JP2008015210A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents

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JP2008015210A
JP2008015210A JP2006186103A JP2006186103A JP2008015210A JP 2008015210 A JP2008015210 A JP 2008015210A JP 2006186103 A JP2006186103 A JP 2006186103A JP 2006186103 A JP2006186103 A JP 2006186103A JP 2008015210 A JP2008015210 A JP 2008015210A
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Tadashi Nakamura
忠司 仲村
Yoshiaki Hayashi
善紀 林
Naoki Miyatake
直樹 宮武
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanner in which an image is efficiently formed in both terms of forwarding and reversing scans with writing and further an excellent quality image with little color shift is formed, and to provide an image forming apparatus. <P>SOLUTION: A vibration mirror 106 has an optical path switching means which switches the optical path of a light beam 201 from a light source unit 107 in a subscanning direction, and scans the surface of a photoreceptor 101 being a face to be scanned in the forwarding scan and scans the surface of a photoreceptor 102 being a different face to be scanned in the reversing scan by the switching in the subscanning direction performed by the optical path switching means. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関し、特に、同一の光源からの光ビームを偏向して往路走査と復路走査とで異なる被走査面を走査することで、往復走査いずれの区間でも効率的に画像書込みを行い、さらに高品質な画像形成が可能となる光走査装置及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, and in particular, by deflecting a light beam from the same light source and scanning different scanning surfaces in forward scanning and backward scanning, it is efficient in any section of reciprocating scanning. In particular, the present invention relates to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus capable of performing image writing and forming a higher quality image.

光ビームを光偏向器等の偏向手段で偏向させ、その偏向された光ビームを被走査面に微小なスポット光として結像させ、被走査面上を主走査方向に等速走査させる光走査装置が従来から知られており、レーザビームプリンタ、レーザビームプロッタ、ファクシミリ、デジタル複写機等の画像形成装置の潜像書込手段等に応用されている。この光走査装置は、例えばレーザ光源から射出されたレーザ光を光偏向器で偏向反射することによって像担持体等の被走査面上を走査させ、これと同時に、上記レーザ光を画像信号に応じて強度変調(例えばオン、オフ)させることにより、被走査面に画像を書き込むようになっている。   An optical scanning device that deflects a light beam by deflecting means such as an optical deflector, forms an image of the deflected light beam as a fine spot light on a scanned surface, and scans the scanned surface at a constant speed in the main scanning direction. Is conventionally known and applied to latent image writing means of image forming apparatuses such as laser beam printers, laser beam plotters, facsimiles, and digital copying machines. This optical scanning device scans a surface to be scanned such as an image carrier by, for example, deflecting and reflecting laser light emitted from a laser light source with an optical deflector, and at the same time, responds to the laser light in accordance with an image signal. Thus, the image is written on the surface to be scanned by intensity modulation (for example, on and off).

上記光偏向器としては、ポリゴンミラーやガルバノミラーが広く用いられているが、より高解像度な画像と、高速プリントを達成するには、偏向器の回転速度をさらに上げなければならず、これは軸受の耐久性や発熱、騒音、消費電力アップ等の課題を生じ、高速走査には限界があった。   Polygon mirrors and galvanometer mirrors are widely used as the optical deflectors, but in order to achieve higher resolution images and high-speed printing, the rotational speed of the deflectors must be further increased. Problems such as durability of bearings, heat generation, noise, and increased power consumption occurred, and there was a limit to high-speed scanning.

これに対し、近年、シリコンマイクロマシニングを利用した光偏向器の研究が進められており、シリコン基板を用いて振動ミラーとそれを軸支するねじり梁とを一体的に形成し、このように共振構造の往復振動を行う振動ミラーを光偏向器に用いる方式が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。   In contrast, in recent years, research on optical deflectors using silicon micromachining has been underway, and a silicon substrate is used to integrally form a vibrating mirror and a torsion beam that supports it. There has been proposed a method in which a vibrating mirror that performs reciprocal vibration of a structure is used in an optical deflector (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).

当該振動ミラーを光走査装置の偏向手段として用いれば、装置が小型化され、また共振を利用して往復振動させるので高速走査する際にも耐久性が良く、発熱、騒音、消費電力を大幅に低減することができる。そして、往復振動を行う振動ミラーをポリゴンミラーの代わりとして用いることで、低騒音化や低消費電力化が可能となり、オフィス環境や地球環境に適合した画像形成装置が提供される。   If the vibrating mirror is used as a deflecting means of the optical scanning device, the device is downsized and reciprocally vibrates using resonance, so it has good durability even during high-speed scanning, greatly increasing heat generation, noise, and power consumption. Can be reduced. By using a vibration mirror that performs reciprocal vibration instead of a polygon mirror, noise and power consumption can be reduced, and an image forming apparatus suitable for an office environment or a global environment is provided.

ところが、往復振動を行う振動ミラーを偏向手段に用いると、被走査面である感光体は走査方向と直交する方向(副走査方向)に移動しながら走査が行われるため、走査開始側から走査終端にかけて走査線が傾くことになる。つまり、往路走査に続いて復路走査でも感光体への記録を行うと、往復の走査線の軌跡はジグザグとなり、画像書込の密度にムラが出て、画像品質の劣化につながるおそれがある。このため、従来、振動ミラーの往復走査のうち、いずれか一方の区間(往路走査あるいは復路走査)にのみ画像書込みを行う方法が採用されている(例えば、特許文献3参照)。   However, when a vibrating mirror that performs reciprocal vibration is used as a deflecting unit, scanning is performed while the photoconductor, which is a surface to be scanned, moves in a direction orthogonal to the scanning direction (sub-scanning direction). The scanning line is inclined toward. That is, when recording on the photosensitive member is performed also in the backward scan following the forward scan, the trajectory of the reciprocating scan line becomes zigzag, and the density of image writing may become uneven, leading to deterioration in image quality. For this reason, conventionally, a method has been adopted in which image writing is performed only in one of the reciprocating scans of the oscillating mirror (forward scan or return scan) (see, for example, Patent Document 3).

しかしながら、例えば特許文献3で開示されているような、振動ミラーの往復走査のうちいずれか一方の区間にのみ画像書込を行う従来の方法は非効率的である。一方で、1つの走査線を記録するために2つの光ビームを用い、2つのビームスポットの間隔や光量比を可変とすることにより、画質を劣化させることなく往路走査、復路走査ともに画像書込みに用いる方式が提案されている。(特許文献4)。
特許第2924200号公報 特許第3011144号公報 特開2005−345866号公報 特開2005−37557号公報
However, for example, a conventional method for writing an image only in one of the reciprocating scans of the oscillating mirror as disclosed in Patent Document 3 is inefficient. On the other hand, two light beams are used to record one scanning line, and the interval between the two beam spots and the light quantity ratio are made variable, so that both forward scanning and backward scanning can be performed without degrading the image quality. A method to be used has been proposed. (Patent Document 4).
Japanese Patent No. 2924200 Japanese Patent No. 30111144 JP 2005-345866 A JP 2005-37557 A

確かに、特許文献4で提案された方式は、振動ミラーの往復走査のうちいずれか一方の区間のみでの画像書込みという非効率的な画像書込方法を改善している。ところが、該方式では、1つの走査線に2つの光源が必要となるため、光源やそれに付随するカップリングレンズ、シリンドリカルレンズ、光源ユニットを組み付ける部材等の分のコストやスペースが余計に必要となってしまうという問題が新たに発生してしまうことになる。また、光源点数が従来の2倍となるので、光源を駆動するための電力が2倍となり、画像形成の際の消費電力が大きくなってしまうという問題も生じる。   Certainly, the method proposed in Patent Document 4 improves an inefficient image writing method of image writing in only one of the reciprocating scans of the vibrating mirror. However, in this method, two light sources are required for one scanning line, so that the cost and space for the light source and the accompanying coupling lens, cylindrical lens, member for assembling the light source unit, etc. are additionally required. A new problem will occur. In addition, since the number of light sources is twice that of the prior art, the power for driving the light sources is doubled, resulting in a problem of increased power consumption during image formation.

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、同一の光源からの光ビームを往路走査と復路走査で異なる被走査面に対して走査することで、往復走査いずれの区間でも画像を書き込む効率的な画像形成を可能にし、さらに、色ずれが少なく良好な品質の画像を形成できる光走査装置及び画像形成装置を提供することを第一の目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above circumstances, and by scanning a light beam from the same light source on different scanning surfaces in forward scanning and backward scanning, an image can be obtained in any section of reciprocating scanning. It is a first object of the present invention to provide an optical scanning device and an image forming apparatus that can efficiently form an image and write a good quality image with little color shift.

また、光源点数若しくはその他の光学部品等の点数が少ない構成とすることで、構成が簡素で、省スペースであり、コストパフォーマンスに優れる画像書込みを可能とする光走査装置及び画像形成装置を提供することを第二の目的とする。   In addition, the present invention provides an optical scanning device and an image forming apparatus capable of writing an image with a simple configuration, space saving, and excellent cost performance by adopting a configuration having a small number of light sources or other optical components. This is the second purpose.

また、低消費電力で画像を形成でき、より環境に適合した光走査装置及び画像形成装置を提供することを第三の目的とする。   A third object is to provide an optical scanning apparatus and an image forming apparatus that can form an image with low power consumption and are more suitable for the environment.

かかる目的を達成するために、請求項1記載の発明は、複数の光源と、前記光源からの光ビームを偏向して主走査方向に往復走査する光偏向器と、前記光偏向器により偏向された前記光ビームを検出して前記光偏向器の振れ角を制御する光偏向器駆動部と、前記光偏向器により偏向された前記光ビームを対応する被走査面へ導光して結像する結像光学系とを備える光走査装置であって、前記光源と前記結像光学系との間の前記光ビームの光路上に設けられ、前記光偏向器の走査方向と直交する副走査方向へ前記光ビームの光路を切り替えて前記光偏向器に偏向させる光路切替手段を有し、前記光偏向器は、前記光ビームを同一偏向面で偏向し、前記光路切替手段が行う前記副走査方向への前記光ビームの光路の切替えにより、往路走査と復路走査とで異なる被走査面を走査することを特徴とする。   To achieve this object, the invention according to claim 1 is deflected by a plurality of light sources, an optical deflector for deflecting a light beam from the light sources and reciprocatingly scanning in a main scanning direction, and the optical deflector. An optical deflector driving unit that detects the light beam and controls a deflection angle of the optical deflector, and guides the light beam deflected by the optical deflector to a corresponding scanned surface to form an image. An optical scanning device including an imaging optical system, provided in an optical path of the light beam between the light source and the imaging optical system, in a sub-scanning direction orthogonal to a scanning direction of the optical deflector The optical deflector includes an optical path switching unit that switches the optical path of the light beam and deflects the light beam to the optical deflector. The optical deflector deflects the light beam on the same deflection surface, and moves in the sub-scanning direction performed by the optical path switching unit. By switching the optical path of the light beam, forward scanning and return scanning Wherein the scanning different scanned surface in the 査.

また、請求項2記載の発明は、請求項1に記載の光走査装置において、前記光偏向器は、前記光路切替手段を兼ねていることを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first aspect, the optical deflector also serves as the optical path switching means.

また、請求項3記載の発明は、請求項1又は2に記載の光走査装置において、前記光偏向器は、同一の前記光源からの光ビームを同一偏向面で偏向し、往路走査と復路走査とで異なる被走査面を走査することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first or second aspect, the optical deflector deflects the light beam from the same light source on the same deflection surface, and forward scanning and backward scanning. And a different surface to be scanned is scanned.

また、請求項4記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の光走査装置において、前記結像光学系は、前記光偏向器の往路走査による被走査面上の走査線傾きと、前記光偏向器の復路走査による被走査面上の走査線傾きとが相対的に反対の向きとなるように前記光ビームを結像することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to third aspects, the imaging optical system includes a scanning line on a surface to be scanned by forward scanning of the optical deflector. The light beam is imaged so that the inclination and the scanning line inclination on the scanning surface by the backward scanning of the optical deflector are in opposite directions.

また、請求項5記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の光走査装置において、前記結像光学系は、前記光偏向器の最も近くに配置される走査レンズが複数の前記光ビームをともに被走査面へ導光することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to any one of the first to fourth aspects, the imaging optical system includes a plurality of scanning lenses arranged closest to the optical deflector. Both the light beams are guided to the surface to be scanned.

また、請求項6記載の発明は、請求項5記載の光走査装置において、前記光偏向器は、前記光路切替手段が行う前記副走査方向への前記光ビームの光路の切替えにより、前記走査レンズの中心を通り前記光偏向器の走査方向と平行な水平面である対称基準軸に対して、略対称な位置を通過するように前記光ビームを偏向し、往路走査と復路走査とでそれぞれ異なる被走査面上に結像走査することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the fifth aspect, the optical deflector is configured to switch the optical path of the light beam in the sub-scanning direction performed by the optical path switching unit. The light beam is deflected so as to pass through a substantially symmetrical position with respect to a symmetric reference axis that is a horizontal plane that passes through the center of the optical deflector and is parallel to the scanning direction of the optical deflector. The imaging scanning is performed on the scanning surface.

また、請求項7記載の発明は、請求項6に記載の光走査装置において、前記光偏向器は、全ての前記光ビームを同一偏向面で偏向することを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the sixth aspect, the optical deflector deflects all the light beams on the same deflection surface.

また、請求項8記載の発明は、請求項7に記載の光走査装置において、前記光偏向器は、全ての前記光ビームを同一偏向点で偏向することを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the seventh aspect, the optical deflector deflects all the light beams at the same deflection point.

また、請求項9記載の発明は、請求項8に記載の光走査装置において、前記光偏向器は、前記光ビームを往復走査するために前記光偏向器を回転させる走査回転軸と、前記走査回転軸と垂直な方向に設けられ前記光ビームの光路を前記副走査方向へ切り替える光路切替回転軸とを有し、前記同一偏向点は、前記走査回転軸と前記光路切替回転軸とが交差する点に位置することを特徴とする。   According to a ninth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the eighth aspect, the optical deflector rotates a scanning rotation shaft that rotates the optical deflector to reciprocately scan the light beam, and the scanning. An optical path switching rotation axis that is provided in a direction perpendicular to the rotation axis and switches the optical path of the light beam in the sub-scanning direction, and the same rotation point intersects the scanning rotation axis and the optical path switching rotation axis. It is located at a point.

また、請求項10記載の発明は、請求項1から9のいずれか1項に記載の光走査装置を搭載し、画像信号により変調された前記光源からの光ビームを前記光偏向器によって偏向し、前記結像光学系によってスポット状に結像させて、像担持体を走査することにより前記像担持体に静電潜像を記録し、前記静電潜像をトナーで顕像化して、顕像化されたトナー像を記録媒体に転写する画像形成装置であって、前記各単一の像担持体に静電潜像を記録するのに、複数の光源を用いることを特徴とする。   According to a tenth aspect of the present invention, the optical scanning device according to any one of the first to ninth aspects is mounted, and a light beam from the light source modulated by an image signal is deflected by the optical deflector. Then, an image is formed in a spot shape by the imaging optical system, and an electrostatic latent image is recorded on the image carrier by scanning the image carrier, and the electrostatic latent image is visualized with toner and visualized. An image forming apparatus for transferring an imaged toner image onto a recording medium, wherein a plurality of light sources are used to record an electrostatic latent image on each single image carrier.

また、請求項11記載の発明は、請求項1から9のいずれか1項に記載の光走査装置と、前記光源からの光ビームにより各々に対応した静電潜像を記録する像担持体と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化する現像装置と、顕像化されたトナー像を重ね合わせて記録媒体に転写する転写装置とを備える画像形成装置であって、前記各像担持体上での前記光偏向器の往復走査方向における書出し方向が揃うように画像を記録することを特徴とする。   According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device according to any one of the first to ninth aspects, and an image carrier that records an electrostatic latent image corresponding to each of the light beams from the light source. An image forming apparatus comprising: a developing device that visualizes the electrostatic latent image with toner of each color; and a transfer device that transfers the visualized toner image onto a recording medium in a superimposed manner. An image is recorded so that the writing direction in the reciprocating scanning direction of the optical deflector on the body is aligned.

本発明によれば、同一の光源からの光ビームを偏向して往路走査と復路走査で異なる被走査面を走査するため、往復走査いずれの区間でも画像を書き込む効率的な画像形成を可能にし、さらに、色ずれが少なく良好な品質の画像を形成できる光走査装置及び画像形成装置が実現される。また、光源点数若しくはその他の光学部品等の点数が少ない構成とすることで、構成が簡素で、省スペースであり、コストパフォーマンスに優れる画像書込みを可能とする光走査装置及び画像形成装置が実現される。また、低消費電力で画像を形成でき、より環境に適合した光走査装置及び画像形成装置が実現される。   According to the present invention, since the light beam from the same light source is deflected to scan different surfaces to be scanned in the forward scan and the backward scan, efficient image formation in which an image is written in any section of the reciprocating scan is enabled. Furthermore, an optical scanning apparatus and an image forming apparatus that can form an image of good quality with little color misregistration are realized. In addition, by adopting a configuration with a small number of light sources or other optical components, an optical scanning device and an image forming apparatus that enable simple image writing, space saving, and cost-effective image writing are realized. The In addition, an optical scanning apparatus and an image forming apparatus that can form an image with low power consumption and are more suitable for the environment are realized.

