JP2005091757A - Optical scanner and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の光走査装置、及びこれを用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device such as a digital copying machine, a laser printer, and a laser facsimile, and an image forming apparatus using the same.
レーザプリンタ等に関連して広く知られている光走査装置は一般に、光源側からの光ビームを光偏向器により偏向させ、fθレンズ等の走査結像光学系により被走査面に向けて集光して被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットで被走査面を光走査(主走査)するように構成されている。被走査面の実体をなすものは光導電性の感光体等である感光媒体の感光面である。 In general, an optical scanning device widely known in connection with a laser printer or the like generally deflects a light beam from a light source side by an optical deflector and condenses it toward a surface to be scanned by a scanning imaging optical system such as an fθ lens. Thus, a light spot is formed on the surface to be scanned, and the surface to be scanned is optically scanned (main scan) with this light spot. What constitutes the surface to be scanned is a photosensitive surface of a photosensitive medium such as a photoconductive photosensitive member.
光走査装置の書込密度は高密度化の一途をたどり、1200dpi、1600dpi、あるいはそれ以上の書込密度の実現が意図されている。このような高密度書込を実現するためには、光スポットの安定性を欠くことはできない。光スポットの安定性は、「被走査面上での光スポット径の像高による変化」が小さいことを言い、その実現のためには、光偏向器により偏向された光束を被走査面上に光スポットとして結像させる走査結像光学系が高性能であることを要する。 The writing density of the optical scanning device is steadily increasing, and it is intended to realize a writing density of 1200 dpi, 1600 dpi, or higher. In order to realize such high-density writing, the stability of the light spot is indispensable. The stability of the light spot means that the “change due to the image height of the light spot diameter on the surface to be scanned” is small. To achieve this, the light beam deflected by the optical deflector is placed on the surface to be scanned. The scanning imaging optical system that forms an image as a light spot needs to have high performance.
光スポット径を変動させる要因としては、周知の如く「走査光学系による像面湾曲」があり、像面湾曲を良好に補正した走査結像光学系は、従来から多数提案されている。さらに、光スポットを安定させ、高書込密度に対応するためのマルチビーム化に対応するために、走査結像光学系の光学倍率が、像高によらず一定である事も重要である。 As well known, a factor causing the light spot diameter to fluctuate is “field curvature by a scanning optical system”, and many scanning imaging optical systems that have corrected the field curvature well have been proposed. Further, it is important that the optical magnification of the scanning image-forming optical system is constant regardless of the image height in order to stabilize the light spot and cope with multi-beams to cope with a high writing density.
光走査装置の一例として、4つの感光体を記録紙の搬送方向に配列し、これらの各感光体に対応した複数の光源装置から放射された光ビームの光束を1つの偏向手段(光偏向器)により偏向走査し、各感光体に対応する複数の走査結像光学系により各感光体に同時に露光して潜像をつくり、これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各々異なる色の現像剤を使用する現像器で可視像化したのち、これらの可視像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写し定着することで、カラー画像を得ることができる。 As an example of the optical scanning device, four photoconductors are arranged in the conveyance direction of the recording paper, and light beams emitted from a plurality of light source devices corresponding to the photoconductors are converted into one deflecting unit (optical deflector). ), And a plurality of scanning imaging optical systems corresponding to the respective photoconductors are simultaneously exposed to the respective photoconductors to form latent images, and these latent images are produced in different colors such as yellow, magenta, cyan, and black. A visible image is developed with a developing device using the above developer, and these visible images are sequentially superimposed and transferred and fixed on the same recording paper, whereby a color image can be obtained.
このように、光走査装置と感光体の組み合わせを2組以上用いて、2色画像や多色画像、カラー画像等を得るようにした画像形成装置は「タンデム式画像形成装置」として知られている。 As described above, an image forming apparatus that obtains a two-color image, a multicolor image, a color image, or the like by using two or more combinations of optical scanning devices and photoreceptors is known as a “tandem image forming apparatus”. Yes.
このようなタンデム式画像形成装置として、複数の感光媒体が単一の光偏向器を共用する方式のものが開示されている。本発明に関連する従来技術としては、下記に示す特許文献がある。
特許文献1および特許文献2においては、光偏向器の両側より光束を入射し、光束を振り分けて走査する対向走査方式を採用している。また、特許文献3においては、略平行でかつ副走査方向に離れた複数の光束を光偏向器に入射し、複数の光束に対応する複数の走査光学素子を副走査方向に並べて走査する方式を採用している。
In
特許文献4、5、および6においては、光偏向器の片側より光束を入射し、走査結像レンズの3枚構成の走査光学系で、第1および第2走査結像レンズL1およびL2は異なる被走査面に向かう複数の光束が通過し、第3走査結像レンズL3は各被走査面毎に設けられている。
In
このように、複数の被走査面で光偏向器を共用すると、光偏向器の数を減らすことにより、画像形成装置をコンパクト化・低コスト化することが可能になる。 As described above, when the optical deflectors are shared by a plurality of scanned surfaces, it is possible to reduce the number of optical deflectors, thereby reducing the size and cost of the image forming apparatus.
また、特許文献7においては、タンデム方式に対応した光走査装置が開示されている。 In Patent Document 7, an optical scanning device corresponding to a tandem method is disclosed.
しかしながら、従来の技術では、走査結像レンズにおいて、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現し、さらに、光学倍率が、光スポットの像高に対して一定していることは達成されていない。 However, in the conventional technology, in the scanning imaging lens, while maintaining the “conjugate function” and “constant speed function” in good condition, the field curvature in the main scanning direction and the sub-scanning direction is corrected well, and the light spot of the light spot is corrected. It has not been achieved that stability is achieved and that the optical magnification is constant with respect to the image height of the light spot.
さらに近来、走査特性の向上を目して光走査装置の光学素子に、非球面に代表される特殊な面の採用が一般化しており、このような特殊な面を容易に形成でき、なおかつコストも安価な「樹脂製の光学素子」が多用されている。特に、従来のタンデム式画像形成装置では、使用する光学素子の数が多いことから、樹脂製の光学素子を使用することでのコストダウン効果は非常に大きい。 In recent years, a special surface represented by an aspherical surface has been widely used as an optical element of an optical scanning device for the purpose of improving scanning characteristics. Such a special surface can be easily formed, and the cost can be reduced. However, inexpensive “resin-made optical elements” are frequently used. In particular, in the conventional tandem image forming apparatus, since the number of optical elements used is large, the cost reduction effect by using the resin optical elements is very large.
このように、光走査装置に樹脂製の光学素子が用いられる場合、温度変化により、ガラスに比べ熱膨張係数が大きいため形状変化が大きく発生し、樹脂製光学素子の光学特性が変化する。 As described above, when a resin optical element is used in the optical scanning device, a change in temperature causes a large change in shape because the coefficient of thermal expansion is larger than that of glass, and the optical characteristics of the resin optical element change.
発熱が大きいポリゴンミラー等の偏向手段(光偏向器)により、光学箱内の温度が上昇するとき、ポリゴンミラーが回転し作る気流、光学箱内の形状の違いなどにより、熱は一律に伝達していくことはなく、光学箱内の温度は温度分布を持つ。また、走査結像レンズにおいても、熱の伝わり方の違い、レンズ形状の違い(光学箱への設置面積の違い)等により、一律な温度変化は生じず、走査結像レンズの場所による温度差が発生する。 When the temperature in the optical box rises due to deflection means (optical deflector) such as a polygon mirror that generates a large amount of heat, the heat is uniformly transferred due to the airflow generated by the rotation of the polygon mirror and the difference in the shape of the optical box. The temperature inside the optical box has a temperature distribution. Also in the scanning imaging lens, there is no uniform temperature change due to differences in heat transmission, lens shapes (difference in installation area to the optical box), etc., and temperature differences depending on the location of the scanning imaging lens Occurs.
従来のタンデム方式画像形成装置では、各感光体に向かう光束は異なる走査結像レンズを通過し、走査結像レンズを保持する光学箱内の温度分布により、各走査結像レンズ間で異なる温度分布が生じることより、走査結像レンズの形状変化、屈折率の変化などは一律ではなく、各感光体での走査長さの変化量や等速性の変化は異なる。これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各々異なる色の現像剤を使用する現像器で可視像化したのち、これらの可視像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写し定着することで、カラー画像を得ると、所謂「色ずれ」が生じてしまう。特に光学箱内で発熱が大きいポリゴンミラー等の偏向手段に最も近い走査結像レンズを樹脂とした場合には、光学特性の変化は大きくなる。 In a conventional tandem type image forming apparatus, the light fluxes directed to each photoconductor pass through different scanning imaging lenses, and the temperature distribution varies among the scanning imaging lenses due to the temperature distribution in the optical box holding the scanning imaging lens. Therefore, the change in the shape of the scanning imaging lens, the change in the refractive index, and the like are not uniform, and the amount of change in the scanning length and the change in the constant velocity of each photoconductor are different. These latent images are visualized with a developing device using different color developers such as yellow, magenta, cyan, and black, and then these visible images are sequentially superimposed and transferred onto the same recording paper. When a color image is obtained by fixing, so-called “color shift” occurs. In particular, when the scanning imaging lens closest to the deflecting means such as a polygon mirror that generates a large amount of heat in the optical box is made of resin, the change in optical characteristics becomes large.
さらに、連続出力する場合、特に連続出力枚数が多い場合には、偏向手段の発熱により、機内温度(光学箱内温度)は上昇していく。このため、各走査結像レンズの温度分布は変化していき、先に説明した如く色ずれが発生し、その変動量も変化していく。この結果、最初に出力された画像と、最後に出力された画像で、色ずれにより色味が変化してしまう課題がある。 Further, in the case of continuous output, particularly when the number of continuous outputs is large, the internal temperature (temperature in the optical box) rises due to heat generated by the deflection means. For this reason, the temperature distribution of each scanning imaging lens changes, color shift occurs as described above, and the amount of change also changes. As a result, there is a problem that the color changes between the first output image and the last output image due to color misregistration.
