JP2007334203A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、レーザプリンタ,複写機,ファクシミリ装置等に用いられる光走査装置および画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an optical scanning device and an image forming apparatus used for a laser printer, a copying machine, a facsimile machine, and the like.
近年、カラーデジタル複写機、カラーレーザプリンタ等の転写媒体への記録速度を高めるために複数の被走査面を有していて、被走査面上にそれぞれ異なる色の画像を形成し、これらの画像を転写媒体上に順次転写することによってカラー画像を形成するいわゆるタンデム型カラー画像形成装置が広く知られるようになってきている。 In recent years, in order to increase the recording speed onto a transfer medium such as a color digital copying machine or a color laser printer, it has a plurality of scanned surfaces, and images of different colors are formed on the scanned surfaces. A so-called tandem type color image forming apparatus that forms a color image by sequentially transferring the image onto a transfer medium has been widely known.
ここで、タンデム型フルカラー画像形成装置について簡単に説明する。シアン(C),マゼンタ(M),イエロー(Y),ブラック(Bk)の各色に対応した4つの被走査面としての感光性の媒体が、中間転写ベルトの搬送面に沿って列設されているものとする。この4つの被走査面は、光走査装置によって光走査される。光走査装置は、C,M,Y,Bkの各色に対応した画像信号によってそれぞれ駆動される4つの光源を有し、それぞれの色に対応した光束により各被走査面の表面を走査することにより、複数の被走査面上にそれぞれの色に対応し結像される。各結像は、対応する色トナーによって現像され、各トナー像は中間転写ベルトに重ねて転写され、フルカラー画像が形成される。このフルカラー画像は1枚の転写紙に転写され、かつ定着される。 Here, the tandem full-color image forming apparatus will be briefly described. Four photosensitive media corresponding to the cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (Bk) colors are arranged along the conveyance surface of the intermediate transfer belt. It shall be. The four scanned surfaces are optically scanned by the optical scanning device. The optical scanning device has four light sources that are driven by image signals corresponding to C, M, Y, and Bk colors, respectively, and scans the surface of each scanned surface with a light beam corresponding to each color. The images are formed on the plurality of scanned surfaces corresponding to the respective colors. Each image is developed with a corresponding color toner, and each toner image is transferred onto the intermediate transfer belt to form a full-color image. This full-color image is transferred and fixed on one transfer sheet.
タンデム型カラー画像形成装置において、例えば特許文献1に開示されているように、単一の偏向器を挟んで、左右に走査光学系を配置して4つの被走査面である感光体に光走査を行う光走査装置が提案されている。 In a tandem type color image forming apparatus, for example, as disclosed in Patent Document 1, a scanning optical system is arranged on the left and right with a single deflector interposed therebetween, and light scanning is performed on a photoconductor as four scanned surfaces. There has been proposed an optical scanning device for performing the above.
また、タンデム型カラー画像形成装置は、4つの被走査面である感光体に光走査を行うことから光走査装置の走査光学系では、結像性能を向上させて色ずれ等をなくし、走査方向のビームウェスト位置精度や走査レンズの形状精度を得る必要がある。 In addition, since the tandem color image forming apparatus performs optical scanning on the photoconductor which is the four scanned surfaces, the scanning optical system of the optical scanning apparatus improves the imaging performance and eliminates color misregistration and the like, and the scanning direction. It is necessary to obtain the beam waist position accuracy and the scanning lens shape accuracy.
これに対して、特許文献2〜4には、走査方向のドット位置ずれを低減し、色ずれのないカラー画像を形成するため、走査光学系に用いられる樹脂製レンズを同一のキャビティにより作製するとして部品精度を向上させてビームウェスト位置ずれを低減したカラー画像形成装置が開示されている。
このような構成のタンデム型カラー画像形成装置は、走査光学系に用いる樹脂製走査レンズを同一キャビティから選択して精度の向上を図っているが、さらに、カラー画像の高画質化に伴って光走査するビームスポット径の小径化も進んでおり、同一のキャビティにおいて作製した部品誤差分の補正も厳しくなっている。 In the tandem color image forming apparatus having such a configuration, the resin scanning lens used in the scanning optical system is selected from the same cavity to improve the accuracy. The diameter of the beam spot to be scanned has also been reduced, and correction of part errors produced in the same cavity has become strict.
