JP2010169855A - Scanning optical apparatus and image forming apparatus using the same - Google Patents

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加藤  学
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the illuminance distribution of an image face on a face to be scanned due to the variation in a luminous flux speed on the face to be scanned and the incident angle dependence of the reflectivity on a deflection face. <P>SOLUTION: The scanning optical apparatus includes: a deflection element which deflects and scans a luminous flux emitted from a light emitting point of a light source means; and an imaging optical system which images the luminous flux deflected and scanned onto a face to be scanned, wherein the deflection element is a resonance type deflection element in which a single defection face reciprocally moves around a rotary axis, the luminous flux from the light emitting point is made incident to a deflection face from a face including the rotary axis of the deflection element and the optical axis of the imaging optical system, when the illuminance distribution Ssp of the image face due to the deflection angle dependence of the scanning speed of the luminous flux on the face to be scanned becomes Ssp<1.05, by setting the polarization direction of the luminous flux emitted from the light emitting point and made incident to the deflection face so as to have P-polarization at the polarization point of the outermost off-axis luminous flux on the deflection face, the illuminance distribution of the image face due to the image angle dependence of the optical efficiency of the imaging optical system and the illuminance distribution of the image face due to the incident angle dependence of the reflectance of the deflection face are compensated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に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 a scanning optical apparatus and an image forming apparatus using the same, and particularly 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). It is.

従来よりレーザービームプリンタ(LBP)等の走査光学装置においては画像信号に応じて光源手段から放射した光束を光変調している。そして光変調された光束を例えばポリゴンミラーから成る光偏向器により周期的に偏向させ、fθ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体面上にスポット状に集束させ光走査して画像記録を行っている。   Conventionally, in a scanning optical device such as a laser beam printer (LBP), a light beam emitted from a light source means is optically modulated in accordance with an image signal. Then, the light-modulated light beam is periodically deflected by an optical deflector composed of, for example, a polygon mirror, focused on a photosensitive recording medium surface by an imaging optical system having fθ characteristics, and optically scanned to record an image. It is carried out.

図17は従来の走査光学装置の要部概略図である。   FIG. 17 is a schematic view of the main part of a conventional scanning optical apparatus.

同図において光源手段1から放射した発散光束はコリメータレンズ2により平行光束に近い光束となり、開口絞り3によって該光束を制限してシリンドリカルレンズ4に入射する。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面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査面内においては集束してポリゴンミラーから成る偏向手段(偏向素子)95の偏向面(反射面)95aに線像として結像する。   In the figure, the divergent light beam emitted from the light source means 1 becomes a light beam close to a parallel light beam by the collimator lens 2, and the light beam is restricted by the aperture stop 3 and enters the cylindrical lens 4. Of the parallel luminous flux incident on the cylindrical lens 4, it exits as it is in the main scanning plane. In the sub-scanning plane, the light is focused and formed as a line image on a deflection surface (reflection surface) 95a of a deflection means (deflection element) 95 comprising a polygon mirror.

偏向手段95の偏向面で偏向走査された光束はfθ特性を有する結像光学素子(結像光学系)6を介して被走査面8に導光される。そして偏向手段95を矢印A方向に回転させることによって被走査面8上を矢印B方向(主走査方向)に走査している。   The light beam deflected and scanned by the deflecting surface of the deflecting means 95 is guided to the scanned surface 8 through the imaging optical element (imaging optical system) 6 having the fθ characteristic. Then, the scanning unit 8 is scanned in the direction of arrow B (main scanning direction) by rotating the deflecting means 95 in the direction of arrow A.

近年、これらの走査光学装置は画像形成装置本体の小型化、高精度化の流れに伴い、コンパクトで、かつ高精細に対応した光学系が求められている。とりわけ偏向手段であるポリゴンミラーとそれを回転駆動させる駆動モータに対する小型化の要望は強い。これらの要望を満たすべく偏向面が軸周りに往復運動する共振型の偏向素子の検討が進められている。   In recent years, these scanning optical devices are required to have a compact and high-definition optical system as the image forming apparatus main body becomes smaller and more accurate. In particular, there is a strong demand for miniaturization of the polygon mirror, which is a deflecting means, and a drive motor that rotationally drives the mirror. In order to satisfy these demands, studies have been made on a resonance type deflection element in which a deflection surface reciprocates around an axis.

この共振型の偏向素子を用いた走査光学装置が従来より種々と提案されている(特許文献1、2参照)。   Various scanning optical devices using this resonance type deflection element have been proposed (see Patent Documents 1 and 2).

図18に代表的な共振型の偏向素子の要部概略図を示す。   FIG. 18 shows a schematic diagram of a main part of a typical resonance type deflection element.

同図において、共振型の偏向素子56の偏向子57は枠体58内に位置し、主走査面(偏向走査面)に直交する副走査方向に延びた2本のトーションバー59で保持されている。偏向面57aと枠体58の間には静電気力、磁力、ローレンツ力等による引斥力が働き偏向面が往復運動するようになっている。そして偏向子57の偏向面57aには光源手段(不図示)からの光束が入射しており、偏向子57の往復運動により光束が偏向走査される。   In the figure, a deflector 57 of a resonance type deflection element 56 is located in a frame body 58 and is held by two torsion bars 59 extending in the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning surface (deflection scanning surface). Yes. A pulling force such as an electrostatic force, a magnetic force, and a Lorentz force acts between the deflecting surface 57a and the frame body 58 so that the deflecting surface reciprocates. A light beam from a light source means (not shown) is incident on the deflecting surface 57 a of the deflector 57, and the light beam is deflected and scanned by the reciprocating motion of the deflector 57.

この往復運動は正弦振動による共振状態で使用することにより高速化を行うことが可能となり、近年ではポリゴンミラーを用いた回転型偏向手段では実現できないレベルまで高速化が図られている。   This reciprocating motion can be increased in speed by using it in a resonance state by sinusoidal vibration, and in recent years, the speed has been increased to a level that cannot be realized by a rotary deflecting means using a polygon mirror.

その一方、半導体プロセスによるマイクロマシニング技術により小型化が進められ、使用電力、騒音等も回転型偏向手段を凌ぐものとなってきている。   On the other hand, miniaturization has been promoted by a micromachining technology based on a semiconductor process, and power consumption, noise, and the like have surpassed that of a rotating deflection means.

この共振型の偏向素子を使用する上での課題の一つは被走査面の走査速度の不均一性である。   One of the problems in using this resonance type deflection element is non-uniformity in the scanning speed of the surface to be scanned.

ポリゴンミラーの場合、等角速度走査のためfθレンズと組み合わせることにより、容易に被走査面上でのスポットの等速性を確保できる。   In the case of a polygon mirror, the constant velocity of the spot on the surface to be scanned can be easily secured by combining with an fθ lens for scanning at an equal angular velocity.

一方、共振型の偏向素子は正弦振動のため被走査面上での等速性を補正するためにはアークsinθレンズと組み合わせる必要がある。   On the other hand, since the resonance type deflection element is sinusoidal vibration, it is necessary to combine it with an arc sin θ lens in order to correct the constant velocity on the scanned surface.

しかしながらこのような組み合わせでは等速性は補正できても光軸外でスポット径が肥大する。   However, with such a combination, even if the constant velocity can be corrected, the spot diameter is enlarged outside the optical axis.

特許文献1には共振型の偏向素子をfθレンズと組み合わせ、スポット径の肥大を低減した事例が開示されている。   Patent Document 1 discloses an example in which a resonance type deflection element is combined with an fθ lens to reduce spot diameter enlargement.

特許文献2には基本波で正弦振動する振動子の上に2倍波で正弦振動する偏向子を重畳させることで、偏向子をある領域において擬似的に等速運動させる事例が開示されている。   Patent Document 2 discloses an example in which a deflector sine-oscillated with a double wave is superimposed on a vibrator that sine-oscillates with a fundamental wave to cause the deflector to move at a constant speed in a certain region. .

2つ目の課題は偏向素子の偏向面の反射率及びその入射角特性である。   The second problem is the reflectance of the deflecting surface of the deflecting element and its incident angle characteristics.

共振型の偏向素子は副走査方向の走査線間隔の不均一性による画像劣化を避けるため、主走査、副走査の両方向走査では用いず一方向走査で用いるのが一般的であり、ポリゴンミラーと比較し光の利用効率が低いため高反射率の偏向面が求められる。さらに被走査面上での像面照度分布を均一にするためには、偏向面の使用入射角全域に渡って反射率の変化が少ないことが求められる。   In order to avoid image deterioration due to non-uniformity of the scanning line interval in the sub-scanning direction, the resonance type deflection element is generally not used in both main scanning and sub-scanning directions, but is used in one-way scanning. Compared with the low light utilization efficiency, a highly reflective deflecting surface is required. Further, in order to make the image plane illuminance distribution uniform on the surface to be scanned, it is required that the reflectance changes little over the entire use angle of incidence of the deflection surface.

この高反射率と反射率の低角度依存性を両立させるために、偏向手段の偏向面のベースとなるシリコン基盤上に金または銅を蒸着した事例がある。しかしながら、このような材料を用いてシリコン基盤上に蒸着するのは難しい。よって、アルミニウム等の保護膜での使用が望まれている。   In order to achieve both the high reflectivity and the low angle dependency of the reflectivity, there is an example in which gold or copper is vapor-deposited on a silicon substrate serving as a base of a deflection surface of the deflection means. However, it is difficult to deposit such a material on a silicon substrate. Therefore, the use with a protective film such as aluminum is desired.

