JP2009031317A - Optical scanning device and image forming apparatus using it - Google Patents

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Tokuji Takizawa
徳司 瀧澤
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanning device for easily obtaining high quality images by achieving miniaturization of the whole device, and to provide an image forming apparatus using it. <P>SOLUTION: The optical scanning device has a light source, a deflection means for deflecting and scanning a light flux emitted from a light source means in a main scanning direction, and an imaging optical system for imaging a light flux deflected and scanned in a deflection face of the deflection means on a face to be scanned by being reciprocally moved. In a wavefront aberration of the imaging optical system, the sign of the wavefront aberration is reversed on the way from 0 to the maximum image height of image height which a light flux passing the imaging optical system reaches. The reversing image height is represented by Y1. The deflection face reciprocally moves, the sign of a deflection angle acceleration is reversed on the way which the image height arrived by the light flux deflected and scanned on the deflection face is from 0 to the maximum image height, and when the image height is Y2 at reversing of the sign, a condition being 0.8<Y1/Y2<1.2 (here, image height is at an imaging position of a main scanning direction of a light flux arriving on a face to be scanned) is satisfied. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタ(LBP)やデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ(多機能プリンタ)等の画像形成装置に好適なものである。   The present invention relates to an optical scanning device and an image forming apparatus using the same, and is suitable for an image forming apparatus such as a laser beam printer (LBP) having an electrophotographic process, a digital copying machine, or a multifunction printer (multifunctional printer). is there.

従来から光偏向器として往復運動を行う光偏向器(共振型の光偏向器)を使用した光走査装置が多々提案されている(特許文献1参照)。   Conventionally, many optical scanning devices using an optical deflector (resonant optical deflector) that reciprocates as an optical deflector have been proposed (see Patent Document 1).

光偏向器として、ポリゴンミラー等の回転多面鏡を使用した光走査装置に比べ、共振型の光偏向器を使用した光走査装置は以下に示す利点がある。   Compared with an optical scanning device using a rotating polygon mirror such as a polygon mirror as an optical deflector, an optical scanning device using a resonant optical deflector has the following advantages.

(1)光偏向器自体を大幅に小型化することが可能である。     (1) The optical deflector itself can be greatly reduced in size.

(2)消費電力がすくない。     (2) Low power consumption.

(3)半導体プロセスにより製造されるSi単結晶からなる共振型の光偏向器は理論上、金属疲労がなく耐久性に優れ、生産性も高い。     (3) A resonance type optical deflector made of a Si single crystal manufactured by a semiconductor process is theoretically free from metal fatigue and has excellent durability and high productivity.

図12は従来の共振器型の光偏向器を使用した光走査装置の要部概要図である。   FIG. 12 is a schematic diagram of a main part of an optical scanning device using a conventional resonator type optical deflector.

同図において画像情報に応じて光源手段1から光変調され出射した発散光束は、コリメータレンズ2によって平行光束に変換され、開口絞り3によって光束幅と断面形状が整えられ、シリンドリカルレンズ4に入射する。そしてシリンドリカルレンズ4に入射した平行光束のうち、主走査断面内においては光偏向器5の振動角(偏向角)の中央から偏向面(偏向反射面)5aに入射(正面入射)する。また副走査断面内においては偏向面5aに対し副走査方向に有限な角度を持って入射(斜入射)し、該偏向面5a上に線像として結像する。   In the figure, a divergent light beam that is light-modulated and emitted from the light source means 1 according to image information is converted into a parallel light beam by a collimator lens 2, the light beam width and cross-sectional shape are adjusted by an aperture stop 3, and incident on a cylindrical lens 4. . Among the parallel light beams incident on the cylindrical lens 4, the light enters the deflection surface (deflection reflection surface) 5 a (front incidence) from the center of the vibration angle (deflection angle) of the optical deflector 5 in the main scanning section. In the sub-scanning section, the light is incident (obliquely incident) on the deflection surface 5a with a finite angle in the sub-scanning direction, and is formed as a line image on the deflection surface 5a.

そして光偏向器5の偏向面5aの往復運動により主走査方向に偏向反射された光束は結像光学系6を介して被走査面としての感光ドラム面7上に導光される。そして光偏向器5の偏向面5aを往復運動させることによって、感光ドラム面7上を主走査方向に光走査する。これにより記録媒体としての感光ドラム面7上に画像記録を行っている。
特開2005−308863号公報
Then, the light beam deflected and reflected in the main scanning direction by the reciprocating motion of the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 is guided through the imaging optical system 6 onto the photosensitive drum surface 7 as the scanned surface. Then, by reciprocating the deflection surface 5a of the optical deflector 5, the photosensitive drum surface 7 is optically scanned in the main scanning direction. As a result, an image is recorded on the photosensitive drum surface 7 as a recording medium.
JP 2005-308863 A

光走査装置の小型化を図るには、光学部品の小型化や結像光学系を構成するレンズ枚数を削減することが効果的である。しかしながら、結像光学系のレンズ枚数を削減した場合には、光学系の諸収差を十分に補正しきれず結像性能が劣化し、良好なる画像が得られなくなってくる。   In order to reduce the size of the optical scanning device, it is effective to reduce the size of optical components and the number of lenses constituting the imaging optical system. However, when the number of lenses of the imaging optical system is reduced, various aberrations of the optical system cannot be sufficiently corrected, and the imaging performance deteriorates, and a good image cannot be obtained.

共振型の光偏向器を使用した光走査装置は、上述した如くポリゴンミラー等の回転多面鏡を使用した光走査装置に比べ、装置の小型化には適している。しかしながら、次に挙げる課題が存在する。   An optical scanning device using a resonance type optical deflector is suitable for downsizing the device as compared with an optical scanning device using a rotary polygon mirror such as a polygon mirror as described above. However, the following problems exist.

一般に高速動作を必要とする共振型の光偏向器においては、その偏向面は、所定角度内をねじり振動するため、大きな角加速度を受ける。そのため、駆動時には偏向面が自重による慣性力を受けて該偏向面が大きく撓んでしまう。ここで、偏向面が動的な撓みで変形した場合、該偏向面で偏向反射された光束は、変形量の2倍の量の波面収差(コマ収差)が発生することとなり、被走査面上での結像スポットに悪影響を及ぼす。   In general, in a resonant optical deflector that requires high-speed operation, the deflecting surface undergoes torsional vibration within a predetermined angle, and thus receives a large angular acceleration. Therefore, during driving, the deflection surface receives inertial force due to its own weight, and the deflection surface is greatly bent. Here, when the deflecting surface is deformed by dynamic deflection, the light beam deflected and reflected by the deflecting surface generates wavefront aberration (coma aberration) twice as much as the deformation amount. Adversely affects the imaging spot at.

本発明は装置全体の小型化を図り、かつ高画質な画像が容易に得られる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of reducing the size of the entire apparatus and easily obtaining a high-quality image, and an image forming apparatus using the same.

