JP2011059641A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ディジタル複写機、レーザプリンタおよびレーザファクシミリ等の、いわゆる電子写真方式による画像形成装置に係り、特に、画像形成に好適な光走査装置、並びにこのような光走査装置を用いる画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to a so-called electrophotographic image forming apparatus such as a digital copying machine, a laser printer, and a laser facsimile, and more particularly, an optical scanning apparatus suitable for image formation, and an image forming apparatus using such an optical scanning apparatus. It is about.
電子写真方式による画像記録には、光学的な画像形成装置が広く用いられており、この種の画像形成装置には、通常の場合、レーザを用いた光走査装置が設けられている。光走査装置は、レーザ光源からの光ビーム(光束)を、外周面に感光性を有するドラムに、例えば、ポリゴンミラーによる光偏向器を介して入射させ、ドラムの軸に平行な方向(主走査方向)に光偏向器を用いて走査させつつ、軸を中心としてドラムを副走査方向に回転させて、ドラム外周面に潜像を形成する方法が一般的である。ドラム外周面上では、fθレンズ等の結像光学系により光ビームが集光されて光スポットを形成している。この場合、ドラム外周面に形成される光スポットの副走査方向に関する位置が所要の位置からずれていると、画像形成装置によって形成され出力される画像(出力画像)の品質を低下させるおそれがある。
フルカラー画像形成装置の一例として、いわゆるタンデム方式の画像形成装置について説明する。この種の画像形成装置は、4つの感光体ドラムを記録紙の搬送方向に順次配列しており、これらの各感光体にそれぞれ対応する複数の光源装置から放射された光ビームを偏向手段によって偏向走査させ、各感光体に対応する複数の結像光学系により各感光体をほぼ同時に露光させて潜像をつくり、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック等の各々異なる色の現像剤を使用する現像器によって、前記潜像を可視像化した後に、これらの可視像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写し定着させることによって、カラー画像を得られるように構成されている。このようなフルカラー画像形成装置においては、各色に対応するドラムの外周面に形成される光スポットの副走査方向に関する位置が所要の適正な位置からずれていると、各色を重ね合わせた時に色ずれとなって画像品質を著しく低下させてしまう。
An optical image forming apparatus is widely used for electrophotographic image recording, and this type of image forming apparatus is usually provided with an optical scanning device using a laser. The optical scanning device causes a light beam (light beam) from a laser light source to enter a photosensitive drum on an outer peripheral surface through, for example, an optical deflector using a polygon mirror, and in a direction parallel to the drum axis (main scanning). In general, a method of forming a latent image on the outer peripheral surface of the drum by rotating the drum in the sub-scanning direction about the axis while scanning using an optical deflector in the direction). On the outer peripheral surface of the drum, a light beam is condensed by an imaging optical system such as an fθ lens to form a light spot. In this case, if the position of the light spot formed on the outer peripheral surface of the drum in the sub-scanning direction is deviated from the required position, the quality of the image (output image) formed and output by the image forming apparatus may be deteriorated. .
As an example of a full-color image forming apparatus, a so-called tandem image forming apparatus will be described. In this type of image forming apparatus, four photosensitive drums are sequentially arranged in the conveyance direction of the recording paper, and light beams emitted from a plurality of light source devices respectively corresponding to the respective photosensitive members are deflected by deflection means. A developer that uses a developer of different colors such as yellow, magenta, cyan, and black to scan and expose each photoconductor almost simultaneously by a plurality of imaging optical systems corresponding to each photoconductor to form a latent image Thus, after the latent image is made visible, these visible images are sequentially superimposed and transferred and fixed on the same recording paper to obtain a color image. In such a full-color image forming apparatus, if the position in the sub-scanning direction of the light spot formed on the outer peripheral surface of the drum corresponding to each color is deviated from a required proper position, the color misregistration is performed when the respective colors are superimposed. As a result, the image quality is significantly reduced.
従来のこの種の画像形成装置の構成は、例えば、特許文献1(特開平11−133326号)、特許文献2(特開平9−131920号)、特許文献3(特開2005−292349号)および特許文献4(特開2005−166084号)等に示されている。
近年、画像形成装置においては、画像品質を向上させるために、画像を高密度化することおよび操作性を向上させるために、画像出力を高速化することが求められている。このような高密度化と高速化を両立させる方法の一つとして、複数の光ビームを用いて同時に走査する、いわゆるマルチビーム化が考えられている。そして、複数の発光部を有するマルチビーム光源を用いてマルチビーム化を実現するためには、マルチビーム光源から射出される複数の光ビーム(光束)の副走査方向に関するピッチ(走査線間隔)の適正な調整が必要である。
このような、副走査方向に関してのピッチの調整方法としては、例えば特許文献1(特開平11−133326号)に開示されているように、マルチビーム光源が含まれる光源ユニットを光軸回りに回転する方法や、例えば特許文献2(特開平9−131920号)に開示されているように、ピッチ調整用の光学素子を用いる方法などが提案されている。
The configuration of this type of conventional image forming apparatus includes, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-133326, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-131920, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-292349, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-292349. Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-166084) and the like.
In recent years, in an image forming apparatus, in order to improve the image quality, it is required to increase the image density and to increase the image output speed in order to improve operability. As one method for achieving both high density and high speed, so-called multi-beam scanning, in which scanning is performed simultaneously using a plurality of light beams, is considered. In order to realize multi-beam using a multi-beam light source having a plurality of light emitting units, a pitch (scan line interval) in the sub-scanning direction of a plurality of light beams (light beams) emitted from the multi-beam light source is used. Proper adjustment is required.
As a method for adjusting the pitch in the sub-scanning direction, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-133326), a light source unit including a multi-beam light source is rotated around the optical axis. For example, as disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-131920), a method using a pitch adjusting optical element has been proposed.
また、上述のようなピッチ調整によって、書込密度の切り替えを行って、例えば出力画像に応じて600dpi、1200dpi等のように、マルチビーム光源から射出される複数の光ビームの副走査方向についてのピッチ(走査線間隔)をユーザが切り替えることができるようにすることも提案されている。
また、例えば特許文献3(特開2005−292349号)に開示されているように、上述したようなピッチ調整の手段として、液晶素子を用いて光路を偏向させ、偏向角度を可変制御することが提案されている。このような、液晶素子は、低電圧駆動、無発熱、無騒音、無振動および小型/軽量等の優れた特徴を有しているため、ドラム外周部表面に形成される光スポットの副走査方向に関する位置ずれの補正あるいは複数の光束の副走査方向に関するピッチの調整に適していると考えられる。
そして、例えば特許文献4(特開2005−166084号)には、液晶素子を装置に固定する方法の例が開示されている。
Further, by switching the writing density by the pitch adjustment as described above, for example, 600 dpi, 1200 dpi, etc. according to the output image, the sub-scanning direction of the plurality of light beams emitted from the multi-beam light source is changed. It has also been proposed that the user can switch the pitch (scan line interval).
Further, as disclosed in, for example, Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-292349), as a pitch adjusting means as described above, a liquid crystal element is used to deflect an optical path and a deflection angle can be variably controlled. Proposed. Such a liquid crystal element has excellent characteristics such as low voltage driving, no heat generation, no noise, no vibration, and small / light weight, and therefore, the sub-scanning direction of the light spot formed on the outer peripheral surface of the drum This is considered to be suitable for the correction of the positional deviation related to or the adjustment of the pitch in the sub-scanning direction of a plurality of light beams.
For example, Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-166084) discloses an example of a method for fixing a liquid crystal element to an apparatus.
上述したように、液晶素子による光ビームの偏向は多くの効果があるが、その一方で液晶素子の形状誤差による波面収差の劣化、液晶素子の駆動/非駆動による波面収差の変化など、液晶素子を光走査装置に実装する際の光学特性への影響が懸念され、このような光学特性への影響に対処することが課題となっている。
すなわち、光走査装置においては、安定して高い精度の光走査を行って、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ、これらと良好な波面収差等の光学特性の達成とを両立させることが望まれている。また、画像形成装置においては、上述のような光走査装置により、高品質の画像を安定に形成することが望まれている。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ、これらの実現と良好な波面収差等の光学特性の達成とを両立させることを可能とする光走査装置およびこのような光走査装置によって、高品質の画像の安定な形成を可能とする画像形成装置を提供することを目的としている。
As described above, the deflection of the light beam by the liquid crystal element has many effects, but on the other hand, the liquid crystal element such as deterioration of wavefront aberration due to shape error of the liquid crystal element, change of wavefront aberration due to driving / non-driving of the liquid crystal element, etc. There is a concern about the influence on the optical characteristics when mounting the device on the optical scanning device, and it is a problem to deal with the influence on the optical characteristics.
That is, in the optical scanning device, stable and highly accurate optical scanning is performed to reduce color misregistration, increase the accuracy of the multi-beam scanning line interval, and change the writing density. It is desired to achieve both achievement of optical characteristics such as good wavefront aberration. In addition, in an image forming apparatus, it is desired to stably form a high-quality image using the optical scanning device as described above.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and realizes stable and highly accurate optical scanning, reduction of color misregistration, high precision of multi-beam scanning line intervals, and switching of writing density. In addition, it is possible to achieve both of these realizations and achievement of good optical characteristics such as wavefront aberration, and stable formation of high-quality images by such an optical scanning device. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus.
