JP2012233931A - Optical scanning device and image forming device - Google Patents
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Description
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、被走査面を光により走査する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device and an image forming apparatus, and more particularly to an optical scanning device that scans a surface to be scanned with light, and an image forming apparatus including the optical scanning device.
レーザプリンタ、レーザプロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらを含む複合機等で用いられる電子写真方式の画像形成装置では、近年、カラー化、高速化が進み、像担持体である感光体ドラムを複数(通常は4つ)有するタンデム方式の画像形成装置が普及している。 In electrophotographic image forming apparatuses used in laser printers, laser plotters, digital copying machines, plain paper facsimiles, or multi-function machines including these, in recent years, colorization and speeding up have progressed, and photoconductors that are image carriers. A tandem type image forming apparatus having a plurality of drums (usually four) is widely used.
このタンデム方式の画像形成装置は、多色のカラー画像形成の生産性を向上させることができるが、感光体ドラムの数に応じた複数の光源が必要となり、それに伴い、部品点数の増加、光源間の波長差に起因する色ずれ、コストアップ等の不都合があった。 This tandem type image forming apparatus can improve the productivity of multi-color image formation, but requires a plurality of light sources according to the number of photosensitive drums. There are inconveniences such as color shift and cost increase due to the wavelength difference between them.
そこで、タンデム方式の画像形成装置に用いられる光走査装置として、光源の数を感光体ドラムの数よりも少なくした光走査装置が考案された。 Accordingly, an optical scanning device having a smaller number of light sources than the number of photosensitive drums has been devised as an optical scanning device used in a tandem image forming apparatus.
例えば、特許文献1には、光源と偏向手段の間に該光源からのビームを分割し、分割したそれぞれのビームを偏向手段に向けて略π/2の位相差をつけて入射させる光束分割手段を備え、かつ偏向手段が4面の反射面を有する光走査装置が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a light beam splitting unit that splits a beam from a light source between a light source and a deflecting unit, and enters each split beam toward the deflecting unit with a phase difference of approximately π / 2. And an optical scanning device in which the deflecting means has four reflecting surfaces.
ところで、走査光学系が高さ方向(副走査方向に対応する方向)に2段に重ねて配置されている光走査装置において、該高さ方向に関して離間している2つの光束が、ポリゴンミラーの偏向反射面に、ポリゴンミラーの回転軸に直交する面に平行な方向から入射(水平入射)される場合には、ポリゴンミラーを2段重ねにするか(図35(A)参照)、高さ方向の寸法が大きいポリゴンミラー(図35(B)参照)を用いる必要があった。 By the way, in the optical scanning device in which the scanning optical system is arranged in two stages in the height direction (direction corresponding to the sub-scanning direction), two light beams separated with respect to the height direction are separated from each other by the polygon mirror. When the light is incident on the deflecting / reflecting surface from a direction parallel to the plane orthogonal to the rotation axis of the polygon mirror (horizontal incidence), the polygon mirrors are stacked in two stages (see FIG. 35A) or height. It was necessary to use a polygon mirror (see FIG. 35B) having a large size in the direction.
そのため、ポリゴンミラーが高価となり、光走査装置のコスト低減が困難であった。また、ポリゴンミラーを高速回転させると消費電力の増加を招くという不都合があった。 Therefore, the polygon mirror becomes expensive and it is difficult to reduce the cost of the optical scanning device. Further, there is a disadvantage that the power consumption increases when the polygon mirror is rotated at a high speed.
そこで、高さ方向に関して離間している2つの光束を、ポリゴンミラーの偏向反射面に、ポリゴンミラーの回転軸に直交する面に対して傾斜した方向から入射(斜入射)させることが考案された(例えば、特許文献2参照)。 Therefore, it has been devised that two light beams separated in the height direction are incident (obliquely incident) on the deflecting / reflecting surface of the polygon mirror from a direction inclined with respect to the plane orthogonal to the rotation axis of the polygon mirror. (For example, refer to Patent Document 2).
水平入射の場合には、図36(A)に示されるように、ポリゴンミラーの偏向反射面から被走査面までの光学系である走査光学系を、高さ方向に関して「拡大系」(|S1b/S1a|>1、例えば、|S1b/S1a|=3〜10)とすることができる。 In the case of horizontal incidence, as shown in FIG. 36 (A), the scanning optical system, which is an optical system from the deflecting / reflecting surface of the polygon mirror to the surface to be scanned, is “enlarged system” (| S1b in the height direction). / S1a |> 1, for example, | S1b / S1a | = 3 to 10).
一方、斜入射の場合には、被走査面上での走査線の曲がり、像面湾曲、波面収差等の光学性能の劣化を抑制するため、走査光学系における走査レンズを少なくとも2枚で構成する必要がある。そのため、図36(B)に示されるように、走査光学系は、高さ方向に関して「縮小系」あるいは「等倍系」(|S2b/S2a|≦0.2〜1.2程度)になる。また、被走査面での副走査方向に関するビームスポット径を、水平入射の場合と同一にするためには、θ2=θ1とする必要がある。さらに、被走査面でのビームスポットの光量を水平入射の場合と同一にするためには、斜入射の場合のシリンドリカルレンズの焦点距離F2を、水平入射の場合のシリンドリカルレンズの焦点距離F1よりも長く(F2>F1)する必要がある。例えば、F1=50[mm]とすると、F2=150[mm]以上にする必要がある。これにより、斜入射の場合、シリンドリカルレンズからポリゴンミラーの偏向反射面までの光路の長さが水平入射の場合よりも長くなるため、光源から偏向反射面までの光路の長さが水平入射の場合よりも長くなる。なお、本明細書では、光束が進行する距離dと該光束が通過する媒質の屈折率nとの比(d/n)を、便宜上、「光路の長さ」という。例えば、光束が、屈折率n1の媒質中を距離d1進行し、屈折率n2の媒質中を距離d2進行する場合は、(d1/n1)+(d2/n2)が「光路の長さ」となる。 On the other hand, in the case of oblique incidence, at least two scanning lenses in the scanning optical system are configured in order to suppress deterioration of optical performance such as bending of the scanning line on the surface to be scanned, field curvature, and wavefront aberration. There is a need. Therefore, as shown in FIG. 36B, the scanning optical system becomes a “reduction system” or “same magnification system” (about | S2b / S2a | ≦ 0.2 to 1.2) in the height direction. . Further, in order to make the beam spot diameter in the sub-scanning direction on the surface to be scanned the same as in the case of horizontal incidence, it is necessary to set θ2 = θ1. Further, in order to make the light amount of the beam spot on the scanned surface the same as in the case of horizontal incidence, the focal length F2 of the cylindrical lens in the case of oblique incidence is set to be larger than the focal length F1 of the cylindrical lens in the case of horizontal incidence. It is necessary to make it long (F2> F1). For example, when F1 = 50 [mm], it is necessary to set F2 = 150 [mm] or more. As a result, in the case of oblique incidence, the length of the optical path from the cylindrical lens to the deflecting / reflecting surface of the polygon mirror is longer than in the case of horizontal incidence, so the length of the optical path from the light source to the deflecting / reflecting surface is horizontal. Longer than. In this specification, the ratio (d / n) between the distance d traveled by the light beam and the refractive index n of the medium through which the light beam passes is referred to as “the length of the optical path” for convenience. For example, when a light beam travels a distance d1 in a medium having a refractive index n1 and travels a distance d2 in a medium having a refractive index n2, (d1 / n1) + (d2 / n2) is “the length of the optical path”. Become.
