JP2004330768A - 光ビーム走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少なくとも２ライン以上を同時にプリント可能にしてプリント速度を増加させかつ均一な画像を有する光ビーム走査装置を提供する。
【解決手段】イメージヘッドから走査された光ビームが感光ドラム上にスポットを形成してイメージを形成する光ビーム走査装置において、前記イメージヘッドが、感光ドラムの回転軸に対して垂直に配置され、ビデオ信号に応じてマルチビームを出力する多数の発光源からなる発光手段と、前記発光手段から出力されたマルチビームが前記感光ドラムの表面に沿って縦に多数のスポットを線状に形成するようにするためのレンズ系とを含む。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置の光ビーム走査装置に関する。さらに詳しくは、イメージヘッドから走査される光ビームが感光ドラムにスポットされてイメージを形成する光ビーム走査装置において、イメージヘッド内の発光手段を感光ドラムの回転軸に対して垂直に配置することにより、多数本のラインを同時にプリントすることができ、均一な画像を得ることが可能な画像形成装置の光ビーム走査装置に関する。

光ビーム走査装置は、画像形成装置、たとえばレーザプリンタ、ＬＥＤプリンタ、電子写真複写機およびワードプロセッサなどにおいて、光ビームを走査して光ビームを感光媒体にスポットさせることにより画像イメージを結像させる装置である（例えば、特許文献１参照）。

このような光ビーム走査装置は、画像形成装置が小型化、高速化および高解像化する方向に発展するにつれて、これに対応して小型化、高速化および高解像度の特性を有するように研究、開発されている。

画像形成装置の光ビーム走査装置は、光ビーム走査方式および光ビーム走査装置の構成によって、ｆ・θレンズを用いるレーザスキャニング方式とイメージヘッドプリンタ方式に大別することができる。

図１はｆ・θレンズを用いる従来のレーザスキャニング方式を示す斜視図である。図１に示すように、従来のレーザスキャニング方式は、ビデオ信号に応じて光ビームを出射するＬＤ（laser diode）１００と、前記ＬＤ１００からの光ビームを平行光に変換させるコリメータレンズ１０１と、前記コリメータレンズ１０１を通過した平行光を走査方向に対して水平方向の線形光にするシリンダレンズ１０２と、シリンダレンズ１２０を通過した水平方向の線形光を等線速度で移動させてスキャニングするポリゴン（polygon）ミラー１０３と、ポリゴンミラー１０３を等速度で回転させるポリゴンミラー駆動用モータ１０４と、光軸に対して一定の屈折率を有し、ポリゴンミラー１０３から反射した等角速度の光を主スキャニング方向に偏向させ、収差を補正してスキャニング面上に焦点を合わせるｆ・θレンズ１０５と、ｆ・θレンズ１０５を通過した光ビームを所定の方向に反射させて結像面としての感光ドラム１０７の表面に点状に結像させる結像用反射ミラー１０６と、ｆ・θレンズ１０５を通過したレーザビームを水平方向に反射させる水平同期ミラー１０８と、水平同期ミラー１０８から反射されたレーザビームを受光して同期を合わせる光センサ１０９とを含んでなる。

したがって、前記レーザスキャニング方式は、ＬＤからの光ビームがコリメータレンズを透過して平行光に変換されてシリンダレンズによってポリゴンミラーの回転軸方向に集光したのち、等角速度で回転するポリゴンミラーから反射されてｆ・θレンズを通過したのち、一定のビーム径で感光ドラムにスポットを形成する。ここで、プリントの解像度は、前記感光ドラムに形成されたスポットのビーム径によって決定されるため、ｆ・θレンズの加工性に非常に優れていなければならない。

ところが、一般に、光ビーム走査装置は、小型化および費用の面を考慮しなければならない。したがって、ｆ・θレンズは、その個数を減らすために、Ｙ−トリックレンズ、アナモルフィック（anamorphic）レンズ、自由曲面などから構成される。このため、ｆ・θレンズのレンズ面を加工することが非常に難しいため、加工性が劣る。結果として、光ビーム走査装置の性能および解像度も低下するという欠点がある。

そのうえ、光ビームの線形性を得るためには、θを小さくしなければならないが、θを小さくするためにはｆが大きくなければならない。ｆが大きくなると、光ビーム走査装置の大きさが大きくなり、プリント装置の小型化を実現し難いという欠点がある。

