(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
変調周波数と光量を切り換え可能な複数の光源と、光源からの光を概略平行光線にするコリメータレンズと、前記光源からの光線を偏向走査する回転多面鏡と、光源と回転多面鏡の間の光軸上に凹レンズと凸レンズからなる２枚のレンズを光源の変調周波数に応じて挿脱する光走査装置を有する画像形成装置において、
スリットを前記２枚のレンズの光出射面と回転多面鏡の間に配置し、光源の変調周波数が高い時に光源の光量を大きくすることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、デジタル複写機やレーザプリンタなどの画像形成装置に含まれる光走査装置に関するものであり、特に、印刷ドット密度を切り換える機能を備えた装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数のレーザ光線を走査する光走査装置において、印刷ドット密度の切り換えを行なう技術が知られている。例えば、アフォーカルアナモフィックズームレンズを実装した構成がある（例えば、特許文献１参照。）。このズームレンズにより、光源と回転多面鏡の間の副走査方向の結像倍率を変えて、印刷ドット密度の切り換えを行なうものである。また、光路中に軸対称な光学系を挿脱自在に移動させるようにしており、この出し入れにより、複数ビームの間隔とビームを切り換える構成もある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５７−５４９１４号公報
【０００４】
【特許文献２】特開平１０−２０６７７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記した特許文献１，２いずれの方式でも、印刷ドット密度切り換えと同時にスポット径が変化する。つまり、印刷ドット密度を高くするとスポット径は小さくなる。
【０００６】
また、光走査装置内の各光学部品は、製造誤差、調整、配置誤差があり、走査面が必ずしも焦点と一致していないことがある。走査面と焦点がずれると、スポット径は増大する。同じ焦点ずれがある場合、焦点位置のスポット径が小さい方が、焦点ずれ時のスポット径の変化率が大きくなる。そのため、焦点ずれ量、切り換える印刷ドット密度によっては、印刷ドット密度の高い方がスポット径が大きくなってしまうといったことが発生していた。
【０００７】
以下に、焦点ずれ時のスポット径の変化について具体的に説明する。例えば、波長４８８ｎｍの光源を用い、２枚のレンズを光軸に挿入しない時には４８０ｄｐｉとなり、挿入時には６００ｄｐｉになるとする。
【０００８】
走査面と走査スポットの焦点位置ずれが０であれば、走査間隔、走査スポット径とも４８０ｄｐｉ時に約５３μｍ、６００ｄｐｉ時に約４２μｍとなる。しかし、調整誤差などにより、走査面と走査スポットの焦点位置が仮に５ｍｍずれていたとすると、走査間隔は前記同様の値となるが、走査スポット径は、下記の式により、４８０ｄｐｉ時に約７９μｍ、６００ｄｐｉ時に約８５μｍとなる。
【０００９】
【数１】
0004616735.tif 000002
【００１０】
このため、本来、小さいスポット径となる６００ｄｐｉ時の方が、逆に大きいスポット径となってしまう。スポット径が大きくなると、線幅等が太くなってしまい、良好な画質が得られなくなる。
【００１１】
一方、誤差のバラツキからみると、スポット径が小さくなるほどその影響が大きい。このため、スポット径を小さくした場合、或る走査位置では太く、或る走査位置では適正になるというような線幅のバラツキが生じる（不安定な画質）。この時、全体の印刷の印象が悪化してしまう。
【００１２】
本来、高密度に切り替えたときは、その印刷ドット密度に応じてスポット径を小さくするのが好ましい。しかし、スポット径を小さくすると、前記したように誤差のバラツキが影響してくる。
【００１３】
そのため、いずれの影響も受けないように、印刷密度を変えた時にもスポット径を一定とすることが考えられる。
【００１４】
