JPH10186252A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】走査ラインのボウを抑えた光走査装置、および
その光走査装置を用いた色ずれの少ない高画質の画像を
形成することのできる画像形成装置を提供する。 【解決手段】４本の光ビームにより４つの感光体ドラム
１ａ〜１ｄを走査する光走査装置４０において、４本の
光ビームを出射する半導体レーザアレイ４５と、半導体
レーザアレイ４５から出射された光ビームを共通に偏向
するポリゴンミラー４９と、ポリゴンミラー４９により
偏向された各光ビーム相互の間隔を拡大する拡大光学系
６１と、拡大光学系６１で間隔が拡大された後の各光ビ
ームを相互に異なる方向に分離する、各光ビームに共通
の分離多面鏡５２と、分離多面鏡５２により分離された
各光ビームそれぞれのビーム径を、各光ビームに対応す
る各被走査体上で縮小するシリンドリカルレンズ６２ａ
〜６２ｄとを含み、各光ビームそれぞれを４つの感光体
ドラム１ａ〜１ｄそれぞれに導く最終ミラー５３ａ〜５
３ｄとを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数本の光ビーム
により複数の被走査体をそれぞれ走査する光走査装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラー複写機やカラープリンタな
どのカラー画像形成装置として、記録紙や中間転写ベル
トなどの転写媒体の移動方向に配置された複数の感光体
上にそれぞれ異なる色の画像を形成し、これらの画像を
転写媒体上に順次転写することによりカラー画像を形成
する、いわゆるタンデム型のカラー画像形成装置が広く
知られている。

【０００３】図９は、従来のタンデム型のカラー画像形
成装置の概略構成図である。図９に示すように、このカ
ラー画像形成装置には、記録紙Ｓの搬送方向Ｂに配列さ
れた、矢印Ａ方向に回転するＹ（イエロー）、Ｍ（マゼ
ンタ）、Ｃ（シアン）、およびＢＫ（ブラック）の４色
の画像データそれぞれに対応する感光体ドラム１ａ〜１
ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電するコロトロン型
の帯電器２ａ〜２ｄと、上記４色の画像データに基づい
て変調されたレーザビームを出射する光走査装置３ａ〜
３ｄと、光走査装置３ａ〜３ｄから出射されたレーザビ
ームを感光体ドラム１ａ〜１ｄに導くシリンドリカルミ
ラー４ａ〜４ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜
像をＹ、Ｍ、Ｃ、およびＢＫのトナーで現像する現像器
５ａ〜５ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成された
トナー像を記録紙Ｓに転写するための転写器６ａ〜６ｄ
と、記録紙Ｓを載置して感光体ドラム１ａ〜１ｄに共通
の接線に沿う搬送方向Ｂに記録紙Ｓを搬送する搬送ベル
ト７と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留したトナーを
除去するクリーナ８ａ〜８ｄと、転写終了後の記録紙Ｓ
上の転写像を定着する定着ロール９とが備えられてい
る。

【０００４】次に、このカラー画像形成装置の動作につ
いて説明する。Ｒ（レッド）、Ｇ（グリーン）、および
Ｂ（ブルー）のカラー画像データが、図示しないイメー
ジプロセッシングシステム（ＩＰＳ）に入力され、所定
の処理が施されＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ
（サイアン）、およびＢＫ（ブラック）の４色の画像デ
ータに分版されて光走査装置３ａ〜３ｄにそれぞれ入力
される。光走査装置３ａ〜３ｄは、それぞれの色の画像
データに基づいて変調されたレーザビームを出射し、そ
のレーザビームで感光体ドラム１ａ〜１ｄを走査するこ
とにより感光体ドラム１ａ〜１ｄを感光させる。光走査
装置３ａ〜３ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間には、
光走査装置３ａ〜３ｄから出射されたレーザビームを感
光体ドラム１ａ〜１ｄに導くためのシリンドリカルミラ
ー４ａ〜４ｄが配備されている。この光走査に先立ち、
感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面は、帯電器２ａ〜２ｄに
より一様に一次帯電されており、一次帯電された感光体
ドラム１ａ〜１ｄの表面に光走査装置３ａ〜３ｄによる
感光が行われることにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面
にそれぞれの色の静電潜像が形成される。感光体ドラム
１ａ〜１ｄ上に形成された静電潜像は感光体ドラム１ａ
〜１ｄの回転に伴い現像器５ａ〜５ｄと対向する現像位
置に達すると、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫのトナーを収納した現
像器５ａ〜５ｄによりそれぞれ現像され、感光体ドラム
１ａ〜１ｄ上にはそれぞれＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫのトナー像
が形成される。先ず、感光体ドラム１ａ上のＹのトナー
像が、転写器６ａによって、搬送ベルト７に載置されて
搬送されてきた記録紙Ｓ上に転写される。記録紙Ｓ上に
転写されたＹの転写像が感光体ドラム１ｂの転写位置に
到達するタイミングに合わせて感光体ドラム１ｂ上のＭ
のトナー像がＹの転写像の上に重ねて転写される。同様
にして感光体ドラム１ｃ，１ｄ上のＣ，ＢＫのトナー像
がＹ，Ｍの転写像の上に重ねて転写され、記録紙Ｓ上に
は４色の多重転写像が形成される。転写が終わった感光
体ドラム１ａ〜１ｄは、クリーナ８ａ〜８ｄにより、表
面に残留したトナーが除去されたのち、帯電器２ａ〜２
ｄにより一様に一次帯電されて次の画像形成サイクルに
移行する。一方、４色の多重転写像が形成された記録紙
Ｓは定着ロール９まで搬送され、定着ロール９により、
多重転写像の定着処理が行われる。