図２ａないし図２ｃはイメージヘッドを用いて光ビームを感光ドラムに走査させる従来のイメージヘッドプリント方式を示す。

図２ａと図２ｂを参照すると、前記光ビーム走査装置は、感光ドラム２００と、前記感光ドラム２００の回転軸に対して水平に設けられたＬＤアレイ２１１を含むイメージヘッド２１０とからなる。

イメージヘッド２１０が移送手段（図示せず）によってＳ方向に移送するにつれて、イメージヘッド２１０内の多数のＬＤまたはＬＥＤは入力されたビデオ信号に応じてマルチビームを発光し、発光した光ビームはマイナスレンズおよびプラスレンズなどのレンズアレイにより、図２ｃに示すように感光ドラム２００の表面にスポットを形成する。

このようなイメージヘッドプリント方式は、イメージヘッド２１０を感光ドラム２００に近接させて配置することができるので、ｆ・θレンズを用いるレーザスキャニング走査方式にくらべて光ビーム走査装置を小型化することができるという利点がある。

ところが、前記イメージヘッドプリント方式は、イメージヘッドが感光ドラムの回転軸に対して平行に配置されているため、プリント速度がイメージヘッドの移送速度に依存することになり、ｆ・θレンズを用いるレーザスキャニング走査方式にくらべてプリント速度が低下するという問題点があった。また、前記イメージヘッドプリント方式は、ＬＤアレイがイメージヘッド内に感光ドラムの長手方向に沿って一列に配置されているため、１ラインずつプリントする他はないという問題点があった。イメージヘッドの移送速度を高めることは、関連部品費用の上昇をもたらすうえ、解像度を低下させるという問題点がある。一方、イメージヘッド内のＬＤ収容空間を広め、ＬＤアレイを感光ドラムの長手方向に沿って延長配置させようとする試みがあったが、ＬＤの数の増加はコストアップの原因になり、ＬＤアレイの組立精密度が低下してプリンタ性能の低下をもたらす。

要するに、ＬＤアレイが感光ドラムの回転軸に対して水平に配置されるイメージヘッドプリント方式によれば、プリント速度を増加させる以外の努力は費用、解像度およびプリンタ性能の面において根本的な問題点を内包している。

特開平１１−２８８３３号公報

本発明は、かかる問題点を解決するためのもので、その目的は、イメージヘッドから走査される光ビームが感光ドラム上にスポットを形成してイメージを形成する光ビーム走査装置において、イメージヘッド内の発光手段が感光ドラムの回転軸に垂直に配置されることにより、２または３ライン以上を同時にプリントしてプリント速度を増加させ、かつ画像を均一にし得る光ビーム走査装置を提供することにある。

叙上の目的は、イメージヘッドから走査された光ビームを感光ドラム上にスポットを形成してイメージを形成する光ビーム走査装置において、前記イメージヘッドが、感光ドラムの回転軸に対して垂直に配置され、ビデオ信号に応じてマルチビームを出力する多数の発光源からなる発光手段と、前記発光手段から出力されたマルチビームが前記感光ドラムの表面に沿って縦にスポットを線状に形成するようにするためのレンズ系とを含む光ビーム走査装置を提供することにより達成される。

ここで、前記レンズ系は、前記発光手段から出力されたマルチビームを平行光に変換させるコリメータレンズと、前記コリメータレンズにより変換されたマルチビームを主走査方向にのみ屈折させるシリンダレンズと、前記シリンダレンズを通過したマルチビームを感光ドラムに集束させるプラスレンズとを含むことが好ましい。

また、叙上の目的は、イメージヘッドから走査された光ビームを感光ドラム上にスポットを形成してイメージを形成する光ビーム走査装置において、前記イメージヘッドが、発光源と、前記発光源からの光を平行光に変換させるコリメータレンズと、前記コリメータレンズにより変換された光を変調させる光モジュレータと、前記光モジュレータで変調された光が前記感光ドラムの表面に沿って縦にスポットを線状に形成するようにするためのレンズ系とを含む光ビーム走査装置を提供することにより達成される。

ここで、レンズ系は、前記光モジュレータによって変調された光を主走査方向にのみ屈折させるシリンダレンズと、前記シリンダレンズを通過したマルチビームを感光ドラムに集束させるプラスレンズとを含んでなることが好ましい。