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態である光走査装置及び画像形成装置について、構成、動作、作用等を詳細に説明する。   Hereinafter, the configuration, operation, action, and the like of the optical scanning device and the image forming apparatus that are the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

[実施形態1]
本発明の第1の実施形態として光走査装置について述べるが、本発明の実施形態では(後述する他の実施形態においても同様)、光偏向器として、共振現象を利用した振動ミラーを用いている。そこで、まず振動ミラーについて説明する。
[Embodiment 1]
An optical scanning device will be described as a first embodiment of the present invention. In an embodiment of the present invention (the same applies to other embodiments described later), a vibrating mirror using a resonance phenomenon is used as an optical deflector. . First, the vibrating mirror will be described.

図1は、本実施形態の光走査装置に用いられる振動ミラーモジュールの構成を示した斜視図である。例えば、可動ミラーの寸法を、縦2a、横2b、厚さd、ねじり梁の長さをL、幅cとすると、Siの密度ρ、材料定数Gを用いて、慣性モーメントI及びバネ定数Kは、以下の数式1となる。   FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of a vibrating mirror module used in the optical scanning device of the present embodiment. For example, if the dimensions of the movable mirror are the length 2a, the width 2b, the thickness d, the length of the torsion beam L, and the width c, the moment of inertia I and the spring constant K are obtained using the Si density ρ and the material constant G. Is given by Equation 1 below.

Figure 2008015210
Figure 2008015210

また、共振振動数fは、以下の数式2となる。   Further, the resonance frequency f is expressed by Equation 2 below.

Figure 2008015210
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ここで、梁の長さLと、振れ角θとは比例関係にあるため、θ=A/I×f^2(A:定数)で表され、振れ角θは、慣性モーメントIに反比例し、共振振動数fを高めるには、慣性モーメントIを低減しないと振れ角θが小さくなってしまうこととなる。   Here, since the length L of the beam and the deflection angle θ are in a proportional relationship, θ = A / I × f ^ 2 (A: constant), and the deflection angle θ is inversely proportional to the moment of inertia I. In order to increase the resonance frequency f, the deflection angle θ is reduced unless the moment of inertia I is reduced.

一方、空気の誘電率ε、電極長さH、印加電圧V、電極間距離δとすると、電極間の静電力Fは、以下の数式3となる。   On the other hand, assuming that the dielectric constant ε of the air, the electrode length H, the applied voltage V, and the interelectrode distance δ, the electrostatic force F between the electrodes is expressed by the following Equation 3.

Figure 2008015210
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なお、振れ角θ=B×F/I(B:定数)とも表され、電極長さHが長いほど振れ角θが大きくなり、櫛歯状とすることで櫛歯数nに対して、2n倍の駆動トルクを得ることとなる。このように、外周長をできるだけ長くして電極長を稼ぐことで、低電圧でより大きい静電トルクを得られるようにしている。   The deflection angle θ = B × F / I (B: constant) is also expressed. The longer the electrode length H is, the larger the deflection angle θ is. Double drive torque is obtained. Thus, by increasing the outer peripheral length as much as possible to increase the electrode length, a larger electrostatic torque can be obtained at a low voltage.

ところで、可動ミラーの速度υ、面積Eに対して、空気の密度ηとすると、空気の粘性抵抗P=C×ηυ^2×E^3(C:定数)が可動ミラーの回転に対向して働くこととなる。したがって、可動ミラーを密封し減圧状態に保持するのが望ましい。以上、振動ミラーについて説明を行ったが、光偏向器としては往復走査できるものであれば振動ミラーに限定するものではない。   By the way, with respect to the speed υ and area E of the movable mirror, if the density of air is η, the air viscous resistance P = C × ηυ ^ 2 × E ^ 3 (C: constant) is opposed to the rotation of the movable mirror. Will work. Therefore, it is desirable to seal the movable mirror and keep it in a reduced pressure state. Although the vibration mirror has been described above, the optical deflector is not limited to the vibration mirror as long as it can perform reciprocal scanning.

次に、本実施形態の光走査装置について説明する。図4は、本実施形態の光走査装置の構成を示した斜視図である。光源ユニット107から出射した光ビームが、副走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ113で副走査方向にのみ各光ビームが絞られ、振動ミラー106上で主走査方向に長い線像を形成する。振動ミラー106に入射した各光ビームは振動ミラーで偏向走査され、それ以降の結像光学系である走査レンズ(振動ミラー側)120、走査レンズ(被走査面側)122及び123、そして折り返しミラー126〜131を通過することで、各被走査面である感光体ドラム101及び102の表面上にて図中矢印の方向に結像走査される。感光体ドラム103及び104への結像走査も同様である。   Next, the optical scanning device of this embodiment will be described. FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the optical scanning device of the present embodiment. The light beams emitted from the light source unit 107 are focused only in the sub-scanning direction by the cylindrical lens 113 having refractive power only in the sub-scanning direction, and a long line image is formed on the vibrating mirror 106 in the main scanning direction. . Each light beam incident on the oscillating mirror 106 is deflected and scanned by the oscillating mirror, and thereafter, a scanning lens (oscillating mirror side) 120, scanning lenses (scanned surface side) 122 and 123, and a folding mirror as an imaging optical system. By passing through 126 to 131, image formation scanning is performed in the direction of the arrow in the figure on the surfaces of the photosensitive drums 101 and 102 which are the scanning surfaces. The same applies to the imaging scan on the photosensitive drums 103 and 104.

図4に示す矢印のとおり、本実施形態における異なる感光体101及び102の表面上での結像走査の方向が互いに逆方向となっているのは、振動ミラー106の往路走査と復路走査とでそれぞれ感光体101、感光体102を結像走査していることを示している。これにより、図5に示すような、振動ミラー106の往復走査のうちいずれか一方の区間でしか感光体表面を結像走査していなかった従来の非効率的な画像書込方法に比べて、効率的な画像書込が可能となる。   As indicated by the arrows in FIG. 4, the imaging scan directions on the surfaces of the different photoconductors 101 and 102 in the present embodiment are opposite to each other in the forward scan and the backward scan of the vibrating mirror 106. It shows that the photoconductor 101 and the photoconductor 102 are imaged and scanned, respectively. As a result, as shown in FIG. 5, compared to the conventional inefficient image writing method in which the surface of the photoreceptor is imaged and scanned only in one of the reciprocating scans of the vibrating mirror 106, as shown in FIG. Efficient image writing is possible.

ここで、往路走査と復路走査とで異なる感光体を結像走査するためには、光路を切り替える手段が必要となる。例えば、光源ユニット107と振動ミラー106との間に、液晶偏光素子を光路切替手段として配備してもよい。この場合、素子に印加される電圧等によって素子の状態が変化し、前記素子を光ビームが通過することにより屈折角が変わり、前記素子後の光路を切り替えることができる。   Here, in order to image-form and scan different photoconductors in the forward scan and the backward scan, a means for switching the optical path is required. For example, a liquid crystal polarizing element may be provided as an optical path switching unit between the light source unit 107 and the vibrating mirror 106. In this case, the state of the element changes depending on the voltage applied to the element, and the refraction angle changes when the light beam passes through the element, so that the optical path after the element can be switched.

本実施形態においては、光偏向器である振動ミラーに光路切替手段の機能を持たせている。すなわち、振動ミラーは、図2に示すように、図1のさらに外枠に前述の回転軸(ねじり梁)と垂直な方向であるもう1軸の回転軸を有しており、振動ミラーは2軸で角度を変えられ、往路走査と復路走査とで光路を切り替え、異なる被走査面を結像走査できる構成となっている。このような構成にすることにより、本実施形態における副走査方向への光路切替を行うのに、特別な光路切替素子を要することがないので、部品点数の増やさないことによって、コストの増大を防ぎ、光学性能の劣化のリスクを減少している。   In this embodiment, the function of the optical path switching means is given to the vibrating mirror that is an optical deflector. That is, as shown in FIG. 2, the oscillating mirror further has another axis of rotation that is perpendicular to the above-described axis of rotation (torsion beam) in the outer frame of FIG. The angle can be changed by the axis, the optical path can be switched between forward scanning and backward scanning, and different scanning surfaces can be imaged scanned. By adopting such a configuration, no special optical path switching element is required to perform optical path switching in the sub-scanning direction in the present embodiment. Therefore, an increase in cost is prevented by not increasing the number of parts. , Reducing the risk of optical performance degradation.

図3は、光走査装置の副走査方向に沿った断面(副走査断面)の振動ミラー106の様子を示した図である。(a)は振動ミラー106が初期状態にあるとき、(b)は振動ミラー106の往路走査時、(c)は振動ミラー106の復路走査時の様子を表している。また、Aが1つの光源からの1本の入射光ビーム、Bが往路走査時の出射光ビーム、B’が復路走査時の出射光ビームを示している。   FIG. 3 is a diagram illustrating a state of the oscillating mirror 106 having a section (sub-scan section) along the sub-scanning direction of the optical scanning device. (A) shows a state when the oscillating mirror 106 is in an initial state, (b) shows a state during forward scanning of the oscillating mirror 106, and (c) shows a state during backward scanning of the oscillating mirror 106. A represents one incident light beam from one light source, B represents an emitted light beam during forward scanning, and B ′ represents an emitted light beam during backward scanning.

図3に示すように、本実施形態において振動ミラー106は、往路走査時と復路走査時とで副走査方向に異なる角度を有することにより、各出射光ビームの光路を切り替え、往路走査における出射光ビームBと復路走査における出射光ビームB’とで異なる被走査面、つまり異なる感光体上を結像走査する。これにより、1つの光源ユニット107で2つの感光体101及び102を結像走査している。ここでは、例えば、往路走査の出射光ビームBで感光体101を結像走査し、復路走査の出射光ビームB’で感光体102を結像走査するものとしている。   As shown in FIG. 3, in this embodiment, the oscillating mirror 106 has different angles in the sub-scanning direction during forward scanning and during backward scanning, thereby switching the optical path of each outgoing light beam, and outgoing light in forward scanning. Different scanning surfaces, that is, different photoconductors are image-scanned by the beam B and the outgoing light beam B ′ in the backward scanning. As a result, the two photoconductors 101 and 102 are image-scanned by one light source unit 107. Here, for example, the photosensitive member 101 is imaged and scanned by the outgoing light beam B for forward scanning, and the photosensitive member 102 is imaged and scanned by the outgoing light beam B ′ for backward scanning.

ここで、振動ミラーによる副走査方向の角度変更方法について説明する。図18は、本実施形態における振動ミラーの主走査方向の角度変位を時間軸で表した図である。振動ミラーは共振現象を用いているため、その角度変化は図18に示すように正弦波的なθ0を振幅とするカーブを描く。   Here, a method of changing the angle in the sub-scanning direction using the vibrating mirror will be described. FIG. 18 is a diagram showing the angular displacement in the main scanning direction of the oscillating mirror in the present embodiment on the time axis. Since the oscillating mirror uses a resonance phenomenon, its angular change draws a curve having an amplitude of a sinusoidal θ0 as shown in FIG.

そして、画像書込みに用いられるのは図中の+θd〜−θdの範囲である。これは、この範囲内では角度変化が略線形的であると近似でき、良好なリニアリティで感光体上を走査できるためである。よって振動ミラーは、+θd〜−θdの有効画像書込領域以外にも走査を行っており、この間に例えば同期検知や光量調整等を行っている。   The image writing is performed in the range of + θd to −θd in the drawing. This is because the angle change can be approximated to be approximately linear within this range, and the photosensitive member can be scanned with good linearity. Therefore, the oscillating mirror scans other than the effective image writing area of + θd to −θd, and performs synchronization detection, light amount adjustment, and the like during this period.

また、往路走査と復路走査とで光路を切り替えるために、振動ミラーの副走査方向の角度変更を行わなければならないが、これは、往路走査と復路走査との間の前記有効画像書込領域外のタイミングで行うことが好ましい。これは、有効画像書込領域で副走査方向の角度変更を行うと、画像を形成するための感光体上で、後述する走査線傾きや走査線曲がり等が発生し、画像品質が大きく劣化する原因となるためである。   Further, in order to switch the optical path between the forward scanning and the backward scanning, the angle of the vibrating mirror in the sub-scanning direction must be changed, which is outside the effective image writing area between the forward scanning and the backward scanning. It is preferable to carry out at the timing. This is because if the angle in the sub-scanning direction is changed in the effective image writing area, the scanning line tilt or the scanning line bending described later occurs on the photosensitive member for forming an image, and the image quality is greatly deteriorated. It is because it causes.

このような画像品質の劣化を招かないためには、振動ミラーの副走査方向の角度変更を有効画像書込領域外で行うのに加え、有効画像書込領域で振動ミラーの副走査方向の角度が一定となるように、振動ミラーを制御するとよい。これにより、振動ミラーの副走査方向の角度変更に起因する走査線傾きや走査線曲がりが起こることなく、良好な画像品質を安定して提供することができる。   In order to prevent such deterioration in image quality, in addition to changing the angle in the sub-scanning direction of the vibrating mirror outside the effective image writing area, the angle of the vibrating mirror in the sub-scanning direction in the effective image writing area The oscillating mirror may be controlled so that is constant. Thereby, it is possible to stably provide good image quality without causing the scanning line inclination or the scanning line bending due to the angle change of the vibrating mirror in the sub-scanning direction.

また、振動ミラーによる副走査方向の角度変更方法は、上記方法のほかに、主走査方向、副走査方向ともに等しい走査周波数で走査し、主走査方向の角度変更における正弦波振動の位相と、副走査方向の角度変更における正弦波振動の位相を90degとしても行ってもよい。図19は、本実施形態における振動ミラーの主走査方向と副走査方向の角度変位を時間軸で表した図である。   In addition to the method described above, the angle changing method in the sub-scanning direction using the vibrating mirror scans at the same scanning frequency in both the main scanning direction and the sub-scanning direction, The phase of the sine wave vibration in changing the angle in the scanning direction may be 90 deg. FIG. 19 is a diagram showing the angular displacement in the main scanning direction and the sub-scanning direction of the oscillating mirror in the present embodiment on the time axis.

当該方法により副走査方向の角度変更も共振振動を利用することで、振動ミラーの2次元走査をより低い消費電力で行うことができ、画像形成の際に発生する消費電力を大きく低減することが可能な光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。   By using resonance vibration to change the angle in the sub-scanning direction by this method, two-dimensional scanning of the vibrating mirror can be performed with lower power consumption, and power consumption generated during image formation can be greatly reduced. A possible optical scanning device and image forming apparatus can be provided.

この場合、有効画像書込領域において副走査方向の角度が逐次変わっているので、走査線曲がりが発生するが、主走査方向及び副走査方向の角度変更における正弦波振動の位相差を90degとすることで、有効書込領域における副走査方向の角度変更速度が最小となり、走査線曲がりを最小に抑えることができ、画像品質を良好に保つことが可能となる。   In this case, since the angle in the sub-scanning direction sequentially changes in the effective image writing area, the scanning line is bent, but the phase difference of the sine wave vibration in changing the angle in the main scanning direction and the sub-scanning direction is set to 90 deg. As a result, the speed of changing the angle in the sub-scanning direction in the effective writing area is minimized, scanning line bending can be minimized, and image quality can be kept good.

片側斜入射光学系を例に挙げるため、その光学レイアウトの副走査断面図である図13を参照して以下に説明する。走査線曲がりは、振動ミラーからの出射角が大きければ大きいほど大きくなるので、出射角が最大の3.3degのときについて説明する。   In order to give an example of a one-side oblique incidence optical system, a description will be given below with reference to FIG. 13 which is a sub-scan sectional view of the optical layout. Since the scanning line bending increases as the exit angle from the vibrating mirror increases, the case where the exit angle is the maximum 3.3 deg will be described.

出射角が3.3degのとき、振動ミラーから次の光学素子である走査レンズ(振動ミラー側)までの距離は37mmであるので、走査レンズ(振動ミラー側)へ入射する副走査方向の入射位置Hは、数式4のようにして求められる。   When the output angle is 3.3 deg, the distance from the vibrating mirror to the scanning lens (vibrating mirror side) which is the next optical element is 37 mm. Therefore, the incident position in the sub-scanning direction incident on the scanning lens (vibrating mirror side) H is obtained as shown in Equation 4.

Figure 2008015210
Figure 2008015210

ここで、有効画像書込領域の端部での画角は30degであるため、このときの振動ミラーの主走査方向角度θdは15degである。また、本実施形態において、副走査方向の角度変更における正弦波振動の位相は、主走査方向の角度変更における正弦波振動の位相と90degの差があるので、主走査方向の角度が15degのときの副走査方向の角度は75deg(若しくは105deg)である。このとき、走査レンズ(振動ミラー側)へ入射する副走査方向の入射位置Hdは、数式5のようにして求められる。   Here, since the angle of view at the end of the effective image writing area is 30 deg, the main scanning direction angle θd of the vibrating mirror at this time is 15 deg. Further, in the present embodiment, the phase of the sine wave vibration in the angle change in the sub-scanning direction has a difference of 90 deg from the phase of the sine wave vibration in the angle change in the main scanning direction, so that the angle in the main scanning direction is 15 deg. The angle in the sub-scanning direction is 75 deg (or 105 deg). At this time, the incident position Hd in the sub-scanning direction, which is incident on the scanning lens (vibrating mirror side), is obtained as in Expression 5.