これら2つの共振型の偏向素子固有の課題により、同偏向素子を用いた走査光学装置は偏向手段にポリゴンミラーを用いたものと比較し、被走査面上での像面照度分布に問題を生じやすい。さらにプラスチック製の結像光学素子、防塵ガラス等を蒸着膜を成膜しない状態で使用することや、反射光学素子の反射率画角依存性による像面照度分布の劣化は、この問題を一層深刻化している。   Due to the problems inherent to these two resonance type deflection elements, the scanning optical device using the deflection element causes a problem in the image surface illuminance distribution on the surface to be scanned, compared with the one using a polygon mirror as the deflection means. Cheap. In addition, the use of plastic imaging optical elements, dust-proof glass, etc. without the deposition film, and the deterioration of the image plane illuminance distribution due to the dependency of the reflection optical elements on the angle of view of the reflectance make this problem even more serious. It has become.

このような被走査面上の像面照度分布を補正する走査光学装置が従来より種々と提案されている(特許文献3、4、5参照)。   Various scanning optical devices for correcting such an image surface illuminance distribution on the surface to be scanned have been proposed (see Patent Documents 3, 4, and 5).

特許文献3には走査速度による要因で発生する像面照度分布を電気的に光源手段の発光パワーで補正する事例が開示されている。   Patent Document 3 discloses an example in which an image plane illuminance distribution generated due to a factor due to a scanning speed is electrically corrected by the light emission power of a light source means.

特許文献4には光偏向器の反射率の偏光依存性を用いて結像光学素子で発生する像面照度分布を補正する事例が開示されている。   Patent Document 4 discloses an example in which the image plane illuminance distribution generated in the imaging optical element is corrected using the polarization dependence of the reflectance of the optical deflector.

特許文献5には光偏向器の反射率角度依存性を用いてオーバフィルドタイプ走査系固有の光偏向器の回転に伴う光束けられによる像面照度分布を補正する事例が開示されている。
特開2002−258204号公報 特開2008−3530号公報 特公平8−5210号公報 特開平1−140116号公報 特開2001−183597号公報
Patent Document 5 discloses an example in which the image surface illuminance distribution is corrected by the beam deflection caused by the rotation of the optical deflector unique to the overfilled scanning system using the reflectance angle dependency of the optical deflector.
JP 2002-258204 A JP 2008-3530 A Japanese Patent Publication No.8-5210 JP-A-1-140116 JP 2001-183597 A

特許文献1における走査光学装置は被走査面上での等速性の補正が困難で、光軸上に対し軸外での走査速度が低下、つまり光軸上に対し軸外の露光量が大きくなるという問題点がある。   In the scanning optical device in Patent Document 1, it is difficult to correct the constant velocity on the surface to be scanned, and the scanning speed off-axis with respect to the optical axis decreases, that is, the off-axis exposure amount increases with respect to the optical axis. There is a problem of becoming.

特許文献2における走査光学装置は正弦波の重ね合わせのため完全に正弦運動している訳ではなく、被走査面上では一定量の露光量変化を生じるという課題がある。   The scanning optical device in Patent Document 2 does not completely move in a sine motion due to the superposition of sine waves, but has a problem that a certain amount of exposure change occurs on the surface to be scanned.

特許文献3における走査光学装置は電気的な補正のため補正回路の追加のため装置全体が複雑化になるという問題点がある。また補正精度が低いという問題点もある。   The scanning optical device in Patent Document 3 has a problem that the whole device becomes complicated due to the addition of a correction circuit for electrical correction. There is also a problem that the correction accuracy is low.

特許文献4、5における走査光学装置は共振型の偏向素子で発生する走査速度変化に起因する像面照度分布を光学的に補正する事例が開示されていない。   The scanning optical devices in Patent Documents 4 and 5 do not disclose an example of optically correcting an image plane illuminance distribution caused by a change in scanning speed generated by a resonance type deflection element.

本発明は被走査面上の光束の速度変化や偏向面の反射率の入射角依存性に起因する被走査面上の像面照度分布を改善することができる走査光学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。   The present invention relates to a scanning optical device capable of improving the image surface illuminance distribution on the scanned surface resulting from the change in the velocity of the light beam on the scanned surface and the incident angle dependence of the reflectance of the deflecting surface, and an image using the same. An object is to provide a forming apparatus.

請求項1の発明の走査光学装置は、
光源手段と、前記光源手段の発光点から出射した光束を偏向走査する偏向素子と、前記偏向素子の偏向面で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系とを有する走査光学装置において、
前記偏向素子は、単一の偏向面が回動軸周りに往復運動する共振型の偏向素子であり、
前記発光点から出射した光束は前記偏向素子の回動軸と前記結像光学系の光軸を含む面内から偏向面に入射しており、
前記偏向素子による前記被走査面上における光束の走査速度の偏向角依存性による像面照度分布をSspとおいたとき、
Ssp<1.05
但し、Ssp=前記被走査面の最軸外に入射する最軸外光束の露光量/前記被走査面の光軸上に入射する軸上光束の露光量
の場合、前記発光点から出射する光束の偏光方向が、前記偏向面の最軸外光束の偏向点において、前記偏向面に対しP偏光で入射するよう設定しており、
これにより前記結像光学系の光学効率の画角依存性により生じる像面照度分布と、前記偏向面の反射率の入射角依存性による像面照度分布を補償していることを特徴としている。
A scanning optical device according to a first aspect of the present invention comprises:
A light source unit; a deflection element that deflects and scans a light beam emitted from a light emitting point of the light source unit; and an imaging optical system that forms an image on the surface to be scanned that is deflected and scanned by the deflection surface of the deflection element. In a scanning optical device,
The deflection element is a resonance type deflection element in which a single deflection surface reciprocates around a rotation axis,
The light beam emitted from the light emitting point is incident on the deflection surface from the plane including the rotation axis of the deflection element and the optical axis of the imaging optical system,
When the image plane illuminance distribution due to the deflection angle dependence of the scanning speed of the light beam on the scanned surface by the deflection element is denoted by Ssp,
Ssp <1.05
However, when Ssp = exposure amount of off-axis light beam incident outside the most axis of the scanned surface / exposure amount of axial light beam incident on the optical axis of the scanned surface, the light beam emitted from the light emitting point Is set to be incident on the deflecting surface as P-polarized light at the deflection point of the most off-axis light beam on the deflecting surface,
Thereby, the image plane illuminance distribution caused by the field angle dependency of the optical efficiency of the imaging optical system and the image plane illuminance distribution due to the incident angle dependence of the reflectance of the deflection surface are compensated.

請求項2の発明の走査光学装置は、
光源手段と、前記光源手段の発光点から出射した光束を偏向走査する偏向素子と、前記偏向素子の偏向面で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系とを有する走査光学装置において、
前記偏向素子は単一の偏向面が回動軸周りに往復運動する共振型の偏向素子であり、
前記発光点から出射した光束は前記偏向素子の回動軸と前記結像光学系の光軸を含む面内から偏向面に入射しており、
前記偏向素子による前記被走査面上における光束の走査速度の偏向角依存性による像面照度分布をSspとおいたとき、
Ssp≧1.05
但し、Ssp=前記被走査面の最軸外に入射する最軸外光束の露光量/前記被走査面の光軸上に入射する軸上光束の露光量
の場合、前記発光点から出射する光束の偏光方向が、前記偏向面の最軸外光束の偏向点において、前記偏向面に対しS偏光で入射するよう設定しており、
これにより前記結像光学系の光学効率の画角依存性により生じる像面照度分布と、前記偏向面の反射率の入射角依存性による像面照度分布を補償していることを特徴としている。
A scanning optical device according to a second aspect of the present invention comprises:
A light source unit; a deflection element that deflects and scans a light beam emitted from a light emitting point of the light source unit; and an imaging optical system that forms an image on the surface to be scanned that is deflected and scanned by the deflection surface of the deflection element. In a scanning optical device,
The deflection element is a resonance type deflection element in which a single deflection surface reciprocates around a rotation axis,
The light beam emitted from the light emitting point is incident on the deflection surface from the plane including the rotation axis of the deflection element and the optical axis of the imaging optical system,
When the image plane illuminance distribution due to the deflection angle dependence of the scanning speed of the light beam on the scanned surface by the deflection element is denoted by Ssp,
Ssp ≧ 1.05
However, when Ssp = exposure amount of off-axis light beam incident outside the most axis of the scanned surface / exposure amount of axial light beam incident on the optical axis of the scanned surface, the light beam emitted from the light emitting point Is set to be incident on the deflection surface as S-polarized light at the deflection point of the most off-axis light beam on the deflection surface,
Thereby, the image plane illuminance distribution caused by the field angle dependency of the optical efficiency of the imaging optical system and the image plane illuminance distribution due to the incident angle dependence of the reflectance of the deflection surface are compensated.

請求項3の発明は請求項1又は2の発明において、
前記結像光学系の光学効率の画角依存性による像面照度分布をSsl、
前記偏向面の反射率の入射角依存性による像面照度分布をSdeとするとき、
0.90/Ssl×Ssp≦Sde≦1.10/Ssl×Ssp
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 illuminance distribution on the image plane depending on the angle of view of the optical efficiency of the imaging optical system is represented by Ssl,
When the image plane illuminance distribution due to the incident angle dependence of the reflectance of the deflection surface is Sde,
0.90 / Ssl × Ssp ≦ Sde ≦ 1.10 / Ssl × Ssp
It is characterized by satisfying.

