JP2008015140A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画像形成装置に関し、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ(多機能プリンタ)の画像形成装置に好適なものである。 The present invention relates to an image forming apparatus, and is suitable for an image forming apparatus such as a laser beam printer having an electrophotographic process, a digital copying machine, or a multifunction printer (multifunction printer).
従来レーザービームプリンタ(LBP)の光走査装置においては、画像信号に応じて光源手段から光変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡(ポリゴンミラー)より成る光偏向器により周期的に偏向させている。 In a conventional laser beam printer (LBP) optical scanning device, a light beam modulated and emitted from a light source means according to an image signal is periodically deflected by an optical deflector composed of, for example, a rotating polygon mirror. Yes.
そして偏向された光束を後述するfθ特性を有する結像光学系(結像レンズ系)によって感光性の記録媒体(感光ドラム)面上にスポット状に集束させ、その面上を光走査して画像記録を行っている。 Then, the deflected light beam is focused in a spot shape on a photosensitive recording medium (photosensitive drum) surface by an imaging optical system (imaging lens system) having an fθ characteristic described later, and the surface is optically scanned to form an image. We are recording.
このような光走査装置を搭載したカラー画像形成装置が従来から種々と提案されている(特許文献1参照)。 Various color image forming apparatuses equipped with such an optical scanning device have been proposed (see Patent Document 1).
図16は従来のカラー画像形成装置の要部概略図である。 FIG. 16 is a schematic view of a main part of a conventional color image forming apparatus.
同図において、光源手段(不図示)から発した光束は、シリンドリカルレンズ(不図示)、モータ52で回転するポリゴンミラー53、樹脂製のfθレンズ54を経る。そしてfθレンズ54を経た光束は第1平面ミラー55、トロイダルレンズ56、第2平面ミラー57、第3平面ミラー58、防塵ガラス59を経て、被走査面(感光ドラム面)14上で結像する。
In the figure, a light beam emitted from a light source means (not shown) passes through a cylindrical lens (not shown), a
このような光走査装置を搭載したカラー画像形成装置において、高精度な画像情報の記録を行うためには、
被走査面全域に渡って像面湾曲が良好に補正されていること、
被走査面上でのスポット径が各像高において均一であること、
偏向手段の偏向面が倒れた場合でも走査線の位置ズレが生じないように補正する倒れ補正機能を有していること、
歪曲収差が良好に補正されていること、
が必要である。このような光学特性を満足する光走査装置、もしくはその補正光学系(結像光学素子)は従来から種々と提案されている。
In a color image forming apparatus equipped with such an optical scanning device, in order to record image information with high accuracy,
The field curvature is well corrected over the entire surface to be scanned;
The spot diameter on the scanned surface is uniform at each image height,
Having a tilt correction function for correcting the position of the scanning line so as not to occur even when the deflection surface of the deflecting means tilts;
Distortion is corrected well,
is required. Various types of optical scanning devices satisfying such optical characteristics or correction optical systems (imaging optical elements) have been proposed.
一方、レーザービームプリンタやデジタル複写機の画像形成装置においては、装置全体のコンパクト化や簡素化が要望されてくる。そしてそれに伴い光走査装置に対しても同様の要望がなされている。 On the other hand, in an image forming apparatus such as a laser beam printer or a digital copying machine, there is a demand for downsizing and simplification of the entire apparatus. Accordingly, similar demands have been made for optical scanning devices.
特許文献1では、カラー画像形成装置に搭載する光走査装置としてポリゴンミラー53以降に6枚の結像レンズ(54,56)と12枚の平面ミラー(55,57,58)を使用している。
特許文献1のように光路内に配置する結像レンズや平面ミラーの光学素子の枚数が多いと光走査装置の大型化、更にはその光走査装置を用いた画像形成装置の大型化にもつながってしまう。
If the number of optical elements such as imaging lenses and plane mirrors arranged in the optical path is large as in
また、従来レーザービームプリンタやデジタル複写機の画像形成装置においては、装置全体のコンパクト化が図られていた。そのため光源手段から出射された複数の光束を、複数枚の平面ミラーを光路を考慮しつつ配置した単一のスペースの中で、それぞれ被走査面まで導かなければならなかった。よって光走査装置が大型になりやすいという傾向があった。 Conventionally, in an image forming apparatus such as a laser beam printer or a digital copying machine, the entire apparatus has been made compact. Therefore, it has been necessary to guide a plurality of light beams emitted from the light source means to the surface to be scanned in a single space in which a plurality of plane mirrors are arranged in consideration of the optical path. Therefore, the optical scanning device tends to be large.
画像形成装置をコンパクト化するためには、結像レンズ系の焦点距離を短縮する、つまり光偏向器の偏向点から被走査面までの距離を短縮する必要がある。 In order to make the image forming apparatus compact, it is necessary to shorten the focal length of the imaging lens system, that is, to shorten the distance from the deflection point of the optical deflector to the surface to be scanned.
しかしながら、一般的に、結像レンズ系の焦点距離を短縮すると、それを構成する複数の結像レンズのうち、最も被走査面側の結像レンズのレンズ面から被走査面までの距離(レンズバック)が短くなる。すると最も被走査面側の結像レンズ面と被走査面との間の光路内に平面ミラーを配置する場合、その自由度が少なくなるという問題点が生じる。 However, generally, when the focal length of the imaging lens system is shortened, the distance from the lens surface of the imaging lens closest to the scanned surface to the scanned surface (lens (Back) becomes shorter. Then, when a plane mirror is arranged in the optical path between the imaging lens surface closest to the scanned surface and the scanned surface, there arises a problem that the degree of freedom is reduced.
また、装置全体の更なる小型化への要求から、回転多面鏡の反射面数を減らし、該回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して光源手段から出射された複数の光束を斜め方向から入射する場合には、被走査面上における走査線に湾曲を生じたりする。さらには結像スポットが回転したりするなど、良好なる画像を得ることが難しかった。 Further, due to the demand for further downsizing of the entire apparatus, the number of reflecting surfaces of the rotating polygon mirror is reduced, and a plurality of light beams emitted from the light source means are obliquely directed to a surface orthogonal to the rotation axis of the rotating polygon mirror. When the light enters the scanning line, the scanning line on the surface to be scanned is curved. Furthermore, it has been difficult to obtain a good image, such as rotation of the imaging spot.
本発明はコンパクトで高品質な画像が得られる画像形成装置の提供を目的とする。 An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of obtaining a compact and high-quality image.
請求項1の発明の画像形成装置は、
複数の光源手段と、該複数の光源手段から出射した複数の光束を副走査断面内において互いに異なる角度をもって偏向手段の同一の偏向面に導光する入射光学系と、該偏向手段の同一偏向面で偏向された複数の光束を互いに異なる感光体上に結像させる結像光学系と、を備えた画像形成装置であって、
該結像光学系は、該偏向手段から最も離間した感光体に導かれる光束の光路中に1枚の反射部材が配置される第1の光学系を有しており、
該反射部材は、該第1の光学系を構成する結像光学素子のうち、光路中で感光体に最も近い結像光学素子と感光体との間の光路中に設けられており、
該感光体における主走査方向の有効走査幅をW(mm)、該結像光学系の主走査方向の焦点距離をf(mm)、該偏向手段の偏向点から該感光体までの光路長をL(mm)、副走査断面内において隣接する2つの感光体の中心間の距離をDp(mm)とするとき、
(1/3)W≦f≦W
(1/3)f≦Dp≦(2/3)f
(1/3)f≦L−1.5Dp≦(4/5)f
なる条件を満足することを特徴としている。
The image forming apparatus of the invention of
A plurality of light source means, an incident optical system for guiding a plurality of light beams emitted from the plurality of light source means to the same deflection surface of the deflection means at different angles in the sub-scan section, and the same deflection surface of the deflection means An image forming optical system that forms an image on a plurality of different photoconductors, the image forming apparatus comprising:
The imaging optical system has a first optical system in which one reflecting member is arranged in the optical path of a light beam guided to the photoreceptor most distant from the deflecting unit,
The reflecting member is provided in the optical path between the imaging optical element closest to the photosensitive member in the optical path and the photosensitive member among the imaging optical elements constituting the first optical system,
The effective scanning width of the photoconductor in the main scanning direction is W (mm), the focal length of the imaging optical system in the main scanning direction is f (mm), and the optical path length from the deflection point of the deflecting means to the photoconductor is L (mm), where Dp (mm) is the distance between the centers of two adjacent photoconductors in the sub-scan section.