本発明の請求項1の目的は、特に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項2の目的は、特に、効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項3の目的は、特に、より効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項4の目的は、特に、さらに効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することを可能とする光走査装置を提供することにある。
The object of the first aspect of the present invention is particularly good in that stable and highly accurate optical scanning is performed, color misregistration is reduced, multi-beam scanning line spacing is highly accurate, and writing density is switched. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device that can achieve optical characteristics such as wavefront aberration.
The object of
The object of the third aspect of the present invention is to perform stable and high-precision optical scanning more effectively, reduce color misregistration, increase the accuracy of multi-beam scanning line intervals, and switch writing density. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device which can be realized and can achieve good optical characteristics such as wavefront aberration.
The object of
本発明の請求項5の目的は、特に、より一層効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項6の目的は、特に、さらに一層効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項7の目的は、特に、光走査装置により、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成して、高品質の画像の安定な形成を可能とする画像形成装置を提供することにある。
The object of
The object of claim 6 of the present invention is to perform stable and highly accurate optical scanning even more effectively, reduce color misregistration, increase the accuracy of multi-beam scanning line intervals, and switch writing density. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device that realizes optical characteristics such as wavefront aberration and the like.
The object of
請求項1に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、
光源より射出される光束を、前記光源と一体的に保持されるカップリングレンズにより所要の光束状態に変換し、該光束を光偏向器により偏向した後に結像光学系で被走査面に集光させる光走査装置において、
光源と光偏向器の間の光路には、光束の進行方向を変化させる液晶偏向素子を配備し、
前記液晶偏向素子における液晶が封入されている液晶封入部位の長手方向および短手方向を、光束の横断面の長手方向および短手方向に対応させてなる
ことを特徴としている。
請求項2に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項1の光走査装置であって、
前記液晶偏向素子にて偏向する方向は、該液晶偏向素子における前記液晶封入部位の短手方向に対応することを特徴としている。
請求項3に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項1または請求項2の光走査装置であって、
高温時に、前記結像光学系で発生する光軸方向の結像位置ずれと、前記液晶偏向素子で発生する光軸方向の結像位置ずれとは、互いに相殺する方向であることを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, an optical scanning device according to the present invention described in
The light beam emitted from the light source is converted into a required light beam state by a coupling lens held integrally with the light source, and the light beam is deflected by an optical deflector and then condensed on the surface to be scanned by the imaging optical system. In the optical scanning device to be
In the optical path between the light source and the optical deflector, a liquid crystal deflecting element that changes the traveling direction of the light beam is provided.
In the liquid crystal deflecting element, the longitudinal direction and the lateral direction of the liquid crystal encapsulating part in which the liquid crystal is encapsulated are made to correspond to the longitudinal direction and the lateral direction of the transverse section of the light beam.
An optical scanning device according to the present invention described in
The direction deflected by the liquid crystal deflecting element corresponds to the short direction of the liquid crystal sealing portion in the liquid crystal deflecting element.
An optical scanning device according to a third aspect of the present invention is the optical scanning device according to the first or second aspect,
The imaging position deviation in the optical axis direction that occurs in the imaging optical system and the imaging position deviation in the optical axis direction that occurs in the liquid crystal deflecting element at high temperatures are directions that cancel each other. .
請求項4に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項1〜請求項3のいずれか1項の光走査装置であって、
前記光源と前記カップリングレンズとを共通の保持部材によって一体的に保持し、且つ
前記保持部材の線膨張係数は、高温時に前記結像光学系で発生する光軸方向の結像位置ずれに対して不足気味に補正するように設定される
ことを特徴としている。
請求項5に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項1〜請求項4のいずれか1項の光走査装置であって、
前記液晶封入部位には、液晶が駆動される有効領域が、該液晶封入部位の長手方向に複数個並置され、
前記液晶封入部位の長手方向について、液晶駆動の各有効領域間の間隔は、当該液晶封入部位の端部から有効領域までの距離よりも短い
ことを特徴としている。
An optical scanning device according to a fourth aspect of the present invention is the optical scanning device according to any one of the first to third aspects,
The light source and the coupling lens are integrally held by a common holding member, and the linear expansion coefficient of the holding member is less than the imaging position deviation in the optical axis direction generated in the imaging optical system at a high temperature. It is characterized by being set so as to correct for shortage.
An optical scanning device according to a fifth aspect of the present invention is the optical scanning device according to any one of the first to fourth aspects,
A plurality of effective areas in which the liquid crystal is driven are juxtaposed in the longitudinal direction of the liquid crystal sealing part in the liquid crystal sealing part,
With respect to the longitudinal direction of the liquid crystal sealing portion, the interval between the effective regions for driving the liquid crystal is shorter than the distance from the end of the liquid crystal sealing portion to the effective region.
請求項6に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項5の光走査装置であって、
液晶駆動の各有効領域に電圧を印加する入力端子を、当該液晶偏向素子の端部側に配置してなることを特徴としている。
請求項7に記載した本発明に係る画像形成装置は、
電子写真プロセスを用いて画像を形成する画像形成装置において、
前記電子写真プロセスにおける露光プロセスを実行する露光処理手段として、
請求項1〜請求項6のいずれか1項の光走査装置を具備することを特徴としている。
The optical scanning device according to the present invention described in claim 6 is the optical scanning device according to
An input terminal for applying a voltage to each effective area of liquid crystal driving is arranged on the end side of the liquid crystal deflecting element.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus according to the present invention.
In an image forming apparatus that forms an image using an electrophotographic process,
As an exposure processing means for performing an exposure process in the electrophotographic process,
The optical scanning device according to any one of
本発明によれば、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ、これらの実現と良好な波面収差等の光学特性の達成とを両立させることを可能とする光走査装置およびこのような光走査装置によって、高品質の画像の安定な形成を可能とする画像形成装置を提供することができる。
すなわち本発明の請求項1の光走査装置によれば、
光源より射出される光束を、前記光源と一体的に保持されるカップリングレンズにより所要の光束状態に変換し、該光束を光偏向器により偏向した後に結像光学系で被走査面に集光させる光走査装置において、
光源と光偏向器の間の光路には、光束の進行方向を変化させる液晶偏向素子を配備し、
前記液晶偏向素子における液晶が封入されている液晶封入部位の長手方向および短手方向を、光束の横断面の長手方向および短手方向に対応させてなる
ことにより、
安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することが可能となる。
According to the present invention, stable and highly accurate optical scanning is performed, color misregistration is reduced, multi-beam scanning line spacing is highly accurate, and writing density is switched. It is possible to provide an optical scanning device capable of achieving both achievement of optical characteristics such as wavefront aberration and an image forming device capable of stably forming a high-quality image by using such an optical scanning device. .
That is, according to the optical scanning device of
The light beam emitted from the light source is converted into a required light beam state by a coupling lens held integrally with the light source, and the light beam is deflected by an optical deflector and then condensed on the surface to be scanned by the imaging optical system. In the optical scanning device to be
In the optical path between the light source and the optical deflector, a liquid crystal deflecting element that changes the traveling direction of the light beam is provided.
By making the longitudinal direction and the lateral direction of the liquid crystal encapsulating part in which the liquid crystal is encapsulated in the liquid crystal deflecting element correspond to the longitudinal direction and the lateral direction of the transverse section of the light beam,
Perform stable and highly accurate optical scanning, reduce color misregistration, increase multi-beam scanning line spacing, switch writing density, and achieve good optical characteristics such as wavefront aberration It becomes possible.
また、本発明の請求項2の光走査装置によれば、請求項1の光走査装置において、
前記液晶偏向素子にて偏向する方向は、該液晶偏向素子における前記液晶封入部位の短手方向に対応することにより、
特に、効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することが可能となる。
本発明の請求項3の光走査装置によれば、請求項1または請求項2の光走査装置において、
高温時に、前記結像光学系で発生する光軸方向の結像位置ずれと、前記液晶偏向素子で発生する光軸方向の結像位置ずれとは、互いに相殺する方向であることにより、
特に、より効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することが可能となる。
According to the optical scanning device of
The direction deflected by the liquid crystal deflecting element corresponds to the short direction of the liquid crystal encapsulating part in the liquid crystal deflecting element,
In particular, it effectively performs stable and high-precision optical scanning, reduces color misregistration, increases the accuracy of multi-beam scanning line spacing, switches the writing density, and provides excellent optical properties such as wavefront aberration. It is possible to achieve the characteristics.
According to the optical scanning device of
The imaging position deviation in the optical axis direction that occurs in the imaging optical system and the imaging position deviation in the optical axis direction that occurs in the liquid crystal deflecting element at high temperatures are mutually canceling directions,
In particular, more effective and stable optical scanning is performed, color misregistration is reduced, multi-beam scanning line spacing is highly accurate, and writing density is switched. Optical characteristics can be achieved.