請求項4の発明は請求項1、2又は3の発明において、
前記偏向素子の偏向面はシリコン基盤上にアルミニウムを蒸着して構成され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 deflecting surface of the deflecting element is formed by depositing aluminum on a silicon substrate.

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、
前記結像光学系の光入出射面は反射防止コーティングが施されていない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 light incident / exit surface of the imaging optical system is not provided with an antireflection coating.

請求項6の発明は請求項1乃至5のいずれか1項の発明において、
前記結像光学系は筐体内に収納配置されており、前記結像光学系と被走査面との間には、筐体内に塵埃が侵入するのを防止するための平板ガラスが設けられており、前記平板ガラスの光入出射面は反射防止コーティングが施されていないことを特徴としている。
The invention of claim 6 is the invention of any one of claims 1 to 5,
The imaging optical system is housed and disposed in a housing, and a flat glass is provided between the imaging optical system and the surface to be scanned to prevent dust from entering the housing. The light incident / exit surface of the flat glass is not provided with an antireflection coating.

請求項7の発明の画像形成装置は、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学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、前記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
The scanning optical device according to any one of claims 1 to 6, 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 scanning optical 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. It is said.

請求項8の発明の画像形成装置は、
請求項1乃至6のいずれか1項に記載の走査光学装置と、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走査光学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 scanning optical apparatus 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 scanning optical apparatus. It is said.

本発明によれば被走査面上の光束の速度変化や偏向面の反射率の入射角依存性に起因する被走査面上の像面照度分布を改善することができる走査光学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, a scanning optical apparatus capable of improving the image plane illuminance distribution on the scanned surface resulting from the change in the speed of the light beam on the scanned surface and the incident angle dependence of the reflectivity of the deflecting surface, and the same are used. Image forming apparatus can be achieved.

本発明の走査光学装置は、光源手段と、光源手段の発光点から出射した光束を偏向走査する偏向素子と、偏向素子の偏向面で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系とを有している。   The scanning optical device of the present invention includes a light source unit, a deflection element that deflects and scans a light beam emitted from a light emitting point of the light source unit, and a light beam that is deflected and scanned by the deflection surface of the deflection element. And an image optical system.

偏向素子は、単一の偏向面が回動軸周りに往復運動する共振型の偏向素子であり、発光点から出射した光束は偏向素子の回動軸と結像光学系の光軸を含む面内から偏向面に入射している。   The deflection element is a resonance type deflection element in which a single deflection surface reciprocates around a rotation axis, and the light beam emitted from the light emitting point is a surface including the rotation axis of the deflection element and the optical axis of the imaging optical system. It is incident on the deflecting surface from the inside.

偏向素子による被走査面上における光束の走査速度の偏向角依存性による像面照度分布をSspとおく。そのとき像面照度分布Sspの値によって、発光点から出射する光束の偏光方向が、偏向面の最軸外光束の偏向点において、偏向面に対し適切なる偏光方向で入射するよう設定している。これにより結像光学系の光学効率の画角依存性により生じる像面照度分布と、偏向面の反射率の入射角依存性による像面照度分布を補償している。   Let Ssp be the image plane illuminance distribution due to the deflection angle dependence of the scanning speed of the light beam on the surface to be scanned by the deflection element. At this time, the value of the image plane illuminance distribution Ssp is set so that the polarization direction of the light beam emitted from the light emitting point is incident on the deflection surface at an appropriate polarization direction at the deflection point of the most off-axis light beam on the deflection surface. . This compensates for the image plane illuminance distribution caused by the field angle dependence of the optical efficiency of the imaging optical system and the image plane illuminance distribution due to the incident angle dependence of the reflectivity of the deflecting surface.

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

図1は本発明の実施例1の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図2は本発明の実施例1の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)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. FIG. 2 is a sectional view (sub scanning sectional view) of the main part in the sub scanning direction according to the first embodiment of the present invention. is there.

尚、以下の説明において、副走査方向(Z方向)とは、偏向手段(偏向素子)の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは、副走査方向(偏向手段の回転軸と平行な方向)を法線とする断面である。主走査方向(Y方向)とは、偏向手段で偏向走査される光束を主走査断面に投射した方向である。副走査断面とは、主走査方向を法線とする断面である。   In the following description, the sub-scanning direction (Z direction) is a direction parallel to the rotation axis of the deflection means (deflection element). The main scanning section is a section whose normal is the sub-scanning direction (direction parallel to the rotation axis of the deflecting means). The main scanning direction (Y direction) is the direction in which the light beam deflected and scanned by the deflecting means is projected onto the main scanning section. The sub-scanning cross section is a cross section whose normal is the main scanning direction.

図1において1は光源手段であり、例えば半導体レーザより成っている。2は光束変換手段としてのコリメータレンズであり、光源手段1の発光点(発光部)から出射した光束の状態を他の状態に変換している。本実施例では光源手段1の発光点から出射した発散光束を収束光束に変換している。   In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source means, for example, a semiconductor laser. Reference numeral 2 denotes a collimator lens as a light beam conversion means, which converts the state of the light beam emitted from the light emitting point (light emitting portion) of the light source means 1 into another state. In this embodiment, the divergent light beam emitted from the light emitting point of the light source means 1 is converted into a convergent light beam.

4はシリンドリカルレンズであり、副走査断面内(副走査方向)のみにパワー(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コリメータレンズ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共振型の偏向素子5の偏向面5aに線像として結像している。またシリンドリカルレンズ4は後述する結像レンズ6aと一体的に形成されているが、本実施例ではこれに限定されるものではない。   A cylindrical lens 4 has 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 resonance type deflecting element 5 as a deflecting means to be described later in the sub-scan section in the sub-scan section. The cylindrical lens 4 is formed integrally with an imaging lens 6a described later, but the present embodiment is not limited to this.

尚、コリメータレンズ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。   Each element of the collimator lens 2 and the cylindrical lens 4 constitutes one element of the incident optical system LA.

5は偏向手段であり、単一の偏向面5aが回動軸周りに往復運動する共振型の偏向素子より成っている。   Denoted at 5 is a deflecting means, which is composed of a resonant deflecting element in which a single deflecting surface 5a reciprocates around a rotation axis.

6は結像光学系であり、主走査方向と副走査方向とで異なるパワーを有するプラスチック材料より成る単一の結像光学素子としての結像レンズ(fθレンズ、トーリックレンズ)6aより成っており、筐体内に収納配置されている。結像光学系6は共振型の偏向素子5によって偏向走査された画像情報に基づく光束を主走査断面内において被走査面としての感光ドラム面8上に結像させ、副走査断面内においては共振型の偏向素子5の偏向面5aの面倒れ補正を行っている。   An image forming optical system 6 includes an image forming lens (fθ lens, toric lens) 6a as a single image forming optical element made of a plastic material having different powers in the main scanning direction and the sub scanning direction. The housing is disposed in the housing. The imaging optical system 6 forms an image of a light beam based on image information deflected and scanned by the resonance type deflection element 5 on the photosensitive drum surface 8 as a scanned surface in the main scanning section, and resonates in the sub-scanning section. Surface tilt correction of the deflection surface 5a of the mold deflection element 5 is performed.

本実施例では、結像光学系6を単一の結像光学素子6aより構成しているが、2枚以上の結像光学素子で構成しても良い。   In this embodiment, the imaging optical system 6 is composed of a single imaging optical element 6a, but it may be composed of two or more imaging optical elements.

8は被走査面としての感光ドラム面である。   Reference numeral 8 denotes a photosensitive drum surface as a surface to be scanned.

本実施例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によって収束光束に変換され、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に入射した収束光束のうち、主走査断面内においては共振型の偏向素子5の振動角(偏向角)の中央から偏向面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素子5の回動軸と結像レンズ6aの光軸を含む面内から偏向面5aに入射(斜入射)し、該偏向面5a上に線像として結像する(斜入射光学系)。   In this embodiment, a divergent light beam that is light-modulated and emitted from the light source means 1 according to image information is converted into a convergent light beam by the collimator lens 2 and enters the cylindrical lens 4. Of the convergent light beam incident on the cylindrical lens 4, the light enters the deflection surface 5 a (front incidence) from the center of the vibration angle (deflection angle) of the resonance type deflection element 5 in the main scanning section. In the sub-scan section, the light beam is incident (obliquely incident) on the deflection surface 5a from the plane including the rotation axis of the deflecting element 5 and the optical axis of the imaging lens 6a, and forms a line image on the deflection surface 5a. (Oblique incidence optical system).

そして共振型の偏向素子5の偏向面5aの往復運動により主走査方向に偏向走査された光束は、結像レンズ6aを介して感光ドラム面8上に導光される。そして共振型の偏向素子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8上を主走査方向に光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面8上に画像記録を行っている。
<共振型の偏向素子>
図3、図4は各々本発明の実施例1の共振型の偏向素子5を示す説明図である。図3は共振型の偏向素子5の正面図、図4は図3のA−A断面図である。
The light beam deflected and scanned in the main scanning direction by the reciprocating motion of the deflecting surface 5a of the resonance-type deflecting element 5 is guided onto the photosensitive drum surface 8 through the imaging lens 6a. By reciprocating the deflection surface 5a of the resonance type deflection element 5, the photosensitive drum surface 8 is optically scanned in the main scanning direction. Thereby, an image is recorded on the photosensitive drum surface 8 as a recording medium.
<Resonant deflection element>
3 and 4 are explanatory views showing the resonance type deflection element 5 according to the first embodiment of the present invention. 3 is a front view of the resonance type deflection element 5, and FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.