Figure 2008015210
Figure 2008015210

以上より、このとき発生する走査線曲がりは、最大でもH−Hd=310μmとなる。この値は、従来の走査線曲がりに比較すると大きい値となってはいるが、走査線曲がりの向きは、斜入射特有の各光学素子に斜入射する際に発生する走査線曲がりの向きと逆方向であるためキャンセルし合い、感光体上まで導光された走査線曲がりにおいてはこれよりも小さい値となり、画像形成においては問題にならないレベルであり、この方式でも光走査装置として実現可能である。   From the above, the scanning line curve generated at this time is H-Hd = 310 μm at the maximum. Although this value is larger than the conventional scanning line bending, the direction of the scanning line bending is opposite to the direction of the scanning line bending that occurs when the oblique incident light is incident on each optical element. The direction of the scanning line cancels each other, and the scanning line curve guided to the photosensitive member has a smaller value than this, and does not cause a problem in image formation. This method can also be realized as an optical scanning device. .

さらに、後述するように、各折返しミラーの保持部による走査線曲がり補正機構によりこれを補正し、走査線曲がりをより良好にすることで、高品位な画像品質を安定して提供することができる。   Further, as will be described later, this can be corrected by the scanning line bending correction mechanism by the holding part of each folding mirror, and the scanning line bending can be improved, so that high-quality image quality can be stably provided. .

本実施形態において、図5に示す従来の光走査装置を構成するのに必要な要素であった光源ユニット108がなくても、図4では光走査装置を構成できていることからもわかるように、往路走査と復路走査で異なる感光体を走査することができるので、1つの感光体に1つの光源ユニットが必要であった従来の方式に対して、2つの感光体を1つの光源ユニットで走査できるようになり、光源ユニットの点数を半分にすることができる。   In this embodiment, as can be seen from the fact that the optical scanning device can be constructed in FIG. 4 without the light source unit 108 which is an element necessary for constructing the conventional optical scanning device shown in FIG. Since different photoconductors can be scanned in the forward scan and the backward scan, two photoconductors are scanned by one light source unit in contrast to the conventional method in which one light source unit is required for one photoconductor. The number of light source units can be halved.

光源ユニットの点数を減らすことができるということは、画像形成時の消費電力の低減や、光源やそれに付随するカップリングレンズ、シリンドリカルレンズ、光源ユニットの組付部材等のコストやスペースの削減が可能となるため、コストパフォーマンスの向上、振動ミラーに入射する前側の光学系をコンパクトにした小型の光走査装置及び画像形成装置が実現される。   The fact that the number of light source units can be reduced means that power consumption during image formation can be reduced, and the cost and space of the light source and its associated coupling lens, cylindrical lens, light source unit assembly, etc. can be reduced. Therefore, cost performance is improved, and a compact optical scanning device and image forming apparatus in which the optical system on the front side that enters the vibrating mirror is made compact are realized.

さらに、従来における画像形成の速度と同じ速度で画像形成ができる。これは以下のような理由による。振動ミラーの往路走査と復路走査とでは走査する方向が逆になるため、往復走査ともに同一の感光体上での画像形成に用いると、感光体は一定の速度で回転していることから図6に示すように走査線の傾きがジグザグな線を描き、画像の劣化となる。このため、従来は往復走査のいずれか一方の走査しか画像形成に用いていなかった。   Furthermore, image formation can be performed at the same speed as conventional image formation. This is due to the following reasons. Since the scanning direction is reversed between the forward scanning and the backward scanning of the oscillating mirror, when the reciprocating scanning is used for image formation on the same photosensitive member, the photosensitive member rotates at a constant speed. As shown in FIG. 3, the scanning line is drawn with a zigzag line, resulting in image degradation. For this reason, conventionally, only one of the reciprocating scans has been used for image formation.

本実施形態では、往復走査で2つの感光体上での画像形成を行うことができるので、例えば、従来では2つの光源ユニットを用いて振動ミラー1往復の間に2つの感光体上においてそれぞれ1本の走査線を描いていたのに対し、1つの光源ユニットで振動ミラー1往復の間に2つの感光体上にそれぞれ1本の走査線を描くことができる。つまり、光源ユニットの点数は半分にしつつ、画像形成の速度は従来と同等のものを実現できる。   In the present embodiment, since image formation can be performed on two photosensitive members by reciprocating scanning, for example, conventionally, two light source units are used and each of the two photosensitive members is reciprocated between two reciprocating mirrors. Whereas one scanning line is drawn, one light source unit can draw one scanning line on each of the two photosensitive members during one reciprocation of the vibrating mirror. That is, while the number of light source units is halved, the image forming speed can be equivalent to that of the conventional one.

また、前述の図6のような現象は、本実施形態のような、フルカラータンデム画像形成装置などにおいては、感光体間で走査線傾きが逆となってしまうので、フルカラー画像を形成する際に色ずれの原因となり、画像品質の劣化を引き起こすことになる。   Further, the phenomenon shown in FIG. 6 described above causes the scanning line inclination to be reversed between the photosensitive members in a full-color tandem image forming apparatus or the like as in the present embodiment. Therefore, when forming a full-color image. This causes color misregistration and causes image quality degradation.

これを防ぐためには、走査レンズ120や走査レンズ122、123に走査線傾きを発生させる特性を持たせる。例えば、図7に示すように、往路走査時の走査線Bには、回転していない感光体上で走査開始端から走査終了端にかけて副走査方向の上方向に向かうような走査線傾きを持たせて、復路走査時の走査線B’にも回転していない感光体上で走査開始端から走査終了端にかけて副走査方向の上方向に向かうような走査線傾きを持たせるとする。これにより、往復走査で感光体上での走査の向きは逆となるので、感光体上での各走査線傾きの向きは逆向きとなる。   In order to prevent this, the scanning lens 120 and the scanning lenses 122 and 123 are provided with a characteristic that causes a scanning line inclination. For example, as shown in FIG. 7, the scanning line B during forward scanning has a scanning line inclination on the non-rotating photoconductor from the scanning start end to the scanning end end in an upward direction in the sub-scanning direction. Thus, it is assumed that the scanning line B ′ at the time of backward scanning also has a scanning line inclination on the photosensitive member which is not rotated from the scanning start end to the scanning end end so as to go upward in the sub-scanning direction. As a result, the scanning direction on the photosensitive member is reversed in the reciprocating scanning, so that the direction of each scanning line inclination on the photosensitive member is reversed.

そして、この傾きの大きさを調整すると、感光体を回転させる画像形成の際は、図8に示すように、前述した走査線傾きが画像形成時に回転して生じる走査線傾きとキャンセルし、回転している感光体上での副走査方向の走査線傾きを略0にすることができる。この方法により、各感光体上での走査線傾きの相違を略0にすることができ、前述した課題である色ずれを低減し、画像品質の向上が実現できる。   Then, when the magnitude of this inclination is adjusted, as shown in FIG. 8, when the image is formed by rotating the photosensitive member, the above-described scanning line inclination is canceled with the scanning line inclination generated when the image is formed and rotated. The scanning line inclination in the sub-scanning direction on the photosensitive member can be made substantially zero. By this method, the difference in the scanning line inclination on each photoconductor can be made substantially zero, and the color misregistration, which is the problem described above, can be reduced and the image quality can be improved.

また、走査線傾きの調整方法の一例として、走査レンズ122及び123を、光軸方向を回転軸として回転させる方法がある。各光ビームの光路ごとにある走査レンズ122及び123を個別に調整することができるので、各走査線傾き補正の自由度が高く色ずれの低減を容易に行うことができ、画像品質の向上が実現できる。   Further, as an example of a method for adjusting the scanning line inclination, there is a method in which the scanning lenses 122 and 123 are rotated about the optical axis direction as a rotation axis. Since the scanning lenses 122 and 123 for each optical path of each light beam can be individually adjusted, the degree of freedom in correcting each scanning line inclination is high, and color misregistration can be easily reduced, thereby improving the image quality. realizable.

前記した走査線傾き調整方法は、各光ビームの各光路における走査レンズが単玉の場合は利用できない。しかし、別の走査線傾きの調整方法として、例えば、各光ビームの光路ごとにある折返しミラーのシフト量や傾きを調整することでも各走査線傾きを調整し、向きを揃えて色ずれを低減することができる。以上、走査線傾きの調整方法の例を挙げたが、走査線傾きの調整方法は前記の例には限らない。   The scanning line tilt adjustment method described above cannot be used when the scanning lens in each optical path of each light beam is a single lens. However, as another method of adjusting the scan line tilt, for example, the scan line tilt can be adjusted by adjusting the shift amount and tilt of the folding mirror for each optical path of each light beam, and the orientation is aligned to reduce color misregistration. can do. As mentioned above, although the example of the adjustment method of scanning line inclination was given, the adjustment method of scanning line inclination is not restricted to the said example.

図9は、本実施形態における走査レンズ120の好適な配置を示した副走査断面図である。本実施形態において、図9のように、振動ミラー106に最も近い走査レンズ120を、振動ミラーの往路走査と復路走査とでの2本の光ビームで共用するとより好ましい。これにより、本実施形態における走査レンズ120は、2つの光ビームにつき1つの点数を用いればよく、部品点数が減ることによりその分のコストやスペースを削減することが可能となる。   FIG. 9 is a sub-scanning sectional view showing a preferred arrangement of the scanning lens 120 in the present embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 9, it is more preferable that the scanning lens 120 closest to the oscillating mirror 106 is shared by two light beams for the forward scanning and the backward scanning of the oscillating mirror. As a result, the scanning lens 120 in this embodiment may use one point for each of the two light beams, and the cost and space can be reduced by reducing the number of parts.

また、図9に示すように、走査レンズ120の入射面に入射する各光ビームの入射位置、入射角度が、副走査方向において対称な関係となっていることがより好ましい。このような構成にすることによって、対となっている光ビームをそれぞれの被走査面上に結像走査するそれぞれの結像光学系を、同じ特性を有する結像光学系にて構成することができ、光路分離のため共有化できない折返しミラー126〜131や走査レンズ122及び123等の部品の共通化が可能となる。これにより、前記各部品の汎用性が向上し、開発、設計から製造に至るまでのコストを低減することができる。   In addition, as shown in FIG. 9, it is more preferable that the incident position and incident angle of each light beam incident on the incident surface of the scanning lens 120 have a symmetrical relationship in the sub-scanning direction. By adopting such a configuration, it is possible to configure each imaging optical system that forms and scans a pair of light beams on each scanning surface with an imaging optical system having the same characteristics. It is possible to share components such as the folding mirrors 126 to 131 and the scanning lenses 122 and 123 that cannot be shared due to optical path separation. Thereby, the versatility of each of the components is improved, and the cost from development, design to manufacturing can be reduced.

[実施形態2]
続いて、本発明の第2の実施形態としての光走査装置について説明する。図10は、本実施形態の光走査装置の構成を示した斜視図である。本実施形態では、同一の光源からの光ビームを振動ミラーの往路走査と復路走査とで異なる感光体に導光しており、光源の点数を従来のものに比べ半分にしている点で実施形態1と共通する。
[Embodiment 2]
Next, an optical scanning device as a second embodiment of the present invention will be described. FIG. 10 is a perspective view showing the configuration of the optical scanning device of the present embodiment. In this embodiment, the light beam from the same light source is guided to different photoconductors in the forward scanning and the backward scanning of the oscillating mirror, and the number of light sources is halved compared to the conventional one. 1 and common.

他方、実施形態1との相違点は、光源ユニットからの光ビームを各感光体へ導光する光路である。光路の構成を図10に示すようにすることにより、振動ミラー106や走査レンズ120の点数が、実施形態1のときの2つから1つに減ずることができ、その分のコストダウンや省スペース化が可能となる。   On the other hand, the difference from the first embodiment is an optical path for guiding a light beam from the light source unit to each photoconductor. By making the configuration of the optical path as shown in FIG. 10, the number of points of the oscillating mirror 106 and the scanning lens 120 can be reduced from two in the first embodiment to one, thereby reducing the cost and saving space. Can be realized.

また、実施形態1のように複数の振動ミラーを備える場合には、すべての感光体で1つの画像を形成するので、複数の振動ミラーを共通の走査周波数で駆動する必要があるが、本実施形態のように振動ミラーが1つだと、振動ミラー間の走査周波数を合わせるための特別な制御手段は必要ではなくなる。このため、全ての感光体が均一の走査周波数で走査されることにより安定した画像形成が行え、さらに、光走査装置をシンプルに構成できる上にその分のコストも減ずることができる。   In addition, when a plurality of vibrating mirrors are provided as in the first embodiment, since one image is formed by all the photosensitive members, it is necessary to drive the plurality of vibrating mirrors at a common scanning frequency. If there is one oscillating mirror as in the form, no special control means for adjusting the scanning frequency between the oscillating mirrors is required. For this reason, all the photoconductors are scanned at a uniform scanning frequency, so that stable image formation can be performed. Further, the optical scanning device can be simply configured and the cost can be reduced.

図11は、本実施形態における振動ミラーと走査レンズに対する光ビームの入出射の位置関係を示した図で、2つの光源からの光ビームを振動ミラーに入射し、副走査方向に角度を変更できる振動ミラーからの出射光ビームの、副走査方向の出射角度や出射位置の、いくつかの例を表している。全ての例で、振動ミラー106を水平方向と垂直に図示している。ここでは水平面を基準面(対称基準軸)として振動ミラー106や走査レンズ120を配置しているが、光走査装置を画像形成装置の中で傾けて配置する場合もあり、本実施形態における基準面は水平面だけには限らない。   FIG. 11 is a diagram showing the positional relationship of light beam incidence and emission with respect to the oscillating mirror and the scanning lens in this embodiment. Light beams from two light sources are incident on the oscillating mirror and the angle can be changed in the sub-scanning direction. Several examples of the emission angle and emission position of the outgoing light beam from the vibrating mirror in the sub-scanning direction are shown. In all examples, the oscillating mirror 106 is illustrated vertically and horizontally. Here, the oscillating mirror 106 and the scanning lens 120 are arranged with the horizontal plane as a reference plane (symmetric reference axis). However, the optical scanning apparatus may be arranged to be inclined in the image forming apparatus. Is not limited to the horizontal plane.

A107は、光源ユニット107から振動ミラー106に入射する光ビームであり、A108は、光源ユニット108から振動ミラー106に入射する光ビームである。また、B107は、光ビームA107が振動ミラー106の往路走査により偏向走査された光ビームであり、B’107は。光ビームA107が振動ミラー106の復路走査により偏向走査された光ビームである。そして、B108は、光ビームA108が振動ミラー106の往路走査により偏向走査された光ビームであり、B’108は、光ビームA108が振動ミラー106の復路走査により偏向走査された光ビームである。   A 107 is a light beam incident on the vibrating mirror 106 from the light source unit 107, and A 108 is a light beam incident on the vibrating mirror 106 from the light source unit 108. B107 is a light beam obtained by deflecting and scanning the light beam A107 by the forward scanning of the vibrating mirror 106, and B'1007. The light beam A 107 is a light beam that has been deflected and scanned by the backward scanning of the oscillating mirror 106. B108 is a light beam obtained by deflecting and scanning the light beam A108 by the forward scanning of the vibrating mirror 106, and B'1008 is a light beam obtained by deflecting and scanning the light beam A108 by the backward scanning of the vibrating mirror 106.

図11(a)は、2つの光ビームが振動ミラー106に水平入射し、振動ミラー106が往復走査どちらか一方のみ副走査方向に角度を設けることによって、そのときの光ビームが副走査方向に角度を有して出射される図である。また、図11(b)は、2つの光ビームが振動ミラー106に水平入射し、振動ミラー106が往復双方の走査で副走査方向に角度を設けることによって、全ての光ビームが副走査方向に角度を有して出射される図である。   In FIG. 11A, two light beams are horizontally incident on the vibrating mirror 106, and only one of the vibrating mirrors 106 is reciprocally scanned to provide an angle in the sub-scanning direction. It is a figure radiate | emitted with an angle. In FIG. 11B, two light beams are horizontally incident on the vibrating mirror 106, and the vibrating mirror 106 is provided with an angle in the sub-scanning direction in both reciprocating scans, so that all the light beams are in the sub-scanning direction. It is a figure radiate | emitted with an angle.

図11(c)は、2つの光ビームが副走査方向に等しい角度で振動ミラー106に入射し、往復走査どちらか一方の出射光ビームが水平出射され、残りの一方が副走査方向に角度を有して出射される図である。また、図11(d)は、2つの光ビームが副走査方向に等しい角度で振動ミラー106に入射し、全ての光ビームが副走査方向に角度を有して出射される図である。   In FIG. 11C, two light beams are incident on the oscillating mirror 106 at an equal angle in the sub-scanning direction, one of the reciprocating scanning beams is emitted horizontally, and the other one is angled in the sub-scanning direction. FIG. FIG. 11D is a diagram in which two light beams are incident on the vibrating mirror 106 at an angle equal to the sub-scanning direction, and all the light beams are emitted with an angle in the sub-scanning direction.

図11(e)は、2つの光ビームが副走査方向に互いに逆向きで大きさが等しい角度で振動ミラー106に入射し、全ての光ビームが対称基準面に対して対称の角度を有して出射される図である。この他にも、1つの光ビームが水平に、もう1つの光ビームが副走査方向に角度を有して振動ミラー106に入射する場合等もあり、光ビームの振動ミラーへの入射位置や角度、振動ミラーの副走査方向の偏向角度、光ビームの出射角度等は図11に図示した例だけに限らない。   In FIG. 11E, two light beams are incident on the oscillating mirror 106 at angles equal to each other in opposite directions in the sub-scanning direction, and all the light beams have symmetric angles with respect to the symmetric reference plane. FIG. In addition to this, there is a case where one light beam is incident on the oscillating mirror 106 with an angle in the horizontal direction and another light beam with an angle in the sub-scanning direction. The deflection angle of the vibrating mirror in the sub-scanning direction, the light beam emission angle, etc. are not limited to the example shown in FIG.