(1/3) W ≦ f ≦ W
(1/3) f ≦ Dp ≦ (2/3) f
(1/3) f ≦ L−1.5Dp ≦ (4/5) f
It is characterized by satisfying the following conditions.
請求項2の発明は請求項1の発明において、
前記偏向手段で偏向される複数の光束は、前記結像光学系を構成する結像光学素子のうち、光路中で感光体に最も近い同一の結像光学素子を通過することを特徴としている。
The invention of
The plurality of light beams deflected by the deflecting means pass through the same imaging optical element closest to the photosensitive member in the optical path among the imaging optical elements constituting the imaging optical system.
請求項3の発明は請求項1又は2の発明において、
前記結像光学系を構成する結像光学素子のうち、光路中で感光体に最も近い結像光学素子には、該偏向手段で偏向された複数の光束が副走査断面内において互いに異なる領域を通過しており、該感光体に最も近い結像光学素子は、副走査断面内において、該互いに異なる領域に対してそれぞれ異なる関数で定義された形状より成る光学面を少なくとも1面含むことを特徴としている。
The invention of
Among the imaging optical elements constituting the imaging optical system, the imaging optical element closest to the photosensitive member in the optical path has a plurality of light beams deflected by the deflecting means having different regions in the sub-scanning section. The imaging optical element that passes through and is closest to the photosensitive member includes at least one optical surface having a shape defined by a different function for each of the different regions in the sub-scan section. It is said.
請求項4の発明は請求項1、2又は3の発明において、
副走査断面内において、前記偏向面上の光束が前記感光体に結像するときの前記結像光学系の副走査断面内の結像倍率をβsとするとき、
|βs|≧1.5
なる条件を満足することを特徴としている。
The invention of claim 4 is the invention of
When the imaging magnification in the sub-scanning section of the imaging optical system when the light beam on the deflection surface forms an image on the photoconductor in the sub-scanning section is βs,
| Βs | ≧ 1.5
It is characterized by satisfying the following conditions.
請求項5の発明は請求項1から4の何れか1項の発明において、
前記結像光学系を構成する結像光学素子のうち少なくとも1つの結像光学素子は、主走査方向の最大有効径をYmax(mm)とするとき、
Ymax≦(4/5)f
なる条件を満足することを特徴としている。
The invention of
At least one of the imaging optical elements constituting the imaging optical system has a maximum effective diameter in the main scanning direction of Ymax (mm).
Ymax ≦ (4/5) f
It is characterized by satisfying the following conditions.
請求項6の発明は請求項1から5の何れか1項の発明において、
前記偏向手段に最も近接した感光体に光束を導く光路中には複数の反射部材が配置されており、該複数の反射部材のうち、光路中で該偏向手段側に最も近い反射部材の反射点から該感光体側に最も近い反射部材の反射点までの副走査断面内における該偏向手段の回転軸に垂直な方向の距離をL1(mm)、光路中で該偏向手段側に最も近い反射部材への入射光束の主光線と反射光束の主光線との成す角をθ(°)とするとき、
(L1+0.5Dp−L/(1+|βs|))tanθ≧10(mm)
なる条件を満足することを特徴としている。
The invention of
A plurality of reflecting members are arranged in the optical path for guiding the light beam to the photosensitive member closest to the deflecting unit, and the reflecting point of the reflecting member closest to the deflecting unit side in the optical path among the plurality of reflecting members. The distance in the direction perpendicular to the rotation axis of the deflection means in the sub-scan section from the reflection point of the reflection member closest to the photoreceptor side to the reflection member closest to the deflection means side in the optical path is L1 (mm). When the angle between the principal ray of the incident light beam and the principal ray of the reflected light beam is θ (°),
(L1 + 0.5Dp-L / (1+ | βs |)) tan θ ≧ 10 (mm)
It is characterized by satisfying the following conditions.
請求項7の発明は請求項1から6の何れか1項の発明において、
前記偏向手段に最も近接した感光体に光束を導く反射部材のうち、光路中で該感光体側に最も近い反射部材の反射点から該感光体までの距離をL2(mm)とするとき、
L2≧40(mm)
なる条件を満足することを特徴としている。
The invention of
When the distance from the reflection point of the reflecting member closest to the photoconductor side in the optical path to the photoconductor among the reflecting members that guide the light beam to the photoconductor closest to the deflecting unit is L2 (mm),
L2 ≧ 40 (mm)
It is characterized by satisfying the following conditions.
請求項8の発明は請求項1から7の何れか1項の発明において、
前記複数の光源手段は各々複数の発光部を有することを特徴としている。
The invention of claim 8 is the invention of any one of
Each of the plurality of light source means has a plurality of light emitting portions.
本発明によればコンパクトで高品質な画像が得られる画像形成装置を達成することができる。 According to the present invention, an image forming apparatus capable of obtaining a compact and high-quality image can be achieved.
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の実施例1の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図2は本発明の実施例1の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)、図3は本発明の実施例1の平面ミラーを含めた副走査方向の要部断面図(副走査断面図)である。
FIG. 1 is a sectional view (main scanning sectional view) of a main part in the main scanning direction of
尚、以下の説明において、主走査方向とは回転多面鏡の回転軸および結像光学系の光軸に垂直な方向(回転多面鏡で光束が反射偏向(偏向走査)される方向)である。副走査方向とは回転多面鏡の回転軸と平行な方向である。また主走査断面とは主走査方向と結像光学系の光軸を含む平面である。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面である。 In the following description, the main scanning direction is a direction perpendicular to the rotation axis of the rotating polygon mirror and the optical axis of the imaging optical system (the direction in which the light beam is reflected and deflected (deflected and scanned) by the rotating polygon mirror). The sub-scanning direction is a direction parallel to the rotation axis of the rotary polygon mirror. The main scanning section is a plane including the main scanning direction and the optical axis of the imaging optical system. The sub-scanning section is a section perpendicular to the main scanning section.
図中、1a,1bは各々光源手段であり、半導体レーザより成っている。 In the figure, reference numerals 1a and 1b denote light source means each made of a semiconductor laser.
2a,2bは各々開口絞りであり、光源手段1a,1bから出射された発散光束を特定の最適なビーム形状に成形している。
3a,3bは各々集光レンズ(コリメーターレンズ)であり、開口絞り2a,2bを通過した発散光束を平行光束(もしくは収束光束)に変換している。
4a,4bは各々レンズ系(シリンドリカルレンズ)であり、副走査方向(副走査断面内)のみに有限の屈折力(パワー)を有している。
尚、光源手段1a、開口絞り2a、集光レンズ3a、シリンドリカルレンズ4aの各要素は入射光学系LAの一要素を構成している。また光源手段1b、開口絞り2b、集光レンズ3b、シリンドリカルレンズ4bの各要素は入射光学系LBの一要素を構成している。
Each element of the light source means 1a, the
尚、集光レンズ3a(3b)、シリンドリカルレンズ4a(4b)を1つの光学素子より構成しても良い。
The condensing
5は偏向手段としての光偏向器であり、例えばφ20(直径20mm)、4面構成のポリゴンミラー(回転多面鏡)より成っており、モーターの駆動手段(不図示)により図中矢印A方向に一定速度(等角速度)で回転している。
An
6は集光機能とfθ特性とを有する結像光学系(結像レンズ系)であり、主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有する第1、第2の結像レンズ(走査レンズもしくはfθレンズとも称す。)6a、6bより成っている。
fθ特性とは画角(走査角)θで入射する光束を、被走査面上で、光軸からの高さをY、定数をfとするとき、Y=f×θの位置に結像する関係を有していることである。つまりは単位画角あたりに走査される走査幅(走査速度)が走査面上全域にあたって等しくなるような特性である。そして定数fをfθ係数と呼ぶ。またレンズへの入射光束が平行光束である場合、定数fは近軸焦点距離fと同じ値となる。 The fθ characteristic means that a light beam incident at an angle of view (scanning angle) θ is imaged on the surface to be scanned at a position of Y = f × θ, where Y is the height from the optical axis and f is a constant. It has a relationship. That is, the scanning width (scanning speed) scanned per unit angle of view is the same over the entire scanning surface. The constant f is called an fθ coefficient. When the incident light beam to the lens is a parallel light beam, the constant f has the same value as the paraxial focal length f.