【０００５】図１０は、図９に示すカラー画像形成装置
に用いられる光走査装置の概略構成図である。図１０に
は、図９に示した光走査装置３ａ〜３ｄのうちのイエロ
ー用の光走査装置３ａが示されている。なお、光走査装
置３ｂ〜３ｄは光走査装置３ａと同一構成のため光走査
装置３ａについてのみ説明する。光走査装置３ａには、
発光時間制御回路１０と、レーザダイオード１１と、コ
リメータレンズ１２と、シリンドリカルレンズ１３と、
ポリゴンミラー１４と、ｆθレンズ１５とが備えられて
いる。発光時間制御回路１０にイエローの色の画像デー
タが入力されると、発光時間制御回路１０がその画像デ
ータに基づきレーザダイオード１１の発光時間を制御す
ることにより、レーザダイオード１１からは変調された
レーザビームが出射される。レーザダイオード１１から
出射されたレーザビームは、コリメータレンズ１２で集
光され、さらに、シリンドリカルレンズ１３により焦点
から拡散していくレーザビームが集光された後、ポリゴ
ンミラー１４に導かれる。ポリゴンミラー１４は、矢印
Ａ方向に回転しており、入射したレーザビームを反射偏
向させる。ｆθレンズ１５は、ポリゴンミラー１４から
の偏向ビームを主走査方向に集束させて感光体ドラム１
ａの露光ライン上に結像させる。こうして、感光体ドラ
ム１ａの露光ライン上を等速度でレーザビームが走査さ
れて感光体ドラム１ａへの画像の書き込みが行われる。
なお、感光体ドラム１ａの露光ラインの延長線上には照
射位置検出センサ１６が設けられており、照射位置検出
センサ１６の出力に基づいて感光体ドラム１ａへの主走
査が制御されるようになっている。なお、ｆθレンズ１
５と感光体ドラム１ａとの間に配備されたシリンドリカ
ルミラー４ａは、図９に示すように感光体ドラム１ａに
照射されるレーザビームの照射方向を変えるミラーであ
る。

【０００６】ところで、上記のようなタンデム型のカラ
ー画像形成装置では、複数の感光体ドラムにそれぞれ対
応する複数の光走査装置を用いて露光を行っているた
め、装置全体が大型化すると共にコストアップするとい
う問題がある。そこで最近では、複数の感光体ドラムに
対応する複数の光走査装置を一体化し複数の光学部品を
共通化することによって小型化および低コスト化を図っ
た光走査装置が提案されている。

【０００７】図１１は、一体化され光学部品が共通化さ
れた光走査装置の概略構成図である。この光走査装置２
０は、４本のレーザビームを出射する半導体レーザアレ
イ２５と、半導体レーザアレイ２５から出射された４本
のレーザビームを共通に反射偏向するポリゴンミラー２
９と、ポリゴンミラー２９で反射偏向した４本の偏向ビ
ームをそれぞれ主走査方向に集束させて感光体ドラム１
ａ〜１ｄの露光ライン上を等速度で走査させるｆθレン
ズ３０と、４本のレーザビームを所定の方向に導く反射
ミラー３１と、反射ミラー３１で反射した４本のレーザ
ビームを感光体ドラム１ａ〜１ｄの配列位置に応じた方
向に分離する、互いに入射角の異なる４枚のミラーを組
み合せて成る分離多面鏡３２と、分離多面鏡３２で分離
された４本のレーザビームをそれぞれ対応する感光体ド
ラム１ａ〜１ｄに導く最終ミラー３３ａ〜３３ｄと、最
終ミラー３３ａ〜３３ｄで反射したレーザビームをそれ
ぞれ副走査方向に集束させるシリンドリカルレンズ３４
ａ〜３４ｄとが備えられている。これらの光学部品は一
体化されて筐体２１内に収容されている。

【０００８】このような構成の光走査装置２０におい
て、半導体レーザアレイ２５から、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫの
画像データに基づいて変調された４本のレーザビームが
出射されると、４本のレーザビームは、ポリゴンミラー
２９により共通に反射偏向され、ｆθレンズ３０および
反射ミラー３１を介して分離多面鏡３２に入射し、そこ
で感光体ドラム１ａ〜１ｄの配列位置に応じた方向に分
離される。分離された４本のビームはそれぞれ対応する
感光体ドラム１ａ〜１ｄに導く最終ミラー３３ａ〜３３
ｄで反射され、シリンドリカルレンズ３４ａ〜３４ｄを
経て、予め一次帯電を受けた感光体ドラム１ａ〜１ｄを
露光する。こうして、感光体ドラム１ａ〜１ｄ表面に４
色に対応する静電潜像が形成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、図１１に示す
ような従来の光走査装置においては、４本のレーザビー
ム全てあるいは少なくとも３本のレーザビームは、光学
系の光軸を通らないため、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の
主走査ラインは、光学系の歪曲収差により、図１２に示
すようなボウ（ｂｏｗ）とよばれる弓状の歪みを持った
曲線となる。

