JP2005241850A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanner which is capable of reducing a beam spot diameter by considering even a temperature variation, moreover, is capable of securing the high precision beam spot positional accuracy, and is low cost, and to provide an image forming apparatus capable of the high quality image outputting using the optical scanner. <P>SOLUTION: The optical scanner comprises a light source, a deflector for deflecting a light beam from the light source, a coupling lens for coupling the light beam from the light source, a scanning optical system which guides the optical beam deflected by the deflector to a surface to be scanned, and a liquid crystal element capable of phase shift, wherein at least one of the optical elements disposed in the optical path has a surface of positive power and is made of resin. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、光ビームによる書込光学系の光書込みユニットによる光走査装置及び、これらを用いた画像形成装置に関する。   The present invention relates to an optical scanning device using an optical writing unit of a writing optical system using a light beam, and an image forming apparatus using them.

近年、レーザビームプリンターやデジタル複写機などの画像形成装置において、形成される画像の高画質化、高速化、カラー化が進み、ユーザが要求する印刷品質も高まっている。   In recent years, in an image forming apparatus such as a laser beam printer or a digital copying machine, an image to be formed has been improved in image quality, speed, and color, and the print quality requested by a user has also increased.

形成画像の高速化の要求に対しては、複数の光ビームにより走査するようにしたマルチビーム化が有効である。ただし、その際には複数のビーム間のピッチ(副走査方向の走査線間隔)調整が必要である。複数ビーム間のピッチ調整の方法としては、マルチビーム光源ユニットを光軸周りに回転する方法や、ピッチ調整用の光学素子を用いる方法がある。(例えば特許文献1参照)。   Multi-beam scanning that scans with a plurality of light beams is effective for the demand for high-speed formation images. However, in that case, it is necessary to adjust the pitch (scanning line interval in the sub-scanning direction) between the plurality of beams. As a method of adjusting the pitch between a plurality of beams, there are a method of rotating a multi-beam light source unit around the optical axis and a method of using an optical element for pitch adjustment. (For example, refer to Patent Document 1).

また、形成画像の高画質化を実現するためには、ビームスポット径の小径化が必要である。ビームスポット径の小径化に関しても、これまで幾つかの発明が開示されている(例えば特許文献2,特許文献3,特許文献4参照)。
特開平9−131920号公報 特開平3−116112号公報 特開平5−19190号公報 特開2001−166237号公報
In addition, in order to realize high image quality of the formed image, it is necessary to reduce the beam spot diameter. Several inventions have been disclosed so far for reducing the beam spot diameter (see, for example, Patent Document 2, Patent Document 3, and Patent Document 4).
JP-A-9-131920 Japanese Patent Laid-Open No. 3-116112 Japanese Patent Laid-Open No. 5-19190 JP 2001-166237 A

但し、ビームスポット径を小径にするには技術的な解決課題がある。特に、画像形成装置や光走査装置が備えているポリゴンスキャナ等多くの熱源による装置内の温度上昇、使用環境の温度変動による温度環境変化にまで考慮したビームスポットの小径化が必要となる。   However, there is a technical problem to reduce the beam spot diameter. In particular, it is necessary to reduce the beam spot diameter in consideration of the temperature rise in the apparatus due to many heat sources such as a polygon scanner provided in the image forming apparatus and the optical scanning apparatus, and the temperature environment change due to the temperature fluctuation of the use environment.

しかしながら、光源ユニットを光軸回りに回転させる従来例では、光源ユニット自体を動かすため、電装部品の信頼性が問題になる。また、ピッチ調整用の光学素子を用いる従来例では、ガラス製の高精度な光学素子が必要となるためコストアップにつながる。
また、ビームスポット径を高精度に初期調整したとしても、温度変動をはじめとする経時変化に伴い、ビームスポット位置ずれが発生してしまう。
However, in the conventional example in which the light source unit is rotated around the optical axis, since the light source unit itself is moved, the reliability of the electrical components becomes a problem. Further, in the conventional example using the optical element for pitch adjustment, a high-precision optical element made of glass is required, leading to an increase in cost.
Even if the beam spot diameter is initially adjusted with high accuracy, the beam spot position shifts with the change with time such as temperature fluctuation.

そこで、ピッチ調整手段として、電気信号にて駆動される『液晶素子』が提案されている(特開平6―214177号公報参照)。別途配備されたビームピッチ検出によりビームピッチを検出し、その検出結果に基づき液晶素子を駆動することにより、ビームピッチの経時変化の補正が可能となる。液晶素子は、低電圧駆動、無発熱、無騒音、無振動、小型かつ軽量等の特徴を有するビームピッチ調整手段である。   Therefore, a “liquid crystal element” driven by an electric signal has been proposed as a pitch adjusting means (see Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 6-214177). By detecting the beam pitch by beam pitch detection separately provided and driving the liquid crystal element based on the detection result, it is possible to correct the change with time of the beam pitch. The liquid crystal element is a beam pitch adjusting means having features such as low voltage driving, no heat generation, no noise, no vibration, small size and light weight.

上記ピッチ調整手段で用いる液晶素子は、数[μm]〜数十[μm]程度の液晶層を、2枚のガラス基板で密封したセル構造となっている。このため周囲の温度が変化した場合、雰囲気温度の上昇に伴い、比較的膨張率の高い液晶層が熱膨張し、液晶素子の中央部が膨らみ、結果として正パワーのレンズ効果を発生する恐れがあった。このように、液晶素子の周囲温度上昇によって液晶素子がレンズ効果を発揮すると、ビームウェスト位置が変化し、ビームスポット径が劣化する(増大する)恐れがあった。   The liquid crystal element used in the pitch adjusting means has a cell structure in which a liquid crystal layer of about several [μm] to several tens [μm] is sealed with two glass substrates. For this reason, when the ambient temperature changes, the liquid crystal layer having a relatively high expansion coefficient thermally expands as the ambient temperature rises, and the central portion of the liquid crystal element may swell, resulting in a positive power lens effect. there were. As described above, when the liquid crystal element exhibits a lens effect due to an increase in the ambient temperature of the liquid crystal element, the beam waist position is changed, and the beam spot diameter may be deteriorated (increased).

本発明は以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、温度変動まで考慮して、ビームスポット径の小径化を図り、なおかつ、高精度なビームスポット位置精度の確保が可能で低コストな光走査装置を提供することを目的とする。
さらに上記光走査装置を用いた高画質な画像出力が可能な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 to solve the above-described problems of the prior art, and it is possible to reduce the beam spot diameter in consideration of temperature fluctuations, and also to ensure high precision beam spot position accuracy. An object of the present invention is to provide a possible and low-cost optical scanning device.
It is another object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of outputting a high-quality image using 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、光源と、この光源からの光ビームを偏向する偏向器と、上記光源からの光ビームをカップリングするカップリングレンズと、上記偏向器により偏向された光ビームを被走査面に導く走査光学系と、位相変調可能な液晶素子と、を有する光走査装置であって、光路内に配備される光学素子の少なくとも1つは、正パワーの面を有し、かつ樹脂製であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the invention described in claim 1 includes a light source, a deflector for deflecting a light beam from the light source, a coupling lens for coupling the light beam from the light source, and the deflector. An optical scanning device having a scanning optical system that guides a light beam deflected by a scanning surface to a surface to be scanned and a liquid crystal element capable of phase modulation, wherein at least one of the optical elements disposed in the optical path has a positive power And is made of resin.

請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、上記正パワーを有する樹脂製の光学素子は、走査光学系を構成する光学素子であることを特徴とする。   According to a second aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the resin optical element having positive power is an optical element constituting a scanning optical system.

請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、上記正パワーを有する樹脂製の光学素子は、カップリングレンズと偏向器の間に配備される光学素子であることを特徴とする。   The invention described in claim 3 is the invention described in claim 1, characterized in that the resin optical element having positive power is an optical element disposed between a coupling lens and a deflector.

請求項4記載の発明は、請求項1記載の発明において、上記位相変調可能な液晶素子は、入射した光ビームの光路を偏向する機能を有することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the invention, in the first aspect of the invention, the liquid crystal element capable of phase modulation has a function of deflecting an optical path of an incident light beam.

請求項5記載の発明は、請求項4記載の発明において、上記位相変調可能な液晶素子は、ピント調整機能を有することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the invention, in the fourth aspect of the invention, the liquid crystal element capable of phase modulation has a focus adjustment function.

請求項6記載の発明は、請求項1から5のいずれかに記載の発明において、複数の光源を有し、上記複数の光源から出射する複数の光ビームの光路の少なくとも1つに上記液晶素子を配設し、少なくとも2つの光ビームが共通の被走査面に導かれることを特徴とする。   A sixth aspect of the present invention is the liquid crystal device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the liquid crystal element has a plurality of light sources and is disposed in at least one of optical paths of a plurality of light beams emitted from the plurality of light sources. And at least two light beams are guided to a common surface to be scanned.

請求項7記載の発明は、請求項1から6のいずれかに記載の発明において、複数の光源を有し、上記複数の光源から出射する複数の光ビームの光路の少なくとも1つに上記液晶素子を配設し、複数の光ビームの少なくとも1つは、他の光ビームとは異なる被走査面に導かれることを特徴とする。   A seventh aspect of the present invention is the liquid crystal device according to any one of the first to sixth aspects, wherein the liquid crystal element has a plurality of light sources and at least one of optical paths of a plurality of light beams emitted from the plurality of light sources. , And at least one of the plurality of light beams is guided to a surface to be scanned different from the other light beams.

請求項8記載の発明は、請求項1記載の発明において、カップリングレンズと偏向器の間に、少なくとも2の光学素子から構成される光学系を配備し、該光学系は少なくとも正パワーの回転対称面を有する樹脂製の光学素子から構成されることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, an optical system including at least two optical elements is provided between the coupling lens and the deflector, and the optical system rotates at least at a positive power. It is comprised from the resin-made optical elements which have a symmetrical surface.

