JP2012150153A - Optical scanner and image forming device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、像担持体上に静電潜像を形成する光走査装置、該光走査装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、プロッタ、これらのうち少なくとも1つを備えた複合機等の画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device that forms an electrostatic latent image on an image carrier, a copying machine having the optical scanning device, a printer, a facsimile, a plotter, and an image forming device that includes at least one of them. Relates to the device.
レーザプリンタ、デジタル複写機、普通紙ファックス等で用いられる電子写真画像形成装置において、カラー化、高速化が進み、感光体を複数(通常は4つ)有するタンデム対応の画像形成装置が普及してきている。
カラーの電子写真画像形成装置としては、感光体を1つのみ有し、色の数だけ感光体を回転するという方式もあるが(4色、1ドラムだと4回転する必要有り)、生産性に劣る。一方、タンデム方式の場合、どうしても光源数が増えてしまい、それに伴い、部品点数の増加、複数光源間の波長差に起因する色ずれ、コストアップが生じてしまう。
また、書込ユニットの故障の原因として半導体レーザの劣化が挙げられている。光源数が多くなると、故障の確率が増え、リサイクル性が劣化する。
In electrophotographic image forming apparatuses used in laser printers, digital copying machines, plain paper fax machines, etc., colorization and speeding up have progressed, and tandem image forming apparatuses having a plurality of (usually four) photoreceptors have become widespread. Yes.
As a color electrophotographic image forming apparatus, there is a method in which only one photoconductor is provided and the photoconductor is rotated by the number of colors (4 colors, one drum needs to be rotated four times), but productivity is high. Inferior to On the other hand, in the case of the tandem method, the number of light sources inevitably increases, and accordingly, the number of parts increases, color shift due to wavelength difference between a plurality of light sources, and cost increase.
Further, deterioration of the semiconductor laser is cited as a cause of the failure of the writing unit. As the number of light sources increases, the probability of failure increases and the recyclability deteriorates.
そこで、タンデム方式でありながら、光源の数を増やさない工夫がなされた例がある(特許文献1参照)。
この例では、共通の光源からの光ビームを上下に分岐し、位相をずらして2段に重ねたポリゴンミラーを用いて、異なる被走査面に光ビームを導光し、走査するようにしている(図1参照)。
特許文献1の方式では、上段の光ビームが被走査面を走査しているときに、下段の光ビームが反射鏡への入射角が0となることがあり、その反射鏡の反射面が光源方向に正対しているので、反射光ビームが光源に戻り、光出力の安定性を著しく下げてしまう課題があった。
この課題を解決する方法としては特許文献2のようなものがある。この例では、液晶素子によって偏光ビームスプリッタに入射する光ビームの偏光方向を変え、上段の光ビームが被走査面を走査している間は、下段に光ビームが分岐されることを禁止するような工夫がされている。
In view of this, there is an example in which a device that does not increase the number of light sources is made while being a tandem method (see Patent Document 1).
In this example, a light beam from a common light source is branched up and down, and the light beam is guided to different scanning surfaces by using polygon mirrors that are stacked in two stages with a phase shift. (See FIG. 1).
In the method of Patent Document 1, when the upper light beam scans the surface to be scanned, the incident angle of the lower light beam to the reflecting mirror may be 0, and the reflecting surface of the reflecting mirror is the light source. Since it faces the direction, there is a problem that the reflected light beam returns to the light source and the stability of the light output is remarkably lowered.
As a method for solving this problem, there is a method as described in Patent Document 2. In this example, the polarization direction of the light beam incident on the polarization beam splitter is changed by the liquid crystal element, and the light beam is prohibited from being branched to the lower stage while the upper light beam is scanning the surface to be scanned. Have been devised.
特許文献2の方式では、液晶素子と偏光ビームスプリッタが必要となり、光偏向素子(光偏向器)よりも前側(ビーム進行方向上流側)の光学系レイアウトが煩雑になる。また、液晶素子の透過軸と偏光ビームスプリッタの透過軸・反射軸を精度よく一致させる必要があり、その調整が困難である。 In the method of Patent Document 2, a liquid crystal element and a polarizing beam splitter are required, and the optical system layout on the front side (upstream side in the beam traveling direction) of the optical deflection element (optical deflector) becomes complicated. In addition, the transmission axis of the liquid crystal element and the transmission axis / reflection axis of the polarizing beam splitter need to be matched with high accuracy, and adjustment thereof is difficult.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、タンデム方式対応の光走査装置において、光源数を減らしながらも、戻り光を防止でき、高速で良好な画像出力が可能な光走査装置の提供を、その主な目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and in an optical scanning device compatible with a tandem method, it is possible to prevent return light while reducing the number of light sources, and to provide a high-speed and good image output. The main purpose is provision.