前述した「走査長さの変化」の問題に対処する方法として、書込開始側と書込終了側とに各々受光手段を配し、各受光手段の受光時間差に基づき、各光ビームの画周波数を調整する方法があるが(特許文献8参照)、この方式を上記「複数の被走査面で光偏向器を共用」するタンデム式画像形成装置に採用しようとすると、書込終了側に受光手段配置用のスペースを必要とするため、有効書込幅の確保がより困難になる。 As a method of coping with the above-mentioned problem of “change in scanning length”, light receiving means are arranged on the writing start side and writing end side, and the image frequency of each light beam is determined based on the light receiving time difference of each light receiving means. (See Patent Document 8), if this method is adopted in the above-described tandem image forming apparatus that “shared a plurality of scanned surfaces with an optical deflector”, a light receiving means is provided on the writing end side. Since an arrangement space is required, it becomes more difficult to secure an effective write width.
また、書込開始側と書込終了側とに各々受光手段を配し、各受光手段の受光時間差に基づき、各光ビームの画周波数を調整する方法では、各感光体での走査線の長さは補正可能であるが、各走査結像レンズの持つ温度分布による等速性の変化は補正することができない。このため、例えば書込開始と書込終了での主走査方向のドット位置を各感光体で補正しても、中間での主走査方向のドット位置は一致せず、色ずれが発生してしまう。 Further, in the method of arranging the light receiving means on the writing start side and the writing end side and adjusting the image frequency of each light beam based on the light receiving time difference of each light receiving means, the length of the scanning line on each photoconductor However, it is impossible to correct the change in isokineticity due to the temperature distribution of each scanning imaging lens. For this reason, for example, even if the dot positions in the main scanning direction at the start and end of writing are corrected by each photoconductor, the dot positions in the main scanning direction in the middle do not match, and color misregistration occurs. .
タンデム方式の光走査装置においては、上記問題を解決するために、発熱が大きいポリゴンミラー等の偏向手段に最も近い走査結像レンズの材料をガラスとした例も多くあるが、樹脂製の走査結像レンズに比べ、大幅なコストアップとなってしまう課題がある。 In tandem optical scanning devices, in order to solve the above problem, there are many examples in which the material of the scanning imaging lens closest to the deflecting means such as a polygon mirror that generates a large amount of heat is made of glass. There is a problem that the cost is significantly increased as compared with the image lens.
さらに、従来の技術におけるタンデム式画像形成装置では下記課題がある。特許文献1および2だけでは、2つの異なる被走査面しか走査できず、4色書込には対応できない。また、異なる走査光学素子を各被走査面に向かうビームが通過するため、各被走査面でビーム位置が相対的にずれ、上記「色ずれ」が発生しやすい。
Further, the conventional tandem image forming apparatus has the following problems. Only
また、特許文献3の技術では、光偏向器が大きくなるなど装置が大型化する。さらに、これに伴う騒音、消費電力の増加し、耐久性劣化の問題がある。また、光学素子が増加しコストアップにつながる。異なる走査光学素子を各被走査面に向かうビームが通過するため、各被走査面でビーム位置が相対的にずれ、上記「色ずれ」が発生しやすい。 Moreover, in the technique of Patent Document 3, the size of the apparatus is increased, for example, the optical deflector is increased. Further, there are problems of noise, power consumption, and durability deterioration. In addition, the number of optical elements increases, leading to an increase in cost. Since beams directed to each scanning surface pass through different scanning optical elements, the beam position is relatively shifted on each scanning surface, and the above-mentioned “color shift” is likely to occur.
また、特許文献4、5および6の技術では、第1走査結像レンズL1が副走査方向に正のパワーを持っており、各被走査面に向かう光束は収束され、各被走査面への分離が困難になる。
In the techniques of
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、光源からの光ビームを偏向する偏向手段と、偏向手段により偏向された光ビームを被走査面上に導く走査結像レンズとを有する光走査装置において、その走査結像レンズにおいて、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現し、さらに、光学倍率が、光スポットの像高に対して一定している光走査装置およびこの光走査装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and includes a deflecting unit that deflects a light beam from a light source, and a scanning imaging lens that guides the light beam deflected by the deflecting unit onto a surface to be scanned. In an optical scanning device, the scanning imaging lens maintains good "conjugation function" and "constant speed function", and corrects the field curvature in the main scanning direction and sub-scanning direction to stabilize the light spot. Further, an object of the present invention is to provide an optical scanning device in which the optical magnification is constant and the optical magnification is constant with respect to the image height of the light spot, and an image forming apparatus including the optical scanning device.
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明は、光源からの光ビームを偏向する偏向手段と、偏向手段により偏向された光ビームを被走査面上に導く走査結像レンズと、を有する光走査装置であって、走査結像レンズは少なくとも2つの走査結像レンズよりなり、最も偏向手段に近い走査結像レンズは、主走査方向に正の屈折力を持ち、副走査方向の屈折力はゼロもしくはゼロに近く、最も被走査面に近い走査結像レンズは、主走査方向で負、副走査方向で正の屈折力を持ち、最も被走査面に近い走査結像レンズの副走査方向の入射側の面は、被走査面側に凸の面であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention described in
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、光源は、複数であり、複数の光源の各光源からの光ビームは、単一の偏向手段により偏向され、走査結像レンズにより異なる被走査面上に導かれ、走査結像レンズの内、最も偏向手段に近い走査結像レンズには、異なる被走査面に向かう複数の光ビームが通過することを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, there are a plurality of light sources, and a light beam from each light source of the plurality of light sources is deflected by a single deflecting unit and varies depending on the scanning imaging lens. A plurality of light beams directed to different scanning surfaces pass through a scanning imaging lens that is guided onto the scanning surface and is closest to the deflection unit among the scanning imaging lenses.
請求項3記載の発明は、請求項2記載の発明において、異なる被走査面に向かう複数の光ビームは、偏向手段に最も近い走査結像レンズを副走査方向に略平行に通過することを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention, the plurality of light beams directed to different scanning surfaces pass through the scanning imaging lens closest to the deflecting unit substantially parallel to the sub-scanning direction. And
請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の発明において、偏向手段の同一の偏向反射面で偏向される全ての光ビームは、偏向手段の偏向面近傍の主走査断面で略一点で交わるように構成さていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to third aspects, all the light beams deflected by the same deflecting reflection surface of the deflecting unit are mainly adjacent to the deflecting surface of the deflecting unit. The scanning section is configured to intersect at substantially one point.
請求項5記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の発明において、走査結像レンズは2枚で構成され、被走査面側の走査結像レンズの主形状は被走査面に凸面を向けた負メニスカスレンズであることを特徴とする。
The invention according to claim 5 is the invention according to any one of
請求項6記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の発明において、偏向面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率をβ0とし、任意像高の副走査方向の横倍率をβhとしたとき、「0.9 < |βh/β0| < 1.1」を満足することを特徴とする。
The invention according to claim 6 is the invention according to any one of
請求項7記載の発明は、請求項1から6のいずれか1項に記載の発明において、偏向面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率をβ0とするとき、「0.2 < |β0| < 0.6」を満足することを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the invention according to any one of
請求項8記載の発明は、請求項1から7のいずれか1項に記載の発明において、光軸上の偏向手段の基点から被走査面までの距離をL、複数の走査結像レンズ間隔で最も離れている光軸上の距離をaとしたとき、「0.3 < |a/L| < 0.6」を満足することを特徴とする。
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of
請求項9記載の発明は、請求項1から8のいずれか1項に記載の発明において、走査結像レンズの少なくとも1枚の材質はプラスチックであることを特徴とする。
The invention according to
請求項10記載の発明は、請求項9記載の発明において、最も偏向手段に近い走査結像レンズの材質はプラスチックであることを特徴とする。 According to a tenth aspect of the invention, in the ninth aspect of the invention, the material of the scanning imaging lens closest to the deflecting means is plastic.
請求項11記載の発明は、請求項1から10のいずれか1項に記載の光走査装置を具備する画像形成装置であることを特徴とする。 An eleventh aspect of the present invention is an image forming apparatus including the optical scanning device according to any one of the first to tenth aspects.
請求項12記載の発明は、請求項1から10のいずれか1項に記載の光走査装置を具備するフルカラー対応のタンデム型画像形成装置であることを特徴とする。 A twelfth aspect of the present invention is a full-color tandem type image forming apparatus including the optical scanning device according to any one of the first to tenth aspects.
光源からの光ビームを偏向する偏向手段と、偏向手段により偏向された光ビームを被走査面上に導く走査結像レンズとを有する光走査装置において、走査結像レンズは少なくとも2つの走査結像レンズよりなり、最も偏向手段に近い走査結像レンズは、主走査方向に正の屈折力を持ち、副走査方向の屈折力はゼロもしくはゼロに近く、最も被走査面に近い走査結像レンズは、主走査方向で負、副走査方向で正の屈折力を持ち、最も被走査面に近い走査結像レンズの副走査方向の入射側の面を被走査面側に凸の形状とする事で、走査結像レンズにおいて、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現した光走査装置を提供することができる。さらに、また、本発明の光走査装置用いることで、高品位な画像再現性が確保できる画像形成装置を実現することができるとともに、カラー機においては色ずれや色味の変化の発生を抑制し、色ずれの小さい画像形成装置を実現することができる。 In an optical scanning device having a deflecting unit for deflecting a light beam from a light source and a scanning imaging lens for guiding the light beam deflected by the deflecting unit onto a surface to be scanned, the scanning imaging lens has at least two scanning imagings. The scanning imaging lens that is composed of a lens and is closest to the deflecting means has a positive refractive power in the main scanning direction, the refractive power in the sub-scanning direction is zero or close to zero, and the scanning imaging lens that is closest to the surface to be scanned is By making the surface on the incident side in the sub-scanning direction of the scanning imaging lens closest to the surface to be scanned convex to the surface to be scanned has a negative refractive power in the main scanning direction and a positive refractive power in the sub-scanning direction. In the scanning imaging lens, the light that achieves the stability of the light spot by properly correcting the curvature of field in the main scanning direction and the sub-scanning direction while maintaining the “conjugate function” and “constant speed function” in good condition A scanning device can be provided. Furthermore, by using the optical scanning device of the present invention, it is possible to realize an image forming apparatus capable of ensuring high-quality image reproducibility, and to suppress the occurrence of color misregistration and color change in a color machine. Thus, an image forming apparatus with small color misregistration can be realized.