共振型の偏向素子5において、まずデバイス側であるが、偏向面5aを有する偏向子51、駆動子52、トーションバー53とそれらを固定する枠体がシリコン基盤上に一体形成され、駆動子52には着磁されたマグネット56が添付されている。   In the resonance type deflection element 5, first on the device side, a deflector 51 having a deflection surface 5 a, a driver 52, a torsion bar 53 and a frame for fixing them are integrally formed on a silicon substrate. A magnetized magnet 56 is attached.

一方、アクチュエータはコア54を中心にコイル55が巻かれており、それに交流電圧をかけることで電磁誘導により磁場を発生させている。このとき交流の周波数をデバイスのねじれモードの固有振動数に近づけることで、デバイスが共振運動をすることになる。   On the other hand, an actuator has a coil 55 wound around a core 54, and generates a magnetic field by electromagnetic induction by applying an AC voltage thereto. At this time, by bringing the AC frequency close to the natural frequency of the torsional mode of the device, the device will resonate.

なお、デバイスを駆動子52と偏向子51の2段構造にしているのは、基本波で正弦振動する駆動子52の上に2倍波で正弦振動する偏向子51を重畳させることで、偏向子51をある領域において擬似的に等速運動をさせるためである。
<光束の走査速度の偏向角依存性>
先に説明したとおり本実施例は正弦振動する駆動子の上に2倍波で正弦振動する偏向子を重畳させた2段構造の共振型の偏向素子であり、擬似的に偏向面は等速運動をしている。
The device has a two-stage structure of the driver 52 and the deflector 51 because the deflector 51 that sine-oscillates with the second harmonic is superimposed on the driver 52 that sine-oscillates with the fundamental wave. This is to cause the child 51 to move at a pseudo constant speed in a certain region.
<Deflection angle dependence of beam scanning speed>
As described above, the present embodiment is a two-stage resonance type deflection element in which a sinusoidally oscillating deflector is superimposed on a sinusoidally oscillating driver. I am exercising.

図5は本実施例における偏向素子の角速度を示す説明図である。図5において、横軸は偏向角θ、縦軸は角速度dθ/dtである(グラフは光軸上の値で正規化している)。   FIG. 5 is an explanatory diagram showing the angular velocity of the deflection element in the present embodiment. In FIG. 5, the horizontal axis is the deflection angle θ, and the vertical axis is the angular velocity dθ / dt (the graph is normalized by the value on the optical axis).

本実施例ではこの偏向素子に結像光学素子としてfθレンズ(結像レンズ)を組み合わせている。fθレンズはdY/dθ=一定であるため、被走査面上における走査速度dY/dtは、以下の(1)式で示すとおり偏向面の角速度dθ/dtに比例する。   In this embodiment, this deflection element is combined with an fθ lens (imaging lens) as an imaging optical element. Since the fθ lens has dY / dθ = constant, the scanning speed dY / dt on the surface to be scanned is proportional to the angular speed dθ / dt of the deflection surface as shown by the following equation (1).

dY/dt=dθ/dt×dY/dθ∝dθ/dt …(1)
ここで走査速度と露光量との関係は逆比例の関係にある、つまり走査速度が遅くなると露光量は大きくなるため、dY/dtの逆数が露光量と比例することとなる。この露光量を全画角で連ねたものが像面照度分布(図9に示す点線)である。
dY / dt = dθ / dt × dY / dθ∝dθ / dt (1)
Here, the relationship between the scanning speed and the exposure amount is in an inversely proportional relationship, that is, the exposure amount increases as the scanning speed becomes slower, so the reciprocal of dY / dt is proportional to the exposure amount. An image plane illuminance distribution (dotted line shown in FIG. 9) is obtained by connecting the exposure amounts at all angles of view.

なお、本実施例は完全なるfθレンズで議論を進めたが、結像光学素子が他の特性を有する場合は、(1)式に当てはめて走査速度dY/dtを算出し、正規化した上で逆数をとれば露光量が算出可能である。
<偏向素子の反射率の入射角依存性>
本実施例の共振型の偏向素子の偏向面は少ない電力で効率良く駆動させるため、半導体材料としてシリコンを用いている。偏向面はシリコンの素材のままでは反射率が低いためシリコン基盤上にアルミニウム、SiO2、保護膜等を蒸着し、簡易な増反射処理を施している。
In this embodiment, the discussion has been made with a perfect fθ lens. However, when the imaging optical element has other characteristics, the scanning speed dY / dt is calculated and normalized by applying the equation (1). If the reciprocal is taken, the exposure amount can be calculated.
<Dependence of the reflectance of the deflecting element on the incident angle>
In order to drive the deflection surface of the resonance type deflection element of this embodiment efficiently with a small amount of power, silicon is used as a semiconductor material. The deflection surface has a low reflectivity if it is a silicon material, so aluminum, SiO2, a protective film, etc. are deposited on the silicon substrate and subjected to a simple increased reflection process.

図6はこのときの反射率角度依存性を示す説明図である。図6において、実線はP偏光、点線はS偏光で入射したときのデータである。   FIG. 6 is an explanatory view showing the reflectance angle dependency at this time. In FIG. 6, the solid line is data when incident with P-polarized light and the dotted line with S-polarized light.

図6よりP偏光の場合は入射角度が大きくなるに従い反射率が低下し、逆にS偏光の場合は入射角度が大きくなるに従い反射率が上がるため、光束の偏光方向の設定により像面照度分布を補償することが可能であることが読み取れる。なお、この反射率依存性は蒸着物質の材料、膜厚、層数を変化させることによりある範囲内において変えることができるため、像面照度分布の微修正に使用することが可能である。   As shown in FIG. 6, in the case of P-polarized light, the reflectance decreases as the incident angle increases. Conversely, in the case of S-polarized light, the reflectance increases as the incident angle increases. It can be read that it is possible to compensate. This reflectance dependency can be changed within a certain range by changing the material, film thickness, and number of layers of the vapor deposition substance, and can be used for fine correction of the image plane illuminance distribution.

偏光素子の反射率の入射角依存性を像面照度分布補償に用いるためには、光束を偏向素子の回動軸と結像光学系(結像光学素子)の光軸で定義される面内から入射させる、つまり偏向面に対し主走査方向に対称な位置から入射させる必要がある。これは図6からも分かるとおり偏向面への入射角が主走査方向に非対称となると像面照度分布も非対称となり、これを補償することが困難なためである。
<結像光学素子(結像光学系)の光学効率の画角依存性>
本実施例における結像光学素子は先に述べたとおりプラスチック製の単玉トーリックレンズであり、その光入出射面(光学面)には反射防止コーティングを施していない。
In order to use the incident angle dependence of the reflectance of the polarizing element for image plane illuminance distribution compensation, the luminous flux is in the plane defined by the rotation axis of the deflecting element and the optical axis of the imaging optical system (imaging optical element). It is necessary to make it enter from the position which is symmetrical with respect to the deflection surface in the main scanning direction. This is because, as can be seen from FIG. 6, when the incident angle on the deflection surface becomes asymmetric in the main scanning direction, the image plane illuminance distribution also becomes asymmetric, which is difficult to compensate.
<Depending on angle of view of optical efficiency of imaging optical element (imaging optical system)>
The imaging optical element in this example is a plastic single toric lens as described above, and the light incident / exit surface (optical surface) is not provided with an antireflection coating.

図7は本実施例における結像光学素子の入射角に対する光学効率(レンズの場合は透過率、回折素子の場合は回折効率)を示す説明図である。図7において、横軸は画角、縦軸は光学効率(透過率)である。   FIG. 7 is an explanatory diagram showing optical efficiency (transmittance in the case of a lens, diffraction efficiency in the case of a diffractive element) with respect to the incident angle of the imaging optical element in the present embodiment. In FIG. 7, the horizontal axis represents the angle of view, and the vertical axis represents the optical efficiency (transmittance).

本実施例では軸外においてP偏光で入射するため、画角が大きくなるに従い光学効率が良くなる、つまり軸外において高くなる像面照度分布となる。
<像面照度分布補償>
ここまでにおいて被走査面上の光束の走査速度の偏向角依存性、偏向手段の反射率の入射角依存性、結像光学素子の光学効率の画角依存性に起因する像面照度分布を補償関係にするためには、光源手段からの光束の偏光方向を適切に設定する必要があると述べた。
In this embodiment, since the light is incident as P-polarized light off-axis, the optical efficiency improves as the field angle increases, that is, the image plane illuminance distribution increases off-axis.
<Image surface illumination distribution compensation>
Up to this point, compensation has been made for the image plane illuminance distribution due to the deflection angle dependency of the scanning speed of the light beam on the surface to be scanned, the incident angle dependency of the reflectivity of the deflecting means, and the field angle dependency of the optical efficiency of the imaging optical element. In order to establish the relationship, it is necessary to appropriately set the polarization direction of the light flux from the light source means.

ここで結像光学素子の形状は収差補正との兼ね合いから容易に変えることができない。さらに共振型の偏向素子の偏向面の反射率の入射角依存性も変えられる範囲は限定される。したがって被走査面上の光束の走査速度が決まると、像面照度分布を補償するための適切な偏光方向は限定される。   Here, the shape of the imaging optical element cannot be easily changed in consideration of aberration correction. Furthermore, the range in which the incident angle dependence of the reflectivity of the deflection surface of the resonance type deflection element can be changed is limited. Therefore, when the scanning speed of the light beam on the surface to be scanned is determined, an appropriate polarization direction for compensating the image plane illuminance distribution is limited.