本実施形態では、斜入射光学系特有の走査線曲がりや波面収差によるビームスポット径太りが発生するが、これは、より好ましい図11(b)、(d)、(e)のように、副走査方向に関して対称な形状の走査レンズの、副走査方向に略対称な入射位置に略等しい角度で各光ビームが入射する構成をとることによって低減することができる。このような構成にすることによって、各光ビームを各感光体へ導光する折返しミラーによる光路分離可能な距離を、最小の副走査方向の入射角度で確保することができる。斜入射光学系特有の走査線曲がりや波面収差によるビームスポット径太りは、振動ミラーによる偏向後の光学素子への副走査方向の入射角度の大きさや入射位置の走査レンズの母線からの距離によるので、該構成をとることにより、走査線曲がりや波面収差によるビームスポット径太りを低減でき、品質の良い画像を安定して形成することが可能となる。   In the present embodiment, the beam spot diameter is increased due to the scanning line bending and wavefront aberration peculiar to the oblique incidence optical system. This is more preferable as shown in FIGS. 11 (b), 11 (d) and 11 (e). This can be reduced by adopting a configuration in which each light beam is incident at an angle substantially equal to an incident position substantially symmetrical in the sub-scanning direction of the scanning lens having a symmetrical shape with respect to the scanning direction. By adopting such a configuration, it is possible to secure the distance that allows the optical path separation by the folding mirror that guides each light beam to each photoconductor with the minimum incident angle in the sub-scanning direction. The beam spot diameter thickening due to the scanning line bending and wavefront aberration peculiar to the oblique incidence optical system depends on the size of the incident angle in the sub-scanning direction to the optical element after deflection by the vibrating mirror and the distance from the scanning lens bus at the incident position. By adopting this configuration, it is possible to reduce the beam spot diameter increase due to scanning line bending and wavefront aberration, and it is possible to stably form a high-quality image.

ここで、斜入射光学系特有の走査線曲がりと波面収差によるビームスポット径太りについて詳述する。   Here, the scanning line bending and the beam spot diameter increase due to wavefront aberration, which are specific to the oblique incidence optical system, will be described in detail.

斜入射光学系における、走査線曲がりについて説明する。例えば、走査光学系を構成する走査レンズ、特に副走査方向に強い屈折力を有する走査レンズ入射面の主走査方向の形状が、偏向反射面の光ビームの反射点を中心とする円弧形状でない限り、主走査方向のレンズ高さにより光偏向器の偏向反射面から走査レンズ入射面までの距離は異なる。通常、走査レンズを前記形状にすることは、光学性能を維持する上で困難である。つまり、通常の光ビームは、光偏向器により偏向走査され、各像高にて主走査断面において、レンズ面に対し垂直入射することはなく、主走査方向にある入射角を有して入射する。   The scanning line bending in the oblique incidence optical system will be described. For example, unless the shape of the scanning lens constituting the scanning optical system, particularly the scanning lens entrance surface having strong refractive power in the sub-scanning direction, is an arc shape centered on the reflection point of the light beam on the deflecting reflection surface The distance from the deflecting / reflecting surface of the optical deflector to the incident surface of the scanning lens varies depending on the lens height in the main scanning direction. Usually, it is difficult to make the scanning lens in the above shape in order to maintain optical performance. That is, a normal light beam is deflected and scanned by an optical deflector, and does not enter the lens surface perpendicularly at each image height in the main scanning section, but with an incident angle in the main scanning direction. .

斜入射されているため副走査方向にも角度を有していることにより、光偏向器により偏向反射された光ビームは、像高により光偏向器の偏向反射面から走査レンズ入射面までの距離は異なり、図12に示すように、被走査面に近い方のレンズ(走査レンズ122〜125)への副走査方向の入射高さが周辺に行くほど中心より高い位置、若しくは低い位置(光ビームの副走査方向の持つ角度の方向により異なる)に入射される。   Since the light beam is obliquely incident and has an angle in the sub-scanning direction, the light beam deflected and reflected by the optical deflector is a distance from the deflecting reflection surface of the optical deflector to the scanning lens incident surface due to the image height. In contrast, as shown in FIG. 12, the incident height in the sub-scanning direction to the lens closer to the surface to be scanned (scanning lenses 122 to 125) becomes higher or lower (light beam) from the center as it goes to the periphery. Depending on the angle direction of the sub-scanning direction.

この結果、副走査方向に屈折力を持つ面を通過する際に、副走査方向に受ける屈折力が異なり走査線曲がりが発生してしまう。通常の水平入射であれば、偏向反射面から走査レンズ入射面までの距離が異なっても、光ビームは走査レンズに対し水平に進行するため、走査レンズ上での副走査方向の入射位置が異なることはなく、走査線曲がりの発生が生じない。   As a result, when passing through a surface having refracting power in the sub-scanning direction, the refracting power received in the sub-scanning direction differs and scanning line bending occurs. In the case of normal horizontal incidence, the light beam travels horizontally with respect to the scanning lens even if the distance from the deflecting / reflecting surface to the scanning lens incidence surface is different. There is no occurrence of bending of the scanning line.

さらに、温度変化時の走査線曲がり変動について説明を加える。近年は、コスト面、高画質化のための設計時におけるレンズ形状の自由度(非球面形状等)から、走査レンズの材料としてはプラスチックを用いることが一般的となっているため、温度変化によるレンズ形状変化は、ガラスレンズに比べて大きい。   Further, a description will be given of fluctuations in the scanning line curve when the temperature changes. In recent years, plastics are commonly used as the material for scanning lenses due to the degree of freedom in lens shape (aspherical shape, etc.) at the time of design for cost and high image quality. The lens shape change is larger than that of the glass lens.

上記説明のように、斜入射光学系においては、走査レンズ入射面においては、光ビームが副走査方向に湾曲した状態で走査される。このため、温度変化により走査レンズの曲率半径や肉厚、走査レンズに入射する光ビームの副走査方向の入射角度、入射位置が変化すると、主走査方向で異なる屈折変化を起こし走査線曲がりが発生する。   As described above, in the oblique incidence optical system, scanning is performed with the light beam curved in the sub-scanning direction on the scanning lens incident surface. For this reason, if the radius of curvature and thickness of the scanning lens and the incident angle and incident position of the light beam incident on the scanning lens change due to temperature changes, different refraction changes occur in the main scanning direction and scanning line bending occurs. To do.

また、上記説明同様に、通常の水平入射であれば、偏向反射面から走査レンズ入射面までの距離が異なっても、光ビームは走査レンズに対し水平に進行するため、走査レンズ上での副走査方向の入射位置が光軸とほぼ同じ高さで異なることはなく、走査線曲がりの発生は極めて小さい。つまり、通常のレンズでは母線上を光ビームが通過するため、温度変化により曲率半径が変化しても、結像位置(デフォーカス方向)は変化するが、光線の副走査方向への屈折は生じない(若しくは僅かである)ため、走査線曲がり(被走査面上の走査線の副走査方向の位置)の変化は極めて小さくなる。   Similarly to the above description, in the case of normal horizontal incidence, the light beam travels horizontally with respect to the scanning lens even if the distance from the deflecting reflection surface to the scanning lens incidence surface is different. The incident position in the scanning direction does not differ at almost the same height as the optical axis, and the occurrence of scanning line bending is extremely small. In other words, since the light beam passes through the generatrix with a normal lens, the imaging position (defocus direction) changes even if the radius of curvature changes due to temperature changes, but refraction of light rays in the sub-scanning direction occurs. Since there is no (or slight) change in the scanning line bending (the position of the scanning line in the sub-scanning direction on the surface to be scanned) is extremely small.

以上のように、大きな走査線曲がりの発生は、斜入射光学系特有の課題であり、その発生方向は、例えば、本実施形態における基準面(対称基準面)を挟んで副走査方向の両側で異なる。つまり、図13において、領域1から入射する光ビームと、領域2から入射する光ビームで発生方向は逆転する。これは、走査レンズに入射する走査線の湾曲が、走査レンズに入射する光ビームの副走査方向の入射角の方向、つまり斜入射の方向(図13の領域1側からの入射か領域2側からの入射か)によりその方向が逆転するためである。特に、副走査方向に強い屈折力を有する走査レンズへの入射する走査線の湾曲が走査線曲がりを発生させるが、その理由は前述した通りである。   As described above, the occurrence of a large scanning line bend is a problem peculiar to the oblique incidence optical system, and the generation direction thereof is, for example, on both sides in the sub-scanning direction across the reference plane (symmetric reference plane) in the present embodiment. Different. That is, in FIG. 13, the generation direction is reversed between the light beam incident from the region 1 and the light beam incident from the region 2. This is because the curvature of the scanning line incident on the scanning lens is the direction of the incident angle in the sub-scanning direction of the light beam incident on the scanning lens, that is, the direction of oblique incidence (incident from the region 1 side or region 2 side in FIG. This is because the direction is reversed depending on whether the light is incident from the light source. In particular, the curvature of the scanning line incident on the scanning lens having a strong refractive power in the sub-scanning direction causes the scanning line to be bent for the reason described above.

同様に、温度変化が生じたときにおいても、走査線曲がりの変化は、対称基準面を挟んで副走査方向の両側で逆となる。このように、異なる被走査面で走査線曲がりの方向が逆転した場合、各色を重ね合わせた場合には色ずれとなってしまい、カラー画像の品質が著しく低下してしまう。   Similarly, when a temperature change occurs, the change in the scanning line curve is reversed on both sides in the sub-scanning direction with the symmetrical reference plane interposed therebetween. As described above, when the direction of the scanning line bending is reversed on different scanning surfaces, when the respective colors are overlapped, color misregistration is caused, and the quality of the color image is remarkably deteriorated.

副走査方向への折返しミラーの枚数を、対称基準面を挟んで副走査方向の両側で、奇数枚あるいは偶数枚と異ならせると、副走査方向の折返しミラーにより折り返された走査線は副走査方向に反転するため、対称基準面を挟んで副走査方向の両側で走査線曲がりの発生方向が異なった場合においても、その方向を同一方向に合わせることができる。その結果、カラー機における色重ねにおいて、色ずれの発生を低減することができ、良好なカラー画像を達成可能となる。   If the number of folding mirrors in the sub-scanning direction is different from the odd number or even number on both sides in the sub-scanning direction across the symmetry reference plane, the scanning lines folded by the folding mirror in the sub-scanning direction will be Therefore, even when the generation direction of the scanning line is different on both sides in the sub-scanning direction across the symmetry reference plane, the direction can be adjusted to the same direction. As a result, the occurrence of color misregistration can be reduced in color superposition in a color machine, and a good color image can be achieved.

走査線曲がりは、斜入射角が大きいほど走査レンズへ入射する走査線の湾曲が大きくなり、発生量が大きくなる。つまり、例えば図11(e)の方式においては、内側2つの光ビームB108及びB’107に対し、外側2つの光ビームB107及びB’108の走査線曲がりの発生量は大きい。また、温度変動時の走査線曲がり発生量も外側の光ビームで大きくなる。   As the oblique incident angle increases, the curvature of the scanning line incident on the scanning lens increases and the amount of generation of the scanning line bending increases. That is, for example, in the method of FIG. 11E, the amount of scan line bending of the two outer light beams B107 and B′108 is larger than the two inner light beams B108 and B′107. Further, the amount of scan line bending when the temperature fluctuates also increases with the outer light beam.

しかし、本実施形態によれば、走査線曲がりの発生方向を一致させることができるため、色ずれの発生を小さく抑えることが可能となる。また、斜入射光学系で発生する走査線曲がり及び色ずれの影響をより小さくするためには、設計時に走査線曲がりの発生を小さく抑えることがより好ましい。   However, according to the present embodiment, the generation direction of the scanning line can be matched, so that the occurrence of color misregistration can be suppressed. Further, in order to reduce the influence of scanning line bending and color misregistration generated in the oblique incidence optical system, it is more preferable to suppress the generation of scanning line bending at the time of design.

そして、副走査方向に強い屈折力を持つ走査レンズを、副走査方向にシフト偏芯したり、副走査方向にチルト偏芯したりすることで、走査線曲がりの発生を低減することができる。より良好に補正するためには、走査レンズに主走査方向に異なる副走査方向のシフト偏芯若しくはチルト偏芯を行うことで、母線を副走査方向に湾曲させ、各像高に向かう光ビームを偏向させるようにしてもよい。このように、斜入射光学系による走査線曲がりの発生を良好に補正することが可能である。   Further, by causing the scanning lens having a strong refractive power in the sub-scanning direction to be shifted eccentrically in the sub-scanning direction or tilted eccentrically in the sub-scanning direction, the occurrence of scanning line bending can be reduced. In order to perform better correction, by performing shift decentering or tilt decentering in the sub-scanning direction different in the main scanning direction on the scanning lens, the bus line is curved in the sub-scanning direction, and the light beam directed to each image height is transmitted. You may make it deflect. In this way, it is possible to satisfactorily correct the occurrence of scanning line bending due to the oblique incidence optical system.

しかし、図14に示すように、前記母線を湾曲させる面においては、副走査方向に曲率を有するため、組付誤差、加工誤差、環境変動等の影響により、同レンズに入射する光ビームが副走査方向にシフトした場合、副走査方向のレンズの屈折力の影響を受け、走査線曲がりの形状が変化し、カラー画像においては、初期の(若しくは設計時の)色ずれ抑制の効果は得られず、色ずれが発生してしまう課題がある。   However, as shown in FIG. 14, the surface that curves the generatrix has a curvature in the sub-scanning direction, so that the light beam incident on the lens is sub-beamed due to the effects of assembly errors, processing errors, environmental fluctuations, and the like. When shifted in the scanning direction, the shape of the scanning line curve changes due to the influence of the refractive power of the lens in the sub-scanning direction, and an initial (or design) color shift suppression effect is obtained in a color image. Therefore, there is a problem that color misregistration occurs.

そこで、より良好に走査線曲がりを安定して低減させるため、本実施形態においては、走査レンズの少なくとも1面について、副走査方向の形状は曲率を持たない平面形状とし、かつ、レンズ長手方向(主走査方向)のレンズ高さに応じてレンズ短手方向(副走査方向)の偏芯角度(チルト量)が異なる特殊面とすることで、走査線曲がりの補正を行っている。前記特殊面のチルト量(偏芯角度)とは、光学素子の光学面における短手方向の傾き角をいう。チルト量が0であるときには傾きがない状態、つまり通常のレンズと同じ状態となる。   Therefore, in order to more stably reduce the scanning line bending, in this embodiment, the shape in the sub-scanning direction is a planar shape having no curvature and the lens longitudinal direction (at least one surface of the scanning lens) The scanning line bending is corrected by using a special surface having a decentering angle (tilt amount) different in the lens lateral direction (sub-scanning direction) according to the lens height in the main scanning direction. The tilt amount (eccentric angle) of the special surface refers to a tilt angle in the short direction on the optical surface of the optical element. When the tilt amount is 0, there is no tilt, that is, the same state as a normal lens.

さらに、特殊面について説明を加える。特殊面の面形状は、以下の数式6による。但し、本発明の内容は以下の式に限定されるものではなく、同一の面形状を別の形状式を用いて特定することも可能である。光軸を含み、主走査方向に平行な平断面である主走査断面内の近軸曲率半径をRY、光軸から主走査方向の距離をY、高次係数をA、B、C、D…とし、主走査断面に直交する副走査断面内の近軸曲率半径をRZとする。   Furthermore, a special aspect will be explained. The surface shape of the special surface is according to Equation 6 below. However, the content of the present invention is not limited to the following formula, and the same surface shape can be specified using another shape formula. The paraxial radius of curvature in the main scanning section, which is a flat section parallel to the main scanning direction, including the optical axis, is RY, the distance from the optical axis to the main scanning direction is Y, the higher order coefficients are A, B, C, D,. Let RZ be the paraxial radius of curvature in the sub-scan section that is orthogonal to the main scan section.

Figure 2008015210
Figure 2008015210

但し、Cm=1/RY、Cs(Y)=1/RZとする。また、「(F0+F1・Y+F2・Y^2+F3・Y^3+F4・Y^4+・・・)Z」は、チルト量を表す部分であり、チルト量を持たないとき、F0、F1、F2・・・は全て0である。F1、F2・・・が0でないとき、チルト量は主走査方向に変化することになる。   However, Cm = 1 / RY and Cs (Y) = 1 / RZ. Further, “(F0 + F1 · Y + F2 · Y ^ 2 + F3 · Y ^ 3 + F4 · Y ^ 4 +...) Z” is a portion representing the tilt amount. When there is no tilt amount, F0, F1, F2. Are all zero. When F1, F2,... Are not 0, the tilt amount changes in the main scanning direction.