請求項9記載の発明は、電子写真プロセスを実行することによって像担持体上に画像を形成する画像形成装置において、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する手段として請求項1から8のいずれかに記載の光走査装置を用いたことを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the image forming apparatus for forming an image on the image carrier by executing the electrophotographic process, the exposure process of the electrophotographic process is performed as the means for performing the exposure process of the electrophotographic process. The optical scanning device described is used.

請求項1記載の発明によれば、位相変調可能な液晶素子を備えた光走査装置において、温度変化に伴う液晶素子によるパワー変化を、樹脂製光学素子のパワー変化にてキャンセルすることができ、被走査面でのビームウェスト位置ずれを補正することが可能となる。   According to the first aspect of the present invention, in the optical scanning device including the liquid crystal element capable of phase modulation, the power change caused by the liquid crystal element accompanying the temperature change can be canceled by the power change of the resin optical element, It is possible to correct a beam waist position shift on the surface to be scanned.

請求項2記載の発明によれば、複雑な非球面形状を有する走査光学レンズを樹脂製とすることで、金型を用いて大量生産することが可能となる。   According to the second aspect of the invention, the scanning optical lens having a complicated aspherical shape is made of resin, so that it can be mass-produced using a mold.

請求項3記載の発明によれば、カップリングレンズと偏向器の間に配備される光学系に、ビームウェスト位置ずれ補正機能をもたせることで、走査光学系に補正機能をもたせた場合より、設計の自由度を拡大できる。またカップリングレンズと偏向器の間に配備される光学系を2つ以上の光学素子により構成することで、より効果的にビームウェスト位置を補正することが可能となる。   According to the third aspect of the invention, the optical system disposed between the coupling lens and the deflector is provided with a beam waist displacement correction function, so that the scanning optical system is provided with a correction function. Can be expanded. Further, by configuring the optical system provided between the coupling lens and the deflector with two or more optical elements, the beam waist position can be corrected more effectively.

請求項4記載の発明によれば、液晶素子にてレーザビームの光路を微小角度偏向することで、被走査面のビームスポット位置を可変することができる。   According to the fourth aspect of the present invention, the beam spot position on the surface to be scanned can be varied by deflecting the optical path of the laser beam by a small angle by the liquid crystal element.

請求項5記載の発明によれば、液晶素子にてレーザビーム(光束)の発散、収束、平行状態を制御することで、被走査面付近のビームウェスト位置ずれを外部からの電気信号により意図的に制御可能となる。   According to the invention described in claim 5, by controlling the divergence, convergence, and parallel state of the laser beam (light beam) by the liquid crystal element, the beam waist position deviation in the vicinity of the surface to be scanned is intentionally generated by an external electric signal. Can be controlled.

請求項6記載の発明は、一つの被走査面を複数のレーザビームで走査するマルチビーム走査装置を提供するもので、これを画像形成装置の露光装置として用いた場合、シングルレーザビーム走査装置と比較し、所定枚数のプリント出力時にポリゴンスキャナの回転数を低減することが可能となり、発熱、騒音、消費電力を低減し、省エネルギー化を図ることができる。この場合、液晶素子の偏向機能により感光体面上のビームスポット位置補正が可能であるため、走査線間隔を高精度に維持でき、高品位な出力画像を得ることができる。   The invention described in claim 6 provides a multi-beam scanning device that scans one surface to be scanned with a plurality of laser beams. When this is used as an exposure device of an image forming apparatus, a single laser beam scanning device and In comparison, it is possible to reduce the number of rotations of the polygon scanner when outputting a predetermined number of prints, thereby reducing heat generation, noise and power consumption, and energy saving. In this case, since the beam spot position on the photoreceptor surface can be corrected by the deflection function of the liquid crystal element, the scanning line interval can be maintained with high accuracy, and a high-quality output image can be obtained.

請求項7記載の発明によれば、複数の被走査面上を走査する複数のビームスポット間の相対的な位置を補正することができるマルチビーム走査装置を提供し、これをタンデム式(カラー)画像形成装置の露光手段として用いることで、複数の感光体(被走査面)相互間の色ずれの少ないプリント出力画像を獲得することができる。これにより各感光体間の色ずれを検出するタイミング(頻度)を減少することが可能となり、色ずれ検出のためのトナー像を形成する形式の画像形成装置の場合は、必要なトナーの量が少なくなり、無駄なトナーの排出を低減することができる。   According to the seventh aspect of the present invention, there is provided a multi-beam scanning device capable of correcting the relative positions between a plurality of beam spots that scan on a plurality of scanned surfaces, which is tandem (color). By using it as an exposure means of an image forming apparatus, it is possible to obtain a print output image with little color misregistration between a plurality of photosensitive members (scanned surfaces). This makes it possible to reduce the timing (frequency) of detecting color misregistration between the photoconductors. In the case of an image forming apparatus that forms a toner image for color misregistration detection, the amount of toner required is small. As a result, wasteful toner discharge can be reduced.

請求項8記載の発明によれば、温度変化時のビームウェスト位置ずれの補正を行うことができるのみならず、温度補正レンズを光軸方向に移動調整可能に配置したので、光走査装置組立時においてビームウェスト位置ずれを補正することができる。また回転対称面を採用することで、移動調整時の(回転方向の)取り付け誤差の発生を抑制することができる。   According to the eighth aspect of the invention, not only can the correction of the beam waist position shift at the time of temperature change be performed, but also the temperature correction lens is arranged so as to be movable and adjustable in the optical axis direction. The beam waist position shift can be corrected at. Further, by adopting a rotationally symmetric surface, it is possible to suppress the occurrence of attachment errors (in the rotational direction) during movement adjustment.

請求項9記載の発明によれば、被走査面(感光体)上の所望の位置にビームスポットを走査することができる光走査装置を、画像形成装置の露光手段として用いるので、高速、高密度、高品質なプリント出力画像を獲得することができる。   According to the ninth aspect of the present invention, since the optical scanning device capable of scanning the beam spot at a desired position on the surface to be scanned (photosensitive member) is used as the exposure unit of the image forming apparatus, it is high speed and high density. High-quality print output images can be acquired.

以下、図面を参照しながら、本発明にかかる光走査装置及び画像形成装置の実施の形態について説明する。   Embodiments of an optical scanning device and an image forming apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明で用いられる光走査装置20の実施の1形態を説明するための図である。図1において、光走査装置20は、半導体レーザ11、カップリングレンズ12および液晶素子を有してなる光源ユニット18と、シリンドリカルレンズ13と、光偏向器としてのポリゴンミラー14と、第1走査レンズ15a、第2走査レンズ15bからなる走査光学系15を有してなる。   FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of an optical scanning device 20 used in the present invention. In FIG. 1, an optical scanning device 20 includes a semiconductor laser 11, a coupling lens 12, and a light source unit 18 having a liquid crystal element, a cylindrical lens 13, a polygon mirror 14 as an optical deflector, and a first scanning lens. 15a and a scanning optical system 15 including a second scanning lens 15b.

光走査装置20は一つの光源、すなわち、半導体レーザ11、カップリングレンズ12からなる光源から出射する1本のレーザビーム21を被走査面16上に走査する光走査装置である。なお、上記半導体レーザ11、カップリングレンズ12からなる光源は、図7に示す光源ユニット18を構成している。図2に示すように複数の光源(例えば、半導体レーザアレイ)から出射する複数本のレーザビームを同時に走査するマルチビーム光走査装置に応用することも可能である。   The optical scanning device 20 is an optical scanning device that scans the scanning surface 16 with one laser beam 21 emitted from one light source, that is, a light source including the semiconductor laser 11 and the coupling lens 12. The light source composed of the semiconductor laser 11 and the coupling lens 12 constitutes a light source unit 18 shown in FIG. As shown in FIG. 2, the present invention can be applied to a multi-beam optical scanning apparatus that simultaneously scans a plurality of laser beams emitted from a plurality of light sources (for example, semiconductor laser arrays).

図1において、半導体レーザ11から発射され、カップリングレンズ12によりほぼ平行光束化されたレーザビーム21は、シリンドリカルレンズ13の作用により偏向器であるポリゴンミラー14の偏向反射面上に、副走査方向にのみ結像し、主走査方向に長い線像として結像される。ポリゴンミラー14が等速で回転駆動されることにより、その偏向反射面でレーザビーム21が等角速度的に偏向される。偏向されたレーザビーム21は走査光学系15により、感光体である被走査面16上にビームスポットとして結像されるとともに、走査光学系15が備えているfθ機能により被走査面16上を等速度的に走査される。このレーザビーム21の走査によって被走査面16上に画像が書き込まれる。書込開始タイミングは同期検知センサ19にレーザビームが入射することにより得られる同期検知信号に基づき決定される。
一般的には、上記した各光学素子は、図8に示すような光学ハウジング17に収納されて用いられる。
In FIG. 1, a laser beam 21 emitted from a semiconductor laser 11 and made into a substantially parallel light beam by a coupling lens 12 is applied to a deflecting reflection surface of a polygon mirror 14 as a deflector by the action of a cylindrical lens 13 in the sub-scanning direction. Is formed only as a line image that is long in the main scanning direction. When the polygon mirror 14 is rotationally driven at a constant speed, the laser beam 21 is deflected at an equal angular velocity by the deflection reflection surface. The deflected laser beam 21 is imaged as a beam spot on the scanned surface 16 which is a photosensitive member by the scanning optical system 15, and on the scanned surface 16 by the fθ function provided in the scanning optical system 15. Scanned in speed. An image is written on the scanned surface 16 by the scanning of the laser beam 21. The write start timing is determined based on a synchronization detection signal obtained when the laser beam is incident on the synchronization detection sensor 19.
In general, each of the optical elements described above is housed in an optical housing 17 as shown in FIG.