本発明の請求項4の光走査装置によれば、請求項1〜請求項3のいずれか1項の光走査装置において、
前記光源と前記カップリングレンズとを共通の保持部材によって一体的に保持し、且つ
前記保持部材の線膨張係数は、高温時に前記結像光学系で発生する光軸方向の結像位置ずれに対して不足気味に補正するように設定される
ことにより、
特に、さらに効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することが可能となる。
本発明の請求項5の光走査装置によれば、請求項1〜請求項4のいずれか1項の光走査装置において、
前記液晶封入部位には、液晶が駆動される有効領域が、該液晶封入部位の長手方向に複数個並置され、
前記液晶封入部位の長手方向について、液晶駆動の各有効領域間の間隔は、当該液晶封入部位の端部から有効領域までの距離よりも短い
構成とすることにより、
特に、より一層効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することが可能となる。
According to an optical scanning device of a fourth aspect of the present invention, in the optical scanning device of any one of the first to third aspects,
The light source and the coupling lens are integrally held by a common holding member, and the linear expansion coefficient of the holding member is less than the imaging position deviation in the optical axis direction generated in the imaging optical system at a high temperature. By setting to correct for shortage,
In particular, more effective and stable optical scanning is performed, color shift reduction, multi-beam scanning line spacing accuracy, writing density switching, and excellent wavefront aberration are achieved. Optical characteristics can be achieved.
According to the optical scanning device of
A plurality of effective areas in which the liquid crystal is driven are juxtaposed in the longitudinal direction of the liquid crystal sealing part in the liquid crystal sealing part,
With respect to the longitudinal direction of the liquid crystal encapsulated part, the interval between the effective areas of the liquid crystal drive is configured to be shorter than the distance from the end of the liquid crystal encapsulated part to the effective area,
In particular, more effective, stable and highly accurate optical scanning is achieved, color shift reduction, multi-beam scanning line interval accuracy, writing density switching, and good wavefront aberration, etc. It is possible to achieve the optical characteristics of
本発明の請求項6の光走査装置によれば、請求項5の光走査装置において、
液晶駆動の各有効領域に電圧を印加する入力端子を、当該液晶偏向素子の端部側に配置してなることにより、
特に、さらに一層効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することが可能となる。
また、本発明の請求項7の画像形成装置によれば、
電子写真プロセスを用いて画像を形成する画像形成装置において、
前記電子写真プロセスにおける露光プロセスを実行する露光処理手段として、
請求項1〜請求項6のいずれか1項の光走査装置を具備することにより、
特に、光走査装置により、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成して、高品質の画像の安定な形成が可能となる。
According to the optical scanning device of claim 6 of the present invention, in the optical scanning device of
By arranging an input terminal for applying a voltage to each effective area of the liquid crystal drive on the end side of the liquid crystal deflection element,
In particular, even more effective, stable and highly accurate optical scanning is achieved, color shift reduction, multi-beam scanning line spacing accuracy, writing density switching, and good wavefront aberration, etc. It is possible to achieve the optical characteristics of
According to the image forming apparatus of
In an image forming apparatus that forms an image using an electrophotographic process,
As an exposure processing means for performing an exposure process in the electrophotographic process,
By comprising the optical scanning device according to any one of
In particular, the optical scanning device performs stable and high-precision optical scanning, achieves color shift reduction, multi-beam scanning line interval high accuracy, and writing density switching, and good wavefront aberration, etc. By achieving the optical characteristics, it is possible to stably form a high-quality image.
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係る光走査装置およびそれを用いた本発明の画像形成装置を詳細に説明する。 Hereinafter, based on an embodiment of the present invention, an optical scanning device according to the present invention and an image forming apparatus of the present invention using the same will be described in detail with reference to the drawings.
〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明の第1の実施の形態(請求項1に対応する)に係る光走査装置の構成を示す斜視図であり、光走査装置の要部の構成を模式的に示している。
図1に示す光走査装置は、半導体レーザ1、カップリングレンズ2、液晶偏向素子3、アパーチャ4、シリンドリカルレンズ5、ポリゴンミラー6、結像光学系7、折り返しミラー8、感光体ドラム9および同期検知センサ10を具備している。
図1において、光源としての半導体レーザ1から放射された発散性の光束は、例えば共通の保持部材によって半導体レーザ1と一体的に保持されたカップリングレンズ2により以後の光学系に適した光ビームの光束形態に変換される。カップリングレンズ2により変換された光束形態は、平行光束であってもよく、弱い発散性または弱い集束性の光束であってもよい。カップリングレンズ2から射出された光束は、液晶偏向素子3およびアパーチャ4を順次介してシリンドリカルレンズ5に入射し、シリンドリカルレンズ5によって副走査方向に対応する方向について集光され、光偏向器としてのポリゴンミラー6の偏向反射面に入射する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an optical scanning device according to a first embodiment (corresponding to claim 1) of the present invention, and schematically shows a configuration of a main part of the optical scanning device. .
1 includes a
In FIG. 1, a divergent light beam emitted from a
ポリゴンミラー6の偏向反射面により反射された光束は、ポリゴンミラー6の等速回転とともに等角速度的に偏向され、fθレンズ(走査レンズ)等を含む結像光学系7で集光され、折り返しミラー8で反射偏向されて、感光体ドラム9の外周の被走査面上に結像される。このようにして、ポリゴンミラー6によって偏向された光束は、感光体ドラム9の被走査面上に光スポットを形成し、被走査面を光走査する。
なお、同期検知センサ10は、回転するポリゴンミラー6によって偏向走査される光束を、偏向走査範囲の端縁部(有効走査範囲からわずかに外れている)において検知して、ポリゴンミラー6による主走査の同期情報を得る。また、図1において、同期検知センサ10は、結像光学系7から射出した光束が直接入射されるようにしているが、ミラーによって折り返した光束を検知するようにしてもよい。
次に、上述した液晶偏向素子3の構造および作用について説明する。液晶偏向素子3は、図1においては、カップリングレンズ2とアパーチャ4との間に、アパーチャ4に近接して設けるものとしたが、アパーチャ4とポリゴンミラー6との間のアパーチャ4の近傍に配置するなど、半導体レーザ1等の光源とポリゴンミラー6等の光偏向器との間で且つアパーチャ4の近傍の都合の良い個所に適宜配置することができる。
The light beam reflected by the deflecting and reflecting surface of the polygon mirror 6 is deflected at an equal angular speed along with the constant speed rotation of the polygon mirror 6, condensed by the imaging
The
Next, the structure and operation of the liquid
図2は、液晶偏向素子3の詳細な構成の一例を説明するために、液晶偏向素子3の断面構造を示す模式的な断面図である。図2における座標は、図示右方向を(+)X方向、図における裏面側から表面側に近付く手前向き方向(紙面に垂直)を(+)Y方向、そして図示上方向を(+)Z方向としている。図2に示す液晶偏向素子3は、液晶層31、第1の配向膜32、第2の配向膜33、第1の透明電極34、第2の透明電極35、第1のガラス基板36および第2のガラス基板37を備えている。
図2に示す液晶偏向素子3は、液晶層31が第1の配向膜32と第2の配向膜33とで挟持され、これらが第1の透明電極34と第2の透明電極35とで挟持され、これらがさらに、第1のガラス基板36と第2のガラス基板37とで挟持されている。そして、これら第1および第2のガラス基板36および37並びにこれらの間の積層構造の周縁部は、シール材(明確には図示していない)で密封され、いわゆるセル構造となっている。
液晶層31の厚さ、すなわち図示X軸方向の長さ、は、数[μm]〜数十[μm]程度である。ここでは、液晶層31として、ネマティック型の液晶分子がホモジニアスに配列された液晶層を用いている。液晶層31の+X側にある第2の透明電極35は、共通電位であるグラウンド(GND)に接続されている。液晶層31の−X側にある第1の透明電極34は、例えば、図3のように構成する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the liquid
In the liquid
The thickness of the
図3における座標は、図における表面側から裏面側に遠ざかる奥向き方向(紙面に垂直)を(+)X方向、図示右方向を(+)Y方向、図示上方向を(+)Z方向としている。すなわち、第1の透明電極34は、それぞれY軸方向を長手方向としてストライプ状をなし、Z軸方向に配列されてなる複数のストライプ電極34Aと、これらストライプ電極34Aの−Y側端部に、全ストライプ電極34Aにわたって接続され、所定の抵抗値を有する細線電極34Bとを有している。
そして、細線電極34Bの−Z側端部に入力端子T1が、+Z側端部に入力端子T2が設けられている。また、この場合の液晶が駆動される有効領域の一例が、図4に示されている。なお、この場合、外部からの電気信号により液晶が駆動され、入射光の位相を変調することが可能な領域を有効領域と称している。また、図4における座標も、図3と同様に、図における表面側から裏面側に遠ざかる奥向き方向(紙面に垂直)を(+)X方向、図示右方向を(+)Y方向、図示上方向を(+)Z方向としている。
The coordinates in FIG. 3 are defined as the (+) X direction in the back direction (perpendicular to the paper surface) moving away from the front side to the back side in the drawing, the (+) Y direction in the right direction in the drawing, and the (+) Z direction in the upper direction in the drawing. Yes. That is, each of the first
An input terminal T1 is provided at the −Z side end of the thin wire electrode 34B, and an input terminal T2 is provided at the + Z side end. An example of an effective area in which the liquid crystal is driven in this case is shown in FIG. In this case, a region where the liquid crystal is driven by an external electric signal and the phase of incident light can be modulated is referred to as an effective region. In addition, the coordinates in FIG. 4 are the same as in FIG. 3, the back direction (perpendicular to the paper surface) moving away from the front side to the back side in the drawing is the (+) X direction, the right direction in the figure is the (+) Y direction, The direction is the (+) Z direction.