本発明は、高ドット密度時の方が低ドット密度時より小さい場合、感光体上の焦点ずれが生じると、高ドット密度時の方が低ドット密度時よりも大きくなってしまうというという課題を解決し、安定した印刷が可能な画像形成装置とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本発明では、変調周波数と光量を切り換え可能な複数の光源と、光源からの光を概略平行光線にするコリメータレンズと、前記光源からの光線を偏向走査する回転多面鏡と、光源と回転多面鏡の間の光軸上に凹レンズと凸レンズからなる２枚のレンズを光源の変調周波数に応じて挿脱する光走査装置を有する画像形成装置において、スリットを前記２枚のレンズの光出射面と回転多面鏡の間に配置し、光源の変調周波数が高い時に光源の光量を大きくするようにしている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の構成により、印刷ドット密度、すなわち走査間隔を切り換えても、スポット径と光量が変化せず、焦点ずれがあっても高ドット密度印刷の方が大きなスポット径になることが無く安定した印刷が可能な画像形成装置を得ることが出来た。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図２に、本発明を適用した場合の画像形成装置の一例を示す。トナー像を形成するための記録媒体であるドラム形状の感光体１８は、回転駆動している。この感光体１８は、帯電装置１０にて特定の極性に均一に帯電された後、後述する光走査装置１１からのレーザビームにより露光されることで静電潜像が形成される。
【００１８】
この露光位置の回転下流側には、現像装置１２が配置されている。この現像装置１２にて現像された感光体１８上のトナー像は、搬送装置１４で搬送された印刷用紙１３の背面にトナーと逆極性の帯電が転写装置１５によってなされることで、感光体１８上のトナー像が印刷用紙１３上に転写される。
【００１９】
転写後は、図示しない剥離手段にて印刷用紙１３が感光体１８より剥離され、また、転写されなかったトナーは、清掃装置１６によって除去される。
【００２０】
一方、感光体１８より剥離された印刷用紙１３は、定着装置１７へ搬送される。定着装置１７は、加熱制御されるヒートロールとヒートロールに圧接する加圧ローラとから構成されている。従って、印刷用紙１３上に保持されたトナー像は加圧溶融され、圧力の作用にて定着される。この定着処理を終えた印刷用紙１３は、画像形成が終了したとして画像形成装置の外部に排出処理される。
【００２１】
図３は、図２の光走査装置１１の構成を示したものである。複数レーザ光源２０から発した光線２１は、コリメータレンズ２２で平行光線にされ、走査方向のみ所定の曲率をもつシリンドリカルレンズ２３を通り、球面レンズ２４をへて回転多面鏡２５によって、偏向走査され、Ｆθレンズ２６を介して折り返しミラー２９で反射し、図示しない感光体１８上に結像され静電潜像が作成される。なお、偏向走査された光線の一部はミラー２７によって、センサ２８へ入射され、そこからの出力信号により、複数レーザ光源２０から発せられる光線の書き込みのための変調を開始する。
【００２２】
次に、複数レーザ光源２０と回転多面鏡２５の間の光学系を図４から図６に示す。図では４ビーム走査の場合を示している。
【００２３】
図４は、走査方向断面図である。複数レーザ光源２０から出る光線のうちの１つの光線３５を図示したものである。コリメータレンズ２２を通過した光線は、シリンドリカルレンズ２３と球面レンズ２４でビーム幅が広げられ、平行光線で回転多面鏡２５へ到達する。シリンドリカルレンズ２３の焦点距離をａ、球面レンズ２４の焦点距離をｂとすると、シリンドリカルレンズ２３と球面レンズ２４の主点間距離はａ＋ｂとすればよい。このときビーム幅はｂ／ａ倍に拡大される。
【００２４】
図５は、副走査方向断面図である。複数レーザ光源２０から出る光線のうちの１つの光線３６を図示したものである。コリメータレンズ２２を通過した光線は、シリンドリカルレンズ２３を通過し、球面レンズ２４で回転多面鏡２５上に集光する。球面レンズ２４の焦点距離がｂの場合、球面レンズ２４と回転多面鏡２５の距離をｂとしている。
【００２５】
図６は、走査方向断面図である。複数レーザ光源２０から出る光線のうちの４つの光線の主光線（中心線）３７を図示したものである。４つの主光線はコリメータレンズ２２を通過後、一旦交差して、シリンドリカルレンズ２３で平行になるようにしており、球面レンズ２４により回転多面鏡２５上で交差するようにしている。コリメータレンズ２２の焦点距離をｃ、シリンドリカルレンズ２３の焦点距離をａとすると、コリメータレンズ２２とシリンドリカルレンズ２３の距離をｃ＋ａとすればよい。
【００２６】
図７は、切り換えレンズ組であり、この例では、走査方向には同じ断面形状をしているシリンドリカルレンズ２枚からなっており、後述するベース３０に実装されている。このレンズの挿脱方向は、シリンドリカルレンズの母線方向にしている。切り換えレンズ組は２枚構成であり、それぞれ、第１レンズ３２の焦点距離はｄ、第２レンズ３３の焦点距離はｅとし、２つのレンズの主点距離をＬとし、２枚の切り換えレンズ組を光軸からはずした時に４８０ｄｐｉ、光軸に挿入した時に６００ｄｐｉとすると、式（１）、式（２）を満たすようなｄ、ｅ、Ｌとすればよい。
【００２７】
−ｅ／ｄ＝６００／４８０  ……（１）
Ｌ＝ｅ＋ｄ  ………………………（２）