請求項1の発明の光走査装置は、
光源手段と、往復運動することにより、該光源手段から出射した光束を主走査方向に偏向走査する偏向手段と、該偏向手段の偏向面で偏向走査された光束を被走査面に結像させる結像光学系と、を有する光走査装置において、
前記結像光学系の有する波面収差は、その波面収差の符号が該結像光学系を通過した光束が到達する像高が0から最大像高に至る途中で反転しており、反転する像高をY1、該偏向面が往復運動するときの偏向角加速度は該偏向面で偏向走査された光束が到達する像高が0から最大像高に至る途中で符号が反転しており、符号が反転するときの像高をY2とするとき、
0.8<Y1/Y2<1.2
(但し、前記像高とは、前記被走査面上に到達する光束の主走査方向の結像位置とする)
なる条件を満足することを特徴としている。
The optical scanning device of the invention of claim 1
By reciprocating with the light source means, a deflection means for deflecting and scanning the light beam emitted from the light source means in the main scanning direction, and a light beam deflected and scanned by the deflection surface of the deflection means is formed on the surface to be scanned. In an optical scanning device having an image optical system,
The wavefront aberration of the imaging optical system is such that the sign of the wavefront aberration is reversed while the image height reached by the light beam that has passed through the imaging optical system is from 0 to the maximum image height, and the image height is reversed. Y1, the deflection angular acceleration when the deflection surface reciprocates, the sign is reversed while the image height reached by the light beam deflected and scanned on the deflection surface is from 0 to the maximum image height, and the sign is reversed. When the image height when doing is Y2,
0.8 <Y1 / Y2 <1.2
(However, the image height is the imaging position in the main scanning direction of the light beam reaching the scanned surface.)
It is characterized by satisfying the following conditions.

請求項2の発明は請求項1の発明において、
前記結像光学系は、単一の結像光学素子又は複数の結像光学素子よりなり、光軸上の屈折力の総和が正であり、有効径の9割の位置での屈折力の総和が負であることを特徴としている。
The invention of claim 2 is the invention of claim 1,
The imaging optical system includes a single imaging optical element or a plurality of imaging optical elements, the sum of refractive powers on the optical axis is positive, and the sum of refractive powers at 90% of the effective diameter. Is negative.

請求項3の発明は請求項1又は2の発明において、
前記結像光学系の有する波面収差は、メリジオナル断面におけるコマ収差であって、該結像光学系を通過した光束が到達する最大像高をYmax、コマ収差が反転する該結像光学系を通過した光束が到達する像高をYcとするとき、
0.6<Yc/Ymax<0.9
なる条件を満足することを特徴としている。
The invention of claim 3 is the invention of claim 1 or 2, wherein
The wavefront aberration of the imaging optical system is coma aberration in the meridional cross section, and Ymax is the maximum image height reached by the light beam that has passed through the imaging optical system, and passes through the imaging optical system in which coma aberration is reversed. When the image height at which the luminous flux reaches is Yc,
0.6 <Yc / Ymax <0.9
It is characterized by satisfying the following conditions.

請求項4の発明は請求項1、2又は3の発明において、
前記偏向面は、前記結像光学系の有する波面収差を打ち消すように駆動していることを特徴としている。
The invention of claim 4 is the invention of claim 1, 2 or 3,
The deflection surface is driven so as to cancel the wavefront aberration of the imaging optical system.

請求項5の発明は請求項1乃至4のいずれか1項の発明において、
前記偏向面の往復運動は、共振駆動により行われていることを特徴としている。
The invention of claim 5 is the invention of any one of claims 1 to 4,
The reciprocating motion of the deflection surface is performed by resonance driving.

請求項6の発明は請求項5の発明において、
前記共振駆動される偏向面の往復運動は、分離した複数の固有振動モードを有し、該分離した複数の固有振動モードのなかに、基準周波数の固有振動モードである基準振動モードと、該基準周波数の整数倍の周波数の固有振動モードである整数倍振動モードが存在し、その走査中の一部の領域内で等角速度に対し±10%以内の領域を用いていることを特徴としている。
The invention of claim 6 is the invention of claim 5,
The reciprocating motion of the deflecting surface driven by resonance has a plurality of separated natural vibration modes, and among the separated natural vibration modes, a reference vibration mode which is a natural vibration mode of a reference frequency, and the reference There is an integer multiple vibration mode that is a natural vibration mode having a frequency that is an integral multiple of the frequency, and a region within ± 10% of the equiangular velocity is used in a partial region during the scanning.

請求項7の発明の画像形成装置は、
請求項1乃至6の何れか1項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光束によって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。
The image forming apparatus of the invention of claim 7
7. The optical scanning device according to claim 1, a photosensitive member disposed on the surface to be scanned, and a static image formed on the photosensitive member by a light beam scanned by the optical scanning device. A developing device that develops an electrostatic latent image as a toner image, a transfer device that transfers the developed toner image onto a transfer material, and a fixing device that fixes the transferred toner image onto the transfer material. Yes.

請求項8の発明の画像形成装置は、
請求項1乃至6の何れか1項に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴としている。
An image forming apparatus according to an eighth aspect of the present invention provides:
The optical scanning device according to claim 1, and a printer controller that converts code data input from an external device into an image signal and inputs the image signal to the optical scanning device. It is said.

請求項9の発明のカラー画像形成装置は、
請求項1乃至6の何れか1項に記載の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴としている。
A color image forming apparatus according to a ninth aspect of the present invention provides:
A plurality of image carriers that are arranged on a surface to be scanned of the optical scanning device according to claim 1 and that form images of different colors.

請求項10の発明は請求項9の発明において、
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴としている。
The invention of claim 10 is the invention of claim 9,
It is characterized by having a printer controller that converts color signals input from an external device into image data of different colors and inputs them to each optical scanning device.

本発明によれば装置全体の小型化を図り、かつ高画質な画像が容易に得られる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。   According to the present invention, it is possible to reduce the size of the entire apparatus and to achieve an optical scanning apparatus that can easily obtain a high-quality image and an image forming apparatus using the same.

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は本発明の実施例1の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)である。図2は図1で示した光走査装置の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)である。   FIG. 1 is a sectional view (main scanning sectional view) of the main part in the main scanning direction according to the first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view (sub-scanning cross-sectional view) of the main part in the sub-scanning direction of the optical scanning device shown in FIG.

尚、以下の説明において、主走査方向(Y方向)とは偏向手段の揺動軸及び結像光学系の光軸(X方向)に垂直な方向(偏向手段で光束が偏向反射(偏向走査)される方向)である。副走査方向(Z方向)とは偏向手段の揺動軸と平行な方向である。主走査断面とは結像光学系の光軸と主走査方向とを含む平面である。副走査断面とは結像光学系の光軸を含み主走査断面に垂直な断面である。   In the following description, the main scanning direction (Y direction) is a direction perpendicular to the oscillation axis of the deflecting means and the optical axis (X direction) of the imaging optical system (the light beam is deflected and reflected (deflected scanning) by the deflecting means). Direction). The sub-scanning direction (Z direction) is a direction parallel to the swing axis of the deflecting means. The main scanning section is a plane including the optical axis of the imaging optical system and the main scanning direction. The sub-scan section is a section that includes the optical axis of the imaging optical system and is perpendicular to the main scan section.