入力端子T1およびT2の各々に印加される電圧は、周波数が数百Hzから数kHz程度で、直流成分をもたない交流電圧である。そして、以下においては、入力端子T1に印加される交流電圧の実効値を印加電圧V1、入力端子T2に印加される交流電圧の実効値を印加電圧V2と称する。 The voltage applied to each of the input terminals T1 and T2 is an AC voltage having a frequency of about several hundred Hz to several kHz and having no DC component. In the following, the effective value of the alternating voltage applied to the input terminal T1 is referred to as an applied voltage V1, and the effective value of the alternating voltage applied to the input terminal T2 is referred to as an applied voltage V2.
20℃における液晶偏向素子に印加される実効電圧とリタデーションとの関係(電圧−位相変調特性)の一例を図5に示している。
〔1〕各入力端子T1およびT2に電圧が印加されていないとき
すなわち、印加電圧V1=0[V]および印加電圧V2=0[V]のとき、液晶層31の液晶分子は、図2に示されるように、Z軸にほぼ平行な配向状態を示す。通常は、応答性を良好にするため、配向膜32および33の作用により液晶分子がZ軸に対してわずかにX方向に傾斜するように設定されている。つまり、液晶分子は、Z軸に対して完全に平行ではない。なお、液晶分子のZ軸に対するX方向への傾斜角は、配向角と称する。各入力端子T1およびT2に電圧が印加されると、液晶層31の液晶分子は、印加電圧に応じた配向角を有する配向状態を示す。
〔2〕各入力端子T1およびT2に同じ電位の電圧が印加されたとき
すなわち、印加電圧V1=1.5[V]および印加電圧V2=1.5[V]のときの液晶分子の配向状態を図6に示している。図2と同様に、図6における座標も、図示右方向を(+)X方向、図における裏面側から表面側に近付く手前向き方向(紙面に垂直)を(+)Y方向、そして図示上方向を(+)Z方向としている。なお、図6においては、容易に理解できるようにするため、液晶分子は、液晶層31の厚さ方向(ここでは、X方向)に関して同じ配向角としている。この場合、液晶層では、Z方向に関して電位が一様であるため、液晶偏向素子3に入射した光束は、その光路が曲げられることなく透過する。
An example of the relationship between the effective voltage applied to the liquid crystal deflecting element at 20 ° C. and the retardation (voltage-phase modulation characteristics) is shown in FIG.
[1] When no voltage is applied to the input terminals T1 and T2, that is, when the applied voltage V1 = 0 [V] and the applied voltage V2 = 0 [V], the liquid crystal molecules of the
[2] When the same potential voltage is applied to each of the input terminals T1 and T2, that is, the alignment state of the liquid crystal molecules when the applied voltage V1 = 1.5 [V] and the applied voltage V2 = 1.5 [V] Is shown in FIG. As in FIG. 2, the coordinates in FIG. 6 are also the (+) X direction in the right direction in the figure, the forward direction (perpendicular to the page) approaching from the back side to the front side in the figure (+) Y direction, and the upward direction in the figure. Is the (+) Z direction. In FIG. 6, the liquid crystal molecules have the same orientation angle with respect to the thickness direction of the liquid crystal layer 31 (here, the X direction) for easy understanding. In this case, in the liquid crystal layer, since the potential is uniform in the Z direction, the light beam incident on the liquid
〔3〕各入力端子T1およびT2に異なる電位の電圧が印加されたとき
すなわち、印加電圧V1=1.7[V]および印加電圧V2=1.3[V]のときの液晶分子の配向状態を図7に示している。図2と同様に、図7における座標も、図示右方向を(+)X方向、図における裏面側から表面側に近付く手前向き方向(紙面に垂直)を(+)Y方向、そして図示上方向を(+)Z方向としている。
この場合、液晶層31においては、図8に示すように、有効領域の+Z側端部と−Z側端部との間に、Z方向の変位によって直線的に電位が変化する電位勾配が生じ、この電位勾配に従って液晶分子の配向状態が漸次変化する。そして、この電位勾配に応じて、図9に示すように、有効領域の+Z側端部と−Z側端部との間に、位相差Δφに対応して位置により直線的に変化する屈折率分布、すなわち屈折率勾配、が生じる。そこで、液晶偏向素子3に入射した光束は、その光路が、電位勾配に応じた角度、すなわち偏向角、θだけ、Z方向に曲げられる。なお、Z軸方向についての有効領域の幅をH、有効領域におけるZ軸方向の両端部間の位相差をΔφとすると、偏向角θは、
tanθ=Δφ/H
であらわされる。
[3] When voltages having different potentials are applied to the input terminals T1 and T2, that is, the alignment state of liquid crystal molecules when the applied voltage V1 = 1.7 [V] and the applied voltage V2 = 1.3 [V]. Is shown in FIG. As in FIG. 2, the coordinates in FIG. 7 are also the (+) X direction in the right direction in the figure, the forward direction (perpendicular to the page) approaching from the back side to the front side in the figure (+) Y direction, and the upward direction in the figure. Is the (+) Z direction.
In this case, in the
tan θ = Δφ / H
It is expressed.
以上においては、液晶偏向素子3による光束の偏向の原理について説明した。このような液晶偏向素子3を用いることによって、感光体ドラム9の外周面に形成される光スポットの副走査方向に関する位置が、所要の位置からずれている場合には、その位置ずれを補正することが可能となる。
感光体ドラム9の外周面における光スポットの副走査方向の移動量をΔz、Z軸方向についての有効領域の幅をH、ポリゴンミラー6と感光体ドラム9との間の光路上にある結像光学系7の副走査方向に対応する方向に関する倍率をm、そしてシリンドリカルレンズ5の焦点距離をFcylとし、有効領域におけるZ軸方向の両端部間における位相差をΔφとすると、次の(1)式の関係が成り立つ。
Δφ=(Δz×H)/(m×Fcyl) … (1)
例えば、H=2.0[mm]、m=1.5倍、Fcyl=100[mm]とすると、光スポットを副走査方向に+10.6[μm]移動させるためには、入射光束の波長λ(この場合、例えば、655nm)を単位として、Δφ=0.22[λ]となる位相分布(勾配)を発生させる必要がある。
In the above, the principle of light beam deflection by the liquid
The amount of movement of the light spot in the sub-scanning direction on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 9 is Δz, the width of the effective area in the Z-axis direction is H, and the image is on the optical path between the polygon mirror 6 and the photosensitive drum 9. When the magnification in the direction corresponding to the sub-scanning direction of the
Δφ = (Δz × H) / (m × Fcyl) (1)
For example, when H = 2.0 [mm], m = 1.5 times, and Fcyl = 100 [mm], in order to move the light spot in the sub-scanning direction by +10.6 [μm], the wavelength of the incident light beam It is necessary to generate a phase distribution (gradient) that satisfies Δφ = 0.22 [λ] in units of λ (in this case, for example, 655 nm).
