(57)【要約】【課題】像倍率及びビーム径を適切に調整でき、かつ構成が簡単で、かつ安価なマルチビーム型の光走査装置を提供する。【解決手段】複合光源１０と、コリメータレンズ１２と、該コリメータレンズから出射した光束を集光するシリンダレンズ１４と、該シリンダレンズにより集光された光束を露光体の露光面における主走査方向に走査するポリゴンミラー１６と、該ポリゴンミラーで反射された後に異なる波長ごとに光束を分離する光学素子（２０，２６，２８）と、該光学素子と前記ポリゴンミラーとの間における光路上に長波長の光束に最適化されるＦθレンズ１８とを有する光学系とを有し、前記ポリゴンミラーの反射面から被露光体（３０，３２）の露光面に至る光路長を、短波長の光束の光路長Ｌｎの方を、長波長の光束の光路長Ｌｍより長くした。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長の異なるコヒーレント光を出射する複数の光源を近接して配置し各光源の光軸が、略平行に配置され各光軸を中心に広がり角をもって光を照射する複合光源と、
該複合光源を構成する各光源の光軸の略中心軸上に配置され前記複合光源からの出射された光束を略平行化するコリメータレンズと、該コリメータレンズから出射した光束を集光するシリンダレンズと、該シリンダレンズにより集光された光束を露光体の露光面における主走査方向に走査するポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーにより各波長のコヒーレント光毎に異なる被露光体の露光面における主走査方向に光束を照射するために前記ポリゴンミラーで反射された後に異なる波長ごとに光束を分離する光学素子と、該光学素子と前記ポリゴンミラーとの間における光路上に配置されるＦθレンズとを有する光学系とを有し、
前記ポリゴンミラーの反射面から前記被露光体の露光面に至る光路長を短波長の光束と長波長の光束とで異ならしめたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のポリゴンミラーの反射面から前記被露光体の露光面に至る光路長を、短波長の光束の前記光路長の方を、長波長の光束の前記光路長の方より長くしたことを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載の光学素子は、
前記複合光源から出射される光束を分割するハーフミラーと、
該ハーフミラーにより分割された各光束のうち特定の波長の光束のみを透過するバンドパスフィルタとを含んで構成されることを特徴とする光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光走査装置に係り、特に被露光体を複数有するカラープリンタ等の電子写真装置の露光装置に使用するに好適な光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式の露光装置は、大きく分類するとレーザダイオードを用いるもいのと発光素子（ＬＥＤ）を用いるものとがある。
発光素子（ＬＥＤ）を用いた露光装置では、被露光体に書き込む画像の画素１ドットに１つのＬＥＤを対応させて露光するようにしており、通常は、多数のＬＥＤを並べたＬＥＤヘッドと呼ばれる光源を使用する。
【０００３】
この光源は、ＬＥＤが複数個形成されたＬＥＤチップを基板上に並べて多数のＬＥＤ列を形成するように構成されている。ＬＥＤと被露光体の被露光面との間には、光学系を配設して結像面上に光を集光させる（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、レーザダイオードを用いる露光装置では、一つのレーザビームを、光走査手段を用いて被露光体の露光面上の主走査方向に走査する。
この露光装置では、被露光面上で同一の走査速度及びビーム形状を維持するためにＦθレンズを用いる。
【０００５】
レーザダイオードから出射したレーザビームは、拡散光であるためにコリメータレンズにより平行光とする。この平行光は、スリット等でビーム形状が制限され、シリンダレンズでポリゴンミラーの反射面上で副走査方向に集光させる。
次に光走査手段であるポリゴンミラーで主走査方向に走査された光がＦθレンズ（またはレンズ群）により被露光体の露光面上に集光され、等速走査される（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】
特許第３３４０６２６号公報
【特許文献２】