図1、図2において1は光源手段であり、例えば半導体レーザーより成っている。2は集光光学系としてのカップリングレンズ(コリメータレンズ)であり、光源手段1より出射された光束の光束状態を変換している。本実施例では発散光束を収束光束に変換している。3は開口絞りであり、カップリングレンズ2で収束光束とされた光束を制限してビーム形状を整形している。4はシリンドリカルレンズ(シリンダレンズ)であり、副走査断面内(副走査方向)のみに所定のパワー(屈折力)を有している。シリンドリカルレンズ4は副走査断面内においてカップリングレンズ2で収束光束とされた光束を後述する偏向手段としての光偏向器5の偏向面5aに線像として結像している。   In FIG. 1 and FIG. 2, reference numeral 1 denotes a light source means, for example, a semiconductor laser. Reference numeral 2 denotes a coupling lens (collimator lens) as a condensing optical system, which converts the luminous flux state of the luminous flux emitted from the light source means 1. In this embodiment, the divergent light beam is converted into a convergent light beam. Reference numeral 3 denotes an aperture stop, which shapes the beam shape by limiting the light beam that has been made a convergent light beam by the coupling lens 2. A cylindrical lens (cylinder lens) 4 has a predetermined power (refractive power) only in the sub-scan section (sub-scan direction). The cylindrical lens 4 forms a line image on the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 as a deflecting means to be described later in the sub-scan section in the sub-scan section.

尚、カップリングレンズ2、シリンドリカルレンズ4の各要素は入射光学系LAの一要素を構成している。またコリメータレンズ2とシリンドリカルレンズ4を1つの光学素子(アナモフィックレンズ)として一体的に構成しても良い。   Each element of the coupling lens 2 and the cylindrical lens 4 constitutes one element of the incident optical system LA. Further, the collimator lens 2 and the cylindrical lens 4 may be integrally configured as one optical element (anamorphic lens).

5は偏向手段としての共振型の光偏向器であり、その偏向面5aが、往復運動することにより、集光光学系2から出射した光束で被走査面7を主走査方向に偏向走査している。本実施例における偏向面5aの往復運動は、共振駆動により行われている。   Reference numeral 5 denotes a resonance type optical deflector serving as a deflecting means. The deflecting surface 5a reciprocates so that the scanned surface 7 is deflected and scanned in the main scanning direction by the light beam emitted from the condensing optical system 2. Yes. The reciprocating motion of the deflecting surface 5a in this embodiment is performed by resonance driving.

6はfθ特性を有する結像光学系(fθレンズ系)であり、プラスチック材料より成る単一の結像光学素子(結像レンズ、トーリックレンズ)6aを有しており、光偏向器5の偏向面5aで偏向された光束を被走査面7上に結像している。本実施例における結像レンズ6aは光軸上の屈折力の総和が正であり、有効径の9割の位置での屈折力の総和が負となる形状より成っている。   Reference numeral 6 denotes an imaging optical system (fθ lens system) having an fθ characteristic, which has a single imaging optical element (imaging lens, toric lens) 6 a made of a plastic material, and is deflected by the optical deflector 5. The light beam deflected by the surface 5 a is imaged on the scanned surface 7. The imaging lens 6a in this embodiment has a shape in which the sum of refractive powers on the optical axis is positive and the sum of refractive powers at 90% of the effective diameter is negative.

7は被走査面としての感光ドラム面である。   Reference numeral 7 denotes a photosensitive drum surface as a surface to be scanned.

上記結像光学系6は、副走査断面内において、共振型の光偏向器5の偏向面5aの面倒れを補正している。通常、ポリゴンミラー等の複数の偏向面を有する偏向手段の場合、各面毎に副走査方向への倒れ角が異なるため、面倒れ補正光学系を採用することが一般的である。   The imaging optical system 6 corrects the surface tilt of the deflection surface 5a of the resonance type optical deflector 5 in the sub-scan section. In general, in the case of a deflecting unit having a plurality of deflecting surfaces such as a polygon mirror, the tilting angle in the sub-scanning direction is different for each surface, so that a surface tilt correcting optical system is generally employed.

共振型の光偏向器5の場合は偏向面5aが1面しかないため各面毎の倒れ量の差に関しては考慮する必要がない。しかしながら、後述する図3に示す磁石503の取り付け精度誤差の影響などにより、偏向角によって副走査方向に倒れる量が異なるという事象が発生する。そのため、走査開始から走査終了まで被走査面上でのビームスポット位置を一定にするために、偏向面5aと被走査面7とを副走査断面内で共役とするのが良い。   In the case of the resonance type optical deflector 5, since there is only one deflection surface 5a, it is not necessary to consider the difference in the amount of tilt for each surface. However, due to the influence of a mounting accuracy error of the magnet 503 shown in FIG. Therefore, in order to make the beam spot position on the scanned surface constant from the start of scanning to the end of scanning, it is preferable that the deflection surface 5a and the scanned surface 7 are conjugated in the sub-scan section.

また、一般的に、共振型の光偏向器5において、その偏向面5aの大きさをむやみに大きくしてしまうと高速で駆動させることが困難となる。レーザービームプリンタやデジタル複写機に使用する場合には極力その偏向面5aの大きさを小さくした方が有利である。   In general, in the resonance type optical deflector 5, if the size of the deflection surface 5a is increased excessively, it becomes difficult to drive at high speed. When used in a laser beam printer or a digital copying machine, it is advantageous to reduce the size of the deflection surface 5a as much as possible.

したがって、本実施例においては、図1において結像レンズ6a側から共振型の光偏向器5の偏向面5aに正面から光束を入射させている(正面入射)。このようにすることで共振型の光偏向器5の偏向面5aの主走査方向の幅を最小限とすることができ、高速で揺動させることが容易になる。   Therefore, in this embodiment, a light beam is incident from the front onto the deflecting surface 5a of the resonance type optical deflector 5 from the imaging lens 6a side in FIG. 1 (front incidence). By doing so, the width of the deflecting surface 5a of the resonance type optical deflector 5 in the main scanning direction can be minimized and can be easily swung at high speed.

また、上記のように正面入射させた場合には、共振型の光偏向器5の偏向面5aに入射する光束と偏向面5aによって偏向反射された光束が干渉してくる。そのため、本実施例では図2に示すように偏向面5aに入射する光束は副走査方向に特定の角度を成して入射させている(斜入射)。   When the light is incident on the front as described above, the light beam incident on the deflection surface 5a of the resonance type optical deflector 5 interferes with the light beam deflected and reflected by the deflection surface 5a. For this reason, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the light beam incident on the deflecting surface 5a is incident at a specific angle in the sub-scanning direction (oblique incidence).

図2においては、副走査方向に斜入射角γ=3°の角度を与え、光源手段1から出射した光束を図の斜め下方向から入射させている。したがって、偏向面5aによって偏向走査された光束も同様に副走査方向に斜入射角γ´=3°の角度と同じ角度を成して図2の上方に偏向反射される。   In FIG. 2, an oblique incident angle γ = 3 ° is given in the sub-scanning direction, and a light beam emitted from the light source means 1 is incident from an obliquely downward direction in the figure. Therefore, the light beam deflected and scanned by the deflecting surface 5a is also deflected and reflected upward in FIG. 2 at the same angle as the oblique incident angle γ ′ = 3 ° in the sub-scanning direction.

結像レンズ6aは、上方に偏向反射された偏向光束が入射されるように副走査方向上方に特定の距離を置いて配置され、該結像レンズ6aに入射した偏向光束を被走査面7上にスポット状に結像させている。   The imaging lens 6a is arranged at a specific distance above the sub-scanning direction so that the deflected light beam deflected and reflected upward is incident, and the deflected light beam incident on the imaging lens 6a is placed on the surface 7 to be scanned. Is imaged in a spot shape.