【００１０】図１２は、従来の光走査装置において光学
系の歪曲収差により生じる主走査ラインの弓状歪みを示
す図である。図１２（ｂ）および図１２（ｃ）に示すよ
うに、レーザビームが光学系の歪曲収差の比較的少ない
光軸に近い部分を通る感光体ドラム１ｂ，１ｃの場合
は、各主走査ラインＬｂ，Ｌｃは比較的小さいボウを示
すが、図１２（ａ）および図１２（ｄ）に示すように、
レーザビームが光学系の歪曲収差の比較的多い光軸から
遠い部分を通る感光体ドラム１ａ，１ｄの場合は、各主
走査ラインＬａ，Ｌｄは比較的大きいボウを示す。

【００１１】各色画像の書き出しタイミングなどを制御
することにより、できるかぎり４本の主走査ラインＬａ
〜Ｌｄが重なり合うように調整しても、それぞれのボウ
の差のため重ね合わせるのは難しい。図１３は、図１２
に示す４本の主走査ラインを重ねて示した図である。本
来、一本の直線上に合致しなければならない４本の主走
査ラインが、図１３に示すように副走査方向に互いにず
れていると、カラー画像に色ずれとなって現れ、カラー
画像の画質を低下させる。なお、図１２および図１３で
は主走査ラインのボウを誇張して描いてある。

【００１２】この主走査ラインのボウは、レーザビーム
が光学系の光軸から遠い部分を通るほど大きくなるた
め、４本のレーザビームの間隔をできるだけ小さくして
４本のレーザビームを光学系の光軸に近い部分を通すよ
うにすれば、ボウも小さくなり、副走査方向の色ずれを
低減させることができる。しかし、各レーザビーム間の
間隔を小さくするには、その間隔に見合う小型化した分
離手段を製造する必要があるが、小型化には製造技術上
の限界がある上、分離手段相互の位置調整が困難になる
という問題もある。

【００１３】主走査ラインのボウを補正する方法とし
て、特開平６−２８６２２６号公報には、光軸に対し斜
めに配置した平行平板ガラスを用い、平行平板ガラスに
対し斜めに入射した走査光のたどる軌跡が弓状に曲がる
ことを利用して光走査装置によって生じるボウを相殺す
る方法が開示されている。しかしながら、この方法で
は、各レーザビームの光路中にそれぞれ平行平板ガラス
を挿入する必要があり、光走査装置の小型化を図る上で
大きな障害となる。すなわち、小型の光走査装置内に、
複数の平行平板ガラスを、互いに他のレーザビームの光
路を遮蔽することなしに配置するためのスペースを確保
することは極めて難しい。

【００１４】本発明は、上記の事情に鑑み、走査ライン
のボウを抑えた光走査装置、およびその光走査装置を用
いた色ずれの少ない高画質の画像を形成することのでき
る画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の光走査装置は、複数本の光ビームそれぞれにより
複数の被走査体それぞれを走査する光走査装置におい
て、上記複数本の光ビームを出射する光源、上記光源か
ら出射された複数本の光ビームを共通に偏向する偏向手
段、上記偏向手段により偏向された複数本の光ビーム相
互の間隔を拡大する拡大光学系、および上記拡大光学系
で間隔が拡大された後の複数本の光ビームを相互に異な
る方向に分離する、上記複数本の光ビームに共通の分離
光学素子と、上記分離光学素子により分離された上記複
数本の光ビームそれぞれのビーム径を、各光ビームそれ
ぞれに対応する各被走査体上で縮小する縮小光学素子と
を含む、上記複数本の光ビームそれぞれを複数の被走査
体それぞれに導く分離光学系を備えたことを特徴とす
る。

【００１６】ここで、上記拡大光学系が、二群のレンズ
を有し、これら二群のレンズの中間にｆθレンズが配置
されてなるものであることが好ましい。また、上記の目
的を達成する本発明の画像形成装置は、画像を形成する
過程に、画像情報を担持する複数本の光ビームそれぞれ
により複数の被走査体それぞれを走査する過程を含む画
像形成装置において、上記複数本の光ビームを出射する
光源、上記光源から出射された複数本の光ビームを共通
に偏向する偏向手段、上記偏向手段により偏向された複
数本の光ビーム相互の間隔を拡大する拡大光学系、およ
び上記拡大光学系で間隔が拡大された後の複数本の光ビ
ームを相互に異なる方向に分離する、上記複数本の光ビ
ームに共通の分離光学素子と、上記分離光学素子により
分離された上記複数本の光ビームそれぞれのビーム径
を、各光ビームそれぞれに対応する各被走査体上で縮小
する縮小光学素子とを含む、上記複数本の光ビームそれ
ぞれを複数の被走査体それぞれに導く分離光学系を具備
する光走査装置を備えたことを特徴とする。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図１は、本発明の光走査装置の第１の実施形
態の概略構成図である。本実施形態は、本発明の光走査
装置を、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シア
ン）、およびＢＫ（ブラック）の４色の画像データに対
応する４本の感光体ドラム１ａ〜１ｄ（本発明にいう被
走査体）を有する画像形成装置に組み込んで感光体上に
静電潜像を形成させる装置として使用した例を示してい
る。