第1、第2の結像レンズ6a、6bはプラスチック材より成り、光偏向器5によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面(感光ドラム面)7a、7b上に結像させている。結像光学系6は副走査断面内において光偏向器5の偏向面5aと被走査面7a,7bとの間を共役関係にすることにより、偏向面の面倒れ補償を行っている。
The first and
本実施例においては、第1の結像レンズ6aは主走査断面内において、正のパワーを有し、第2の結像レンズ6bは副走査断面内において、正のパワーを有している。
In the present embodiment, the
8a,8b,8cは各々反射部材としての平面ミラーであり、第1、第2の結像レンズ6a、6bを通過した光束を対応する感光体7A、7B側へ折り返している。尚、平面ミラー8a,8b,8cは各々主走査断面内又は副走査断面内においてパワーを有していても良い。
8a, 8b, and 8c are plane mirrors as reflecting members, respectively, and fold the light beams that have passed through the first and
本実施例においては、画像情報に応じて光源1a、1bから光変調され出射した2本の発散光束が対応する開口絞り2a、2bにより規制され、コリメータレンズ3a、3bにより平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ4a、4bに入射する。シリンドリカルレンズ4a、4bに入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で出射する。また副走査断面内においては収束して互いに異なる角度をもって光偏向器5の同一偏向面5aに線像(主走査方向に長手の線像)として結像する。そして光偏向器5の偏向面5aで反射偏向された2本の光束は結像光学系6により対応する平面ミラー8a,8b,8cを介して互いに異なる感光体7A、7Bの被走査面7a、7b上にスポット状に結像される。
In the present embodiment, two divergent light beams modulated and emitted from the light sources 1a and 1b according to the image information are regulated by the corresponding aperture stops 2a and 2b, converted into parallel light beams by the
尚、光偏向器5の偏向面5aに対して、例えば斜め上方から入射した光源手段1aからの光束は斜め下方に反射され、また斜め下方から入射した光源手段1bからの光束は斜め上方へと反射される。
For example, the light beam from the light source means 1a incident obliquely from above is deflected obliquely downward with respect to the deflecting
そして光偏向器5を矢印A方向に回転させることによって、被走査面7a、7b上を矢印B方向(主走査方向)に等速度で光走査している。これにより記録媒体である感光体7A、7B上に画像記録を行っている。
Then, by rotating the
本実施例における第1、第2の結像レンズ6a,6bの屈折面の面形状は以下の形状表現式により表されている。
The surface shapes of the refractive surfaces of the first and
光軸との交点を原点とし、光軸方向をX軸、主走査面内において光軸と直交する軸をY軸、副走査面内において光軸と直交する軸をZ軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向が、 When the intersection with the optical axis is the origin, the optical axis direction is the X axis, the axis orthogonal to the optical axis in the main scanning plane is the Y axis, and the axis orthogonal to the optical axis in the sub scanning plane is the Z axis, The bus direction corresponding to the scanning direction is
(但し、Rは光軸上の母線曲率半径、K、B4、B6、B8、B10は非球面係数)
本実施例においては子線頂点を連ねた母線が以下に定義される関数で副走査方向にシフトしている。但し、Zの原点は光学基準軸COとしている。
(Where R is the radius of curvature of the generatrix on the optical axis, and K, B 4 , B 6 , B 8 , and B 10 are aspheric coefficients)
In this embodiment, the bus line connecting the vertices of the child lines is shifted in the sub-scanning direction by a function defined below. However, the origin of Z is the optical reference axis CO.
副走査方向(光軸を含み主走査方向に対して直交する方向)と対応する子線方向は、 The sub-scanning direction (the direction including the optical axis and orthogonal to the main scanning direction) and the sub-line direction are
ここでr’=r0(1+D2Y2+D4Y4+D6Y6+D8Y8+D10Y10)
(但し、r0は光軸上の子線曲率半径、D2、D4、D6、D8、D10は係数)
なお光軸外の子線曲率半径r’は各々の位置における母線の法線を含み主走査面と垂直な面内に定義されている。また形状表現式における多項式は10次までの関数で表現しているが、次数はこれ以上でも以下でも差し支えない。また面形状表現式自体も同等の面表現自由度を有した表現式であれば、問題無く本発明の効果を得ることが可能である。
Where r ′ = r 0 (1 + D 2 Y 2 + D 4 Y 4 + D 6 Y 6 + D 8 Y 8 + D 10 Y 10 )
(Where r 0 is the radius of curvature on the optical axis on the optical axis, and D 2 , D 4 , D 6 , D 8 and D 10 are coefficients)
Note that the radius of curvature r ′ outside the optical axis is defined in a plane perpendicular to the main scanning plane, including the normal of the bus at each position. The polynomial in the shape expression is expressed by a function up to the 10th order, but the order may be higher or lower. If the surface shape expression itself is an expression having the same degree of freedom of surface expression, the effect of the present invention can be obtained without any problem.
表1、表2に本実施例における数値実施例1の光学素子の光学配置及び結像光学素子(結像レンズ)の面形状を示す。 Tables 1 and 2 show the optical arrangement of the optical element of Numerical Example 1 and the surface shape of the imaging optical element (imaging lens) in this example.
ここで非球面係数Ku〜B10u、D2u〜D10uはレンズ面の光軸を挟んで一方向(主走査方向のうちの一方)の形状を特定する係数である。非球面係数Kl〜B10l、D2l〜D10lはレンズ面の光軸を挟んで他方向(主走査方向のうちの他方)の形状を特定する係数である。 Here, the aspheric coefficients Ku to B10u and D2u to D10u are coefficients that specify the shape in one direction (one of the main scanning directions) across the optical axis of the lens surface. The aspheric coefficients Kl to B10l and D2l to D10l are coefficients that specify the shape in the other direction (the other of the main scanning directions) across the optical axis of the lens surface.
本実施例では光源手段1a、1bから出射した光束が主走査断面内において、光軸に対して角度をもって光偏向器5の偏向面5aに入射しているため、光偏向器5の回転に伴う面の出入り(サグ)が、走査開始側と走査終了側で非対称に発生する。
In this embodiment, the light beams emitted from the light source means 1a and 1b are incident on the
この非対称なサグにより、像面湾曲、スポット径の変動が光軸に対して主走査方向に非対称に変化するのを良好に補正するために、第2の結像レンズ6bは副走査方向の曲率半径が光軸に対して主走査方向に沿って非対称に変化する面を有している。
The
表2に示すように第1の結像レンズ6aの第2面(出射面)の主走査断面内の非球面係数Ku〜B10uとKl〜B10lは異っており、主走査断面内の形状がレンズ面の有効径内において軸上から軸外に向かい光軸を中心として非対称に変化していることが分る。
As shown in Table 2, the aspherical coefficients Ku to B10u and Kl to B10l in the main scanning section of the second surface (outgoing surface) of the
また第2の結像レンズ6bの第4面(出射面)においては副走査断面内の非球面係数D2u〜D10uとD2l〜D10lは異っており、副走査面内の曲率がレンズ面の有効径内において軸上から軸外に向かい光軸を中心として非対称に変化していることが分る。
On the fourth surface (outgoing surface) of the
本実施例において、第1の結像レンズ6aの入射面6a1及び出射面6a2は主走査断面内(主走査方向)が10次までの関数で表現される非球面形状(非円弧形状)で形成されており、副走査断面内が平面形状(非円弧形状)で形成されている。尚、副走査断面内の形状は平面に限らず、例えば球面や非球面であってもよい。
In the present embodiment, the entrance surface 6a1 and the exit surface 6a2 of the
第2の結像レンズ6bの入射面6b1は円弧形状、出射面6b2は主走査断面内(主走査方向)が10次までの関数で表現される非球面形状(非円弧形状)で形成されている。さらに副走査方向のパワーが主走査方向で軸上から軸外に向かって減少していることにより、副走査方向の像面湾曲を良好に補正している。
The incident surface 6b1 of the
次に本実施例の目的を達成するための手段と効果を説明する。 Next, means and effects for achieving the object of the present embodiment will be described.