さらに、特殊面の副走査方向の形状について曲率を持たない平面形状としている理由について説明する。図14(b)に示すように、入射光線が副走査方向にシフトした場合、特殊面は屈折力を持たないため光線の進行方向もシフトするのみで、その方向の変化は小さい。一方、図14(a)に示すように、母線が湾曲した面のように副走査方向に曲率を持つ、つまり屈折力を有する面では、入射光線が副走査方向にシフトした場合、屈折力が変わることにより光線の進行方向が変わる。各像高でこの進行方向の変化量が異なると、走査線曲がりが大きく発生してしまう。また、光ビームのスキューが発生し、波面収差の劣化、またビームスポット径の劣化が生じる。以上の理由から、特殊面における副走査方向の形状は、曲率を持たない平面形状とする必要がある。   Further, the reason why the special surface has a planar shape with no curvature in the sub-scanning direction will be described. As shown in FIG. 14B, when the incident light beam is shifted in the sub-scanning direction, the special surface does not have a refractive power, so only the traveling direction of the light beam is shifted, and the change in the direction is small. On the other hand, as shown in FIG. 14A, on a surface having a curvature in the sub-scanning direction, that is, a surface having a refractive power, such as a curved surface of the bus, when the incident light beam is shifted in the sub-scanning direction, the refractive power is By changing, the traveling direction of the light beam changes. If the amount of change in the advancing direction is different at each image height, the scanning line is greatly bent. In addition, a skew of the light beam occurs, which causes deterioration of wavefront aberration and beam spot diameter. For the above reasons, the shape in the sub-scanning direction on the special surface needs to be a planar shape having no curvature.

そして、前記特殊面により各像高に向かう光ビームの副走査方向の方向に対し、走査レンズの主走査方向に異なるチルト量を最適に与えることで、走査線曲がりを補正することが可能となる。   Then, the scanning line bending can be corrected by optimally giving a different tilt amount in the main scanning direction of the scanning lens with respect to the direction of the sub-scanning direction of the light beam directed to each image height by the special surface. .

異なる被走査面に向かう光ビームごと、つまり対称基準面に対する副走査方向の角度(斜入射角度)ごとに前記特殊面を最適に設定することで、全ての光ビームにおいて良好な走査線曲がり補正及び波面収差補正が可能となる。この場合、斜入射角度が異なっても、前記特殊面を用い形状式の係数を変えて最適に設計することで対応可能となる。   Optimum setting of the special surface for each light beam directed to different scanned surfaces, that is, for each angle (oblique incidence angle) in the sub-scanning direction with respect to the symmetrical reference surface, makes it possible to correct the scanning line curvature and Wavefront aberration correction can be performed. In this case, even if the oblique incidence angle is different, it can be coped with by designing optimally by changing the coefficient of the shape formula using the special surface.

また、前記特殊面は、上述したように、斜入射光学系により発生する波面収差の劣化も補正可能である。ここで、斜入射による波面収差劣化について説明する。   Further, as described above, the special surface can correct the deterioration of the wavefront aberration generated by the oblique incidence optical system. Here, wavefront aberration deterioration due to oblique incidence will be described.

先の説明の通り、走査光学系を構成する走査レンズ入射面の主走査方向の形状が、偏向反射面の光ビームの反射点を中心とする円弧形状でない限り、像高により光偏向器の偏向反射面から走査レンズ入射面までの距離は異なる。通常、走査レンズを前記形状にすることは、光学性能を維持する上で困難である。つまり、通常の光ビームは、光偏向器により偏向走査され、各像高にて主走査断面において、レンズ面に対し垂直入射することはなく、主走査方向にある入射角を持って入射する。   As described above, the deflection of the optical deflector depends on the image height unless the shape in the main scanning direction of the entrance surface of the scanning lens constituting the scanning optical system is an arc shape centered on the reflection point of the light beam on the deflection reflection surface. The distance from the reflecting surface to the scanning lens entrance surface is different. Usually, it is difficult to make the scanning lens in the above shape in order to maintain optical performance. That is, a normal light beam is deflected and scanned by an optical deflector, and does not enter the lens surface perpendicularly at each image height in the main scanning section, but with an incident angle in the main scanning direction.

光偏向器により偏向反射された光ビームは、主走査方向に一定の幅を持っており、光ビーム内で主走査方向の両端の光ビームは、光偏向器の偏向反射面から走査レンズ入射面までの距離が異なり、副走査方向に角度を持っている(斜入射されているため)ことにより、走査レンズにねじれた状態で入射することになる。この結果、波面収差が著しく劣化し、ビームスポット径が太る。主走査方向の入射角は、周辺像高に行くほどきつくなり、光ビームのねじれは大きくなり、周辺に行くほど波面収差の劣化によるビームスポット径の太りは大きくなる。   The light beam deflected and reflected by the optical deflector has a certain width in the main scanning direction, and the light beams at both ends in the main scanning direction within the light beam are incident from the deflection reflecting surface of the optical deflector to the scanning lens incident surface. The distance is different and the angle is in the sub-scanning direction (because it is obliquely incident), so that the light enters the scanning lens in a twisted state. As a result, the wavefront aberration is significantly degraded and the beam spot diameter is increased. The incident angle in the main scanning direction becomes tighter toward the peripheral image height, the twist of the light beam increases, and the beam spot diameter increases due to the wavefront aberration deterioration toward the periphery.

波面収差補正と走査線曲がりの補正を良好に行うために、走査レンズを少なくとも2枚で構成し、それぞれに前記説明の特殊面を採用することが望ましい。すなわち、光偏向器に近い走査レンズ(少なくとも副走査方向に強い屈折力を持つ走査レンズより光偏向器側の走査レンズ)の特殊面で波面収差補正を行い、被走査面に近い走査レンズ(副走査方向に強い屈折力を持つ走査レンズ)の特殊面で走査線曲がり補正を行うように、それぞれの補正機能を分離することで、ビームスポット径のさらなる小径化と走査線曲がりの低減を達成可能となる。もちろん、完全に機能分離させなけばならないわけではなく、それぞれの特殊面で、波面収差補正の一部、走査線曲がり補正の一部を受け持つように構成してもよい。   In order to satisfactorily correct the wavefront aberration and the scanning line bending, it is desirable to configure at least two scanning lenses and to use the special surfaces described above for each. That is, wavefront aberration correction is performed on a special surface of the scanning lens close to the optical deflector (at least the scanning lens closer to the optical deflector than the scanning lens having strong refractive power in the sub-scanning direction), and the scanning lens close to the scanned surface (sub-scan By separating each correction function so that scanning line bending correction is performed on a special surface of a scanning lens having a strong refractive power in the scanning direction, it is possible to further reduce the beam spot diameter and reduce scanning line bending. It becomes. Of course, it is not necessary to completely separate the functions, and each special surface may be configured to handle a part of wavefront aberration correction and a part of scanning line bending correction.

また、波面収差補正について説明を加える。先の説明の通り、走査レンズへの主走査方向の入射角は周辺像高に行くほどきつくなり、周辺像高を描く光ビームほどねじれは大きくなり、波面収差の劣化によるビームスポット径の太りは大きくなる。そこで、前記特殊面において、光軸から主走査方向に離れるに従って偏心量が増加する面形状とすることが望ましい。光軸近傍、つまり中央像高付近での光ビームは、レンズ面にほぼ垂直に入射するため、光ビームが副走査方向に角度を持つことによる波面収差の劣化は小さい。そこで、光軸から主走査方向に離れるに従って偏心量を増加させ、光ビームのねじれによる波面収差劣化を補正させることで、良好な光学性能、ビームスポット径を得ることができる   Further, a description will be given of wavefront aberration correction. As described above, the incident angle in the main scanning direction to the scanning lens becomes tighter as it goes to the peripheral image height, the twist becomes larger as the light beam that draws the peripheral image height, and the beam spot diameter increases due to the deterioration of the wavefront aberration. growing. Therefore, it is desirable that the special surface has a surface shape in which the amount of eccentricity increases as the distance from the optical axis in the main scanning direction increases. Since the light beam near the optical axis, that is, near the central image height, is incident on the lens surface substantially perpendicularly, the deterioration of the wavefront aberration due to the light beam having an angle in the sub-scanning direction is small. Therefore, by increasing the amount of decentering as it moves away from the optical axis in the main scanning direction and correcting the wavefront aberration deterioration due to the torsion of the light beam, good optical performance and beam spot diameter can be obtained.

以上のように、斜入射光学系による走査線曲がりの発生を設計時に補正することで、良好な画像品質を得ることができる。色ずれという観点においては、斜入射することにより発生する走査線曲がり、温度変動により発生する走査線曲がりともに、副走査方向への折返しミラーの枚数を最適に設定することでその方向を合わせ低減することができるが、前記特殊面の使用によれば、残存する走査線曲がりの絶対量を低減でき、より良好な画像品質を得ることができることとなる。   As described above, good image quality can be obtained by correcting the occurrence of scanning line bending by the oblique incidence optical system at the time of design. From the viewpoint of color misregistration, both the scanning line bend caused by oblique incidence and the scan line bend caused by temperature fluctuation are reduced by matching the direction by optimally setting the number of folding mirrors in the sub-scanning direction. However, by using the special surface, it is possible to reduce the absolute amount of remaining scanning line bending and to obtain better image quality.

また、片側走査方式においては、斜入射角の違いにより、設計時に発生する走査線曲がりの量が異なるが、前述のように設計時に走査線曲がりを何れかの方法により補正することで、斜入射することにより発生する走査線曲がりの残存量は低減されるため、色ずれは大幅に改善されることとなる。   In the one-side scanning method, the amount of scanning line bending that occurs at the time of design differs depending on the angle of oblique incidence. However, as described above, by correcting the scanning line bending at any time by design, As a result, the remaining amount of scanning line bending that occurs is reduced, so that color misregistration is greatly improved.

以上述べたように、斜入射光学系特有の走査線曲がりや波面収差は色ずれ等の画像品質劣化を発生させるが、これは、前述のように振動ミラーによる偏向後の光学素子への副走査方向の入射角度の大きさや入射位置の走査レンズの母線からの距離によるので、図11(b)、(d)、(e)に示すように、副走査方向に関して対称な形状の走査レンズの、副走査方向に略対称な入射位置に略等しい角度で各光ビームが入射する構成にすることによって、各光ビームを各感光体へ導光する折返しミラーによる光路分離可能な距離を、最小の副走査方向の入射角度で確保し、走査線曲がりや波面収差を低減でき、品質の良い画像を安定して形成することが可能となる。   As described above, the scanning line bending and wavefront aberration peculiar to the oblique incidence optical system cause image quality degradation such as color shift. This is because the sub-scan to the optical element after deflection by the vibrating mirror as described above. Since it depends on the size of the incident angle in the direction and the distance from the bus line of the scanning lens at the incident position, as shown in FIGS. 11B, 11D, and 11E, the scanning lens having a symmetrical shape with respect to the sub-scanning direction, By adopting a configuration in which each light beam is incident at a substantially equal angle to an incident position that is substantially symmetric in the sub-scanning direction, the distance by which the optical path can be separated by the folding mirror that guides each light beam to each photoreceptor is reduced to the minimum sub-scanning direction. It can be ensured at an incident angle in the scanning direction, and scanning line bending and wavefront aberration can be reduced, and a high-quality image can be stably formed.

さらに好ましくは、図11(e)のように振動ミラー106上の偏向点Cにて2本の入射光ビームが交差点を有するような方式とするとよい。これは、振動ミラー106上の偏向点が略1点となることで、振動ミラー106のサイズを小さくすることができるためである。これにより、振動ミラー1枚にかかるコストの低減や、前記数式1における慣性モーメントIを低減することによる振動ミラーの共振周波数fや振れ角θの向上、また、必要な駆動トルクが小さくなることによる駆動電圧の低減等が可能となる。   More preferably, as shown in FIG. 11E, a system in which two incident light beams have an intersection at a deflection point C on the vibrating mirror 106 may be used. This is because the size of the oscillating mirror 106 can be reduced by having approximately one deflection point on the oscillating mirror 106. Thereby, the cost required for one oscillating mirror is reduced, the resonance frequency f and the deflection angle θ of the oscillating mirror are improved by reducing the moment of inertia I in Equation 1, and the necessary driving torque is reduced. The drive voltage can be reduced.

なお、図示していないが、さらに、偏向点Cを振動ミラーの2つの回転軸の交差点近傍にすることにより、振動ミラー駆動時の偏向点を常に略一点にすることができ、偏向点が動くことによるサグの走査線への影響をなくす効果を得ることができ、良好な光学性能を得て、良好な品質の画像を安定して提供することが可能となる。振動ミラーの2つの回転軸とは、例えば図2に示すような、往復走査を行う回転軸(ねじり梁)と、その垂直な方向に設けられた光路切替えのための回転軸とを指す。   Although not shown in the figure, the deflection point C can be made substantially one point at the time of driving the oscillating mirror by moving the deflection point C near the intersection of the two rotation axes of the oscillating mirror, and the deflection point moves. Accordingly, it is possible to obtain the effect of eliminating the influence of the sag on the scanning line, to obtain good optical performance, and to stably provide a good quality image. The two rotation axes of the oscillating mirror refer to, for example, a rotation axis (twisted beam) that performs reciprocal scanning as shown in FIG. 2 and a rotation axis for switching an optical path provided in the perpendicular direction.

ここでサグについて説明する。図15は、振動ミラー近傍の主走査断面を示した図で、振動ミラーへの入射ビームと、2種類の偏向角度を有する出射ビームの様子を表している。図15(a)と図15(b)のそれぞれの出射ビーム1、出射ビーム2の偏向角度は等しい。そして、図15(a)は、光ビームが振動ミラーの主走査方向の偏向角度を変化させる回転軸に入射し、偏向点が前記回転軸上にある場合である。一方、図15(b)は、入射ビームが振動ミラーに入射する位置が前記回転軸から大きく離れたところにある場合である。   Here, the sag will be described. FIG. 15 is a diagram showing a main scanning cross section in the vicinity of the oscillating mirror, and shows a state of an incident beam to the oscillating mirror and an outgoing beam having two types of deflection angles. The deflection angles of the outgoing beam 1 and the outgoing beam 2 in FIGS. 15A and 15B are equal. FIG. 15A shows a case where the light beam is incident on the rotation axis that changes the deflection angle of the vibrating mirror in the main scanning direction, and the deflection point is on the rotation axis. On the other hand, FIG. 15B shows the case where the position where the incident beam enters the vibrating mirror is far away from the rotation axis.

図15(a)では、偏向点が前記回転軸上にあるので、出射ビーム1、出射ビーム2ともに空間的に略同じ点にて偏向されているのに対し、図15(b)では、出射ビーム1の方向へ偏向する偏向点と出射ビーム2の方向へ偏向する偏向点とで空間的なずれがある。この偏向点のずれがサグとなる。   In FIG. 15A, since the deflection point is on the rotation axis, both the outgoing beam 1 and the outgoing beam 2 are deflected at substantially the same spatial point, whereas in FIG. There is a spatial deviation between the deflection point deflecting in the direction of the beam 1 and the deflection point deflecting in the direction of the outgoing beam 2. This deviation of the deflection point becomes a sag.

前記偏向点のずれがあると、走査線1ライン内で、像高0に対してプラス側とマイナス側それぞれの光路長が対称ではなくなり、主走査方向において対称な走査レンズでは、被走査面上における副走査方向の結像特性が像高間でばらつき、副走査ビームスポット径が像高間で均一にすることができず、結果として画像の劣化を招いてしまう。   If there is a deviation of the deflection point, the optical path lengths on the plus side and the minus side with respect to the image height of 0 in one scanning line are not symmetric. The image forming characteristics in the sub-scanning direction vary between image heights, and the sub-scanning beam spot diameter cannot be made uniform between image heights, resulting in image degradation.

また、理想的には光偏向器上で副走査方向に光ビームを絞り、光偏向器上と被走査面上とを1対1の共役関係とし、光偏向器の面倒れ等の公差に強い光走査装置とするのが一般的であるが、前記偏向点のずれがある場合は偏向点までの光路長も像高間でばらつくので、全ての像高に向かう光ビームのビームウェストを光偏向器上に揃えることができず、例えば、光偏向器が動的面変形を起こした場合等には被走査面上における光学性能が大きく劣化することになる。   Ideally, the light beam is narrowed down in the sub-scanning direction on the optical deflector, and the optical deflector and the surface to be scanned have a one-to-one conjugate relationship, which is resistant to tolerances such as surface tilt of the optical deflector. In general, an optical scanning device is used. However, if there is a deviation of the deflection point, the optical path length to the deflection point also varies between image heights. For example, when the optical deflector undergoes dynamic surface deformation, the optical performance on the surface to be scanned is greatly deteriorated.

以上のような問題点を改善するため、前述したように、図11(e)における偏向点Cを振動ミラーの2つの回転軸の交差点近傍にすることで、偏向点を常に略一点に保ち、サグをなくし、良好な画像を安定して提供することを可能にするとより望ましい。   In order to improve the above problems, as described above, the deflection point C in FIG. 11 (e) is in the vicinity of the intersection of the two rotation axes of the oscillating mirror, so that the deflection point is always kept approximately one point, It would be more desirable to eliminate sag and to provide a stable and stable image.

[実施形態3]
図16は、本発明の第3の実施形態としての光走査装置の構成を示した斜視図で、該光走査装置は対向走査方式である。本実施形態においても同一光源からの光ビームを振動ミラーの往路走査と復路走査とで異なる感光体に導光し、光源点数を従来の半分にしているという点で、実施形態1、実施形態2と共通する。
[Embodiment 3]
FIG. 16 is a perspective view showing a configuration of an optical scanning device according to a third embodiment of the present invention, and the optical scanning device is a counter scanning system. Also in this embodiment, the light beam from the same light source is guided to different photoconductors in the forward scanning and the backward scanning of the vibrating mirror, and the number of light sources is halved compared to the conventional embodiment. And in common.