図面を参照し、本発明の実施形態を詳細に説明する。 Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の光走査装置においては、走査結像レンズは少なくとも2つの走査結像レンズよりなり、最も偏向手段(光偏向器)に近い走査結像レンズは、主走査方向に正の屈折力を持ち、副走査方向の屈折力はゼロもしくはゼロに近く、最も被走査面に近い走査結像レンズは、主走査方向で負、副走査方向で正の屈折力を持つ。 In the optical scanning device of the present invention, the scanning imaging lens is composed of at least two scanning imaging lenses, and the scanning imaging lens closest to the deflecting means (optical deflector) has a positive refractive power in the main scanning direction. The refractive power in the sub-scanning direction is zero or close to zero, and the scanning imaging lens closest to the scanned surface has a negative refractive power in the main scanning direction and a positive refractive power in the sub-scanning direction.
図1は、本発明の光走査装置の第1実施形態における走査結像レンズ2枚構成を示す断面図である。 FIG. 1 is a sectional view showing the configuration of two scanning imaging lenses in the first embodiment of the optical scanning device of the present invention.
光源装置100から射出された光ビームの光束は、第1光学系によりそれぞれ平行光束(弱い収束もしくは発散光束でも良い)にそれぞれカップリングされる。カップリングされた光ビームの光束は、被走査面407上で所望のビームスポット径を得るための開口絞りを通過後、第2光学系を通過し、偏向手段である光偏向器403近傍で主走査方向に長い線像を形成する。光偏向器403で走査された光束は第3光学系の走査結像レンズL1、L2を通過し、それぞれ対応する被走査面407上を略等速に走査するとともに被走査面407上近傍で集光する。
The light beams emitted from the light source device 100 are respectively coupled to parallel light beams (which may be weakly convergent or divergent light beams) by the first optical system. The light beam of the coupled light beam passes through the second optical system after passing through an aperture stop for obtaining a desired beam spot diameter on the surface to be scanned 407, and mainly in the vicinity of the
本発明の光走査装置は、主走査方向に関して、最も光偏向器403に近い走査結像レンズL1は正の屈折力を持ち、等速性を良好に補正している。また、被走査面407に最も近い走査結像レンズL2は負の屈折力を持つことで、環境変動時、及び波長変動時における光学特性の劣化をキャンセルしている。さらに、被走査面407に最も近い走査結像レンズL2は長尺形状となるため、加工性に課題が大きい。しかし、走査結像レンズL2によれば、負の屈折力を有しており、レンズの肉厚を主走査方向に亘り均一化しやすく加工上有利となる。
In the optical scanning device of the present invention, the scanning imaging lens L1 closest to the
副走査方向に関して、最も光偏向器403に近い走査結像レンズL1の屈折力はゼロもしくはゼロに近い。走査結像レンズL1は、前述の如く主走査方向に関しては強い正の屈折力を持ち、等速性を良好に補正している。走査結像レンズL1は、副走査に屈折力をほぼ持たないことにより、主走査断面形状は副走査方向に変化しない。このため、入射する光束が副走査方向にずれた場合においても等速性は劣化しない。また、主走査方向の結像性能の劣化も抑制することが可能である。
With respect to the sub-scanning direction, the refractive power of the scanning imaging lens L1 closest to the
また、光偏向器403に最も近い走査結像レンズL1の副走査屈折力がほぼゼロであるため、最も被走査面407側の走査結像レンズL2は、副走査方向に正の強い屈折率を持つ。この結果、走査結像光学系の副走査倍率は縮小系となり、部品の組み付け誤差、部品の形状誤差などによる性能劣化を抑制可能である。また、副走査方向は、光偏向器403の基点と被走査面407が共役関係にあり、光偏向器403の面倒れ補正機能を有していることは言うまでもない。
Further, since the sub-scanning refractive power of the scanning imaging lens L1 closest to the
また、最も被走査面407側の走査結像レンズL2の副走査方向の入射面側の面を被走査面407側に凸形状とすることで、副走査方向のレンズ形状は被走査面側に凸のメニスカス形状となり、主点位置を後ろ(被走査面407側)にすることができる。この結果、同じレンズ配置においてより縮小系を実現でき、部品の組み付け誤差、部品の形状誤差などによる性能劣化を抑制し、安定した結像性能を維持することが可能である。さらには、主点位置が被走査面407側にできるため、同じ縮率において、他の形状(例えば光偏向器側に凸形状のメニスカス形状など)に比べ、レンズを光偏向器403側に近づけて配置することが可能である。この結果、主走査方向のレンズの長さを短くすることができ、レンズ成形時のレンズ面の形状精度が向上し、また、短尺化により低コストな走査結像レンズを実現できる。
Further, the surface on the incident surface side in the sub-scanning direction of the scanning imaging lens L2 closest to the scanned
さらに、例えば偏向手段である光偏向器403に最も近い走査結像レンズL1の主走査方向の面形状を非円弧形状としたり、その他の走査結像レンズの面形状を主走査方向に非円弧形状とし、且つ、副走査断面内の曲率中心を主走査方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内で主走査方向の非円弧形状とは異なる曲線となるように、副走査断面内の曲率半径を主走査方向に変化させた面を用いることで、主走査方向、副走査方向共に像面湾曲を良好に補正することが可能である。
Further, for example, the surface shape in the main scanning direction of the scanning imaging lens L1 closest to the
以上、述べたように、本発明の第1実施形態によれば、最も偏向手段に近い走査結像レンズは、主走査方向に正の屈折力を持ち、副走査方向の屈折力はゼロもしくはゼロに近く、最も被走査面に近い走査結像レンズは、主走査方向で負、副走査方向で正の屈折力を持ち、最も被走査面に近い走査結像レンズの副走査方向の入射側の面を被走査面側に凸の形状とする事で、走査結像レンズにおいて、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現した光走査装置を提供することができる。 As described above, according to the first embodiment of the present invention, the scanning imaging lens closest to the deflecting unit has positive refractive power in the main scanning direction and zero or zero refractive power in the sub-scanning direction. The scanning imaging lens closest to the surface to be scanned has a negative refractive power in the main scanning direction and a positive refractive power in the sub scanning direction, and is closer to the incident side in the sub scanning direction of the scanning imaging lens closest to the surface to be scanned. By making the surface convex toward the surface to be scanned, in the scanning imaging lens, the curvature of field in the main scanning direction and the sub-scanning direction is maintained while maintaining a good “conjugate function” and “constant speed function”. Thus, it is possible to provide an optical scanning device that corrects the above and realizes the stability of the light spot.
図面を参照し、本発明の光走査装置の第2実施形態を説明する。第2実施形態では、第1実施形態で説明した光走査装置を例えばカラー機に展開した場合についての一例として、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの4つの感光体に対応する4つの光源装置を具備する光走査装置について、図2(a)および(b)に基づいて説明する。各光源からの光ビームは、単一偏向手段により偏向され、走査結像レンズにより異なる被走査面上に導かれ、走査結像レンズの、最も偏向手段に近い走査結像レンズは、異なる被走査面に向かう複数の光ビームが通過する構成とする。 A second embodiment of the optical scanning device of the present invention will be described with reference to the drawings. In the second embodiment, as an example of the case where the optical scanning device described in the first embodiment is developed on a color machine, for example, four light source devices corresponding to four photoreceptors of cyan, magenta, yellow, and black are provided. The optical scanning device to be described will be described with reference to FIGS. 2 (a) and 2 (b). The light beam from each light source is deflected by a single deflecting means and guided to a different scanning surface by a scanning imaging lens, and the scanning imaging lens of the scanning imaging lens closest to the deflection means has a different scanning target. A plurality of light beams traveling toward the surface are configured to pass.
図2は、本発明の光走査装置の第2実施形態における光学系の展開図である。図2(a)においては、主走査断面を示し、便宜上、折返しミラーは全て省略し、これらにより走査ビームの光路が変更されない状態に展開して示す。図2(b)上部においては、副走査断面を示し、光偏向器から被走査面までの光路を折返しミラーを含め示す。図2(b)下部においては、カラー画像の為の感光体と走査結像レンズとの接続を示している。 FIG. 2 is a development view of the optical system in the second embodiment of the optical scanning device of the present invention. In FIG. 2A, the main scanning section is shown, and for the sake of convenience, all the folding mirrors are omitted, and these are shown in an unfolded state in which the optical path of the scanning beam is not changed. In the upper part of FIG. 2B, a sub-scanning section is shown, and the optical path from the optical deflector to the surface to be scanned is shown including the folding mirror. In the lower part of FIG. 2B, the connection between the photoconductor for the color image and the scanning imaging lens is shown.