本実施例では2つの光源手段1a、1bから出射され、光偏向器5により偏向された2本の光束を、同一の第1、第2の結像レンズ6a、6bを通過させて被走査面7a,7b上に結像させている。これにより本実施例では結像レンズの枚数を少なくして装置の簡素化及び小型化を可能としている。
In this embodiment, the two light beams emitted from the two light source means 1a and 1b and deflected by the
そして2本の光束を第1、第2の結像レンズ6a、6bを通過させた後、平面ミラー8a、8b、8cで光路分離し、2つの被走査面7a、7b上に導いている。
Then, the two light beams pass through the first and
本実施例では光束がすべての第1、第2の結像レンズ6a、6bを通過してから平面ミラー8a、8b、8cで光路分離をしている。よって従来、平面ミラーで反射された光束が再び結像レンズに入射し、被走査面上に結像させる際に発生していた平面ミラーの配置誤差による(光束が特定の光束通過位置からずれることによる)走査線の湾曲や曲がりの発生を小さく抑えることができる。
In this embodiment, the light beam is separated by the plane mirrors 8a, 8b and 8c after the light beam passes through all the first and
その際、光偏向器5から最も離間した感光体7Aの被走査面7aに光束を導く平面ミラーを1枚の平面ミラー8cで構成している。また最も離間した感光体7Aよりも光偏向器5側にある感光体7Bの被走査面7bに光束を導く平面ミラーを2枚の平面ミラー8a、8bで構成している。
At this time, the plane mirror that guides the light beam to the scanned
尚、本実施例において平面ミラー8cが第2の結像レンズ6bと感光体7Aとの間の光路中に配置された光学系を第1の光学系と称す。また平面ミラー8a、8bが第2の結像レンズ6bと感光体7Bとの間の光路中に配置されたを光学系を第2の光学系と称する。これら第1、第2の光学系は結像光学系6に含まれている。
In this embodiment, the optical system in which the
平面ミラーの配置箇所は光路長により制限を受ける場合が多く、従来、結像光学系の焦点距離が長い場合は光偏向器5から最も離間した感光体7Aの被走査面7aに光束を導くためには2枚乃至3枚の平面ミラーを必要としていた。
The location of the plane mirror is often limited by the optical path length. Conventionally, when the focal length of the imaging optical system is long, the light beam is guided to the scanned
本実施例では、感光体7A、7Bにおける主走査方向の有効走査幅をW(mm)、結像光学系6の主走査方向の焦点距離をf(mm)とするとき、
(1/3)W≦f≦W ‥‥(1)
なる条件を満たすように結像光学系6の主走査方向の焦点距離を設定している。これにより光偏向器5から最も離間した感光体7Aの被走査面7aに光束を導くための平面ミラーを1枚のみで構成可能としている。
In this embodiment, when the effective scanning width in the main scanning direction of the
(1/3) W ≦ f ≦ W (1)
The focal length in the main scanning direction of the imaging
条件式(1)は結像光学系6の主走査方向の焦点距離を規定するものである。条件式(1)の下限値を超え結像光学系の焦点距離fが短くなると、一般的に最も被走査面側の結像レンズのレンズ面から被走査面までの距離(レンズバック)が短くなる。よって最も被走査面側の結像レンズのレンズ面と被走査面との間の光路内に平面ミラーを配置する場合、その自由度が少なくなってくる。また画像形成装置を感光体の中心間の距離が広い画像形成装置に搭載するのが困難になってくる。また条件式(1)の上限値を超え結像光学系の焦点距離が長くなると、画像形成装置の本体高さが高くなってしまう。
Conditional expression (1) defines the focal length of the imaging
本実施例では感光体7A、7Bにおける主走査方向の有効走査幅W(mm)と結像光学系6の主走査方向の焦点距離f(mm)を、それぞれ
W=220mm
f=140mm
としている。これは条件式(1)を満たしている。
In this embodiment, the effective scanning width W (mm) in the main scanning direction of the
f = 140mm
It is said. This satisfies the conditional expression (1).
このように本実施例では結像光学系6の主走査方向の焦点距離fが短くなるよう適切なパワー配置を行うことによって被走査面7aに光束を導く平面ミラーを1枚で構成しているにも関わらず画像形成装置の本体高さを低減することができる。尚、ここでいう本体高さとは図3に示す光偏向器5の偏向点5bから被走査面7a、7bまでの距離hのことであり、本実施例では
h=74mm
としている。
As described above, in this embodiment, a single plane mirror that guides the light beam to the scanned
It is said.
また本実施例では光偏向器5の偏向点5bから感光体7A、7Bまでの光路長をL(mm)、副走査断面内において隣接する2つの感光体7A、7Bの中心間の距離をDp(mm)とするとき、
(1/3)f≦Dp≦(2/3)f ‥‥(2)
(1/3)f≦L−1.5Dp≦(4/5)f ‥‥(3)
なる条件を満たすように各要素を設定している。
In this embodiment, the optical path length from the
(1/3) f ≦ Dp ≦ (2/3) f (2)
(1/3) f ≦ L−1.5Dp ≦ (4/5) f (3)
Each element is set to satisfy the following condition.
条件式(2)は隣接する2つの感光体の中心間の距離Dpを規定するものである。条件式(2)を外れると装置全体の小型化を図るのが難しくなってくるので良くない。 Conditional expression (2) defines the distance Dp between the centers of two adjacent photoreceptors. If the conditional expression (2) is not satisfied, it is difficult to reduce the size of the entire apparatus.
条件式(3)は画像形成装置の本体高さと結像光学系の焦点距離に関するものである。条件式(3)の上限値を超えると、画像形成装置の本体幅は短くすることが出来るが、本体高さが高くなってしまい良くない。また条件式(3)の下限値を超えてしまうと、画像形成装置の本体高さは低くすることが出来るが、本体幅が広くなってしまい良くない。 Conditional expression (3) relates to the main body height of the image forming apparatus and the focal length of the imaging optical system. If the upper limit of conditional expression (3) is exceeded, the main body width of the image forming apparatus can be shortened, but the main body height becomes high, which is not good. If the lower limit value of conditional expression (3) is exceeded, the main body height of the image forming apparatus can be lowered, but the main body width becomes wide, which is not good.
本実施例では隣接する2つの感光体の中心間の距離Dp(mm)と光偏向器5の偏向点5bから感光体7A、7Bまでの光路長L(mm)を、それぞれ
Dp=60mm
L=161mm
と設定している。これは条件式(2)、(3)を満たしている。
In this embodiment, the distance Dp (mm) between the centers of two adjacent photoconductors and the optical path length L (mm) from the
L = 161mm
Is set. This satisfies the conditional expressions (2) and (3).
ここで図4は光偏向器5から最も離間した感光体の被走査面7aに光束を導く平面ミラーを1枚のみで構成させる場合の条件決定を行うためのグラフである。
Here, FIG. 4 is a graph for determining the conditions when only one plane mirror is used to guide the light beam to the scanned
図4においてはA4サイズの用紙相当の印字幅を走査することを想定し、被走査面上における有効走査幅WをW=220mmとしているため、結像光学系6の主走査方向の焦点距離fをf=100〜200mmとしている。焦点距離fが上記の値をとる場合、一般的に光偏向器の偏向点5bから被走査面までの光軸に沿う距離Lは焦点距離fの約1.15倍の115〜230mm程度となる。
In FIG. 4, it is assumed that the printing width corresponding to the A4 size paper is scanned, and the effective scanning width W on the surface to be scanned is set to W = 220 mm. Therefore, the focal length f in the main scanning direction of the imaging
図4より光偏向器5から最も離間した感光体7Aの被走査面7aに光束を導く平面ミラーを1枚のみで構成させるという条件とする。この条件の下で、感光体の中心間の距離Dpの条件が加わる。そうすると偏向点5bから被走査面7a,7bまでの距離hはf=100mmとf=200mmの直線に囲まれた範囲となることが分かる。
From FIG. 4, it is assumed that only one plane mirror is used to guide the light beam to the scanned
更にすべて第1、第2の結像レンズ6a、6bを通過させてから光偏向器5に近い感光体7Bの被走査面7bに光束を導くという条件と、平面ミラー8bの反射点8b1から感光体7Bの被走査面7bまでの距離L2を40mm以上とする条件を加える。そうすると光偏向器の偏向点5bから被走査面7a,7bまでの距離hは、図中の点線、1点鎖線、2点鎖線、太線で囲まれた範囲となる。
Further, after passing through the first and
各々囲まれた範囲は偏向面上の光束が感光体7A、7Bに結像するときの結像光学系6の副走査断面内の結像倍率をβsとするとき、βs=−3.0、βs=−2.0、βs=−1.7、βs=−1.4の場合の存在範囲である。図4に示すように、副走査断面内の結像倍率βsの絶対値が上がるほどとり得る範囲が拡大することが分かる。
Each of the enclosed ranges is βs = −3.0, where βs is the imaging magnification in the sub-scan section of the imaging
本実施例では最も被走査面7bに近い第2の結像レンズ6bを光偏向器5側に近づけ、結像倍率βsを
βs=−1.9
とすることによって平面ミラーの配置自由度を高くし、感光体7A、7Bの中心間の距離Dp、及び偏向点5bから被走査面7a、7bまでの距離hのとり得る範囲の広い画像形成装置を提供している。
In this embodiment, the
Thus, the degree of freedom of arrangement of the plane mirror is increased, and the image forming apparatus with a wide range of distance Dp between the centers of the
尚、本実施例では、結像光学系7の副走査断面内の結像倍率βsを、
|βs|≧1.5 ‥‥(4)
なる条件を満足するように設定している。
In this embodiment, the imaging magnification βs in the sub-scan section of the imaging
| Βs | ≧ 1.5 (4)
Is set to satisfy the following conditions.