上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、上下2層に配備され、光源から出射した光ビームを偏向・反射する光偏向素子と、該光偏向素子の光ビーム進行方向上流側に設けられ、直線偏光の入射光ビームを上下に分岐するビーム分岐手段とを有する光走査装置において、前記ビーム分岐手段と前記光偏向素子との間に、光ビームの進行方向に順に、直線偏光子と、直線偏光を円偏光に変換するλ/4板とが配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is provided in two upper and lower layers, deflects and reflects a light beam emitted from a light source, and upstream of the light beam traveling direction of the light deflection element. And a beam branching unit for vertically splitting an incident light beam of linearly polarized light between the beam branching unit and the light deflection element in order in the direction of travel of the light beam. A polarizer and a λ / 4 plate that converts linearly polarized light into circularly polarized light are arranged.
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の光走査装置において、前記光偏向素子は、N個の反射面を有する正多角柱を上下2層に積み重ねた構成を有し、前記各正多角柱は互いに180°÷Nだけ位相がずれていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の光走査装置において、前記ビーム分岐手段に入射する光ビームは複数であることを特徴とする。
請求項4に記載の発明は、感光性の像担持体に対して光走査装置による光走査を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成部を1以上有する画像形成装置において、前記光走査装置として、請求項1〜3のいずれか1つに記載の光走査装置を1以上用いたことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first aspect, the optical deflection element has a configuration in which regular polygonal columns having N reflective surfaces are stacked in two upper and lower layers. The regular polygonal columns are characterized by being out of phase with each other by 180 ° ÷ N.
According to a third aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first or second aspect, a plurality of light beams are incident on the beam branching unit.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an image forming unit for forming a latent image by performing optical scanning with a light scanning device on a photosensitive image carrier and visualizing the latent image with a developing unit. In the image forming apparatus having one or more, at least one of the optical scanning devices according to any one of claims 1 to 3 is used as the optical scanning device.
本発明によれば、光源数を減らしながらも、戻り光を防止でき、高速で良好な画像出力を実現できる。 According to the present invention, it is possible to prevent return light while reducing the number of light sources, and to realize good image output at high speed.
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図1は本実施形態に係る光走査装置20の構成を示す概要図である。同図において符号1は光源としての半導体レーザ、3はカップリングレンズ、4はビーム分岐手段としての偏光ビームスプリッタ、5a、5bはシリンドリカルレンズ、6は防音ガラス、7は光偏向素子(光偏向器)としてのポリゴンミラー、8は第1走査レンズ(fθレンズ)、9は折返しミラー、10は第2走査レンズ(トロイダルレンズ)、11は被走査面としての感光体、12は開口絞り(アパーチャ)をそれぞれ示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of an
半導体レーザ1から出射した発散光ビームはカップリングレンズ3により、弱い収束光束、または平行光束、または弱い発散光束に変換される。
カップリングレンズ3を出た光ビームは被走査面上でのビーム径を安定させるための開口絞り12を通過し、ビーム分岐手段4に入射する。
ビーム分岐手段4に入射した光ビームは上下に分割され、ビーム分岐手段4を出射する光ビームは上下で1本ずつの光ビームとなる。
ビーム分岐手段4を出射した光ビームは上下に配備されるシリンドリカルレンズ5a、5bにより、光偏向素子7の偏向反射面の近傍にて主走査方向に長い線像に変換される。
The divergent light beam emitted from the semiconductor laser 1 is converted by the coupling lens 3 into a weak convergent light beam, a parallel light beam, or a weak divergent light beam.
The light beam exiting the coupling lens 3 passes through the
The light beam incident on the beam branching means 4 is split up and down, and the light beams emitted from the beam branching means 4 become one light beam at the top and bottom.