本発明は、このような課題を解決するため、タンデム型カラー画像形成装置等に用いられる複数の走査光学系からなる光走査装置の光源ユニットにおいて、走査光学系を構成する複数の走査レンズのうち、同種の走査レンズを同一のキャビティから選択し、かつこのキャビティ毎の形状精度を考慮して光源ユニットの集光状態を調整することによって、走査レンズを作製するキャビティ毎の形状の誤差分を補正することができ、特に走査レンズの形状精度を厳しくすることなく主走査方向のビームウェスト位置精度を向上できる光走査装置および画像形成装置を提供することを目的とする。 In order to solve such a problem, the present invention provides a light source unit of an optical scanning device composed of a plurality of scanning optical systems used in a tandem color image forming apparatus or the like, among a plurality of scanning lenses constituting the scanning optical system. By selecting the same type of scanning lens from the same cavity and adjusting the condensing state of the light source unit in consideration of the shape accuracy of each cavity, the amount of error in the shape of each cavity for producing the scanning lens is corrected. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device and an image forming apparatus that can improve the beam waist position accuracy in the main scanning direction without particularly stricting the shape accuracy of the scanning lens.
前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項1に記載した光走査装置は、複数の光源と、複数の光源から出射した光束をカップリングするカップリング光学系と、カップリング光学系からの光束を主走査方向に長い線像に変える線像光学系と、線像光学系から出射した複数光束を共通の回転軸を有する偏向反射面により偏向する偏向手段と、偏向手段により偏向した複数光束を異なる被走査面上に導く複数の走査光学系からなる光走査装置において、複数の走査光学系に用いる複数種類の走査レンズのうち少なくとも1種類が、樹脂により複数個取り成形で作製する同一のキャビティから選択しており、かつ光源とカップリング光学系からなる光源ユニットが、走査レンズを作製するキャビティ毎に集光状態が異なることによって、走査レンズの面精度や面精度公差を緩めることができ、キャビティに応じた走査レンズと光源ユニットを用いて形状精度による主走査方向のビームウェスト位置ずれを補正できる。 In order to achieve the above object, an optical scanning device according to claim 1 of the present invention includes a plurality of light sources, a coupling optical system for coupling light beams emitted from the plurality of light sources, and a coupling optical system. A linear image optical system that converts a light beam from the light into a line image that is long in the main scanning direction, a deflecting unit that deflects a plurality of light beams emitted from the line image optical system by a deflecting reflecting surface having a common rotation axis, and deflected by the deflecting unit In an optical scanning device comprising a plurality of scanning optical systems for guiding a plurality of light beams onto different surfaces to be scanned, at least one of a plurality of types of scanning lenses used in the plurality of scanning optical systems is made by molding a plurality of resins with a resin. The light source unit consisting of the light source and the coupling optical system, selected from the same cavity, runs differently because the condensing state is different for each cavity for producing the scanning lens. Can loosen the surface accuracy and surface accuracy tolerance of the lens, it can be corrected in the main scanning direction of the beam waist position shift due to the shape accuracy using a scanning lens and the light source unit in accordance with the cavity.