特許第３３３４４４７号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述した露光装置のうち発光素子を用いるものでは、露光装置を小型にできる利点がある。しかし、次の欠点を有する。
すなわち、
（１）多数のＬＥＤチップを基板上に精度良く並べることが、必要であること、
（２）回路が複雑であること、
（３）光学系の特性上、ＬＥＤチップと被露光体の露光面に至る光学系の距離精度が必要であること、
（４）ＬＥＤチップ間の光量のばらつきが大きく、補正が必要であること、
等の欠点が有る。
【０００８】
また、レーザダイオードを光源としてポリゴンミラー等で走査する光学系は、以下の利点を有する。
（１）一つの光源を走査するために露光面での光量斑が少ない、
（２）回路が単純である、
（３）光沢的に焦点深度が深いために露光面との距離精度が比較的低い、
等の利点がある。
【０００９】
近年、電子写真プリンタは、カラー化が進行している。特にシアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色の画像を１つの画像にまとめるために従来のブラック／ホワイトに比較して４回画像を形成する必要が有る。
電子写真方式のカラープリンタでは、シングルパス方式とマルチパス方式の２種類が有る。シングルパス方式は１ドラムに１露光装置を組み込み、４色の現像器でそれぞれ現像して中間転写体等に画像を重ねて一括で紙に転写する方式である。
【００１０】
マルチパス方式は、４個の現像器と４個の露光装置、４色の現像器を装備し機構的には、従来のブラック／ホワイト方式のプリンタを４個重ねた構造になる。
シングルパス方式は、４回画像を重ねるために印字速度が１／４になり、低速になる欠点がある。また、現像器等を移動する機構が複雑であるが、ドラム、露光装置が一つで構成できる利点がある。
マルチパス方式は、印字速度が速いが、露光装置や感光体が４個必要で複雑になるという欠点が有った。
【００１１】
本発明は、上記マルチパス方式の電子写真カラープリンタの露光装置に関するものである。従来のマルチパス方式の露光装置は、露光体の数だけレーザダイオードを有し、ポリゴンミラーやＦθレンズも同数必要である。この場合、装置が大型化し、コストアップとなるという欠点が有った。
【００１２】
また、一般にレンズを透過する光の波長により屈折率は、変化する。波長が短くなると屈折率が大きくなる。同一のレンズに波長の異なる光を入射すると、短波長の光束は短い距離で焦点を結び、波長の長い光束は長い距離で焦点を結ぶ。したがって、短波長の光と長波長の光とで同一ビーム径にするには、長波長の光の焦点距離を、短波長の光の焦点位置よりも前後にずらす必要がある。
また、主走査倍率は、同一位置では、短波長の光束の方が小さくなり大きな主走査倍率補正が必要となる。大きな倍率補正のためデータ周期を大きく変調させたり、データ幅を変えるなどの大きな補正が必要となるという問題が有った。
【００１３】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、波長の異なる複数の光束を同一の光学系で結像させる場合に像倍率及びビーム径を適切に調整でき、かつ構成が簡単で、かつ安価なマルチビーム型の光走査装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、波長の異なるコヒーレント光を出射する複数の光源を近接して配置し各光源の光軸が、略平行に配置され各光軸を中心に広がり角をもって光を照射する複合光源と、該複合光源を構成する各光源の光軸の略中心軸上に配置され前記複合光源からの出射された光束を略平行化するコリメータレンズと、該コリメータレンズから出射した光束を集光するシリンダレンズと、該シリンダレンズにより集光された光束を露光体の露光面における主走査方向に走査するポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーにより各波長のコヒーレント光毎に異なる被露光体の露光面における主走査方向に光束を照射するために前記ポリゴンミラーで反射された後に異なる波長ごとに光束を分離する光学素子と、該光学素子と前記ポリゴンミラーとの間における光路上に配置されるＦθレンズとを有する光学系とを有し、前記ポリゴンミラーの反射面から前記被露光体の露光面に至る光路長を短波長の光束と長波長の光束とで異ならしめたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、前記ポリゴンミラーの反射面から前記被露光体の露光面に至る光路長を、短波長の光束の前記光路長の方を、長波長の光束の前記光路長の方より長くしたことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２のいずれかに記載の光走査装置において、前記光学素子は、前記複合光源から出射される光束を分割するハーフミラーと、該ハーフミラーにより分割された各光束のうち特定の波長の光束のみを透過するバンドパスフィルタとを含んで構成されることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明の実施形態に係る光走査装置の構成を図１に示す。