また、出力紙の最大サイズがA4のような比較的小型の画像形成装置では、更なる小型化の要望が大きい。そのため、画像形成装置内の光走査装置の寸法(特に、奥行方向となる感光体ドラムの回転軸方向の寸法)を小さくする必要がある。一例として図37に示されるように、光源から偏向反射面までの光路上に多数の反射ミラーを配置し、光路を多数回折り曲げることにより、光源から偏向反射面までの光路の長さが長い場合でも、光走査装置の大型化を抑制することが可能である。しかしながら、このとき、反射ミラーの反射面の光学性能(面精度や反射率)及び光学ハウジングに対する各反射ミラーの組付精度が、いずれも良好でないと、被走査面におけるビームスポット径、走査線曲がり、光量等が劣化する。そのため、反射ミラーの配置数は可能な限り少なくすることが望ましい。 Further, there is a great demand for further downsizing in a relatively small image forming apparatus such as A4 whose maximum output paper size is A4. Therefore, it is necessary to reduce the dimension of the optical scanning device in the image forming apparatus (particularly, the dimension in the direction of the rotation axis of the photosensitive drum in the depth direction). As an example, as shown in FIG. 37, when a large number of reflection mirrors are arranged on the optical path from the light source to the deflecting reflection surface and the optical path from the light source to the deflecting reflection surface is long by bending a large number of optical paths. However, an increase in the size of the optical scanning device can be suppressed. However, at this time, if the optical performance (surface accuracy and reflectance) of the reflecting surface of the reflecting mirror and the assembling accuracy of each reflecting mirror with respect to the optical housing are not good, the beam spot diameter and the scanning line bend on the surface to be scanned. The amount of light deteriorates. Therefore, it is desirable to reduce the number of reflection mirrors as much as possible.
しかしながら、従来は、光源から射出された光束を2つの光束に分割し、それらを偏向反射面に斜入射させる場合に、光学性能の低下を招くことなく更なる小型化を図るのは困難であった。 However, conventionally, when the light beam emitted from the light source is divided into two light beams and incident on the deflecting / reflecting surface obliquely, it has been difficult to achieve further miniaturization without degrading the optical performance. It was.
本発明は、第1の観点からすると、複数の被走査面を光束により個別に第1の方向に走査する光走査装置であって、光源と、前記光源から射出された光束を、前記第1の方向に直交する第2の方向に関して集光する結像光学系と、前記結像光学系を介した光束を、透過光束である第1光束と反射光束である第2光束とに分割する光束分割部材と、前記光束分割部材からの前記第1光束の光路上に配置された第1反射光学系と、前記光束分割部材からの前記第2光束の光路上に配置された第2反射光学系と、前記第2の方向に平行な軸まわりに回転する6面の偏向反射面を有し、前記第1反射光学系を介した前記第1光束及び前記第2反射光学系を介した前記第2光束が互いに異なる偏向反射面に、前記第2の方向に直交する面に対して傾斜した方向から入射され、各光束を偏向する光偏向器と、前記光偏向器で偏向された各光束を、それぞれ対応する被走査面に導く走査光学系と、を備え、前記第1反射光学系及び前記第2反射光学系のいずれかは、少なくとも2枚の反射ミラーを有し、該少なくとも2枚の反射ミラーは、前記第1光束及び前記第2光束について、光束が進行する距離と該光束が通過する媒質の屈折率との比が、前記光束分割部材から対応する偏向反射面までの光路において互いに等しくなるように配置されている光走査装置である。 From a first aspect, the present invention is an optical scanning device that individually scans a plurality of scanned surfaces with a light beam in a first direction, and the light source and the light beam emitted from the light source are An imaging optical system that collects light in a second direction orthogonal to the direction of the light, and a light beam that divides the light beam that has passed through the imaging optical system into a first light beam that is a transmitted light beam and a second light beam that is a reflected light beam A split member, a first reflection optical system disposed on the optical path of the first light flux from the light flux split member, and a second reflection optical system disposed on the optical path of the second light flux from the light flux split member And six deflecting reflecting surfaces rotating around an axis parallel to the second direction, the first light flux via the first reflecting optical system and the first light passing through the second reflecting optical system. The two light fluxes are inclined with respect to the plane perpendicular to the second direction on the deflecting / reflecting surfaces different from each other. An optical deflector that is incident from the direction and deflects each light beam, and a scanning optical system that guides each light beam deflected by the light deflector to a corresponding scanned surface, the first reflective optical system and Any one of the second reflection optical systems has at least two reflection mirrors, and the at least two reflection mirrors have a distance traveled by the light beam and the light beam with respect to the first light beam and the second light beam. In the optical scanning device, the ratio of the refractive index of the medium passing therethrough is equal to each other in the optical path from the light beam dividing member to the corresponding deflecting / reflecting surface.
本発明は、第2の観点からすると、複数の像担持体と、前記複数の像担持体を、それぞれ対応する画像情報に応じて変調された光束により走査する本発明の光走査装置と、を備える画像形成装置である。 According to a second aspect of the present invention, there are provided a plurality of image carriers, and the optical scanning device of the present invention that scans the plurality of image carriers with a light beam modulated according to corresponding image information. An image forming apparatus provided.
本発明の光走査装置によれば、光学性能を低下させることなく、低コスト化及び小型化を図ることができる。 According to the optical scanning device of the present invention, cost reduction and size reduction can be achieved without degrading optical performance.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図13(B)に基づいて説明する。図1には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ2000の概略構成が示されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
このカラープリンタ2000は、4色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置2010、4つの感光体ドラム(2030a、2030b、2030c、2030d)、4つのクリーニングユニット(2031a、2031b、2031c、2031d)、4つの帯電装置(2032a、2032b、2032c、2032d)、4つの現像ローラ(2033a、2033b、2033c、2033d)、4つのトナーカートリッジ(2034a、2034b、2034c、2034d)、転写ベルト2040、転写ローラ2042、定着ローラ2050、給紙コロ2054、レジストローラ対2056、排紙ローラ2058、給紙トレイ2060、排紙トレイ2070、通信制御装置2080、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置2090などを備えている。
The
通信制御装置2080は、ネットワークなどを介した上位装置(例えばパソコン)との双方向の通信を制御する。
The
プリンタ制御装置2090は、CPU、該CPUにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているROM、作業用のメモリであるRAM、アナログデータをデジタルデータに変換するAD変換器などを有している。そして、プリンタ制御装置2090は、上位装置からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置からの画像情報を光走査装置2010に送る。
The
感光体ドラム2030a、帯電装置2032a、現像ローラ2033a、トナーカートリッジ2034a、及びクリーニングユニット2031aは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Kステーション」ともいう)を構成する。
The
感光体ドラム2030b、帯電装置2032b、現像ローラ2033b、トナーカートリッジ2034b、及びクリーニングユニット2031bは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Cステーション」ともいう)を構成する。
The
感光体ドラム2030c、帯電装置2032c、現像ローラ2033c、トナーカートリッジ2034c、及びクリーニングユニット2031cは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Mステーション」ともいう)を構成する。
The
感光体ドラム2030d、帯電装置2032d、現像ローラ2033d、トナーカートリッジ2034d、及びクリーニングユニット2031dは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Yステーション」ともいう)を構成する。
The
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図1における面内で矢印方向に回転するものとする。また、ここでは、XYZ3次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向(回転軸方向)に沿った方向をY軸方向、4つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をX軸方向として説明する。 Each photosensitive drum has a photosensitive layer formed on the surface thereof. That is, the surface of each photoconductive drum is a surface to be scanned. Each photosensitive drum is rotated in the direction of the arrow in the plane of FIG. 1 by a rotation mechanism (not shown). Here, in the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system, the direction along the longitudinal direction (rotation axis direction) of each photosensitive drum is defined as the Y-axis direction, and the direction along the arrangement direction of the four photosensitive drums is defined as the X-axis direction. explain.
各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。 Each charging device uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum.
光走査装置2010は、上位装置からの多色の画像情報(ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報)に基づいて、各色毎に変調された光束で、対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、この光走査装置2010の構成については後述する。
The
各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像(トナー画像)は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト2040の方向に移動する。
As each developing roller rotates, the toner from the corresponding toner cartridge is thinly and uniformly applied to the surface thereof. Then, when the toner on the surface of each developing roller comes into contact with the surface of the corresponding photosensitive drum, the toner moves only to a portion irradiated with light on the surface and adheres to the surface. In other words, each developing roller causes toner to adhere to the latent image formed on the surface of the corresponding photosensitive drum so as to be visualized. Here, the toner-attached image (toner image) moves in the direction of the
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト2040上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
The yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred onto the
給紙トレイ2060には記録紙が格納されている。この給紙トレイ2060の近傍には給紙コロ2054が配置されており、該給紙コロ2054は、記録紙を給紙トレイ2060から1枚ずつ取り出し、レジストローラ対2056に搬送する。該レジストローラ対2056は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト2040と転写ローラ2042との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト2040上のカラー画像が記録紙に転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着ローラ2050に送られる。
Recording paper is stored in the
定着ローラ2050では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ2058を介して排紙トレイ2070に送られ、排紙トレイ2070上に順次積み重ねられる。
In the fixing
各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。 Each cleaning unit removes toner (residual toner) remaining on the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of the photosensitive drum from which the residual toner has been removed returns to the position facing the corresponding charging device again.