また、請求項2,3に記載した光走査装置は、請求項1の光走査装置において、複数の走査光学系のそれぞれが複数の走査レンズからなり、少なくとも主走査方向のパワーが大きい走査レンズを同一のキャビティから選択すること、さらに走査レンズに、複数個取り成形で作製したキャビティを識別可能とする記号を付与することによって、少なくとも主走査方向のパワーが大きい走査レンズのキャビティを同一にし、そのキャビティに対応した光源ユニットを用いて主走査方向のビームウェスト位置ずれを補正でき、キャビティの識別記号により組み付ける時の間違いをなくすことができる。
The optical scanning device according to
また、請求項4に記載した画像形成装置は、請求項1〜3のいずれか1項に記載の光走査装置を用いたことによって、安定したビームスポット径を得ることができ、良好な画像形成を行う画像形成装置が実現できる。
In addition, the image forming apparatus according to
本発明によれば、樹脂製走査レンズのキャビティ毎に光学特性の平均的なずれを把握して、キャビティ毎に集光状態を最適とした光源ユニットとの組合わせを用いることにより、樹脂製走査レンズのキャビティ毎の形状精度による主走査ビームウェスト位置ずれを補正でき、走査レンズの面精度を厳しくせず、また面精度公差も緩めることができ、歩留まり向上とコストダウンを図ると共に、環境負荷の低減にも寄与することができるという効果を奏する。 According to the present invention, the average deviation of the optical characteristics is grasped for each cavity of the resin scanning lens, and the combination of the light source unit that optimizes the light collection state for each cavity is used, thereby making the resin scanning The main scanning beam waist position deviation due to the shape accuracy of each lens cavity can be corrected, the surface accuracy of the scanning lens is not tightened, and the surface accuracy tolerance can be relaxed, improving yield and reducing costs, and reducing environmental impact The effect that it can also contribute to reduction is produced.
以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は本発明の実施形態1における光走査装置の概略構成を示す(a)は正面図、(b)は側面図である。図1(a),(b)において、1は半導体レーザ、LDアレイ等からなる光源、2はカップリングレンズ、3はシリンドリカルレンズ、4は偏向器、5は樹脂製の第1走査レンズ、6は樹脂製の第2走査レンズ、7は感光性媒体であり走査線によって結像される被走査面である。また図1(a),(b)では、偏向器4と第1走査レンズ5の間に配置されるアパーチャ,防塵ガラス等の図示は省略している。
FIG. 1A is a front view and FIG. 1B is a side view showing a schematic configuration of an optical scanning device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIGS. 1A and 1B, 1 is a light source comprising a semiconductor laser, an LD array, etc., 2 is a coupling lens, 3 is a cylindrical lens, 4 is a deflector, 5 is a first scanning lens made of resin, 6 Is a resin-made second scanning lens, and 7 is a photosensitive medium, which is a surface to be scanned that is imaged by scanning lines. In FIGS. 1A and 1B, illustration of an aperture, dustproof glass, and the like disposed between the
図1(a),(b)を参照しながら、本実施形態1について説明する。図1(a)に示すように、光源1を出射した光束は、カップリングレンズ2により略平行光束にカップリングされ、シリンドリカルレンズ3に入射し、主走査対応方向に長く略線状に集光しつつ、偏向器4に入射する。偏向器4において偏向された光束は、第1走査レンズ5,第2走査レンズ6を透過して被走査面7に結像する走査光学系が形成される。
The first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b). As shown in FIG. 1A, the light beam emitted from the light source 1 is coupled into a substantially parallel light beam by the coupling lens 2, enters the
前述したように走査光学系において、例えばC(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー),Bk(ブラック)の4色に対応する各ステーションの走査光学系によって、各色の被走査面7に結像し、カラー画像を形成する。
As described above, in the scanning optical system, the scanning optical system of each station corresponding to, for example, four colors of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and Bk (black) is applied to the scanned
また、偏向器4の偏向面は共通の偏向面であってもよく、あるいは上下2段の偏向面から構成してもよく、図1(b)に示すように光走査装置は、4組の走査光学系からなり、樹脂製の第1走査レンズ5,第2走査レンズ6はそれぞれ4本用いられている。
The deflecting surface of the
さらに、ビームスポット径の小径化のため走査レンズの非球面化が進んでいることと、走査レンズの低コスト化のため、樹脂製の走査レンズが主流になってきている。樹脂成形により作製することの利点として、金型による複数個取り成形が可能となり、より低コスト化に有利になっている。 Furthermore, a scanning lens made of an aspherical surface is being advanced to reduce the beam spot diameter, and a resin-made scanning lens has become mainstream in order to reduce the cost of the scanning lens. As an advantage of producing by resin molding, a plurality of molds can be formed by using a metal mold, which is advantageous for cost reduction.