光走査装置、特にマルチビーム走査装置には、被走査面上のビームスポット位置の初期調整のために、また、環境変化および経時的なビームスポット位置変動の補正のために光ビーム位置補正手段が具備される。
光ビーム位置補正手段として、レーザビームを微小角度だけ偏向する光路偏向手段が用いられている。従来の光路偏向手段による光路の微小角偏向方式として、「折返しミラーを回転する」、「シリンドリカルレンズをシフトまたは回転する」、「プリズムをシフトまたは回転する」、「電気光学素子(AOM)を利用する」、「半導体レーザとカップリングレンズの間に配設された平行平板を回転する」等がある。
しかしながら、上記従来の微小角偏向方式では装置が大型化し、消費電力や発熱、騒音が大きくなる等の問題があった。
An optical scanning device, particularly a multi-beam scanning device, has an optical beam position correction means for initial adjustment of the beam spot position on the surface to be scanned, and for correction of environmental change and beam spot position variation over time. It is equipped.
As the light beam position correcting means, optical path deflecting means for deflecting the laser beam by a minute angle is used. As a conventional method for deflecting an optical path by an optical path deflecting means, “rotating a folding mirror”, “shifting or rotating a cylindrical lens”, “shifting or rotating a prism”, or “electro-optic element (AOM)” is used. And “rotate a parallel plate disposed between the semiconductor laser and the coupling lens”.
However, the above-described conventional small angle deflection method has problems such as an increase in size of the apparatus, power consumption, heat generation, and noise.

本発明では、光路の微小角偏向手段として、図1に示すように、液晶素子43を採用している。液晶素子は一般的に小型かつ軽量であり、エネルギー消費量が少なく、無騒音、無発熱等の特徴を有する。   In the present invention, as shown in FIG. 1, a liquid crystal element 43 is employed as a minute angle deflection means for the optical path. Liquid crystal elements are generally small and light, have low energy consumption, and have characteristics such as no noise and no heat generation.

また、液晶素子は入射するレーザビームの位相を変化させることができる位相変調機能を有する。具体的には、液晶素子に外部から電気信号を与えることで液晶層内位相を変化することが可能であり、これによって、副走査方向に勾配を形成するような液晶素子を構成することができる。このように液晶素子を、レーザビームを(副走査方向に)微小角度偏向する光路偏向手段として、すなわち偏向素子として用いることが可能である。図1に示すような光走査装置において、液晶素子43を光路偏向素子として用いることにより、被走査面(感光体ドラム面)16におけるビームスポット位置を副走査方向に移動することができる。   The liquid crystal element has a phase modulation function capable of changing the phase of the incident laser beam. Specifically, it is possible to change the phase in the liquid crystal layer by applying an electrical signal to the liquid crystal element from the outside, and thus a liquid crystal element that forms a gradient in the sub-scanning direction can be configured. . Thus, the liquid crystal element can be used as an optical path deflecting unit that deflects a laser beam by a small angle (in the sub-scanning direction), that is, as a deflecting element. In the optical scanning device as shown in FIG. 1, the beam spot position on the scanned surface (photosensitive drum surface) 16 can be moved in the sub-scanning direction by using the liquid crystal element 43 as an optical path deflecting element.

図1における半導体レーザ11から被走査面16までのレーザビーム21の光路の温度、特に光学ハウジング17内の温度(雰囲気温度)変化による、ビームウェスト位置の変化を図4から図6を用いて説明する。   The change of the beam waist position due to the temperature of the optical path of the laser beam 21 from the semiconductor laser 11 to the scanned surface 16 in FIG. 1, particularly the temperature (atmosphere temperature) in the optical housing 17, will be described with reference to FIGS. To do.

図4から図6は、上記実施の形態にかかる光走査装置20において、半導体レーザ11から被走査面16に至るまでの、レーザビーム21が通る光路上に配置されている構成要素を光軸25に沿って一直線上に配置した場合の模式図である。
図4から図6において、各要素は共通な符号を用いて説明している。すなわち、半導体レーザ11から発射した光線がカップリングレンズ12を出射し、液晶素子43を通過し、シリンドカルレンズ13を通過し、ポリゴンミラー14にて偏向され、走査光学系15を通過したレーザビーム21が被走査面16上にビームスポット27を結像するように構成されている。
4 to 6 show the components arranged on the optical path through which the laser beam 21 passes from the semiconductor laser 11 to the scanned surface 16 in the optical scanning device 20 according to the above embodiment. It is a mimetic diagram at the time of arranging on a straight line along.
In FIG. 4 to FIG. 6, each element is described using a common symbol. That is, a laser beam emitted from the semiconductor laser 11 exits the coupling lens 12, passes through the liquid crystal element 43, passes through the cylindrical lens 13, is deflected by the polygon mirror 14, and passes through the scanning optical system 15. The beam 21 is configured to form an image of a beam spot 27 on the scanned surface 16.

図4から図6の(a)、(b)、(c)はそれぞれの構成における光学ハウジング内の雰囲気温度の違いによる焦点の違いを表している。図4から図6の(a)、(b)、(c)の上段に示した光路模式図は主走査方向の光路を示し、下段に示した光路模式図は副走査方向の光路を示す。また、図4から図6の各図はポリゴンミラー14によって反射される光路を展開し模式的に表している。すなわち、ポリゴンミラー14によって偏向し走査される光路のうち、例えば中央像高に至る光路及び光学素子を、直線上に並べて示している。つまり、図4から図6に示す光路模式図は、本発明の実施の形態の説明に必要な温度変化に伴う樹脂製レンズの変形、及び屈折率変化に起因するレーザビーム21の太さ(光束の幅)の増減のみを模式的に示しており、本発明の実施に形態の説明に不要なガラス製レンズの変形や屈折率変化、及び光学素子間隔の変化等に起因する光束の幅の増減は図示していない。また光束の幅は、適宜(各図毎に倍率を変えて)拡大して図示しているため、相対的な比較はできない。   (A), (b), and (c) in FIGS. 4 to 6 represent differences in focus due to differences in ambient temperature in the optical housing in each configuration. The optical path schematic diagram shown in the upper stage of FIGS. 4 to 6 shows the optical path in the main scanning direction, and the optical path schematic diagram shown in the lower stage shows the optical path in the sub-scanning direction. 4 to 6 schematically show the optical path reflected by the polygon mirror 14 in a developed manner. That is, among the optical paths deflected and scanned by the polygon mirror 14, for example, the optical path and the optical element that reach the central image height are shown side by side on a straight line. That is, the schematic diagrams of the optical paths shown in FIGS. 4 to 6 show the thickness of the laser beam 21 (flux) caused by the deformation of the resin lens accompanying the temperature change necessary for the description of the embodiment of the present invention and the change in the refractive index. Only the increase / decrease in the width of the light beam, and the increase / decrease in the width of the light flux due to the deformation of the glass lens, the change in the refractive index, the change in the optical element spacing, etc. which are not necessary for the description of the embodiment of the present invention. Is not shown. Further, since the width of the light flux is enlarged and illustrated as appropriate (changing the magnification for each figure), a relative comparison cannot be made.

図4は本発明の効果を説明するために示す光学ハウジング内部の光学素子すなわちシリンドリカルレンズ13及び走査光学系15のすべてがガラス製の場合における光路の模式図である。
図5は本発明に係る実施の形態を説明するために示す光学ハウジング内部のシリンドリカルレンズ13、走査光学系15の全てを樹脂製で構成した場合における光路の模式図である。
図6は本発明の別の実施の形態を説明するために示す光学ハウジング内部のシリンドリカルレンズ13、走査光学系15の全てを樹脂製で構成し、さらに、樹脂製の温度補正レンズ22を付加した場合における光路の模式図である。
また、本発明の実施の形態を説明する図5及び図6では、理想的にビームウェスト位置が補正された状態を示している。
FIG. 4 is a schematic diagram of an optical path in the case where all of the optical elements inside the optical housing, that is, the cylindrical lens 13 and the scanning optical system 15, are made of glass for explaining the effect of the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram of an optical path in the case where all of the cylindrical lens 13 and the scanning optical system 15 inside the optical housing shown for explaining the embodiment according to the present invention are made of resin.
FIG. 6 shows that all of the cylindrical lens 13 and the scanning optical system 15 inside the optical housing shown for explaining another embodiment of the present invention are made of resin, and further, a temperature correction lens 22 made of resin is added. It is a schematic diagram of the optical path in the case.
FIGS. 5 and 6 illustrating the embodiment of the present invention show a state where the beam waist position is ideally corrected.

上記図4から図6にて、本発明の実施形態とその効果を説明する前に、本発明の実施の形態における温度変化要因となる要素について図7を用いて説明する。図7に示すように、光走査装置20は、光学ハウジング17内部に光源ユニット18,液晶素子43、シリンドリカルレンズ13,ポリゴンミラー(偏向器)14及び走査光学系15、を収納して成る。なお、光源ユニット18は、半導体レーザ11及びカップリングレンズ12から成る。
ポリゴンミラー14は、図示しないポリゴンモータに組み付けられていて、数万rpmの回転数にて回転駆動される。このとき、ポリゴンモータの駆動ICから発する熱やポリゴンミラーの回転による空気との摩擦で発する熱等の影響で、光学ハウジング17内部の温度が上昇する。また光走査装置20を、電子写真プロセスを適用したレーザプリンタ等に搭載した場合には、トナーを記録紙に転写したあと定着する定着装置からの発熱等、外部の熱源が光学ハウジング17内部の温度に影響を及ぼす場合もある。
Before describing the embodiment of the present invention and the effects thereof with reference to FIGS. 4 to 6, elements that cause the temperature change in the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 7. As shown in FIG. 7, the optical scanning device 20 includes a light source unit 18, a liquid crystal element 43, a cylindrical lens 13, a polygon mirror (deflector) 14 and a scanning optical system 15 in an optical housing 17. The light source unit 18 includes the semiconductor laser 11 and the coupling lens 12.
The polygon mirror 14 is assembled to a polygon motor (not shown) and is driven to rotate at a rotational speed of tens of thousands of rpm. At this time, the temperature inside the optical housing 17 rises due to the influence of heat generated from the driving IC of the polygon motor or heat generated by friction with the air due to rotation of the polygon mirror. Further, when the optical scanning device 20 is mounted on a laser printer or the like to which an electrophotographic process is applied, an external heat source such as heat generated from a fixing device that fixes the toner after transferring the toner onto a recording paper is used. May also affect.