The light beam emitted from the beam branching means 4 is converted into a line image that is long in the main scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface of the light deflection element 7 by the
光偏向素子7は上下にそれぞれ単体のポリゴンミラー7a、7bが同心で配置され、互いに回転方向の角度(主走査平面での角度)がずらしてある。
両ポリゴンミラーは同形で、原理的には任意の多角形(上下方向に厚みを有する多角形=多角柱)からなり、一方の多角形の1辺の中心角をほぼ2等分する角度に他方の多角形の頂点が対応するように重ねてある。
それぞれの多角形の頂点から時計回り方向に隣接する相手側の多角形の頂点を見たとき、両頂点間のそれぞれに対する中心角をφ、φ’(ただし、0<φ≦φ’)とすれば、両者が任意の頂点に対して対称配置であれば、φ=φ’となる。
実用的には4面のポリゴンミラーが最も使いやすいので、ここでは4面のポリゴンミラーをφ=φ’=45°としている。このφ、およびφ’をずれ角と称する。
In the light deflection element 7,
Both polygon mirrors have the same shape, and in principle consist of arbitrary polygons (polygons with thicknesses in the vertical direction = polygonal cylinders), and the other has an angle that divides the central angle of one side of one polygon into approximately two equal parts. The polygon vertices are overlaid so that they correspond.
When looking at the vertices of the opposing polygon that are adjacent to each other in the clockwise direction from the vertices of each polygon, the central angles for the vertices between the vertices are φ and φ ′ (where 0 <φ ≦ φ ′). For example, if both are symmetrically arranged with respect to an arbitrary vertex, φ = φ ′.
In practice, a four-sided polygon mirror is the easiest to use, and here, the four-sided polygon mirror is set to φ = φ ′ = 45 °. These φ and φ ′ are referred to as deviation angles.
なお、上下段のポリゴンミラー7a、7bは一体的に形成されてもよいし、別体として組み付けてもよい。
一般に、ずれ角φは、両ポリゴンミラーが均等にずらしてあるときは、ポリゴンミラーの面数をMとするとき、φ=(360°÷M)÷2、すなわち、180°÷Mとなる。
しかし、ずらし方が均等でない場合は、小さい方のずれ角がφのとき、大きい方のずれ角φ’は、φ’=360°÷M―φとなる。
The upper and
In general, the shift angle φ is φ = (360 ° ÷ M) / 2, that is, 180 ° ÷ M, where M is the number of faces of the polygon mirror when both polygon mirrors are evenly shifted.
However, when the shift is not uniform, when the smaller shift angle is φ, the larger shift angle φ ′ is φ ′ = 360 ° ÷ M−φ.
図3は上下2層のポリゴンミラーによる光走査を説明するための図である。同図において符号14は遮光部材を示す。
同図に示すように共通の光源からの上段の光ビームが被走査面である感光体11aを走査しているときは下段の光ビームは被走査面上に光ビームが到達しないようにし、望ましくは遮光部材14により遮光するようにする。
また、共通の光源からの下段の光ビームが上段とは異なる感光体11bを走査しているときは上段の光ビームは被走査面に到達しないようにする。
さらに、変調駆動の方も上段と下段でタイミングをずらし、上段に対応する感光体11aを走査するときは、上段に対応する色(例えばブラック)の画像情報に基づき、光源の変調駆動を行い、下段に対応する感光体11bを走査するときは下段に対応する色(例えばマゼンタ)の画像情報に基づき、光源の変調駆動を行う。
FIG. 3 is a diagram for explaining optical scanning by the upper and lower two-layer polygon mirrors. In the figure,
As shown in the figure, when the upper light beam from the common light source is scanning the photoconductor 11a as the surface to be scanned, the lower light beam prevents the light beam from reaching the surface to be scanned. Is shielded by the
Further, when the lower light beam from the common light source is scanning the
Further, when the modulation drive is also shifted in the upper and lower stages and the photosensitive member 11a corresponding to the upper stage is scanned, the light source is modulated and driven based on the image information of the color (for example, black) corresponding to the upper stage, When scanning the
図4は複数色用の露光のタイミングチャートである。同図において縦軸は光量、横軸は時間をそれぞれ表す。
共通の光源によりブラックとマゼンタの露光を行い、なおかつ、有効走査領域において、それぞれ全点灯する場合のタイムチャートを同図に示す。実線がブラックに相当する部分、点線がマゼンタに相当する部分を示す。
ブラック、マゼンタにおける書き出しのタイミングは、有効走査幅外に配備される同期受光手段で走査ビームを検知することにより決定される。なお、同期受光手段は図示されていないが、通常はフォトダイオードが用いられる。
図5は色によって露光量を異ならせるためのタイミングチャートである。図4ではブラックとマゼンタの領域での光量を同じに設定しているが、実際には光学素子の透過率、反射率が相対的に異なるため、光源の光量を同じにしてしまうと、感光体に到達する光ビームの光量が異なってしまう。
そこで、図5に示すように、異なる感光体面を走査するときに互いの設定光量を異ならせることにより、異なる感光体面上に到達するビーム光量を等しくできる。
図1に記載の光源1から出射した複数ビームは異なる2つの感光体にそれぞれ、一回の走査で1つの走査線を形成する。
FIG. 4 is a timing chart of exposure for a plurality of colors. In the figure, the vertical axis represents the amount of light and the horizontal axis represents time.