より具体的には、偏向素子5による被走査面上における光束の走査速度の偏向角依存性による像面照度分布をSspとおく。このとき、
Ssp<1.05 …(2)
但し、Ssp=前記被走査面の最軸外に入射する最軸外光束の露光量/前記被走査面の光軸上に入射する軸上光束の露光量
の場合、発光点から出射する光束の偏光方向が、偏向面5aの最軸外光束の偏向点において、偏向面5aに対しP偏光で入射するよう設定する。
More specifically, the image plane illuminance distribution due to the deflection angle dependence of the scanning speed of the light beam on the surface to be scanned by the deflection element 5 is set to Ssp. At this time,
Ssp <1.05 (2)
However, when Ssp = exposure amount of the off-axis light beam incident off the most axis of the scanned surface / exposure amount of the on-axis light beam incident on the optical axis of the scanned surface, the light beam emitted from the light emitting point The polarization direction is set so as to be incident on the deflection surface 5a as P-polarized light at the deflection point of the most off-axis light beam on the deflection surface 5a.

なお、P偏光とは、該P偏光の成分比が90%以上であることを指している。最軸外光束の偏向点において僅かに反対の偏向成分であるS偏光が残存する理由は、本実施例が共振型の偏向素子の偏向面に対してその回動軸と結像光学系(結像光学素子)の光軸を含む面内から、副走査方向に斜め入射しているためである。   P-polarized light indicates that the component ratio of the P-polarized light is 90% or more. The reason why the S-polarized light, which is a slightly opposite deflection component, remains at the deflection point of the most off-axis light beam is that the rotation axis and the imaging optical system (concatenation) of this embodiment with respect to the deflection surface of the resonance type deflection element. This is because the light is incident obliquely in the sub-scanning direction from the plane including the optical axis of the image optical element).

また、本実施例において、像面照度分布Sspが、
Ssp≧1.05 …(3)
の場合、発光点から出射する光束の偏光方向が、偏向面5aの最軸外光束の偏向点において、偏向面5aに対しS偏光で入射するよう設定する。
In this embodiment, the image plane illuminance distribution Ssp is
Ssp ≧ 1.05 (3)
In this case, the polarization direction of the light beam emitted from the light emitting point is set to be incident on the deflection surface 5a as S-polarized light at the deflection point of the most off-axis light beam on the deflection surface 5a.

なお、S偏光とは、該S偏光の成分比が90%以上であることを指している。最軸外光束の偏向点において僅かに反対の偏向成分であるP偏光が残存する理由は、本実施例が共振型の偏向素子の偏向面に対してその回動軸と結像光学系の光軸を含む面内から、副走査方向に斜め入射しているためである。   The S-polarized light means that the component ratio of the S-polarized light is 90% or more. The reason why P-polarized light, which is a slightly opposite deflection component, remains at the deflection point of the most off-axis light beam is that the present embodiment uses the rotation axis and the light of the imaging optical system with respect to the deflection surface of the resonance type deflection element. This is because the light is obliquely incident in the sub-scanning direction from the plane including the axis.

ここで、偏向素子による被走査面上における光束の走査速度の偏向角依存性による像面照度分布Sspは、以下のように表わされる。   Here, the image plane illuminance distribution Ssp based on the deflection angle dependence of the scanning speed of the light beam on the surface to be scanned by the deflection element is expressed as follows.

但し、Ssp=前記被走査面の最軸外に入射する最軸外光束の露光量/前記被走査面の光軸上に入射する軸上光束の露光量
=光軸上光束の走査速度/最軸外光束の走査速度
図8は本実施例における偏向面への入射角と各偏光光束の成分比を示す説明図である。図8において、実線はP偏光、点線はS偏光を示している。
Where Ssp = exposure amount of the off-axis light beam incident off the most axis of the scanned surface / exposure amount of the on-axis light beam incident on the optical axis of the scanned surface
= Scanning speed of the light beam on the optical axis / Scanning speed of the most off-axis light beam FIG. 8 is an explanatory diagram showing the incident angle on the deflection surface and the component ratio of each polarized light beam in this embodiment. In FIG. 8, the solid line indicates P-polarized light and the dotted line indicates S-polarized light.

図8より軸上偏向点近傍では副走査斜入射によりS偏光の成分比が上がるものの、軸外に向かうに従い、主走査方向の偏向角が大となりP偏光成分が支配的となり、S偏光成分は実質的に無視しても差し支えないレベルとなる。なお、ここではP偏光を例に挙げて説明したが、S偏光の場合も同様である。   Although the component ratio of S-polarized light increases near the on-axis deflection point due to the sub-scanning oblique incidence, the deflection angle in the main scanning direction becomes larger and the P-polarized component becomes dominant toward the off-axis, and the S-polarized component becomes The level can be safely ignored. Here, the P-polarized light has been described as an example, but the same applies to the S-polarized light.

表1に本実施例における発生要因別の像面照度分布を示す。   Table 1 shows the image plane illuminance distribution according to the generation factors in this embodiment.


表1より本実施例における像面照度分布Sspは、
Ssp=1.01
である。よって、像面照度分布を補正をするためには、上記(2)式より偏向素子の最軸外光束の偏向点において偏向面に対しP偏光で入射するよう光束の偏光を設定する必要がある。

From Table 1, the image plane illuminance distribution Ssp in this embodiment is
Ssp = 1.01
It is. Therefore, in order to correct the image plane illuminance distribution, it is necessary to set the polarization of the light beam so as to be incident on the deflecting surface as P-polarized light at the deflection point of the most off-axis light beam of the deflecting element from the above equation (2). .

そこで、本実施例では、発光点から出射する光束の偏光方向が、偏向面5aの最軸外光束の偏向点において、偏向面5aに対しP偏光で入射するよう設定している。これにより結像レンズ6aの光学効率の画角依存性により生じる像面照度分布と、偏向面5aの反射率の入射角依存性による像面照度分布を補償している。   Therefore, in this embodiment, the polarization direction of the light beam emitted from the light emitting point is set to be incident on the deflection surface 5a as P-polarized light at the deflection point of the most off-axis light beam on the deflection surface 5a. This compensates for the image plane illuminance distribution caused by the field angle dependence of the optical efficiency of the imaging lens 6a and the image plane illuminance distribution caused by the incident angle dependence of the reflectance of the deflecting surface 5a.

また、本実施例において、さらに像面照度分布を実効的に問題ない範囲内に補償するには、結像レンズ6aの光学効率の画角依存性による像面照度分布をSsl、偏向面5aの反射率の入射角依存性による像面照度分布をSdeとする。   Further, in this embodiment, in order to further compensate for the image plane illuminance distribution within an effective range, the image plane illuminance distribution due to the angle of view of the optical efficiency of the imaging lens 6a is set to Ssl, and the deflection surface 5a. Let Sde be the image plane illuminance distribution due to the incident angle dependence of the reflectance.

そのとき、上記像面照度分布Sdeを以下の(4)式を満足するよう設定すると良い。   At that time, the image plane illuminance distribution Sde may be set so as to satisfy the following expression (4).

0.90/Ssl×Ssp≦Sde≦1.10/Ssl×Ssp …(4)
ここで、偏向面5aの反射率の入射角依存性による像面照度分布Sdeおよび結像レンズ6aの光学効率の画角依存性による像面照度分布Sslは、以下のように表わされる。
0.90 / Ssl × Ssp ≦ Sde ≦ 1.10 / Ssl × Ssp (4)
Here, the image plane illuminance distribution Sde due to the incident angle dependence of the reflectance of the deflecting surface 5a and the image plane illuminance distribution Ssl due to the field angle dependence of the optical efficiency of the imaging lens 6a are expressed as follows.

Sde=最軸外光束の反射率/光軸上光束の反射率
Ssl=最軸外光束の光学効率/光軸上光束の光学効率
条件式(4)の上限値または下限値のどちらを超えても像面照度分布が劣化し、濃度むら等の画像劣化を生じる。
Sde = reflectance of off-axis light beam / reflectance of light beam on optical axis Ssl = optical efficiency of off-axis light beam / optical efficiency of light beam on optical axis Exceeding upper limit or lower limit value of conditional expression (4) However, the image surface illuminance distribution deteriorates, and image deterioration such as density unevenness occurs.

さらに望ましくはカラー用の走査光学装置や高精細印字を目的とした走査光学装置においては、
0.95/Ssl×Ssp≦Sde≦1.05/Ssl×Ssp …(5)
を満足するよう像面照度分布Sdeを設定すると良い。
More desirably, in a scanning optical device for color and a scanning optical device for the purpose of high-definition printing,
0.95 / Ssl × Ssp ≦ Sde ≦ 1.05 / Ssl × Ssp (5)
It is preferable to set the image plane illuminance distribution Sde so as to satisfy the above.

本実施例においては表1より、
0.85≦Sde≦1.04
望ましくは
0.90≦Sde≦0.99
となるよう像面照度分布Sdeを設定すると良く、本実施例では表1より
Sde=0.98
として像面照度分布の補正を行っている。
In this example, from Table 1,
0.85 ≦ Sde ≦ 1.04
Preferably
0.90 ≦ Sde ≦ 0.99
The image plane illuminance distribution Sde should be set so that Sde = 0.98 from Table 1 in this embodiment.
The image plane illuminance distribution is corrected as follows.