本実施例の共振型の光偏向器5は、基本周波数にその2倍波を重畳させて駆動させることにより、正弦振動タイプに比べて等角速度領域が広い偏向走査を達成している。   The resonance type optical deflector 5 of the present embodiment achieves deflection scanning with a wider equiangular velocity region than the sinusoidal vibration type by driving the second frequency wave superimposed on the fundamental frequency.

正弦振動を行っている共振型の光偏向器を用いた場合、被走査面上で等速走査させるためにはArcsin特性を持つ結像光学系を用いる必要がある。しかしながら、Arcsin特性をもつ結像光学系を用いて結像させると、画像中央部に対して画像端部のスポットが肥大し画像品位が劣化するといった問題が生じる。   When a resonance type optical deflector performing sinusoidal vibration is used, it is necessary to use an imaging optical system having an Arcsin characteristic in order to scan at a constant speed on the surface to be scanned. However, when an image is formed using an imaging optical system having an Arcsin characteristic, there is a problem in that the image end spot is enlarged with respect to the center of the image and the image quality is deteriorated.

よって、本実施例においては、2自由度系の共振型の光偏向器を用いて等角速度領域を広げることで、従来のポリゴンミラーを光偏向器として用いた場合と同様のfθレンズを使用することを可能としている。   Therefore, in this embodiment, by using a two-degree-of-freedom resonance type optical deflector to widen the equiangular velocity region, the same fθ lens as when a conventional polygon mirror is used as an optical deflector is used. Making it possible.

例として駆動する基本周波数は
ω1=2π×2000(HZ)、
ω2=2π×4000(HZ)
であり、つまりω2=2ω1となっている。これらの振動モードを以下、モード1、モード2と称する。
As an example, the driving fundamental frequency is ω1 = 2π × 2000 (HZ),
ω2 = 2π × 4000 (HZ)
That is, ω2 = 2ω1. These vibration modes are hereinafter referred to as mode 1 and mode 2.

図3は本発明の実施例1の共振型の光偏向器の要部概略図である。   FIG. 3 is a schematic diagram of a main part of the resonance type optical deflector according to the first embodiment of the present invention.

本実施例の共振型の光偏向器5においては、複数の可動子(振動子)501,502とねじりバネ504とを構成する系が、基本周波数およびその整数倍の周波数で同時に振動するように駆動制御手段507が駆動手段506を制御する。その際に基本周波数およびその整数倍の周波数で駆動する可動子501,502の振幅と位相を様々に変化させることで、様々な駆動を行うことができる。尚、図3において、5aは偏向面、503は磁石、505は支持部である。   In the resonance type optical deflector 5 of the present embodiment, a system comprising a plurality of movers (vibrators) 501 and 502 and a torsion spring 504 vibrate simultaneously at the fundamental frequency and a frequency that is an integer multiple thereof. The drive control unit 507 controls the drive unit 506. At this time, various driving can be performed by changing the amplitude and phase of the movable elements 501 and 502 driven at the fundamental frequency and a frequency that is an integral multiple of the fundamental frequency. In FIG. 3, 5a is a deflection surface, 503 is a magnet, and 505 is a support portion.

本実施例においては、駆動制御手段507を制御して、モード1における可動子501の最大振動振幅φ1を
φ1=38.279790deg、
角振動数ω1を、
ω1=2π×2000(HZ)、
としている。またモード2における可動子502の最大振動振幅φ2を
φ2=5.32752(deg)、
角振動数ω2を、
ω2=2π×4000(HZ)
となるようにしている。そして、それぞれ位相が180deg異なるように設定している。
In this embodiment, the drive control means 507 is controlled so that the maximum vibration amplitude φ1 of the mover 501 in mode 1 is φ1 = 38.2279790 deg.
The angular frequency ω1,
ω1 = 2π × 2000 (HZ),
It is said. Further, the maximum vibration amplitude φ2 of the mover 502 in mode 2 is φ2 = 5.32752 (deg),
The angular frequency ω2,
ω2 = 2π × 4000 (HZ)
It is trying to become. The phases are set so as to differ by 180 degrees.

このときの可動子501の振動角(偏向角)θ1は   The vibration angle (deflection angle) θ1 of the mover 501 at this time is

で与えられる。 Given in.

で与えられる。 Given in.

本実施例において、共振駆動される偏向面5aの往復運動は、分離した複数の固有振動モードを有する。そして分離した複数の固有振動モードのなかに基準周波数の固有振動モードである基準振動モードと、基準周波数の整数倍の周波数の固有振動モードである整数倍振動モードが存在する。そしてその走査中の一部の領域内で等角速度に対し±10%以内の領域を用いている。   In the present embodiment, the reciprocating motion of the deflecting surface 5a that is resonantly driven has a plurality of separated natural vibration modes. Among the plurality of separated natural vibration modes, there are a reference vibration mode that is a natural vibration mode of a reference frequency and an integer multiple vibration mode that is a natural vibration mode of an integer multiple of the reference frequency. An area within ± 10% with respect to the constant angular velocity is used in a part of the area during the scanning.

図4(a),(b)に各々本実施例における共振型の光偏向器5の可動子501による走査光束の振れ角(反射角)を示す。同図(a),(b)において、横軸は振動の周期T(時間)、縦軸は振動角(偏向角)θ(単位deg)である。   4A and 4B show the deflection angle (reflection angle) of the scanning light beam by the movable element 501 of the resonance type optical deflector 5 in this embodiment. In FIGS. 2A and 2B, the horizontal axis represents the vibration period T (time), and the vertical axis represents the vibration angle (deflection angle) θ (unit deg).

本実施例では上記モード1とモード2を共振させることによって、通常の正弦振動に比べて振動角θが時間に比例する(等角速度)領域が多く存在することがわかる。   In the present embodiment, it can be seen that by resonating the mode 1 and the mode 2, there are many regions in which the vibration angle θ is proportional to time (equal angular velocity) as compared to normal sine vibration.

図5(a),(b)は各々可動子501の偏向角速度を示したグラフである。図5(b)は図5(a)の一部分の拡大図である。同図(a),(b)において、横軸は振動の周期T(時間)、縦軸は偏向角速度dθ/dtである。   FIGS. 5A and 5B are graphs showing the deflection angular velocity of the mover 501. FIG. 5B is an enlarged view of a part of FIG. In FIGS. 4A and 4B, the horizontal axis represents the vibration period T (time), and the vertical axis represents the deflection angular velocity dθ / dt.

同図(a),(b)に示すように時間Tが0〜0.16Tにおいて偏向角速度が一定(152〜160dθ/dt)であることがわかる。   As shown in FIGS. 4A and 4B, it can be seen that the deflection angular velocity is constant (152 to 160 dθ / dt) at the time T of 0 to 0.16 T.

図6(a),(b)は可動子501の偏向角加速度を示したグラフである。図6(b)は図6(a)の一部分の拡大図である。同図(a),(b)において、横軸は振動の周期T(時間)、縦軸は偏向角加速度dθ/dtである。 6A and 6B are graphs showing the deflection angular acceleration of the mover 501. FIG. FIG. 6B is an enlarged view of a part of FIG. In FIGS. 4A and 4B, the horizontal axis represents the vibration period T (time), and the vertical axis represents the deflection angular acceleration d 2 θ / dt 2 .

本実施例で使用した共振型の光偏向器5は、その厚みが200μm、主走査方向(Y方向)の幅が3.2mm、副走査方向(Z方向)の幅1.1mmのサイズである。   The resonance type optical deflector 5 used in this embodiment has a thickness of 200 μm, a width in the main scanning direction (Y direction) of 3.2 mm, and a width of 1.1 mm in the sub scanning direction (Z direction). .