すなわち、液晶偏向素子3が、(V1−V2)=1.0[V]のときに、Δφ=0.55[λ]となる特性を有している場合に、Δφ=0.22[λ]の位相差を得るには、(V1−V2)=0.4[V]とすれば良い。感光体ドラム9の外周面における副走査方向の移動量を最適に設定することによって、光学素子の形状ばらつき、組付けばらつきなどにより生じる副走査方向の位置変動を補正することが可能となる。
上述において説明したような効果を得る一方で、液晶偏向素子3が屈折力を持ってしまい、光走査装置に実装する際に像面湾曲を発生させるという問題を生じる。液晶偏向素子3は、光ビームの偏向機能を有する素子であり、屈折力は持たないことが望ましい。
That is, when the liquid
While the effects described above are obtained, the liquid
現在各メーカにて工業的に生産されているレーザプリンタやディジタル複写機等の画像形成装置に適用されている光走査装置においては、その出力における画像品質を確保するため、被走査面(感光体ドラム9の外周表面)付近のビームスポット形状を良好に維持する必要がある。そのためには光走査装置における光学系にて発生する波面収差を極力抑制することが望ましい。ところが、ガラス基板36および37の表面の面精度や、液晶層31の密封時の圧力管理のばらつきの影響や、液晶構造による影響などにて、液晶偏向素子3の非駆動時にも、例えばλ/10以上の透過波面収差が発生するおそれがある。この透過波面収差は、特に光ビームの収束・発散作用を持つパワー成分の発生が多く、被走査面(感光体ドラム9の外周表面)で像面湾曲を発生させることによって、ビームスポット径が太くなり画像品質を低下させることとなる。
In an optical scanning apparatus applied to an image forming apparatus such as a laser printer or a digital copying machine that is currently industrially produced by each manufacturer, a surface to be scanned (photosensitive member) in order to ensure image quality at the output. It is necessary to maintain a good beam spot shape in the vicinity of the outer peripheral surface of the drum 9. For this purpose, it is desirable to suppress the wavefront aberration generated in the optical system in the optical scanning device as much as possible. However, even when the liquid
前記波面収差の発生は、図10に模式的に示すような液晶偏向素子3の構造により発生するものが大きい。液晶偏向素子3の2枚の平板ガラスからなるガラス基板36および37は、周囲をシール材38で密封されたセル構造になっていることは、既に説明した通りである。この中に液晶を封入して液晶層31を形成しているが、液晶層31の内部には2枚のガラス基板の間隔、すなわちガラス基板36とガラス基板37との間隔、を保つためのスペーサ39として機能する物質が混合されている。
The generation of the wavefront aberration is largely caused by the structure of the liquid
図10に示されるように、ガラス基板36とガラス基板37とは、スペーサ39により間隔を保つようにして配設されるが、周縁部のシール材38にてガラス基板36とガラス基板37を接着する際に、シール材38の近傍、つまり周縁部近傍でガラス基板36とガラス基板37が変形し屈折力を持つようになる(図10の例では、凸の屈折力を持つ)。この結果、この液晶偏向素子3を透過する光束は、液晶が駆動していない状態においても、凸の屈折力(パワー)成分の影響を受け、像面湾曲を発生させてしまう。つまり、被走査面としての感光体ドラム9の外周面でビームスポット径が劣化し、画像品質を低下させることとなる。
そこで、本発明の第1の実施の形態であるこの光走査装置においては、さらに、液晶偏向素子3における液晶が封入されている部位の長手方向および短手方向を、光束の断面における長手方向および短手方向にそれぞれ対応させるようにしている。
既に述べたように、液晶偏向素子3は、カップリングレンズ2とシリンドリカルレンズ5との間のアパーチャ4の近傍、この場合、例えば図1に示したようにカップリングレンズ2とアパーチャ4との間でアパーチャ4の近傍に配置される。カップリングレンズ2以降の光束はほぼ平行光束になっている。アパーチャ4の形状は、光学系の倍率の違いなどから主走査方向と副走査方向で寸法が異なっているのが一般的であり、液晶偏向素子3を透過する光束の断面も長手方向と短手方向とを有するほぼ長方形等の形状となる(長方形ではなく楕円形状等の場合もあるが、その場合でも長手方向と短手方向を有する形状である)。
As shown in FIG. 10, the
Therefore, in the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention, the longitudinal direction and the short direction of the liquid
As already described, the liquid
この第1の実施の形態による光走査装置においては、図11に示すように、液晶偏向素子3の液晶が封入されている部位、すなわち液晶封入部位CAの長短辺方向(長手方向および短手方向)と光束LBの長短辺方向(長手方向および短手方向)を一致させるように対応配置している。液晶偏向素子3の周辺は、先に説明した通り波面収差の劣化が発生し屈折力を持つ。しかしながら、中心近傍はスペーサ39の効果にも助けられて波面収差の劣化は小さい。そこでこの実施の形態においては、中心近傍において光束LBを通過させるように液晶偏向素子3のサイズを決定している、つまり、主走査方向に長く副走査方向に短い光束に対し、液晶偏向素子3の液晶封入部位CAも主走査方向に長く副走査方向に短い形状とすることによって、光束通過位置の波面収差の劣化を低減することが可能となる。
光束LBの断面の短手方向を、液晶偏向素子3の液晶封入部位CAの長手方向に一致させるようにすると、液晶偏向素子3が無駄に大型化してしまい、コスト面でも、光走査装置の小型化の面でも、ほとんどメリットはない。
In the optical scanning device according to the first embodiment, as shown in FIG. 11, the portion of the liquid
If the short direction of the cross section of the light beam LB is made to coincide with the longitudinal direction of the liquid crystal sealing portion CA of the liquid
〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の第2の実施の形態(請求項2に対応する)に係る光走査装置について説明する。本発明の第2の実施の形態に係る光走査装置の基本的な構成は、先に説明した本発明の第1の実施の形態に係る光走査装置とおおむね同様である。
本発明の第2の実施の形態に係る光走査装置の構成においては、液晶偏向素子3にて偏向する方向を、液晶偏向素子3の液晶封入部位CAの短手方向に一致させるものとしている。
先に本発明の目的として挙げた色ずれ低減に向けた副走査方向の位置ずれ補正のためなど多くの場合、液晶偏向素子3による偏向方向は副走査方向となる。この時、液晶偏向素子3の液晶封入部位CAの短手方向を副走査方向とし、上述した第1の実施の形態において既に説明したように、光束の短手方向も副走査方向になるように光学系の倍率などを設定することが望ましい。
液晶偏向素子3の副走査方向の寸法が短いと、光走査装置の副走査方向の小型化に寄与する。近年、装置の小型化への要望が多い傾向にあり、光走査装置としては薄型化が求められていて、液晶偏向素子3の副走査方向は光走査装置の高さ方向に対応することが多いため、この方向の寸法が短くなると光走査装置の高さが低くなり、光走査装置の薄型化の効果も得ることが可能となる。
[Second Embodiment]
Next, an optical scanning device according to a second embodiment (corresponding to claim 2) of the present invention will be described. The basic configuration of the optical scanning device according to the second embodiment of the present invention is substantially the same as that of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention described above.
In the configuration of the optical scanning device according to the second embodiment of the present invention, the direction deflected by the liquid
In many cases, such as for the purpose of correcting misregistration in the sub-scanning direction for reducing color misregistration as mentioned above, the deflection direction by the liquid
If the dimension of the liquid
また、光ビームの偏向のために液晶を駆動する際にも、液晶偏向素子3によって偏向する方向は、液晶偏向素子3の液晶封入部位CAの短手方向であることが望ましい。この点については、以下においてさらに詳細に説明する。
液晶素子自体の構造等に起因して発生する波面収差については、液晶封入部位と光ビームの横断面の長手方向および短手方向を最適に設定することによって低減可能であることを上述した本発明の第1の実施の形態において説明した。つまり、液晶が非駆動状態であれば、液晶素子において発生する波面収差による光学特性劣化を低減可能であるとした。しかしながら、液晶素子の駆動時に、液晶素子の有効領域内に一定の電位勾配を与えた場合には、屈折率分布は一定の勾配とはならず、実質的に曲線状となってしまう。このような屈折率分布に起因して、液晶素子から射出される光ビームには波面収差が発生してしまうことになる。
液晶素子によって所望の偏向角を得るためには、適切な電位差を与える必要がある。偏向方向について、有効領域の寸法が大きいと、この電位差は大きく設定することが可能であり、有効領域の寸法が小さいと電位差は小さく設定することが可能である。図5に示したように、電位差が小さければ、グラフの傾きが直線的な部分を選択し易い。このことは、位相が位置によって直線的に変化していれば、屈折率が直線的な分布勾配を持つこととなるため、パワー成分による波面収差の発生が少ないことを意味する。
Also, when driving the liquid crystal for deflecting the light beam, it is desirable that the direction deflected by the liquid
The present invention described above that the wavefront aberration caused by the structure of the liquid crystal element itself can be reduced by optimally setting the longitudinal direction and the transverse direction of the cross section of the liquid crystal sealing portion and the light beam. The first embodiment has been described. That is, if the liquid crystal is in a non-driven state, it is possible to reduce optical characteristic deterioration due to wavefront aberration generated in the liquid crystal element. However, when a constant potential gradient is applied in the effective region of the liquid crystal element when the liquid crystal element is driven, the refractive index distribution does not have a constant gradient but is substantially curved. Due to such a refractive index distribution, a wavefront aberration occurs in the light beam emitted from the liquid crystal element.
In order to obtain a desired deflection angle by the liquid crystal element, it is necessary to give an appropriate potential difference. With respect to the deflection direction, this potential difference can be set large if the size of the effective region is large, and the potential difference can be set small if the size of the effective region is small. As shown in FIG. 5, if the potential difference is small, it is easy to select a portion where the slope of the graph is linear. This means that if the phase changes linearly depending on the position, the refractive index has a linear distribution gradient, so that the occurrence of wavefront aberration due to the power component is small.
つまり、液晶偏向素子によって偏向する方向を、液晶偏向素子の液晶封入部位の短手方向とすることによって、液晶駆動時の波面収差の影響を大幅に低減することが可能となる。液晶が駆動されて光ビームを偏向させるのは有効領域内であるが、液晶偏向素子の液晶封入部位の短手方向で有効領域も短くなることはいうまでもない。
さらに、この場合、光ビームの横断面の短手方向を副走査方向に対応させており、長手方向に対し走査光学系の倍率が低くなるためその影響を低減することが可能となる。すなわち、この実施の形態の光走査装置のように、液晶偏向素子3によって光束を偏向させる方向を、液晶偏向素子3の液晶封入部位の短手方向に対応させ、液晶偏向素子を透過する光ビームの横断面の短手方向に対応させて、実質的には液晶偏向素子での偏向方向を副走査方向に一致させ、光ビームの横断面の短手方向を副走査方向に対応させるように走査光学系の倍率を設定することによって、液晶駆動により発生する波面収差の影響を走査光学系の倍率が低い副走査方向に対応させることが可能となり、光学特性の劣化を低減することが可能となる。
これに対して、走査光学系の倍率が高く、液晶透過時の光ビームの横断面が副走査方向に大きい(副走査方向に長手となる)場合には、液晶素子駆動時に発生する波面収差の影響が拡大され光学特性が大幅に劣化する。また、液晶素子自体の大きさも大きくなり、光走査装置の大型化、コストアップにつながってしまうなど、多くの問題を生じることとなる。
That is, by making the direction deflected by the liquid crystal deflecting element the short direction of the liquid crystal encapsulating portion of the liquid crystal deflecting element, it becomes possible to greatly reduce the influence of wavefront aberration when driving the liquid crystal. The liquid crystal is driven to deflect the light beam within the effective region, but it goes without saying that the effective region is also shortened in the short direction of the liquid crystal sealing portion of the liquid crystal deflecting element.