しかしながら、複数個取り成形の場合、金型の各キャビティにおける走査レンズの面精度は、鏡面を創生するための金駒の面精度や、金型の温度分布等の影響で必ずしも一定ではないため、図1(a),(b)のようなタンデム型の画像形成装置に用いられる光走査装置の場合、ステーション毎に被走査面7上でのビームウェスト位置ずれ量が異なることになる。また、前述した高画質化のため、ビームスポット径の小径化が進んでいることから、このビームスポット径が小径になればなるほど深度が狭く、許容されるビームウェスト位置(ピント位置)ずれ量が小さくなる。
However, in the case of multiple molding, the surface accuracy of the scanning lens in each cavity of the mold is not necessarily constant due to the influence of the surface accuracy of the metal piece for creating the mirror surface, the temperature distribution of the mold, etc. In the case of the optical scanning device used in the tandem type image forming apparatus as shown in FIGS. 1A and 1B, the beam waist position shift amount on the scanned
例えば、樹脂製の第1走査レンズ5,第2走査レンズ6がそれぞれ4個取り成形により作製されている場合、第1走査レンズ5,第2走査レンズ6をそれぞれランダムのキャビティで組合わせると、4つのステーションの各走査光学系はそれぞれ異なった光学特性になる。
For example, when the
光走査装置内に用いられる同種の走査レンズとして、第1走査レンズ5および第2走査レンズ6のそれぞれを同一キャビティの4本で構成することで、4つのステーションの走査光学系は、キャビティをバラバラに用いた場合より光学特性が均一になる。ここでいう、均一とは、主走査方向のビームウェスト位置ずれが、同等になることを意味しており、ステーション毎のばらつきが小さくなることを示す。
As the same type of scanning lens used in the optical scanning device, each of the
当然、走査レンズ以外の光学素子として、折り返しミラーの面精度誤差等によって4組の走査光学系の光学特性が全く同一になることはないが、しかし、主走査方向のビームウェスト位置ずれの要因としては、走査レンズの面精度誤差の寄与が大きいことから走査光学系の光学特性をほぼ同一にできる。 Naturally, as an optical element other than the scanning lens, the optical characteristics of the four sets of scanning optical systems are not exactly the same due to surface accuracy error of the folding mirror, but as a factor of beam waist position deviation in the main scanning direction. Since the contribution of the surface accuracy error of the scanning lens is large, the optical characteristics of the scanning optical system can be made substantially the same.
また、第1走査レンズ5と第2走査レンズ6のうち、主走査方向のパワーの強い第1走査レンズ5を作製するキャビティを同一のキャビティから選択して構成することによって、各ステーションの主走査方向のビームウェスト位置ずれは、ほぼ同一方向に同程度ずれるようにできる。
In addition, the
別のビームウェスト位置を補正するために行う光走査装置内の調整としては、カップリングレンズ2を光軸方向に調整することが考えられるが、光源1とカップリングレンズ2の間隔の調整はミクロンレベルでの調整が必要なため、光走査装置内においての調整は困難であり、また組み立て時間も長く必要となる。 As an adjustment in the optical scanning device for correcting another beam waist position, it is conceivable to adjust the coupling lens 2 in the direction of the optical axis. However, the adjustment of the distance between the light source 1 and the coupling lens 2 is micron. Since adjustment at the level is required, adjustment within the optical scanning device is difficult, and a long assembling time is required.