このように薄い可動子501を高速で振動させるとその偏向面5aは所定角度内をねじり振動するため大きな角加速度を受けて偏向面5aが自重による慣性力を受け図7に示したようなイメージの面変形(動撓み)が発生する。この面変形は可動子501の角加速度に比例してその面変形量が変化する。   When the thin movable element 501 is vibrated at a high speed, the deflecting surface 5a is torsionally vibrated within a predetermined angle, so that the deflecting surface 5a receives an inertial force due to its own weight and receives an inertial force due to its own weight. Surface deformation (dynamic deflection) occurs. The surface deformation changes in proportion to the angular acceleration of the mover 501.

つまり偏向面5aは、主走査方向の往復運動により、主走査方向の面形状が変化することになる。   That is, the surface shape in the main scanning direction of the deflection surface 5a changes due to the reciprocating motion in the main scanning direction.

図8は上述したような振動をさせた場合、画像端部を走査している状態における偏向面5aの面変形量(動撓み量)を有限要素法により計算した結果のグラフである。   FIG. 8 is a graph showing a result of calculating the surface deformation amount (dynamic deflection amount) of the deflecting surface 5a in a state where the image edge is scanned when the vibration described above is performed.

このグラフは偏向面5aのある高さにおいて面変形を求め、それぞれの高さにおける主走査方向中央部での傾き成分を除去したものである。このグラフより、副走査方向のZの位置(図3参照)により変形量が大きく異なることがわかる。   In this graph, the surface deformation is obtained at a certain height of the deflecting surface 5a, and the inclination component at the center in the main scanning direction at each height is removed. From this graph, it can be seen that the amount of deformation varies greatly depending on the Z position in the sub-scanning direction (see FIG. 3).

偏向面5aがねじりバネ504により支持されている側(Z<0、図3の下側)の領域では面変形量が大きく、それと反対側(Z>0、図3の上側)の領域では面変形量が小さいことがわかる。一般的に支持されている側の方が面変形が大きく、支持されていない側の方が面変形が小さいと言える。   In the region where the deflecting surface 5a is supported by the torsion spring 504 (Z <0, lower side in FIG. 3), the amount of surface deformation is large, and in the region on the opposite side (Z> 0, upper side in FIG. 3) It can be seen that the amount of deformation is small. In general, it can be said that the supported side has a larger surface deformation and the unsupported side has a smaller surface deformation.

本実施例の可動子501の厚みは200μmとしているが、角加速度に起因する動的な撓みを抑えるためには、その厚みを厚くすればよい。ただし、可動子501を厚くした場合、同じ周波数で共振振動させる為には、ねじりバネ504の長さを長くする必要がある。よって、共振型の光偏向器5のサイズ自身が大きくなり、光走査装置の大型化を招くことになる。   Although the thickness of the movable element 501 of this embodiment is 200 μm, the thickness may be increased in order to suppress the dynamic bending caused by the angular acceleration. However, when the mover 501 is thickened, it is necessary to increase the length of the torsion spring 504 in order to cause resonance vibration at the same frequency. Therefore, the size of the resonance type optical deflector 5 itself is increased, which leads to an increase in the size of the optical scanning device.

また、1枚のウエハから取り出せる共振型の光偏向器5の数も少なくなり、製造上、効率が悪い。また、厚みを薄くすれば共振型の光偏向器5のサイズ自身が小さくなるが、前述した如く動的な撓み量が大きくなり、被走査面7上で結像するスポットに影響を与えることになる。よって、可動子501の厚みは100μm〜500μm程度が望ましい。   In addition, the number of resonance type optical deflectors 5 that can be taken out from one wafer is reduced, which is inefficient in manufacturing. If the thickness is reduced, the size of the resonance type optical deflector 5 itself is reduced. However, as described above, the amount of dynamic deflection increases, which affects the spot imaged on the scanned surface 7. Become. Therefore, the thickness of the mover 501 is desirably about 100 μm to 500 μm.

図9は本発明の実施例1の結像光学系6の各走査像高における波面収差(主走査方向のコマ収差)を示したグラフである。   FIG. 9 is a graph showing the wavefront aberration (coma aberration in the main scanning direction) at each scanning image height of the imaging optical system 6 of Example 1 of the present invention.

同図において、主走査断面内において、結像光学系6の有する波面収差は被走査面7上における像高(反転像高Y1)80mmで0になり、その前後で符号が反転している。一方、共振型の光偏向器5の角加速度(偏向角加速度)は像高(反転像高Y2)75mmで0となり、その前後で符号が反転している。   In the figure, in the main scanning section, the wavefront aberration of the imaging optical system 6 becomes 0 at an image height (reversed image height Y1) of 80 mm on the scanned surface 7, and the sign is inverted before and after that. On the other hand, the angular acceleration (deflection angular acceleration) of the resonance type optical deflector 5 becomes 0 at 75 mm of the image height (reverse image height Y2), and the sign is inverted before and after that.

前述した如く、偏向面5aの面変形は可動子501の各加速度に比例するため、この角加速度が0になる位置を境に面変形により発生する波面収差(コマ収差)の符号も反転する。そのため、図9の面変形を考慮後の主走査方向のコマ収差のグラフのように全走査領域に渡り、設計上残存する主走査方向のコマ収差が補正されている。   As described above, since the surface deformation of the deflecting surface 5a is proportional to each acceleration of the movable element 501, the sign of wavefront aberration (coma aberration) generated by the surface deformation is reversed at the position where the angular acceleration becomes zero. Therefore, as shown in the graph of coma aberration in the main scanning direction after considering the surface deformation in FIG. 9, the coma aberration in the main scanning direction remaining in the design is corrected over the entire scanning region.

本実施例においては、主走査断面内において、上記の如く結像光学系6の有する波面収差を、その符号が像高が0から最大像高に至る途中で反転しており、反転する像高をY1とする。さらに偏向面5aが往復運動するときの偏向角加速度は像高が0から最大像高に至る途中で符号が反転しており、符号が反転するときの像高をY2とする。このとき、
0.8<Y1/Y2<1.2 ‥‥‥‥(1)
(但し、前記像高とは、前記被走査面上に到達する光束の主走査方向の結像位置とする)
なる条件を満足させている。
In this embodiment, in the main scanning section, the wavefront aberration of the imaging optical system 6 is reversed in the middle of the image height from 0 to the maximum image height as described above, and the reversed image height. Is Y1. Furthermore, the sign of the deflection angular acceleration when the deflecting surface 5a reciprocates is reversed in the middle of the image height from 0 to the maximum image height, and the image height when the sign is reversed is Y2. At this time,
0.8 <Y1 / Y2 <1.2 (1)
(However, the image height is the imaging position in the main scanning direction of the light beam reaching the scanned surface.)
Satisfy the following conditions.

例えば、像高とは、結像光学系6を通過した光束が被走査面7上に到達した際の主走査方向の結像位置を意味する。   For example, the image height means the imaging position in the main scanning direction when the light beam that has passed through the imaging optical system 6 reaches the scanned surface 7.

また、例えば、像高とは、偏向面5aで偏向走査された光束が被走査面7上に到達した際の主走査方向の結像位置を意味する。   Further, for example, the image height means an imaging position in the main scanning direction when the light beam deflected and scanned by the deflecting surface 5a reaches the scanned surface 7.