A time chart in the case where black and magenta exposure is performed with a common light source and all the lights are turned on in the effective scanning region is shown in FIG. A solid line indicates a portion corresponding to black, and a dotted line indicates a portion corresponding to magenta.
The writing start timing in black and magenta is determined by detecting the scanning beam with the synchronous light receiving means arranged outside the effective scanning width. Although the synchronous light receiving means is not shown, a photodiode is usually used.
FIG. 5 is a timing chart for varying the exposure amount depending on the color. In FIG. 4, the light amounts in the black and magenta regions are set to be the same. However, since the transmittance and reflectance of the optical element are actually different, if the light amount of the light source is the same, the photosensitive member The light amount of the light beam that reaches is different.
Therefore, as shown in FIG. 5, when the different photoconductor surfaces are scanned, the light amounts set on the different photoconductor surfaces can be made equal by making the set light amounts different from each other.
The plurality of beams emitted from the light source 1 shown in FIG. 1 form one scanning line in one scanning on two different photosensitive members.
図7は多色画像形成装置の基本的な構成を示す図である。
同図において符号31は図1の符号11に対応する感光体、32は帯電器、34は現像器(現像手段)、35はクリーニング手段、36は転写用帯電手段、39は転写ベルト、40は定着手段、20は書込ユニットをそれぞれ示す。
また、Y、M、C、Kは画像の色を表し、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、ブラックを示す。
感光体31Y、31M、31C、31Kは矢印の方向に回転し、回転方向に順に、帯電器32Y、32M、32C、32K、現像器34Y、34M、34C、34K、転写用帯電手段36Y、36M、36C、36K、クリーニング手段35Y、35M、35C、35Kが配備されている。
FIG. 7 is a diagram showing a basic configuration of the multicolor image forming apparatus.
In the figure, reference numeral 31 denotes a photosensitive member corresponding to reference numeral 11 in FIG. 1, 32 denotes a charger, 34 denotes a developing device (developing means), 35 denotes a cleaning means, 36 denotes a transfer charging means, 39 denotes a transfer belt, and 40 denotes A fixing
Y, M, C, and K represent image colors, and indicate yellow, magenta, cyan, and black, respectively.
The
帯電器32Y、32M、32C、32Kは、感光体表面を均一に帯電するための帯電装置を構成する帯電部材である。
この帯電器と現像器34Y、34M、34C、34Kの間の感光体表面に光走査装置20によりビームが照射され、感光体に静電潜像が形成されるようになっている。
そして、静電潜像に基づき、現像器により感光体面上にトナー像が形成される。
さらに、転写用帯電手段36Y、36M、36C、36Kにより、転写ベルト39上を搬送される図示しない記録紙に各色の転写トナー像が順次転写され、最終的に定着手段40により図示しない記録紙に画像が定着される。
The
The surface of the photosensitive member between the charger and the developing
Then, based on the electrostatic latent image, a toner image is formed on the surface of the photoreceptor by the developing device.
Further, the transfer toner images of the respective colors are sequentially transferred onto the recording paper (not shown) conveyed on the
光学系の実施データを以下に示す。
光源波長:655nm
カップリングレンズ焦点距離:15mm
カップリング作用:コリメート作用
ポリゴンミラー偏向反射面数:4、内接円半径:7mm で、上下の角度差φは45°
反射鏡への平均入射角α=29°
偏光ビームスプリッタと光偏向素子の間に焦点距離110mmのシリンドリカルレンズが配備されており、反射鏡近傍にて主走査方向に長い線像を形成している。
The implementation data of the optical system is shown below.
Light source wavelength: 655 nm
Coupling lens focal length: 15mm
Coupling action: Collimating action Polygon mirror deflecting reflection surface number: 4, inscribed circle radius: 7mm, vertical angle difference φ is 45 °
Average incident angle α = 29 ° to the reflector
A cylindrical lens having a focal length of 110 mm is disposed between the polarizing beam splitter and the light deflection element, and forms a long line image in the main scanning direction in the vicinity of the reflecting mirror.