本発明は本実施形態のような対向走査方式にも適用でき、本実施形態において、図9に示すように、振動ミラー106に水平に入射し、振動ミラーの往路走査と復路走査とで振動ミラーを副走査方向において互いに逆で等しい角度にし、各出射光ビームを水平方向の平面に対して対称の角度を有して出射させることが好ましい。   The present invention can also be applied to the opposed scanning method as in the present embodiment. In this embodiment, as shown in FIG. 9, the light is incident horizontally on the vibrating mirror 106, and the vibrating mirror is subjected to forward scanning and backward scanning. Are preferably opposite to each other in the sub-scanning direction, and each outgoing light beam is emitted with a symmetrical angle with respect to a horizontal plane.

これにより、前述のように、偏向点を略1点にすることによる振動ミラーのサイズの小径化や、各光ビームの出射角度を最小にできることによる振動ミラーのコスト低減、そして、共振周波数fや振れ角θの向上、駆動電圧の低減、走査線曲がりや波面収差の低減等が実現できる。   Thereby, as described above, the size of the oscillating mirror can be reduced by making the deflection point substantially one point, the cost of the oscillating mirror can be reduced by minimizing the emission angle of each light beam, and the resonance frequency f or Improvement of the deflection angle θ, reduction of driving voltage, reduction of scanning line bending, wavefront aberration, and the like can be realized.

[実施形態4]
図17は、本発明の第4の実施形態としての光走査装置の構成を示した斜視図である。対向走査方式を採用する際、図17に示すような方式にするとより好ましい。これは、実施形態3の2枚の振動ミラーの偏向面を、1枚の振動ミラーの両面に形成しており、振動ミラーの点数を2つから1つに減ずることができる。これにより、前述のように振動ミラーそのもののコストダウンが可能となる上に、複数の振動ミラー間の走査周波数を合わせこむ必要がないのですべての感光体が均一の走査周波数で走査されることによる画像形成の安定化や、光走査装置の構成の簡素化が可能となる。
[Embodiment 4]
FIG. 17 is a perspective view showing the configuration of an optical scanning device according to the fourth embodiment of the present invention. When adopting the counter scanning method, it is more preferable to adopt a method as shown in FIG. This is because the deflection surfaces of the two oscillating mirrors of Embodiment 3 are formed on both surfaces of the oscillating mirror, and the number of oscillating mirrors can be reduced from two to one. As a result, the cost of the oscillating mirror itself can be reduced as described above, and since it is not necessary to match the scanning frequency between the oscillating mirrors, all the photoconductors are scanned at a uniform scanning frequency. It is possible to stabilize image formation and simplify the configuration of the optical scanning device.

[実施形態5]
次に、本発明の第5の実施形態として、実施形態1から4のいずれかの光走査装置を搭載した画像形成装置について説明する。また、光走査装置において一例として交差方式マルチビーム光源装置を用いた画像形成装置について述べる。
[Embodiment 5]
Next, as a fifth embodiment of the present invention, an image forming apparatus equipped with any one of the optical scanning devices of Embodiments 1 to 4 will be described. An image forming apparatus using a cross-type multi-beam light source device as an example of an optical scanning device will be described.

まず、本実施形態で用いられる交差方式マルチビーム光源装置について詳説する。図20は、本実施形態におけるマルチビーム光源装置の構成を示した分解斜視図である。   First, the crossing type multi-beam light source device used in this embodiment will be described in detail. FIG. 20 is an exploded perspective view showing the configuration of the multi-beam light source device in the present embodiment.

半導体レーザ403及び404は、ベース部材405の裏側に形成した嵌合孔(不図示)にそれぞれ個別に嵌合されている。当該嵌合孔は、主走査方向に所定角度、本実施形態では約1.5°微小に傾斜していて、該嵌合孔に嵌合された半導体レーザ403及び404も主走査方向に約1.5°傾斜している。また、半導体レーザ403及び404は、その円筒状ヒートシンク部403−1及び404−1に切欠きが形成されていて、押え部材406及び407の中心丸孔に形成された突起406−1、突起407−1を上記ヒートシンク部の切欠き部に合わせることによって発光源の配列方向が合わせられている。   The semiconductor lasers 403 and 404 are individually fitted in fitting holes (not shown) formed on the back side of the base member 405. The fitting hole is inclined at a predetermined angle in the main scanning direction, in this embodiment, about 1.5 °, and the semiconductor lasers 403 and 404 fitted in the fitting hole are also about 1 in the main scanning direction. Inclined 5 °. Further, the semiconductor lasers 403 and 404 have notches formed in the cylindrical heat sink portions 403-1 and 404-1, and the protrusions 406-1 and 407 formed in the center round holes of the pressing members 406 and 407. By aligning -1 with the notch of the heat sink, the arrangement direction of the light emitting sources is adjusted.

押え部材406及び407は、ベース部材405にその背面側からネジ412で固定されることにより、半導体レーザ403及び404がベース部材405に固定されている。また、コリメートレンズ408及び409は、各々その外周をベース部材405の半円状の取付けガイド面405−4及び405−5に沿わせて光軸方向の調整を行い、発光点から射出した発散ビームが平行光束となるよう位置決めされ接着されている。   The holding members 406 and 407 are fixed to the base member 405 with screws 412 from the back side, so that the semiconductor lasers 403 and 404 are fixed to the base member 405. Further, the collimating lenses 408 and 409 are adjusted in the optical axis direction along the outer circumferences of the semicircular mounting guide surfaces 405-4 and 405-5 of the base member 405, respectively, and the diverging beams emitted from the light emitting points. Is positioned and bonded so as to be a parallel light beam.

なお、本実施形態では、各々の半導体レーザからの光線が主走査面内で交差するように設定するため、光線方向に沿って嵌合孔及び半円状の取付けガイド面405−4、取付けガイド面405−5を傾けて形成している。そして、ベース部材405の円筒状係合部405−3をホルダ部材410に係合し、ネジ413を貫通孔410−2に通してネジ孔405−6及び405−7に螺合することによって、ベース部材405がホルダ部材410に固定され、光源ユニットを構成している。   In the present embodiment, since the light beams from the respective semiconductor lasers are set so as to intersect within the main scanning plane, the fitting hole and the semicircular mounting guide surface 405-4 along the light beam direction, the mounting guide The surface 405-5 is formed to be inclined. Then, the cylindrical engagement portion 405-3 of the base member 405 is engaged with the holder member 410, and the screw 413 is passed through the through hole 410-2 and screwed into the screw holes 405-6 and 405-7. A base member 405 is fixed to the holder member 410 and constitutes a light source unit.

上記光源ユニットのホルダ部材410は、その円筒部410−1が光学ハウジングの取付け壁411に設けた基準孔411−1に嵌合され、取付け壁411の表側よりスプリング611を挿入してストッパ部材612を円筒部突起410−3に係合することで、取付け壁411の裏側に密着して保持され、これによって上記光源ユニットが保持されている。また、スプリング611の一端を取付け壁411の突起411−2に引っ掛け、スプリング611の他端を光源ユニットに引っ掛けることで、光源ユニットに円筒部中心を回転軸とした回転力を発生している。   The holder member 410 of the light source unit has a cylindrical portion 410-1 fitted into a reference hole 411-1 provided in the mounting wall 411 of the optical housing, and a spring 611 is inserted from the front side of the mounting wall 411 to stop the stopper member 612. Is held in close contact with the back side of the mounting wall 411, thereby holding the light source unit. Further, one end of the spring 611 is hooked on the protrusion 411-2 of the mounting wall 411, and the other end of the spring 611 is hooked on the light source unit, thereby generating a rotational force about the center of the cylindrical portion in the light source unit.

そして、この光源ユニットの回転力を係止するように設けた調節ネジ613を具備していて、この調節ネジ613により、光軸の周りであるθ方向にユニット全体を回転しピッチを調節することができるように構成されている。光源ユニットの前方にはアパーチャ415が配置され、アパーチャ415には半導体レーザごとに対応したスリットが設けられ、光学ハウジングに取り付けられて光ビームの射出径を規定するように構成されている。   An adjustment screw 613 is provided so as to lock the rotational force of the light source unit. The adjustment screw 613 rotates the entire unit in the θ direction around the optical axis to adjust the pitch. It is configured to be able to. An aperture 415 is disposed in front of the light source unit. The aperture 415 is provided with a slit corresponding to each semiconductor laser, and is configured to be attached to an optical housing to define an emission diameter of the light beam.

半導体レーザは、複数の発光点を持つ半導体レーザアレイを用いても構わない。また、半導体レーザアレイを複数有さずに、単独でマルチビームを構成してもよい。   As the semiconductor laser, a semiconductor laser array having a plurality of light emitting points may be used. In addition, a multi-beam may be configured independently without having a plurality of semiconductor laser arrays.

この光源装置は、光偏向器の偏向反射面近傍で各々の光ビームを主走査方向に交差させるようにすることで、偏向反射面の小型化を達成し、かつ、偏向反射後の各々の光ビームを結像光学系のほぼ同じ光路を通すことが可能であるため、それぞれの光ビーム間での光学性能の差も小さく抑えることが可能である。さらに、安価なLDを用い、構成部品も少ないため、非常に安価なマルチビーム光源装置及び光走査装置が提供可能である。   In this light source device, each light beam crosses the main scanning direction in the vicinity of the deflecting reflection surface of the optical deflector, thereby achieving miniaturization of the deflecting reflecting surface and each light after deflecting reflection. Since the beams can pass through almost the same optical path of the imaging optical system, the difference in optical performance between the respective light beams can be suppressed to a small value. Further, since an inexpensive LD is used and there are few components, a very inexpensive multi-beam light source device and optical scanning device can be provided.

従来、光偏向器としてポリゴンミラーを用いた斜入射光学系において、高速、高密度化を達成するためにマルチビーム化を行う場合、副走査ビームピッチ偏差が発生するという課題があった。以下、副走査ビームピッチ偏差の発生について説明を加える。   Conventionally, in an oblique incidence optical system using a polygon mirror as an optical deflector, there has been a problem that sub-scanning beam pitch deviation occurs when multi-beam conversion is performed in order to achieve high speed and high density. Hereinafter, the generation of the sub-scanning beam pitch deviation will be described.

斜入射光学系の光偏向器としてポリゴンミラーを用い、交差方式のマルチビーム光源を用いたマルチビーム光走査装置を例に説明する。図21に示すように、LD1とLD2の光ビームは、偏向反射面に主走査方向に角度を持ち入射する。このとき、同一像高に各々の光ビームを偏向するためには、ポリゴンミラーの回転角を異ならせる必要がある。このとき、ポリゴンミラーの回転軸は、偏向反射面上にないため光学的なサグが発生する。   A multi-beam optical scanning device using a polygon mirror as an optical deflector of an oblique incidence optical system and using a cross-type multi-beam light source will be described as an example. As shown in FIG. 21, the light beams of LD1 and LD2 are incident on the deflection reflection surface with an angle in the main scanning direction. At this time, in order to deflect each light beam to the same image height, it is necessary to change the rotation angle of the polygon mirror. At this time, since the rotation axis of the polygon mirror is not on the deflecting reflection surface, an optical sag is generated.

斜入射光学系においては、図22に示すように、例えば±150mmの像高に向かうときの偏向反射面のサグを見てみると、LD1とLD2でサグ量が変化してしまう。サグ量の変化の一例を図23に示す。±150mmの像高に向かうときの偏向反射面のサグ量は、LD1とLD2で反転しており、図22に示すように、偏向反射後の各光ビーム(LD1及びLD2)間の副走査方向のピッチが変化する。つまり、像高間で偏向反射後の副走査方向のピッチが変化するため、結像光学系透過後の被走査面における副走査ビームピッチは像高間で異なる、つまり偏差を有することとなってしまう。   In the oblique incidence optical system, as shown in FIG. 22, for example, when looking at the sag of the deflecting reflecting surface toward the image height of ± 150 mm, the sag amount changes between LD1 and LD2. An example of the change in the sag amount is shown in FIG. The sag amount of the deflecting reflecting surface toward the image height of ± 150 mm is inverted between LD1 and LD2, and as shown in FIG. 22, the sub-scanning direction between the light beams (LD1 and LD2) after deflecting and reflecting. The pitch changes. That is, since the pitch in the sub-scanning direction after deflection reflection varies between image heights, the sub-scanning beam pitch on the scanned surface after passing through the imaging optical system differs between image heights, that is, has a deviation. End up.

具体的には、図24に示すように、像高片側より逆側に向かい副走査ビームピッチが増大する。フルカラー画像形成装置等に本光学系を用いたとき、各色間で重ね合わせる光ビームがLD1とLD2で異なってしまう場合に、周辺の像高における副走査方向の色ずれの発生が大きくなり画像品質を著しく低下させてしまう。   Specifically, as shown in FIG. 24, the sub-scanning beam pitch increases from the image height one side to the opposite side. When this optical system is used in a full-color image forming apparatus or the like, if the light beams superimposed between the colors differ between LD1 and LD2, the occurrence of color misregistration in the sub-scanning direction at the peripheral image height increases, resulting in image quality. Will be significantly reduced.

以上の説明のように、斜入射光学系においてマルチビーム化を行う場合、同一像高に向かう光ビームのポリゴンミラーの回転角が異なるために光学的なサグの影響を受け、副走査ビームピッチ偏差が発生する。このため、従来のように光偏向器としてポリゴンスキャナを用いる場合に、斜入射光学系を採用することで、偏向反射面の副走査方向の厚さを大幅に低減可能となる。そして、副走査方向の厚さ低減により、光走査装置内でコストウエイトが高いポリゴンスキャナの低コスト化、回転体としてのイナーシャを小さくでき起動時間を短くできる、風損の影響が小さくなり低消費電力になる等の効果を得ることができたが、高速、高密度化への展開が困難であった。   As described above, when multi-beam formation is performed in an oblique incidence optical system, the sub-scanning beam pitch deviation is affected by the optical sag because the rotation angle of the polygon mirror of the light beam toward the same image height is different. Will occur. For this reason, when a polygon scanner is used as an optical deflector as in the prior art, the thickness in the sub-scanning direction of the deflecting reflection surface can be greatly reduced by employing an oblique incidence optical system. And by reducing the thickness in the sub-scanning direction, the cost of the polygon scanner, which has a high cost weight in the optical scanning device, can be reduced, the inertia as a rotating body can be reduced and the start-up time can be shortened. Although it was possible to obtain effects such as electric power, it was difficult to develop high speed and high density.

この困難を回避する方法としては、同一像高に向かう光ビームのポリゴンミラーの回転角を略一致させる方法がある。しかし、実現のためには、光源として高価なLDAを用いたり、安価なLDを複数用いてプリズム等でポリゴンミラーへ入射する主走査方向の入射角を一致さたりする必要があり、光走査装置のコストアップ、若しくは、プリズムを配置することによる光走査装置の大型化といった課題が生じてしまう。   As a method for avoiding this difficulty, there is a method in which the rotation angles of the polygon mirrors of light beams directed to the same image height are substantially matched. However, in order to realize this, it is necessary to use an expensive LDA as a light source, or to use a plurality of inexpensive LDs to match the incident angles in the main scanning direction incident on the polygon mirror by a prism or the like. This raises the problem of increasing the cost of the optical scanning device or increasing the size of the optical scanning device by arranging the prism.

本実施形態においては、光偏向器として振動ミラーを用いることで前記課題を解決可能である。前述した通り、斜入射光学系におけるマルチビーム化は、ポリゴンミラーで発生する光学的なサグの影響によるところが大きかった。本実施形態によれば、光偏向器として振動ミラーを用いることで、光ビームを偏向する際に生じる光学的なサグを低減することができる。また、振動ミラーの回転中心は、略偏向反射面上に位置するため、偏向角が変化してもサグは発生しない、若しくは非常に小さくなる。   In the present embodiment, the above problem can be solved by using a vibrating mirror as the optical deflector. As described above, the multi-beam formation in the oblique incidence optical system is largely due to the influence of the optical sag generated in the polygon mirror. According to the present embodiment, an optical sag generated when deflecting a light beam can be reduced by using a vibrating mirror as an optical deflector. Also, since the rotation center of the oscillating mirror is located substantially on the deflection reflection surface, no sag is generated or becomes very small even if the deflection angle changes.

この結果、偏向反射面上での各光ビームの副走査方向における間隔の変化が、全像高に渡り大幅に低減することが可能となるため、被走査面上における副走査ビームピッチ偏差を大幅に低減することが可能となる。つまり、従来のポリゴンスキャナの偏向反射面の法線に対し平行に入射していた光走査装置と同等となるまで改善可能となる。このため、従来達成困難であった、斜入射光学系におけるマルチビーム化が、前記説明の交差方式マルチビーム光源においても達成可能となる。   As a result, the change in the spacing of each light beam in the sub-scanning direction on the deflecting / reflecting surface can be greatly reduced over the entire image height, greatly increasing the sub-scanning beam pitch deviation on the scanned surface. It becomes possible to reduce it. In other words, it can be improved until it becomes equivalent to the optical scanning device that is incident in parallel to the normal line of the deflection reflection surface of the conventional polygon scanner. For this reason, the multi-beam conversion in the oblique incidence optical system, which has been difficult to achieve in the past, can be achieved also in the cross-type multi-beam light source described above.

続いて、本実施形態の画像形成装置について説明する。図25は、本実施形態の画像形成装置の概略構成を示した図である。当該画像形成装置は、感光体7、帯電手段8、光書込手段9、現像手段10、転写手段11、定着手段24、及びクリーニング手段12を有する。   Next, the image forming apparatus of this embodiment will be described. FIG. 25 is a diagram showing a schematic configuration of the image forming apparatus of the present embodiment. The image forming apparatus includes a photoreceptor 7, a charging unit 8, an optical writing unit 9, a developing unit 10, a transfer unit 11, a fixing unit 24, and a cleaning unit 12.