Further, in this case, the transverse direction of the cross section of the light beam corresponds to the sub-scanning direction, and the magnification of the scanning optical system is reduced with respect to the longitudinal direction, so that the influence can be reduced. That is, as in the optical scanning device of this embodiment, the direction in which the light beam is deflected by the liquid
On the other hand, when the magnification of the scanning optical system is high and the cross section of the light beam when transmitted through the liquid crystal is large in the sub-scanning direction (long in the sub-scanning direction), the wavefront aberration generated when the liquid crystal element is driven The effect is magnified and the optical properties are greatly degraded. In addition, the size of the liquid crystal element itself increases, which causes many problems such as an increase in the size and cost of the optical scanning device.
〔第3の実施の形態〕
次に、本発明の第3の実施の形態(請求項3および請求項4に対応する)に係る光走査装置について説明する。本発明の第3の実施の形態に係る光走査装置の基本的な構成も、先に説明した本発明の第1の実施の形態に係る光走査装置とおおむね同様である。
高温時に、結像光学系7で発生する光軸方向の結像位置ずれと、液晶偏向素子3で発生する光軸方向の結像位置ずれは、相殺する方向であることが望ましい。
すなわち、高温時には、樹脂製の走査レンズ等のような通常の光学素子は、膨張して、ピント位置がずれ、結像位置が、感光体ドラム9の外周部の表面から内部にめり込む方向に移動する。このため、感光体ドラム9の外周部の表面におけるビームスポット径は大きくなり、画像品質を低下させることとなる。
一方、液晶偏向素子3は、数[μm]〜数十[μm]程度の液晶層31を、2枚のガラス基板36と37で挟み、これらガラス基板36と37で挟まれた部分を、シール材38によって密封したセル構造となっている。そのため、周囲の温度が変化した場合、雰囲気温度の上昇に伴い、比較的膨張率の高い液晶層31が熱膨張し、液晶偏向素子3の中央部が膨んで、結果として正のパワーのレンズ効果を発生する。
[Third Embodiment]
Next, an optical scanning device according to a third embodiment of the present invention (corresponding to
It is desirable that the imaging position deviation in the optical axis direction generated by the imaging
That is, when the temperature is high, a normal optical element such as a resin scanning lens expands, the focus position shifts, and the image formation position moves in the direction of indenting from the outer peripheral surface of the photosensitive drum 9 to the inside. To do. For this reason, the beam spot diameter on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 9 is increased, and the image quality is deteriorated.
On the other hand, in the liquid
2枚のガラス基板36と37をそれぞれ厚くしたり、液晶の膨張を逃がす構造にすることによって液晶偏向素子が正のパワーを持つことを低減することができるが、液晶が高温時に正のパワーを持つようにすることによって、液晶偏向素子で発生する光軸方向の結像位置ずれを感光体ドラム9の外周部の表面からポリゴンミラー(光偏向器)側に移動させることができ、結像光学系7における結像位置ずれを低減することができる。
さらに、半導体レーザ1等の光源と、カップリングレンズ2との間の保持部材の線膨張係数は、高温時に結像光学系7にて発生する結像位置ずれに対して補正不足となるように設定されることが望ましい。
すなわち、この実施の形態において、光源としての半導体レーザ1と、カップリングレンズ2とは、明確に図示してはいないが、例えば共通の保持部材によって一体的に保持されており、半導体レーザ1と、カップリングレンズ2との間の保持部材の線膨張係数は、高温時に結像光学系7にて発生する結像位置ずれに対し補正不足となるように設定している。
先に説明した通り、高温時おいては、結像光学系7に含まれる樹脂製のfθレンズ等のような通常の光学素子が膨張して、結像位置が感光体ドラム9の外周部の表面からめり込む方向に移動する。
By increasing the thickness of the two
Further, the linear expansion coefficient of the holding member between the light source such as the
That is, in this embodiment, the
As described above, at a high temperature, a normal optical element such as a resin-made fθ lens included in the imaging
一方、光源となる半導体レーザ1とカップリングレンズ2を一体的に保持する保持部材(図示せず)も高温になることによって、膨張して伸長し、半導体レーザ1とカップリングレンズ2との間隔が広くなることによって結像位置は感光体ドラム9の表面から離れて光偏向器としてのポリゴンミラー6側に移動する。上述したように、液晶偏向素子3は、その構成に起因して、通常の光学素子とは異なり、高温時に凸のパワー、すなわち正の屈折力を持つ。このため、fθレンズ等の結像光学系7における結像位置の移動を、半導体レーザ1等の光源部で完全に補正せずに、補正不足としておき、高温時に感光体ドラム9の外周部の表面からめり込む方向となるようにしておくことが望ましい。
このようにしたことにより、結果として、液晶偏向素子3が高温で正の屈折力(凸のパワー)を示す際にも、感光体ドラム9の外周部の表面に結像位置を戻すことが可能となる。光源となる半導体レーザ1およびカップリングレンズ2の保持部材の線膨張係数を適正に選定することによって、環境の変動に対しても安定した光学特性を維持することが可能となる。
これに対して、従来の光走査装置のように、結像光学系に含まれる光学素子による結像位置変化を光源部で補正した場合には、液晶偏向素子を用いることによって補正過剰となり結像位置が感光体ドラムの表面からポリゴンミラー6等の光偏向器側に移動して、光学特性を劣化させてしまう。したがって、結像光学系7で発生する結像位置ずれを、液晶偏向素子3と光源部とで相殺するために、光源部の材質を、高温時に結像光学系7にて発生する結像位置ずれに対して、補正不足となるように線膨張係数を設定することが望ましいのである。
On the other hand, a holding member (not shown) that integrally holds the
By doing so, as a result, even when the liquid
On the other hand, when the change of the imaging position due to the optical elements included in the imaging optical system is corrected by the light source unit as in the conventional optical scanning device, the correction becomes overcorrected by using the liquid crystal deflecting element. The position is moved from the surface of the photosensitive drum to the side of the optical deflector such as the polygon mirror 6 and the optical characteristics are deteriorated. Therefore, in order to cancel out the imaging position shift generated in the imaging
低温時には、液晶層31は収縮してもガラス基板36と37の間隔を維持するためのスペーサ39が混入されているため、負の屈折力(凹のパワー)の発生は極めて小さい。つまり、液晶偏向素子3は高温時に正の屈折力を持つようになるが、低温時における変化は小さい。低温時には、液晶偏向素子3による結像位置の変化はほとんど生じないが、他の光学素子による結像位置の変動は生じる。通常、光偏向器および光源等の熱源となる素子が光走査装置の内部に配置されるため、光走査装置の温度は高くなることが多い。また、上述した通り液晶偏向素子3の温度変動分が高温側で大きく結像位置の変動も高温側で大きくなることから、実質的な問題となる高温時の光学特性の劣化を低減することの効果のほうが大きい。
液晶層31の膨張は、液晶が封入されている部分、すなわち液晶封入部位CAの短手方向のほうが大きな波面収差を発生する。先に説明したように、液晶封入部位CAの短手方向は、光ビームLBの横断面も短手方向に対応しており、走査光学系の倍率は低い。このため、この波面収差の影響は低減することができる。主走査方向については、倍率は高いが、波面収差の発生も小さいため、この実施の形態の構成が環境変動にも適している。
もちろん、波面収差の発生はゼロではないため、より安定した光学特性を得るために、光源の半導体レーザ1とカップリングレンズ2との間の保持部材の線膨張係数は、高温時に結像光学系7にて発生する結像位置ずれに対して補正不足となるように設定して、環境変動を小さくすることが望ましい。
At low temperatures, even when the
The expansion of the
Of course, since the occurrence of wavefront aberration is not zero, in order to obtain more stable optical characteristics, the linear expansion coefficient of the holding member between the
〔第4の実施の形態〕
次に、本発明の第4の実施の形態(請求項5および請求項6に対応する)に係る光走査装置について説明する。本発明の第4の実施の形態に係る光走査装置の基本的な構成も、先に説明した本発明の第1の実施の形態に係る光走査装置とおおむね同様である。
この実施の形態の光走査装置においては、液晶偏向素子3の1つの形態として図12に示されるように、2つの有効領域VA1およびVA2を有する液晶偏向素子3Aを用いる。
図12は、液晶偏向素子3Aの詳細な構成の一例を説明するために、液晶偏向素子3Aの液晶封入部位の構造を示す模式的な正面図である。図12における座標は、図における表面側から裏面側に遠ざかる奥向き方向(紙面に垂直)を(+)X方向、図示右方向を(+)Y方向、図示上方向を(+)Z方向としている。
図12において、液晶偏向素子3Aは、2つの有効領域VA1およびVA2を有する液晶素子を用いている。有効領域VA1とVA2は、同じ構造であり、ここでは、有効領域VA2は、有効領域VA1を、X軸に平行な軸回りに180度回転させた状態と同様であり、有効領域VA1の(+)Y側に配置されている。
[Fourth Embodiment]
Next, an optical scanning device according to a fourth embodiment (corresponding to
In the optical scanning device of this embodiment, as one form of the liquid
FIG. 12 is a schematic front view showing the structure of the liquid crystal sealing portion of the liquid crystal deflection element 3A in order to explain an example of the detailed configuration of the liquid crystal deflection element 3A. The coordinates in FIG. 12 are the (+) X direction in the back direction (perpendicular to the paper surface) moving away from the front side to the back side in the drawing, the (+) Y direction in the right direction in the figure, and the (+) Z direction in the up direction in the figure. Yes.