ここで、前記光走査装置2010について説明する。
Here, the
光走査装置2010は、一例として図2に示されるように、2つの光源(2200A、2200B)、2つのカップリングレンズ(2201A、2201B)、2つのシリンドリカルレンズ(2202A、2202B)、ハーフミラーHM、3枚の反射ミラー(M1、M2、M3)、ポリゴンミラー2104、走査光学系A、走査光学系B、走査制御装置(図示省略)、及びこれらが収容されている光学ハウジングなどを備えている。
As shown in FIG. 2 as an example, the
この光学ハウジングは、X軸方向に関する寸法H1が400mm、Y軸方向に関する寸法H2が200mm、Z軸方向に関する寸法H3(図9参照)が50mmである。 This optical housing has a dimension H1 in the X-axis direction of 400 mm, a dimension H2 in the Y-axis direction of 200 mm, and a dimension H3 in the Z-axis direction (see FIG. 9) of 50 mm.
なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。 In the following, for convenience, the direction corresponding to the main scanning direction is abbreviated as “main scanning corresponding direction”, and the direction corresponding to the sub scanning direction is abbreviated as “sub scanning corresponding direction”.
各光源は、半導体レーザ(LD)あるいは面発光レーザ(VCSEL)を有し、走査制御装置によって駆動制御される。 Each light source has a semiconductor laser (LD) or a surface emitting laser (VCSEL), and is driven and controlled by a scanning control device.
光源2200Aは、光源2200Bの−Z側に配置されている(図3参照)。
The
光源2200Aから射出される光束(以下、「光束LB1」という)の進行方向は、Z軸方向からみたときは+Y方向であり、X軸方向からみたときはXY面に対しては角度θa傾斜している(図3参照)。ここでは、一例として、θa=−2.5°となるように設定されている。
The traveling direction of a light beam emitted from the
光源2200Bから射出される光束(以下、「光束LB2」という)の進行方向は、Z軸方向からみたときは+Y方向であり、X軸方向からみたときはXY面に対しては角度θb傾斜している(図3参照)。ここでは、一例として、θb=+2.5°となるように設定されている。
The traveling direction of a light beam emitted from the
カップリングレンズ2201Aは、光源2200Aから射出された光束LB1の光路上に配置され、該光束を以降の光学系の特性に応じて、平行光束又は弱い発散光束又は弱い収束光束とする。
The
カップリングレンズ2201Bは、光源2200Bから射出された光束LB2の光路上に配置され、該光束を以降の光学系の特性に応じて、平行光束又は弱い発散光束又は弱い収束光束とする。
The
シリンドリカルレンズ2202Aは、カップリングレンズ2201Aを介した光束LB1の光路上に配置され、該光束をZ軸方向に関して収束する。
The
シリンドリカルレンズ2202Bは、カップリングレンズ2201Bを介した光束LB2の光路上に配置され、該光束をZ軸方向に関して収束する。
The
各シリンドリカルレンズの焦点距離は150mmである。 The focal length of each cylindrical lens is 150 mm.
ハーフミラーHMは、シリンドリカルレンズ2202Aを介した光束LB1及びシリンドリカルレンズ2202Bを介した光束LB2の光路上に配置されている。
The half mirror HM is disposed on the optical path of the light beam LB1 via the
ハーフミラーHMは、一例として図4に示されるように、ガラスや樹脂などの透明な平行平板の一側の面に多層膜が蒸着されたものである。この多層膜が蒸着された面が、入射された光束を透過光束と反射光束とに分割するハーフミラー面である。該ハーフミラー面は、透過光束の光量と反射光束の光量の割合が1:1となるように設定されている。なお、ハーフミラー面の設定は、各感光体ドラム表面での光量が略等しくなるように、ハーフミラーHMと感光体ドラムとの間に配置されている光学系の特性に応じて決定され、本実施形態と異なっていても良い。 As shown in FIG. 4 as an example, the half mirror HM has a multilayer film deposited on one surface of a transparent parallel plate such as glass or resin. The surface on which the multilayer film is deposited is a half mirror surface that divides an incident light beam into a transmitted light beam and a reflected light beam. The half mirror surface is set so that the ratio of the amount of transmitted light and the amount of reflected light is 1: 1. The setting of the half mirror surface is determined in accordance with the characteristics of the optical system arranged between the half mirror HM and the photosensitive drum so that the light amounts on the surfaces of the photosensitive drums are substantially equal. It may be different from the embodiment.
ハーフミラー面は、透過光束と反射光束とのなす角(以下では、「分離角」ともいう)が90°となるように形成されている。そこで、Z軸方向からみたとき、ハーフミラーHMを透過した光束は+Y方向に進行し、ハーフミラーHMで反射された光束は+X方向に進行する。 The half mirror surface is formed so that an angle formed by the transmitted light beam and the reflected light beam (hereinafter also referred to as “separation angle”) is 90 °. Therefore, when viewed from the Z-axis direction, the light beam transmitted through the half mirror HM travels in the + Y direction, and the light beam reflected by the half mirror HM travels in the + X direction.
ここでは、ハーフミラーHMで反射された光束LB1を光束LBa、ハーフミラーHMを透過した光束LB1を光束LBdという(図5参照)。また、ハーフミラーHMで反射された光束LB2を光束LBb、ハーフミラーHMを透過した光束LB2を光束LBcという(図5参照)。 Here, the light beam LB1 reflected by the half mirror HM is referred to as a light beam LBa, and the light beam LB1 transmitted through the half mirror HM is referred to as a light beam LBd (see FIG. 5). The light beam LB2 reflected by the half mirror HM is referred to as a light beam LBb, and the light beam LB2 transmitted through the half mirror HM is referred to as a light beam LBc (see FIG. 5).
一例として図6及び図7に示されるように、反射ミラーM1は、ハーフミラーHMで反射された光束LBa及び光束LBbの光路上であって、X軸方向に関してポリゴンミラー2014の回転中心よりも+X側に配置されている。この反射ミラーM1は、ハーフミラーHMで反射された光束LBa及び光束LBbを−Y方向に反射する。反射ミラーM1で反射された光束LBa及び光束LBbは、ポリゴンミラー2014における回転中心の+X側に位置する同一の偏向反射面に入射する。 As an example, as shown in FIGS. 6 and 7, the reflection mirror M1 is on the optical path of the light beam LBa and the light beam LBb reflected by the half mirror HM, and is + X higher than the rotation center of the polygon mirror 2014 in the X-axis direction. Arranged on the side. The reflection mirror M1 reflects the light beam LBa and the light beam LBb reflected by the half mirror HM in the −Y direction. The light beam LBa and the light beam LBb reflected by the reflection mirror M1 are incident on the same deflection reflection surface located on the + X side of the rotation center of the polygon mirror 2014.
光束LBa及び光束LBbは、偏向反射面近傍でZ軸方向に関して結像される。 The light beam LBa and the light beam LBb are imaged in the Z-axis direction in the vicinity of the deflection reflection surface.
さらに、副走査対応方向(ここでは、Z軸方向と同じ)において、偏向反射面と被走査面(感光体ドラムの表面)とが共役関係となるように走査光学系を設計すると、偏向反射面の「面倒れ」に起因する走査線ピッチむらの発生量を低減することが可能となる。 Furthermore, if the scanning optical system is designed so that the deflection reflection surface and the surface to be scanned (the surface of the photosensitive drum) have a conjugate relationship in the sub-scanning corresponding direction (here, the same as the Z-axis direction), the deflection reflection surface It is possible to reduce the amount of occurrence of scanning line pitch unevenness due to “surface tilt”.
