形成されるようになったら、それが通過するまで転
写前帯電器１３及び転写前露光ランプ４１を作動し、次
いで転写器１４によってカラー画像を像担持体１の回転
に同期して送られる転写体Ｐに転写し、転写されたカラ
ー画像は定着器４４によって転写体Ｐに定着され、カラ
ー画像を転写した像担持体１の表面は除電器１５．４２
によって除電されて、クリーニング装置４３によりクリ
ーニングされることによって初期状態に戻ることにより
カラー画像記録の１サイクルが完了する本発明の実施例
である。すなわち、毎回の静電像形成のための帯電は帯
電器１１．１２によって２度ずつ行われ、像露光も例え
ば第２図のレーザビームスキャナによって作られる２つ
の露光装置によって２度ずつ行われるから、記録装置を
小型に安価に構成すること、かつ、高速な記録ができる
。

この第３図の実施例においては、現像が静電像を同極性
に帯電するｌ・ナーで現像する反転現像法によって行わ
れる。

以上説明した本発明の情報記録用光学系を用いた記録装
置による上記の記録方法では、像担持体１上に形成され
たトナー像′４よ、転写用ドラムを使用することなく、
転写器１４によって像担持体１から直接転写体Ｐに転写
するようにしているので、色ずれを起すことなく、装置
を小型にできる。

〔発明の効果〕

本発明によって、複数の光ビームによって情報記録を行
うようにした情報記録用光学系の例えばポリゴン等の光
走査器を共通化することにより、位置精度が高く、かつ
小型・簡単な情報記録用光学系が提供されることとなり
、これを適用したカラー画像形成装置においても色ずれ
のない、良好な画像が小型化した装置によって実現する
ことができるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用したカラー画像形成装置の概略構
成図、 第２図は本発明の情報記録用光学系の第１の実施例を示
す概略構成図、 第３図は第２図の実施例の適用例を示すカラー画像形成
装置の概略構成図、 第４図は従来のレーザビームプリンタの概略構成図、 第５図及び第６図は従来例を示す情報記録用光学系の概
略構成図である。 １０・・・光源（半導体レーザ） ２・・・コリメータレンズ ３・・・シリンドリカルレンズ ４・・・ミラー ５・・・偏売装置 に＋ ６・・・ｆθレンズ ７・・・シリンドリカルレンズ ８・・・ミラー

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 複数の光ビームを平行に発生させる光源と前記複数の光
   ビームを走査する単一の偏向装置と、これらの光ビーム
   を結像されるための結像光学系が、各光ビームに対応し
   て各々平行に配置されていることを特徴とする情報記録
   用光学系。