以下、同じである。   The same applies hereinafter.

条件式(1)の下限値を越えると走査端での補正効果が減少し、また条件式(1)の上限値を越えると中間像高での補正効果が減少するとともに端部で過補正となってしまう可能性がある。   When the lower limit of conditional expression (1) is exceeded, the correction effect at the scanning end decreases, and when the upper limit of conditional expression (1) is exceeded, the correction effect at the intermediate image height decreases and overcorrection occurs at the end. There is a possibility of becoming.

本実施例においては、
Y1=80mm、
Y2=75mm
であり、
Y1/Y2=1.07
となる。これは条件式(1)を満足している。
In this example,
Y1 = 80 mm,
Y2 = 75mm
And
Y1 / Y2 = 1.07
It becomes. This satisfies the conditional expression (1).

さらに望ましくは上記条件式(1)を次の如く設定するのが良い。   More preferably, the conditional expression (1) should be set as follows.

0.9<Y1/Y2<1.1 ‥‥‥‥(1a)
結像光学系6の有する波面収差は、上述した如くメリジオナル断面(主走査断面)におけるコマ収差であって、該結像光学系6の最大像高をYmax、コマ収差が反転する像高をYcとするとき、
0.6<Yc/Ymax<0.9 ‥‥‥‥(2)
なる条件を満足させるのが良い。
0.9 <Y1 / Y2 <1.1 (1a)
The wavefront aberration of the imaging optical system 6 is coma aberration in the meridional section (main scanning section) as described above. The maximum image height of the imaging optical system 6 is Ymax, and the image height at which coma aberration is inverted is Yc. And when
0.6 <Yc / Ymax <0.9 (2)
It is better to satisfy the following conditions.

条件式(2)の下限値を越えると、最大像高近傍での波面収差(コマ)が増大し、その波面収差をすべて補正するよう設定した場合にはfθ特性のずれが大きくなってしまう可能性がある。また条件式(2)の上限値を越えると、中間像高での波面収差(コマ)が大きくなる可能性があり、中間像高でのコマ収差補正量はもともと少ないため補正不足となる可能性がある。   If the lower limit of conditional expression (2) is exceeded, the wavefront aberration (coma) near the maximum image height will increase, and if it is set to correct all the wavefront aberration, the deviation of the fθ characteristic may increase. There is sex. If the upper limit of conditional expression (2) is exceeded, the wavefront aberration (coma) at the intermediate image height may increase, and the amount of coma aberration correction at the intermediate image height is originally small, so the correction may be insufficient. There is.

表1−1、表1−2に本実施例における光走査装置の光学系の諸特性を示す。   Tables 1-1 and 1-2 show various characteristics of the optical system of the optical scanning device in this example.

結像レンズの主走査断面の非球面形状は、各レンズ面と光軸との交点を原点とし、光軸方向をX軸、主走査断面内において光軸と直交する軸をY軸、副走査断面内において光軸と直交する軸をZ軸としている。このとき、   The aspherical shape of the main scanning section of the imaging lens is based on the intersection of each lens surface and the optical axis as the origin, the optical axis direction is the X axis, and the axis orthogonal to the optical axis in the main scanning section is the Y axis. An axis orthogonal to the optical axis in the cross section is taken as the Z axis. At this time,

なる式で表わされる。 It is expressed by the following formula.

なお、Rは曲率半径、k、B〜B10は非球面係数である。 Here, R is a radius of curvature, k, and B 4 to B 10 are aspherical coefficients.

また、副走査断面の形状は主走査方向のレンズ面座標がYであるところの曲率半径r′が、   Further, the shape of the sub-scanning cross section is the radius of curvature r ′ where the lens surface coordinate in the main scanning direction is Y,

なる式で表わされる形状をしている。 The shape is expressed by the following formula.

なお、rは光軸上における曲率半径、D〜D16は各係数である。 Note that r is a radius of curvature on the optical axis, and D 2 to D 16 are coefficients.

このように本実施例では上述した如く結像光学系6に残存する波面収差(主走査方向のコマ収差)を打ち消すように偏向面5aを駆動させることにより、走査領域全域で良好なるスポットを得ることが可能となり、良好なる画像を得ることができる。   In this way, in this embodiment, as described above, the deflection surface 5a is driven so as to cancel the wavefront aberration (coma aberration in the main scanning direction) remaining in the imaging optical system 6, thereby obtaining a good spot in the entire scanning region. And a good image can be obtained.

なお、本実施例においては結像光学系6を単一の結像光学素子(結像レンズ)で構成したが、本実施例の効果はそれに限定されるものではなく、複数の結像光学素子で構成した場合においても有効である。   In this embodiment, the imaging optical system 6 is composed of a single imaging optical element (imaging lens). However, the effect of this embodiment is not limited thereto, and a plurality of imaging optical elements is used. It is also effective when configured with

また結像光学系6を回折光学素子を含ませて構成しても良い。   Further, the imaging optical system 6 may include a diffractive optical element.

[画像形成装置]
図10は、本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号104は画像形成装置を示す。この画像形成装置104には、パーソナルコンピュータ等の外部機器117からコードデータDcが入力する。このコードデータDcは、装置内のプリンタコントローラ111によって、画像データ(ドットデータ)Diに変換される。この画像データDiは、実施例1に示した構成を有する光走査ユニット100に入力される。そして、この光走査ユニット100からは、画像データDiに応じて変調された光ビーム103が出射され、この光ビーム103によって感光体ドラム(感光体)101の感光体面が主走査方向に走査される。
[Image forming apparatus]
FIG. 10 is a cross-sectional view of the main part in the sub-scanning direction showing an embodiment of the image forming apparatus of the present invention. In the figure, reference numeral 104 denotes an image forming apparatus. Code data Dc is input to the image forming apparatus 104 from an external device 117 such as a personal computer. The code data Dc is converted into image data (dot data) Di by a printer controller 111 in the apparatus. The image data Di is input to the optical scanning unit 100 having the configuration shown in the first embodiment. The light scanning unit 100 emits a light beam 103 modulated according to the image data Di, and the light beam 103 scans the surface of the photosensitive drum (photosensitive member) 101 in the main scanning direction. .

静電潜像担持体(感光ドラム)たる感光ドラム101は、モーター115によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光体ドラム101の感光体面が光ビーム103に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光体ドラム101の上方には、感光体ドラム101の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ102が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ102によって帯電された感光体ドラム101の表面に、前記光走査ユニット100によって走査される光ビーム103が照射されるようになっている。   The photosensitive drum 101 as an electrostatic latent image carrier (photosensitive drum) is rotated clockwise by a motor 115. With this rotation, the photoreceptor surface of the photoreceptor drum 101 moves with respect to the light beam 103 in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. Above the photosensitive drum 101, a charging roller 102 for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 101 is provided so as to contact the surface. The surface of the photosensitive drum 101 charged by the charging roller 102 is irradiated with a light beam 103 scanned by the optical scanning unit 100.

先に説明したように、光ビーム103は、画像データDiに基づいて変調されており、この光ビーム103を照射することによって感光体ドラム101の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム103の照射位置よりもさらに感光体ドラム101の回転方向の下流側で感光ドラム101に当接するように配設された現像器107によってトナー像として現像される。   As described above, the light beam 103 is modulated based on the image data Di, and by irradiating the light beam 103, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 101. This electrostatic latent image is developed as a toner image by a developing device 107 disposed so as to contact the photosensitive drum 101 further downstream in the rotation direction of the photosensitive drum 101 than the irradiation position of the light beam 103. .

