(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザー光を発する複数の光源部と、各光源部から発せられたレーザー光を偏向させる１つのポリゴンミラーと、そのポリゴンミラーで偏向した複数のレーザー光を第１感光体と第２感光体とに分けて導く走査光学系と、を備えたレーザー走査装置であって、
前記走査光学系が、複数のレーザー光を屈折させるレンズと、そのレンズで屈折したレーザー光のうちの何本かを前記第１感光体に導くために、平面でない反射面での反射を行う第１ミラーと、その第１ミラーで反射されるレーザー光以外のレーザー光を前記第２感光体に導くために、平面でない反射面での反射を行う第２ミラーと、を有し、前記第１ミラーと前記第２ミラーが反射面形状の互いに異なる曲面ミラーであり、前記レンズから前記第１ミラーまでの光学距離と前記レンズから前記第２ミラーまでの光学距離とが異なることを特徴とするレーザー走査装置。
【請求項２】
レーザー光を発する複数の光源部と、各光源部から発せられたレーザー光を偏向させる１つのポリゴンミラーと、そのポリゴンミラーで偏向した複数のレーザー光を第１感光体と第２感光体とに分けて導く走査光学系と、を備えたレーザー走査装置であって、
前記走査光学系が、複数のレーザー光を屈折させるレンズと、そのレンズで屈折したレーザー光のうちの何本かを前記第１感光体に導くために、平面でない反射面での反射を行う第１ミラーと、その第１ミラーで反射されるレーザー光以外のレーザー光を前記第２感光体に導くために、平面でない反射面での反射を行う第２ミラーと、を有し、前記第１ミラーと前記第２ミラーが反射面形状の互いに異なる曲面ミラーであり、前記ポリゴンミラーから前記第１感光体までの副走査倍率と、前記ポリゴンミラーから前記第２感光体までの副走査倍率と、がほぼ同じであり、前記レンズから前記第１ミラーまでの光学距離と前記レンズから前記第２ミラーまでの光学距離とが異なることを特徴とするレーザー走査装置。
【請求項３】
レーザー光を発する複数の光源部と、各光源部から発せられたレーザー光を偏向させる１つのポリゴンミラーと、そのポリゴンミラーで偏向した複数のレーザー光を第１感光体と第２感光体とに分けて導く走査光学系と、を備えたレーザー走査装置であって、
前記走査光学系が、複数のレーザー光を屈折させるレンズと、そのレンズで屈折したレーザー光のうちの何本かを前記第１感光体に導くために、平面でない反射面での反射を行う第１ミラーと、その第１ミラーで反射されるレーザー光以外のレーザー光を前記第２感光体に導くために、平面でない反射面での反射を行う第２ミラーと、前記第１ミラーで反射されたレーザー光を前記第１感光体に導くために屈折させる第１長尺レンズと、前記第２ミラーで反射されたレーザー光を前記第２感光体に導くために屈折させる第２長尺レンズと、を有し、
前記第１ミラーと前記第２ミラーが反射面形状の互いに異なる曲面ミラーであり、前記レンズから前記第１ミラーまでの光学距離と前記レンズから前記第２ミラーまでの光学距離とが異なり、前記第１，第２ミラーが中央部において副走査断面の曲率を持っておらず、前記ポリゴンミラーのミラー面から前記第１感光体の表面までの距離と前記ポリゴンミラーのミラー面から前記第２感光体の表面までの距離と、がほぼ同じであり、前記第１長尺レンズから前記第１感光体の表面までの距離と、前記第２長尺レンズから前記第２感光体の表面までの距離と、がほぼ同じであり、前記ポリゴンミラーから前記第１感光体までの副走査倍率と、前記ポリゴンミラーから前記第２感光体までの副走査倍率と、がほぼ同じであることを特徴とするレーザー走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザー走査装置に関するものであり、例えば画像形成装置(レーザープリンタ，デジタル複写機等)のプリントヘッドを構成するレーザー走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