光偏向器以降のレンズデータを以下に示す。
第1走査レンズの第1面および第2走査レンズの両面は以下の式(1)、(2)で表現される。
[主走査非円弧式]
主走査面内における面形状は非円弧形状をなしており、光軸における主走査面内の近軸曲率半径をRm、光軸からの主走査方向の距離をY、円錐常数をK、 高次の係数をA1、A2、A3、A4、A5、A6、…とするとき光軸方向のデプスをXとして次の多項式で表している。
Lens data after the optical deflector is shown below.
The first surface of the first scanning lens and both surfaces of the second scanning lens are expressed by the following equations (1) and (2).
[Main scanning non-arc type]
The surface shape in the main scanning plane is a non-arc shape, the paraxial radius of curvature in the main scanning plane on the optical axis is R m , the distance in the main scanning direction from the optical axis is Y, the cone constant is K, high When the next coefficients are A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 , A 6 ,..., The depth in the optical axis direction is X and is expressed by the following polynomial.
ここで奇数次の係数A1、A3、A5、…にゼロ以外の数値を代入した場合、主走査方向に非対称形状を有する。
[副走査曲率式]
副走査曲率が主走査方向に応じて変化する式を(2)で示す。
Here, when numerical values other than zero are substituted for odd-order coefficients A 1 , A 3 , A 5 ,..., They have an asymmetric shape in the main scanning direction.
[Sub-scanning curvature formula]
An expression for changing the sub-scanning curvature according to the main scanning direction is shown by (2).
ここでYの奇数乗係数のB1、B3、B5、…にゼロ以外の数値を代入した場合、副走査の曲率半径が主走査方向に非対称となる。
また、第1走査レンズの第2面は回転対称非球面であり、以下の式で表現される。
[回転対称非球面]
光軸における近軸曲率半径をR、光軸からの主走査方向の距離をY、円錐常数をK、高次の係数をA1、A2、A3、A4、A5、A6、…とするとき光軸方向のデプスをXとして次の多項式で表している。
Here, when a value other than zero is substituted for B's odd power coefficients B 1 , B 3 , B 5 ,..., The radius of curvature of sub-scanning becomes asymmetric in the main scanning direction.
Further, the second surface of the first scanning lens is a rotationally symmetric aspherical surface and is expressed by the following equation.
[Rotationally symmetric aspheric surface]
The paraxial radius of curvature in the optical axis is R, the distance in the main scanning direction from the optical axis is Y, the cone constant is K, and the higher order coefficients are A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 , A 6 , ..., the depth in the optical axis direction is represented by X and is expressed by the following polynomial.
<第1走査レンズ第1面の形状>
Rm=−279.9
Rs=−61
K=−2.900000×10
A4=1.755765×10−7
A6=−5.491789×10−11
A8=1.087700×10−14
A10=−3.183245×10−19
A12=−2.635276×10−24
B1=−2.066347×10−6
B2=5.727737×10−6
B3=3.152201×10−8
B4=2.280241×10−9
B5=−3.729852×10−11
B6=−3.283274×10−12
B7=1.765590×10−14
B8=1.372995×10−15
B9=−2.889722×10−18
B10=−1.984531×10−19
<第1走査レンズ第2面の形状>
R=−83.6
K=−0.549157
A4=2.748446×10−7
A6=−4.502346×10−12
A8=−7.366455×10−15
A10=1.803003×10−18
A12=2.727900×10−23
<第2走査レンズ第1面の形状>
Rm=6950
Rs=110.9
K=0.000000×10
A4=1.549648×10−8
A6=1.292741×10−14
A8=−8.811446×10−18
A10=−9.182312×10−22
B1=−9.593510×10−7
B2=−2.135322×10−7
B3=−8.079549×10−12
B4=2.390609×10−12
B5=2.881396×10−14
B6=3.693775×10−15
B7=−3.258754×10−18
B8=1.814487×10−20
B9=8.722085×10−23
B10=−1.340807×10−23
<第2走査レンズ第2面の形状>
Rm=766
Rs=−68.22
K=0.000000×10
A4=−1.150396×10−7
A6=1.096926×10−11
A8=−6.542135×10−16
A10=1.984381×10−20
A12=−2.411512×10−25
B2=3.644079×10−7