次に図4を用いて、上記光学ハウジング内の熱による影響を説明する。図4においては、光学ハウジング17内に収納された少なくとも正パワーの面を有する光学素子(シリンドリカルレンズ13及び走査光学系15)は、熱膨張率及び屈折率の温度変動の小さいガラス製である。   Next, the effect of heat in the optical housing will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the optical elements (cylindrical lens 13 and scanning optical system 15) having at least a positive power surface housed in the optical housing 17 are made of glass with small thermal expansion coefficient and refractive index temperature fluctuation.

図4(b)に示す周囲温度が常温(例えば25℃)の場合、カップリングレンズ12により平行光束に変換されたレーザビーム21は、液晶素子13を通過し、シリンドリカルレンズ13に平行光束の状態で入射する。従ってポリゴンミラー14の偏向反射面に入射するレーザビーム21は、主走査方向では平行光束であり、副走査方向ではシリンドリカルレンズ13の作用により主走査方向に長い線像として結像することになる。さらに、走査光学系15は、主走査方向では、カップリングレンズ12により平行光束に変換されたレーザビーム21を被走査面(感光体ドラム表面)16上に結像し、副走査方向では、ポリゴンミラー14の偏向反射面と被走査面16が共役であるため、上記シリンドリカルレンズ13の作用にて偏向反射面上に形成された線像を被走査面16上に結像する。従って、周囲温度が常温の場合には、主走査方向、副走査方向共に、感光体ドラム16表面に結像し、ビームウェスト位置ずれは発生しない。   When the ambient temperature shown in FIG. 4B is normal temperature (for example, 25 ° C.), the laser beam 21 converted into a parallel light beam by the coupling lens 12 passes through the liquid crystal element 13 and is in a state of a parallel light beam on the cylindrical lens 13. Incident at. Therefore, the laser beam 21 incident on the deflecting / reflecting surface of the polygon mirror 14 is a parallel light beam in the main scanning direction, and forms a long line image in the main scanning direction by the action of the cylindrical lens 13 in the sub scanning direction. Further, the scanning optical system 15 forms an image on the surface to be scanned (photosensitive drum surface) 16 in the main scanning direction on the surface to be scanned (photosensitive drum surface) 16 and converted into a polygon in the sub scanning direction. Since the deflecting / reflecting surface of the mirror 14 and the scanned surface 16 are conjugate, a line image formed on the deflecting / reflecting surface is formed on the scanned surface 16 by the action of the cylindrical lens 13. Therefore, when the ambient temperature is room temperature, an image is formed on the surface of the photosensitive drum 16 in both the main scanning direction and the sub-scanning direction, and beam waist position deviation does not occur.

ところが液晶素子43は、数μmから数十μm程度の液晶層を2枚のガラス基板で密封したセル構造となっているため、光学ハウジング17内の温度が上昇し、高温(例えば45℃)になった場合、液晶素子43の中央部が膨らむことによりレンズ効果(正パワー)を発生する。これを図4(a)にて説明する。液晶素子43がレンズ効果を発揮すると、主走査方向ではポリゴンミラー14に入射するレーザビーム21は弱い収束光束となり、副走査方向ではポリゴンミラー14よりシリンドリカルレンズ13側にて線像が形成される。一方、温度変動による熱膨張率及び屈折率の小さいガラス製光学レンズから構成される走査光学系15は、温度上昇の影響をほとんど受けない。結果として、被走査面16付近のビームウェスト位置は、主走査方向、副走査方向共にポリゴンミラー14側にずれてしまい、ビームスポット径が増大する。   However, since the liquid crystal element 43 has a cell structure in which a liquid crystal layer of about several μm to several tens of μm is sealed with two glass substrates, the temperature in the optical housing 17 rises to a high temperature (for example, 45 ° C.). In this case, the central portion of the liquid crystal element 43 swells to generate a lens effect (positive power). This will be described with reference to FIG. When the liquid crystal element 43 exhibits a lens effect, the laser beam 21 incident on the polygon mirror 14 in the main scanning direction becomes a weak convergent light beam, and a line image is formed on the cylindrical lens 13 side from the polygon mirror 14 in the sub scanning direction. On the other hand, the scanning optical system 15 composed of a glass optical lens having a low coefficient of thermal expansion and a refractive index due to temperature fluctuation is hardly affected by the temperature rise. As a result, the beam waist position near the scanned surface 16 is shifted toward the polygon mirror 14 in both the main scanning direction and the sub-scanning direction, and the beam spot diameter increases.

これに対して、光学ハウジング17内が低温(例えば5℃)になった場合を図4(c)にて説明する。温度上昇時とは逆に、液晶素子43が負パワーのレンズ効果を示すため、被走査面16付近のビームウェスト位置はポリゴンミラー14から遠ざかる向きに移動する。結果として、被走査面16付近のビームウェスト位置は、主走査方向および副走査方向共にポリゴンミラー14から遠ざかる方向にずれてしまうことになる。これによりビームスポット径が増大する。   On the other hand, the case where the inside of the optical housing 17 becomes low temperature (for example, 5 ° C.) will be described with reference to FIG. Contrary to the temperature rise, the liquid crystal element 43 exhibits a negative power lens effect, so that the beam waist position in the vicinity of the surface to be scanned 16 moves away from the polygon mirror 14. As a result, the beam waist position in the vicinity of the scanned surface 16 is shifted in a direction away from the polygon mirror 14 in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. This increases the beam spot diameter.

次に、走査光学系15を熱膨張率及び屈折率の温度変動が大きい樹脂製で構成した場合について、図5に示す模式図を用いて説明する。
図5(b)は周囲温度が常温(例えば25℃)の場合であって、図4(b)の場合と同様にカップリングレンズ12により平行光束に変換されたレーザビーム21は、シリカドリカルレンズ13及び走査光学系15の作用により、主走査方向、副走査方向共に、被走査面(感光体ドラム)16上に結像する。
図5(a)は、光学ハウジング17内部が高温になった場合(例えば45℃)であって、液晶素子43は正パワーを発生することになり液晶素子43を出射するレーザビーム21は、主走査方向、副走査方向共に「弱い収束光束」になる。それに対し、光学走査系15を構成する(正パワーを有する)樹脂製の第一走査レンズ15a及び第二走査レンズ15bの曲率半径は、温度上昇に伴い大きくなるため、走査光学系15全体の正パワーは弱くなる。
このようにして、光学ハウジング17内部の温度が上昇し高温になった時は、液晶素子43にて発生する正パワーと走査光学系15全体で弱くなる正パワーの効果が互いに相反する作用となる効果がキャンセルされる。これによって被走査面16付近のビームウェスト位置ずれの発生が抑制され、安定した小径ビームスポットを獲得することができる。
Next, a case where the scanning optical system 15 is made of a resin having a large thermal expansion coefficient and refractive index temperature variation will be described with reference to a schematic diagram shown in FIG.
FIG. 5B shows a case where the ambient temperature is normal temperature (for example, 25 ° C.), and the laser beam 21 converted into a parallel light beam by the coupling lens 12 is the same as in the case of FIG. The lens 13 and the scanning optical system 15 form an image on the scanned surface (photosensitive drum) 16 in both the main scanning direction and the sub-scanning direction.
FIG. 5A shows a case where the inside of the optical housing 17 is at a high temperature (for example, 45 ° C.). The liquid crystal element 43 generates positive power, and the laser beam 21 emitted from the liquid crystal element 43 is Both the scanning direction and the sub-scanning direction become “weak convergent light flux”. On the other hand, the curvature radii of the first scanning lens 15a and the second scanning lens 15b made of resin (having positive power) constituting the optical scanning system 15 increase as the temperature rises. Power is weakened.
In this way, when the temperature inside the optical housing 17 rises to a high temperature, the effects of the positive power generated in the liquid crystal element 43 and the positive power that weakens in the entire scanning optical system 15 are contradictory to each other. The effect is cancelled. As a result, the occurrence of a beam waist position shift near the scanned surface 16 is suppressed, and a stable small-diameter beam spot can be obtained.

同様に、図5(c)は光学ハウジング17内部が低温(例えば5℃)になった場合であって、液晶素子43が負パワーのレンズ効果を示すが、走査光学系15全体の正パワーは強くなる。そのため互いの作用によって効果がキャンセルされ、被走査面16付近のビームウェスト位置ずれの発生を抑制することができる。
なお、図5においては、主走査方向のみのビームウェスト位置補正を行ったが、この理由については後述する。
Similarly, FIG. 5C shows a case where the inside of the optical housing 17 is at a low temperature (for example, 5 ° C.), and the liquid crystal element 43 exhibits a negative power lens effect, but the positive power of the entire scanning optical system 15 is Become stronger. For this reason, the effect is canceled by the mutual action, and the occurrence of the beam waist position deviation in the vicinity of the scanned surface 16 can be suppressed.
In FIG. 5, the beam waist position correction is performed only in the main scanning direction. The reason will be described later.

図5で示した走査光学系15を構成する樹脂製の走査レンズは、成型用金型を用いて低コストで大量に生産することが可能である。すなわち、成型用金型で非球面形状を創成することが容易だからである。一方、図4で示した走査光学系15を構成するガラス製レンズは、1個ずつ機械加工により研削、研磨する必要があり、大量生産には不向きである。   The resin-made scanning lens constituting the scanning optical system 15 shown in FIG. 5 can be produced in large quantities at low cost using a molding die. That is, it is easy to create an aspheric shape with a molding die. On the other hand, the glass lenses constituting the scanning optical system 15 shown in FIG. 4 need to be ground and polished one by one by machining, which is not suitable for mass production.