以上説明したように、本発明にかかわる光ビーム走査装置は、イメージヘッド内にＬＤアレイを感光ドラムの回転軸に対して垂直に配置されているため、少なくとも２ライン以上を同時にプリントすることが可能であって、プリント速度を増加させかつ均一な画像を得る光ビーム走査装置を提供することができるという効果を奏する。

以下、添付図面に基づいて本発明を詳細に説明する。

本発明にかかわる光ビーム走査装置の特徴を、図２ａに示した従来のイメージヘッドプリント方式と比較すると、従来のイメージヘッドプリンタ方式は、イメージヘッド内に収容された発光手段が感光ドラムの回転軸に対して水平に配列されるが、本発明の光ビーム走査装置は、イメージヘッド内に収容された発光手段が感光ドラムの回転軸と対して垂直に配列される。

また、図２ａに示した従来のイメージヘッドプリンタ方式は出力されたマルチビームの焦点が感光ドラムの表面にあるが、これに対し、本発明の光ビーム走査装置は出力されたマルチビームの焦点が感光ドラムの中心軸にある。

このため、図２ｃに示すように、従来のイメージヘッドプリンタ方式は、感光ドラムの表面にスポットを点状に形成するので、ステージにより横方向（Ｓ方向）に移動しながら１ラインのプリントを行うが、本発明にかかわる光ビーム走査装置は、図３に示すように、感光ドラムの表面に沿って縦にスポットを線状に形成するため、ステージによって横方向（Ｓ方向）に移動しながら少なくとも２ラインの均一なプリントを行うことができる。

ここで、イメージヘッド内に収容された発光手段が感光ドラムの回転軸に対して垂直にのみ配列されているとしても、出力されたマルチビームの焦点が感光ドラムの表面にあれば、スポットを点状に形成するので、本発明が追求する少なくとも２ラインの均一なプリント作業を行うことができなくなる。したがって、本発明は、出力されたマルチビームの焦点を感光ドラムの中心軸に置くことにより、感光ドラムの表面に沿って縦にスポットを線状に形成して少なくとも２ライン以上のプリントを行うことができるとともに、光の光学的性質を用いて解像度も高めることが可能な光ビーム走査装置を提案する。

図３ａと図３ｂは本発明にかかわる光ビーム走査装置を示す図である。前記光ビーム走査装置は、感光ドラム１０と、感光ドラム１０にマルチビームを出力する多数の発光源２１を含むイメージヘッド２０とからなる。

前記感光ドラム１０は、円筒型であって、感光ドラム回転手段（図示せず）によって回転し、その表面には銀塩フィルムなどの高感度の感光材料が塗布されている。よって、前記感光ドラム１０にイメージを形成するための発光源２１は低出力のものを使用することができる。

前記イメージヘッド２０は、感光ドラム１０の回転軸に対して垂直に配置された多数の発光源２１を含み、移送手段（図示せず）によって感光ドラム１０の回転軸に対して平行な方向（Ｓ方向）に移送される。

前記イメージヘッド２０がＳ方向に移送するにつれて、イメージヘッド２０内に設けられた多数の発光源２１は、入力されたビデオ信号に応じてマルチビームを発光して感光ドラム１０の表面にスポットを形成する。

図４は図３ａおよび図３ｂのイメージヘッドの内部の概略図であって、本発明にかかわるマルチビームの経路を示す。

図４を参照すると、前記イメージヘッド２０は、感光ドラム１０の回転軸に対して垂直に配置され、ビデオ信号に応じてマルチビームを出力する多数の発光源２１からなる発光手段２２と、前記発光手段２２から出力されたマルチビームが前記感光ドラム１０の表面に沿って縦にスポットを線状に形成するようにするためのレンズ系とを含む。

前記発光手段２２は、ビデオ信号印加手段（図示せず）によって入力されたビデオ信号に対応する光ビームをマルチビームの形で出力させる。

前記発光手段２２は、発光アレイであって、多数のＬＣまたはＬＥＤからなる多数の発光源２１から構成される。それぞれのＬＤまたはＬＥＤなどの発光源がそれぞれの光ビームを出力させるので、発光アレイの発光手段２２はマルチビームを出力させる。