複数のレーザー光を１つのポリゴンミラーで偏向させて、複数の感光体を露光走査するタンデム型のレーザー走査装置が、従来より知られている。例えば特開２０００−１２１９８３号公報では、複数のレーザー光を単一のポリゴンミラーの異なる位置のミラー面で同時に偏向させて、複数の感光体上への描画を別々に行うことにより、カラー原稿の出力を高速に行う技術が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記レーザー走査装置では、異なる位置のミラー面で偏向するレーザー光だけでなく、同一位置のミラー面で偏向する２本のレーザー光も、光学的に等価な走査光学系により光路がそれぞれ折り曲げられて対応する感光体に導かれる。このため、各レーザー光をそれぞれの感光体に導く平面ミラーが多数必要とされる。これが部品点数の増大によるコストアップや各部品での誤差の累積による性能低下を招き、さらには装置の大型化を招くといった問題があった。
【０００４】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、光学部品点数を削減して小型で安価なレーザー走査装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１の発明のレーザー走査装置は、レーザー光を発する複数の光源部と、各光源部から発せられたレーザー光を偏向させる１つのポリゴンミラーと、そのポリゴンミラーで偏向した複数のレーザー光を第１感光体と第２感光体とに分けて導く走査光学系と、を備えたレーザー走査装置であって、前記走査光学系が、複数のレーザー光を屈折させるレンズと、そのレンズで屈折したレーザー光のうちの何本かを前記第１感光体に導くために、平面でない反射面での反射を行う第１ミラーと、その第１ミラーで反射されるレーザー光以外のレーザー光を前記第２感光体に導くために、平面でない反射面での反射を行う第２ミラーと、を有し、前記第１ミラーと前記第２ミラーが反射面形状の互いに異なる曲面ミラーであり、前記レンズから前記第１ミラーまでの光学距離と前記レンズから前記第２ミラーまでの光学距離とが異なることを特徴とする。
第２の発明のレーザー走査装置は、レーザー光を発する複数の光源部と、各光源部から発せられたレーザー光を偏向させる１つのポリゴンミラーと、そのポリゴンミラーで偏向した複数のレーザー光を第１感光体と第２感光体とに分けて導く走査光学系と、を備えたレーザー走査装置であって、前記走査光学系が、複数のレーザー光を屈折させるレンズと、そのレンズで屈折したレーザー光のうちの何本かを前記第１感光体に導くために、平面でない反射面での反射を行う第１ミラーと、その第１ミラーで反射されるレーザー光以外のレーザー光を前記第２感光体に導くために、平面でない反射面での反射を行う第２ミラーと、を有し、前記第１ミラーと前記第２ミラーが反射面形状の互いに異なる曲面ミラーであり、前記ポリゴンミラーから前記第１感光体までの副走査倍率と、前記ポリゴンミラーから前記第２感光体までの副走査倍率と、がほぼ同じであり、前記レンズから前記第１ミラーまでの光学距離と前記レンズから前記第２ミラーまでの光学距離とが異なることを特徴とする。