そこで、本発明では、前述の樹脂製走査レンズを作製する同一のキャビティから選択するとともに、第1走査レンズ5を作製するキャビティ毎の光学特性(主走査ビームウェスト位置)の平均的なずれを把握しておき、その平均的なずれを補正するように集光状態を最適にした光源1,カップリングレンズ2からなる光源ユニットをあらかじめキャビティ毎に用意しておくことで、第1走査レンズ5のキャビティ毎の形状精度による主走査方向のビームウェスト位置ずれを補正するようにした。
Therefore, in the present invention, the above-described resin-made scanning lens is selected from the same cavity, and the average deviation of the optical characteristics (main scanning beam waist position) for each cavity in which the
例えば、第1走査レンズ5の曲率半径が大きくなる傾向があって、主走査ビームウェスト位置がプラス側に移行するのであれば、光源ユニットを設計上の平行光束に対して、集束光にすることにより補正するように集光状態を最適にした光源ユニットをあらかじめキャビティ毎に用意して、形状精度による主走査方向のビームウェスト位置ずれを補正する。
For example, if the radius of curvature of the
このようにすることで、第1走査レンズ5の面精度を厳しくせずに主走査方向のビームウェスト位置を被走査面7上にそろえることができる。また、光源ユニットはあらかじめ集光状態が調整されているため光走査装置内での調整が必要なくなり組み立て時間も短縮することができる。さらに、樹脂製走査レンズそのものの面精度公差も緩めることができるので歩留まりの向上やコストダウンを図るとともに、環境負荷の低減にも寄与することができる。
In this way, the beam waist position in the main scanning direction can be aligned on the scanned
また、樹脂製の第1走査レンズ5が4個取り金型の場合、4つの各キャビティに対応する4種類の光源1を用意しておくことになる。ここで、各キャビティに対応した光源ユニットを用意するのであれば、4ステーションからなるタンデム光学系の場合に、4つの樹脂製の第1走査レンズ5のキャビティはランダムに組み付けたとしてもそのキャビティに対応する光源ユニットを用いればよいことになる。しかしながら、その場合には、光走査装置の組み付けにおいて混乱を招き、樹脂製の第1走査レンズ5のキャビティと対応する光源ユニットを間違えて組み付ける可能性が大きくなる。したがって、光走査装置内においては、樹脂製の第1走査レンズ5のキャビティを統一しておくことが望ましい。
When the resin first scanning
もちろん、金駒加工を繰り返して精度を上げ、各キャビティ間の差を小さくすることは可能であるが、金駒加工に時間およびコストが大きくなってしまうために実施することは困難である。 Of course, it is possible to increase the accuracy by repeating the metal piece processing and reduce the difference between the cavities, but it is difficult to implement because the time and cost of the metal piece processing increase.
なお、本実施形態1においては、走査光学系における第1,第2走査レンズ5,6は2枚とも樹脂製レンズであるが、1枚がガラス製であってもよく、少なくとも1枚が樹脂製レンズからなり、樹脂製レンズが複数個取り成形で作製される場合に本発明が適用できる。
In the first embodiment, both the first and
また、図2は本実施形態1の別の例で光走査装置の概略構成を示す正面図であり、図1(a)に示す光走査装置の構成とは、光源1とカップリングレンズ2の光源ユニット複数設けたマルチビームとした点で異なるが、その他は前述した動作と同様である。 FIG. 2 is a front view showing a schematic configuration of the optical scanning device in another example of the first embodiment. The configuration of the optical scanning device shown in FIG. 1A is that of the light source 1 and the coupling lens 2. The operation is the same as that described above, except that a multi-beam is provided with a plurality of light source units.
また、複数個取り成形で作製された樹脂製の走査レンズには、作製したキャビティが識別できる記号を付与しておき、光源ユニットと組合わせる際に識別して、光走査装置を組み付け時の間違いをなくすことができる。 In addition, a resin scanning lens manufactured by multiple molding is given a symbol that identifies the manufactured cavity, and it is identified when combined with the light source unit. Can be eliminated.
図3は本発明の実施形態2における光走査装置を用いた画像形成装置の概略構成を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of an image forming apparatus using the optical scanning device according to the second embodiment of the present invention.