反射ミラーM2は、ハーフミラーHMを透過した光束LBc及び光束LBdの光路上に配置され、光束LBc及び光束LBdを+X方向に反射する。 The reflection mirror M2 is disposed on the optical path of the light beam LBc and the light beam LBd transmitted through the half mirror HM, and reflects the light beam LBc and the light beam LBd in the + X direction.
反射ミラーM3は、反射ミラーM2で反射された光束LBa及び光束LBbの光路上であって、X軸方向に関してポリゴンミラー2014の回転中心よりも−X側に配置されている。この反射ミラーM3は、反射ミラーM2で反射された光束LBa及び光束LBbを−Y方向に反射する。反射ミラーM3で反射された光束LBc及び光束LBdは、ポリゴンミラー2014における回転中心の−X側に位置する同一の偏向反射面に入射する。 The reflection mirror M3 is disposed on the −X side of the rotation center of the polygon mirror 2014 in the X axis direction on the optical path of the light beam LBa and the light beam LBb reflected by the reflection mirror M2. The reflection mirror M3 reflects the light beam LBa and the light beam LBb reflected by the reflection mirror M2 in the -Y direction. The light beam LBc and the light beam LBd reflected by the reflection mirror M3 are incident on the same deflecting and reflecting surface located on the −X side of the rotation center of the polygon mirror 2014.
光束LBc及び光束LBdは、偏向反射面近傍でZ軸方向に関して結像される。 The light beam LBc and the light beam LBd are imaged in the Z-axis direction in the vicinity of the deflection reflection surface.
各光源とポリゴンミラー2104との間に配置されている光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。
The optical system disposed between each light source and the
ポリゴンミラー2104は、1段の回転6面鏡を有し、各鏡面がそれぞれ偏向反射面となる。該回転6面鏡は、Z軸方向に平行な中心軸まわりに等速回転し、入射光束を等角速度的に偏向する。
The
光束LBaは、入射位置が含まれるXY面に対して角度θaだけ傾斜した方向から偏向反射面に入射し、光束LBbは、入射位置が含まれるXY面に対して角度θbだけ傾斜した方向から偏向反射面に入射するように設定されている(図8(A)参照)。 The light beam LBa is incident on the deflecting / reflecting surface from a direction inclined by an angle θa with respect to the XY plane including the incident position, and the light beam LBb is deflected from a direction inclined by the angle θb with respect to the XY surface including the incident position. It is set to be incident on the reflecting surface (see FIG. 8A).
光束LBcは、入射位置が含まれるXY面に対して角度θbだけ傾斜した方向から偏向反射面に入射し、光束LBdは、入射位置が含まれるXY面に対して角度θaだけ傾斜した方向から偏向反射面に入射するように設定されている(図8(B)参照)。 The light beam LBc is incident on the deflecting / reflecting surface from a direction inclined by an angle θb with respect to the XY plane including the incident position, and the light beam LBd is deflected from a direction inclined by the angle θa with respect to the XY surface including the incident position. It is set so as to be incident on the reflecting surface (see FIG. 8B).
なお、以下では、光束が偏向反射面に入射する際に、回転軸に直交する面に対して傾斜した方向から入射することを「斜入射」といい、回転軸に直交する面に平行な方向から入射することを「水平入射」という。 Hereinafter, when the light beam enters the deflecting / reflecting surface, it is referred to as “oblique incidence” to be incident from a direction inclined with respect to the surface orthogonal to the rotation axis, and the direction parallel to the surface orthogonal to the rotation axis. Incident from the side is called “horizontal incidence”.
偏向反射面に入射した各光束は、回転軸に直交する面に対して傾斜した方向に反射される。 Each light beam incident on the deflecting / reflecting surface is reflected in a direction inclined with respect to the surface orthogonal to the rotation axis.
走査光学系Aは、一例として図9及び図10に示されるように、ポリゴンミラー2104の+X側に配置され、第1走査レンズ2105A、5枚の折り返しミラー(2106a、2106b、2107a、2107b、2108b)、2つの第2走査レンズ(2109a、2109b)を有している。
As shown in FIG. 9 and FIG. 10 as an example, the scanning optical system A is arranged on the + X side of the
ポリゴンミラー2104で偏向された光束LBaは、第1走査レンズ2105A、折り返しミラー2106a、第2走査レンズ2109a、及び折り返しミラー2107aを介して、感光体ドラム2030aの表面に集光される。
The light beam LBa deflected by the
ポリゴンミラー2104で偏向された光束LBbは、第1走査レンズ2105A、折り返しミラー2106b、折り返しミラー2107b、第2走査レンズ2109b、及び折り返しミラー2108bを介して、感光体ドラム2030bの表面に集光される。
The light beam LBb deflected by the
第1走査レンズ2105Aは、2つのステーションで共用されている。
The
走査光学系Bは、一例として図9及び図10に示されるように、ポリゴンミラー2104の−X側に配置され、第1走査レンズ2105B、5枚の折り返しミラー(2106c、2106d、2107c、2107d、2108c)、2つの第2走査レンズ(2109c、2109d)を有している。
As shown in FIG. 9 and FIG. 10 as an example, the scanning optical system B is disposed on the −X side of the
ポリゴンミラー2104で偏向された光束LBcは、第1走査レンズ2105B、折り返しミラー2106c、折り返しミラー2107c、第2走査レンズ2109c、及び折り返しミラー2108cを介して、感光体ドラム2030cの表面に集光される。
The light beam LBc deflected by the
ポリゴンミラー2104で偏向された光束LBdは、第1走査レンズ2105B、折り返しミラー2106d、第2走査レンズ2109d、及び折り返しミラー2107dを介して、感光体ドラム2030dの表面に集光される。
The light beam LBd deflected by the
第1走査レンズ2105Bは、2つのステーションで共用されている。
The
各感光体ドラム上の光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って各感光体ドラムの長手方向(回転軸方向、ここではY軸方向と同じ)に移動する。各感光体ドラムにおける光スポットの移動方向が「主走査方向」であり、各感光体ドラムの回転方向が「副走査方向」である。
The light spot on each photoconductor drum moves in the longitudinal direction of each photoconductor drum (rotation axis direction, here, the same as the Y-axis direction) as the
ここでは、感光体ドラム2030a及び感光体ドラム2030dでの書き込み走査は、時分割で交互に行われる。同様に、感光体ドラム2030b及び感光体ドラム2030cでの書き込み走査は、時分割で交互に行われる。
Here, writing scanning on the
図11には、本実施形態の偏向器前光学系における各光学素子の具体的な配置例が示されている。ポリゴンミラー2104は6面の偏向反射面を備えており、対向する偏向反射面間の距離は26mmである。
FIG. 11 shows a specific arrangement example of each optical element in the pre-deflector optical system of the present embodiment. The
以下では、便宜上、光束LBa及び光束LBbが入射する偏向反射面を偏向反射面1と表記し、光束LBc及び光束LBdが入射する偏向反射面を偏向反射面2と表記する。 Hereinafter, for the sake of convenience, the deflection reflection surface on which the light beams LBa and LBb are incident will be referred to as a deflection reflection surface 1, and the deflection reflection surface on which the light beams LBc and LBd will be incident is referred to as a deflection reflection surface 2.
偏向反射面1に入射する光束(光束LBa、光束LBb)と偏向反射面2に入射する光束(光束LBc、光束LBd)とのX軸方向に関する距離は20mmである。 The distance in the X-axis direction between the light beam (light beam LBa and light beam LBb) incident on the deflection reflection surface 1 and the light beam (light beam LBc and light beam LBd) incident on the deflection reflection surface 2 is 20 mm.