図9は本実施例における像面照度分布を示す説明図である。図9において、横軸は像高(画角)、縦軸は像面照度分布であり、全てのデータは光軸上のデータで正規化したものである。   FIG. 9 is an explanatory diagram showing an image plane illuminance distribution in this embodiment. In FIG. 9, the horizontal axis is the image height (field angle), the vertical axis is the image plane illuminance distribution, and all data are normalized by the data on the optical axis.

ここで図9において、実線(細線)は走査速度による要因、一点鎖線は偏向面の反射率の入射角依存性による要因、点線は結像光学素子の光学効率の画角依存性による要因、太線は3者を掛け合せたトータルの像面照度分布を示している。同図より本実施例における像面照度分布は良好に補正されていることが分かる。   In FIG. 9, the solid line (thin line) is a factor due to the scanning speed, the alternate long and short dash line is a factor due to the incident angle dependence of the reflectivity of the deflecting surface, the dotted line is a factor due to the angle of view dependence of the optical efficiency of the imaging optical element, and a thick line Indicates a total image surface illuminance distribution obtained by multiplying the three. From the figure, it can be seen that the image plane illuminance distribution in the present embodiment is well corrected.

このように本実施例においては像面照度分布Sspの値によって、発光点からの光束の偏光方向を適切に設定することにより、結像レンズの光学効率の画角依存性により生じる像面照度分布と、偏向面の反射率の入射角依存性による像面照度分布を補償している。   As described above, in this embodiment, by appropriately setting the polarization direction of the light beam from the light emitting point according to the value of the image plane illuminance distribution Ssp, the image plane illuminance distribution caused by the view angle dependency of the optical efficiency of the imaging lens. And the image plane illuminance distribution due to the incident angle dependence of the reflectance of the deflecting surface is compensated.

これにより共振型の偏向素子の偏向面の反射率や、被走査面上の走査速度等の像面照度分布の劣化に関わる要因を個別に改善することなく、容易な構成で走査光学装置トータルの像面照度分布を改善することが可能となる。そして小型で高速かつ高精細印字に適した走査光学装置を実現することができる。   As a result, the scanning optical apparatus total can be easily configured with an easy configuration without individually improving the factors related to the deterioration of the image plane illuminance distribution such as the reflectance of the deflection surface of the resonance type deflection element and the scanning speed on the scanned surface. It is possible to improve the image plane illuminance distribution. A small-sized scanning optical device suitable for high-speed and high-definition printing can be realized.

図10は本発明の実施例2の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図11は本発明の実施例2の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)である。図10、図11において前記図1、図2に示した要素と同一要素には同符番を付している。   FIG. 10 is a sectional view (main scanning sectional view) of the main part in the main scanning direction according to the second embodiment of the present invention. FIG. 11 is a sectional view (sub scanning sectional view) of the main part in the sub scanning direction according to the second embodiment of the present invention. is there. 10 and 11, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.

本実施例において前述の実施例1と異なる点は、共振型の偏向素子として前記図18に示した正弦振動タイプの偏向素子15を用いた点、さらに結像光学素子6aと被走査面8との間に防塵ガラス7を配置した点である。さらに、これらに伴い光源手段1の発光点からの光束の偏光方向をS偏光に変えた点である。その他の構成及び光学的作用は実施例1と同様であり、これにより同様な効果を得ている。   This embodiment differs from the first embodiment described above in that the sinusoidal vibration type deflection element 15 shown in FIG. 18 is used as a resonance type deflection element, and the imaging optical element 6a and the scanned surface 8 The dustproof glass 7 is disposed between the two. Further, in accordance with these, the polarization direction of the light beam from the light emitting point of the light source means 1 is changed to S-polarized light. Other configurations and optical functions are the same as those in the first embodiment, and the same effects are obtained.

つまり、図10、図11において、15は偏向手段であり、単一の偏向面15a(前記図18では符号57a)が回動軸周りに往復運動する共振型(正弦振動タイプ)の偏向素子より成っている。   That is, in FIGS. 10 and 11, reference numeral 15 denotes a deflecting means, which is a resonance type (sinusoidal vibration type) deflecting element in which a single deflecting surface 15a (reference numeral 57a in FIG. 18) reciprocates around a rotation axis. It is made up.

7は平板ガラスであり、結像レンズ6と被走査面8との間に設けられており、筐体内に塵埃が侵入するのを防止している。平板ガラス7の光入出射面は反射防止コーティングが施されていない。   A flat glass 7 is provided between the imaging lens 6 and the surface to be scanned 8 to prevent dust from entering the housing. The light incident / exit surface of the flat glass 7 is not provided with an antireflection coating.

本実施例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によって収束光束に変換され、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に入射した収束光束のうち、主走査断面内においては共振型の偏向素子15の振動角(偏向角)の中央から偏向面15aに入射(正面入射)する。また副走査断面内においては偏向素子15の回動軸と結像レンズ6aの光軸を含む面内から偏向面15aに入射(斜入射)し、該偏向面15a上に線像として結像する(斜入射光学系)。   In this embodiment, a divergent light beam that is light-modulated and emitted from the light source means 1 according to image information is converted into a convergent light beam by the collimator lens 2 and enters the cylindrical lens 4. Of the convergent light beam incident on the cylindrical lens 4, the light enters the deflection surface 15 a (front incidence) from the center of the vibration angle (deflection angle) of the resonance type deflection element 15 in the main scanning section. In the sub-scan section, the light beam is incident (obliquely incident) on the deflecting surface 15a from the plane including the rotation axis of the deflecting element 15 and the optical axis of the imaging lens 6a, and forms a line image on the deflecting surface 15a. (Oblique incidence optical system).

そして共振型の偏向素子15の偏向面15aの往復運動により主走査方向に偏向走査された光束は、結像レンズ6aを介して感光ドラム面8上に導光される。そして共振型の偏向素子15の偏向面15aを往復運動させることによって、感光ドラム面8上を主走査方向に光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面8上に画像記録を行っている。   The light beam deflected and scanned in the main scanning direction by the reciprocating motion of the deflection surface 15a of the resonance type deflection element 15 is guided onto the photosensitive drum surface 8 through the imaging lens 6a. Then, the deflection surface 15a of the resonance type deflection element 15 is reciprocated to optically scan the photosensitive drum surface 8 in the main scanning direction. Thereby, an image is recorded on the photosensitive drum surface 8 as a recording medium.

図12は本実施例における偏向素子の角速度を示す説明図である。図12において、横軸は偏向角θ、縦軸は角速度dθ/dtである(グラフは光軸上の値で正規化している)。   FIG. 12 is an explanatory diagram showing the angular velocity of the deflection element in the present embodiment. In FIG. 12, the horizontal axis represents the deflection angle θ, and the vertical axis represents the angular velocity dθ / dt (the graph is normalized by the value on the optical axis).

先に説明したとおり、本実施例においては一般的な正弦振動タイプの偏向素子を用いているため軸外において偏向素子の角速度は低下し、fθ特性を有する結像光学素子と組合わせた場合、被走査面上における光束の走査速度も低下する。前述の実施例1において言及したとおり、走査速度と露光量は逆比例の関係となるため、露光量は光軸上に対して軸外で増加する。   As described above, in this embodiment, since a general sine vibration type deflection element is used, the angular velocity of the deflection element is reduced off-axis, and when combined with an imaging optical element having fθ characteristics, The scanning speed of the light beam on the surface to be scanned also decreases. As mentioned in the first embodiment, since the scanning speed and the exposure amount are in an inversely proportional relationship, the exposure amount increases off-axis with respect to the optical axis.

本実施例における偏向素子の偏向面の反射膜構成は実施例1と同様である。しかしながら本実施例においては実施例1と異なり、偏向面に対しS偏光で入射させているため、その反射率の角度依存性は図6の点線で示すように、入射角が大きくなるに従い反射率は増大する特性となる。   The configuration of the reflecting film on the deflection surface of the deflecting element in this embodiment is the same as that in the first embodiment. However, unlike the first embodiment, in this embodiment, since it is made incident on the deflecting surface as S-polarized light, the angle dependency of the reflectance is reflected as the incident angle increases as shown by the dotted line in FIG. Becomes an increasing characteristic.

図13は本実施例における結像光学素子、防塵用平板ガラスの入射角に対する光学効率を示す説明図である。図13において、横軸は画角、縦軸は光学効率(透過率)である。   FIG. 13 is an explanatory diagram showing the optical efficiency with respect to the incident angle of the imaging optical element and the dust-proof flat glass in this example. In FIG. 13, the horizontal axis represents the angle of view, and the vertical axis represents the optical efficiency (transmittance).

本実施例では軸外においてS偏光で入射するため、画角が大きくなるに従い光学効率が劣化する、つまり軸外において低くなる像面照度分布となる。   In this embodiment, since the light is incident as S-polarized light off-axis, the optical efficiency is deteriorated as the angle of view increases, that is, the image surface illuminance distribution becomes low off-axis.

なお、本実施例ではその表面に反射防止コーティングを施していない平板ガラス7を有しているため、軸外における像面照度分布の低下が特に大きい。   In addition, in this embodiment, since the surface has the flat glass 7 on which no antireflection coating is applied, the decrease in the image plane illuminance distribution off the axis is particularly large.

表2に本実施例における発生要因別の像面照度分布を示す。   Table 2 shows the image plane illuminance distribution according to the generation factors in this embodiment.