【００１８】図１に示す光走査装置４０には、Ｙ、Ｍ、
Ｃ、ＢＫの画像データに基づいて変調された４本のレー
ザビームを出射する半導体レーザアレイ４５と、半導体
レーザアレイ４５から出射された拡散する４本のレーザ
ビームをそれぞれ平行ビームにするコリメータレンズ４
６と、コリメータレンズ４６を通過した４本のレーザビ
ームをそれぞれ副走査方向に集束させるシリンドリカル
レンズ４７とシリンドリカルレンズ４７を通過した４本
のレーザビームを所定の方向に反射する反射ミラー４８
と、反射ミラー４８で反射した４本のレーザビームを共
通に反射偏向するポリゴンミラー４９と、ポリゴンミラ
ー４９で反射偏向した４本のレーザビームをそれぞれ主
走査方向および副走査方向に集束させて感光体ドラム１
ａ〜１ｄの露光ライン上を等速度で走査させるｆθレン
ズ５０と、各レーザビーム相互間の間隔を拡大するため
の拡大光学系６１と、ｆθレンズ５０および拡大光学系
６１を通過した４本のレーザビームを所定の方向に反射
する反射ミラー５１と、反射ミラー５１で反射した４本
のレーザビームを感光体ドラム１ａ〜１ｄの配列位置に
応じた方向に分離する分離多面鏡５２と、分離多面鏡５
２で分離された４本のレーザビームをそれぞれ対応する
感光体ドラム１ａ〜１ｄに導く最終ミラー５３ａ〜５３
ｄと、最終ミラー５３ａ〜５３ｄで反射したレーザビー
ムをそれぞれ副走査方向に集束させるシリンドリカルレ
ンズ６２ａ〜６２ｄとが備えられている。これらの光学
部品は一体化されて筐体４１内に収容されている。ｆθ
レンズ５０は２枚以上のレンズにより構成されている。
ここで、縮小光学素子としてシリンドリカルレンズ６２
ａ〜６２ｄを用いる代わりに、光学性能上可能であれ
ば、最終ミラー５３ａ〜５３ｄとしてシリンドリカルミ
ラーを用いてレーザビームを副走査方向に集束させるよ
うな構成にしても良い。これは後述の他の実施形態にお
いても同様である。

【００１９】なお、上記の光学系のうち、分離多面鏡５
２が本発明にいう分離光学素子に相当するものであり、
シリンドリカルレンズ６２ａ〜６２ｄが本発明にいう縮
小光学素子に相当するものである。さらに、分離多面鏡
５２、最終ミラー５３ａ〜５３ｄ、およびシリンドリカ
ルレンズ６２ａ〜６２ｄが本発明にいう分離光学系に相
当するものである。

【００２０】ところで、主走査ラインのボウの発生を防
ぐために、ダイオード間の間隔の狭い半導体レーザアレ
イを用いることにより４本のレーザビームが光学系の光
軸のごく近傍を通過するようにすればよいということに
ついては既に述べたとおりであるが、ダイオード間の間
隔の狭い半導体レーザアレイを用いて４本のレーザビー
ムが光学系の光軸のごく近傍を通過するような構成の光
学系を採用すると、４本のレーザビームを互いに分離す
る分離多面鏡５２の製造が困難となる。また、図１に示
した種々の光学系の中にもボウの発生に比較的鋭敏な光
学系とそうでない光学系とがある。従って、全光学系を
対象にレーザビーム相互間の間隔を拡大する代わりに、
ボウの発生に比較的鋭敏な光学系のみを対象とすること
が効率的である。そこで、本実施形態では、これらの見
地から、光学系の中にでもボウの発生に最も鋭敏な光学
系であるｆθレンズ５０に注目しｆθレンズ５０以降の
光路を対象として４本のレーザビーム相互間の間隔を拡
大することとし、図１に示すように、拡大光学系６１を
シリンドリカル凹レンズおよびシリンドリカル凸レンズ
の二群のレンズで構成し、これら二群のレンズの中間に
ｆθレンズ５０を配置している。なお、シリンドリカル
凹レンズは光路の上流側に配置され、このシリンドリカ
ル凹レンズにはシリンドリカル凸レンズよりも焦点距離
が短いものが用いられる。そして、各レーザビーム相互
間の間隔が拡大光学系６１により拡大された状態で４本
のレーザビームは分離多面鏡５２に入射される。分離多
面鏡５２については後述する。