図2(a)に示すように、各色に対応する光源装置(副走査方向に平行に配列)から射出された光ビームの光束は、第1光学系によりそれぞれ平行光束(弱い収束もしくは発散光束でも良い)にそれぞれカップリングされる。この時、第1光学系によりカップリングされた各光ビームのビーム形態は「同じビーム形態」である。このビーム形態は「平行ビーム」となることも、「収束性もしくは発散性のビーム」となることもできる。それぞれの光ビームの光束は、被走査面上で所望のビームスポット径を得るための開口絞りを通過後、第2光学系を通過し、光偏向器近傍で主走査方向に長い線像を形成する。 As shown in FIG. 2A, the light beams emitted from the light source devices corresponding to the respective colors (arranged in parallel in the sub-scanning direction) are parallel light beams (even weakly convergent or divergent light beams) by the first optical system. Are coupled to each other. At this time, the beam form of each light beam coupled by the first optical system is the “same beam form”. This beam form can be a “parallel beam” or a “convergent or divergent beam”. The light beam of each light beam passes through the aperture stop for obtaining a desired beam spot diameter on the surface to be scanned, then passes through the second optical system, and forms a long line image in the main scanning direction in the vicinity of the optical deflector. To do.
本説明においては、光源装置を副走査方向平行配置しているが、光走査装置のレイアウト上、折返しミラーなどで折返し、複数の光源装置を主走査方向に距離を持って配置してもよい。 In this description, the light source devices are arranged in parallel in the sub-scanning direction. However, on the layout of the optical scanning device, the light source devices may be folded back by a folding mirror or the like, and a plurality of light source devices may be arranged at a distance in the main scanning direction.
また、図2(a)及び(b)に示すように、光偏向器で走査された光束は第3光学系の走査結像レンズL1、L2を通過し、それぞれ対応する被走査面上を略等速に走査するとともに被走査面上近傍で集光する。この時、図2(b)に示すように、第3光学系の走査結像レンズL1は、全ての光源から射出された光ビームの光束が副走査方向に並び通過する。被走査面は実体的には感光媒体の感光面であり、この実施の形態では「光導電性の感光体の感光面であり、図2(a)の上下方向に光走査される。即ち、図2(a)の上下方向は主走査方向(主走査線の方向)である。 Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, the light beam scanned by the optical deflector passes through the scanning imaging lenses L1 and L2 of the third optical system, and substantially corresponds to the surface to be scanned. Scanning at a constant speed and condensing near the surface to be scanned. At this time, as shown in FIG. 2B, the scanning imaging lens L1 of the third optical system passes the light beams of the light beams emitted from all the light sources side by side in the sub-scanning direction. The surface to be scanned is essentially the photosensitive surface of the photosensitive medium. In this embodiment, “the photosensitive surface of the photoconductive photosensitive member is optically scanned in the vertical direction of FIG. The vertical direction in FIG. 2A is the main scanning direction (the direction of the main scanning line).
最も偏向手段(光偏向器)に近い走査結像レンズL1は、異なる被走査面に向かう複数の光ビームが通過する構成となっているため、異なる被走査面間、つまり各色間の主走査方向のビームスポット位置ずれを低減でき、色ずれや色味による画像劣化を抑制可能である。 Since the scanning imaging lens L1 closest to the deflecting means (optical deflector) is configured to pass a plurality of light beams directed to different scanned surfaces, the main scanning direction between different scanned surfaces, that is, between the respective colors. Beam spot position deviation can be reduced, and image degradation due to color deviation and color can be suppressed.
かつ、偏向手段に最も近い走査結像レンズL1は、主走査方向に強い正の屈折力を持ち、等速性を補正している。本レンズに、異なる被走査面に向かう複数の光束を通過させることで、走査結像レンズの加工ばらつきによる主走査方向のビームスポット位置ずれが、異なる被走査面で同一となり、色ずれの発生を抑制することができる。 In addition, the scanning imaging lens L1 closest to the deflecting unit has a strong positive refractive power in the main scanning direction and corrects constant velocity. By passing a plurality of light beams directed to different scanned surfaces through this lens, the beam spot position deviation in the main scanning direction due to processing variations of the scanning imaging lens becomes the same on different scanned surfaces, and color misregistration occurs. Can be suppressed.
さらに、偏向手段(光偏向器)としての回転多面鏡は、モーター部、基盤による発熱が大きい。基盤に関しては、光学箱の外に出すなどして、光学箱内の温度変動を低減することができるが、モーター部の発熱による温度上昇は発生する。この温度変動による熱が、光学箱内を伝搬し走査結像レンズ、特に、回転多面鏡に最も近い走査結像レンズに温度分布を生じさせる。この温度分布は、特に回転多面鏡による光学箱内の気流、走査結像レンズの形状等により、走査結像レンズ内で一様な温度変化が生じないために発生する。この結果、異なる走査光学素子を各被走査面に向かうビームが通過する対向走査方式のタンデム方式カラー機などにおいては、連続プリント時に各被走査面での相対的な主走査方向のビームスポット位置が変動し、色味が変化してしまう。 Furthermore, the rotary polygon mirror as the deflecting means (optical deflector) generates a large amount of heat by the motor unit and the base. With respect to the substrate, it is possible to reduce the temperature fluctuation in the optical box by taking it out of the optical box, but the temperature rises due to the heat generated by the motor unit. The heat due to the temperature fluctuation propagates through the optical box and causes a temperature distribution in the scanning imaging lens, particularly the scanning imaging lens closest to the rotary polygon mirror. This temperature distribution is generated because a uniform temperature change does not occur in the scanning imaging lens due to the airflow in the optical box by the rotary polygon mirror, the shape of the scanning imaging lens, and the like. As a result, in a tandem color machine of an opposite scanning type in which beams directed to each scanned surface pass through different scanning optical elements, the relative beam spot position in the main scanning direction on each scanned surface during continuous printing is obtained. It fluctuates and the color changes.
しかしながら、本発明の光走査装置においては、偏向手段に最も近い走査結像レンズL1は異なる被走査面に向かう複数の光束を通過させているため、走査結像レンズL1が主走査方向に温度分布を持った場合においても、主走査方向のビームスポット位置ずれは、異なる被走査面で同一となり、連続プリント時の色味の変化、色ずれの発生を抑制することができる。 However, in the optical scanning device of the present invention, since the scanning imaging lens L1 closest to the deflecting unit passes a plurality of light beams directed to different scanning surfaces, the scanning imaging lens L1 has a temperature distribution in the main scanning direction. Even in the case of having, the beam spot position deviation in the main scanning direction is the same on different scanned surfaces, and it is possible to suppress changes in color and occurrence of color deviation during continuous printing.
さらに、異なる被走査面に向かう複数の光ビームは、偏向手段に最も近い走査結像レンズL1を副走査方向に略平行に通過させることで、入射する光束が副走査方向にずれた場合においても等速性は劣化しない。また、主走査方向の結像性能の劣化も抑制することが可能である。また、走査線の曲がりの発生も抑制することが可能である。 Further, a plurality of light beams traveling toward different scanning surfaces are allowed to pass through the scanning imaging lens L1 closest to the deflecting means substantially parallel to the sub-scanning direction, so that the incident light flux is shifted in the sub-scanning direction. The constant velocity does not deteriorate. In addition, it is possible to suppress deterioration of the imaging performance in the main scanning direction. In addition, the occurrence of bending of the scanning line can be suppressed.
ここでは、偏向手段である回転多面鏡(光偏向器)から走査結像レンズL1が4つの感光体に対応する光ビームの光束を副走査方向に並べて通過させる例について説明した。同様にして、光偏向器から1番目の走査結像レンズL1が、2つの異なる被走査面に向かう光ビームの光束を副走査方向に並べて通過させ、偏向手段である回転多面鏡(光偏向器)を挟んでその両側に被走査面が配される形態により、4つの被走査面である感光体に対応しても良い。 Here, an example has been described in which the scanning imaging lens L1 passes the light beams of the light beams corresponding to the four photosensitive members side by side in the sub-scanning direction from the rotary polygon mirror (optical deflector) which is the deflection means. Similarly, the first scanning imaging lens L1 from the optical deflector passes the light beams of the light beams directed to two different scanned surfaces side by side in the sub-scanning direction, and is a rotating polygon mirror (optical deflector) that is a deflecting unit. ), The surface to be scanned is arranged on both sides thereof, and the photoconductor may be four surfaces to be scanned.
以上、述べたように、本発明の第2実施形態では、複数の光源を有し、各光源からの光ビームは、単一の偏向手段(光偏向器)により偏向され、走査結像レンズにより異なる被走査面上に導かれ、走査結像レンズの、最も偏向手段に近い走査結像レンズは、異なる被走査面に向かう複数の光ビームが通過することで、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現し、さらに色ずれや色味の変化の発生を抑制する光走査装置を提供することができる。 As described above, in the second embodiment of the present invention, a plurality of light sources are provided, and a light beam from each light source is deflected by a single deflecting means (light deflector) and is scanned by a scanning imaging lens. The scanning imaging lens that is guided on different scanning surfaces and is closest to the deflecting means of the scanning imaging lens allows a plurality of light beams to pass through different scanning surfaces to pass through the “conjugation function” and “etc.” Optical scanning that corrects the curvature of field in the main scanning direction and sub-scanning direction to achieve the stability of the light spot while keeping the speeding function good, and also suppresses the occurrence of color shift and color change. An apparatus can be provided.
次に、本発明の光走査装置の第3実施形態を説明する。図3は、本発明の光走査装置の第3実施形態の構成を示す構成図である。図3において、(a)は、斜視図であり、(b)および(c)は、被走査面への光線図である。図(b)および(c)においても、2つの走査結像レンズを用いており、走査結像レンズL1は、2枚構成で構成されている。 Next, a third embodiment of the optical scanning device of the present invention will be described. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the third embodiment of the optical scanning device of the present invention. In FIG. 3, (a) is a perspective view, and (b) and (c) are ray diagrams to the surface to be scanned. 2B and 2C also use two scanning imaging lenses, and the scanning imaging lens L1 has a two-lens configuration.