感光体7は、ドラム状をなし、光書込手段9により露光された潜像を担持する。帯電手段8は、感光体7を帯電する。光書込手段9は、帯電された感光体7に画像情報に応じた光ビームを露光して潜像を形成する。現像手段10は、感光体7上に形成された潜像を例えばトナーで現像して可視像化する。転写手段11は、感光体7上の可視像(トナー像)を記録用紙等の転写材17に転写する。定着手段24は、転写材17に転写された可視像(トナー像)を定着する。クリーニング手段12は、転写後の感光体7表面をクリーニングする。そして、上記構成により、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングという工程(電子写真プロセス)により転写材に画像を形成して出力する。   The photoconductor 7 has a drum shape and carries a latent image exposed by the optical writing unit 9. The charging unit 8 charges the photoconductor 7. The optical writing unit 9 exposes the charged photoconductor 7 with a light beam according to image information to form a latent image. The developing means 10 develops the latent image formed on the photoconductor 7 with, for example, toner to make a visible image. The transfer unit 11 transfers the visible image (toner image) on the photoconductor 7 to a transfer material 17 such as recording paper. The fixing unit 24 fixes the visible image (toner image) transferred to the transfer material 17. The cleaning unit 12 cleans the surface of the photoconductor 7 after the transfer. With the above configuration, an image is formed on a transfer material and output by processes (electrophotographic process) of charging, exposure, development, transfer, fixing, and cleaning.

各構成についてさらに詳説する。感光体7は、ドラム状の導電性基体の表面に、無機材料あるいは有機材料からなる光導電体層(感光層)を形成したものであり、感光体表面が被走査面となる。また、感光体としては、ドラム状の他、ベルト状のものを用いてもよい。また、帯電手段8は、図25ではコロナ帯電器として表しているが、このほか、帯電ローラ、帯電ブラシ等、種々のものを用いることができる。また、光書込手段9としては、前述の実施形態で述べた通りのものを用いる。   Each configuration will be further described in detail. The photoconductor 7 is obtained by forming a photoconductor layer (photosensitive layer) made of an inorganic material or an organic material on the surface of a drum-shaped conductive substrate, and the surface of the photoconductor becomes a scanned surface. In addition to the drum shape, a belt shape may be used as the photoreceptor. The charging means 8 is shown as a corona charger in FIG. 25, but various other devices such as a charging roller and a charging brush can be used. Further, as the optical writing means 9, the one described in the above embodiment is used.

そして、現像手段10としては、現像剤としてトナーのみの1成分系現像剤を用いた現像器や、現像剤としてトナーとキャリアからなる2成分系現像剤を用いた現像器等種々の構成のものを用いることができる。転写手段11は、図25では転写用帯電器として表しているが、このほか、転写ローラ、転写ベルト、転写ブラシ等、種々のものを用いることができる。定着手段24は、加熱及び/又は加圧により転写材上の画像を定着するものであり、加熱ロ−ラと加圧ローラを用いたローラ定着器や、ベルトと加熱手段を用いたベルト定着器等、種々の構成のものを用いることができる。クリーニング手段12は、ブレード式、ブラシ式、ローラ式等種々の構成のものを用いることができる。   The developing means 10 has various configurations, such as a developing device using a one-component developer containing only toner as a developer, or a developing device using a two-component developer consisting of toner and carrier as a developer. Can be used. The transfer means 11 is represented as a transfer charger in FIG. 25, but various other devices such as a transfer roller, a transfer belt, and a transfer brush can be used. The fixing unit 24 fixes an image on a transfer material by heating and / or pressing, and a roller fixing unit using a heating roller and a pressing roller, or a belt fixing unit using a belt and a heating unit. The thing of various structures, such as these, can be used. As the cleaning means 12, various types of structures such as a blade type, a brush type, and a roller type can be used.

以上説明したように、本実施形態において、マルチビームで感光体を書き込むことにより、画像の書込密度を向上、若しくはプリント速度の高速化に対応可能な、画像品質の向上、消費電力低下、小型化、低コスト化を実現できる画像形成装置を提供することが可能となる。   As described above, in this embodiment, by writing a photoconductor with multiple beams, the image writing density can be improved or the printing speed can be increased. It is possible to provide an image forming apparatus that can realize reduction in cost and cost.

[実施形態6]
次に、本発明の第6の実施形態として、フルカラー画像形成装置について説明する。2色以上の多色画像形成装置やフルカラー画像形成装置の構成とした場合にも、本発明の実施形態における光走査装置を光書込手段に適用することができる。本実施形態は、図25のように、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色材に対応する複数の光源からの複数の光ビームを、複数の折返しミラーで分離し、それぞれに対応した複数の像担持体7Y、7M、7C、7Kに導光するフルカラー画像形成装置である。
[Embodiment 6]
Next, a full color image forming apparatus will be described as a sixth embodiment of the present invention. The optical scanning device according to the embodiment of the present invention can be applied to the optical writing unit even when the configuration is a multicolor image forming apparatus or a full color image forming apparatus of two or more colors. In the present embodiment, as shown in FIG. 25, a plurality of light beams from a plurality of light sources corresponding to yellow, magenta, cyan, and black color materials are separated by a plurality of folding mirrors, and a plurality of images corresponding to the respective light beams are separated. A full-color image forming apparatus that guides light to the carriers 7Y, 7M, 7C, and 7K.

本実施形態において、フルカラータンデム画像形成装置における光走査装置として、実施形態1から4のいずれかの光走査装置を用いることによって、プリント速度の高速化、画像品質の向上、消費電力低下、小型化、低コスト化を実現できるフルカラータンデム画像形成装置を提供することが可能となる。   In this embodiment, by using any one of the optical scanning devices according to the first to fourth embodiments as an optical scanning device in a full-color tandem image forming apparatus, printing speed is increased, image quality is improved, power consumption is reduced, and size is reduced. Therefore, it is possible to provide a full-color tandem image forming apparatus that can realize cost reduction.

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。   The above-described embodiment is a preferred embodiment of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiment alone, and various modifications are made without departing from the gist of the present invention. Implementation is possible.

上記の実施形態によれば、複数の光源と、光源からの光ビームを偏向して主走査方向に往復走査する光偏向器と、光偏向器により偏向された光ビームを検出して光偏向器の振れ角を制御する光偏向器駆動部と、光偏向器により偏向された光ビームを対応する被走査面へ導光して結像する結像光学系とを備える光走査装置で、該光走査装置は、光源と結像光学系との間の光ビームの光路上に設けられ、光偏向器の走査方向と直交する副走査方向へ光ビームの光路を切り替えて光偏向器に偏向させる光路切替手段を有し、光偏向器が、光ビームを同一偏向面で偏向し、光路切替手段が行う副走査方向への光ビームの光路の切替えにより、往路走査と復路走査とで異なる被走査面を走査することにより、光偏向器としての振動ミラーの往復走査のうちいずれか一方の区間でのみ画像書込みを行い、振動ミラー1往復に対し1ラインしか走査線書込みができなかった従来の方式に対し、振動ミラー1往復で2つの異なる被走査面において1ライン、つまり合計2ラインの走査線書込みができるようになり、効率的な画像書込みが可能となる。   According to the above embodiment, a plurality of light sources, an optical deflector that deflects a light beam from the light source and reciprocally scans in the main scanning direction, and an optical deflector that detects the light beam deflected by the optical deflector. An optical scanning device comprising: an optical deflector driving unit that controls a deflection angle of the light; and an imaging optical system that guides a light beam deflected by the optical deflector to a corresponding scanned surface and forms an image. The scanning device is provided on the optical path of the light beam between the light source and the imaging optical system, and switches the optical path of the light beam in the sub-scanning direction orthogonal to the scanning direction of the optical deflector to deflect it to the optical deflector. A scanning surface having a switching unit, wherein the optical deflector deflects the light beam on the same deflection surface, and the scanning path is different in the forward scanning and the backward scanning by switching the optical path of the light beam in the sub-scanning direction performed by the optical path switching unit. By reciprocating scanning of a vibrating mirror as an optical deflector. In contrast to the conventional method in which image writing is performed only in one of the sections and only one scanning line can be written for one reciprocation of the vibrating mirror, one line on two different scanning surfaces, ie, one reciprocating vibration mirror, A total of two lines of scanning lines can be written, and efficient image writing can be performed.

また、上記の実施形態によれば、前記光走査装置において、光偏向器が光路切替手段を兼ねていることにより、異なる被走査面を走査する際に他の光学素子を用いることなく光路を切り替えることができるので、光走査装置及び画像形成装置を構成する部品点数を増やすことなく、よりシンプルな構成にすることができ、光学素子を光走査装置のハウジングに組み付ける際に起こる組付誤差等の光学性能を劣化させるリスクが減り、より安定した品質の画像を形成することができる。また、前記光偏向器の前で光路が切り替わる構成の場合、各光ビームを各被走査面に導光するために前記光偏向器のサイズが大きくなるが、上記実施形態の構成にすると、このような問題が解決され、光偏向器としての振動ミラーのサイズを小さくすることができ、振動ミラーの慣性モーメントが小さくなり、走査速度の高速化が図れ、高速プリントが可能となる。さらに、振動ミラーの振れ角の拡大化や動的面変形の低減が図れ、光学性能が改善されることにより、より良好な品質の画像を安定して提供することが可能となる。   According to the above embodiment, in the optical scanning device, the optical deflector also serves as the optical path switching unit, so that the optical path is switched without using other optical elements when scanning different surfaces to be scanned. Therefore, a simpler configuration can be achieved without increasing the number of parts constituting the optical scanning device and the image forming apparatus, and an assembly error or the like that occurs when the optical element is assembled to the optical scanning device housing. The risk of degrading the optical performance is reduced, and a more stable quality image can be formed. Further, in the case where the optical path is switched in front of the optical deflector, the size of the optical deflector is increased in order to guide each light beam to each scanned surface. Such a problem is solved, the size of the vibrating mirror as the optical deflector can be reduced, the moment of inertia of the vibrating mirror is reduced, the scanning speed can be increased, and high-speed printing is possible. Furthermore, the deflection angle of the vibrating mirror can be increased and the dynamic surface deformation can be reduced, and the optical performance can be improved, so that it is possible to stably provide a better quality image.

また、上記の実施形態によれば、前記光走査装置において、光偏向器が、同一の前記光源からの光ビームを同一偏向面で偏向し、往路走査と復路走査とで異なる被走査面を走査することにより、従来、画像書込みを行う被走査面の数だけ必要だった光源点数を減らすことができ、また、従来に比べ少ない光源点数で、従来と同等の品質である画像を形成することができるので、駆動する光源の点数が少なくなる分、画像形成の際の消費電力を低く抑えられる。また、光源やそれに付随するカップリングレンズ、シリンドリカルレンズ、光源ユニットの組付部材等のコストやスペースを削減できるので、コストパフォーマンスの向上や、光偏向器としての振動ミラーに入射する前側の光学系をコンパクトにした小型の光走査装置及び画像形成装置の提供が可能になる。   According to the above embodiment, in the optical scanning device, the optical deflector deflects the light beam from the same light source on the same deflection surface, and scans different scanning surfaces in the forward scanning and the backward scanning. Thus, it is possible to reduce the number of light sources, which is conventionally required by the number of scanned surfaces on which image writing is performed, and it is possible to form an image having the same quality as the conventional one with fewer light sources. As a result, power consumption during image formation can be kept low as the number of light sources to be driven is reduced. In addition, the cost and space of the light source and its associated coupling lens, cylindrical lens, and light source unit assembly can be reduced, improving cost performance and providing a front optical system that is incident on the vibrating mirror as an optical deflector. It is possible to provide a compact optical scanning device and image forming apparatus that are compact.

また、上記の実施形態によれば、前記光走査装置において、結像光学系が、光偏向器の往路走査による被走査面上の走査線傾きと、光偏向器の復路走査による被走査面上の走査線傾きとが相対的に反対の向きとなるように前記光ビームを結像することにより、異なる被走査面における走査線傾きを一様に揃えることができるので、例えば複数の感光体を有し、それぞれが各色のトナー現像に対応しているようなフルカラータンデム画像形成装置を構成する際、各色に対応する走査線傾きを揃えることで色ずれを低減することができ、品質の良い画像を形成することができる。   Further, according to the above embodiment, in the optical scanning device, the imaging optical system includes a scanning line inclination on the surface to be scanned by the forward scanning of the optical deflector and a surface to be scanned by the backward scanning of the optical deflector. By forming the light beam in such a manner that the scan line tilt is relatively opposite to the scan line tilt, it is possible to uniformly align the scan line tilts on different scan surfaces. When configuring a full-color tandem image forming apparatus that supports toner development of each color, it is possible to reduce color misregistration by aligning the scan line inclination corresponding to each color, and to produce a high-quality image. Can be formed.

また、上記の実施形態によれば、前記光走査装置において、結像光学系は、光偏向器の最も近くに配置される走査レンズが複数の光ビームをともに被走査面へ導光し、光偏向器は、光路切替手段が行う副走査方向への光ビームの光路の切替えにより、走査レンズの中心を通り光偏向器の走査方向と平行な水平面である対称基準軸に対して、略対称な位置を通過するように前記光ビームを偏向し、往路走査と復路走査とでそれぞれ異なる被走査面上に結像走査することにより、対となっている光ビームをそれぞれの被走査面上に結像走査するそれぞれの結像光学系を、同じ特性を有する結像光学系にて構成することができ、部品の共有化・共通化により開発・設計から製造に至るまでのコストを低く抑えることができる。また、各光ビームを各被走査面へと導光するため分離するのに必要な各光ビーム間の副走査方向の距離を確保する際、副走査方向の出射角を最も小さくすることができるので、斜入射光学系特有の走査線曲がりや波面収差の劣化によるビームスポット径太りが低く抑えられ、色ずれが低減でき、品質の良い画像を形成する効果と、光走査装置及び画像形成装置の副走査方向のサイズを小さくする効果を得ることができる。   According to the above embodiment, in the optical scanning device, the imaging optical system includes a scanning lens arranged closest to the optical deflector to guide a plurality of light beams to the surface to be scanned. The deflector is substantially symmetrical with respect to a symmetrical reference axis that is a horizontal plane that passes through the center of the scanning lens and is parallel to the scanning direction of the optical deflector by switching the optical path of the light beam in the sub-scanning direction performed by the optical path switching means. The light beam is deflected so as to pass through the position, and image scanning is performed on different scanning surfaces for forward scanning and backward scanning, so that the paired light beams are connected to each scanning surface. Each imaging optical system that scans an image can be configured with an imaging optical system having the same characteristics, and the cost from development to design to manufacturing can be kept low by sharing and sharing parts. it can. Further, when securing the distance in the sub-scanning direction between the light beams necessary for separating each light beam to guide each surface to be scanned, the emission angle in the sub-scanning direction can be minimized. Therefore, the beam spot diameter thickening due to the scanning line bending and wavefront aberration deterioration peculiar to the oblique incidence optical system can be suppressed low, the color shift can be reduced, the effect of forming a good quality image, the optical scanning device and the image forming device The effect of reducing the size in the sub-scanning direction can be obtained.

また、上記の実施形態によれば、前記光走査装置において、光偏向器が全ての光ビームを同一偏向面で偏向することにより、各光ビームを各被走査面へと導光するため分離するのに必要な各光ビーム間の副走査方向の距離を確保する際、副走査方向の出射角を最も小さくすることができるので、斜入射光学系特有の走査線曲がりや波面収差の劣化によるビームスポット径太りが低く抑えられ、色ずれが低減でき、品質の良い画像を形成する効果と、光走査装置及び画像形成装置の副走査方向のサイズを小さくする効果を得ることができる。また、すべての光ビームを単一の偏向面で各被走査面に導光することが可能になり、1つの振動ミラーで書込光学系を実現できるので、低コストでかつ、複数の振動ミラーを用いた場合に必要となる各振動ミラー間の走査周波数の合わせこみが不要となり、複雑な走査周波数合わせこみ制御手段にかかるコスト等が削減できるとともに、良好な品質の画像を安定して形成できる光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。   Further, according to the above embodiment, in the optical scanning device, the optical deflector deflects all the light beams on the same deflection surface, thereby separating each light beam for guiding it to each scanned surface. When securing the distance in the sub-scanning direction between the light beams necessary for the scanning, the emission angle in the sub-scanning direction can be minimized, so that the beam due to scan line bending and wavefront aberration degradation peculiar to the oblique incidence optical system The increase in spot diameter can be suppressed low, color misregistration can be reduced, and an effect of forming a high-quality image and the effect of reducing the size in the sub-scanning direction of the optical scanning device and the image forming device can be obtained. In addition, since all the light beams can be guided to each scanned surface with a single deflection surface, and a writing optical system can be realized with one oscillating mirror, the cost can be reduced and a plurality of oscillating mirrors can be realized. This eliminates the need to adjust the scanning frequency between the vibrating mirrors, which is necessary when using the, and reduces the cost of the complicated scanning frequency adjustment control means and can stably form a good quality image. An optical scanning device and an image forming apparatus can be provided.