本発明の別の実施の形態として、ガラス製のシリンドリカルレンズ13及び走査光学系15に樹脂製の温度補正レンズ22を付加した構成を、図6に示す模式図を用いて説明する。実施例2において用いる光走査装置20は図1に示したポリゴンミラー前の構成と異なり、図12に示すように、液晶素子43とシリンドリカルレンズ13の間に温度補正レンズ22を用いている。
図6において、カップリングレンズ12とポリゴンミラー14の間に、左側の入射面に正パワーの面を有する樹脂製の温度補正レンズ22とガラス製のシリンドリカルレンズ13が配備されている。より補正効果を向上するため3つ以上の光学素子から温度補正用光学系を構成しても良い。また上記温度補正レンズ22とシリンドリカルレンズ13の組み合わせの代替として主走査方向、副走査方向ともに正パワーをもつ樹脂製レンズの1枚構成としても構わない。
As another embodiment of the present invention, a configuration in which a resin temperature correction lens 22 is added to a glass cylindrical lens 13 and a scanning optical system 15 will be described with reference to a schematic diagram shown in FIG. Unlike the configuration before the polygon mirror shown in FIG. 1, the optical scanning device 20 used in the second embodiment uses a temperature correction lens 22 between the liquid crystal element 43 and the cylindrical lens 13 as shown in FIG.
In FIG. 6, a resin temperature correction lens 22 having a positive power surface on the left incident surface and a glass cylindrical lens 13 are arranged between the coupling lens 12 and the polygon mirror 14. In order to further improve the correction effect, the temperature correction optical system may be composed of three or more optical elements. As an alternative to the combination of the temperature correction lens 22 and the cylindrical lens 13, a single lens structure having a positive power in both the main scanning direction and the sub-scanning direction may be used.

図4、図5に示した実施の形態とは異なり、図6に示す実施の形態では、半導体レーザ11を出射したレーザ光21はカップリングレンズ12により弱い発散光束にカップリングされ、液晶素子43を透過した後、正パワーを有する温度補正レンズ22の機能により平行光束に変換される。平行光束化されたレーザビーム21はシリンドリカルレンズ13に入射し、以降の挙動は図4の実施の形態と同様に、シリンドリカルレンズ13及び走査光学系15の作用によって、主走査方向、副走査方向共に被走査面16上に結像する(常温、例えば25℃の場合)。   Unlike the embodiment shown in FIGS. 4 and 5, in the embodiment shown in FIG. 6, the laser light 21 emitted from the semiconductor laser 11 is coupled to a weak divergent light beam by the coupling lens 12, and the liquid crystal element 43. Is converted into a parallel light beam by the function of the temperature correction lens 22 having positive power. The collimated laser beam 21 enters the cylindrical lens 13, and the subsequent behavior is the same in the main scanning direction and the sub-scanning direction due to the action of the cylindrical lens 13 and the scanning optical system 15, as in the embodiment of FIG. An image is formed on the scanned surface 16 (at room temperature, for example, 25 ° C.).

光学ハウジング17内部が高温(例えば45℃)になった場合(図6(a)参照)、液晶素子43にて正パワーが発生するが、温度補正レンズ22の正パワーが小さくなるため、両者の効果をキャンセルすることができ、結果としてビームウェスト位置ずれを補正することが可能となる。
光学ハウジング17内部が低温(例えば5℃)になった場合(図6(c)参照)、液晶素子43にて負パワーが発生するが、温度補正レンズ22の正パワーが大きくなるため、両者の効果をキャンセルすることができる。結果としてビームウェスト位置ずれを補正することが可能となる。
When the inside of the optical housing 17 becomes high temperature (for example, 45 ° C.) (see FIG. 6A), positive power is generated in the liquid crystal element 43, but since the positive power of the temperature correction lens 22 is reduced, The effect can be canceled, and as a result, the beam waist position shift can be corrected.
When the inside of the optical housing 17 becomes a low temperature (for example, 5 ° C.) (see FIG. 6C), negative power is generated in the liquid crystal element 43. However, since the positive power of the temperature correction lens 22 increases, The effect can be canceled. As a result, the beam waist position shift can be corrected.

前述した、実施例1、実施例2の他に走査光学系15及びカップリングレンズ12と偏向器14の間に配備される光学系を樹脂製とする構成を採用しても構わない。さらにパワーを有する面に非球面係数を付加することで、波面収差劣化を抑制し、ビームスポット形状の安定化を図ることが可能になる。樹脂製レンズでは、非球面係数を付加したレンズであっても、成型用金型を用いて大量生産することは容易である。   In addition to the first and second embodiments described above, the optical system disposed between the scanning optical system 15 and the coupling lens 12 and the deflector 14 may be made of resin. Furthermore, by adding an aspherical coefficient to the surface having power, it becomes possible to suppress the wavefront aberration deterioration and stabilize the beam spot shape. With a resin lens, even a lens with an aspherical coefficient added can be easily mass-produced using a molding die.

樹脂製レンズは成型用金型を用いて製造する際に、成型条件や金型から取り出した後の冷却条件のばらつき等の影響によって、光学面(入射面および/または出射面)の面精度や内部屈折率を良好にすなわち設計値通りに維持することが困難な場合が多い。このように光学面の面精度などを計算通りに維持できないと、光走査装置の組立時にビームウェスト位置ずれが発生し、ビームスポット径が増加する恐れがある。このような、ビームスポット径の増加を回避するため、カップリングレンズ12と偏向器14の間に配備される光学系を2以上の光学素子から構成し、その1つを正パワーの回転対称面を有する樹脂製レンズとすることができる。   When a resin lens is manufactured using a molding die, the surface accuracy of the optical surface (incident surface and / or outgoing surface) is affected by the influence of variations in molding conditions and cooling conditions after removal from the mold. In many cases, it is difficult to maintain the internal refractive index well, that is, as designed. Thus, if the surface accuracy of the optical surface cannot be maintained as calculated, a beam waist position shift may occur when the optical scanning device is assembled, and the beam spot diameter may increase. In order to avoid such an increase in beam spot diameter, the optical system disposed between the coupling lens 12 and the deflector 14 is composed of two or more optical elements, one of which is a positive power rotationally symmetric surface. It can be set as the resin-made lens which has.

このように、樹脂製レンズを、温度補正レンズとして機能させ、且つ光軸方向に移動調整可能とすればよい。光走査装置の組立調整時に、上記温度補正レンズを移動調整することにより、上記温度補正レンズの成型ばらつきに起因するビームウェスト位置変動を補正することが可能となる。正パワーの面を回転対称とすることで、移動調整時に温度補正レンズが組み付け誤差等の理由により光軸回りに回転した場合でも、光学性能に及ぼす影響の発生を低減することが可能となる。   In this way, the resin lens may function as a temperature correction lens and be movable and adjustable in the optical axis direction. By moving and adjusting the temperature correction lens during assembly adjustment of the optical scanning device, it is possible to correct a beam waist position variation caused by molding variations of the temperature correction lens. By making the surface of the positive power rotationally symmetric, it is possible to reduce the influence on the optical performance even when the temperature correction lens rotates around the optical axis due to an assembly error or the like during movement adjustment.

なお、ビームウェスト位置調整の際、図9に示す数値例のように、主走査方向のビームウェスト位置を優先的に補正することが望ましいが、副走査ビームウェスト位置を補正するには、副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ13を移動調整可能な構成とすればよい。   When adjusting the beam waist position, it is desirable to preferentially correct the beam waist position in the main scanning direction as in the numerical example shown in FIG. 9. The cylindrical lens 13 having power only in the direction may be configured to be movable and adjustable.

すでに述べたように、光走査装置20内部の熱源、例えば、ポリゴンミラーを回転するポリゴンモータ等や、外部の熱源、例えば、定着器等の影響により、光学ハウジング17内の温度は変化する。光学ハウジング17内の温度が、25℃から45℃に変化したときのビームウェスト位置変化を図8から図10に示す表図の数値例を用いて説明する。なお、本説明においては、光学ハウジング17内の光源ユニット18、液晶素子43、シリンドリカルレンズ13、ポリゴンミラー14、第一走査レンズ15a及び第二走査レンズ15bが温度変化したことを想定している。   As already described, the temperature in the optical housing 17 changes due to the influence of a heat source inside the optical scanning device 20, such as a polygon motor that rotates a polygon mirror, and an external heat source such as a fixing device. A change in the beam waist position when the temperature in the optical housing 17 changes from 25 ° C. to 45 ° C. will be described with reference to numerical examples in the table shown in FIGS. In this description, it is assumed that the temperature of the light source unit 18, the liquid crystal element 43, the cylindrical lens 13, the polygon mirror 14, the first scanning lens 15a, and the second scanning lens 15b in the optical housing 17 has changed.

数値例の前提として、図1の構成において、図4に示した構成を用い以下の条件とする。半導体レーザ11の発振波長を655nm、カップリングレンズ12の焦点距離fcolを15mmとし(光走査装置内部温度25℃の場合)、カップリングレンズ12の第1面及び第2面は共軸非球面であり、数値は示さないがカップリングレンズ12による波面収差は良好に補正されている。   As a premise of the numerical example, the configuration shown in FIG. 4 is used in the configuration shown in FIG. The oscillation wavelength of the semiconductor laser 11 is 655 nm, the focal length fcol of the coupling lens 12 is 15 mm (when the internal temperature of the optical scanning device is 25 ° C.), and the first and second surfaces of the coupling lens 12 are coaxial aspheric surfaces. Although the numerical value is not shown, the wavefront aberration due to the coupling lens 12 is corrected well.

カップリングレンズ12から射出した光束は平行光束にカップリングされている。カップリングレンズ12を出射したレーザビームは、図示しないアパーチャ(開口)によりビーム整形され、液晶素子43を透過した後、補正用レンズ22に入射する。カップリングレンズ12の第2面(出射側の面)からアパーチャまでの距離は10mm、アパーチャから液晶素子43までの距離は8.3mm、液晶素子43からシリンドリカルレンズ13の第1面までの距離は29mmとした。   The light beam emitted from the coupling lens 12 is coupled to a parallel light beam. The laser beam emitted from the coupling lens 12 is shaped by an aperture (opening) (not shown), passes through the liquid crystal element 43, and then enters the correction lens 22. The distance from the second surface (exit-side surface) of the coupling lens 12 to the aperture is 10 mm, the distance from the aperture to the liquid crystal element 43 is 8.3 mm, and the distance from the liquid crystal element 43 to the first surface of the cylindrical lens 13 is It was 29 mm.