図3(b)および(c)において、半導体レーザ101から射出された全ての光ビームを偏向手段であるポリゴンミラー(光偏向器)403の反射面近傍で主走査方向において交差させるのが好ましい。D1は、半導体レーザ101から射出した光ビームが被走査面407においてある像高に到達する際のポリゴンミラー(光偏向器)403の反射面を表しており、D2は半導体レーザ102から射出した光ビームが被走査面407において同像高に到達する際のポリゴンミラー403の反射面を表している。
3B and 3C, it is preferable that all light beams emitted from the
各々の光ビームはポリゴンミラー403に入射するときに、ある角度Δα分離されている。従って、この角度差だけ同像高に到達するための反射面に時間的な遅れ(D1とD2のような)が生じる。
Each light beam is separated by an angle Δα when entering the
図3(b)の場合は、2つの光ビームはかなり異なった光路を通っており、図3(c)の場合は、全く同じ光路を通っている。光ビームが各光学素子の異なる位置を通過してくると、当然異なる光学作用を受けるから、被走査面407上で主走査方向の同じ像高に達する2つの光ビームの収差等の光学特性は違ったものとなり、特に走査線ピッチの像高間変動に対する影響は非常に大きい。
In the case of FIG. 3 (b), the two light beams pass through quite different optical paths, and in the case of FIG. 3 (c), they pass through the exact same optical path. When the light beam passes through a different position of each optical element, it naturally undergoes different optical action. Therefore, the optical characteristics such as aberration of the two light beams that reach the same image height in the main scanning direction on the scanned
そこで、図3(c)のようにポリゴンミラー403の反射面近傍で2つの光ビームを交差させる事により、被走査面上の主走査方向の同一像高に達するときに、光学素子の主走査方向のほぼ同じ光路を通るようになり、走査線曲がりを効果的に低減する事ができる。また、ポリゴンミラー403より像面側の各部品ばらつきによる各光ビーム間の主走査方向書込位置変動は、全ての光ビームでほぼ同量となり、各ビーム間での主走査方向書込位置ずれは抑えられる。さらに、同じ像高へ結像する全ての光ビームを、走査光学系の主走査方向のほぼ同じ位置を通過させることにより、走査光学系を構成するレンズの収差の影響を小さく抑え、且つ、主走査方向の結像位置は各ビームとも精度良く合致でき、同期検知後全ての光ビームに共通に遅延時間を設定しても、書込はじめの像高での主走査方向の位置ずれを抑えることが可能となる。また、図3(c)のようにすることにより、ポリゴンミラー403の内接円半径を最小にすることができる。
Therefore, as shown in FIG. 3C, when the two light beams intersect each other in the vicinity of the reflection surface of the
第3実施形態においては、マルチビーム光源について例を挙げ説明したが、異なる被走査面に向かう光ビームをポリゴンミラー403の同一の反射面で偏向する場合、各光ビームをポリゴンミラー403の反射面近傍で主走査方向において交差させることで、同様の効果が得られる。また、各ビーム主走査断面での交差位置のずれは、ポリゴンミラー403の反射面上で0.5mm以内にするのが望ましい。
In the third embodiment, an example of a multi-beam light source has been described. However, when a light beam traveling toward a different surface to be scanned is deflected by the same reflecting surface of the
以上、述べたように、本発明の第3実施形態では、異なる被走査面に向かう複数の光ビームは、偏向手段(光偏向器)に最も近い走査結像レンズを副走査方向に略平行に通過させることで、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現し、さらに、光学倍率が、光スポットの像高に対して一定しており、さらに色ずれや色味の変化の発生を抑制し、走査線の曲がりの発生を抑制した光走査装置を提供することができる。 As described above, in the third embodiment of the present invention, a plurality of light beams traveling toward different scanning surfaces are arranged so that the scanning imaging lens closest to the deflecting means (optical deflector) is substantially parallel to the sub-scanning direction. By letting it pass, while maintaining the `` conjugation function '' and `` constant speed function '' well, the field curvature in the main scanning direction and the sub-scanning direction is corrected well, and the stability of the light spot is realized, It is possible to provide an optical scanning device in which the optical magnification is constant with respect to the image height of the light spot, and further, the occurrence of color shift and color change is suppressed, and the occurrence of scanning line bending is suppressed.
また、偏向手段の同一の偏向反射面で偏向される全ての光ビームは、偏向手段の偏向面近傍の一点で交わるように構成することで、環境変動時においても良好なビーム位置精度を確保しつつ、良好な光学性能を得ることができる。また、光偏向器であるポリゴンミラーを小さくする事が可能となり、騒音を低減した光走査装置を提供することができる。 Also, all the light beams deflected by the same deflecting and reflecting surface of the deflecting means are configured to intersect at one point near the deflecting surface of the deflecting means, thereby ensuring good beam position accuracy even when the environment changes. However, good optical performance can be obtained. In addition, the polygon mirror that is an optical deflector can be made smaller, and an optical scanning device with reduced noise can be provided.
次に、本発明の光走査装置の第4実施形態を説明する。前述の実施形態では、走査結像レンズは2枚で構成され、被走査面側の走査結像レンズの主形状は被走査面に凸面を向けた負メニスカスレンズとする事で、像高に対して光学倍率を一定にする事ができる。 Next, a fourth embodiment of the optical scanning device of the present invention will be described. In the above-described embodiment, the scanning imaging lens is composed of two lenses, and the main shape of the scanning imaging lens on the scanned surface side is a negative meniscus lens having a convex surface facing the scanned surface, so that the image height is reduced. The optical magnification can be made constant.
副走査方向の少なくとも2つの面を、副走査断面内の曲率中心を主走査方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内で主走査方向の非円弧形状とは異なる曲線となるように、副走査断面内の曲率半径を主走査方向に変化させた面を用い、2つのレンズ面をベンディングさせて「副走査方向の主点位置を調整する」場合、これら2つの面の間隔は広い方が、主点位置の変化量を大きく取ることができる。つまり、副走査の横倍率を像高間で補正可能となる。 The curvature center line obtained by connecting at least two surfaces in the sub-scanning direction with the center of curvature in the sub-scanning section in the main scanning direction is a curve different from the non-arc shape in the main scanning direction in the main scanning section. When using a surface in which the radius of curvature in the sub-scanning section is changed in the main scanning direction and bending the two lens surfaces to “adjust the main point position in the sub-scanning direction”, the distance between these two surfaces is wider. However, a large change amount of the principal point position can be taken. That is, the horizontal magnification of sub-scanning can be corrected between image heights.
しかし、本発明においては、低コストを目指し2枚構成としており、最も偏向手段に近い走査結像レンズの副走査は、屈折力をほぼゼロとしている。このため、これら2つの面は被走査面に最も近い走査結像レンズの第1面、第2面となる。この場合、副走査の横倍率を像高間で良好に補正する事が難しい。 However, in the present invention, a two-lens configuration is used aiming at low cost, and the sub-scanning of the scanning imaging lens closest to the deflecting means makes the refractive power almost zero. Therefore, these two surfaces are the first surface and the second surface of the scanning imaging lens closest to the surface to be scanned. In this case, it is difficult to satisfactorily correct the lateral magnification of sub-scanning between image heights.
本発明の光走査装置においては、被走査面側の走査結像レンズの主形状は被走査面に凸面を向けた負メニスカスレンズとする事で、像高に対して光学倍率を一定にしている。 In the optical scanning device of the present invention, the main shape of the scanning imaging lens on the scanning surface side is a negative meniscus lens having a convex surface facing the scanning surface, so that the optical magnification is constant with respect to the image height. .
これにより、中心像高に対し、周辺像高は光路長が長くなるため、中心像高と副走査横倍率を一定に保つためには、周辺像高での主点位置は中心像高に対し偏向手段側にする必要がある。そこで、被走査面側の走査結像レンズの主形状は被走査面に凸面を向けた形状とし、周辺像高での主点位置を中心像高に対し偏向手段側とし、さらに、被走査面に最も近い走査結像レンズの第1面、第2面の副走査断面内の曲率中心を主走査方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内で主走査方向の非円弧形状とは異なる曲線となるように、副走査断面内の曲率半径を主走査方向に変化させた面を用い、2つのレンズ面をベンディングさせて「副走査方向の主点位置を調整する」ことで、像高に対して光学倍率を一定にする事ができる。 As a result, the optical path length of the peripheral image height is longer than the central image height, so in order to keep the central image height and the sub-scanning lateral magnification constant, the principal point position at the peripheral image height is relative to the central image height. It is necessary to be on the deflection means side. Therefore, the main shape of the scanning imaging lens on the scanning surface side is a shape in which the convex surface is directed to the scanning surface, the principal point position at the peripheral image height is the deflection means side with respect to the central image height, and the scanning surface The curvature center line connecting the curvature centers in the sub-scanning section of the first and second surfaces of the scanning imaging lens closest to the main scanning direction is different from the non-arc shape in the main scanning direction in the main scanning section. By using a surface in which the radius of curvature in the sub-scan section is changed in the main scanning direction so as to form a curve, the two lens surfaces are bent to adjust the main point position in the sub-scanning direction. In contrast, the optical magnification can be made constant.
さらに、偏向面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率をβ0とし、任意像高の副走査方向の横倍率をβhとしたとき、「 0.9 < |βh/β0| < 1.1 」を満足する事が望ましい。さらに、像高に対して光学倍率を一定にする事で、マルチビーム化により、被走査面を複数の光ビームで同時に走査する場合、複数ビーム間の副走査方向のビームピッチは一定に保たれ、マルチビーム化による高密度化、高速化にも対応可能な光走査装置が提供可能となる。 Further, when the horizontal magnification in the sub-scanning direction on the optical axis between the deflection surface and the surface to be scanned is β0 and the horizontal magnification in the sub-scanning direction at an arbitrary image height is βh, “0.9 <| βh / β0 | <1.1 ”is preferable. Furthermore, by making the optical magnification constant with respect to the image height, when the surface to be scanned is scanned simultaneously with multiple light beams by using multiple beams, the beam pitch in the sub-scanning direction between the multiple beams is kept constant. In addition, it is possible to provide an optical scanning device that can cope with higher density and higher speed by using multi-beams.