In FIG. 12, the liquid crystal deflecting element 3A uses a liquid crystal element having two effective areas VA1 and VA2. The effective areas VA1 and VA2 have the same structure. Here, the effective area VA2 is the same as the state in which the effective area VA1 is rotated 180 degrees around an axis parallel to the X axis. ) It is arranged on the Y side.
各有効領域VA1およびVA2は、それぞれを透過する各光ビームLB1およびLB2を偏向させるが、それぞれの偏向方向は180度ずれている。これら光ビームLB1およびLB2は感光体ドラム9の被走査面を副走査方向に並んで走査する。光ビームLB1およびLB2は、例えば、液晶偏向素子3Aが駆動されていない状態では、被走査面を副走査方向に約42μm離れて走査して、600dpiの画像を形成する。また、液晶偏向素子3Aの駆動時には、光ビームLB1およびLB2は、各々が感光体ドラム9の被走査面上で互いに約10.5μずつ近付く方向に偏向され、約21μmの副走査方向の間隔を持つことによって、1200dpiの高画質な画像を形成することが可能となる。このとき、各光ビームLB1およびLB2は、副走査方向の間隔を狭める方向に動くため、液晶偏向素子3Aでは、各有効領域VA1およびVA2における偏向方向は逆方向となる(偏向量および有効領域VA1およびVA2は同一のサイズであるため、各々における電位差は同じ)。
このように、液晶封入部位CAに液晶が駆動される有効領域が長手方向に複数個並設される液晶偏向素子3Aにおいては、液晶封入部位CAの長手方向について、各有効領域間の間隔は、液晶封入部位CAの端部から、当該端部に最も近い有効領域までの距離よりも短いことが望ましい。
The effective areas VA1 and VA2 deflect the light beams LB1 and LB2 that pass through the effective areas VA1 and VA2, respectively, but their deflection directions are shifted by 180 degrees. These light beams LB1 and LB2 scan the surface to be scanned of the photosensitive drum 9 side by side in the sub-scanning direction. For example, when the liquid crystal deflection element 3A is not driven, the light beams LB1 and LB2 scan the surface to be scanned at a distance of about 42 μm in the sub-scanning direction to form a 600 dpi image. Further, when the liquid crystal deflecting element 3A is driven, the light beams LB1 and LB2 are deflected in directions in which the light beams LB1 and LB2 approach each other by about 10.5 μm on the surface to be scanned of the photosensitive drum 9, and the sub-scanning direction interval of about 21 μm. By having it, it becomes possible to form a high-quality image of 1200 dpi. At this time, since the light beams LB1 and LB2 move in the direction of narrowing the interval in the sub-scanning direction, in the liquid crystal deflection element 3A, the deflection directions in the effective areas VA1 and VA2 are opposite (the deflection amount and the effective area VA1). And VA2 are the same size, the potential difference in each is the same).
As described above, in the liquid crystal deflecting element 3A in which a plurality of effective areas in which the liquid crystal is driven are arranged in the longitudinal direction in the liquid crystal encapsulating part CA, the interval between the effective areas in the longitudinal direction of the liquid crystal enclosing part CA is It is desirable that the distance is shorter than the distance from the end portion of the liquid crystal sealing portion CA to the effective area closest to the end portion.
上述した本発明の第1の実施の形態に関連して既に説明したように、液晶偏向素子は、その構造から、シール材38の近傍、つまり液晶が封入されている液晶封入部位の周辺で(屈折力、つまりパワー成分が生じ)波面収差が大きく発生する。このため、有効領域は液晶が封入されている液晶封入部位内の中心に近いことが望ましい。上述したこの実施の形態の構成、すなわち、液晶封入部位に、該液晶封入部位の長手方向に複数個並置される各有効領域間の間隔が、前記液晶封入部位の長手方向について、当該液晶封入部位の端部から最も近い有効領域までの距離よりも短い構成、とすることにより、有効領域を複数有する液晶偏向素子においても、波面収差の劣化による影響を低減でき、良好な光学特性を得ることが可能となる。
さらに、図12に示した例のように、2個の有効領域VA1およびVA2が並置される場合には、液晶層31を駆動して光ビームを偏向させるための電圧を印加する入力端子T1a、T2a、T1bおよびT2bを、液晶偏向素子3Aの端部側に設けることによって、2個の有効領域VA1とVA2の相互間の間隔を狭く設定することが可能となる。なお、図3および図4の場合と同様に、入力端子T1aおよびT2aは、透明電極である細線電極RLaの両端に、そして入力端子T1bおよびT2bは、透明電極である細線電極RLbの両端に設けられている。
透明電極としては、多くの場合、ITO(Indium Tin Oxide〜酸化インジウムスズ)が用いられるが、電圧入力のための透明電極のITOパターンは、波面収差の発生には無関係であり、有効領域としては使用しづらい端部側を通すことによって、有効領域VA1とVA2の間隔を狭め、且つ、シール材近傍を有効に利用することができるため、液晶偏向素子3A自体を無駄に大きくすることなく効果的な構成とすることができる。
As already described in relation to the first embodiment of the present invention described above, the liquid crystal deflecting element has a structure in the vicinity of the sealing
Further, when two effective areas VA1 and VA2 are juxtaposed as in the example shown in FIG. 12, an input terminal T1a for applying a voltage for driving the
In many cases, ITO (Indium Tin Oxide) is used as the transparent electrode, but the ITO pattern of the transparent electrode for voltage input is irrelevant to the occurrence of wavefront aberration, and as an effective region By passing the end portion which is difficult to use, the interval between the effective areas VA1 and VA2 can be narrowed and the vicinity of the sealing material can be used effectively, so that the liquid crystal deflecting element 3A itself is effective without increasing wastefully. It can be set as a simple structure.
〔第5の実施の形態〕
次に、本発明に係る光走査装置を用いる本発明の第5の実施の形態(請求項7に対応する)に係る画像形成装置について説明する。
図13は、本発明の第5の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を模式的に示しており、この画像形成装置は、上述した本発明に係る光走査装置をいわゆるタンデム型のフルカラーレーザプリンタに適用したものである。
図13に示すタンデム型のフルカラーレーザプリンタである画像形成装置は、光源部(図には現れていない)、光走査光学系106(106Y、106M、106C、106K)、感光体ドラム107(107Y、107M、107C、107K)、帯電チャージャ108(108Y、108M、108C、108K)、現像装置110(110Y、110M、110C、110K)、転写チャージャ111(111Y、111M、111C、111K)、クリーニング装置112(112Y、112M、112C、112K)、給紙カセット113、給紙ローラ114、給送ローラ115、レジストローラ116、搬送ベルト117、第1のベルトプーリ118、第2のベルトプーリ119、ベルト帯電チャージャ120、ベルト分離チャージャ121、ベルト除電チャージャ122、ベルトクリーニング装置123、定着装置124、排紙ローラ125および排紙トレイ126を備えている。
[Fifth Embodiment]
Next, an image forming apparatus according to a fifth embodiment (corresponding to claim 7) of the present invention using the optical scanning device according to the present invention will be described.
FIG. 13 schematically shows a schematic configuration of an image forming apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. This image forming apparatus is a so-called tandem type full-color optical scanning apparatus according to the present invention. This is applied to a laser printer.
An image forming apparatus which is a tandem type full color laser printer shown in FIG. 13 includes a light source unit (not shown in the figure), an optical scanning optical system 106 (106Y, 106M, 106C, 106K), and a photosensitive drum 107 (107Y, 107M, 107C, 107K), charger 108 (108Y, 108M, 108C, 108K), developing device 110 (110Y, 110M, 110C, 110K), transfer charger 111 (111Y, 111M, 111C, 111K), cleaning device 112 ( 112Y, 112M, 112C, 112K), paper feed cassette 113, paper feed roller 114, feed
図13において、画像形成装置内の下部側には、ほぼ水平に配設された給紙カセット113から給紙ローラ114によって1枚ずつ取り出され、給送ローラ115およびレジストローラ116を介して給紙される転写紙Sを搬送する搬送ベルト117が、第1のベルトプーリ118と第2のベルトプーリ119との間に張設されている。この搬送ベルト117上には、イエロー(Y)用の感光体ドラム107Y、マゼンタ(M)用の感光体ドラム107M、シアン(C)用の感光体ドラム107Cおよびブラック(K)用の感光体ドラム107Kが、転写紙Sの搬送方向の上流側から下流側に向かって順次等間隔で配設されている。なお、ここでは、感光体ドラムのように各色毎に設けられる構成については、参照符号の末尾に添字Y、M、CおよびKを付することによって適宜区別するものとする。これら感光体ドラム107Y、107M、107Cおよび107Kは、全て同一の直径に形成されており、各感光体ドラムの周囲には、電子写真プロセスにしたがった各プロセスを実行する処理手段が順次配設されている。イエロー(Y)用の感光体ドラム107Yを例にとれば、感光体ドラム107Yの周囲には、それぞれイエロー(Y)用の、帯電チャージャ108Y、光走査光学系106Y、現像装置110Y、転写チャージャ111Y、そしてクリーニング装置112Y等が、図示時計方向に、順次配設されている。このような構成は、他の色の感光体ドラム107M、107Cそして107Kについても同様である。
In FIG. 13, on the lower side in the image forming apparatus, sheets are taken out one by one by a sheet feeding roller 114 from a sheet feeding cassette 113 arranged almost horizontally, and fed through a feeding
すなわち、マゼンタ(M)用の感光体ドラム107Mの周囲には、それぞれマゼンタ(M)用の、帯電チャージャ108M、光走査光学系106M、現像装置110M、転写チャージャ111M、そしてクリーニング装置112M等が、図示時計方向に、順次配設されている。シアン(C)用の感光体ドラム107Cの周囲には、それぞれシアン(C)用の、帯電チャージャ108C、光走査光学系106C、現像装置110C、転写チャージャ111C、そしてクリーニング装置112C等が、図示時計方向に、順次配設されている。そして、ブラック(K)用の感光体ドラム107Kの周囲には、それぞれブラック(K)用の、帯電チャージャ108K、光走査光学系106K、現像装置110K、転写チャージャ111K、そしてクリーニング装置112K等が、図示時計方向に、順次配設されている。
したがって、この実施の形態においては、感光体ドラム107Y、107M、107Cおよび107Kの各外周部表面を、それぞれ各色毎に設定された被照射面すなわち被走査面としており、各感光体ドラム107Y、107M、107Cおよび107Kに対して光走査装置による光走査が行われる。
That is, around the photosensitive drum 107M for magenta (M), there are a charging
Therefore, in this embodiment, the outer peripheral surface of each of the photosensitive drums 107Y, 107M, 107C, and 107K is an irradiated surface that is set for each color, that is, a scanned surface, and each of the photosensitive drums 107Y, 107M. , 107C and 107K are optically scanned by the optical scanning device.