第３の発明のレーザー走査装置は、レーザー光を発する複数の光源部と、各光源部から発せられたレーザー光を偏向させる１つのポリゴンミラーと、そのポリゴンミラーで偏向した複数のレーザー光を第１感光体と第２感光体とに分けて導く走査光学系と、を備えたレーザー走査装置であって、前記走査光学系が、複数のレーザー光を屈折させるレンズと、そのレンズで屈折したレーザー光のうちの何本かを前記第１感光体に導くために、平面でない反射面での反射を行う第１ミラーと、その第１ミラーで反射されるレーザー光以外のレーザー光を前記第２感光体に導くために、平面でない反射面での反射を行う第２ミラーと、前記第１ミラーで反射されたレーザー光を前記第１感光体に導くために屈折させる第１長尺レンズと、前記第２ミラーで反射されたレーザー光を前記第２感光体に導くために屈折させる第２長尺レンズと、を有し、前記第１ミラーと前記第２ミラーが反射面形状の互いに異なる曲面ミラーであり、前記レンズから前記第１ミラーまでの光学距離と前記レンズから前記第２ミラーまでの光学距離とが異なり、前記第１，第２ミラーが中央部において副走査断面の曲率を持っておらず、前記ポリゴンミラーのミラー面から前記第１感光体の表面までの距離と前記ポリゴンミラーのミラー面から前記第２感光体の表面までの距離と、がほぼ同じであり、前記第１長尺レンズから前記第１感光体の表面までの距離と、前記第２長尺レンズから前記第２感光体の表面までの距離と、がほぼ同じであり、前記ポリゴンミラーから前記第１感光体までの副走査倍率と、前記ポリゴンミラーから前記第２感光体までの副走査倍率と、がほぼ同じであることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施したレーザー走査装置を、図面を参照しつつ説明する。図１は、タンデム型のレーザー走査装置の一実施の形態を示す概略構成図である。図１中、1は光源部、2はポリゴンミラー、3は共通レンズ、4Aは外側の自由曲面ミラー、4Bは内側の自由曲面ミラー、5と6は平面ミラー、7Aは外側の長尺レンズ、7Bは内側の長尺レンズ、8Aは外側の感光体、8Bは内側の感光体、10は集光レンズ、11はシリンダレンズである。
【０００７】
このレーザー走査装置は、１本のレーザー光(LA又はLB)を発する光源部(1)と、集光レンズ(10)及びシリンダレンズ(11)から成る光源光学系と、を４セット有しており、また、各光源部(1)から発せられた計４本のレーザー光(LA,LB)を偏向させるポリゴンミラー(2)を１つ有している。光源部(1)から発せられたレーザー光(LA,LB)は、上記光源光学系でそれぞれビーム整形される。その結果、各レーザー光(LA,LB)は、主走査方向についてはほぼ平行光になり、副走査方向についてはポリゴンミラー(2)のミラー面近傍で集光することになる。そして、各光源光学系でビーム整形された４本のレーザー光(LA,LB)は、２本ずつポリゴンミラー(2)の異なる位置のミラー面で同時に偏向反射される。なお、主走査方向はレーザー光(LA,LB)が感光体(8A,8B)を走査する方向であり、副走査方向は主走査方向に対して垂直な方向である。
【０００８】
またレーザー走査装置は、共通レンズ(3)，外側・内側の自由曲面ミラー(4A,4B)，２枚の平面ミラー(5,6)及び外側・内側の長尺レンズ(7A,7B)から成る走査光学系を２セット有しており、その２つの走査光学系がポリゴンミラー(2)をはさんで面対称に配置されている。その面対称に配置されている各走査光学系には、ポリゴンミラー(2)で偏向したレーザー光(LA,LB)が２本ずつ入射する。各走査光学系は、共通レンズ(3)，自由曲面ミラー(4A)及び長尺レンズ(7A)から成る外側光学系と、共通レンズ(3)，自由曲面ミラー(4B)，２枚の平面ミラー(5,6)及び長尺レンズ(7B)から成る内側光学系と、に分けられる。外側光学系は一方のレーザー光(LA)を外側の感光体(8A)に導き、内側光学系は他方のレーザー光(LB)を内側の感光体(8B)に導く。このようにして各走査光学系は２本のレーザー光(LA,LB)を２つの感光体(8A,8B)に１本ずつ分けて導くとともに、各レーザー光(LA,LB)をスポット状に集光させて感光体(8A,8B)に対する露光走査を行う。
【０００９】