前記発光手段２２から出力されたマルチビームは、レンズ系を介して感光ドラムの表面に沿って縦にスポットを線状に形成する。

前記レンズ系は、前記発光手段２２からのマルチビームを光軸に平行な平行光に変換させるレンズ２３と、前記レンズ２３で平行光に変換されたマルチビームを主走査方向にのみ屈折させるシリンダレンズ２４と、前記シリンダレンズ２４を通過したマルチビームを感光ドラム２０に集束させるプラスレンズ２５とを含んでなることが好ましい。

前記発光手段２２からのマルチビームは、レンズ２３を介して平行光に変換された後、円筒状のシリンダレンズ２４を通過する。前記シリンダレンズ２４は入射したビームを主走査方向にのみ屈折させる。したがって、シリンダレンズ２４を通過した平行光は、主走査方向には屈折するが、副走査方向には屈折しない。このような作用は、感光ドラム１０に形成される主走査方向のスポットの位置と副走査方向のスポットの位置とを異ならせる原因になる。ここで、副走査方向とは、感光ドラムの回転軸に対して水平な方向を意味し、主走査方向とは、感光ドラムの回転軸に対して垂直な方向を意味する。

そののち、前記シリンダレンズ２４を通過したマルチビームは、プラスレンズ２５を介して、感光ドラム１０の中心軸にスポットを形成するように集束する。感光ドラムの中心軸に向かって集束しながら直進するマルチビームは、結局、感光ドラムの表面に衝突して感光ドラムの表面にスポットを形成する。

すなわち、プラスレンズ２５によって集束したマルチビームは、副走査方向に、図４に示したように感光ドラム１０の中心軸にスポットを形成するが、実際には感光ドラムの表面に衝突し、主走査方向には感光ドラムの表面にスポットを形成する。また、前記スポットは発光手段２２の発光源２１に対応した個数だけ形成されるので、実際には感光ドラムの回転軸に対して垂直な表面にスポットを線状に形成する。

以上のように、本発明にかかわる光ビーム走査装置によれば、主として光ビームを主走査方向にのみ屈折させるシリンダレンズ２４によって主走査方向の光ビームの焦点と副走査方向の光ビームの焦点とが相異することになる。前記焦点の相異したマルチビームは二次的にプラスレンズ２５によって集束するので、副走査方向の光ビームの焦点が感光ドラム１０の中心軸に位置し、主走査方向の光ビームの焦点が感光ドラム１０の表面、より正確には感光ドラム１０の回転軸に対して垂直な表面に位置することになる。

図５は、図４のイメージヘッドのプラスレンズと感光ドラムの部分概略図である。ここで、図面符号２５はプラスレンズ、１０は感光ドラムである。そして、実線はプラスレンズを通過して感光ドラムの中心軸に集束するマルチビームの経路を示し、点線はもし感光ドラムの表面に衝突しなかったならば、感光ドラムの中心軸にスポットを点状に形成するマルチビームの経路を示す。

図５を参照すれば、平行光は、プラスレンズ２５によってそれぞれ同一角で屈折した後、感光ドラム１０の表面に対して垂直に入射して感光ドラム１０の表面にスポットを形成する。ここで、前記マルチビームが感光ドラムの表面に対して垂直に入射し、最終的な焦点が感光ドラムの中心軸にあるため、感光ドラムの表面に形成されるそれぞれのスポットサイズは同一になり、スポットとスポットとの間隔も均一になる。

本発明にかかわる光ビーム走査装置では多数のＬＤまたはＬＥＤを発光源として用いるため、感光ドラム１０の表面に形成されるスポットは感光ドラム１０の表面に沿って垂直に形成される線であって、イメージの結像を形成する。

マルチビームが感光ドラム１０の表面に対して垂直に入射し、副走査方向の最終的焦点が感光ドラムの中心軸に位置し、主走査方向の焦点が感光ドラムの表面に位置するようにすることは、シリンダレンズの曲率、シリンダレンズとプラスレンズとの距離およびプラスレンズの焦点長に依存する。

すなわち、シリンダレンズ２４の曲率によって主走査方向の光ビームが屈折する。また、シリンダレンズ２４とプラスレンズ２５との距離は主走査方向に屈折した光ビームの屈折距離である。したがって、前記シリンダレンズ２４の曲率、およびシリンダレンズ２５とプラスレンズ２５との距離は主走査方向の光ビームの焦点と副走査方向のビームの焦点とを異ならせるうえ、主走査方向の光ビームを感光ドラムの表面に対して垂直に入射させる決定的因子である。