表2より本実施例における像面照度分布Sspは、
Ssp=1.08
である。よって、像面照度分布を補正をするためには、上記(3)式より偏向素子の最軸外光束の偏向点において偏向面に対しS偏光で入射するよう光束の偏光を設定する必要がある。

From Table 2, the image plane illuminance distribution Ssp in this example is
Ssp = 1.08
It is. Therefore, in order to correct the image plane illuminance distribution, it is necessary to set the polarization of the light beam so as to be incident on the deflecting surface as S-polarized light at the deflection point of the most off-axis light beam of the deflecting element from the above equation (3). .

そこで、本実施例では、発光点から出射する光束の偏光方向が、偏向面15aの最軸外光束の偏向点において、偏向面15aに対しS偏光で入射するよう設定している。これにより結像レンズ6aの光学効率の画角依存性により生じる像面照度分布と、偏向面15aの反射率の入射角依存性による像面照度分布を補償している。   Therefore, in this embodiment, the polarization direction of the light beam emitted from the light emitting point is set so as to be incident on the deflection surface 15a as S-polarized light at the deflection point of the most off-axis light beam on the deflection surface 15a. This compensates for the image plane illuminance distribution caused by the field angle dependence of the optical efficiency of the imaging lens 6a and the image plane illuminance distribution caused by the incident angle dependence of the reflectance of the deflecting surface 15a.

さらに像面照度分布を実効的に問題ない範囲内に補償するには、上述した(4)式を満足させる必要があり、更に望ましくは上述した(5)式も満足させるよう上記像面照度分布Sdeを設定すると良い。   Furthermore, in order to compensate the image plane illuminance distribution within an effective range, it is necessary to satisfy the above formula (4), and more desirably, the above image plane illuminance distribution to satisfy the above formula (5). Sde should be set.

本実施例においては表2より、
0.93≦Sde≦1.13、
望ましくは
0.97≦Sde≦1.08
となるよう像面照度分布Sdeを設定すると良く、本実施例では表2より
Sde=1.02
として像面照度分布の補正を行っている。
In this example, from Table 2,
0.93 ≦ Sde ≦ 1.13,
Preferably
0.97 ≦ Sde ≦ 1.08
The image plane illuminance distribution Sde should be set so as to be as follows. In this embodiment, Sde = 1.02 from Table 2.
The image plane illuminance distribution is corrected as follows.

図14は本実施例における像面照度分布を示す説明図である。図14において、横軸は像高(画角)、縦軸は像面照度分布であり、全てのデータは光軸上のデータで正規化したものである。   FIG. 14 is an explanatory diagram showing the image plane illuminance distribution in this embodiment. In FIG. 14, the horizontal axis is the image height (field angle), the vertical axis is the image plane illuminance distribution, and all data are normalized by the data on the optical axis.

ここで図14において、実線(細線)は走査速度による要因、一点鎖線は偏向面の反射率の入射角依存性による要因、点線は結像光学素子の光学効率の画角依存性による要因、太線は3者を掛け合せたトータルの像面照度分布を示している。同図より本実施例における像面照度分布は良好に補正されていることが分かる。   Here, in FIG. 14, the solid line (thin line) is a factor due to the scanning speed, the alternate long and short dash line is a factor due to the incident angle dependence of the reflectivity of the deflecting surface, the dotted line is a factor due to the angle of view dependence of the optical efficiency of the imaging optical element, Indicates a total image surface illuminance distribution obtained by multiplying the three. From the figure, it can be seen that the image plane illuminance distribution in the present embodiment is well corrected.

このように本実施例においては像面照度分布Sspの値によって、発光点からの光束の偏光方向を適切に設定することにより、結像レンズの光学効率の画角依存性により生じる像面照度分布と、偏向面の反射率の入射角依存性による像面照度分布を補償している。   As described above, in this embodiment, by appropriately setting the polarization direction of the light beam from the light emitting point according to the value of the image plane illuminance distribution Ssp, the image plane illuminance distribution caused by the view angle dependency of the optical efficiency of the imaging lens. And the image plane illuminance distribution due to the incident angle dependence of the reflectance of the deflecting surface is compensated.

これにより結像光学素子の光学効率や、被走査面上の走査速度等の要因により発生する像面照度分布が大きい走査光学装置においても、これらの要因を個別に改善することなく容易な構成で走査光学装置トータルの像面照度分布を改善することが可能となる。そして小型で高速、かつ高精細印字に適した走査光学装置を実現することができる。   As a result, even in a scanning optical device having a large image plane illuminance distribution generated by factors such as the optical efficiency of the imaging optical element and the scanning speed on the surface to be scanned, these factors can be easily configured without improving each factor individually. It is possible to improve the image plane illuminance distribution of the scanning optical device as a whole. A small scanning optical device suitable for high-speed printing with high speed can be realized.

[画像形成装置]
図15は本発明の画像形成装置の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。
[Image forming apparatus]
FIG. 15 is a cross-sectional view of the main part in the sub-scanning direction showing the embodiment of the image forming apparatus of the present invention.

同図において、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、実施例に示した構成を有する走査光学装置100に入力される。そして、この走査光学装置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によって感光ドラム101の感光面が主走査方向に走査される。   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 scanning optical device 100 having the configuration shown in the embodiment. The scanning optical device 100 emits a light beam 103 modulated in accordance with the image data Di, and the light beam 103 scans the photosensitive surface of the photosensitive drum 101 in the main scanning direction.

静電潜像担持体(感光体)たる感光ドラム101は、モータ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、感光ドラム101の感光面が光ビーム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。感光ドラム101の上方には、感光ドラム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ドラム101の表面に、前記走査光学装置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 serving as an electrostatic latent image carrier (photoconductor) is rotated clockwise by a motor 115. With this rotation, the photosensitive surface of the photosensitive drum 101 moves in the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction with respect to the light beam 103. 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 the light beam 103 scanned by the scanning optical device 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 abut on 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、感光ドラム101の下方で、感光ドラム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は感光ドラム101の前方の用紙カセット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. Although the paper 112 is stored in the paper cassette 109 in front of the photosensitive drum 101, paper 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はさらに感光ドラム101後方(図15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 a fixing device behind the photosensitive drum 101 (left side in FIG. 15). 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15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、先に説明データの変換だけでなく、モータ115を始め画像形成装置内の各部や、走査光学装置内のポリゴンモータなどの制御を行う。   Although not shown in FIG. 15, the print controller 111 not only converts the explanation data, but also controls each part in the image forming apparatus including the motor 115 and a polygon motor in the scanning optical apparatus.

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1〜2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 configurations of the first and second embodiments of the present invention are more effective in an image forming apparatus of 1200 dpi or more.

[カラー画像形成装置]
図16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(光走査光学系)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16において、60はカラー画像形成装置、61,62,63,64は各々実施例1、2に示したいずれかの構成を有する走査光学装置である。71,72,73,74は各々像担持体としての感光ドラム、31,32,33,34は各々現像器、81は搬送ベルトである。尚、図16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. 16 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 (optical 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. 16, 60 is a color image forming apparatus, and 61, 62, 63, and 64 are scanning optical apparatuses each having one of the configurations shown in the first and second embodiments. Reference numerals 71, 72, 73, and 74 denote photosensitive drums as image carriers, reference numerals 31, 32, 33, and 34 denote developing units, and reference numeral 81 denotes a conveyance belt. In FIG. 16, 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16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82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83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61,62,63,64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ドラム71,72,73,74の感光面が主走査方向に走査される。   In FIG. 16, the color image forming apparatus 60 receives R (red), G (green), and B (blue) color signals from an external device 82 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 83 in the apparatus. These image data are input to the scanning optical devices 61, 62, 63 and 64, respectively. These scanning optical devices emit light beams 41, 42, 43, and 44 that are modulated according to each image data, and the photosensitive surfaces of the photosensitive drums 71, 72, 73, and 74 are emitted by these light beams. 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(61,62,63,64)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71,72,73,74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 (61, 62, 63, 64) arranged in each of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black). It corresponds. In parallel, image signals (image information) are recorded on the surfaces of the photosensitive drums 71, 72, 73, and 74, 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61,62,63,64により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム71,72,73,74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 four scanning optical devices 61, 62, 63, and 64 and the corresponding photosensitive drums 71 and 72 respectively corresponding to the latent images of the respective colors by using the light beams based on the respective image data. , 73, 74 on the surface. Thereafter, a single full color image is formed by multiple transfer onto a recording material.