以上の構成において、カップリングレンズ12から被走査面16までの光学系データを図8に示す。シリンドリカルレンズ13、第一走査レンズ15a及び第二走査レンズ15bはガラス製とし、その線膨張係数(α)は7.5E−06(1/℃)である。図8(b)において、主走査方向の曲率半径をRm、副走査方向の曲率半径をRs、使用波長での屈折率をNとする。ここで、シリンドリカルレンズ13の入射側と出射側を面番号3、面番号4、ポリゴンミラー14の偏向反射面を面番号5、第1走査レンズ15aの入射側と出射側を面番号6,面番号7、第2走査レンズ15bの入射側と出射側を面番号8,面番号9、被走査面16を面番号10とする。なお、像高H=0に至るレーザビームの、ポリゴンミラー14に対する入射ビームと反射ビームのなす角度は、60度である。   FIG. 8 shows optical system data from the coupling lens 12 to the scanned surface 16 in the above configuration. The cylindrical lens 13, the first scanning lens 15a, and the second scanning lens 15b are made of glass, and the linear expansion coefficient (α) thereof is 7.5E-06 (1 / ° C.). In FIG. 8B, the radius of curvature in the main scanning direction is Rm, the radius of curvature in the sub-scanning direction is Rs, and the refractive index at the working wavelength is N. Here, the incident side and the emission side of the cylindrical lens 13 are surface number 3 and surface number 4, the deflection reflection surface of the polygon mirror 14 is surface number 5, and the incident side and the emission side of the first scanning lens 15a are surface number 6 and surface. No. 7, surface number 8 and surface number 9 are the incident side and emission side of the second scanning lens 15b, and surface number 10 is the surface 16 to be scanned. The angle between the incident beam and the reflected beam with respect to the polygon mirror 14 of the laser beam reaching the image height H = 0 is 60 degrees.

すでに述べたように、液晶素子43は、液晶層を2枚のガラス基板で密封したセル構造であり、温度上昇に伴い中央部が膨れ正パワーのレンズ効果を生じる。例えば、実験的には、縦×横が16×16mm(厚さが0.5mm)の2枚のガラス基板で、層厚が数10μmの液晶層を密封した液晶素子の場合、20℃の温度上昇(25℃から45℃へ上昇)によって、25℃では平面であった液晶素子の入射面(又は出射面)が、45℃ではRが80,000mmに相当する面形状に変化(透過波面収差に換算して、λ/0.8の球面(λ=655nm))となった。   As already described, the liquid crystal element 43 has a cell structure in which a liquid crystal layer is sealed with two glass substrates, and the central portion swells as the temperature rises, producing a positive power lens effect. For example, experimentally, in the case of a liquid crystal element in which a liquid crystal layer having a thickness of several tens of μm is sealed with two glass substrates each having a length × width of 16 × 16 mm (a thickness of 0.5 mm), a temperature of 20 ° C. Due to the rise (rise from 25 ° C. to 45 ° C.), the incident surface (or exit surface) of the liquid crystal element, which was flat at 25 ° C., changes to a surface shape corresponding to R of 80,000 mm at 45 ° C. (transmitted wavefront aberration) Converted to λ / 0.8 spherical surface (λ = 655 nm).

この影響により、シリンドリカルレンズ13及び走査光学系15(第一走査レンズ15a及び第二走査レンズ15b)がガラス製レンズで構成されている場合には、熱膨張量が小さいためビームウェスト位置を補正することができず、ビームウェスト位置はポリゴンミラー側に移動する。
このように図4の構成の場合、25℃から45℃に温度変化した場合のビームウェスト位置ずれは、主走査方向において−1.17mm(負号は、ポリゴンミラー14に近づく方向を示す)、副走査方向においては−0.36mmとなった。
Due to this influence, when the cylindrical lens 13 and the scanning optical system 15 (the first scanning lens 15a and the second scanning lens 15b) are composed of glass lenses, the amount of thermal expansion is small, so that the beam waist position is corrected. The beam waist position moves to the polygon mirror side.
Thus, in the case of the configuration of FIG. 4, the beam waist position shift when the temperature changes from 25 ° C. to 45 ° C. is −1.17 mm in the main scanning direction (the negative sign indicates the direction approaching the polygon mirror 14), It was -0.36 mm in the sub-scanning direction.

次に、走査光学系15が、熱膨張率及び屈折率の温度変動の大きい樹脂から構成されている場合、すなわち、図5の構成について述べる。温度変化に伴い、各光学面の曲率半径及び光学素子の屈折率は、図9に示した数値データのように変動する。なお、図9の構成は上記図8(a)と同様であるために割愛する。また、光学素子の配置も図4の場合と同様であるので説明を省く。   Next, the case where the scanning optical system 15 is made of a resin having a large temperature fluctuation of the thermal expansion coefficient and the refractive index, that is, the structure of FIG. 5 will be described. As the temperature changes, the radius of curvature of each optical surface and the refractive index of the optical element change as in the numerical data shown in FIG. The configuration of FIG. 9 is omitted because it is the same as that of FIG. Further, the arrangement of the optical elements is the same as in the case of FIG.

上記構成において、各光学面の曲率半径(及び非球面係数)及び屈折率の変化に起因し、走査光学系15の正パワーは小さくなる。これはビームウェスト位置をポリゴンミラー14から遠ざかる方向に移動させるように作用する。この作用が、液晶素子で発生する正パワー(透過波面収差がλ/0.8)とキャンセルし、ビームウェスト位置変動を補正することができる。   In the above configuration, the positive power of the scanning optical system 15 is reduced due to changes in the radius of curvature (and aspherical coefficient) and the refractive index of each optical surface. This acts to move the beam waist position away from the polygon mirror 14. This action cancels out the positive power (transmitted wavefront aberration is λ / 0.8) generated in the liquid crystal element, and the beam waist position fluctuation can be corrected.

本発明にかかる実施の形態の構成、すなわち図5に示した構成を用いた場合、光学ハウジング内の温度が25℃から45℃へ変化した場合のビームウェスト位置ずれは、主走査方向は−0.06mm(負号(−)は、ポリゴンミラー14に近づく方向を示す)であり、副走査方向は+0.87mm(正号(+)は、ポリゴンミラー14に遠ざかる方向を示す)となり、主走査方向のビームウェスト位置ずれ補正が可能となる。   When the configuration of the embodiment according to the present invention, that is, the configuration shown in FIG. 5 is used, the beam waist position shift when the temperature in the optical housing changes from 25 ° C. to 45 ° C. is −0 in the main scanning direction. .06 mm (the negative sign (−) indicates the direction approaching the polygon mirror 14), the sub-scanning direction is +0.87 mm (the positive sign (+) indicates the direction moving away from the polygon mirror 14), and the main scanning It is possible to correct the beam waist position deviation in the direction.

一方、副走査方向のビームウェスト位置に関しては、液晶素子43によるウェスト位置ずれに比べ、走査光学系15による補正が過剰となり、結果としてビームウェスト位置の補正は良好に行えない。このような場合、液晶素子の位相変調にて液晶層内の屈折率分布を制御することで、レンズ効果(結像位置を補正する効果)を発生させ、副走査方向のビームウェスト位置を補正する構成にすることができる。なお、図5に示した本構成例の場合には、主走査方向のビームウェスト位置ずれ補正が可能となる。   On the other hand, regarding the beam waist position in the sub-scanning direction, correction by the scanning optical system 15 becomes excessive as compared with the waist position shift by the liquid crystal element 43, and as a result, the beam waist position cannot be corrected well. In such a case, by controlling the refractive index distribution in the liquid crystal layer by phase modulation of the liquid crystal element, a lens effect (an effect of correcting the imaging position) is generated and the beam waist position in the sub-scanning direction is corrected. Can be configured. In the case of this configuration example shown in FIG. 5, it is possible to correct the beam waist position deviation in the main scanning direction.

画像形成装置用の光走査装置においては、ビームスポットが主走査方向に移動しながら感光体表面を露光するので、主走査方向の露光ビームは静止時の主走査ビームスポット径よりも太く(大きく)なる。従って、静止時のビームスポット径は、副走査方向よりも主走査方向を小さく設定する必要があり、主走査方向のビームウェスト位置変化を優先的に低減することが望ましい。   In the optical scanning device for an image forming apparatus, the surface of the photosensitive member is exposed while the beam spot moves in the main scanning direction. Therefore, the exposure beam in the main scanning direction is thicker (larger) than the main scanning beam spot diameter at rest. Become. Therefore, the beam spot diameter at rest needs to be set smaller in the main scanning direction than in the sub-scanning direction, and it is desirable to preferentially reduce changes in the beam waist position in the main scanning direction.

次に図1の構成において、図6に示した構成すなわちガラス製のシリンドリカルレンズ13及び走査光学系15(第一走査レンズ15a及び第二走査レンズ15b)に付加して、樹脂製の温度補正レンズ22を追加した構成において、図10に示す諸元の光学系を適用した例について説明する。   Next, in the configuration of FIG. 1, in addition to the configuration shown in FIG. 6, that is, the glass cylindrical lens 13 and the scanning optical system 15 (the first scanning lens 15a and the second scanning lens 15b), a resin temperature correction lens. An example in which the optical system having the specifications shown in FIG.