【００２１】図２は、本発明の第１の実施形態における
走査光学系の、副走査方向に平行な平面における展開図
である。なお、図２では、説明を簡略化するため、分離
多面鏡３２以降の光路については反射面５２ｂから感光
体ドラム１ｂに至る光路しか示していないが、他の３本
の光路についても、最終ミラー５３ａ〜５３ｄの位置、
設置角度が異なるだけで実質的に同一の光学系が構成さ
れている。

【００２２】図２に示すように、半導体レーザアレイ４
５から出射されたレーザビームは、コリメータレンズ４
６およびシリンドリカルレンズ４７により集束され、ポ
リゴンミラー４９により偏向され、拡大光学系６１によ
りレーザビーム間の間隔が拡大されるとともにポリゴン
ミラー４９で偏向されｆθレンズ５０でスポット径が調
整されたレーザビームが主走査方向に集束され、さらに
分離多面鏡５２の反射面５２ａ〜５２ｄ上で集束され、
さらにシリンドリカルレンズ６２ｂ（縮小光学素子）に
より感光体ドラム１ｂ上に集束される。すなわちこの光
走査装置は、副走査方向では、半導体レーザアレイ４５
の出射面とポリゴンミラー４９、ポリゴンミラー４９と
分離多面鏡５２、また、分離多面鏡５２と感光体ドラム
１ａ〜１ｄのドラム面が光学的に共役関係になってい
る。

【００２３】本実施形態では、半導体レーザアレイ４５
の出射面とポリゴンミラー４９、ポリゴンミラー４９と
分離多面鏡５２、また、分離多面鏡５２と感光体ドラム
１ａ〜１ｄのドラム面が光学的に共役関係になっている
場合を示したが、隣り合うレーザビーム同士が重なり合
わない位置でさえあれば、分離多面鏡５２は必ずしもポ
リゴンミラー４９や感光体ドラム１ａ〜１ｄのドラム面
と共役関係になくてもよい。また、隣り合うレーザビー
ム同士が重なり合わないという条件が満たされる場合
は、ポリゴンミラー４９と感光体ドラム１ａ〜１ｄのド
ラム面との間にこれら両者との共役点が存在しなくても
よい。

【００２４】図３は、第１の実施形態の拡大光学系によ
りレーザビーム間隔が拡大される様子を示す図である。
なお、図３には、４本の各レーザビームの光軸のみを示
してある。また、拡大光学系を構成する２枚のレンズの
間のｆシータレンズ５０は図示省略してある。図３
（ａ）は第１の実施形態の拡大光学系６１（シリンドリ
カル凹レンズ６１ａおよびシリンドリカル凸レンズ６１
ｂ）の作用を示すものであ。すわなち、図面左側から互
いに狭い間隔を保って平行に進行してきたレーザビーム
は、シリンドリカル凹レンズ６１ａによってそれぞれの
光路が外側に変えられ、次いで、シリンドリカル凸レン
ズ６１ｂにより光路が内側に変えられる。こうして、レ
ーザビーム間の間隔が拡大され、ほぼ平行なレーザビー
ムとなる。この拡大光学系によるレーザビーム間隔の拡
大率ｐ’／ｐは、シリンドリカル凸レンズ６１ｂとシリ
ンドリカル凹レンズ６１ａの焦点距離の比によって定ま
る。

【００２５】なお、第１の実施形態の変形として、図３
（ｂ）に示すように、上記のシリンドリカル凹レンズ６
１ａの代わりに、同程度の焦点距離をもつシリンドリカ
ル凸レンズ６１ａ’を用いて拡大光学系を構成してもよ
い。この場合も、レーザビーム間隔の拡大率はシリンド
リカル凸レンズ６１ｂの焦点距離とシリンドリカル凸レ
ンズ６１ａ’の焦点距離の比によって定まる。

【００２６】拡大光学系６１を経たレーザビームにおい
ては、ビーム径やボウも拡大されてしまう。そこで、分
離多面鏡５２により分離後、縮小光学素子を用いてビー
ム径を所望の大きさに戻し、ボウも縮小して直線性を高
める必要がある。シリンドリカルレンズ６２ａ〜６２ｄ
は、この縮小光学素子として作用するレンズである。こ
のように拡大光学系と縮小光学素子を組み合わせて用い
ることにより、レーザビームの分離を容易に行いつつ
も、ビーム径やボウは、拡大光学系６１および縮小光学
素子６２が存在しない場合と同程度の特性のものを得る
ことができる。

【００２７】第１の実施形態では、例えば、半導体レー
ザアレイ４５のアレイ間隔が２５μｍ、コリメータレン
ズ４６の焦点距離が１０ｍｍ、シリンドリカルレンズ４
７の焦点距離が１００ｍｍ、シリンドリカル凹レンズ６
１ａの焦点距離が１５ｍｍ、シリンドリカル凸レンズ６
１ｂの焦点距離が１５０ｍｍ、ｆθレンズ５０の焦点距
離が３００ｍｍ、最後のシリンドリカルレンズ６２ａ
（図１参照）の焦点距離が１２．５ｍｍになっており、
分離多面鏡５２の位置でのレーザビーム間隔は２．５ｍ
ｍ、レーザビーム径は５００μｍ、感光体ドラム１ａ〜
１ｄ上のレーザビーム径は５０μｍとなっている。ま
た、感光体ドラム１ａ〜１ｄの各中心間の距離は５０ｍ
ｍ、走査幅は２９７ｍｍである。