偏向反射面に光束が斜入射される場合、ポリゴンミラー2104において偏向反射面と回転軸との距離が偏向反射面によって異なっていると、感光体ドラム表面での走査線の間隔が変動する現象(走査線ピッチむら)が発生する。対向する偏向反射面の間隔が26mmのポリゴンミラーの場合には、入射する2つの光束の間隔を20mmに設定することにより、この走査線ピッチむらを最小限に抑えることが可能である。
When the light beam is obliquely incident on the deflecting / reflecting surface, if the distance between the deflecting / reflecting surface and the rotation axis in the
各シリンドリカルレンズの焦点距離は150mmである。そして、その射出面(厳密には、後側主点)からハーフミラー面までの距離は70mmである。また、ハーフミラー面から反射ミラーM1の反射面までは40mm、反射ミラーM1の反射面から偏向反射面1までは40mmである。そこで、各シリンドリカルレンズから偏向反射面1までの光路の長さは150mmである。 The focal length of each cylindrical lens is 150 mm. The distance from the exit surface (strictly speaking, the rear principal point) to the half mirror surface is 70 mm. The distance from the half mirror surface to the reflecting surface of the reflecting mirror M1 is 40 mm, and the distance from the reflecting surface of the reflecting mirror M1 to the deflecting reflecting surface 1 is 40 mm. Therefore, the length of the optical path from each cylindrical lens to the deflecting reflection surface 1 is 150 mm.
また、ハーフミラー面から反射ミラーM2の反射面までが10mm、反射ミラーM2の反射面から反射ミラーM3の反射面までが20mm、反射ミラーM3の反射面から偏向反射面2までが50mmである。そこで、各シリンドリカルレンズから偏向反射面2までの光路の長さは150mmである。 Further, the distance from the half mirror surface to the reflection surface of the reflection mirror M2 is 10 mm, the reflection surface of the reflection mirror M2 to the reflection surface of the reflection mirror M3 is 20 mm, and the distance from the reflection surface of the reflection mirror M3 to the deflection reflection surface 2 is 50 mm. Therefore, the length of the optical path from each cylindrical lens to the deflecting / reflecting surface 2 is 150 mm.
ところで、ポリゴンミラー2104では、6面鏡の回転に伴って、入射光束に対する偏向反射面の角度が変化し、入射光束の入射位置が変動する。そこで、各シリンドリカルレンズから偏向反射面1までの光路の長さ、及び各シリンドリカルレンズから偏向反射面2までの光路の長さも6面鏡の回転に伴って変動する。従って、光路の長さは厳密な値ではないが、該変動の大きさは小さいため、本明細書では、便宜上、変動がないものとして光路の長さを説明している。
By the way, in the
すなわち、光束LBaと光束LBdのハーフミラー面から偏向反射面までの光路の長さは同一である。これにより、光源2200AとハーフミラーHMとの間の光束LB1の光路上にシリンドリカルレンズ2202Aが配置されても、偏向反射面近傍に光束LBa及び光束LBdを同様に結像させることができる。
That is, the lengths of the optical paths from the half mirror surface to the deflecting / reflecting surface of the light beams LBa and LBd are the same. Thereby, even if the
また、光束LBbと光束LBcのシリンドリカルレンズ2202Bから偏向反射面までの光路の長さは同一である。これにより、光源2200BとハーフミラーHMとの間の光束LB2の光路上にシリンドリカルレンズ2202Bが配置されても、偏向反射面近傍に光束LBb及び光束LBcを同様に結像させることができる。
The lengths of the optical paths of the light beam LBb and the light beam LBc from the
このように、ハーフミラーHMを透過した光束の光路の長さがハーフミラーHMで反射された光束の光路の長さと同一になるように、反射ミラーM2及び反射ミラーM3が配置されている。 Thus, the reflection mirror M2 and the reflection mirror M3 are arranged so that the length of the optical path of the light beam transmitted through the half mirror HM is the same as the length of the optical path of the light beam reflected by the half mirror HM.
反射ミラーM2と反射ミラーM3は、一例として図12に示されるように、それぞれの法線が直交するようにホルダ部材10に保持されており、いわゆる「ダハミラー」を構成している。この場合は、該ダハミラーの組付姿勢に誤差があっても、反射ミラーM2に入射する光束の進行方向と反射ミラーM3で反射された光束の進行方向は、常に平行関係が維持される。
As shown in FIG. 12 as an example, the reflection mirror M2 and the reflection mirror M3 are held by the
本実施形態では、光学ハウジングの外形サイズを、400mm(X軸方向)×200(Y軸方向)×50mm(Z軸方向)、と小型化することが可能である。これにより、軽量化及び低コスト化を図ることができる。また、小型化に伴って、固有振動数が上昇するとともに振動振幅が低下し、耐振動性の面で有利となる。 In the present embodiment, the outer size of the optical housing can be reduced to 400 mm (X-axis direction) × 200 (Y-axis direction) × 50 mm (Z-axis direction). Thereby, weight reduction and cost reduction can be achieved. Further, as the size is reduced, the natural frequency increases and the vibration amplitude decreases, which is advantageous in terms of vibration resistance.
ポリゴンミラーにおける偏向反射面の数が6面の場合には、Z軸方向からみたとき、偏向反射面に入射する光束の入射方向とX軸方向とのなす角度(「角度φ」と表記する)が、90°又は30°であることが望ましい。角度φが90°又は30°以外のときは、走査光学系Aにおける可能な最大画角と走査光学系Bにおける可能な最大画角とが同じにならない。そのため、小さい方の最大画角に合わせる必要があり、形成可能な画像の幅が小さくなる。また、図13(A)及び図13(B)に示されるように、角度φ=90°の方が、角度φ=30°のときよりも画角を広くすることができる(ω1>ω2)ため、より好ましい構成である。 When the number of deflecting reflecting surfaces in the polygon mirror is six, the angle formed by the incident direction of the light beam incident on the deflecting reflecting surface and the X axis direction when viewed from the Z axis direction (denoted as “angle φ”). Is preferably 90 ° or 30 °. When the angle φ is other than 90 ° or 30 °, the maximum possible field angle in the scanning optical system A and the maximum possible field angle in the scanning optical system B are not the same. Therefore, it is necessary to match the smaller maximum angle of view, and the width of an image that can be formed is reduced. Further, as shown in FIGS. 13A and 13B, the angle of view can be made wider when the angle φ = 90 ° than when the angle φ = 30 ° (ω1> ω2). Therefore, this is a more preferable configuration.
以上のことから、Z軸方向からみたとき、偏向反射面に入射する各光束の入射方向が、Y軸に平行であることが好ましい。 From the above, it is preferable that the incident direction of each light beam incident on the deflecting / reflecting surface is parallel to the Y-axis when viewed from the Z-axis direction.
次に、偏向器前光学系について、いくつかの変形例及び比較例について説明する。なお、以下では、上記実施形態との相違点を中心に説明するとともに、前述した実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。 Next, some modified examples and comparative examples of the pre-deflector optical system will be described. In the following description, differences from the above-described embodiment will be mainly described, and the same or equivalent components as those in the above-described embodiment will be denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be simplified or omitted.
《変形例1》
変形例1では、図14に示されるように、前記ハーフミラーHMに代えて、ハーフミラーHM2が用いられている。このハーフミラーHM2は、一例として図15及び図16に示されるように、2つの三角柱プリズムが接合された部材であり、その接合部に、入射された光束を透過光束と反射光束とに分割するハーフミラー面を有している。
<< Modification 1 >>
In Modification 1, as shown in FIG. 14, a half mirror HM2 is used instead of the half mirror HM. As shown in FIGS. 15 and 16 as an example, the half mirror HM2 is a member in which two triangular prisms are joined, and splits an incident light beam into a transmitted light beam and a reflected light beam at the joint portion. It has a half mirror surface.
また、前記ハーフミラーHMに代えて、偏光ビームスプリッタを用いても良い。 Further, a polarizing beam splitter may be used in place of the half mirror HM.
《変形例2》
変形例2では、図17に示されるように、前記ハーフミラーHMと反射ミラーM2に代えて、入射光束を互いに平行な2つの光束に分割する光束分割部材2203が用いられている。この光束分割部材2203は、入射光束の一部を透過させ、残りを+X方向に反射するハーフミラー面と、該ハーフミラー面を透過した光束の光路上にハーフミラー面に対して平行に配置された全反射ミラー面とを有している。
<< Modification 2 >>
In the second modification, as shown in FIG. 17, a light
ところで、図18(A)に示されるように、シリンドリカルレンズに入射した光束は、シリンドリカルレンズの作用により副走査対応方向に関して収束され、偏向反射面近傍で結像している。 By the way, as shown in FIG. 18A, the light beam incident on the cylindrical lens is converged in the sub-scanning corresponding direction by the action of the cylindrical lens, and forms an image near the deflecting reflection surface.