本実施形態に係る光走査装置では、波長の異なる複数の光束を一つの光学系で共用するように構成された光走査装置において、ポリゴンミラーの反射面から前記被露光体の露光面に至る光路長を、短波長の光束の前記光路長の方を、前記最長波長の光束の光路長より長くしたことを特徴としている。
【００１８】
図１において、本実施形態に係る光走査装置は、複数（本実施形態では２つ）の異なる波長のコヒーレント光を出射する複合光源１０と、コリメータレンズ１２と、シリンダレンズ１４と、ポリゴンミラー１６と、Ｆθレンズ１８と、ハーフミラー２０と、ミラー２２、２４と、第１のバンドパスフィルタ２６と、第２のバンドパスフィルタ２８とを有している。
【００１９】
複合光源１０は、本実施形態では２つの異なる波長のレーザ光（コヒーレント光）を出射するマルチビームレーザダイオードであり、２つの異なる波長（例えば、波長が６５０ｎｍと７８０ｎｍ）の光束を出射する２つのレーザダイオードが近接して配置されるように構成されている。この２つのレーザダイオードの光源間距離、すなわち、光軸間距離は例えば、１ｍｍ以内である。
【００２０】
コリメータレンズ１２は、複合光源１０から出射した光束を平行光にする。
また、シリンダレンズ１４は、ポリゴンミラー１６の反射面上に光束を集光させる機能を有する。このシリンダレンズ１４は、透過する光束に対して被露光体３０、３２の露光面における副走査方向のみパワー（集束機能）を有し、主走査方向にはパワーを有していない。
ポリゴンミラー１６は、図示してない駆動手段により一定の角速度で回転駆動され、その回転に伴い、入射された光束を被露光体３０、３２の被露光面の主走査方向に走査する機能を有している。
【００２１】
Ｆθレンズ１８は、ポリゴンミラー１６と光学素子との間における光路上に配置される。すなわち、Ｆθレンズ１８は、長波長（７８０ｎｍ）の光束を被露光体３２の被露光面に集光し、等速走査するように照射する機能を有する。
また、第１のバンドパスフィルタ２６は、短波長（６５０ｎｍ）の光束のみを透過させる機能を有し、第２のバンドパスフィルタ２８は、長波長（７８０ｎｍ）の光束のみを透過させる機能を有している。
【００２２】
ここで、ポリゴンミラー１６の反射面から被露光体の露光面に至る光路長をＬ、光束のビーム径をφとする。光路長Ｌとビーム径φとの関係を図２に示す。同図において、曲線Ｘは、長波長（７８０ｎｍ）の光束の特性を、曲線Ｙは、短波長（６５０ｎｍ）の光束の特性を示している。
【００２３】
本実施形態に係る光走査装置において、光学系の結像面である被露光体３０、３２における露光面における光束のビーム径を長波長（７８０ｎｍ）の光束と短波長（６５０ｎｍ）の光束とで略同一になるようにするには、長波長（７８０ｎｍ）の光束を基準にすると、長波長の光束のビーム径φが最小となるのは、光路長ＬがＬ＝ｃ（＝Ｌｍとする。）のときであり、ビーム径φはφ＝φ０である。
【００２４】
短波長の光束でビーム径φがφ＝φ０となるのは、Ｌ＝ｂ１，ｏｒＬ＝ｂ２（ｂ１＜ｂ２）である。ここで、光路長ＬをＬ＝ｂ１に選択すると、像倍率が小さくなるので、像倍率が長波長の光束の場合より大きくなるＬ＝ｂ２となるように短波長の光束の光路長Ｌｎを設定する。したがって、長波長の光路長Ｌｍ、短波長の光路長ＬｎはＬｍ≒Ｌｎの関係にある。図３はポリゴンミラー１６の反射面から被露光体３０，３２の露光面に至る光路長と主走査倍率との関係を示している。
なお、像倍率は必要に応じて図示していない光学手段又は、電気的データ変調により行うようにしている。
【００２５】
このように、短波長の光束の光路長の方を、最長波長の光束の光路長より長くすることにより、波長の異なる光束を同一の光学系で被露光体に結像させるのに、像倍率とビーム径とが最適となるようにしている。
なお、ハーフミラー２０と第１のバンドパスフィルタ２６、ハーフミラー２０と第２のバンドパスフィルタ２８は、それぞれ、異なる波長毎に光束を分離する本発明の光学素子に相当する。