現像器107によって現像されたトナー像は、感光体ドラム101の下方で、感光体ドラム101に対向するように配設された転写ローラ108によって被転写材たる用紙112上に転写される。用紙112は感光体ドラム101の前方(図10において右側)の用紙カセット109内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット109端部には、給紙ローラ110が配設されており、用紙カセット109内の用紙112を搬送路へ送り込む。   The toner image developed by the developing unit 107 is transferred onto a sheet 112 as a transfer material by a transfer roller 108 disposed below the photosensitive drum 101 so as to face the photosensitive drum 101. The paper 112 is stored in the paper cassette 109 in front of the photosensitive drum 101 (on the right side in FIG. 10), but can be fed manually. A paper feed roller 110 is provided at the end of the paper cassette 109, and feeds the paper 112 in the paper cassette 109 into the transport path.

以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙112はさらに感光体ドラム101後方(図10において左側)の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ(図示せず)を有する定着ローラ113とこの定着ローラ113に圧接するように配設された加圧ローラ114とで構成されている。そして転写部から搬送されてきた用紙112を定着ローラ113と加圧ローラ114の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙112上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ113の後方には排紙ローラ116が配設されており、定着された用紙112を画像形成装置の外に排出せしめる。   As described above, the sheet 112 on which the unfixed toner image has been transferred is further conveyed to the fixing device behind the photosensitive drum 101 (left side in FIG. 10). The fixing device includes a fixing roller 113 having a fixing heater (not shown) therein and a pressure roller 114 disposed so as to be in pressure contact with the fixing roller 113. Then, the sheet 112 conveyed from the transfer unit is heated while being pressed by the pressure contact portion between the fixing roller 113 and the pressure roller 114 to fix the unfixed toner image on the sheet 112. Further, a paper discharge roller 116 is disposed behind the fixing roller 113, and the fixed paper 112 is discharged out of the image forming apparatus.

図10においては図示していないが、プリントコントローラ111は、先に説明したデータの変換だけでなく、モーター115を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のモーターなどの制御を行う。   Although not shown in FIG. 10, the print controller 111 controls not only the data conversion described above but also each part in the image forming apparatus including the motor 115 and a motor in the optical scanning unit described later. Do.

本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、1200dpi以上の画像形成装置において本発明の実施例1の構成はより効果を発揮する。   The recording density of the image forming apparatus used in the present invention is not particularly limited. However, considering that the higher the recording density is, the higher the image quality is required, the configuration of the first embodiment of the present invention is more effective in an image forming apparatus of 1200 dpi or more.

[カラー画像形成装置]
図11は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、走査光学装置(走査光学系)を4個並べ各々並行して像担持体である感光体ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図11において、60はカラー画像形成装置、11,12,13,14は各々実施例1に示した構成を有する走査光学装置である。21,22,23,24は各々像担持体としての感光体ドラム、31,32,33,34は各々現像器、71は搬送ベルトである。尚、図11においては現像器で現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器(不図示)と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器(不図示)とを有している。
[Color image forming apparatus]
FIG. 11 is a schematic view of a main part of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This embodiment is a tandem type color image forming apparatus in which four scanning optical devices (scanning optical systems) are arranged in parallel and image information is recorded on the surface of a photosensitive drum as an image carrier. In FIG. 11, reference numeral 60 denotes a color image forming apparatus, and reference numerals 11, 12, 13, and 14 denote scanning optical apparatuses each having the configuration shown in the first embodiment. 21, 22, 23, and 24 are photosensitive drums as image carriers, 31, 32, 33, and 34 are developing units, and 71 is a conveyance belt. In FIG. 11, there are a transfer device (not shown) for transferring the toner image developed by the developing device to the transfer material, and a fixing device (not shown) for fixing the transferred toner image to the transfer material. is doing.

図11において、カラー画像形成装置60には、パーソナルコンピュータ等の外部機器72からR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ73によって、C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各画像データ(ドットデータ)に変換される。これらの画像データは、それぞれ走査光学装置11,12,13,14に入力される。そして、これらの走査光学装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム41,42,43,44が射出され、これらの光ビームによって感光体ドラム21,22,23,24の感光体面が主走査方向に走査される。   In FIG. 11, R (red), G (green), and B (blue) color signals are input to the color image forming apparatus 60 from an external device 72 such as a personal computer. These color signals are converted into C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black) image data (dot data) by a printer controller 73 in the apparatus. These image data are input to the scanning optical devices 11, 12, 13, and 14, respectively. From these scanning optical devices, light beams 41, 42, 43, and 44 modulated in accordance with each image data are emitted, and the photoconductor surfaces of the photoconductor drums 21, 22, 23, and 24 are emitted by these light beams. Are scanned in the main scanning direction.

本実施例におけるカラー画像形成装置は走査光学装置(11,12,13,14)を4個並べ、各々がC(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各色に対応している。そして各々平行して感光ドラム21,22,23,24面上に画像信号(画像情報)を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。   The color image forming apparatus in this embodiment has four scanning optical devices (11, 12, 13, 14) arranged in each of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black) colors. It corresponds. In parallel, image signals (image information) are recorded on the surfaces of the photosensitive drums 21, 22, 23, and 24, and color images are printed at high speed.

本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く4つの走査光学装置11,12,13,14により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光体ドラム21,22,23,24面上に形成している。その後、記録材に多重転写して1枚のフルカラー画像を形成している。   As described above, the color image forming apparatus according to the present embodiment uses the light beams based on the respective image data by the four scanning optical devices 11, 12, 13, and 14, and the corresponding photosensitive drums 21, It is formed on the 22, 23, and 24 surfaces. Thereafter, a single full color image is formed by multiple transfer onto a recording material.

前記外部機器53としては、例えばCCDセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置60とで、カラーデジタル複写機が構成される。   As the external device 53, for example, a color image reading apparatus including a CCD sensor may be used. In this case, the color image reading apparatus and the color image forming apparatus 60 constitute a color digital copying machine.

本発明の実施例1の光走査装置の主走査断面図FIG. 3 is a main scanning sectional view of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1の光走査装置の副走査断面図FIG. 3 is a sub-scan sectional view of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1の共振型の光偏向器の概略図1 is a schematic diagram of a resonant optical deflector according to a first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1の共振型の光偏向器の偏向角のグラフGraph of deflection angle of resonance type optical deflector of embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例1の共振型の光偏向器の偏向角速度のグラフGraph of deflection angular velocity of resonance type optical deflector of embodiment 1 of the present invention 本発明の実施例1の共振型の光偏向器の偏向角加速度のグラフGraph of the deflection angular acceleration of the resonance type optical deflector according to the first embodiment of the present invention 本発明の実施例1の共振型の光偏向器の偏向面の面変形イメージ図FIG. 3 is a diagram illustrating a surface deformation image of a deflection surface of the resonance type optical deflector according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1の共振型の光偏向器の偏向面の面変形シミュレーション値Surface deformation simulation value of the deflection surface of the resonance type optical deflector according to the first embodiment of the present invention 本発明の実施例1の結像光学系の波面収差(主走査コマ)と偏向面の変形を考慮した場合の波面収差(主走査コマ)Wavefront Aberration (Main Scanning Frame) Considering Wavefront Aberration (Main Scanning Frame) and Deformation of Deflection Surface of Imaging Optical System of Example 1 of the Present Invention 本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図FIG. 3 is a sub-scan sectional view showing an embodiment of the image forming apparatus of the present invention. 本発明のカラー画像形成装置の実施例を示す副走査断面図FIG. 3 is a sub-scan sectional view showing an embodiment of a color image forming apparatus according to the present invention. 従来例の光走査装置の主走査断面図Main scanning sectional view of a conventional optical scanning device