前記外部機器82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 82, for example, a color image reading device 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の走査光学装置の主走査断面図FIG. 2 is a main scanning sectional view of the scanning optical apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1の走査光学装置の副走査断面図FIG. 3 is a sub-scan sectional view of the scanning optical apparatus according to the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1の走査光学装置の共振型の偏向素子の正面図1 is a front view of a resonance type deflection element of a scanning optical device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 図3における共振型の偏向素子のA-A断面図AA sectional view of the resonant deflection element in FIG. 本発明の実施例1の偏向手段の角速度の偏向角依存性を示す図The figure which shows the deflection angle dependence of the angular velocity of the deflection | deviation means of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の偏向手段の反射率の入射角依存性を示す図The figure which shows the incident angle dependence of the reflectance of the deflection | deviation means of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の結像光学素子の光学効率の画角依存性を示す図The figure which shows the view angle dependence of the optical efficiency of the imaging optical element of Example 1 of this invention 本発明の実施例1における偏向面への入射角と各偏光光束の成分比を示す図The figure which shows the incident angle to the deflection surface in Example 1 of this invention, and the component ratio of each polarization | polarized-light beam. 本発明の実施例1の走査光学装置における像面照度分布を示す図The figure which shows the image surface illumination intensity distribution in the scanning optical apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の走査光学装置の主走査断面図FIG. 6 is a main scanning sectional view of the scanning optical apparatus according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施例2の走査光学装置の副走査断面図FIG. 5 is a sub-scan sectional view of the scanning optical apparatus according to the second embodiment of the present invention. 本発明の実施例2の偏向手段の角速度の偏向角依存性を示す図The figure which shows the deflection angle dependence of the angular velocity of the deflection | deviation means of Example 2 of this invention. 本発明の実施例2の結像光学素子の光学効率の画角依存性を示す図The figure which shows the view angle dependence of the optical efficiency of the imaging optical element of Example 2 of this invention 本発明の実施例2の走査光学装置における像面照度分布を示す図The figure which shows the image surface illumination intensity distribution in the scanning optical apparatus of Example 2 of this 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. 本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図1 is a schematic view of a main part of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 従来例における走査光学装置の要部斜視図Main part perspective view of scanning optical apparatus in conventional example 共振型の偏向素子の概念図Conceptual diagram of resonant deflection element

1 光源手段(半導体レーザー)
2 光束変換手段(コリメータレンズ)
4 シリンドリカルレンズ
5、15 偏向手段(共振型の偏向素子)
5a、15a 偏向面
LA 入射光学系
6 結像光学系
6a 結像光学素子(結像レンズ)
8 被走査面(感光ドラム面)
51 偏向子
52 駆動子
53 トーションバー
54 コア
55 コイル
56 マグネット
91A,91B,91C 検出手段
94 ハーフミラー
92、96 演算装置
93,97 移動機構
61、62、63、64 走査光学装置
71、72、73、74 像担持体(感光ドラム)
31、32、33、34 現像器
41、42、43、44 光ビーム
81 搬送ベルト
82 外部機器
83 プリンタコントローラ
60 カラー画像形成装置
100 走査光学装置
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 Light flux conversion means (collimator lens)
4 Cylindrical lens 5, 15 Deflection means (resonance type deflection element)
5a, 15a Deflection surface LA Incident optical system 6 Imaging optical system 6a Imaging optical element (imaging lens)
8 Scanned surface (photosensitive drum surface)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 51 Deflector 52 Driver 53 Torsion bar 54 Core 55 Coil 56 Magnet 91A, 91B, 91C Detection means 94 Half mirror 92, 96 Arithmetic device 93, 97 Moving mechanism 61, 62, 63, 64 Scanning optical device 71, 72, 73 74 Image carrier (photosensitive drum)
31, 32, 33, 34 Developer 41, 42, 43, 44 Light beam 81 Conveying belt 82 External device 83 Printer controller 60 Color image forming device 100 Scanning optical device 101 Photosensitive drum 102 Charging roller 103 Light beam 104 Image forming device 107 Developing 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 (8)

光源手段と、前記光源手段の発光点から出射した光束を偏向走査する偏向素子と、前記偏向素子の偏向面で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系とを有する走査光学装置において、
前記偏向素子は、単一の偏向面が回動軸周りに往復運動する共振型の偏向素子であり、
前記発光点から出射した光束は前記偏向素子の回動軸と前記結像光学系の光軸を含む面内から偏向面に入射しており、
前記偏向素子による前記被走査面上における光束の走査速度の偏向角依存性による像面照度分布をSspとおいたとき、
Ssp<1.05
但し、Ssp=前記被走査面の最軸外に入射する最軸外光束の露光量/前記被走査面の光軸上に入射する軸上光束の露光量
の場合、前記発光点から出射する光束の偏光方向が、前記偏向面の最軸外光束の偏向点において、前記偏向面に対しP偏光で入射するよう設定しており、
これにより前記結像光学系の光学効率の画角依存性により生じる像面照度分布と、前記偏向面の反射率の入射角依存性による像面照度分布を補償していることを特徴とする走査光学装置。
A light source unit; a deflection element that deflects and scans a light beam emitted from a light emitting point of the light source unit; and an imaging optical system that forms an image on the surface to be scanned that is deflected and scanned by the deflection surface of the deflection element. In a scanning optical device,
The deflection element is a resonance type deflection element in which a single deflection surface reciprocates around a rotation axis,
The light beam emitted from the light emitting point is incident on the deflection surface from the plane including the rotation axis of the deflection element and the optical axis of the imaging optical system,
When the image plane illuminance distribution due to the deflection angle dependence of the scanning speed of the light beam on the scanned surface by the deflection element is denoted by Ssp,
Ssp <1.05
However, when Ssp = exposure amount of off-axis light beam incident outside the most axis of the scanned surface / exposure amount of axial light beam incident on the optical axis of the scanned surface, the light beam emitted from the light emitting point Is set to be incident on the deflecting surface as P-polarized light at the deflection point of the most off-axis light beam on the deflecting surface,
This compensates for the image plane illuminance distribution caused by the viewing angle dependence of the optical efficiency of the imaging optical system and the image plane illuminance distribution caused by the incident angle dependence of the reflectivity of the deflection surface. Optical device.
光源手段と、前記光源手段の発光点から出射した光束を偏向走査する偏向素子と、前記偏向素子の偏向面で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系とを有する走査光学装置において、
前記偏向素子は単一の偏向面が回動軸周りに往復運動する共振型の偏向素子であり、
前記発光点から出射した光束は前記偏向素子の回動軸と前記結像光学系の光軸を含む面内から偏向面に入射しており、
前記偏向素子による前記被走査面上における光束の走査速度の偏向角依存性による像面照度分布をSspとおいたとき、
Ssp≧1.05
但し、Ssp=前記被走査面の最軸外に入射する最軸外光束の露光量/前記被走査面の光軸上に入射する軸上光束の露光量
の場合、前記発光点から出射する光束の偏光方向が、前記偏向面の最軸外光束の偏向点において、前記偏向面に対しS偏光で入射するよう設定しており、
これにより前記結像光学系の光学効率の画角依存性により生じる像面照度分布と、前記偏向面の反射率の入射角依存性による像面照度分布を補償していることを特徴とする走査光学装置。
A light source unit; a deflection element that deflects and scans a light beam emitted from a light emitting point of the light source unit; and an imaging optical system that forms an image on the surface to be scanned that is deflected and scanned by the deflection surface of the deflection element. In a scanning optical device,
The deflection element is a resonance type deflection element in which a single deflection surface reciprocates around a rotation axis,
The light beam emitted from the light emitting point is incident on the deflection surface from the plane including the rotation axis of the deflection element and the optical axis of the imaging optical system,
When the image plane illuminance distribution due to the deflection angle dependence of the scanning speed of the light beam on the scanned surface by the deflection element is denoted by Ssp,
Ssp ≧ 1.05
However, when Ssp = exposure amount of off-axis light beam incident outside the most axis of the scanned surface / exposure amount of axial light beam incident on the optical axis of the scanned surface, the light beam emitted from the light emitting point Is set to be incident on the deflection surface as S-polarized light at the deflection point of the most off-axis light beam on the deflection surface,
This compensates for the image plane illuminance distribution caused by the viewing angle dependence of the optical efficiency of the imaging optical system and the image plane illuminance distribution caused by the incident angle dependence of the reflectivity of the deflection surface. Optical device.
前記結像光学系の光学効率の画角依存性による像面照度分布をSsl、
前記偏向面の反射率の入射角依存性による像面照度分布をSdeとするとき、
0.90/Ssl×Ssp≦Sde≦1.10/Ssl×Ssp
を満足することを特徴とする請求項1又は2に記載の走査光学装置。
The illuminance distribution on the image plane depending on the angle of view of the optical efficiency of the imaging optical system is represented by Ssl,
When the image plane illuminance distribution due to the incident angle dependence of the reflectance of the deflection surface is Sde,
0.90 / Ssl × Ssp ≦ Sde ≦ 1.10 / Ssl × Ssp
The scanning optical apparatus according to claim 1, wherein:
前記偏向素子の偏向面はシリコン基盤上にアルミニウムを蒸着して構成されていることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の走査光学装置。   4. The scanning optical apparatus according to claim 1, wherein the deflecting surface of the deflecting element is formed by depositing aluminum on a silicon substrate. 前記結像光学系の光入出射面は反射防止コーティングが施されていないことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の走査光学装置。   5. The scanning optical apparatus according to claim 1, wherein the light incident / exit surface of the imaging optical system is not provided with an antireflection coating. 6. 前記結像光学系は筐体内に収納配置されており、前記結像光学系と被走査面との間には、筐体内に塵埃が侵入するのを防止するための平板ガラスが設けられており、前記平板ガラスの光入出射面は反射防止コーティングが施されていないことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の走査光学装置。   The imaging optical system is housed and disposed in a housing, and a flat glass is provided between the imaging optical system and the surface to be scanned to prevent dust from entering the housing. 6. The scanning optical apparatus according to claim 1, wherein the light incident / exiting surface of the flat glass is not provided with an antireflection coating. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学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、前記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。   The scanning optical device according to any one of claims 1 to 6, 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 scanning optical 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. An image forming apparatus. 請求項1乃至6のいずれか1項に記載の走査光学装置と、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走査光学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 scanning optical apparatus 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 scanning optical apparatus. An image forming apparatus.
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