図3に示す画像形成装置によれば、被走査面7を有する各色の感光体は図中の矢印に示す時計回りに略等速回転し、フルカラー画像を形成する。感光体の表面は、帯電手段10によって均一に帯電され、その被走査面7上に、光走査装置によって露光走査されて静電潜像を書き込まれる。さらに現像手段11によってトナー画像として可視化され、転写手段12によって複数の被走査面7上に可視化されたトナー画像が1つの画像として形成されるように順次中間転写ベルト13上に転写され、重ねられたフルカラー画像を形成する。このフルカラー画像は他の転写手段14によって転写紙Sに転写され、定着手段15によって定着されることで画像形成を完了し、装置の外へ排出される。
According to the image forming apparatus shown in FIG. 3, each color photoconductor having the surface to be scanned 7 rotates at a substantially constant speed in the clockwise direction indicated by the arrow in the figure to form a full color image. The surface of the photosensitive member is uniformly charged by the charging unit 10 and is exposed and scanned by the optical scanning device on the surface to be scanned 7 to write an electrostatic latent image. Further, the toner image visualized as a toner image by the developing
被走査面7は、転写しきれずに残留したトナーや紙粉をクリーニング手段16によって取り除かれる。その後、再び帯電手段10によって帯電される。 The surface to be scanned 7 is removed by the cleaning means 16 from the toner and paper dust remaining without being completely transferred. Thereafter, it is charged again by the charging means 10.
このような画像形成装置において、前述した光走査装置を用いることにより、安定したビームスポット径を得ることができ、良好な画像形成を行う画像形成装置が実現できる。 In such an image forming apparatus, by using the optical scanning device described above, a stable beam spot diameter can be obtained, and an image forming apparatus that can perform good image formation can be realized.
本発明に係る光走査装置および画像形成装置は、樹脂製走査レンズのキャビティ毎に光学特性の平均的なずれを把握して、キャビティ毎に集光状態を最適とした光源ユニットとの組合わせを用いることにより、樹脂製走査レンズのキャビティ毎の形状精度による主走査ビームウェスト位置ずれを補正でき、走査レンズの面精度を厳しくせず、また面精度公差も緩めることができ、装置の歩留まり向上とコストダウンを図ると共に、環境負荷の低減にも寄与することができ、レーザプリンタ,複写機,ファクシミリ装置等に用いる装置として有用である。 The optical scanning device and the image forming apparatus according to the present invention grasp the average deviation of the optical characteristics for each cavity of the resin scanning lens and combine it with the light source unit that optimizes the light collection state for each cavity. By using it, the main scanning beam waist displacement due to the shape accuracy of each cavity of the resin scanning lens can be corrected, the surface accuracy of the scanning lens is not tightened, and the surface accuracy tolerance can be relaxed, improving the yield of the apparatus. It is possible to reduce the cost and contribute to reducing the environmental load, and is useful as an apparatus used for a laser printer, a copying machine, a facsimile machine, and the like.
1 光源
2 カップリングレンズ
3 シリンドリカルレンズ
4 偏向器
5 第1走査レンズ
6 第2走査レンズ
7 被走査面
10 帯電手段
11 現像手段
12,14 転写手段
13 中間転写ベルト
15 定着手段
16 クリーニング手段
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2
Claims (4)
前記複数の走査光学系に用いる複数種類の走査レンズのうち少なくとも1種類が、樹脂により複数個取り成形で作製する同一のキャビティから選択しており、かつ前記光源と前記カップリング光学系からなる光源ユニットが、前記走査レンズを作製するキャビティ毎に集光状態が異なることを特徴とする光走査装置。 A plurality of light sources, a coupling optical system that couples light beams emitted from the plurality of light sources, a line image optical system that converts a light beam from the coupling optical system into a line image that is long in a main scanning direction, and the line image An optical scanning device comprising a deflecting unit for deflecting a plurality of light beams emitted from an optical system by a deflecting reflecting surface having a common rotation axis, and a plurality of scanning optical systems for guiding the plurality of light beams deflected by the deflecting unit onto different scanned surfaces In
A light source comprising at least one of a plurality of types of scanning lenses used in the plurality of scanning optical systems selected from the same cavity formed by molding a plurality of resins with a resin, and comprising the light source and the coupling optical system An optical scanning device characterized in that the unit has a different light collection state for each cavity for producing the scanning lens.
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