以上、述べたように、第4実施形態では、走査結像レンズは2枚で構成され、被走査面側の走査結像レンズの主形状は被走査面に凸面を向けた負メニスカスレンズとする事で、走査結像レンズにおいて、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現し、さらに、光学倍率が、光スポットの像高に対して一定している光走査装置を提供することができる。 As described above, in the fourth embodiment, the scanning imaging lens is composed of two lenses, and the main shape of the scanning imaging lens on the scanned surface side is a negative meniscus lens having a convex surface facing the scanned surface. Therefore, in the scanning imaging lens, while maintaining the “conjugate function” and “constant speed function” in good condition, the field curvature in the main scanning direction and sub-scanning direction is corrected well, and the light spot stability is realized. Furthermore, it is possible to provide an optical scanning device in which the optical magnification is constant with respect to the image height of the light spot.
さらに、偏向面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率をβ0とし、任意像高の副走査方向の横倍率をβhとしたとき、条件式を満足する事で、光学倍率が、光スポットの像高に対し、マルチビーム化による高密度化、高速化にも対応可能な光走査装置を提供することができる。 Further, when the lateral magnification in the sub-scanning direction on the optical axis between the deflection surface and the surface to be scanned is β0 and the lateral magnification in the sub-scanning direction at an arbitrary image height is βh, by satisfying the conditional expression, It is possible to provide an optical scanning device that can cope with a higher density and a higher speed by using a multi-beam for the image height of the light spot.
次に、本発明の光走査装置の第5実施形態を説明する。実施例5においては、偏向面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率をβ0とするとき、「0.2 < |β0| < 0.6 」を満足するようにしている。 Next, a fifth embodiment of the optical scanning device of the present invention will be described. In the fifth embodiment, when the lateral magnification in the sub-scanning direction on the optical axis between the deflection surface and the surface to be scanned is β0, “0.2 <| β0 | <0.6” is satisfied. Yes.
条件式の下限を越えると、狙いのビームスポット系に対し、偏向面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率を大きく設定したときに対し、アパーチャ(開口絞り)径を小さく設定する必要が生じる。この結果、光量不足の問題や、アパーチャにおける回折の影響によるビームスポット径の劣化の問題が大きく発生する。回折の影響については、特開平7−110451号公報に記載されている。 If the lower limit of the conditional expression is exceeded, the aperture (aperture stop) diameter will be smaller than the target beam spot system when the lateral magnification in the sub-scanning direction on the optical axis between the deflection surface and the scanned surface is set large. It is necessary to set a small value. As a result, a problem of insufficient light quantity and a problem of deterioration of the beam spot diameter due to the influence of diffraction at the aperture occur. The influence of diffraction is described in JP-A-7-110451.
条件式の上限を越えると、最も偏向手段に近い走査結像レンズ通過後、各色に対応する被走査面へ光路を分離するためのミラーなどを配置した場合、全体の光路長を長くする必要があり装置が大型化してしまう等、光走査装置内のレイアウトが困難になる。 If the upper limit of the conditional expression is exceeded, after passing through the scanning imaging lens closest to the deflecting means, if a mirror or the like for separating the optical path is arranged on the scanned surface corresponding to each color, the entire optical path length needs to be increased. The layout in the optical scanning device becomes difficult, for example, the size of the device increases.
以上、述べたように、本発明の第5実施形態では、偏向面と被走査面の間の光軸上の副走査方向の横倍率をβ0とするとき、条件式を満足する事で、走査結像レンズにおいて、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現し、さらに、光学倍率が、光スポットの像高に対して一定にしつつ、各被走査面に向かう光ビームを分離可能であり、十分な光量を得られる光走査装置を提供することができる。 As described above, in the fifth embodiment of the present invention, when the lateral magnification in the sub-scanning direction on the optical axis between the deflection surface and the surface to be scanned is β0, scanning is performed by satisfying the conditional expression. In the imaging lens, while maintaining the “conjugation function” and “constant speed function” in good condition, the field curvature in the main scanning direction and sub-scanning direction is corrected well to realize the stability of the light spot, It is possible to provide an optical scanning device capable of separating a light beam directed to each surface to be scanned and obtaining a sufficient amount of light while making the optical magnification constant with respect to the image height of the light spot.
次に、本発明の光走査装置の第6実施形態を説明する。第6実施形態では、さらに、光軸上の光偏向器の基点から被走査面までの距離をL、複数の走査結像レンズ間で最も離れている光軸上の距離をaとしたとき、「 0.3 < |a/L| < 0.6 」を満足するようにしている。 Next, a sixth embodiment of the optical scanning device of the present invention will be described. In the sixth embodiment, when the distance from the base point of the optical deflector on the optical axis to the surface to be scanned is L, and the distance on the optical axis that is the farthest among the plurality of scanning imaging lenses is a, “0.3 <| a / L | <0.6” is satisfied.
通常、複数の走査結像レンズ間で最も離れている光軸上の距離内で、各色に対応する被走査面へ光路を分離するためのミラーなどを配置する。この時、条件式の下限を越えると、複数の走査結像レンズ間で最も離れている光軸上の距離が短くなり過ぎ、各色に対応する被走査面へ光路を分離するためのミラーなどの配置が困難となる。 Usually, a mirror or the like for separating an optical path to a scanned surface corresponding to each color is disposed within a distance on the optical axis that is farthest between a plurality of scanning imaging lenses. At this time, if the lower limit of the conditional expression is exceeded, the distance on the optical axis that is the farthest between the plurality of scanning imaging lenses becomes too short, such as a mirror for separating the optical path to the scanned surface corresponding to each color. Placement becomes difficult.
一方、条件式の上限を越えると、被走査面側の走査結像レンズに対し、少なくとも主走査方向に強い屈折力を持ち、等速性を補正している走査結像レンズは、偏向手段側に近づく。この結果、被走査面上の画像領域を走査するための画角は狭くなり、画角が広い場合に比べ画像領域の走査時間は短くなる。画像領域の走査時間は短くなることにより、LD等の光源のON−OFFが書込密度に対し対応できなくなる(応答速度が間に合わない)という問題が発生する。 On the other hand, if the upper limit of the conditional expression is exceeded, the scanning imaging lens that has a strong refractive power at least in the main scanning direction and corrects the constant velocity with respect to the scanning imaging lens on the scanned surface side is Get closer to. As a result, the angle of view for scanning the image area on the surface to be scanned is narrowed, and the scanning time for the image area is shorter than when the angle of view is wide. Since the scanning time of the image area is shortened, there arises a problem that ON / OFF of a light source such as an LD cannot cope with the writing density (response speed is not in time).
以上、述べたように、本発明の第6実施形態では、光軸上の光偏向器の基点から被走査面までの距離をL、複数の走査結像レンズ間で最も離れている光軸上の距離をaとしたとき、条件式を満足することで、走査結像レンズにおいて、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現し、さらに、光学倍率が、光スポットの像高に対して一定にしつつ、各被走査面に向かう光ビームを分離可能である光走査装置を提供することができる。 As described above, in the sixth embodiment of the present invention, the distance from the base point of the optical deflector on the optical axis to the surface to be scanned is L, on the optical axis that is farthest among the plurality of scanning imaging lenses. When the distance of a is set to a, by satisfying the conditional expression, the image plane in the main scanning direction and the sub-scanning direction can be maintained while maintaining good “conjugation function” and “constant speed function” in the scanning imaging lens. An optical scanning device capable of correcting the curvature well to realize the stability of the light spot, and further separating the light beam directed to each scanned surface while keeping the optical magnification constant with respect to the image height of the light spot. Can be provided.
次に、本発明の光走査装置の第7実施形態を説明する。第7実施形態では、走査結像レンズをプラスチックとすることで、走査特性の向上をめざして光走査装置の光学素子に、非球面に代表される特殊な面を容易に形成でき、なおかつコストも安価にすることができる。 Next, a seventh embodiment of the optical scanning device of the invention will be described. In the seventh embodiment, since the scanning imaging lens is made of plastic, a special surface typified by an aspheric surface can be easily formed on the optical element of the optical scanning device with the aim of improving scanning characteristics, and the cost is also reduced. It can be made cheap.
特に、本発明の光走査装置を用いるタンデム式画像形成装置の場合においては、使用する光学素子の数が多いことから、樹脂製の光学素子を使用することでのコストダウン効果は非常に大きい。 In particular, in the case of a tandem type image forming apparatus using the optical scanning device of the present invention, since the number of optical elements used is large, the cost reduction effect by using resin optical elements is very large.
従来、光走査装置に樹脂製の光学素子が用いられる場合、発熱が大きいポリゴンミラー等の偏向手段により、光学箱内の温度が上昇し、ポリゴンミラーが回転し作る気流、光学箱内の形状の違いなどにより、熱は一律に伝達せず、光学箱内の温度は温度分布を持つため、ガラスに比べ熱膨張係数が大きいため形状変化が大きく発生し、樹脂製光学素子の光学特性が変化する課題があった。また、走査結像レンズにおいても、熱の伝わり方の違い、レンズ形状の違い(光学箱への設置面積の違い)等により、一律な温度変化は生じず、走査結像レンズの場所による温度差が光学性能、特に各色での等速性が異なることによる色ずれの発生が生じていた。 Conventionally, when a resin optical element is used in an optical scanning device, the temperature in the optical box rises due to deflection means such as a polygon mirror that generates a large amount of heat. Due to differences, heat is not transmitted uniformly, and the temperature inside the optical box has a temperature distribution, so that the thermal expansion coefficient is larger than that of glass, resulting in a large shape change, and the optical characteristics of the resin optical element change. There was a problem. Also in the scanning imaging lens, there is no uniform temperature change due to differences in heat transmission, lens shapes (difference in installation area to the optical box), etc., and temperature differences depending on the location of the scanning imaging lens However, the occurrence of color misregistration has occurred due to the difference in optical performance, in particular the constant velocity of each color.