この場合、光走査装置は、画像形成装置の上部の排紙トレイ126のほぼ直下に配置され、各色毎の光源部、すなわち、イエロー(Y)用の光源部、マゼンタ(M)用の光源部、シアン(C)用の光源部、ブラック(K)用の光源部および各色毎の光走査光学系106、すなわち、イエロー(Y)用の光走査光学系106Y、マゼンタ(M)用の光走査光学系106M、シアン(C)用の光走査光学系106C、ブラック(K)用の光走査光学系106K、等により構成されている。この場合の光走査装置は、上述した各実施の形態による光走査装置として構成されており、光源部101には、上述した半導体レーザ1、カップリングレンズ2、液晶偏向素子3、アパーチャ4およびシリンドリカルレンズ5等の構成を含んでおり、液晶偏向素子3は、液晶層31、配向膜32、33、透明電極34、35およびガラス基板36、37等により構成されている。また、光走査光学系106には、ポリゴンミラー6および結像光学系7等の構成を含んでおり、さらに必要に応じて所要個数の折り返しミラー8を適宜配置している。各色毎の光源部101には、各色毎に構成された液晶偏向素子3を含んでいてもよいが、先に第4の実施の形態において述べたような液晶偏向素子3Aの構成を用いて複数色用の構成を一体化した形態としてもよい。
また、搬送ベルト117の周囲には、感光体ドラム107Yよりも上流側に位置させてレジストローラ116と、ベルト帯電チャージャ120が設けられており、搬送ベルト17の回転方向について、感光体ドラム107Kよりも下流側に位置させて、ベルト分離チャージャ121、ベルト除電チャージャ122、そしてクリーニング装置123等が順次設けられている。また、ベルト分離チャージャ121よりも転写紙搬送方向下流側には定着装置124が設けられており、排紙ローラ125によって排紙トレイ126に向けて排出される。
In this case, the optical scanning device is disposed almost directly below the
In addition, a registration roller 116 and a
このように構成された画像形成装置において、複数色モード、例えば、フルカラーモードであるときには、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の各色用の感光体ドラム107Y、107M、107Cおよび107Kに対し、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)用の各色の画像信号に基づいて、各色毎の光走査光学系106Y、106M、106Cおよび106Kにより光ビームを走査して、各色用の感光体ドラム107Y、107M、107Cおよび107Kの外周面に、各色信号に対応する静電潜像を形成する。これら各色毎の静電潜像は、各対応する現像装置110Y、110M、110Cおよび110Kにおいてそれぞれの色トナーにより現像されて可視トナー像を形成し、搬送ベルト17上に静電的に吸着されて搬送される共通の転写紙S上に順次転写されて重ね合わせられ、転写紙S上にフルカラー画像を形成する。このフルカラー像は定着装置124で定着された後、排紙ローラ125によって排紙トレイ126に排紙される。
In the image forming apparatus configured as described above, in the multi-color mode, for example, the full-color mode, the photosensitive drum 107Y for each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). , 107M, 107C and 107K, based on the image signals of the respective colors for yellow (Y), magenta (M), cyan (C) and black (K), the optical scanning
上述したように、本発明に係る光走査装置においては、液晶素子を用いることで安定して高い精度の光走査を行って、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化および書込密度の切り替えなどを実現し、且つそれらと良好な光学特性、すなわち良好な波面収差、との両立を可能としている。さらに、そのような光走査装置を用いて構成される画像形成装置においては、安定して高品質の画像を形成することが可能となる。
さらに、本発明に係る光走査装置および画像形成装置においては、目的に応じた液晶偏向素子の構成を用いて、液晶素子の大型化、コストアップを抑制し、近年において、高画質化および高機能化と並んで要求の高い光走査装置および画像形成装置の小型化に対応しており、光走査装置および画像形成装置の大型化を防ぎ、高画質および高機能を得ることが可能となる。
As described above, in the optical scanning device according to the present invention, by using a liquid crystal element, optical scanning is stably performed with high accuracy, color misregistration is reduced, multi-beam scanning line spacing is improved, and writing is performed. It is possible to switch the density of the recording medium and the like, and to achieve both good optical characteristics, that is, good wavefront aberration. Further, an image forming apparatus configured using such an optical scanning device can stably form a high-quality image.
Further, in the optical scanning device and the image forming apparatus according to the present invention, the configuration of the liquid crystal deflecting element according to the purpose is used to suppress the increase in size and cost of the liquid crystal element, and in recent years, high image quality and high functionality are achieved. In addition to the increase in size, the optical scanning device and the image forming apparatus, which are highly demanded, can be reduced in size, and the optical scanning device and the image forming apparatus can be prevented from being enlarged, and high image quality and high functionality can be obtained.
1 半導体レーザ
2 カップリングレンズ
3,3A 液晶偏向素子
4 アパーチャ
5 シリンドリカルレンズ
6 ポリゴンミラー
7 結像光学系
8 折り返しミラー
9 感光体ドラム
10 同期検知センサ
31 液晶層
32 第1の配向膜
33 第2の配向膜
34 第1の透明電極
35 第2の透明電極
36 第1のガラス基板
37 第2のガラス基板
106(106Y、106M、106C、106K) 光走査光学系
107(107Y、107M、107C、107K) 感光体ドラム
108(108Y、108M、108C、108K) 帯電チャージャ
110(110Y、110M、110C、110K) 現像装置
111(111Y、111M、111C、111K) 転写チャージャ
112(112Y、112M、112C、112K) クリーニング装置
113 給紙カセット
114 給紙ローラ
115 給送ローラ
116 レジストローラ
117 搬送ベルト
118 第1のベルトプーリ
119 第2のベルトプーリ
120 ベルト帯電チャージャ
121 ベルト分離チャージャ
122 ベルト除電チャージャ
123 ベルトクリーニング装置
124 定着装置
125 排紙ローラ
126 排紙トレイ
DESCRIPTION OF
Claims (7)
光源と光偏向器の間の光路には、光束の進行方向を変化させる液晶偏向素子を配備し、
前記液晶偏向素子における液晶が封入されている液晶封入部位の長手方向および短手方向を、光束の横断面の長手方向および短手方向に対応させてなる
ことを特徴とする光走査装置。 The light beam emitted from the light source is converted into a required light beam state by a coupling lens held integrally with the light source, and the light beam is deflected by an optical deflector and then condensed on the surface to be scanned by the imaging optical system. In the optical scanning device to be
In the optical path between the light source and the optical deflector, a liquid crystal deflecting element that changes the traveling direction of the light beam is provided.
An optical scanning device characterized in that the longitudinal direction and the lateral direction of a liquid crystal encapsulating portion in which liquid crystal is encapsulated in the liquid crystal deflecting element correspond to the longitudinal direction and the lateral direction of a transverse section of a light beam.
前記保持部材の線膨張係数は、高温時に前記結像光学系で発生する光軸方向の結像位置ずれに対して不足気味に補正するように設定されることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光走査装置。 The light source and the coupling lens are integrally held by a common holding member, and the linear expansion coefficient of the holding member is less than the imaging position deviation in the optical axis direction generated in the imaging optical system at a high temperature. 4. The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical scanning device is set so as to be corrected to be deficient. 5.
前記液晶封入部位の長手方向について、液晶駆動の各有効領域間の間隔は、当該液晶封入部位の端部から有効領域までの距離よりも短い
ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の光走査装置。 A plurality of effective areas in which the liquid crystal is driven are juxtaposed in the longitudinal direction of the liquid crystal sealing part in the liquid crystal sealing part,
The distance between the effective areas of the liquid crystal driving portion in the longitudinal direction of the liquid crystal sealing portion is shorter than the distance from the end of the liquid crystal sealing portion to the effective region. The optical scanning device according to claim 1.
前記電子写真プロセスにおける露光プロセスを実行する露光処理手段として、
請求項1〜請求項6のいずれか1項の光走査装置を具備することを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus that forms an image using an electrophotographic process,
As an exposure processing means for performing an exposure process in the electrophotographic process,
An image forming apparatus comprising the optical scanning device according to claim 1.
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