さらに好ましくは上記条件式(4)を次の如く設定するのが良い。 More preferably, the conditional expression (4) is set as follows.
3.0≧|βs|≧1.5 ‥‥(4a)
このように本実施例では上記条件式(1)を満たすことにより平面ミラーを1枚で構成しているにも関わらず画像形成装置の本体高さを低減することができる。さらに上記条件式(2),(3)、(4)を満たすことにより、感光体の中心間の距離Dp及び偏向点から被走査面までの距離hの選択範囲が広がり、コンパクトな画像形成装置を提供することができる。
3.0 ≧ | βs | ≧ 1.5 (4a)
As described above, in this embodiment, by satisfying the conditional expression (1), it is possible to reduce the height of the main body of the image forming apparatus even though the single plane mirror is configured. Further, by satisfying the conditional expressions (2), (3), and (4), the selection range of the distance Dp between the centers of the photosensitive members and the distance h from the deflection point to the scanned surface is expanded, and a compact image forming apparatus Can be provided.
また本実施例では最も被走査面7bに近い第2の結像レンズ6bを光偏向器5側に近づけることにより、第1の結像レンズ6aの最大有効径を95mmとしている。これによりレンズの射出成形時の取り個数を増やすことができ、結果としてコストの低減が可能となる。 尚、ここでいう最大有効径とは、有効走査域内の最軸外を走査するときの光束の主光線の主走査方向のレンズ通過位置のことである。
In this embodiment, the maximum effective diameter of the
本実施例では結像光学系6を構成する結像レンズのうち少なくとも1つの結像レンズの主走査方向の最大有効径Ymax(mm)を、
Ymax≦(4/5)f ‥‥(5)
なる条件を満足すように設定している。
In this embodiment, the maximum effective diameter Ymax (mm) in the main scanning direction of at least one of the imaging lenses constituting the imaging
Ymax ≦ (4/5) f (5)
Is set to satisfy the following conditions.
また本実施例では光偏向器5から最も近接した感光体7Bの被走査面7bに光束を導く平面ミラーの中で、最も光偏向器5側の平面ミラー8aの反射点8a1から最も被走査面7b側の平面ミラー8bの反射点8b1までの光偏向器5の回転軸に垂直な方向の距離をL1(mm)とする。さらに最も光偏向器5側の平面ミラー8aへの入射光束の主光線と反射光束の主光線との成す角をθ(°)とするとき、
(L1+0.5Dp−L/(1+|βs|))tanθ≧10(mm)‥‥(6)
なる条件を満たすように各要素を設定している。
In the present embodiment, among the plane mirrors that guide the light beam to the scanned
(L1 + 0.5Dp-L / (1+ | βs |)) tan θ ≧ 10 (mm) (6)
Each element is set to satisfy the following condition.
本実施例では平面ミラー8aの反射点8a1から平面ミラー8bの反射点8b1までの距離L1(mm)と平面ミラー8aへの入射光束と反射光束との成す角θ(°)を、それぞれ
L1=43.5mm、
θ=46.1°
と設定している。これは条件式(6)を満たしている。
In this embodiment, the distance L1 (mm) from the reflection point 8a1 of the plane mirror 8a to the reflection point 8b1 of the
θ = 46.1 °
Is set. This satisfies the conditional expression (6).
これにより本実施例では平面ミラー8aにより折り返された光束が最も被走査面7bに近い第2の結像レンズ6bと干渉しないように配置を最適化している。
Thus, in this embodiment, the arrangement is optimized so that the light beam reflected by the plane mirror 8a does not interfere with the
その際、光偏向器5から最も近接した感光体7Bの被走査面7bに光束を導く平面ミラーの中でも、最も被走査面7b側の平面ミラー8bの反射点8b1から被走査面7bまでの距離をL2(mm)とするとき、
L2≧40(mm)‥‥(7)
なる条件を満足させている。
At this time, among the plane mirrors that guide the light beam from the
L2 ≧ 40 (mm) (7)
Satisfy the following conditions.
本実施例では平面ミラー8bの反射点8b1から被走査面7bまでの距離L2(mm)を
L2=40mm、
と設定している。これは条件式(7)を満たしている。
In this embodiment, the distance L2 (mm) from the reflection point 8b1 of the
Is set. This satisfies the conditional expression (7).
これにより本実施例ではトナーの飛び散りによる平面ミラー8bの汚れを防止している。
Thus, in this embodiment, the
尚、平面ミラー8bの反射点8b1から被走査面7bまでの距離L2はこれに限ったものではなく、例えば画像形成装置のサイズや求められる光学性能により変化する。
The distance L2 from the reflection point 8b1 of the
また本実施例では図5に示すように第2の結像レンズ6bの出射面6b2を副走査方向に偏心させることによって、斜入射光学系を用いた場合でも走査線の湾曲とスポットの回転を良好に補正している。尚、第2の結像レンズ6bの入射面6b1を副走査方向に偏心させることでも同様の効果を得ることができる。図5において10a,10bは各々第1、第2の光源手段1a、1bから出射された光束である。
In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the exit surface 6b2 of the
本実施例では第2の結像レンズ6bの入射面6b1の母線関数の係数A0=±1.1とし、該第2の結像レンズ6bの入射面6b1を副走査方向に±1.1mm偏心させている。そしては光偏向器5で偏向された2つの光束が副走査断面内において第2の結像レンズ6bの異なる領域を通過するように構成している。第2の結像レンズ6bはこの異なる領域に対して副走査断面内において、それぞれ異なる関数で定義された形状の光学面を少なくとも1つ有している。
In this embodiment, the coefficient A0 of the generating function of the incident surface 6b1 of the
ここで「異なる関数」とは、定義式が同じであるが、その係数の値が異なること、または係数の絶対値は同じであるが符号が異なることを意味する。また、定義式そのものを異ならせても良い。 Here, “different functions” means that the definition equations are the same, but the values of the coefficients are different, or the absolute values of the coefficients are the same but the signs are different. Also, the definition formula itself may be different.
図6は本実施例における幾何収差及び結像光学素子(結像レンズ)の副走査倍率の像高による一様性、走査線の湾曲量を示した図である。 FIG. 6 is a diagram showing the geometrical aberration, the uniformity of the sub-scanning magnification of the imaging optical element (imaging lens) according to the image height, and the amount of curvature of the scanning line in this embodiment.
図6より各収差とも実用上問題のないレベルまで補正されていることが分かる。また像高による副走査倍率の変化も2%以下に抑えられていることが分かる。尚、像高による副走査倍率の変化は10%以下なら良い。さらに望ましくは5%以下なら良い。走査線の湾曲も良好に補正されている。 It can be seen from FIG. 6 that each aberration is corrected to a level where there is no practical problem. It can also be seen that the change in the sub-scan magnification due to the image height is suppressed to 2% or less. Note that the change in the sub-scanning magnification depending on the image height may be 10% or less. More desirably, it may be 5% or less. The curvature of the scanning line is also corrected well.