【００２８】なお、従来技術において２５μｍ間隔のレ
ーザアレイを用いると、分離多面鏡５２の位置でのレー
ザビーム間隔が約２５０μｍとなり、必要な精度を持つ
分離多面鏡５２の製造および正確な設置が極めて困難で
あり、現実的な製品化は不可能である。これに対し、本
実施形態では分離多面鏡５２の位置でレーザビーム間隔
は２．５ｍｍ程度まで拡大されるので、十分な精度で分
離多面鏡５２を製造することができ、また、正確な設置
を行うことも容易である。

【００２９】図４は、図１に示す光走査装置４０に用い
られる分離多面鏡の断面図である。図４に示すように、
分離多面鏡５２は、入射した４本のレーザビームをそれ
ぞれ対応する最終ミラー５３ａ〜５３ｄの方向に反射す
る反射面５２ａ〜５２ｄを有している。反射面５２ａ〜
５２ｄの反射角は最終ミラー５３ａ〜５３ｄの配備位置
によって定まるが、その最終ミラー５３ａ〜５３ｄの配
備位置は、半導体レーザアレイ４５から感光体ドラム１
ａ〜１ｄまでの各光路長が等しくなるように設定されて
いる。

【００３０】このようにして、本実施形態の光走査装置
では、拡大光学系、分離光学素子と縮小光学素子とを含
む分離光学系を組み合わせた光学系を用いることによ
り、主走査ラインの弓状歪は極めて小さいものとなる。
図５は、本実施形態の光走査装置による走査ラインの弓
状歪の減少効果を、従来技術と対比して示す図である。

【００３１】図５（ａ）は、図１１に示した従来技術に
より１００μｍのアレイ間隔を持つ半導体レーザアレイ
を用いたときの走査ラインの弓状歪を示しており、図５
（ａ）は、本実施形態の光走査装置による走査ラインの
弓状歪を示している。図５（ａ）に示すように、従来技
術で生じていた２０９μｍの色ずれが、図５（ｂ）に示
すように、本実施形態においては５２μｍにまで減少し
ている。その結果、出力画像の画質は格段に向上してい
る。これは、本実施形態におけるボウが、２５μｍ間隔
で出射された４本のレーザビームが分離されずに感光体
上に結像したときと同等のレベルにあることを意味す
る。すなわち、２０９μｍの色ずれが、２５μｍ÷１０
０μｍ倍、すなわち、約４分の１に減少している。

【００３２】拡大光学系として用いた二つのシリンドリ
カルレンズ６１ａ，６１ｂは、結像性などの要求によっ
ては、シリンドリカルレンズではなく、主走査方向にも
湾曲したトーリックレンズを用いてもよい。いずれのレ
ンズを用いた場合でも、光学系に拡大光学系６１および
縮小光学素子６２を挿入することは、光走査装置を小型
化する上での障害にはならない。

【００３３】以上の説明においては、走査ラインが光軸
の外側に向かって凸状に歪む光学系について説明した
が、走査ラインが光軸の外側に向かって凹状に歪む光学
系の場合においても同様の効果が得られる。図６は、走
査ラインが光軸の外側に向かって凹状に歪んだ様子を示
す図である。

【００３４】図６（ａ）〜図６（ｄ）に示すように、図
９（ａ）〜図９（ｄ）に比べてボウの凹凸の向きこそ異
なるものの、図９（ａ）〜図９（ｄ）と実質的には同様
なボウが形成される光学系が用いられた場合も、図５
（ｂ）に示したように、走査ラインの弓状歪は大幅に減
少する。その結果、出力画像の画質は格段に向上する。
なお、図２に示したように、ｆθレンズ５０は、拡大光
学系６１を構成する複数群のレンズにより両側から挟ま
れる構成とすることが望ましい。これは、以下に延べる
ように、十分な拡大率の実現と光走査装置全体の大型化
を防止するためである。拡大光学系６１により必要な拡
大率を得るには、２枚のレンズの焦点距離の比を大きく
しなければならず、後段のシリンドリカル凸レンズ６１
ｂの焦点距離を長くしなければならない。これは、焦点
距離の比を大きくするために前段のシリンドリカルレン
ズ６１ａ又は６１ａ’の焦点距離を短くしようとする
と、シリンドリカルレンズ６１ａ又は６１ａ’を必然的
にポリゴンミラー４９のごく近傍に配置しなけばならな
くなるため、設計上シリンドリカルレンズ６１ａ又は６
１ａ’の焦点距離には下限があるからである。さらに、
ｆθレンズ５０よりも後段に拡大光学系６１を配置する
となると、ｆθレンズ５０を挟んだ構成の場合に比べ、
主走査方向に非常に長いレンズが必要となる。これはコ
ストの上昇を招く上に、レイアウト上も光走査装置全体
の大型化を招くので好ましくない。したがって、十分な
拡大率の実現と光走査装置全体の大型化の防止のために
は、ｆθレンズ５０が拡大光学系６１を構成する複数の
レンズに挟まれる構成とすることがもっとも望ましい。