B4=−4.847051×10−13
B6=−1.666159×10−16
B8=4.534859×10−19
B10=−2.819319×10−23
<Shape of the first surface of the first scanning lens>
R m = −279.9
R s = −61
K = -2.900,000 × 10
A 4 = 1.755765 × 10 −7
A 6 = −5.491789 × 10 −11
A 8 = 1.087700 × 10 −14
A 10 = −3.183245 × 10 −19
A 12 = −2.635276 × 10 −24
B 1 = −2.066347 × 10 −6
B 2 = 5.727737 × 10 −6
B 3 = 3.152201 × 10 −8
B 4 = 2.280241 × 10 −9
B 5 = −3.729852 × 10 −11
B 6 = −3.283274 × 10 −12
B 7 = 1.765590 × 10 -14
B 8 = 1.372995 × 10 −15
B 9 = −2.889722 × 10 −18
B 10 = −1.984531 × 10 −19
<Shape of the second surface of the first scanning lens>
R = −83.6
K = −0.549157
A 4 = 2.748446 × 10 −7
A 6 = −4.502346 × 10 −12
A 8 = −7.336645 × 10 −15
A 10 = 1.803003 × 10 −18
A 12 = 2.727900 × 10 −23
<Shape of the first surface of the second scanning lens>
R m = 6950
R s = 110.9
K = 0.0000 × 10
A 4 = 1.549648 × 10 −8
A 6 = 1.292741 × 10 −14
A 8 = −8.811446 × 10 −18
A 10 = −9.182312 × 10 −22
B 1 = −9.593510 × 10 −7
B 2 = −2.135322 × 10 −7
B 3 = −8.079549 × 10 −12
B 4 = 2.390609 × 10 -12
B 5 = 2.881396 × 10 −14
B 6 = 3.693775 × 10 −15
B 7 = −3.28584 × 10 −18
B 8 = 1.814487 × 10 −20
B 9 = 8.722085 × 10 −23
B 10 = −1.3340807 × 10 −23
<Shape of the second surface of the second scanning lens>
R m = 766
R s = −68.22
K = 0.0000 × 10
A 4 = −1.150396 × 10 −7
A 6 = 1.096926 × 10 −11
A 8 = −6.5542135 × 10 −16
A 10 = 1.998481 × 10 −20
A 12 = −2.411512 × 10 −25
B 2 = 3.644079 × 10 −7
B 4 = −4.847051 × 10 −13
B 6 = −1.666159 × 10 −16
B 8 = 4.534859 × 10 −19
B 10 = −2.819319 × 10 −23
また、使用波長における走査レンズの屈折率は全て1.52724である。
以下に光学配置を示す。
偏向面から第1走査レンズ第1面までの距離d1:64mm
第1走査レンズの中心肉厚d2:22.6mm
第1走査レンズ第2面から第2走査レンズ第1面までの距離d3:75.9mm
第2走査レンズの中心肉厚d4:4.9mm
第2走査レンズ第2面から被走査面までの距離d5:158.7mm
なお、屈折率1.514、厚さ1.9mmの防音ガラスと防塵ガラスが配置されており、防音ガラスは偏向回転面内において主走査方向に平行な方向に対し10°傾いている。
防塵ガラスについては図示されていないが、第2走査レンズと被走査面の間に配備されている。
また、図1には2つの感光体に対応する図のみ開示しているが、ポリゴンミラーを挟んで、図示された光学系と同様の光学系を配備することにより、4つの感光体を走査することができる。
Further, the refractive indices of the scanning lenses at the used wavelength are all 1.52724.
The optical arrangement is shown below.
Distance d 1 from the deflection surface to the first surface of the first scanning lens: 64 mm
Center wall thickness d 2 of the first scanning lens: 22.6 mm
Distance d 3 from the second surface of the first scanning lens to the first surface of the second scanning lens: 75.9 mm
Center thickness d 4 of the second scanning lens: 4.9 mm
Distance d 5 from the second surface of the second scanning lens to the surface to be scanned: 158.7 mm
In addition, a soundproof glass and a dustproof glass having a refractive index of 1.514 and a thickness of 1.9 mm are disposed, and the soundproof glass is inclined by 10 ° with respect to a direction parallel to the main scanning direction in the deflection rotation plane.
The dustproof glass is not shown, but is disposed between the second scanning lens and the surface to be scanned.
Further, FIG. 1 discloses only a diagram corresponding to two photoconductors, but scanning four photoconductors by disposing an optical system similar to the optical system illustrated with a polygon mirror interposed therebetween. be able to.