図6の構成において、カップリングレンズ12を出射したレーザビームは、図示しないアパーチャ(開口)によりビーム整形され、液晶素子43を透過した後、補正用レンズ22に入射する。カップリングレンズ12の第2面からアパーチャまでの距離は10mm、アパーチャから液晶素子43までの距離は8.3mm、液晶素子43からシリンドリカルレンズ13の第1面までの距離は13mmとした。なお、半導体レーザ11を出射しカップリングレンズ12によりカップリングされたレーザビームは、弱い発散光束に変換されており、この発散光束は、カップリングレンズ12の第2面から発光点側(被走査面とは反対側)に228.0mm離れた位置に自然集光する。   In the configuration of FIG. 6, the laser beam emitted from the coupling lens 12 is shaped by an aperture (opening) (not shown), passes through the liquid crystal element 43, and then enters the correction lens 22. The distance from the second surface of the coupling lens 12 to the aperture was 10 mm, the distance from the aperture to the liquid crystal element 43 was 8.3 mm, and the distance from the liquid crystal element 43 to the first surface of the cylindrical lens 13 was 13 mm. Note that the laser beam emitted from the semiconductor laser 11 and coupled by the coupling lens 12 is converted into a weak divergent light beam, and this divergent light beam is emitted from the second surface of the coupling lens 12 to the light emitting point side (to be scanned). The light is naturally condensed at a position 228.0 mm away on the opposite side of the surface.

前述したメカニズムに従い、光学ハウジング17内部の温度が変化し液晶素子に正パワー又は負パワーが生じても、温度補正レンズ22のパワー変化によりキャンセルされ、結果としてビームウェスト位置が補正される。図6の構成の場合、25℃から45℃に温度変化が生じると、ビームウェスト位置ずれは、主走査方向に−0.01mm発生し(負号(−)はポリゴンミラー14に近づく方向を示す)、副走査方向に+0.11mm発生する(正号(+)は、ポリゴンミラー14に遠ざかる方向を示す)。
図4から図6に示した模式図の構成において、光学ハウジング17内部の温度が25℃から45℃に変化した際に発生するビームウェスト位置ずれをまとめて、図11に示す。図12によると、「光源から被走査面までの光路内に配備され、正パワーの面を有する光学素子の少なくとも1つを、樹脂製とすること」により、光学ハウジング内部の温度変化に伴う主走査方向及び/又は副走査方向のビームウェスト位置変動を補正することが可能となった。
According to the mechanism described above, even if the temperature inside the optical housing 17 changes and positive power or negative power is generated in the liquid crystal element, it is canceled by the power change of the temperature correction lens 22, and as a result, the beam waist position is corrected. In the case of the configuration of FIG. 6, when a temperature change occurs from 25 ° C. to 45 ° C., a beam waist position shift is generated by −0.01 mm in the main scanning direction (a negative sign (−) indicates a direction approaching the polygon mirror 14. ), +0.11 mm is generated in the sub-scanning direction (a positive sign (+) indicates a direction away from the polygon mirror 14).
FIG. 11 summarizes beam waist position shifts that occur when the temperature inside the optical housing 17 changes from 25 ° C. to 45 ° C. in the configuration of the schematic diagrams shown in FIGS. According to FIG. 12, “at least one of the optical elements arranged in the optical path from the light source to the scanned surface and having a positive power surface is made of resin”, the main in accordance with the temperature change inside the optical housing. It has become possible to correct variations in beam waist position in the scanning direction and / or sub-scanning direction.

以上、本発明にかかる実施の形態を1本のレーザビームを走査するシングルビーム光走査装置について説明した。近年、レーザプリンタやデジタル複写機におけるプリント速度の高速化やプリント密度の高密度化の要求が高まり、それを達成する光走査装置として、複数のレーザビームを同時に走査する「マルチビーム光走査装置」が主流になっている。
次に、本発明にかかるマルチビーム方式光走査装置の実施の形態について説明する。
The embodiment of the present invention has been described above with respect to the single beam optical scanning device that scans one laser beam. In recent years, there has been an increasing demand for higher printing speed and higher print density in laser printers and digital copiers. As an optical scanning device that achieves these demands, a “multi-beam optical scanning device” that simultaneously scans multiple laser beams. Has become mainstream.
Next, an embodiment of a multi-beam optical scanning device according to the present invention will be described.

図2は、2本のレーザビームを同時に走査するマルチビーム光走査装置20aの実施の形態を示す斜視図である。図2において光源としての2つの半導体レーザ11a、11bから発射され各々カップリングレンズ12a,12bを出射した2本のレーザビーム21a、21bは、共通のシリンドリカルレンズ13の作用により偏向器であるポリゴンミラー14の偏向反射面上に、副走査方向にのみ収束され、主走査方向に長い線像として結像され、走査光学系(走査レンズ)15により、感光体ドラムの表面である被走査面16上をビームスポットとして走査される。本マルチビーム光走査装置20aにおいては、2本のレーザビーム21a、21bが、共通の被走査面(感光体表面)16に導かれる構成になっている。   FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of a multi-beam optical scanning device 20a that simultaneously scans two laser beams. In FIG. 2, two laser beams 21 a and 21 b emitted from two semiconductor lasers 11 a and 11 b serving as light sources and emitted from coupling lenses 12 a and 12 b are polygon mirrors that are deflectors by the action of a common cylindrical lens 13. 14 is converged only in the sub-scanning direction and formed as a long line image in the main scanning direction on the deflecting / reflecting surface 14, and is scanned by the scanning optical system (scanning lens) 15 on the scanned surface 16 that is the surface of the photosensitive drum. Are scanned as beam spots. The multi-beam optical scanning device 20 a is configured such that the two laser beams 21 a and 21 b are guided to a common scanned surface (photosensitive member surface) 16.

このような複数のレーザビームで共通の被走査面を走査するマルチビーム光走査装置においては、レーザビームの少なくとも1つの光路中に配設された、偏向機能を有する液晶素子を駆動、制御することにより、被走査面上の複数ビームの間隔(走査線間隔)を所定の値に補正することが可能である。これにより高精度に走査線間隔を維持して複数ビームを走査することが可能なマルチビーム光走査装置を提供することができる。   In such a multi-beam optical scanning device that scans a common surface to be scanned with a plurality of laser beams, a liquid crystal element having a deflection function disposed in at least one optical path of the laser beam is driven and controlled. Thus, the interval (scan line interval) between the plurality of beams on the surface to be scanned can be corrected to a predetermined value. Accordingly, it is possible to provide a multi-beam optical scanning device capable of scanning a plurality of beams while maintaining the scanning line interval with high accuracy.

上記マルチビーム光走査装置を画像形成装置の露光装置として用いた場合、シングルビーム光走査装置と比較し、所定枚数をプリント出力するときにポリゴンスキャナの回転数を低減することが可能となり、発熱、騒音、消費電力を低減し、省エネルギー化を図ることができる。さらに、液晶素子の偏向機能により感光体面上のビームスポット位置補正が可能であるため走査線間隔を高精度に維持でき、かつビームウェスト位置ずれ、すなわちビームスポット径変動の少ない、高品位な出力画像を得ることができる。   When the multi-beam optical scanning device is used as an exposure device for an image forming apparatus, it is possible to reduce the number of rotations of the polygon scanner when printing a predetermined number of prints compared to a single-beam optical scanning device, Noise and power consumption can be reduced to save energy. In addition, the beam spot position on the photoreceptor surface can be corrected by the deflection function of the liquid crystal element, so that the scanning line spacing can be maintained with high accuracy and the beam waist position deviation, that is, the beam spot diameter fluctuation is small, and a high-quality output image. Can be obtained.

また、電子写真プロセスを実行して画像を形成する画像形成装置の露光プロセスを実行する手段として上記マルチビーム光走査装置を使用した場合には、オペレータ(使用者)の要求に応じ、走査密度を切り替えて高速化と高密度化の切り替えに対応することも可能である。また、液晶素子を全て(例えば、2本)のレーザビームの光路に配設した図2の構成とは異なり、必要に応じて液晶素子の使用個数を低減しても構わない。   Further, when the multi-beam optical scanning device is used as a means for executing an exposure process of an image forming apparatus that executes an electrophotographic process to form an image, the scanning density is set according to the request of an operator (user). It is also possible to cope with switching between high speed and high density by switching. Further, unlike the configuration of FIG. 2 in which all the liquid crystal elements are disposed in the optical path of laser beams (for example, two), the number of liquid crystal elements used may be reduced as necessary.

上述のマルチビーム光走査装置とは異なり、図3に示すさらに別の実施の形態のように複数の光源から出射した複数のレーザビームを、互いに異なる被走査面に導く構成を採用することもできる。
図3に示す例は、電子写真プロセスを適用した4ドラム式タンデム方式画像形成装置の例であって、露光プロセスを実行する装置として、これまで説明してきた光走査装置を露光装置として有している。図3において、4つの感光体ドラム16Y,16M,16C,16Kにそれぞれ対応する4つの光源部22a,22b,22c,22dを有しており、各光源部は、光源としての半導体レーザ11とカップリングレンズ12を有してなる。各カップリングレンズを透過した各レーザビームは、各シリンドリカルレンズ13を個別に透過し、ポリゴンミラー14の偏向反射面近傍に線像として結ばれる。以後、各レーザビームは、前述のようにポリゴンミラー14で偏向反射され、各レーザビームに共通の第1走査レンズ15a、個別の第2走査レンズによって、上記各感光体ドラム表面上にビームスポットとして結像されるとともに、各感光体ドラム表面上を走査するように構成されている。
Unlike the above-described multi-beam optical scanning apparatus, a configuration in which a plurality of laser beams emitted from a plurality of light sources are guided to different scanning surfaces as in another embodiment shown in FIG. .
The example shown in FIG. 3 is an example of a four-drum tandem image forming apparatus to which an electrophotographic process is applied, and has the optical scanning apparatus described so far as an exposure apparatus as an apparatus for executing an exposure process. Yes. In FIG. 3, there are four light source sections 22a, 22b, 22c, and 22d respectively corresponding to the four photosensitive drums 16Y, 16M, 16C, and 16K. A ring lens 12 is provided. Each laser beam transmitted through each coupling lens is individually transmitted through each cylindrical lens 13 and is formed as a line image near the deflection reflection surface of the polygon mirror 14. Thereafter, each laser beam is deflected and reflected by the polygon mirror 14 as described above, and is formed as a beam spot on the surface of each photosensitive drum by the first scanning lens 15a common to each laser beam and the individual second scanning lens. An image is formed and the surface of each photosensitive drum is scanned.