図7は本実施例における被走査面上でのスポット形状を示した説明図である。同図に示すように副走査断面内において光源手段から出射した光束を光偏向器5の偏向面5aに斜入射させた際に発生する被走査面上でのスポットの回転が良好に補正されていることが分かる。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the spot shape on the surface to be scanned in this embodiment. As shown in the figure, the rotation of the spot on the surface to be scanned generated when the light beam emitted from the light source means is obliquely incident on the deflecting
尚、本実施例では第1、第2の結像レンズ6a、6bの材料をプラスチック材より形成したが、これに限らず、例えばガラス材であってもよい。
In the present embodiment, the material of the first and
また本実施例では2本の光束をそれぞれの被走査面7a、7bに結像させるため第2の結像レンズ6bを1枚より構成したが、これに限らず、例えば各光束につき1枚の第2の結像レンズ6b、つまりは第2の結像レンズ6bを2枚より構成しても良い。
Further, in this embodiment, the
また本実施例では結像光学系6を第1、第2の結像レンズ6a、6bの2枚より構成したが、これに限らず、例えば単一の結像レンズ、もしくは3枚以上で構成してもよい。更に結像光学系6をfθミラーや回折光学素子の光学素子を用いて構成しても上記の実施例1と同様の効果を得ることができる。
In this embodiment, the imaging
また本実施例ではA4サイズ相当の印字幅を走査することを想定し、被走査面における有効走査幅Wを220mmとして画像形成装置の光学系を最適化にしているが、これに限らず、例えばこれより大きいサイズ、もしくは小さいサイズについても対応可能である。 In the present embodiment, it is assumed that the print width corresponding to the A4 size is scanned, and the optical system of the image forming apparatus is optimized by setting the effective scanning width W on the surface to be scanned to 220 mm. Larger or smaller sizes can also be handled.
また本実施例では光源手段1a,1bを各々同一のチップに複数の発光部(発光点)を備えたモノリシックなマルチビーム光源で構成しても良い。マルチビーム光源にすることにより光偏向器5の回転速度を高速にすることなく高速な光走査が可能となる。
In the present embodiment, the light source means 1a and 1b may each be constituted by a monolithic multi-beam light source having a plurality of light emitting portions (light emitting points) on the same chip. By using a multi-beam light source, high-speed optical scanning is possible without increasing the rotational speed of the
また第1の結像レンズ6aに入射する光束は平行光束に限らず、例えば収束光束であっても良い。
[カラー画像形成装置]
尚、前述した光源手段、結像光学系、感光体を光偏向器の回転軸を中心として対称的に両側に振り分けて配置する。そして光偏向器の回転軸を含む面の両側で光束を偏向することにより図8に示すような4色のフルカラー画像形成装置に搭載可能な画像形成装置を提供することができる。
The light beam incident on the
[Color image forming apparatus]
The light source means, the imaging optical system, and the photosensitive member are arranged symmetrically on both sides about the rotation axis of the optical deflector. Then, by deflecting the light beam on both sides of the surface including the rotation axis of the optical deflector, it is possible to provide an image forming apparatus that can be mounted on a four-color full-color image forming apparatus as shown in FIG.
本実施例のフルカラー画像形成装置に搭載可能な画像形成装置には光偏向器以降は4枚の結像レンズ、6枚の平面ミラーしか使用しておらず、画像形成装置及びフルカラー画像形成装置のコンパクト化を可能としている。 The image forming apparatus that can be mounted on the full-color image forming apparatus of this embodiment uses only four imaging lenses and six plane mirrors after the optical deflector. The image forming apparatus and the full-color image forming apparatus It is possible to make it compact.
尚、図8において前記図3に示した要素と同一要素には同符番を付している。 In FIG. 8, the same elements as those shown in FIG. 3 are given the same reference numerals.
このように本実施例では上記の如く結像レンズや平面ミラーの枚数を少なく抑え、レンズバックを確保し、平面ミラーの配置自由度を高めることができる。さらに像面湾曲、歪曲収差、ビーム径の像高によるバラツキ、走査線の湾曲、スポットの回転を良好に補正することができる。これにより本実施例ではコンパクトで高品質な画像が得られる画像形成装置を提供することができる。 As described above, in this embodiment, as described above, the number of imaging lenses and plane mirrors can be reduced, a lens back can be secured, and the degree of freedom in arranging the plane mirrors can be increased. Further, it is possible to satisfactorily correct curvature of field, distortion, variation in beam diameter due to image height, scan line curvature, and spot rotation. Thus, in this embodiment, an image forming apparatus capable of obtaining a compact and high quality image can be provided.
図9は本発明の実施例2の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図10は本発明の実施例2の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)、図11は本発明の実施例2の平面ミラーを含めた副走査方向の要部断面図(副走査断面図)である。図9から図11において前記図1から図3に示した要素と同一要素には同符番を付している。 9 is a sectional view (main scanning sectional view) of the main part in the main scanning direction according to the second embodiment of the present invention. FIG. 10 is a sectional view (sub scanning sectional view) of the main part in the sub scanning direction according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a sectional view (sub-scanning sectional view) of the principal part in the sub-scanning direction including the plane mirror according to the second embodiment of the present invention. 9 to 11, the same elements as those shown in FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals.
本実施例において前述の実施例1と異なる点は、第1、第2の結像レンズ16a、16bの形状を異ならせて形成したこと、結像光学系16の副走査断面内の結像倍率を上げて平面ミラーの配置の自由度を高めたことである。その他の構成及び光学的作用は実施例1と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
This embodiment differs from the first embodiment in that the first and
即ち、図中、16は集光機能とfθ特性とを有する結像光学系(結像レンズ系)であり、第1、第2の結像レンズ(走査レンズもしくはfθレンズとも称す。)16a、16bより成っている。
That is, in the figure,
本実施例における第1、第2の結像レンズ16a,16bの入射面及び出射面は主走査断面内が10次までの関数で表現される非球面形状で形成されており、副走査断面内が平面形状で形成されている。
In the present embodiment, the entrance and exit surfaces of the first and
18a,18b,18cは各々反射部材としての平面ミラーであり、平面ミラーより成り、第1、第2の結像レンズ16a、16bを通過した光束を対応する感光体7A、7B側へ折り返している。尚、平面ミラー18a,18b,18cは各々主走査断面内又は副走査断面内において屈折力を有していても良い。
表3、表4に本実施例における数値実施例2の光学素子の光学配置及び結像光学素子の面形状を示す。 Tables 3 and 4 show the optical arrangement of the optical element of Numerical Example 2 and the surface shape of the imaging optical element in this embodiment.