【００３５】なお、本実施形態では、４本のレーザビー
ムを感光体ドラム１ａ〜１ｄの配列位置に応じた方向に
分離する分離手段として分離多面鏡５２を用いたが、分
離多面鏡を用いる代わりに、回折格子アレイ、レンズア
レイ、凹面鏡アレイなどを用いてもよく、あるいは、各
感光体ドラム１ａ〜１ｄ毎にそれぞれ近接する複数のレ
ーザビームで走査して、走査速度の高速化、および高解
像度化を図るようにしてもよい。

【００３６】次に、上記の光走査装置が、画像記録装置
の光走査装置として組み込まれてなる本発明の画像記録
装置の実施形態について説明する。図７は、本発明の画
像記録装置の一実施形態を示すブロック図であり、図８
は、図７に示す画像記録装置のレーザ走査系の構成図で
ある。図７に示す画像記録装置は、その構成が信号処理
系１１０、レーザ走査系１２０、および画像出力系１３
０に大別される。なお、上記のレーザ走査系１２０は、
本発明にいう光走査装置（図１参照）に相当するもので
ある。

【００３７】画像を読み取って画像信号を得る例えばデ
ジタルスキャナなどの画像生成系１０１で得られた画像
信号が、信号処理系１１０を構成する画像信号処理シス
テム１１１に入力されると、この画像処理システム１１
１では、画像出力系１３０を構成する電子写真プロセス
１３２の機構を制御する機構制御部１３１からの制御情
報、例えば現像条件などの情報を受け、それに適合する
ように、入力された画像信号に適切な画像処理、例えば
階調処理や色補正処理などが施され、その画像処理後の
画像信号がレーザ変調信号生成部１１２に入力される。
レーザ変調信号生成部１１２では、入力された画像信号
に基づいて、レーザ走査系１２０を構成するレーザダイ
オード１２２から出射されるレーザ光の変調強度を表わ
すレーザ変調信号を生成する。このレーザ変調信号の生
成にあたっては、レーザ走査系１２０を構成する走査レ
ーザ光の同期検知手段１２６からの情報を受け、レーザ
走査と同期するようにレーザ変調信号が生成される。こ
の走査レーザ光の同期検知手段１２６は、本実施形態で
は、図８に示すように、ミラー１２６＿１と光センサ１
２６＿２とからなり、光センサ１２６＿２からは、レー
ザダイオード１２２から出射したレーザ光が図８に示す
矢印Ａ方向に一回偏向される毎に同期パルスが出力され
る。

【００３８】図７に示すレーザ変調信号生成部１１２で
生成されたレーザ変調信号Ｓ_L は、レーザ走査系１２０
を構成するレーザドライバ駆動回路１２１に入力され
る。レーザドライバ駆動回路１２１には、機構制御部１
３１からの機構制御情報Ｓ_C も入力され、レーザドライ
バ駆動回路１２１は、その機構制御に合わせて、レーザ
ダイオード（ＬＤ）１２２を駆動する。レーザダイオー
ド１２２は、レーザドライバ駆動回路１２１の駆動によ
り時系列的な強度変調を伴ったレーザ光を出射し、その
出射レーザ光は、レンズ１２３＿１，アパーチャ１２３
＿２，シリンドリカルレンズ１２３＿３からなるプレポ
リゴン光学系１２３を経由し、矢印Ｂ方向に回転するポ
リゴンミラー１２４＿１を含む光偏向器１２４により矢
印Ａ方向に繰り返し偏向され、さらにｆθレンズ１２５
＿１，およびシリンドリカルミラー１２５＿２からなる
ポストポリゴン光学系１２５を経由し、画像出力系１３
０を構成する、矢印Ｃ方向に回転する感光体１３３上を
矢印Ａ’方向に繰り返し走査（主走査）する。

【００３９】この感光体１３３は、光の照射により表面
の抵抗値が変化する性質を有し、画像情報を担持したレ
ーザ光により走査されることにより、その表面に静電潜
像が形成される。この感光体１３３に形成された静電潜
像は所定の電子写真プロセス１３２を経て、所定の用紙
上に、画像生成系１０１で得られた画像信号が担持する
画像のハードコピー１０２が生成される。

【００４０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光走査装
置によれば、拡大光学系を用いてレーザビーム相互間の
間隔を拡大することにより複数本の光ビームの分離を容
易に行うことができ、光ビームを分離した後、縮小光学
素子を用いて再び感光体上に光ビームを結像させるの
で、ボウの小さい光走査を行うことができる。

【００４１】また、上記の光走査装置を用いて構成され
た本発明の画像形成装置によれば、色ずれの少ない高画
質のカラー画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の光走査装置の第１の実施形態の概略構
成図である。