符号の説明Explanation of symbols

1 光源手段(半導体レーザー)
2 集光光学系
3 絞り
4 シリンドリカルレンズ
5 偏向手段(共振型の光偏向器)
5a 偏向面
6 結像光学系
7 被走査面(感光ドラム面)
11、12、13、14 光走査装置
21、22、23、24 像担持体(感光ドラム)
31、32、33、34 現像器
41、42、43、44 光束
51 搬送ベルト
52 外部機器
53 プリンタコントローラ
60 カラー画像形成装置
100 光走査装置
101 感光ドラム
102 帯電ローラ
103 光ビーム
104 画像形成装置
107 現像装置
108 転写ローラ
109 用紙カセット
110 給紙ローラ
111 プリンタコントローラ
112 転写材(用紙)
113 定着ローラ
114 加圧ローラ
115 モータ
116 排紙ローラ
117 外部機器
1 Light source means (semiconductor laser)
2 Condensing optical system 3 Aperture 4 Cylindrical lens 5 Deflection means (resonant optical deflector)
5a Deflection surface 6 Imaging optical system 7 Scanned surface (photosensitive drum surface)
11, 12, 13, 14 Optical scanning device 21, 22, 23, 24 Image carrier (photosensitive drum)
31, 32, 33, 34 Developer 41, 42, 43, 44 Light beam 51 Conveying belt 52 External device 53 Printer controller 60 Color image forming device 100 Optical scanning device 101 Photosensitive drum 102 Charging roller 103 Light beam 104 Image forming device 107 Development Device 108 Transfer roller 109 Paper cassette 110 Paper feed roller 111 Printer controller 112 Transfer material (paper)
113 Fixing Roller 114 Pressure Roller 115 Motor 116 Paper Discharge Roller 117 External Equipment

Claims (10)

光源手段と、往復運動することにより、該光源手段から出射した光束を主走査方向に偏向走査する偏向手段と、該偏向手段の偏向面で偏向走査された光束を被走査面に結像させる結像光学系と、を有する光走査装置において、
前記結像光学系の有する波面収差は、その波面収差の符号が該結像光学系を通過した光束が到達する像高が0から最大像高に至る途中で反転しており、反転する像高をY1、該偏向面が往復運動するときの偏向角加速度は該偏向面で偏向走査された光束が到達する像高が0から最大像高に至る途中で符号が反転しており、符号が反転するときの像高をY2とするとき、
0.8<Y1/Y2<1.2
(但し、前記像高とは、前記被走査面上に到達する光束の主走査方向の結像位置とする)
なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
By reciprocating with the light source means, the deflection means for deflecting and scanning the light beam emitted from the light source means in the main scanning direction, and the light beam deflected and scanned by the deflection surface of the deflection means is imaged on the surface to be scanned. In an optical scanning device having an image optical system,
The wavefront aberration of the imaging optical system is such that the sign of the wavefront aberration is reversed while the image height reached by the light beam that has passed through the imaging optical system is from 0 to the maximum image height, and the image height is reversed. Y1, the deflection angular acceleration when the deflection surface reciprocates, the sign is reversed while the image height reached by the light beam deflected and scanned on the deflection surface is from 0 to the maximum image height, and the sign is reversed. When the image height when doing is Y2,
0.8 <Y1 / Y2 <1.2
(However, the image height is the imaging position in the main scanning direction of the light beam reaching the scanned surface.)
An optical scanning device characterized by satisfying the following conditions.
前記結像光学系は、単一の結像光学素子又は複数の結像光学素子よりなり、光軸上の屈折力の総和が正であり、有効径の9割の位置での屈折力の総和が負であることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。   The imaging optical system includes a single imaging optical element or a plurality of imaging optical elements, the sum of refractive powers on the optical axis is positive, and the sum of refractive powers at 90% of the effective diameter. The optical scanning device according to claim 1, wherein is negative. 前記結像光学系の有する波面収差は、メリジオナル断面におけるコマ収差であって、該結像光学系を通過した光束が到達する最大像高をYmax、コマ収差が反転する該結像光学系を通過した光束が到達する像高をYcとするとき、
0.6<Yc/Ymax<0.9
なる条件を満足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。
The wavefront aberration of the imaging optical system is coma aberration in the meridional cross section, and Ymax is the maximum image height reached by the light beam that has passed through the imaging optical system, and passes through the imaging optical system in which coma aberration is reversed. When the image height at which the luminous flux reaches is Yc,
0.6 <Yc / Ymax <0.9
The optical scanning device according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
前記偏向面は、前記結像光学系の有する波面収差を打ち消すように駆動していることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の光走査装置。   4. The optical scanning device according to claim 1, wherein the deflecting surface is driven so as to cancel the wavefront aberration of the imaging optical system. 5. 前記偏向面の往復運動は、共振駆動により行われていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の光走査装置。   5. The optical scanning device according to claim 1, wherein the reciprocating motion of the deflecting surface is performed by resonance driving. 前記共振駆動される偏向面の往復運動は、分離した複数の固有振動モードを有し、該分離した複数の固有振動モードのなかに、基準周波数の固有振動モードである基準振動モードと、該基準周波数の整数倍の周波数の固有振動モードである整数倍振動モードが存在し、その走査中の一部の領域内で等角速度に対し±10%以内の領域を用いていることを特徴とする請求項5に記載の光走査装置。   The reciprocating motion of the deflecting surface driven by resonance has a plurality of separated natural vibration modes, and among the separated natural vibration modes, a reference vibration mode which is a natural vibration mode of a reference frequency, and the reference An integral multiple vibration mode that is a natural vibration mode having a frequency that is an integral multiple of the frequency exists, and a region within ± 10% of the equiangular velocity is used in a partial region during the scan. Item 6. The optical scanning device according to Item 5. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光束によって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。   7. The optical scanning device according to claim 1, a photosensitive member disposed on the surface to be scanned, and a static image formed on the photosensitive member by a light beam scanned by the optical scanning device. A developing device that develops an electrostatic latent image as a toner image, a transfer device that transfers the developed toner image onto a transfer material, and a fixing device that fixes the transferred toner image onto the transfer material. Image forming apparatus. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴とする画像形成装置。   The optical scanning device according to claim 1, and a printer controller that converts code data input from an external device into an image signal and inputs the image signal to the optical scanning device. An image forming apparatus. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴とするカラー画像形成装置。   7. A color image forming apparatus comprising: a plurality of image carriers that are arranged on a surface to be scanned of the optical scanning apparatus according to claim 1 and that form images of different colors. . 外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴とする請求項9に記載のカラー画像形成装置。   The color image forming apparatus according to claim 9, further comprising a printer controller that converts color signals input from an external device into image data of different colors and inputs the image data to each optical scanning device.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012230313A (en) * 2011-04-27 2012-11-22 Kyocera Document Solutions Inc Optical scanner and image forming apparatus equipped with the same

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