また、上記の実施形態によれば、前記光走査装置において、光偏向器が全ての前記光ビームを同一偏向点で偏向することにより、光偏向器としての振動ミラーのサイズを小さくすることができ、振動ミラーの慣性モーメントが小さくなり、走査速度の高速化が図れ、高速プリントが可能となる。さらに、振動ミラーの振れ角の拡大化や動的面変形の低減が図れ、光学性能が改善されることにより、より良好な品質の画像を安定して提供することが可能となる。   According to the above embodiment, in the optical scanning device, the optical deflector deflects all the light beams at the same deflection point, so that the size of the oscillating mirror as the optical deflector can be reduced. As a result, the moment of inertia of the vibrating mirror is reduced, the scanning speed can be increased, and high-speed printing is possible. Furthermore, the deflection angle of the vibrating mirror can be increased and the dynamic surface deformation can be reduced, and the optical performance can be improved, so that it is possible to stably provide a better quality image.

また、上記の実施形態によれば、前記光走査装置において、光偏向器は、光ビームを往復走査するために光偏向器を回転させる走査回転軸と、走査回転軸と垂直な方向に設けられ光ビームの光路を副走査方向へ切り替える光路切替回転軸とを有し、同一偏向点が走査回転軸と光路切替回転軸とが交差する点に位置することにより、光偏向器としての振動ミラー駆動時の偏向点が常に略同じ点となり、前述のような振動ミラーのサイズが小さくできることによる効果を得られるのと同時に、走査線のサグがなくなるので良好な光学性能を得ることができ、良好な品質の画像を安定して提供することが可能となる。   According to the above embodiment, in the optical scanning device, the optical deflector is provided in a direction perpendicular to the scanning rotation axis and a scanning rotation axis that rotates the optical deflector to reciprocately scan the light beam. An optical path switching rotation axis that switches the optical path of the light beam in the sub-scanning direction, and the same deflection point is located at a point where the scanning rotation axis and the optical path switching rotation axis intersect, thereby driving a vibrating mirror as an optical deflector The deflection point at the time is always substantially the same point, and the effect of being able to reduce the size of the oscillating mirror as described above can be obtained, and at the same time, since the sag of the scanning line is eliminated, good optical performance can be obtained and good It becomes possible to provide quality images stably.

また、上記の実施形態によれば、前記光走査装置を搭載し、画像信号により変調された複数の光源からの光ビームを偏向し、結像光学系によってスポット状に結像させて、像担持体を走査することにより像担持体に静電像を記録し、該静電像をトナーで顕像化して、記録媒体に画像を転写する画像形成装置において、前記各単一の像担持体に静電像を記録するのに、複数の光源を用いることにより、一度に複数の光ビームを走査して複数ラインを同時に記録するので、画像の書込密度を向上、若しくはプリント速度の高速化に対応可能な、画像品質の向上、消費電力低下、小型化、低コスト化を実現できる画像形成装置を提供することが可能となる。   Further, according to the above-described embodiment, the optical scanning device is mounted, the light beams from the plurality of light sources modulated by the image signal are deflected, and imaged in a spot shape by the imaging optical system, thereby carrying the image. In an image forming apparatus that records an electrostatic image on an image carrier by scanning the body, visualizes the electrostatic image with toner, and transfers the image to a recording medium, each of the single image carriers By using multiple light sources to record an electrostatic image, multiple light beams are scanned at the same time to record multiple lines simultaneously, improving the image writing density or increasing the printing speed. It is possible to provide an image forming apparatus that can realize improvement in image quality, reduction in power consumption, size reduction, and cost reduction.

また、上記の実施形態によれば、前記光走査装置と、各光源からの光ビームにより各々に対応した静電像を記録する像担持体と、静電像を各色トナーで顕像化する現像装置と、顕像化されたトナー画像を重ね合わせて記録媒体に転写する転写装置とを備えた画像形成装置で、各像担持体上での光偏向器の往復走査方向における書出し方向が揃うように画像を記録することにより、プリント速度の高速化、画像品質の向上、消費電力低下、小型化、低コスト化を実現できるフルカラータンデム画像形成装置を提供することが可能となる。   Further, according to the above-described embodiment, the optical scanning device, the image carrier that records the electrostatic image corresponding to each by the light beam from each light source, and the development that visualizes the electrostatic image with each color toner. The image forming apparatus includes the apparatus and a transfer device that transfers the visualized toner image to a recording medium so that the writing direction in the reciprocating scanning direction of the optical deflector on each image carrier is aligned. By recording an image, it is possible to provide a full-color tandem image forming apparatus capable of realizing an increase in printing speed, an improvement in image quality, a reduction in power consumption, a reduction in size, and a reduction in cost.

本発明の実施形態における振動ミラーモジュールの構成を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the structure of the vibration mirror module in embodiment of this invention. 本発明の実施形態における振動ミラーモジュールの構成を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the structure of the vibration mirror module in embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る光走査装置の副走査方向に沿った断面における振動ミラー106の様子を示した図である。It is the figure which showed the mode of the vibration mirror 106 in the cross section along the subscanning direction of the optical scanning device which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る光走査装置の構成を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the structure of the optical scanning device concerning embodiment of this invention. 従来の光走査装置の構成を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the structure of the conventional optical scanning device. 光走査装置の往復走査による走査線傾きを示した図である。It is the figure which showed the scanning line inclination by the reciprocating scanning of an optical scanning device. 本発明の実施形態に係る光走査装置での往復走査により異なる感光体を走査した走査線を示した図である。FIG. 6 is a diagram illustrating scanning lines obtained by scanning different photosensitive members by reciprocating scanning in the optical scanning device according to the embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係る光走査装置での往復走査により異なる感光体を走査した走査線を示した図である(画像形成時)。FIG. 6 is a diagram showing scanning lines obtained by scanning different photosensitive members by reciprocating scanning in the optical scanning device according to the embodiment of the present invention (when forming an image). 本発明の実施形態に係る光走査装置における走査レンズ入射面での光ビームの様子を示した図である。It is the figure which showed the mode of the light beam in the scanning lens entrance plane in the optical scanner which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る光走査装置の構成を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the structure of the optical scanning device concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る光走査装置における振動ミラー偏向面での光ビームの様子を示した図である。It is the figure which showed the mode of the light beam in the vibration mirror deflection | deviation surface in the optical scanner which concerns on embodiment of this invention. 斜入射光学系における走査レンズ入射面での走査線曲がりを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the scanning line curve in the scanning lens entrance plane in an oblique incidence optical system. 斜入射光学系における副走査断面を示した図である。It is the figure which showed the subscanning cross section in an oblique incidence optical system. 斜入射光学系において入射光ビームを走査レンズへ副走査方向シフトしたときの出射光ビームの様子を示した図である。It is the figure which showed the mode of the emitted light beam when an incident light beam was shifted to the scanning lens in the sub-scanning direction in the oblique incidence optical system. 振動ミラーにおける偏向位置のずれ(サグ)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the shift | offset | difference (sag) of the deflection position in a vibration mirror. 本発明の実施形態に係る光走査装置の構成を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the structure of the optical scanning device concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係る光走査装置の構成を示した斜視図である。It is the perspective view which showed the structure of the optical scanning device concerning embodiment of this invention. 本発明の実施形態における振動ミラーの主走査方向の角度変位を時間軸で表した図である。It is the figure which represented the angular displacement of the main scanning direction of the vibration mirror in embodiment of this invention with the time axis. 本発明の実施形態における振動ミラーの主走査方向と副走査方向の角度変位を時間軸で表した図である。It is the figure which represented the angular displacement of the main scanning direction of the vibration mirror in the embodiment of this invention, and a subscanning direction on the time axis. 本発明の実施形態におけるマルチビーム光源ユニットの構成を示した分解斜視図である。It is the disassembled perspective view which showed the structure of the multi-beam light source unit in embodiment of this invention. ポリゴンミラーを用いたマルチビーム斜入射光学系における偏向面での光ビームの様子を示した図である。It is the figure which showed the mode of the light beam in the deflection surface in the multi-beam oblique incidence optical system using a polygon mirror. ポリゴンミラーを用いたマルチビーム斜入射光学系におけるサグ発生の様子を示した図である。It is the figure which showed the mode of the sag generation | occurrence | production in the multi-beam oblique incidence optical system using a polygon mirror. ポリゴンミラーを用いたマルチビーム斜入射光学系におけるポリゴンミラー反射面のサグの様子を示した図である。It is the figure which showed the mode of the sag of the polygon mirror reflective surface in the multi-beam oblique incidence optical system using a polygon mirror. ポリゴンミラーを用いたマルチビーム斜入射光学系における副走査ビームピッチ偏差の様子を示した図である。It is the figure which showed the mode of the subscanning beam pitch deviation in the multi-beam oblique incidence optical system using a polygon mirror. 本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示した図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

3,120,121 走査レンズ(振動ミラー側)
4,122,123,124,125 走査レンズ(被走査面側)
5,106 振動ミラー
6Y〜6K、201,202,203 光ビーム
7Y〜7K,101,102,103,104 感光体ドラム
8Y〜8K 帯電手段
9 光書込手段
10Y〜10K 現像手段
11Y〜11K 転写手段
12Y〜12K クリーニング手段
17 転写材
24 定着手段
105 転写ベルト
107,108,109 光源ユニット
111 入射ミラー
113,116 シリンドリカルレンズ
126〜128,129〜131,132〜134,135〜137 折返しミラー
138〜141 同期検知センサ
403,404 半導体レーザ
405 ベース部材
406,407 押え部材
408,409 コリメートレンズ
410 ホルダ部材
411 取付け壁
412 固定ネジ
413 ネジ
415 アパーチャ
611 スプリング
612 ストッパ部材
613 調整ネジ
3,120,121 Scanning lens (vibrating mirror side)
4,122,123,124,125 Scanning lens (scanned surface side)
5,106 Vibrating mirrors 6Y-6K, 201, 202, 203 Light beams 7Y-7K, 101, 102, 103, 104 Photosensitive drums 8Y-8K Charging means 9 Optical writing means 10Y-10K Developing means 11Y-11K Transfer means 12Y-12K Cleaning means 17 Transfer material 24 Fixing means 105 Transfer belt 107, 108, 109 Light source unit 111 Incident mirror 113, 116 Cylindrical lenses 126-128, 129-131, 132-134, 135-137 Folding mirrors 138-141 Synchronization Detection sensor 403, 404 Semiconductor laser 405 Base member 406, 407 Holding member 408, 409 Collimate lens 410 Holder member 411 Mounting wall 412 Fixing screw 413 Screw 415 Aperture 611 Spring 612 Stopper member 613 adjustment screw

Claims (11)

複数の光源と、
前記光源からの光ビームを偏向して主走査方向に往復走査する光偏向器と、
前記光偏向器により偏向された前記光ビームを検出して前記光偏向器の振れ角を制御する光偏向器駆動部と、
前記光偏向器により偏向された前記光ビームを対応する被走査面へ導光して結像する結像光学系とを備える光走査装置であって、
前記光源と前記結像光学系との間の前記光ビームの光路上に設けられ、前記光偏向器の走査方向と直交する副走査方向へ前記光ビームの光路を切り替えて前記光偏向器に偏向させる光路切替手段を有し、
前記光偏向器は、前記光ビームを同一偏向面で偏向し、前記光路切替手段が行う前記副走査方向への前記光ビームの光路の切替えにより、往路走査と復路走査とで異なる被走査面を走査することを特徴とする光走査装置。
Multiple light sources;
An optical deflector that deflects a light beam from the light source to reciprocate in the main scanning direction;
An optical deflector driver that detects the light beam deflected by the optical deflector and controls a deflection angle of the optical deflector;
An optical scanning device comprising: an imaging optical system configured to guide and image the light beam deflected by the optical deflector to a corresponding scanned surface;
Provided on the optical path of the light beam between the light source and the imaging optical system, and switches the optical path of the light beam in the sub-scanning direction orthogonal to the scanning direction of the optical deflector to deflect it to the optical deflector Having optical path switching means
The optical deflector deflects the light beam on the same deflecting surface, and switches the optical path of the light beam in the sub-scanning direction performed by the optical path switching unit, so that different scanning surfaces are obtained in the forward scanning and the backward scanning. An optical scanning device characterized by scanning.
前記光偏向器は、前記光路切替手段を兼ねていることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical deflector also serves as the optical path switching unit. 前記光偏向器は、同一の前記光源からの光ビームを同一偏向面で偏向し、往路走査と復路走査とで異なる被走査面を走査することを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査装置。   3. The light according to claim 1, wherein the optical deflector deflects a light beam from the same light source on the same deflection surface, and scans different surfaces to be scanned in forward scanning and backward scanning. Scanning device. 前記結像光学系は、前記光偏向器の往路走査による被走査面上の走査線傾きと、前記光偏向器の復路走査による被走査面上の走査線傾きとが相対的に反対の向きとなるように前記光ビームを結像することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の光走査装置。   The imaging optical system has a direction in which a scanning line inclination on the scanning surface by the forward scanning of the optical deflector is relatively opposite to a scanning line inclination on the scanning surface by the backward scanning of the optical deflector. The optical scanning apparatus according to claim 1, wherein the light beam is imaged so as to be. 前記結像光学系は、前記光偏向器の最も近くに配置される走査レンズが複数の前記光ビームをともに被走査面へ導光することを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の光走査装置。   5. The image forming optical system according to claim 1, wherein a scanning lens disposed closest to the optical deflector guides the plurality of light beams to a surface to be scanned. The optical scanning device according to 1. 前記光偏向器は、前記光路切替手段が行う前記副走査方向への前記光ビームの光路の切替えにより、前記走査レンズの中心を通り前記光偏向器の走査方向と平行な水平面である対称基準軸に対して、略対称な位置を通過するように前記光ビームを偏向し、往路走査と復路走査とでそれぞれ異なる被走査面上に結像走査することを特徴とする請求項5に記載の光走査装置。   The optical deflector is a symmetrical reference axis which is a horizontal plane passing through the center of the scanning lens and parallel to the scanning direction of the optical deflector by switching the optical path of the light beam in the sub-scanning direction performed by the optical path switching means. The light according to claim 5, wherein the light beam is deflected so as to pass through a substantially symmetric position, and imaging scanning is performed on different scanning surfaces in forward scanning and backward scanning. Scanning device. 前記光偏向器は、全ての前記光ビームを同一偏向面で偏向することを特徴とする請求項6に記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 6, wherein the optical deflector deflects all the light beams on the same deflection surface. 前記光偏向器は、全ての前記光ビームを同一偏向点で偏向することを特徴とする請求項7に記載の光走査装置。   8. The optical scanning device according to claim 7, wherein the optical deflector deflects all the light beams at the same deflection point. 前記光偏向器は、前記光ビームを往復走査するために前記光偏向器を回転させる走査回転軸と、前記走査回転軸と垂直な方向に設けられ前記光ビームの光路を前記副走査方向へ切り替える光路切替回転軸とを有し、
前記同一偏向点は、前記走査回転軸と前記光路切替回転軸とが交差する点に位置することを特徴とする請求項8に記載の光走査装置。
The optical deflector is provided in a direction perpendicular to the scanning rotation axis for rotating the optical deflector for reciprocating scanning of the light beam, and switches the optical path of the light beam to the sub-scanning direction. An optical path switching rotation axis,
9. The optical scanning device according to claim 8, wherein the same deflection point is located at a point where the scanning rotation axis and the optical path switching rotation axis intersect.
請求項1から9のいずれか1項に記載の光走査装置を搭載し、画像信号により変調された前記光源からの光ビームを前記光偏向器によって偏向し、前記結像光学系によってスポット状に結像させて、像担持体を走査することにより前記像担持体に静電潜像を記録し、前記静電潜像をトナーで顕像化して、顕像化されたトナー像を記録媒体に転写する画像形成装置であって、
前記各単一の像担持体に静電潜像を記録するのに、複数の光源を用いることを特徴とする画像形成装置。
10. The optical scanning device according to claim 1 is mounted, a light beam from the light source modulated by an image signal is deflected by the optical deflector, and is spotted by the imaging optical system. An electrostatic latent image is recorded on the image carrier by forming an image and scanning the image carrier, the electrostatic latent image is visualized with toner, and the visualized toner image is recorded on a recording medium. An image forming apparatus for transferring,
An image forming apparatus, wherein a plurality of light sources are used to record an electrostatic latent image on each single image carrier.
請求項1から9のいずれか1項に記載の光走査装置と、前記光源からの光ビームにより各々に対応した静電潜像を記録する像担持体と、前記静電潜像を各色トナーで顕像化する現像装置と、顕像化されたトナー像を重ね合わせて記録媒体に転写する転写装置とを備える画像形成装置であって、
前記各像担持体上での前記光偏向器の往復走査方向における書出し方向が揃うように画像を記録することを特徴とする画像形成装置。
10. The optical scanning device according to claim 1, an image carrier for recording an electrostatic latent image corresponding to each by a light beam from the light source, and the electrostatic latent image with each color toner. An image forming apparatus comprising: a developing device that makes a visible image; and a transfer device that superimposes the visualized toner image and transfers it to a recording medium,
An image forming apparatus for recording an image so that the writing direction in the reciprocating scanning direction of the optical deflector on each image carrier is aligned.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009190345A (en) * 2008-02-18 2009-08-27 Konica Minolta Business Technologies Inc Image forming apparatus
JP2009202512A (en) * 2008-02-29 2009-09-10 Konica Minolta Business Technologies Inc Image forming apparatus
JP2012145767A (en) * 2011-01-12 2012-08-02 Ricoh Co Ltd Optical scanner and image forming apparatus

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