次に、図18(B)に示されるように、シリンドリカルレンズと偏向反射面との間の光路中に、厚さd、屈折率nの平行平板ガラスを配置した場合について考える。このとき、平行平板ガラス内での光路が「浮き上がる」ため、光束を偏向反射面近傍で結像させるためには、シリンドリカルレンズを距離(1−1/n)dだけ偏向反射面から遠ざける必要がある。 Next, as shown in FIG. 18B, consider a case where a parallel plate glass having a thickness d and a refractive index n is arranged in the optical path between the cylindrical lens and the deflecting reflecting surface. At this time, since the optical path in the parallel plate glass “floats”, it is necessary to move the cylindrical lens away from the deflecting / reflecting surface by a distance (1-1 / n) d in order to form an image of the light flux near the deflecting / reflecting surface. is there.
変形例2では、光束LBaはシリンドリカルレンズ2202Aの作用により偏向反射面1近傍で結像している。このとき、光束LBdもシリンドリカルレンズ2202Aの作用により偏向反射面2近傍で結像させるには、光束分割部材2203内での光路の「浮き上がり」を考慮すると、図19において、d1/n+d2+d3=40mmとする必要がある。ここでは、d2=20mm、d3=d1であることから、次の(1)式が得られる。
In the second modification, the light beam LBa forms an image near the deflecting / reflecting surface 1 by the action of the
ここでは、屈折率nが1.51であり、d1=12.03mmとなる。 Here, the refractive index n is 1.51, and d1 = 12.03 mm.
この場合において、ハーフミラー面に代えて、偏光分離面を用いても良い。 In this case, a polarization separation surface may be used instead of the half mirror surface.
《変形例3》
変形例3では、図20に示されるように、Z軸方向からみたとき、各光源は、+X方向に光束を射出している。そして、前記ハーフミラーHMは、X軸方向に関して、反射ミラーM3よりも−X側に配置されている。
<< Modification 3 >>
In Modification 3, as shown in FIG. 20, each light source emits a light beam in the + X direction when viewed from the Z-axis direction. The half mirror HM is disposed on the −X side with respect to the reflection mirror M3 in the X-axis direction.
《変形例4》
変形例4では、図21に示されるように、前記ハーフミラーHMに代えて、ハーフミラーHM3が用いられている。このハーフミラーHM3は、図22に示されるように、平行平板の一側の面に分離角が60°となるように多層膜が蒸着されている。この場合であっても、反射ミラーM2及び反射ミラーM3の位置を調整することにより、シリンドリカルレンズから偏向反射面1までの光束の光路の長さ、及びシリンドリカルレンズから偏向反射面2までの光束の光路の長さを、いずれも上記実施形態と同様に150mmとすることができる。ところで、平行平板の一側の面がハーフミラー面であるハーフミラーでは、分離角が40°〜60°程度であれば多層膜の形成が比較的容易である。そこで、この場合は、上記実施形態よりもハーフミラーの低コスト化を図ることができる。
<< Modification 4 >>
In Modification 4, as shown in FIG. 21, a half mirror HM3 is used instead of the half mirror HM. As shown in FIG. 22, the half mirror HM3 has a multilayer film deposited on one side of a parallel plate so that the separation angle is 60 °. Even in this case, by adjusting the positions of the reflecting mirror M2 and the reflecting mirror M3, the length of the optical path of the light beam from the cylindrical lens to the deflecting reflecting surface 1 and the light beam from the cylindrical lens to the deflecting reflecting surface 2 are adjusted. The length of the optical path can be set to 150 mm as in the above embodiment. By the way, in a half mirror in which one side of a parallel plate is a half mirror surface, a multilayer film can be formed relatively easily if the separation angle is about 40 ° to 60 °. Therefore, in this case, the cost of the half mirror can be reduced as compared with the above embodiment.
《変形例5》
変形例5では、図23に示されるように、前記ハーフミラーHMに代えて、ハーフミラーHM4が用いられている。このハーフミラーHM4は、図24に示されるように、平行平板の一側の面に分離角が50°となるように多層膜が蒸着されている。この場合、各光源は、Z軸方向からみたとき、Y軸方向に対して10°傾斜した方向に光束を射出する。そして、この場合は、上記実施形態よりもハーフミラーの低コスト化を更に図ることができる。
<< Modification 5 >>
In Modification 5, as shown in FIG. 23, a half mirror HM4 is used instead of the half mirror HM. As shown in FIG. 24, the half mirror HM4 has a multilayer film deposited on one side of the parallel plate so that the separation angle is 50 °. In this case, each light source emits a light beam in a direction inclined by 10 ° with respect to the Y-axis direction when viewed from the Z-axis direction. In this case, the cost of the half mirror can be further reduced as compared with the above embodiment.
《比較例1》
比較例1では、図25に示されるように、各光源を+Y側の端部に配置し、Z軸方向からみたとき、−Y方向に光束を射出している。この比較例1においても、シリンドリカルレンズから偏向反射面1までの光束の光路の長さ、及びシリンドリカルレンズから偏向反射面2までの光束の光路の長さは、いずれも上記実施形態と同様に150mmである。しかしながら、比較例1の場合には、図26に示されるように、光学ハウジングの外形サイズにおけるY軸方向の寸法が上記実施形態よりも大きくなる。
<< Comparative Example 1 >>
In Comparative Example 1, as shown in FIG. 25, each light source is arranged at the end on the + Y side and emits a light beam in the −Y direction when viewed from the Z-axis direction. Also in this comparative example 1, the length of the optical path of the light beam from the cylindrical lens to the deflecting / reflecting surface 1 and the length of the optical path of the light beam from the cylindrical lens to the deflecting / reflecting surface 2 are both 150 mm as in the above embodiment. It is. However, in the case of the comparative example 1, as shown in FIG. 26, the dimension in the Y-axis direction in the outer size of the optical housing is larger than that in the above embodiment.
《比較例2》
比較例2では、図27に示されるように、各光源を−X側の端部に配置し、Z軸方向からみたとき、+X方向に光束を射出している。そして、ハーフミラーHM2は、X軸方向に関して、反射ミラーM3よりも+X側に配置されている。比較例2においても、シリンドリカルレンズから偏向反射面1までの光束の光路の長さ、及びシリンドリカルレンズから偏向反射面2までの光束の光路の長さは、いずれも上記実施形態と同様に150mmである。また、図28に示されるように、光学ハウジングの外形サイズを上記実施形態と同様に、400mm(X軸方向)×200(Y軸方向)×50mm(Z軸方向)、と小型化することが可能である。
<< Comparative Example 2 >>
In Comparative Example 2, as shown in FIG. 27, each light source is arranged at the end on the −X side and emits a light beam in the + X direction when viewed from the Z-axis direction. The half mirror HM2 is disposed on the + X side with respect to the reflection mirror M3 in the X-axis direction. Also in Comparative Example 2, the length of the optical path of the light beam from the cylindrical lens to the deflecting / reflecting surface 1 and the length of the optical path of the light beam from the cylindrical lens to the deflecting / reflecting surface 2 are both 150 mm as in the above embodiment. is there. As shown in FIG. 28, the outer size of the optical housing can be reduced to 400 mm (X-axis direction) × 200 (Y-axis direction) × 50 mm (Z-axis direction) as in the above embodiment. Is possible.
ところで、各反射ミラーは、位置決め部材によって光学ハウジングに取り付けられている。また、被走査面でのビームスポット径を所定値(例えば、50μm〜70μm程度)とするには、走査光学系での光路の長さや主走査対応方向に関する焦点距離等を考慮すると、ハーフミラーHM2に入射する光束の主走査対応方向に関する光束の幅は4mmとなる。 By the way, each reflecting mirror is attached to the optical housing by a positioning member. In order to set the beam spot diameter on the surface to be scanned to a predetermined value (for example, about 50 μm to 70 μm), considering the length of the optical path in the scanning optical system, the focal length in the main scanning corresponding direction, etc., the half mirror HM2 The width of the light beam with respect to the direction corresponding to the main scanning of the light beam incident on is 4 mm.