また、プラスレンズ２５の焦点長は副走査方向の光ビームの焦点が感光ドラムの中心軸に位置するための決定的因子である。

本発明は、前記三つの因子、すなわちシリンダレンズの曲率、シリンダレンズとプラスレンズとの距離およびプラスレンズの焦点長を相互関連させて制御することにより、副走査方向の光ビームの焦点を感光ドラムの中心軸に位置させ、主走査方向の光ビームの焦点を感光ドラムの表面に位置させた。

これと関連し、本発明は、図６に示すように、シリンダレンズ２４とプラスレンズ２５を１つの等価非球面レンズ２６から構成することにより、同一の結論に至ることができる。

前記等価レンズ２６は、シリンダレンズ２４とプラスレンズ２５とを一体にしたＹトリック非球面レンズである。前記非球面レンズは主走査方向の屈折能と副走査方向の屈折能とが相異する。したがって、主走査方向と副走査方向において、最終的にスポットが形成される位置が異なることもある。また、非球面レンズはその焦点を感光ドラムの中心軸に置くすることにより、感光ドラムの表面に対し光ビームのスポットを垂直に形成することができる。

叙上の実施の形態は、図７に示すように、感光ドラム１０の中心軸に仮想的に設けられた光源３０が一定の角度で光ビームを出力したことにたとえることができる。光源３０が一定角度の範囲内で等角の光ビームを出力する際、感光ドラムの表面には等間隔のスポットが一定に形成されるが、光の分散性を考慮すると、実際には無数の連続線上のスポットが感光ドラムの表面に形成されるのである。ここで、連続的に線状を成す多数のスポットで定義される線の長さは感光ドラムに形成される結像に該当し、このような結像は転写手段（図示せず）によって記録媒体に転写される。

したがって、本発明によれば、線の長さに該当するラインだけが感光ドラムに結像し、少なくとも２ライン以上を同時にプリントすることができる。よって、理論的には、プリント速度は感光ドラムに結像する線の長さだけ速くなり、少なくとも２倍が速くなる。

図８は最大限の線状スポットの長さを有することが可能な場合を示すもので、本発明の理解を助けるために誇張した図である。これを参考すると、プラスレンズまたはＹトリックレンズから集束したマルチビームは、感光ドラム１０の表面の全面に入射し、その焦点が感光ドラム１０の中心軸にある。

したがって、もし光ビーム走査装置が無限に大きくなることに対する負担を感じなければ、理論的にはプラスレンズまたはＹトリックレンズで集束した光ビームが感光ドラムの全表面に均等な入射角をもって入射することができる。それが可能であれば、感光ドラムの半円周に対応するイメージが同時に線状に結像することができる。

以上説明したように、感光ドラムの回転軸に対して垂直に、多数の発光源からなる発光手段を配置し、前記発光手段から出力されたマルチビームをレンズ系２０、より好ましくはコリメータレンズ２３、シリンダレンズ２４およびプラスレンズ２５に通過させることにより、光ビームの副走査方向の焦点は感光ドラムの中心軸にあり、主走査方向の光ビームスポットは感光ドラムの表面に沿って縦に線状に形成させることができる。

一方、感光ドラムの表面に沿って縦に線状に形成されるスポットが光の回折現像によるウェストを有するので、主走査方向の光ビームの線状に形成されるスポット領域を前記ウェスト内に置くと、主走査方向の光ビームのスポットは均一になるので、均一な画像を有する光ビーム走査装置を提供することができる。

図９ａは主走査方向の光ビームのスポットを説明するために副走査方向の光ビームの焦点を説明する図である。図９ａに示すように、副走査方向の焦点は感光ドラムの中心軸にある。ここで、記号Ａはレンズの中心軸を通過して感光ドラム１０に入射する副走査方向における中心軸光であり、記号Ｂはレンズの最上端で集束して、感光ドラム１０に入射する副走査方向における周辺光（marginal ray）であり、記号ｒは感光ドラム１０の半径であり、記号Φは中心軸光Ａと周辺光Ｂとの間の角であり、記号ａとｂは感光ドラムの表面に沿って縦に形成される線状スポット領域である。言い換えれば、記号ａはマルチビームが感光ドラム１０に線状に結像する際、感光ドラム１０の半径の最外角点であり、記号ｂは最内角点である。