表１と表２に、このレーザー走査装置に用いられている走査光学系のコンストラクションデータを示す(ただし片側の１セットのみを示す。)。表１は外側光学系のコンストラクションデータを光学面の座標データで示しており、表２は内側光学系のコンストラクションデータを光学面の座標データで示している。これらの座標データは、グローバル座標系(Ｘ，Ｙ，Ｚ)におけるローカル座標系(ｘ，ｙ，ｚ)の原点及びベクトルで各光学面(面頂点基準)の配置を表している。なお、評価面は各感光体(8A,8B)の表面に相当する。
【００１０】
表３と表４に、表１と表２に挙げられている光学面の形状を示す(ただし平面から成る光学面と評価面については記載を省略する。)。表３は外側光学系の光学面形状を示しており、表４は内側光学系の光学面形状を示している。ここで形状データ(ａij)が挙げられている光学面はいずれも自由曲面であり、その面形状は以下の式(FS)によって表現される。なお、走査光学系中のレンズの硝材は、すべて屈折率：１．５２４４０である。
【００１１】
【数１】
0004403676.tif 000002
【００１２】
【表１】
0004403676.tif 000003
【００１３】
【表２】
0004403676.tif 000004
【００１４】
【表３】
0004403676.tif 000005
【００１５】
【表４】
0004403676.tif 000006
【００１６】
外側光学系においてレーザー光(LA)は、共通レンズ(3)，自由曲面ミラー(4A)，長尺レンズ(7A)の順に通り、平面ミラーは介在しない。また、内側光学系においてレーザー光(LB)は、共通レンズ(3)，光路分離用の平面ミラー(5)，自由曲面ミラー(4B)，平面ミラー(6)，長尺レンズ(7B)の順に通る。共通レンズ(3)は外側光学系と内側光学系とで共用されて２本のレーザー光(LA,LB)を屈折させるが、それ以降に共用される光学部品は存在しない。したがって、自由曲面ミラー(4A,4B)と長尺レンズ(7A,7B)は外側と内側とで非共通である。
【００１７】
共通レンズ(3)は、どちらの面も主走査方向にのみ曲率を持っており、副走査方向には曲率を持っていない。レーザー光(LA,LB)がポリゴンミラー(2)に対し副走査方向に傾いて入射することに起因するボウや波面のねじれは、自由曲面ミラー(4A,4B)と長尺レンズ(7A,7B)のＺ１次項(j=1の項であり、Ｙ方向の位置に応じて変化する傾きに相当する。)を使って補正している。また、レンズ(3,7A,7B)とミラー(4A,4B)はいずれも主走査方向について対称であり、ポリゴンミラー(2)の右側と左側とで長手方向の位置を反対にして配置することにより、同じ形状の光学部品を使用することが可能である。
【００１８】
図１から分かるように、共通レンズ(3)から外側の自由曲面ミラー(4A)までの光学距離と、共通レンズ(3)から内側の自由曲面ミラー(4B)までの光学距離と、は異なっている。具体的に言えば、共通レンズ(3)から各自由曲面ミラー(4A,4B)までの光路長は、外側光学系では６５ｍｍなのに対し内側光学系では４９ｍｍとなっており、１６ｍｍの差がある。もし、共通レンズ(3)から自由曲面ミラー(4A,4B)までの光路長を内側光学系と外側光学系とで同じにしようとすると、光路折り曲げミラーを増やさないかぎり、内側の自由曲面ミラー(4B)を今よりも１６ｍｍ下側に下げて配置することが必要になり、その分ハウジングが上下方向に長くなってしまう。このレーザー走査装置では、内側の自由曲面ミラー(4B)をポリゴンミラー(2)側に近づけることによって、光路折り曲げミラーを増やすことなくハウジングを薄型化している。
【００１９】