本実施例において、第1の結像レンズ16aの入射面16a1及び出射面16a2は主走査断面内が10次までの関数で表現される非球面形状で形成されており、副走査断面内が平面である。
In the present embodiment, the entrance surface 16a1 and the exit surface 16a2 of the
第2の結像レンズ16bの入射面16b1及び出射面16b2は主走査断面内が10次までの関数で表現される非球面形状で形成されており、副走査断面内が10次までの関数で表現され、主走査方向に対応して曲率が変化する円弧形状で形成されている。そして副走査方向のパワーが主走査方向で軸上から軸外に向かって減少していることにより、副走査方向の像面湾曲を良好に補正している。
The incident surface 16b1 and the exit surface 16b2 of the
尚、第2の結像レンズ16bの出射面16b2を副走査方向に偏心させることによって斜入射光学系を用いた場合に発生する被走査面上での走査線の湾曲や結像スポットの回転を良好に補正している。
It should be noted that by decentering the exit surface 16b2 of the
本実施例においても前述の実施例1と同様に2つの光源手段1a、1bから出射され、光偏向器5により偏向された2本の光束を、同一の第1、第2の結像レンズ16a、16bを通過させることにより被走査面7a、7b上に結像させている。これにより本実施例では結像レンズの枚数が少なくして装置の簡素化及び小型化を可能としている。
In the present embodiment as well, the same first and
そして2本の光束が第1、第2の結像レンズ16a、16bを通過した後、平面ミラー18a、18b、18cで光路分離し、それぞれの光束を2つの被走査面7a、7b上に導いている。
Then, after the two light beams pass through the first and
本実施例では光束がすべての第1、第2の結像レンズ16a、16bを通過してから平面ミラー18a、18b、18cで光路分離をしている。よって従来、平面ミラーで反射された光束が再び結像レンズに入射し、被走査面上に結像させる際に発生していた平面ミラーの配置誤差による(光束が特定の光束通過位置からずれることによる)走査線の湾曲や曲がりの発生を小さく抑えることができる。
In this embodiment, the light beam is separated by the plane mirrors 18a, 18b, and 18c after the light beam passes through all the first and
その際、光偏向器5から最も離間した感光体7Aの被走査面7aに光束を導く平面ミラーを1枚の平面ミラー18cで構成している。また最も離間した感光体7Aよりも光偏向器5側にある感光体7Bの被走査面7bに光束を導く平面ミラーを2枚の平面ミラー18a、18bで構成している。
At this time, the plane mirror for guiding the light beam to the scanned
本実施例では前述の実施例1と同様に条件式(1)を満たすように感光体7A、7Bにおける主走査方向の有効走査幅W(mm)と結像光学系16の主走査方向の焦点距離f(mm)を、それぞれ
W=220mm
f=140mm
に設定している。これにより被走査面7aに光束を導く平面ミラーを1枚で構成しているにも関わらず画像形成装置の本体高さhも低減することが出来る。本実施例では画像形成装置の本体高さh(mm)を
h=90.3mm
としている。
In this embodiment, as in the first embodiment, the effective scanning width W (mm) in the main scanning direction and the focus in the main scanning direction of the imaging
f = 140mm
Is set. As a result, the height h of the main body of the image forming apparatus can be reduced despite the single plane mirror that guides the light beam to the scanned
It is said.
また本実施例では前述の実施例1と同様に条件式(2),(3)を満たすように光偏向器5の偏向点5bから感光体7A、7Bまでの光路長L(mm)、副走査断面内において隣接する2つの感光体7A、7Bの中心間の距離Dp(mm)を、それぞれ
Dp=60mm
L=161mm
に設定している。これによりコンパクトな画像形成装置を提供している。
In this embodiment, as in the first embodiment, the optical path length L (mm) from the
L = 161mm
Is set. Thus, a compact image forming apparatus is provided.
更に本実施例においては第2の結像レンズ16bの副走査断面内の屈折力を弱めて該第2の結像レンズ16bを光偏向器5側に近づけて副走査方向の結像倍率を高く設定している。これにより本実施例では実施例1と比べて更に平面ミラーの配置自由度を高めた画像形成装置を構成している。
Further, in this embodiment, the refractive power in the sub-scanning section of the
本実施例における結像光学系16の光軸上の副走査方向の結像倍率βsは、
βs=−2.3
であり、光路長は短いままでもレンズバックを長く確保することが可能となる。このため平面ミラーの配置自由度が高くなり、感光体7A、7Bの中心間の距離Dp、及び偏向点から被走査面までの距離hのとり得る範囲が更に広い画像形成装置を提供することができる。
The imaging magnification βs in the sub-scanning direction on the optical axis of the imaging
βs = −2.3
Thus, it is possible to ensure a long lens back even if the optical path length is short. Therefore, the degree of freedom of arrangement of the plane mirror is increased, and an image forming apparatus having a wider range of distance Dp between the centers of the
また本実施例においても最も被走査面7bに近い第2の結像レンズ16bを更に光偏向器5側に近づけることにより、第1の結像レンズ16aの最大有効径を83mmとしている。これによりレンズ製作を容易にしている。
Also in this embodiment, the maximum effective diameter of the
また本実施例では最も光偏向器5側の平面ミラー18aの反射点18a1から最も被走査面7b側の平面ミラー18bの反射点18b1までの光偏向器5の回転軸に垂直な方向の距離L1(mm)と、平面ミラー18aへの入射光束の主光線と反射光束の主光線との成す角をθ(°)を、それぞれ
L1=39.5mm、
θ=32.1°
と設定している。これにより本実施例では平面ミラー18aにより折り返された光束が最も被走査面に近い第2の結像レンズ16bと干渉しないように配置を最適化している。
Further, in this embodiment, the distance L1 in the direction perpendicular to the rotation axis of the
θ = 32.1 °
Is set. Thus, in this embodiment, the arrangement is optimized so that the light beam reflected by the
図12は本実施例における幾何収差及び結像光学素子(結像レンズ)の副走査倍率の像高による一様性、走査線の湾曲量を示した図である。 FIG. 12 is a diagram showing the geometrical aberration, the uniformity of the sub-scanning magnification of the imaging optical element (imaging lens) according to the image height, and the amount of curve of the scanning line in this embodiment.
図12より各収差とも実用上問題のないレベルまで補正されていることが分かる。また像高による副走査倍率の変化も2%以下に抑えられていることが分かる。尚、像高による副走査倍率の変化は10%以下なら良い。さらに望ましくは5%以下なら良い。走査線の湾曲も良好に補正されている。 From FIG. 12, it can be seen that each aberration is corrected to a level where there is no practical problem. It can also be seen that the change in the sub-scan magnification due to the image height is suppressed to 2% or less. Note that the change in the sub-scanning magnification depending on the image height may be 10% or less. More desirably, it may be 5% or less. The curvature of the scanning line is also corrected well.
図13は本実施例における被走査面上でのスポット形状を示した説明図である。同図に示すように副走査断面内において光源手段から出射した光束を光偏向器5の偏向面5aに斜入射させた際に発生する被走査面上でのスポットの回転が良好に補正されていることが分かる。
[カラー画像形成装置]
また本実施例においても、前述の実施例1の図8に示すように光源手段、結像光学系、感光体を光偏向器の回転軸を中心として対称的に両側に振り分けて配置する。そして光偏向器の回転軸を含む面の両側で光束を偏向することにより4色のフルカラー画像形成装置に搭載可能な画像形成装置を提供することができる。
FIG. 13 is an explanatory view showing the spot shape on the surface to be scanned in this embodiment. As shown in the figure, the rotation of the spot on the surface to be scanned generated when the light beam emitted from the light source means is obliquely incident on the deflecting
[Color image forming apparatus]
Also in the present embodiment, as shown in FIG. 8 of the above-described first embodiment, the light source means, the imaging optical system, and the photosensitive member are arranged symmetrically on both sides with the rotation axis of the optical deflector as the center. An image forming apparatus that can be mounted on a four-color full-color image forming apparatus can be provided by deflecting a light beam on both sides of the surface including the rotation axis of the optical deflector.
このように本実施例においては上記の如く各要素を設定することにより、前述の実施例1に比して、光路長は短いままで、更にレンズバックを長く確保したことにより平面ミラーの配置自由度を上げることができる。さらに隣接する2つの感光体の中心間の距離Dp、及び偏向点から被走査面までの距離hのとり得る範囲が更に広い簡易な構成の画像形成装置を提供することができる。 As described above, in this embodiment, by setting each element as described above, the optical path length remains short as compared with the first embodiment, and a longer lens back is secured, so that the plane mirror can be arranged freely. You can raise the degree. Furthermore, it is possible to provide an image forming apparatus having a simple configuration in which the distance Dp between the centers of two adjacent photosensitive members and the distance h from the deflection point to the surface to be scanned can be further widened.
図14は本発明の実施例3の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)である。同図において前記図11に示した要素と同一要素には同符番を付している。 FIG. 14 is a sectional view (sub-scanning sectional view) of the main part in the sub-scanning direction according to the third embodiment of the present invention. In the figure, the same elements as those shown in FIG.
本実施例において前述の実施例2と異なる点は、隣接する2つの感光体7A、7Bの中心間の距離Dp及び平面ミラー配置を変更した点、更に薄型の画像形成装置を提供した点である。その他の構成及び光学的作用は実施例2と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
This embodiment is different from the above-described second embodiment in that the distance Dp between the centers of two
即ち、図中、28a、28b、28cは各々反射部材としての平面ミラーであり、平面ミラーより成り、第1、第2の結像レンズ16a,16bを通過した光束を対応する感光体7A、7B側へ折り返している。尚、平面ミラー28a、28b、28cは各々主走査断面内又は副走査断面内において屈折力を有していても良い。
That is, in the figure,
一般に隣接する2つの感光体間は現像器が配置されるスペースであり、この現像器は画像形成装置によって様々な形、大きさが要求される。 In general, a space between two adjacent photosensitive members is a space where a developing device is disposed, and this developing device is required to have various shapes and sizes depending on the image forming apparatus.