また、露光体３０、３２は、例えば、感光体ドラムであり、図示していない駆動手段により副走査方向に回転駆動されるようになっている。
【００２６】
上記構成において、複合光源１０より２つの異なる波長の光束が、それぞれ、図示していない変調手段により、異なる画像等の情報に基づいて強度変調されて出射する。これらの２つの光束は、光軸を中心に広がり角をもって出射する。
複合光源１０より出射した光束は、コリメータレンズ１２により平行光にされ、この平行光となった光束は、シリンダレンズ１４により絞り込まれ、ポリゴンミラー１６の反射面上に集光される。
【００２７】
ポリゴンミラー１６により反射された光束は、Ｆθレンズ１８を介してハーフミラー２０に入射される。ハーフミラー２０に入射された光束は、二分され、二分された一方の光束は、ミラー２２で反射された後、第１のバンドパスフィルタ２６を介して被露光体３０の被露光面に照射され、ポリゴンミラー１６の回転に伴い、被露光体３０の被露光面上で主走査方向に走査される。
【００２８】
ここで、短波長（６５０ｎｍ）の光束が通過するポリゴンミラー１６の反射面から被露光体３０の露光面に至る光路の光路長Ｌｎは、既述したようにＬｎ＝ｂ２、短波長（７８０ｎｍ）の光束が通過するポリゴンミラー１６の反射面から被露光体３２の露光面に至る光路の光路長ＬｍはＬｍ＝ａとなるよう設定されており、第１のバンドパスフィルタ２２より短波長（６５０ｎｍ）の光束のみが透過するので、短波長（６５０ｎｍ）の光束がＦθレンズ１８の作用により被露光体３０の被露光面に集光し、この被露光面の主走査方向に等速走査されることとなる。
【００２９】
また、ハーフミラー２０で二分された他方の光束は、ミラー２４、第２のバンドパスフィルタ２８を介して被露光体３２の被露光面に照射され、ポリゴンミラー１６の回転に伴い、被露光体３２の被露光面上で主走査方向に走査される。
ここで、第２のバンドパスフィルタ２８より長波長（７８０ｎｍ）の光束のみが透過するので、長波長（７８０ｎｍ）の光束が第２のＦθレンズ２４の作用により被露光体３０の被露光面に集光し、この被露光面の主走査方向に等速走査されることとなる。
【００３０】
このようにして、被露光体３０の被露光面には短波長の光束により、また、被露光体３２の被露光面には長波長の光束により、それぞれ異なる画像等の情報が書き込まれることとなる。
【００３１】
本発明の実施形態に係る光走査装置によれば、波長の異なる複数の光束を出射する複合光源を光源とし、該光源から出射された各光束を対応する被露光体の主走査方向に走査する光走査装置における光学系を波長の異なる光束で共用化し、かつポリゴンミラーの反射面から前記被露光体の露光面に至る光路長を、短波長の光束の前記光路長の方を、長波長の光束の前記光路長の方より長くしたので、波長の異なる複数の光束を同一の光学系で結像させる場合に像倍率及びビーム径を適切に調整でき、かつ構成が簡単で、かつ安価なマルチビーム型の光走査装置を実現することができる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、波長の異なる複数の光束を出射する複合光源を光源とし、該光源から出射された各光束を対応する被露光体の主走査方向に走査する光走査装置における光学系を波長の異なる光束で共用化し、かつポリゴンミラーの反射面から前記被露光体の露光面に至る光路長を、短波長の光束の前記光路長の方を、長波長の光束の前記光路長の方より長くしたので、波長の異なる複数の光束を同一の光学系で結像させる場合に像倍率及びビーム径を適切に調整でき、かつ構成が簡単で、かつ安価なマルチビーム型の光走査装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る光走査装置の構成を示す図。
【図２】図１に示した光走査装置におけるポリゴンミラーの反射面から被露光体の露光面に至る光路長Ｌと複合光源の光束のビーム径との関係を示す特性図。
【図３】ポリゴンミラーの反射面から被露光体の露光面に至る光路長と主走査倍率との関係を示す説明図。
【符号の説明】
１０…複合光源、１２…コリメータレンズ、１４…シリンダレンズ、１６…ポリゴンミラー、１８…Ｆθレンズ、２０…ハーフミラー、２２、２４…ミラー、２６…第１のバンドパスフィルタ、２８…第２のバンドパスフィルタ、３０、３２…被露光体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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