この場合、比較例2では、一例として図29に示されるように、位置決め部材が光束の一部と干渉するおそれがある。一方、上記変形例2では、一例として図30に示されるように、位置決め部材が光束と干渉することはない。 In this case, in Comparative Example 2, as shown in FIG. 29 as an example, the positioning member may interfere with a part of the light beam. On the other hand, in the second modification, as shown in FIG. 30 as an example, the positioning member does not interfere with the light flux.
ところで、ハーフミラーHM2は、外形サイズが大きくなるにつれて価格が高くなる。そこで、ハーフミラーHM2は、可能な限り小さくする(例えば、光束幅に対して+2mm程度の寸法)ことが望まれる。この場合、ハーフミラーHM2を位置決め基準に当接させるのが困難となるため、ハーフミラーHM2は、光束の光路に合わせて位置調整された後、接着等により光学ハウジングに固定される。 By the way, the price of the half mirror HM2 increases as the outer size increases. Therefore, it is desired that the half mirror HM2 be as small as possible (for example, a dimension of about +2 mm with respect to the light flux width). In this case, since it is difficult to bring the half mirror HM2 into contact with the positioning reference, the position of the half mirror HM2 is adjusted according to the optical path of the light beam, and then fixed to the optical housing by bonding or the like.
《変形例6》
変形例6では、各光源は、一例として図31(A)に示されるように、その中心を通り、射出面に直交する方向を射出軸とし、一例として図31(B)に示されるように、モノリシックに形成された2つの発光部を有している。すなわち、各光源は、いわゆる2チャンネル(2ch)のマルチビーム半導体レーザを有している。ここでは、一例として、2つの発光部の中心間距離Dは50μmである。
<< Modification 6 >>
In the modified example 6, each light source passes through the center of the light source as shown in FIG. 31A as an example, and the direction orthogonal to the exit surface is the exit axis, and as shown in FIG. 31B as an example. And has two light emitting portions formed monolithically. That is, each light source has a so-called two-channel (2ch) multi-beam semiconductor laser. Here, as an example, the distance D between the centers of the two light emitting units is 50 μm.
さらに、各光源は、一例として図32に示されるように、Z軸方向に関する発光部間隔がD・sinγとなるように、射出軸まわりに角度γだけ回動した状態で光学ハウジングに取り付けられている。なお、ここでは、「発光部間隔」とは2つの発光部の中心間距離をいう。 Further, as shown in FIG. 32 as an example, each light source is attached to the optical housing in a state where it is rotated by an angle γ around the emission axis so that the interval between the light emitting portions in the Z-axis direction is D · sin γ. Yes. Here, the “light emitting portion interval” refers to the distance between the centers of the two light emitting portions.
また、一例として図33に示されるように、光源2200Aから射出される2つの光束を光束LB1−1と光束LB1−2とする。そして、ハーフミラーHMで反射された光束LB1−1を光束LB1−1aとし、ハーフミラーHMを透過した光束LB1−1を光束LB1−1dとする。さらに、ハーフミラーHMで反射された光束LB1−2を光束LB1−2aとし、ハーフミラーHMを透過した光束LB1−2を光束LB1−2dとする。
As an example, as shown in FIG. 33, two light beams emitted from the
光束LB1−1a及び光束LB1−2aは、反射ミラーM1で反射された後、偏向反射面1で+X側へ偏向反射され、走査光学系を介して感光体ドラム2030aに到達する。光束LB1−1d及び光束LB1−2dは、反射ミラーM2及び反射ミラーM3で反射された後、偏向反射面2で−X側へ偏向反射され、走査光学系を介して感光体ドラム2030dに到達する。
The light beam LB1-1a and the light beam LB1-2a are reflected by the reflection mirror M1, then deflected and reflected to the + X side by the deflection reflection surface 1, and reach the
ポリゴンミラー2104は時計回りに回転しているため、感光体ドラム2030aでは−Y方向に光走査され、感光体ドラム2030dでは+Y方向に光走査される。
Since the
光束LB1−1a及び光束LB1−2aは、ハーフミラーHMと反射ミラーM1とにより、合計2回反射される。光束LB1−1d及び光束LB1−2dは、反射ミラーM2と反射ミラーM3とにより、合計2回反射される。すなわち、発光部から偏向反射面までの光路において、偏向反射面1に入射する光束の折り曲げ回数と、偏向反射面2に入射する光束の折り曲げ回数との差は偶数(ここでは、0)である。そのため、感光体ドラム2030aにおいても、感光体ドラム2030dにおいても、光束LB1−1が分割された光束(光束LB1−1a及び光束LB1−1d)が光走査における「先行ビーム」になり、光束LB1−2が分割された光束(光束LB1−2a及び光束LB1−2d)が光走査における「後行ビーム」となる。なお、光源2200Bから射出される2つの光束(光束LB2−1と光束LB2−2とする)についても同様である。
The light beam LB1-1a and the light beam LB1-2a are reflected a total of two times by the half mirror HM and the reflection mirror M1. The light beam LB1-1d and the light beam LB1-2d are reflected a total of two times by the reflection mirror M2 and the reflection mirror M3. That is, in the optical path from the light emitting unit to the deflecting / reflecting surface, the difference between the number of times the light beam is incident on the deflecting / reflecting surface 1 and the number of times the light beam is incident on the deflecting / reflecting surface 2 is an even number (here, 0) . Therefore, in both the
この場合、以下の利点がある。 In this case, there are the following advantages.
(1)不図示の同期検知センサで、書き込み開始タイミングを決定するための「同期信号」を検知した後、書き込み開始までの時間(ディレイ時間)を全ての感光体ドラムで共通化することができる。 (1) After a “synchronization signal” for determining the write start timing is detected by a synchronization detection sensor (not shown), the time until the start of writing (delay time) can be shared by all the photosensitive drums. .
(2)感光体ドラム2030a及び感光体ドラム2030dについて、同期信号を同じ光束LB1−1で検知することができる。また、感光体ドラム2030b及び感光体ドラム2030cについて、同期信号を同じ光束LB2−1で検知することができる。
(2) For the
そこで、制御手順、及び制御回路を単純化することができる。なお、発光部の数が3以上のLDアレイを用いる場合も同様である。 Therefore, the control procedure and the control circuit can be simplified. The same applies when an LD array having three or more light emitting portions is used.
《変形例7》
変形例7では、一例として図34に示されるように、ハーフミラーHM4で反射された光束は2枚の反射ミラーを介して偏向反射面に入射し、ハーフミラーHM4を透過した光束は1枚の反射ミラーを介して偏向反射面に入射している。すなわち、ハーフミラーHM4とポリゴンミラー2104との間では、ハーフミラーHM4で反射された光束の光路上に配置された反射ミラーの枚数と、ハーフミラーHM4を透過した光束の光路上に配置された反射ミラーの枚数との差は、奇数である。なお、反射される回数の観点からいえば、互いに異なる偏向反射面に入射する2つの光束の反射回数の差は偶数(ここでは2回)となる。
<<
In the modified example 7, as shown in FIG. 34 as an example, the light beam reflected by the half mirror HM4 is incident on the deflecting / reflecting surface via two reflection mirrors, and the light beam transmitted through the half mirror HM4 is one sheet. The light is incident on the deflecting reflecting surface through the reflecting mirror. That is, between the half mirror HM4 and the
以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置2010によると、2つの光源(2200A、2200B)、偏向器前光学系、ポリゴンミラー2104、走査光学系A、走査光学系B、及び走査制御装置などを備えている。
As described above, according to the
偏向器前光学系は、2つのカップリングレンズ(2201A、2201B)、2つのシリンドリカルレンズ(2202A、2202B)、ハーフミラーHM、3枚の反射ミラー(M1、M2、M3)を有している。 The pre-deflector optical system includes two coupling lenses (2201A, 2201B), two cylindrical lenses (2202A, 2202B), a half mirror HM, and three reflection mirrors (M1, M2, M3).
ハーフミラーHMは、各光源から射出され、対応するカップリングレンズを介した光束を、透過光束と反射光束とに分割する。 The half mirror HM divides a light beam emitted from each light source and passing through a corresponding coupling lens into a transmitted light beam and a reflected light beam.