ところで、図3で遮光部材14の必要性を説明したが、遮光に関してはこれだけでは充分ではない。これを図6に基づいて説明する。
図6はポリゴンミラーの走査角度を説明するための図である。同図において符号αは有効走査幅における反射鏡への入射角、θは同期受光手段まで含めた画角、φは異なる段(上下段)の反射鏡の回転方向の一方の角度ずれをそれぞれ示す。
通常は有効走査幅を光ビームが露光するのに先立ち光ビームを検出する受光手段のみを配備することが多いが、走査幅の倍率補正用の情報を得るため、有効走査幅を露光した後に光ビームを検出することもある。 その場合には走査開始前、走査開始後の受光手段に到達する光ビームも含めた画角とする。
なお、同図においては、光偏向素子7は時計回り方向に等角速度回転している。
By the way, although the necessity of the
FIG. 6 is a diagram for explaining the scanning angle of the polygon mirror. In the figure, symbol α represents the angle of incidence on the reflecting mirror in the effective scanning width, θ represents the angle of view including the synchronous light receiving means, and φ represents one angular deviation in the rotational direction of the reflecting mirrors at different stages (upper and lower stages). .
Normally, only light receiving means for detecting the light beam is provided prior to the light beam being exposed to the effective scan width. However, in order to obtain information for correcting the scan width magnification, the light is applied after the effective scan width is exposed. Sometimes a beam is detected. In this case, the angle of view includes the light beam reaching the light receiving means before the start of scanning and after the start of scanning.
In the figure, the light deflection element 7 rotates at a constant angular speed in the clockwise direction.
今、具体的に光偏向素子7の面数M=4、φ=45°とする。
まず、光偏向素子7への入射光ビームと、画角θに相当する光ビームを偏向回転面内で分離するためには、θ÷2<α…(4)を満足する必要がある。
ここで、図中の光ビームAは走査終了側の画角最周辺の光ビームであり、ここでは上段(ハッチングされた)の反射鏡により偏向された光ビームとする。このとき、上段の光ビームと共通の光源から出射し、下段の反射鏡により反射された光ビームA’は被走査面を露光しないようにする必要がある。
光ビームA’と光ビームAのなす角はこのケースでは90°であり、光ビームA’が被走査面を走査しないようにするためには、光ビームA’を同期まで含めた有効幅の外側にくるようにしなければならない。
すなわち、α+θ÷2<90°…(5)とする必要がある。その際、図に示すように遮光部材14で光ビームを遮光すればよい。
Now, specifically, the number of faces M of the light deflection element 7 is set to 4 and φ = 45 °.
First, in order to separate the light beam incident on the light deflection element 7 and the light beam corresponding to the angle of view θ within the deflection rotation plane, it is necessary to satisfy θ ÷ 2 <α (4).
Here, the light beam A in the figure is the light beam at the most peripheral angle of view on the scanning end side, and here it is a light beam deflected by the upper (hatched) reflecting mirror. At this time, it is necessary that the light beam A ′ emitted from the light source common to the upper light beam and reflected by the lower reflecting mirror does not expose the surface to be scanned.
In this case, the angle between the light beam A ′ and the light beam A is 90 °. In order to prevent the light beam A ′ from scanning the surface to be scanned, the effective width including the light beam A ′ until synchronization is set. Must be on the outside.
That is, α + θ ÷ 2 <90 ° (5) is required. At that time, the light beam may be blocked by the
しかしながら、13インチ幅で画像形成を実施する場合、有効走査幅は330mmであり、その外側3mmの位置に受光素子を両端に配備すると、336mmの光ビームの走査を実施する必要がある。
これを焦点距離210mmの走査光学系で達成する場合、画角θは336÷210=1.6=91.7°で、(5)式からα<44.15°となるが、これは(4)式を満足しない(45.85°>44.15°)。
仮に、走査光学系の焦点距離を長く設定し、(4)式と(5)式を同時に満足するようにしても、画角θが90°近傍では不充分であり、実際には第1走査レンズ8とシリンドリカルレンズ5のレイアウトなどを考慮したαとθの設定が必要となる。
すなわち、現実問題として、上段の光ビームが被走査面を走査しているときに、下段の光ビームが反射鏡への入射角が0となることがあり、その反射鏡の反射面が光源方向に正対しているので、反射光ビームが光源に戻り、光出力の安定性を著しく下げてしまうのである。
However, when image formation is performed with a width of 13 inches, the effective scanning width is 330 mm. If light receiving elements are arranged at both ends at positions of 3 mm on the outer side, it is necessary to scan with a 336 mm light beam.
When this is achieved by a scanning optical system with a focal length of 210 mm, the angle of view θ is 336 ÷ 210 = 1.6 = 91.7 °, and α <44.15 ° from equation (5). 4) The equation is not satisfied (45.85 °> 44.15 °).