本実施例では前述の実施例2と同様に条件式(2),(3)を満たすように光偏向器5の偏向点5bから感光体7A、7Bまでの光路長L(mm)、副走査断面内において隣接する2つの感光体7A、7Bの中心間の距離Dp(mm)を、それぞれ
Dp=70mm
L=161mm
に設定している。これによりコンパクトな画像形成装置を提供している。
In this embodiment, the optical path length L (mm) from the
L = 161mm
Is set. Thus, a compact image forming apparatus is provided.
また本実施例では前述の条件式(6)を満たすように最も光偏向器5側の平面ミラー28aの反射点28a1から最も被走査面7b側の平面ミラー28bの反射点28b1までの光偏向器5の回転軸に垂直な方向の距離L1(mm)と、平面ミラー28aへの入射光束の主光線と反射光束の主光線との成す角をθ(°)を、それぞれ
L1=42.2mm、
θ=36.8°
と設定している。これにより本実施例では平面ミラー28aにより折り返された光束が最も被走査面7bに近い第2の結像レンズ26bと干渉しないように配置を最適化している。
Further, in this embodiment, the optical deflector from the reflection point 28a1 of the
θ = 36.8 °
Is set. Thus, in this embodiment, the arrangement is optimized so that the light beam reflected by the
本実施例においては前述の実施例2に比べて隣接する2つの感光体7A、7Bの中心間の距離が10mm長い画像形成装置にも搭載可能な画像形成装置になっている。これにより現像器の容量の大きいフルカラー画像形成装置にも搭載可能となる。更には感光体中心間の距離を長くしたことにより本体高さhは75mmと更にコンパクトになっている。
[カラー画像形成装置]
図15は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。
In this embodiment, the image forming apparatus can be mounted on an image forming apparatus in which the distance between the centers of two
[Color image forming device]
FIG. 15 is a schematic view of a main part of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
本実施形態は、画像形成装置により4ビームを走査して各々並行して像担持体である感光体上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図15において、100はカラー画像形成装置、11は実施例1〜3に示したいずれかの構成を有する画像形成装置、21,22,23,24は各々像担持体としての感光ドラム、31,32,33,34は各々現像器、51は搬送ベルトである。
The present embodiment is a tandem type color image forming apparatus that scans four beams by an image forming apparatus and records image information on a photoconductor as an image carrier in parallel. In FIG. 15, 100 is a color image forming apparatus, 11 is an image forming apparatus having any one of the configurations shown in the first to third embodiments, 21, 22, 23, and 24 are photosensitive drums as image carriers,
図15において、カラー画像形成装置60には、パーソナルコンピュータの外部機器52からR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ53によって、C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各画像データ(ドットデータ)に変換される。これらの画像データは、画像形成装置11に入力される。そして、画像形成装置11からは、各画像データに応じて変調された光ビーム(マルチビームレーザー)41,42,43,44が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム21,22,23,24の感光面が主走査方向に走査される。
In FIG. 15, the color
本実施例におけるカラー画像形成装置は画像形成装置11により4ビームを走査し、各々がC(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各色に対応している。そして各々平行して感光ドラム21,22,23,24面上に画像信号(画像情報)を記録し、カラー画像を高速に印字している。
The color image forming apparatus in this embodiment scans four beams by the
本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く画像形成装置11により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム21,22,23,24面上に形成している。その後、記録材に多重転写して1枚のフルカラー画像を形成している。
In the color image forming apparatus in this embodiment, as described above, the
前記外部機器52としては、例えばCCDセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置100とで、カラーデジタル複写機が構成される。
As the
1a,1b 光源手段
2a,2b 開口絞り
3a,3b 集光レンズ(コリメータレンズ)
4a,4b シリンドリカルレンズ
5 偏向手段(ポリゴンミラー)
6a、6b、16a、16b 結像レンズ
7a,7b 被走査面(感光ドラム面)
8a、8b、8c、18a、18b、18c、28a、28b、28c 平面ミラー
LA,LB 入射光学系
6,16 結像光学系
100 カラー画像形成装置
11 画像形成装置
21、22、23、24 像担持体(感光ドラム)
31、32、33、34 現像器
41、42、43、44 光ビーム
51 搬送ベルト
52 外部機器
53 プリンタコントローラ
1a, 1b Light source means 2a,
4a,
6a, 6b, 16a,
8a, 8b, 8c, 18a, 18b, 18c, 28a, 28b, 28c Planar mirror LA, LB Incident
31, 32, 33, 34
Claims (8)
該結像光学系は、該偏向手段から最も離間した感光体に導かれる光束の光路中に1枚の反射部材が配置される第1の光学系を有しており、
該反射部材は、該第1の光学系を構成する結像光学素子のうち、光路中で感光体に最も近い結像光学素子と感光体との間の光路中に設けられており、
該感光体における主走査方向の有効走査幅をW(mm)、該結像光学系の主走査方向の焦点距離をf(mm)、該偏向手段の偏向点から該感光体までの光路長をL(mm)、副走査断面内において隣接する2つの感光体の中心間の距離をDp(mm)とするとき、
(1/3)W≦f≦W
(1/3)f≦Dp≦(2/3)f
(1/3)f≦L−1.5Dp≦(4/5)f
なる条件を満足することを特徴とする画像形成装置。 A plurality of light source means, an incident optical system for guiding a plurality of light beams emitted from the plurality of light source means to the same deflection surface of the deflection means at different angles in the sub-scan section, and the same deflection surface of the deflection means An image forming optical system that forms an image on a plurality of different photoconductors, the image forming apparatus comprising:
The imaging optical system has a first optical system in which one reflecting member is arranged in the optical path of a light beam guided to the photoreceptor most distant from the deflecting unit,
The reflecting member is provided in the optical path between the imaging optical element closest to the photosensitive member in the optical path and the photosensitive member among the imaging optical elements constituting the first optical system,
The effective scanning width of the photoconductor in the main scanning direction is W (mm), the focal length of the imaging optical system in the main scanning direction is f (mm), and the optical path length from the deflection point of the deflecting means to the photoconductor is L (mm), where Dp (mm) is the distance between the centers of two adjacent photoconductors in the sub-scan section.
(1/3) W ≦ f ≦ W
(1/3) f ≦ Dp ≦ (2/3) f
(1/3) f ≦ L−1.5Dp ≦ (4/5) f
An image forming apparatus satisfying the following conditions:
|βs|≧1.5
なる条件を満足することを特徴とする請求項1、2又は3に記載の画像形成装置。 When the imaging magnification in the sub-scanning section of the imaging optical system when the light beam on the deflection surface forms an image on the photoconductor in the sub-scanning section is βs,
| Βs | ≧ 1.5
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
Ymax≦(4/5)f
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の画像形成装置。 At least one of the imaging optical elements constituting the imaging optical system has a maximum effective diameter in the main scanning direction of Ymax (mm).
Ymax ≦ (4/5) f
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
(L1+0.5Dp−L/(1+|βs|))tanθ≧10(mm)
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の画像形成装置。 A plurality of reflecting members are arranged in the optical path for guiding the light beam to the photosensitive member closest to the deflecting unit, and the reflecting point of the reflecting member closest to the deflecting unit side in the optical path among the plurality of reflecting members. The distance in the direction perpendicular to the rotation axis of the deflection means in the sub-scan section from the reflection point of the reflection member closest to the photoreceptor side to the reflection member closest to the deflection means side in the optical path is L1 (mm). When the angle between the principal ray of the incident light beam and the principal ray of the reflected light beam is θ (°),
(L1 + 0.5Dp-L / (1+ | βs |)) tan θ ≧ 10 (mm)
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
L2≧40(mm)
なる条件を満足することを特徴とする請求項1から6の何れか1項に記載の画像形成装置。 When the distance from the reflection point of the reflecting member closest to the photoconductor side in the optical path to the photoconductor among the reflecting members that guide the light beam to the photoconductor closest to the deflecting unit is L2 (mm),
L2 ≧ 40 (mm)
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
The image forming apparatus according to claim 1, wherein each of the plurality of light source units includes a plurality of light emitting units.
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