また、図９ｂは主走査方向の光ビームの焦点を説明するための図である。図９ｂに示すように、主走査方向のスポットは感光ドラム１０の表面に形成される。ここで、記号Ｃはレンズの中心軸を通過する主走査方向における中心軸光であり、記号ＤとＤ’はレンズの最上端で集束して感光ドラムに入射する主走査方向における周辺光であり、記号Ｗは主走査方向のスポットサイズ（以下、ウェスト（Waist）という）であり、ｌはａとｂとの直線距離であり、記号ＬはＷの距離であり、θは中心軸光（Ｃ）と周辺光（ＤまたはＤ’）との間の角である。

この際、主走査方向におけるスポットサイズを一定にするためには、上述したプラスレンズ２５または等価レンズ２６の焦点がａとｂとの間に位置すればよい。理想的には、等価レンズ２６の焦点はＺに位置しなければならない。光のウェスト効果により、図示したようにウェスト（Ｗ）を形成するので、等価レンズの焦点はａとｂとの間に在ればよい。したがって、焦点長にゆとりが生ずる。

ここで、前記θは数式１で表わされる。
θ＝２λ／（Π・Ｗ） （１）
ここで、λは周辺光の波長であり、Πは円周率である。

そして、ｌは回折効果により光ビームのスポットが実質的に均一になる区間であって、数式２で表わされる。
l＝ｒ（１−ｃｏｓΦ） （２）

そして、Ｌはウェスト（Ｗ）の距離であり、数式３に基づいて数式４で表わされる。
ｔａｎθ＝（Ｗ／２）（Ｌ／２）＝Ｗ／Ｌ （３）
Ｌ＝Ｗ／ｔａｎθ （４）

そして、回折効果により光ビームのスポットが実質的に均一にならなければならない区間がウェスト内に位置すべきなので、
ｌ＜Ｌ
でなければならず、よって、
ｒ（１−ｃｏｓΦ）＜Ｗ／ｔａｎθ
となる。

したがって、ウェスト（Ｗ）は、
Ｗ＞ｒ（１−ｃｏｓΦ）ｔａｎθ
となる。

結局、Ｗ＞ｒ（１−ｃｏｓΦ）ｔａｎθの条件を満足すれば、主走査方向においてもスポットサイズが均一になり、満足すべき均一な画像を得ることができる。

以上説明したように、本発明にかかわる光ビーム走査装置は、副走査方向においてはシリンダレンズ２４とプラスレンズ２５、あるいは前記シリンダレンズとプラスレンズを一体にしたＹトリックレンズ２６の作用により、光ビーム走査レンズの焦点を感光ドラム１０の中心軸に位置させ、感光ドラム１０の表面には等間隔のスポットを一定に形成することができる一方、主走査方向においてはＷ＞ｒ（１−ｃｏｓΦ）ｔａｎθにしてスポットサイズを均一にすることができる。

したがって、感光ドラム１０の回転軸に対して垂直な表面に、所定の長さに相当する線状スポットを形成することができる。少なくとも２つ以上のプリントを満足な解像度で実現することができる。

また、本発明は、図１０に示すように、シリンダレンズ２４とプラスレンズ２５との間にマイナスレンズ２７をさらに含んで構成することができる。マイナスレンズ２７は、通常の凹レンズであって、シリンダレンズ２４を通過した光ビームを外方に分散させ、分散した光ビームをプラスレンズ２５によって集束させるので、感光ドラム１０の表面に形成される結像の線をより長くすることができる。

したがって、マイナスレンズ２７により、同時にプリント可能な領域がさらに増加するという効果がある。

図１１は本発明にかかわる光ビーム走査装置の好適な実施例を示している。図１を参照すると、前記光ビーム走査装置は、イメージヘッドから走査される光ビームが感光ドラムにスポットされてイメージを形成する光ビーム走査装置において、前記イメージヘッドが、発光源４０と、前記発光源４０から出力された光を平行光に変換させるコリメータレンズ５０と、前記コリメータレンズ５０によって変換された光を変調させてマルチビームを生成するための光モジュレータ７０と、前記光モジュレータ７０から出力されたマルチビームが前記感光ドラムの表面に沿って縦に多数のスポットを線状に形成するようにするためのレンズ系とを含むことを特徴とする。