【図２】本発明の第１の実施形態における走査光学系
の、副走査方向に平行な平面における展開図である。

【図３】第１の実施形態の拡大光学系によりレーザビー
ム間隔が拡大される様子を示す図である。

【図４】図１に示す光走査装置に用いられる分離多面鏡
の断面図である。

【図５】本実施形態の光走査装置による走査ラインの弓
状歪の減少効果を、従来技術と対比して示す図である。

【図６】走査ラインが光軸の外側に向かって凹状に歪ん
だ様子を示す図である。

【図７】本発明の画像記録装置の一実施形態を示すブロ
ック図である。

【図８】図７に示す画像記録装置のレーザ走査系の構成
図である。

【図９】従来のタンデム型のカラー画像形成装置の概略
構成図である。

【図１０】図９に示すカラー画像形成装置に用いられる
光走査装置の概略構成図である。

【図１１】一体化され光学部品が共通化された光走査装
置の概略構成図である。

【図１２】従来の光走査装置において光学系の歪曲収差
により生じる主走査ラインの弓状歪みを示す図である。

【図１３】図１２に示す４本の主走査ラインを重ねて示
した図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム ２ａ〜２ｄ 帯電器 ３ａ〜３ｄ 光走査装置 ４ａ〜４ｄ シリンドリカルミラー ５ａ〜５ｄ 現像器 ６ａ〜６ｄ 転写器 ７ 搬送ベルト ８ａ〜８ｄ クリーナ ９ 定着ロール １０ 発光時間制御回路 １１ レーザダイオード １２ コリメータレンズ １３ シリンドリカルレンズ １４ ポリゴンミラー １５ ｆθレンズ １６ 照射位置検出センサ ２０ 光走査装置 ２１ 筐体 ２５ 半導体レーザアレイ ２９ ポリゴンミラー ３０ ｆθレンズ ３１ 反射ミラー ３２ 分離多面鏡 ３３ａ〜３３ｄ 最終ミラー ３４ａ〜３４ｄ シリンドリカルレンズ ４０ 光走査装置 ４１ 筐体 ４５ 半導体レーザアレイ ４６ コリメータレンズ ４７ シリンドリカルレンズ ４８ 反射ミラー ４９ ポリゴンミラー ５０ ｆθレンズ ５１ 反射ミラー ５２ 分離多面鏡 ５２ａ〜５２ｄ 反射面 ５３ａ〜５３ｄ 最終ミラー ６１ 拡大光学系 ６１ａ シリンドリカル凹レンズ ６１ａ’，６１ｂ シリンドリカル凸レンズ ６２ 縮小光学素子 ６２ａ〜６２ｄ シリンドリカルレンズ １０１ 画像生成系 １０２ ハードコピー １１０ 信号処理系 １１１ 画像信号処理システム １１２ レーザ変調信号生成部 １２０ レーザ走査系 １２１ レーザドライバ駆動回路 １２２ レーザダイオード １２３ プレポリゴン光学系 １２３＿１ レンズ １２３＿２ アパーチャ １２３＿３ シリンドリカルレンズ １２４ 光偏向器 １２４＿１ ポリゴンミラー １２５ ポストポリゴン光学系 １２５＿１ ｆθレンズ １２５＿２ シリンドリカルミラー １２６ 同期検知手段 １２６＿１ ミラー １２６＿２ 光センサ １３０ 画像出力系 １３１ 機構制御部 １３２ 電子写真プロセス １３３ 感光体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数本の光ビームそれぞれにより複数の
   被走査体それぞれを走査する光走査装置において、 前記複数本の光ビームを出射する光源、 前記光源から出射された複数本の光ビームを共通に偏向
   する偏向手段、 前記偏向手段により偏向された複数本の光ビーム相互の
   間隔を拡大する拡大光学系、および前記拡大光学系で間
   隔が拡大された後の複数本の光ビームを相互に異なる方
   向に分離する、前記複数本の光ビームに共通の分離光学
   素子と、前記分離光学素子により分離された前記複数本
   の光ビームそれぞれのビーム径を、各光ビームそれぞれ
   に対応する各被走査体上で縮小する縮小光学素子とを含
   む、前記複数本の光ビームそれぞれを複数の被走査体そ
   れぞれに導く分離光学系を備えたことを特徴とする光走
   査装置。
2. 【請求項２】 前記拡大光学系が、二群のレンズを有
   し、これら二群のレンズの中間にｆθレンズが配置され
   てなるものであることを特徴とする請求項１記載の光走
   査装置。
3. 【請求項３】 画像を形成する過程に、画像情報を担持
   する複数本の光ビームそれぞれにより複数の被走査体そ
   れぞれを走査する過程を含む画像形成装置において、 前記複数本の光ビームを出射する光源、 前記光源から出射された複数本の光ビームを共通に偏向
   する偏向手段、 前記偏向手段により偏向された複数本の光ビーム相互の
   間隔を拡大する拡大光学系、および前記拡大光学系で間
   隔が拡大された後の複数本の光ビームを相互に異なる方
   向に分離する、前記複数本の光ビームに共通の分離光学
   素子と、前記分離光学素子により分離された前記複数本
   の光ビームそれぞれのビーム径を、各光ビームそれぞれ
   に対応する各被走査体上で縮小する縮小光学素子とを含
   む、前記複数本の光ビームそれぞれを複数の被走査体そ
   れぞれに導く分離光学系を具備する光走査装置を備えた
   ことを特徴とする画像形成装置。