反射ミラーM1は、ハーフミラーHMで反射された各光束の光路上に配置され、各光束を偏向反射面1に導光する。反射ミラーM2は、ハーフミラーHMを透過した各光束の光路上に配置され、各光束の進行方向を折り曲げる。反射ミラーM3は、反射ミラーM2で反射された各光束の光路上に配置され、各光束を偏向反射面2に導光する。また、反射ミラーM2及び反射ミラーM3は、各偏向反射面に入射する複数の光束の光源からの光路の長さが互いに同じになるように、それらの配置位置が調整されている。 The reflection mirror M1 is disposed on the optical path of each light beam reflected by the half mirror HM, and guides each light beam to the deflecting reflection surface 1. The reflection mirror M2 is disposed on the optical path of each light beam that has passed through the half mirror HM, and bends the traveling direction of each light beam. The reflection mirror M3 is disposed on the optical path of each light beam reflected by the reflection mirror M2, and guides each light beam to the deflecting reflection surface 2. In addition, the arrangement positions of the reflection mirror M2 and the reflection mirror M3 are adjusted so that the lengths of the optical paths from the light sources of the plurality of light beams incident on the respective deflection reflection surfaces are the same.
そこで、光走査装置2010によると、光学性能を低下させることなく、低コスト化及び小型化を図ることができる。
Therefore, according to the
なお、各偏向反射面に入射する複数の光束の光源からの光路の長さは、画像品質に影響しない範囲内で、若干のずれがあっても良い。 It should be noted that the length of the optical path from the light source of the plurality of light beams incident on each deflecting reflection surface may be slightly shifted within a range that does not affect the image quality.
また、本実施形態に係るカラープリンタ2000によると、光走査装置2010を備えているため、画像品質を低下させることなく、低コスト化及び小型化を図ることができる。
Further, according to the
また、上記実施形態では、画像形成装置として、トナー像が感光体ドラムから転写ベルトを介して記録紙に転写されるカラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、記録紙に直接転写されるカラープリンタであっても良い。 In the above embodiment, the case where the image forming apparatus is a color printer in which a toner image is transferred from a photosensitive drum to a recording sheet via a transfer belt has been described. However, the present invention is not limited to this. It may be a color printer that is directly transferred to the printer.
また、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光プロッタやデジタル複写装置であっても良い。 In the above embodiment, a color printer is described as the image forming apparatus. However, the present invention is not limited to this. For example, an optical plotter or a digital copying apparatus may be used.
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で転写対象物としての印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、CTスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。 Further, an image forming apparatus using a silver salt film as the image carrier may be used. In this case, a latent image is formed on the silver salt film by optical scanning, and this latent image can be visualized by a process equivalent to a developing process in a normal silver salt photographic process. Then, it can be transferred to a photographic paper as a transfer object by a process equivalent to a printing process in a normal silver salt photographic process. Such an image forming apparatus can be implemented as an optical plate making apparatus or an optical drawing apparatus that draws a CT scan image or the like.
また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体(ポジの印画紙)を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。 Further, an image forming apparatus using a color developing medium (positive photographic paper) that develops color by the heat energy of a beam spot as an image carrier may be used. In this case, a visible image can be directly formed on the image carrier by optical scanning.
要するに、上記光走査装置2010を備えた画像形成装置であれば、結果として、画像品質を低下させることなく、低コスト化及び小型化を図ることができる。
In short, if the image forming apparatus includes the
10…ホルダ、2000…カラープリンタ(画像形成装置)、2010…光走査装置、2030a〜2030d…感光体ドラム(像担持体)、2104…ポリゴンミラー(光偏向器)、2105A,2105B…第1走査レンズ(走査光学系の一部)、2106a〜2106d…折り返しミラー(走査光学系の一部)、2108b,2108c…折り返しミラー(走査光学系の一部)、2107a〜2107d…折り返しミラー(走査光学系の一部)、2109a〜2109d…第2走査レンズ(走査光学系の一部)、2200A,2200B…光源、2201A,2201B…カップリングレンズ、2202A,2202B…シリンドリカルレンズ、2203…光束分割部材、HM…ハーフミラー(光束分割部材)、HM2〜HM4…ハーフミラー(光束分割部材)、M1…反射ミラー、M2…反射ミラー、M3…反射ミラー。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
光源と、
前記光源から射出された光束を、前記第1の方向に直交する第2の方向に関して集光する結像光学系と、
前記結像光学系を介した光束を、透過光束である第1光束と反射光束である第2光束とに分割する光束分割部材と、
前記光束分割部材からの前記第1光束の光路上に配置された第1反射光学系と、
前記光束分割部材からの前記第2光束の光路上に配置された第2反射光学系と、
前記第2の方向に平行な軸まわりに回転する6面の偏向反射面を有し、前記第1反射光学系を介した前記第1光束及び前記第2反射光学系を介した前記第2光束が互いに異なる偏向反射面に、前記第2の方向に直交する面に対して傾斜した方向から入射され、各光束を偏向する光偏向器と、
前記光偏向器で偏向された各光束を、それぞれ対応する被走査面に導く走査光学系と、を備え、
前記第1反射光学系及び前記第2反射光学系のいずれかは、少なくとも2枚の反射ミラーを有し、該少なくとも2枚の反射ミラーは、前記第1光束及び前記第2光束について、光束が進行する距離と該光束が通過する媒質の屈折率との比が、前記光束分割部材から対応する偏向反射面までの光路において互いに等しくなるように配置されている光走査装置。 An optical scanning device that individually scans a plurality of scanned surfaces with a light beam in a first direction,
A light source;
An imaging optical system for condensing the light beam emitted from the light source in a second direction orthogonal to the first direction;
A light beam splitting member that splits the light beam that has passed through the imaging optical system into a first light beam that is a transmitted light beam and a second light beam that is a reflected light beam;
A first reflective optical system disposed on an optical path of the first light flux from the light flux splitting member;
A second reflective optical system disposed on the optical path of the second light flux from the light flux splitting member;
The first light flux via the first reflective optical system and the second light flux via the second reflective optical system having six deflecting reflective surfaces rotating about an axis parallel to the second direction An optical deflector that is incident on a different deflecting reflecting surface from a direction inclined with respect to a surface orthogonal to the second direction, and deflects each light beam;
A scanning optical system that guides each light beam deflected by the optical deflector to a corresponding scanned surface, and
Either of the first reflection optical system and the second reflection optical system has at least two reflection mirrors, and the at least two reflection mirrors have a light flux for the first light flux and the second light flux. An optical scanning device in which a ratio of a traveling distance and a refractive index of a medium through which the light beam passes is equal to each other in an optical path from the light beam dividing member to a corresponding deflecting reflection surface.
前記光束分割部材は、前記第2光源から射出された光束を透過光束である第3光束と反射光束である第4光束とに分割し、
前記第3光束は前記第1反射光学系を介して、前記第4光束は前記第2反射光学系を介して、前記互いに異なる偏向反射面に入射することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の光走査装置。 The light source is a first light source, and a second light source disposed at a position different from the first light source in the second direction,
The light beam splitting member splits a light beam emitted from the second light source into a third light beam that is a transmitted light beam and a fourth light beam that is a reflected light beam,
The third light beam is incident on the different deflecting reflection surfaces through the first reflection optical system, and the fourth light beam is incident on the different deflection reflection surfaces through the second reflection optical system. The optical scanning device according to any one of claims.
前記第1反射光学系の2枚の反射ミラーが、前記少なくとも2枚の反射ミラーであることを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の光走査装置。 The first reflection optical system has two reflection mirrors, the second reflection optical system has one reflection mirror,
9. The optical scanning device according to claim 1, wherein the two reflection mirrors of the first reflection optical system are the at least two reflection mirrors. 10.
前記複数の像担持体を、それぞれ対応する画像情報に応じて変調された光束により走査する請求項1〜9のいずれか一項に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。 A plurality of image carriers;
An image forming apparatus comprising: the optical scanning device according to claim 1, wherein the plurality of image carriers are scanned with light beams modulated according to corresponding image information.
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-
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- 2011-04-28 JP JP2011100305A patent/JP2012233931A/en not_active Withdrawn
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