Even if the focal length of the scanning optical system is set to be long and the expressions (4) and (5) are satisfied at the same time, the angle of view θ is not sufficient in the vicinity of 90 °. It is necessary to set α and θ in consideration of the layout of the lens 8 and the cylindrical lens 5.
In other words, as an actual problem, when the upper light beam is scanning the surface to be scanned, the incident angle of the lower light beam to the reflecting mirror may be 0, and the reflecting surface of the reflecting mirror may be in the direction of the light source. Therefore, the reflected light beam returns to the light source, and the stability of the light output is significantly reduced.
この問題を解消するための本発明の対策を以下に説明する。
図2はハーフプリズム4の副走査断面図である。ハーフプリズム4は光束分岐手段として働き、断面が3角形の部分41と、平行4辺形の部分42とからなっている。
部分41と42の接着面4aがハーフミラーとなっており、透過光と反射光を1:1の割合で分離する。また、平行4辺形の部分42の接着面4aに対向する面4bは全反射面であり、方向を変換する機能を有する。
更に、ハーフプリズムの射出面側には、直線偏光子90と、λ/4板91とが配備されている。
ハーフプリズム4に入射する光ビームは、偏光方向が副走査方向に合致している直線偏光で、直線偏光子90の透過軸もこの方向に一致している。
The measures of the present invention for solving this problem will be described below.
FIG. 2 is a sub-scan sectional view of the half prism 4. The half prism 4 functions as a beam splitting means, and is composed of a
The
Further, a linear polarizer 90 and a λ / 4
The light beam incident on the half prism 4 is linearly polarized light whose polarization direction matches the sub-scanning direction, and the transmission axis of the linear polarizer 90 also matches this direction.
ハーフプリズム4に入射した光ビームは、偏光方向を維持したまま、上下2つの光ビームに分岐するが、直線偏光子90を光量のロスなく透過し、λ/4板91により円偏光に変換され光偏向手段7に入射する。
ここで、光偏光手段7からの戻り光が発生したとすると、この戻り光は再度λ/4板91を透過することで、入射光ビームと直交する直線偏光に変換されることになるが、その後透過することになる直線偏光子90により、戻り光は完全にカットされる。
直線偏光子90とλ/4板91とを一体化し、ハーフプリズム4の射出面側に貼り付ける構成としてもよい。このようにすればコンパクトにレイアウトできるメリットがある。
The light beam incident on the half prism 4 is split into two upper and lower light beams while maintaining the polarization direction. However, the light beam is transmitted through the linear polarizer 90 without loss of light quantity and is converted into circularly polarized light by the λ / 4
Here, if the return light from the light polarization means 7 is generated, the return light is transmitted through the λ / 4
The linear polarizer 90 and the λ / 4
4 ビーム分岐手段としてのハーフプリズム
7 光偏向素子
20 光走査装置
31 像担持体としての感光体
90 直線偏光子
91 λ/4板
4 Half prism as beam splitting means 7
Claims (4)
前記ビーム分岐手段と前記光偏向素子との間に、光ビームの進行方向に順に、直線偏光子と、直線偏光を円偏光に変換するλ/4板とが配置されていることを特徴とする光走査装置。 A beam that is arranged in two upper and lower layers and deflects and reflects the light beam emitted from the light source, and a beam that is provided upstream of the light deflection element in the traveling direction of the light beam and branches the vertically polarized incident light beam up and down In an optical scanning device having branching means,
A linear polarizer and a λ / 4 plate for converting linearly polarized light into circularly polarized light are arranged between the beam branching means and the light deflecting element in order in the traveling direction of the light beam. Optical scanning device.
前記光偏向素子は、N個の反射面を有する正多角柱を上下2層に積み重ねた構成を有し、前記各正多角柱は互いに180°÷Nだけ位相がずれていることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1,
The light deflection element has a configuration in which regular polygonal prisms having N reflecting surfaces are stacked in two upper and lower layers, and the regular polygonal prisms are out of phase with each other by 180 ° / N. Optical scanning device.
前記ビーム分岐手段に入射する光ビームは複数であることを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1 or 2,
An optical scanning device characterized in that a plurality of light beams are incident on the beam branching means.
前記光走査装置として、請求項1〜3のいずれか1つに記載の光走査装置を1以上用いたことを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus having one or more image forming units for forming a latent image by performing optical scanning with an optical scanning device on a photosensitive image carrier and visualizing the latent image with a developing unit.
An image forming apparatus using one or more of the optical scanning devices according to claim 1 as the optical scanning device.
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