なお、Ｌの値は、第１レンズ３２及び第２レンズ３３の焦点距離の製造誤差を吸収するため、調整して固定できるようにすると良い。仮に、ｄ＝−８０ｍｍとすれば、式（１）、式（２）からｅ＝１００ｍｍ、Ｌ＝２０ｍｍが求められる。このレンズを挿入すれば、印刷ドット密度を４８０ｄｐｉから６００ｄｐｉに切り換えできる。６００ｄｐｉ時の走査間隔が４２．３μｍ、副走査方向スポット径が４２．３μｍとすれば、４８０ｄｐｉ時の走査間隔は５２．９μｍ、スポット径は５２．９μｍとなる。
【００２８】
図１に、本発明の実施例を示す。切り換えレンズ組を挿脱する位置は、図１に示すようにコリメータレンズ２２の後が好ましい。この位置は、図４、図５に示すように走査方向、副走査方向とも平行光であるから、収差やレンズ挿脱による焦点ずれが生じないためである。本発明の特徴は、スリット３１を切り換えレンズ組と回転多面鏡２５の間に実装していることであり、且つ、光源２０の変調周波数の高い時に光源の光量を大きくすることである。これにより、印刷ドット密度すなわち走査間隔を切り換えても、走査スポット径と走査光量が変わらないので、焦点ずれがあっても高ドット密度印刷の方が大きなスポット径にならないので安定した印刷が行なえる。
【００２９】
以下、具体例を示す。切り換えレンズ組が挿入された時に６００ｄｐｉ、外された時に４８０ｄｐｉとする。切り換えレンズ組が外されたときの副走査方向光線幅が仮に４ｍｍの場合、スリット３１の副走査方向幅を４ｍｍとすれば、課題で示したような、５ｍｍの焦点位置ずれがあっても、４８０ｄｐｉ時のスポット径は７９μｍで、６００ｄｐｉ時でも７９μｍと同じスポット径にすることができる。これは、スポット径とビーム幅の関係が下式の関係を有するためである。
【００３０】
ｄ＝４×λ×ｆ／（π×Ｄ）………（３）
ｄはスポット径、λは波長、ｆはレンズの焦点距離、πは円周率、Ｄはビーム幅である。
【００３１】
上記の式（３）より、４８０ｄｐｉ時のビーム幅が４ｍｍ、６００ｄｐｉ時もビーム幅が４ｍｍであれば、スポット径は同じになる。
【００３２】
なお、光学系倍率は切り換えレンズにより変化しており走査間隔は適正に変化されるため問題無い。なお、変調周波数の高い、すなわち、高印刷ドット密度のときは、低い場合に比べ、スリット３１で遮る光量が大きくなる。そのため、この遮られた量と同じだけ、光源本体の光量を大きくする必要がある。
【００３３】
例えば、上記の場合、４８０ｄｐｉ時のスリット３１を通過する光量を１００％とすると、６００ｄｐｉ時は２枚のレンズにより光が広がるので、２０％の光はスリットで遮られる。よって、６００ｄｐｉ時、スリット３１を通過する光量は４８０ｄｐｉ時の約８０％になる。だから、光源本体の光量を２０％大きくするように制御すれば良い。実際には、２枚のレンズの透過率にも影響されるため、切り換えレンズ組を挿脱しても、スリット３１から出てくる光量が変わらないように光源の光量を調整すれば良い。
【００３４】
なお、本実施例（図１）では、シリンドリカルレンズ２３と第１・第２レンズの間にスリット３１実装しているが、他に、シリンドリカルレンズ２３と回転多面鏡２５の間であれっても同様の効果がある。
【００３５】
また、上記実施例は、切り換えレンズ組が挿入されている時に６００ｄｐｉ、挿入されていない時に４８０ｄｐｉとしたが、逆であっても上記実施例と同様の効果が得られる。また、本発明は、６００，４８０ｄｐｉの組み合わせに限定されない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のレーザ光源装置を示す図である。
【図２】画像形成装置の構成を示す図である。
【図３】光走査装置の構成を示す図である。
【図４】光走査装置のレンズ系の走査方向断面図である。
【図５】光走査装置のレンズ系の副走査方向断面図である。
【図６】光走査装置のレンズ系の走査方向断面図である。
【図７】切り換えレンズ組を示す図である。
【符号の説明】
【００３７】
１０…帯電装置、１１…光走査装置、１２…現像装置、１３…印刷用紙、１４…搬送装置、１５…転写装置、１６…清掃装置、１７…定着装置、１８…感光体、２０…複数レーザ光源、２１…光線、２２…コリメータレンズ、２３…シリンドリカルレンズ、２４…球面レンズ、２５…回転多面鏡、２６…Ｆθレンズ、２７…ミラー、２８…センサ、２９…折り返しミラー、３０…ベース、３１…スリット、３２…第一のレンズ、３３…第二のレンズ、３５…光線、３６…光線、３７…主光線である。
【図１】
0004616735.tif 000003
【図２】
0004616735.tif 000004
【図３】
0004616735.tif 000005
【図４】
0004616735.tif 000006
【図５】
0004616735.tif 000007
【図６】
0004616735.tif 000008
【図７】
0004616735.tif 000009