しかし、本発明によれば、最も偏向手段に近い走査結像レンズは、異なる被走査面に向かう複数の光ビームが通過することで、等速性の変動は、各色で同様に生じ、色ずれの発生は抑制される。このため、最も偏向手段に近い走査結像レンズを含み、全ての走査結像レンズの材質をプラスチックにした場合においても、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現し、さらに色ずれや色味の変化の発生を抑制する光走査装置を提供することが可能である。 However, according to the present invention, the scanning imaging lens closest to the deflecting means passes through a plurality of light beams directed to different scanning surfaces, so that the change in isokineticity occurs in the same way for each color and the color shift. The occurrence of is suppressed. For this reason, even when the scanning imaging lens closest to the deflecting means is included and the materials of all the scanning imaging lenses are made of plastic, the “conjugation function” and “constant speed function” are maintained well while maintaining the main function. It is possible to provide an optical scanning device that satisfactorily corrects the curvature of field in the scanning direction and the sub-scanning direction, realizes the stability of the light spot, and further suppresses the occurrence of color shift and color change.
以上、述べたように、本発明の第7実施形態では、走査結像レンズの少なくとも1枚の材質はプラスチックとすることで、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現し、さらに、光学倍率が、光スポットの像高に対して一定している光走査装置を低コストにて提供することができる。 As described above, in the seventh embodiment of the present invention, at least one material of the scanning imaging lens is made of plastic, so that “conjugation function” and “constant speed function” are kept good. A low-cost optical scanning device that corrects the field curvature in the main scanning direction and sub-scanning direction, achieves the stability of the light spot, and has a constant optical magnification with respect to the image height of the light spot. Can be provided.
さらに、本発明の第7実施形態では、最も偏向手段に近い走査結像レンズの材質はプラスチックとすることで、「共役化機能」と「等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現し、さらに、光学倍率が、光スポットの像高に対して一定している光走査装置を低コストにて提供することができる。 Furthermore, in the seventh embodiment of the present invention, the material of the scanning imaging lens closest to the deflecting means is plastic, so that the “conjugation function” and “constant speed function” are kept good, while maintaining the main scanning direction. Further, the optical surface curvature in the sub-scanning direction is satisfactorily corrected to realize the stability of the light spot, and the optical scanning device in which the optical magnification is constant with respect to the image height of the light spot is provided at a low cost. be able to.
次に、本発明の第8実施形態を説明する。第8実施形態では、本発明の光走査装置を用いた画像形成装置を説明する。図4は、本発明の光走査装置を用いた画像形成装置の断面図である。画像形成装置の一例として、図4においては、レーザプリンタを用いている。 Next, an eighth embodiment of the present invention will be described. In the eighth embodiment, an image forming apparatus using the optical scanning device of the present invention will be described. FIG. 4 is a cross-sectional view of an image forming apparatus using the optical scanning device of the present invention. As an example of the image forming apparatus, a laser printer is used in FIG.
レーザプリンタ150は潜像担持体111として「円筒状に形成された光導電性の感光体」を有している。潜像担持体111の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ112、現像装置113、転写ローラ114、クリーニング装置115が配備されている。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。さらに、レーザビームLBにより光走査を行う光走査装置117が設けられ、帯電ローラ112と現像装置113との間で「光書込による露光」を行うようになっている。
The
図4において、符号116は定着装置、符号118はカセット、符号119はレジストローラ対、符号120は給紙コロ、符号121は搬送路、符号122は排紙ローラ対、符号123はトレイ、符号Pは記録媒体としての転写紙を示している。
In FIG. 4,
画像形成を行うときは、光導電性の感光体である潜像担持体111が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ112により均一帯電され、光走査装置117のレーザビームLBの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像はいわゆる「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。
When image formation is performed, the
この静電潜像は現像装置113により反転現像され、潜像担持体111上にトナー画像が形成される。転写紙Pを収納したカセット118は、画像形成装置本体に脱着可能であり、図4に示すように装着された状態において、収納された転写紙Pの最上位の1枚が給紙コロ120により給紙され、給紙された転写紙Pは、その先端部をレジストローラ対119に捕らえられる。レジストローラ対119は、潜像担持体111上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Pを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙Pは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ114の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー画像を転写された転写紙Pは定着装置116へ送られ、定着装置116においてトナー画像を定着され、搬送路121を通り、排紙ローラ対122によりトレイ123上に排出される。
This electrostatic latent image is reversed and developed by the developing
トナー画像が転写された後の潜像担持体111の表面は、クリーニング装置115によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。潜像担持体111に光走査により潜像を形成し、上記潜像を可視化して所望の記録画像を得る画像形成装置において、潜像担持体111を光走査する光走査装置として、第3実施形態に記載の光走査装置を用いるものであり、潜像担持体111は光導電性の感光体であり、その均一帯電と光走査とにより静電潜像が形成され、形成された静電潜像がトナー画像として可視化される。
The surface of the
以上、述べたように、本発明の第8実施形態によれば、本発明の光走査装置を用い、高品位な画像再現性が確保できる画像形成装置を提供することができる。 As described above, according to the eighth embodiment of the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus that can ensure high-quality image reproducibility using the optical scanning device of the present invention.
次に、本発明の第9実施形態を説明する。第9実施形態では、本発明の光走査装置を用いたタンデム型フルカラーレーザプリンタを説明する。図5は、本発明の光走査装置を用いたタンデム型フルカラーレーザプリンタの断面図である。 Next, a ninth embodiment of the present invention will be described. In the ninth embodiment, a tandem type full-color laser printer using the optical scanning device of the present invention will be described. FIG. 5 is a cross-sectional view of a tandem type full-color laser printer using the optical scanning device of the present invention.
図5を参照し、本発明の光走査装置のタンデム型フルカラーレーザプリンタへの適用例を説明する。 With reference to FIG. 5, an application example of the optical scanning device of the present invention to a tandem type full color laser printer will be described.
まず、装置内の下部側には水平方向に配設されて給紙カセット1から給紙される転写紙(図示せず)を搬送する搬送ベルト2が設けられている。この搬送ベルト2上にはイエローY用の感光体3Y、マゼンタM用の感光体3M、シアンC用の感光体3C及びブラックK用の感光体3Kが上流側から順に等間隔で配設されている。なお、以下、符号に対する添字Y、M、C、Kを適宜付けて区別するものとする。
First, on the lower side in the apparatus, a conveying
これらの感光体3Y、3M、3C、3Kは全て同一径に形成されたもので、その周囲には、電子写真プロセスに従いプロセス部材が順に配設されている。感光体3Yを例に採れば、帯電チャージャ4Y、光走査光学系5Y、現像装置6Y、転写チャージャ7Y、クリーニング装置8Y等が順に配設されている。他の感光体3M、3C、3Kに対しても同様である。即ち、本実施の形態では、感光体3Y、3M、3C、3Kを各色毎に設定された被照射面とするものであり、各々に対して光走査光学系5Y、5M、5C、5Kが1対1の対応関係で設けられている。但し、走査結像レンズは、M、Yで共通使用、K、Cで共通使用とする。
These photoreceptors 3Y, 3M, 3C, and 3K are all formed to have the same diameter, and process members are sequentially disposed around the photoreceptors in accordance with an electrophotographic process. Taking the photoconductor 3Y as an example, a charging charger 4Y, an optical scanning
また、搬送ベルト2の周囲には、感光体5Yよりも上流側に位置させてレジストローラ9と、ベルト帯電チャージャ10が設けられ、感光体5Kよりも下流側に位置させてベルト分離チャージャ11、除電チャージャ12、クリーニング装置13等が順に設けられている。また、ベルト分離チャージャ11よりも搬送方向下流側には定着装置14が設けられ、排紙トレイ15に向けて排紙ローラ16で結ばれている。
In addition, a
このような概略構成において、例えば、フルカラーモード(複数色モード)時であれば、各感光体3Y、3M、3C、3Kに対してY、M、C、K用の各色の画像信号に基づき各々の光走査装置5Y、5M、5C、5Kによる光ビームの光走査で静電潜像が形成される。これらの静電潜像は各々の対応する色トナーで現像されてトナー像となり、搬送ベルト2上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に順次転写されることにより重ね合わせられ、フルカラー画像として定着された後、排紙される。
In such a schematic configuration, for example, in the full color mode (multiple color mode), each of the photoconductors 3Y, 3M, 3C, and 3K is based on image signals of colors Y, M, C, and K, respectively. An electrostatic latent image is formed by optical scanning of the light beam by the
本発明の光走査装置を、画像形成装置であるタンデム型フルカラーレーザプリンタの光走査光学系5Y、5M、5C、5Kに適用することで、色ずれが無く、高品位な画像再現
性が確保できる画像形成装置を実現することができる。
By applying the optical scanning device of the present invention to the optical scanning
以上、述べたように、本発明の第9実施形態によれば、本発明の光走査装置を用い、高品位な画像再現性が確保でき、さらに、カラー機においては色ずれや色味の変化の発生を抑制し、色ずれの小さい画像形成装置を提供することができる。 As described above, according to the ninth embodiment of the present invention, high-quality image reproducibility can be ensured by using the optical scanning device of the present invention, and color misregistration and color change can be achieved in a color machine. Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus that suppresses the occurrence of color misregistration and has a small color shift.