図3は、上記構成の光走査装置を露光装置として用いた、電子写真プロセスを適用した画像形勢装置の例であり、4ドラムのタンデム方式画像形成装置の例を示す斜視図である。以下、図3を参照しながら、本発明に係るさらに別の実施の形態である4ドラムのタンデム方式画像形成装置について説明する。帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニング等からなる電子写真プロセスによる画像形成技術は既知の技術で、本発明直接関係のないプロセスについての説明は省略する。   FIG. 3 is a perspective view showing an example of an image forming apparatus to which an electrophotographic process is applied using the optical scanning apparatus having the above configuration as an exposure apparatus, and an example of a 4-drum tandem image forming apparatus. Hereinafter, a four-drum tandem image forming apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. An image forming technique based on an electrophotographic process including charging, exposure, development, transfer, fixing, cleaning, and the like is a known technique, and a description of processes not directly related to the present invention is omitted.

まず、タンデム型のフルカラー複写機においては、シアン(C)、マゼンタ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)の各色に対応して4つの感光体ドラム16Y,16M,16C,16Kを転写ベルト31の搬送面に沿って列設し、光走査装置により各感光体ドラムに対応して設けられたレーザビームを走査して、各感光体ドラム周面に静電潜像を形成すると共に、該当する色のトナーで顕像化し、これを転写ベルト31によって搬送される記録紙(シート)上に順次転写して多色画像を形成するようになっている。従って、各色にばらばらの副走査対応方向の走査位置ずれが生じてしまうと画質の低下、色ずれなどをひきおこす。   First, in a tandem type full-color copying machine, four photosensitive drums 16Y, 16M, 16C, and 16K are transferred corresponding to each color of cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (K). Along the conveying surface of the belt 31, a laser beam provided corresponding to each photosensitive drum is scanned by an optical scanning device to form an electrostatic latent image on the circumferential surface of each photosensitive drum, A corresponding color toner is visualized, and this is sequentially transferred onto a recording paper (sheet) conveyed by a transfer belt 31 to form a multicolor image. Accordingly, if the scanning position shifts in the sub-scanning corresponding directions are different for each color, the image quality is deteriorated and the color shift is caused.

このように発生する色ずれを補正するため、図3においては、色ずれ検出手段として、色ずれ検出用センサ56を用いている。転写ベルト31上を搬送される図示しない出力紙間にて、各色(各感光体)に所定のトナーマーク(色ずれ検知用トナー像55)を形成し、これを色ずれ検知用センサ56にて検出することで、色ずれを定量的に把握することができる。この検出結果に基づき、図示しない液晶素子を制御し、色ずれを補正することが可能となる。
以上にように、液晶素子を駆動することにより色ずれの少ない出力画像を得ることができるので、各感光体間の色ずれを検出するタイミング(頻度)を減少することが可能となり、色ずれ検出用マークを形成するのに必要なトナー量を少なくすることができ、無駄なトナーの排出を低減することができる。また、ビームウェスト位置ずれ(すなわちビームスポット径変動)も小さく、出力画像品質を高品位に維持できる。
In order to correct the color misregistration thus generated, in FIG. 3, a color misregistration detection sensor 56 is used as the color misregistration detection means. A predetermined toner mark (color misregistration detection toner image 55) is formed on each color (each photoconductor) between output sheets (not shown) conveyed on the transfer belt 31, and this is detected by the color misregistration detection sensor 56. By detecting it, the color shift can be grasped quantitatively. Based on the detection result, a liquid crystal element (not shown) can be controlled to correct color misregistration.
As described above, an output image with little color misregistration can be obtained by driving the liquid crystal element, so that it is possible to reduce the timing (frequency) of detecting the color misregistration between the photoconductors. The amount of toner required to form the mark for use can be reduced, and wasteful toner discharge can be reduced. Further, the beam waist position shift (that is, the beam spot diameter fluctuation) is small, and the output image quality can be maintained at high quality.

本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an embodiment of an optical scanning device according to the present invention. 本発明にかかる光走査装置の別の実施の形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows another embodiment of the optical scanning device concerning this invention. 本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す斜視図である。1 is a perspective view showing an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention. 本発明と対比するための一般的な光走査装置の実施の形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows embodiment of the general optical scanning device for contrast with this invention. 本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows embodiment of the optical scanning device concerning this invention. 本発明にかかる光走査装置の別の実施の形態を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows another embodiment of the optical scanning device concerning this invention. 本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す図である。It is a figure which shows embodiment of the optical scanning device concerning this invention. 本発明にかかる光走査装置の実施の形態における光学系データを示す表図である。It is a table | surface figure which shows the optical system data in embodiment of the optical scanning device concerning this invention. 本発明にかかる光走査装置の実施の形態における光学系データを示す表図である。It is a table | surface figure which shows the optical system data in embodiment of the optical scanning device concerning this invention. 本発明にかかる光走査装置の実施の形態における光学系データを示す表図である。It is a table | surface figure which shows the optical system data in embodiment of the optical scanning device concerning this invention. 本発明にかかる光走査装置の実施の形態の効果を示す表図である。It is a table | surface figure which shows the effect of embodiment of the optical scanning device concerning this invention. 本発明にかかる光走査装置の実施の形態の補正レンズを追加した構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example which added the correction lens of embodiment of the optical scanning device concerning this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11 半導体レーザ
12 カップリングレンズ
13 シリンドリカルレンズ
14 ポリゴンミラー(偏向器)
15 走査光学系
15a 第一走査レンズ
15b 第二走査レンズ
16 被走査面(感光体ドラム面)
17 光学ハウジング
18 光源ユニット
19 同期検知センサ
20 光走査装置
21 レーザビーム
22 温度補正レンズ
25 光軸
27 ビームスポット
31 転写体ベルト
55 色ずれ検知用トナー像
56 色ずれ検知用センサ
11 Semiconductor laser 12 Coupling lens 13 Cylindrical lens 14 Polygon mirror (deflector)
15 scanning optical system 15a first scanning lens 15b second scanning lens 16 surface to be scanned (photosensitive drum surface)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 Optical housing 18 Light source unit 19 Synchronization detection sensor 20 Optical scanning device 21 Laser beam 22 Temperature correction lens 25 Optical axis 27 Beam spot 31 Transfer belt 55 Color shift detection toner image 56 Color shift detection sensor

Claims (9)

光源と、この光源からの光ビームを偏向する偏向器と、
上記光源からの光ビームをカップリングするカップリングレンズと、
上記偏向器により偏向された光ビームを被走査面に導く走査光学系と、
位相変調可能な液晶素子と、を有する光走査装置であって、
光路内に配備される光学素子の少なくとも1つは、正パワーの面を有し、かつ樹脂製であることを特徴とする光走査装置。
A light source and a deflector for deflecting the light beam from the light source;
A coupling lens for coupling a light beam from the light source;
A scanning optical system for guiding the light beam deflected by the deflector to the surface to be scanned;
An optical scanning device having a phase-modulable liquid crystal element,
At least one of the optical elements provided in the optical path has a positive power surface and is made of resin.
上記正パワーを有する樹脂製の光学素子は、走査光学系を構成する光学素子であることを特徴とする請求項1記載の光走査装置。   2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the resin optical element having positive power is an optical element constituting a scanning optical system. 上記正パワーを有する樹脂製の光学素子は、カップリングレンズと偏向器の間に配備される光学素子であることを特徴とする請求項1記載の光走査装置。   2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the resin optical element having positive power is an optical element disposed between a coupling lens and a deflector. 上記位相変調可能な液晶素子は、入射した光ビームの光路を偏向する機能を有することを特徴とする請求項1記載の光走査装置。   2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the liquid crystal element capable of phase modulation has a function of deflecting an optical path of an incident light beam. 上記位相変調可能な液晶素子は、ピント調整機能を有することを特徴とする請求項4記載の光走査装置。   5. The optical scanning device according to claim 4, wherein the liquid crystal element capable of phase modulation has a focus adjustment function. 請求項1から5のいずれかに記載の光走査装置において、
複数の光源を有し、
上記複数の光源から出射する複数の光ビームの光路の少なくとも1つに上記液晶素子を配設し、
少なくとも2つの光ビームが共通の被走査面に導かれることを特徴とする光走査装置。
In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 5,
Having multiple light sources,
The liquid crystal element is disposed in at least one of optical paths of a plurality of light beams emitted from the plurality of light sources;
An optical scanning device characterized in that at least two light beams are guided to a common surface to be scanned.
請求項1から6のいずれかに記載の光走査装置において、
複数の光源を有し、
上記複数の光源から出射する複数の光ビームの光路の少なくとも1つに上記液晶素子を配設し、
複数の光ビームの少なくとも1つは、他の光ビームとは異なる被走査面に導かれることを特徴とする光走査装置。
The optical scanning device according to claim 1,
Having multiple light sources,
The liquid crystal element is disposed in at least one of optical paths of a plurality of light beams emitted from the plurality of light sources,
At least one of the plurality of light beams is guided to a surface to be scanned different from the other light beams.
カップリングレンズと偏向器の間に、少なくとも2つの光学素子から構成される光学系を配備し、
上記光学系は、少なくとも正パワーの回転対称面を有する樹脂製の光学素子から構成されることを特徴とする請求項1記載の光走査装置。
An optical system composed of at least two optical elements is disposed between the coupling lens and the deflector,
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical system is composed of a resin optical element having at least a positive power rotationally symmetric surface.
電子写真プロセスを実行することによって像担持体上に画像を形成する画像形成装置において、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する手段として請求項1から8のいずれかに記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。   9. An image forming apparatus for forming an image on an image carrier by executing an electrophotographic process, wherein the optical scanning device according to claim 1 is used as means for performing an exposure process of the electrophotographic process. An image forming apparatus.
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