本実施の形態によれば、ＬＤまたはＬＥＤからなる１つの発光源４０を有し、前記発光源から出力された光は、コリメータレンズ５０によって平行光に変換されたのち、光モジュレータ７０によってビームの電気的信号がイメージ信号に変調される。

前記光モジュレータ７０は、入射光を回折させて変調させる装置であって、図１２ａに示すように、電圧が印加されなければ、回折が発生しなくなってＯＮモードになる。したがって、全てのセル７２の上部面が同一の平面上にあり、これは鏡面と同じ効果を示して、そのセル７２の上部面に対して垂直に入射した光をそのまま反射させる。ところが、前記セル７２に電場が加わると、電圧が印加されたセル７２は、図１２ｂに示すように、格子型構造を示し、垂直に入射した光を回折させてＯＦＦモードになる。そして、回折した光はスリット７４によって遮断される。このような線形のセルアレイが光変調器を形成して電気的イメージ信号を光のイメージ信号に変換する。

このように光モジュレータ７０によってイメージ信号に変調された光は、上述と同一の経路を経て、感光ドラムの表面に連続した結像を線にスポットすることになる。

すなわち、光モジュレータ７０から出力されたマルチビームは、シリンダレンズ２４を介して主走査方向にのみ屈折して主走査方向と副走査方向における焦点の位置が相異し、選択的にマイナスレンズ２７を通過することができる。また、プラスレンズ２５によって主走査方向の光ビームの焦点は感光ドラム１０の表面に位置し、副走査方向の光ビームの焦点は感光ドラム１０の中心軸に位置する。

ｆ・θレンズを用いて光ビームを感光ドラムに走査させるレーザスキャニング方式を示す斜視図である。 イメージヘッドを用いて光ビームを感光ドラムに走査させる従来のイメージヘッドプリント方式を示す斜視図である。 図２ａの正面図である。 図２ａの側面図である。 本発明にかかわる光ビーム走査装置を示す斜視図である。 本発明にかかわる光ビーム走査装置を示す正面図である。 本発明にかかわるイメージヘッド内部の概略図である。 本発明にかかわるイメージヘッドの部分概略図である。 本発明にかかわるイメージヘッドの部分概略図である。 感光ドラムの中心軸に仮想的に設けられた光源が一定角度で光ビームを出力したことを示す図である。 本発明において最大限の線状スポットの長さを有することが可能な場合を示す図である。 本発明にかかわる主走査方向の光ビームの焦点を説明するための図である。 本発明にかかわる主走査方向の光ビームの焦点を説明するための図である。 図４の光ビーム走査装置にマイナスレンズをさらに含んでなる実施例を示す図である。 図４の光ビーム走査装置が光モジュレータと結合構成されたことを示す図である。 本発明にかかわる光モジュレータを説明するための図である。 本発明にかかわる光モジュレータを説明するための図である。

符号の説明

１０ 感光ドラム
２０ イメージヘッド
２１ 発光源
２２ 発光手段
２３ コリメータレンズ
２４ シリンダレンズ
２５ プラスレンズ
２６ 等価レンズ
２７ マイナスレンズ
７０ 光モジュレータ

Claims (17)