このレーザー走査装置のように、同一レンズで屈折した複数のレーザー光のうちの何本かを平面でない反射面で反射させ、それ以外のレーザー光を平面でない他の反射面で反射させる走査光学系において、その同一レンズの屈折面から各反射面までの間の光学距離に差をつけることは、光学配置(装置サイズ等)と光学性能とのバランスをとる上でも望ましい。例えば反射面形状の互いに異なる曲面ミラーを用いることにより光学距離に差をつければ、走査光学系を各感光体毎に最適化することができる。つまり、レーザー光を対応する感光体に導くための光路折り曲げ機能と、光学性能を達成するための収差補正機能と、を各曲面ミラーが兼ね備えた光学構成にすることができる。したがって、光学部品の部品点数を削減することによってレーザー走査装置のコストダウンが可能になり、さらに、屈折面から反射面までの光路長を工夫することによってレーザー走査装置の薄型化が可能になる。
【００２０】
既に述べたように、自由曲面ミラー(4A,4B)と長尺レンズ(7A,7B)は外側と内側とで非共通であるが、自由曲面ミラー(4A,4B)は中央部において副走査断面の曲率を持っておらず(i=0,j=2の項が無い)、また、ポリゴンミラー(2)のミラー面から感光体(8A,8B)の表面までの距離や、長尺レンズ(7A,7B)から感光体(8A,8B)の表面までの距離は、内側光学系と外側光学系とでほぼ同じになっている。したがって、副走査倍率は内側光学系と外側光学系とで差がほとんどない。
【００２１】
また、このレーザー走査装置における光路分離は、ポリゴンミラー(2)後の上下方向の空間分離と、ポリゴンミラー(2)前の左右方向の空間分離と、により行われる。したがって、空間分離用のハーフミラー等は不要である。図２に、シリンダレンズ(11)，ポリゴンミラー(2)及び共通レンズ(3)における、偏向角０度のときの主光線入射高さを副走査方向(Ｚ方向)について示す。◆でプロットされたライン(PA)は、外側光学系におけるレーザー光(LA)の主光線入射位置Ｚ座標の計算結果を示しており、□でプロットされたライン(PB)は、内側光学系におけるレーザー光(LB)の主光線入射位置Ｚ座標の計算結果を示している。図２から分かるように、ポリゴンミラー(2)に入射するレーザー光(LA,LB)は、ポリゴンミラー(2)の回転軸に垂直な平面を挟んで逆方向に同じ角度だけ傾いている。そして、ポリゴンミラー(2)後の光路分離を助けるため、レーザー光(LA,LB)は副走査方向に関してポリゴンミラー(2)前でクロスする構成になっている。
【００２２】
なお、このレーザー走査装置では１つの光源部(1)が１本のレーザー光(LA又はLB)を射出し、１つの感光体(8A又は8B)に対する露光走査を１本のレーザー光(LA又はLB)で行う構成になっているが、これに限らない。例えば、２本以上のレーザー光を射出するマルチビームタイプの光源部を用いて、１つの感光体に対する露光走査を２本以上のレーザー光で行う構成にしてもよい。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、レーザー光を第１感光体に導くための第１ミラーと、レーザー光を第２感光体に導くための第２ミラーと、でレンズからの光学距離が異なるため、光学部品点数の削減が可能となり、レーザー走査装置の小型化とコストダウンが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】レーザー走査装置の一実施の形態を示す概略斜視図。
【図２】図１のレーザー走査装置における主光線入射位置のＺ座標を示すグラフ。
【符号の説明】
1  …光源部
2  …ポリゴンミラー
3  …共通レンズ(レンズ)
4A  …外側の自由曲面ミラー(第１ミラー)
4B  …内側の自由曲面ミラー(第２ミラー)
5  …平面ミラー
6  …平面ミラー
7A  …外側の長尺レンズ
7B  …内側の長尺レンズ
8A  …外側の感光体(第１感光体)
8B  …内側の感光体(第２感光体)
10  …集光レンズ
11  …シリンダレンズ
LA  …外側のレーザー光
LB  …内側のレーザー光
【図１】
0004403676.tif 000007
【図２】
0004403676.tif 000008