次に、本発明の実施形態における光走査装置の数値実施例を示す。まず、本発明の実施形態における光走査装置の数値実施例1を説明する。 Next, numerical examples of the optical scanning device according to the embodiment of the present invention will be described. First, Numerical Example 1 of the optical scanning device according to the embodiment of the present invention will be described.
ここで、RY:主走査方向曲率半径、RZ:副走査方向曲率半径(レンズ中心)、
N:使用波長(655nm)での屈折率、X:光軸方向の距離、を示す。
また、*の面は共軸非球面である。数値は示さないが、カップリングレンズを射出した波面収差は良 好に補正されている。また、光偏向器は、A寸18mm(回転中心と反射面の距離:内接円半径)で6面のポリゴンミラーとする。
Where RY: radius of curvature in the main scanning direction, RZ: radius of curvature in the sub-scanning direction (lens center),
N: Refractive index at the wavelength used (655 nm), X: Distance in the optical axis direction.
The * surface is a coaxial aspherical surface. Although no numerical value is shown, the wavefront aberration emitted from the coupling lens is well corrected. The optical deflector is a 6-sided polygon mirror with an A dimension of 18 mm (distance between rotation center and reflecting surface: inscribed circle radius).
ここで、β(光偏向器と被走査面間の副走査倍率):0.5、βh/β0:0.97(中央像高との倍率差の最も大きい像高での値)である。*の各面は、主走査方向の形状が非円弧形状であり、副走査方向は平面となっている。
Here, β (sub-scanning magnification between the optical deflector and the scanning surface): 0.5, βh / β0: 0.97 (value at the image height having the largest magnification difference from the central image height). Each surface of * has a non-arc shape in the main scanning direction, and is a flat surface in the sub-scanning direction.
レンズ面形状は、式(1)で与えられる。
X(Y,Z)=Y^2・Cm/1+√[1-(1+K)・(Y・Cm)^2] + A・Y^4 + B・Y^6 + C・Y^8 + D・Y^10 + E・Y^12+ F・Y^14 + Cs(Y)・Z^2/1+√[1-(Cs(Y)・Z)^2] (1)
但し、 Cm= 1 / RY 、 Cs(Y) = 1 / RZ とする。
**の各面は、主走査方向の形状が非円弧形状であり、副走査方向の曲率半径は、レンズ高さにより連続的に変化する。各面形状は、上記式にて与えられる。但し、Cs(Y)は、式(2)で与えられる。
Cs(Y)=1/RZ + aY + bY^2 + cY^3 + dY^4 + eY^5 + fY^6 + gY^7 + hY8 + iY^9 + jY^10+kY^11 + lY^12 (2)
The lens surface shape is given by equation (1).
X (Y, Z) = Y ^ 2 ・ Cm / 1 + √ [1- (1 + K) ・ (Y ・ Cm) ^ 2] + A ・ Y ^ 4 + B ・ Y ^ 6 + C ・ Y ^ 8 + D ・ Y ^ 10 + E ・ Y ^ 12 + F ・ Y ^ 14 + Cs (Y) ・ Z ^ 2/1 + √ [1- (Cs (Y) ・ Z) ^ 2] (1)
However, Cm = 1 / RY and Cs (Y) = 1 / RZ.
Each surface of ** has a non-arc shape in the main scanning direction, and the curvature radius in the sub-scanning direction continuously changes depending on the lens height. Each surface shape is given by the above formula. However, Cs (Y) is given by Equation (2).
Cs (Y) = 1 / RZ + aY + bY ^ 2 + cY ^ 3 + dY ^ 4 + eY ^ 5 + fY ^ 6 + gY ^ 7 + hY8 + iY ^ 9 + jY ^ 10 + kY ^ 11 + lY ^ 12 (2)
図6は、本発明の数値実施例1に基く被走査面上における光学特性図である。図6において、左部は、像面湾曲を示し、右部は、等速特性を示している。図6に示すように、像面湾曲および等速特性ともに良好に補正されている。 FIG. 6 is an optical characteristic diagram on the surface to be scanned based on Numerical Example 1 of the present invention. In FIG. 6, the left part shows field curvature, and the right part shows constant velocity characteristics. As shown in FIG. 6, both the field curvature and the constant velocity characteristic are corrected well.
次に、本発明の実施形態における光走査装置の数値実施例2を説明する。ここで、偏向前光学系は、数値実施例1と同じである。 Next, Numerical Example 2 of the optical scanning device according to the embodiment of the present invention will be described. Here, the pre-deflection optical system is the same as in Numerical Example 1.
ここで、β(光偏向器と被走査面間の副走査倍率):0.34、βh/β0:0.98(中央像高との倍率差の最も大きい像高での値)である。*、**の各面形状は、数値実施例1と同じ数式で与えられる。
Here, β (sub-scanning magnification between the optical deflector and the surface to be scanned): 0.34, βh / β0: 0.98 (value at the image height having the largest magnification difference from the central image height). Each surface shape of * and ** is given by the same formula as in Numerical Example 1.
図7は、本発明の数値実施例2に基く被走査面上における光学特性図である。図7において、左部は、像面湾曲を示し、右部は、等速特性を示している。図7に示すように、像面湾曲および等速特性ともに良好に補正されている。 FIG. 7 is an optical characteristic diagram on the surface to be scanned based on Numerical Example 2 of the present invention. In FIG. 7, the left part shows field curvature, and the right part shows constant velocity characteristics. As shown in FIG. 7, both the field curvature and the constant velocity characteristic are corrected well.
次に、本発明の実施形態における光走査装置の数値実施例3を説明する。ここで、偏向前光学系は、数値実施例1と同じである。 Next, Numerical Example 3 of the optical scanning device according to the embodiment of the present invention will be described. Here, the pre-deflection optical system is the same as in Numerical Example 1.
ここで、β(光偏向器と被走査面間の副走査倍率):0.38、βh/β0:0.99(中央像高との倍率差の最も大きい像高での値)である。*、**の各面形状は、数値実施例1と同じ数式で与えられる。
Here, β (sub-scanning magnification between the optical deflector and the surface to be scanned): 0.38, βh / β0: 0.99 (value at the image height having the largest magnification difference from the central image height). Each surface shape of * and ** is given by the same formula as in Numerical Example 1.
図8は、本発明の数値実施例3に基く被走査面上における光学特性図である。図8において、左部は、像面湾曲を示し、右部は、等速特性を示している。図8に示すように、像面湾曲および等速特性ともに良好に補正されている。 FIG. 8 is an optical characteristic diagram on the surface to be scanned based on Numerical Example 3 of the present invention. In FIG. 8, the left part shows field curvature, and the right part shows constant velocity characteristics. As shown in FIG. 8, both the field curvature and the constant velocity characteristic are corrected well.
以上説明した実施形態において、複数の光ビームは、異なる被走査面に向かう光ビームとし、各々の被走査面に向かう光ビームは1つの光ビームとして説明したが、各々の被走査面に向かう光ビームにおいても光ビームは複数であっても良い。また、異なる被走査面は、同一の感光体で大きく場所が異なる場合にも本発明は適用できる。 In the embodiments described above, the plurality of light beams are light beams directed to different scanned surfaces, and the light beams directed to the respective scanned surfaces are described as one light beam. However, the light beams directed to the respective scanned surfaces are described. There may be a plurality of light beams. Further, the present invention can be applied to a case where different scanned surfaces are greatly different on the same photoconductor.
本発明の実施形態について、上記のように詳細に説明したが、上記の実施形態は、本発明の好適な実施の形態であり、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形して実施することが可能である。 Although the embodiment of the present invention has been described in detail as described above, the above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, and is not limited thereto, and does not depart from the gist of the present invention. Various modifications can be made within the range.
100 光源装置
403 光偏向器
407 被走査面
L1、L2 走査結像レンズ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100
Claims (12)
前記偏向手段により偏向された光ビームを被走査面上に導く走査結像レンズと、を有する光走査装置であって、
前記走査結像レンズは少なくとも2つの走査結像レンズよりなり、
最も前記偏向手段に近い前記走査結像レンズは、主走査方向に正の屈折力を持ち、副走査方向の屈折力はゼロもしくはゼロに近く、
最も前記被走査面に近い前記走査結像レンズは、主走査方向で負、副走査方向で正の屈折力を持ち、
最も前記被走査面に近い前記走査結像レンズの前記副走査方向の入射側の面は、前記被走査面側に凸の面であることを特徴とする光走査装置。 Deflecting means for deflecting the light beam from the light source;
A scanning imaging lens that guides the light beam deflected by the deflecting means onto a surface to be scanned,
The scanning imaging lens comprises at least two scanning imaging lenses;
The scanning imaging lens closest to the deflecting unit has a positive refractive power in the main scanning direction, and a refractive power in the sub-scanning direction is zero or close to zero.
The scanning imaging lens closest to the scanned surface has a negative refractive power in the main scanning direction and a positive refractive power in the sub-scanning direction,
An optical scanning device characterized in that the surface on the incident side in the sub-scanning direction of the scanning imaging lens closest to the scanned surface is a convex surface on the scanned surface side.
前記複数の光源の各光源からの光ビームは、単一の偏向手段により偏向され、前記走査結像レンズにより異なる被走査面上に導かれ、
前記走査結像レンズの内、最も前記偏向手段に近い前記走査結像レンズには、異なる前記被走査面に向かう前記複数の光ビームが通過することを特徴とする請求項1記載の光走査装置。 The light source is plural,
A light beam from each light source of the plurality of light sources is deflected by a single deflecting unit and guided onto a different surface to be scanned by the scanning imaging lens,
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein, among the scanning imaging lenses, the plurality of light beams directed to different scanning surfaces pass through the scanning imaging lens closest to the deflecting unit. .
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2003
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