1. イメージヘッドから走査された光ビームが感光ドラム上にスポットを形成してイメージを形成する光ビーム走査装置において、
   前記イメージヘッドが、感光ドラムの回転軸に対して垂直に配置され、ビデオ信号に応じてマルチビームを出力する多数の発光源からなる発光手段と、前記発光手段からのマルチビームが前記感光ドラムの表面に沿って縦にスポットを線状に形成するようにするためのレンズ系とを含んでおり、
   前記レンズ系を通過した光ビームの副走査方向の焦点を感光ドラムの中心軸に形成することにより、主走査方向の光ビームスポットが感光ドラムの表面に沿って縦に線状に形成されることを特徴とする光ビーム走査装置。
2. 前記レンズ系が、前記発光手段から出力されたマルチビームを平行光に変換させるコリメータレンズと、前記コリメータレンズにより変換されたマルチビームを主走査方向にのみ屈折させるシリンダレンズと、前記シリンダレンズを通過したマルチビームを感光ドラムに集束させるプラスレンズとを含む請求項１記載の光ビーム走査装置。
3. 前記主走査方向の光ビームは感光ドラムの表面に対して垂直に走査され、光ビームによって形成されるスポットの間隔は一定である請求項１または２記載の光ビーム走査装置。
4. 前記主走査方向の光ビームのウェストがｗ＞ｒ（１−ｃｏｓΦ）ｔａｎθの条件を満足し、ｗはウェストであり、ｒは感光ドラムの半径であり、Φは副走査方向における中心軸光と周辺光との間の角度であり、θは主走査方向における中心軸光と周辺光との間の角度である請求項１または２記載の光ビーム走査装置。
5. 前記シリンダレンズの曲率、シリンダレンズとプラスレンズとの距離およびプラスレンズの焦点長を相互関連させて制御することにより、副走査方向の光ビームの焦点は感光ドラムの中心軸にあり、主走査方向の光ビームのスポットは感光ドラムの表面に沿って縦に線状に形成される請求項２記載の光ビーム走査装置。
6. 前記シリンダレンズとプラスレンズが１つの等価レンズからなるが、前記等価レンズは主走査方向の屈折能と副走査方向の屈折能とが相異し、前記等価レンズで集束した副走査方向の光ビームの焦点は感光ドラムの中心軸にあり、主走査方向の光ビームスポットは感光ドラムの表面に沿って縦に線状に形成される請求項２記載の光ビーム走査装置。
7. 前記等価レンズがＹトリック非球面レンズである請求項６記載の光ビーム走査装置。
8. 前記光ビーム走査装置は、シリンダレンズを通過した光ビームを外方に分散させるマイナスレンズをシリンダレンズとプラスレンズとの間にさらに含む請求項２記載の光ビーム走査装置。
9. イメージヘッドから走査された光ビームが感光ドラム上にスポットを形成してイメージを形成する光ビーム走査装置において、
   前記イメージヘッドが、発光源と、前記発光源からの光を平行光に変換させるコリメータレンズと、前記コリメータレンズにより変換された光を変調させてマルチビームを生成する光モジュレータと、前記光モジュレータから出力されたマルチビームが前記感光ドラムの表面に沿って縦にスポットを線状に形成するようにするためのレンズ系とを含んでなり、
   前記レンズ系を通過した光ビームの副走査方向の焦点を感光ドラムの中心軸に形成することにより、主走査方向の光ビームスポットが感光ドラムの表面に沿って縦に線状に形成される光ビーム走査装置。
10. 前記レンズ系が、前記光モジュレータから出力されたマルチビームを主走査方向にのみ屈折させるシリンダレンズと、前記シリンダレンズを通過したマルチビームを感光ドラムに集束させるプラスレンズとを含んでなる請求項９記載の光ビーム走査装置。
11. 前記副走査方向の光ビームは感光ドラムの表面に対して垂直に走査され、光ビームによって形成されるスポットの間隔は一定である請求項９または１０記載の光ビーム走査装置。
12. 前記主走査方向の光ビームのウェストがｗ＞ｒ（１−ｃｏｓΦ）ｔａｎθの条件を満足し、ｗはウェストであり、ｒは感光ドラムの半径であり、Φは副走査方向における中心軸光と周辺光との間の角度であり、θは主走査方向における中心軸光と周辺光との間の角度である請求項９または１０記載の光ビーム走査装置。
13. 前記シリンダレンズの曲率、シリンダレンズとプラスレンズとの距離およびプラスレンズの焦点長を相互関連させて制御することにより、副走査方向の光ビームの焦点は感光ドラムの中心軸にあり、主走査方向の光ビームスポットは感光ドラムの表面に沿って縦に線状に形成される請求項１０記載の光ビーム走査装置。
14. 前記シリンダレンズとプラスレンズが１つの等価レンズからなるが、前記等価レンズは主走査方向の屈折能と副走査方向の屈折能とが相異し、前記等価レンズで集束した副走査方向の光ビームの焦点は感光ドラムの中心軸にあり、主走査方向の光ビームスポットは感光ドラムの表面に沿って縦に線状に形成される請求項１０記載の光ビーム走査装置。
15. 前記等価レンズがＹトリック非球面レンズである請求項１４記載の光ビーム走査装置。
16. 前記光ビーム走査装置はシリンダレンズを通過した光ビームを外方に分散させるマイナスレンズをシリンダレンズとプラスレンズとの間にさらに含む請求項１０記載の光ビーム走査装置。
17. 請求項１または９記載の光ビーム走査装置を含む画像形成装置。

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