JP2013025003A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
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、光により被走査面を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、レーザファクシミリ、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 recent years, electrophotographic image forming apparatuses used in laser printers, laser plotters, digital copiers, laser facsimiles, or multi-function machines including these have become more colorized and faster, and photoconductor drums that are image carriers. Tandem type image forming apparatuses having a plurality of (usually four) are widely used.
一例として特許文献1には、感光体ドラム毎に光走査装置を備える画像形成装置が開示されている。
As an example,
また、一例として特許文献2には、2段構造のポリゴンミラーを備える光走査装置が開示されている。
As an example,
また、一例として特許文献3には、1段構造のポリゴンミラーに複数の光束が斜入射される光走査装置が開示されている。
As an example,
現在、オフィス向け、あるいはパーソナル向けの画像形成装置は、小型化、及び軽量化の要望が非常に高い。そして、それを実現するには、光走査装置の高さを低くする(厚さを薄くする)ことが重要である。 Currently, there is a great demand for miniaturization and weight reduction of image forming apparatuses for offices or personal use. In order to realize this, it is important to reduce the height of the optical scanning device (reduce the thickness).
しかしながら、特許文献2及び特許文献3に開示されている光走査装置では、さらに大幅に高さを低くするのは困難であった。
However, in the optical scanning devices disclosed in
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走査する光走査装置であって、第1の被走査面に向かう第1の光束を偏向する第1光偏向器と、第2の被走査面に向かう第2の光束を偏向する第2光偏向器と、前記第1光偏向器と前記第2光偏向器との間に配置された走査光学系とを備え、前記走査光学系は、2つの光学面を有する1つの走査レンズを含み、前記第1光偏向器で偏向された前記第1の光束は、前記走査レンズの一側の光学面に入射し、他側の光学面から射出されて前記第1の被走査面に導光され、前記第2光偏向器で偏向された前記第2の光束は、前記走査レンズの前記他側の光学面に入射し、前記一側の光学面から射出されて前記第2の被走査面に導光されることを特徴とする光走査装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device that individually scans a plurality of scanned surfaces with a light beam, and the first optical deflector that deflects the first light beam toward the first scanned surface. And a second optical deflector for deflecting the second light beam directed toward the second surface to be scanned, and a scanning optical system disposed between the first optical deflector and the second optical deflector. The scanning optical system includes one scanning lens having two optical surfaces, and the first light beam deflected by the first optical deflector is incident on an optical surface on one side of the scanning lens, The second light beam emitted from the other optical surface, guided to the first scanned surface, and deflected by the second optical deflector is incident on the other optical surface of the scanning lens. Then, the optical scanning device is characterized in that it is emitted from the optical surface on one side and guided to the second surface to be scanned.
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、高さを大幅に低くすることができる。 According to the optical scanning device of the present invention, the height can be significantly reduced.
本発明の画像形成装置によれば、小型化、及び軽量化を図ることができる。 According to the image forming apparatus of the present invention, it is possible to reduce the size and weight.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図18に基づいて説明する。図1には、一実施形態に係るカラープリンタ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、定着装置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
なお、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。 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.
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変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置2090は、通信制御装置2080を介して受信した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)を光走査装置2010に通知する。
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。 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).
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、プリンタ制御装置2090からの多色の画像情報に基づいて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装置の方向に移動する。なお、光走査装置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、定着装置2050に送られる。
Recording paper is stored in the
定着装置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
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.
次に、前記光走査装置2010の構成について説明する。
Next, the configuration of the
光走査装置2010は、一例として図2及び図3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)、偏光ビームスプリッタ2205、反射ミラー2206、2つのポリゴンミラー(2104A、2104B)、走査光学系、及び走査制御装置(図示省略)等を備えている。
As shown in FIG. 2 and FIG. 3 as an example, the
光源2200Aは、波長λ1で、偏光ビームスプリッタ2205の入射面に対して45°傾斜した直線偏光を、−Y方向に射出する。
The
光源2200Bは、波長λ2(<λ1)で、偏光ビームスプリッタ2205の入射面に対して45°傾斜した直線偏光が、+X方向に射出される。
The
ここでは、λ1=780nm、λ2=655nmとしている。 Here, λ1 = 780 nm and λ2 = 655 nm.
また、各光源は、一例として図4に示されるように、40個の発光部が2次元的に配列されている面発光レーザアレイを有している。 Each light source has a surface emitting laser array in which 40 light emitting units are two-dimensionally arranged as shown in FIG. 4 as an example.
図2に戻り、カップリングレンズ2201Aは、光源2200Aから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
Returning to FIG. 2, the
カップリングレンズ2201Bは、光源2200Bから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
The
偏光ビームスプリッタ2205は、カップリングレンズ2201Aの−Y側で、かつカップリングレンズ2201Bの+X側に配置されている。
The
偏光ビームスプリッタ2205の偏光分離面は、波長λ1の光に対しては、偏光方向がZ軸方向に平行な直線偏光(「s偏光」という)を透過させ、偏光方向が該s偏光に直交する直線偏光(「p偏光」という)を反射し、波長λ2の光に対しては、p偏光を透過させ、s偏光を反射する特性を有している。
The polarization separation surface of the
そこで、カップリングレンズ2201Aを介した波長λ1の光束は、偏光ビームスプリッタ2205でs偏光(「光束LBa」という)とp偏光(「光束LBd」という)に分割され、該光束LBaは偏光ビームスプリッタ2205を透過し、該光束LBdは偏光ビームスプリッタ2205で+X方向に反射される(図5(A)参照)。
Therefore, the light beam having the wavelength λ1 via the
また、カップリングレンズ2201Bを介した波長λ2の光束は、偏光ビームスプリッタ2205でs偏光(「光束LBc」という)とp偏光(「光束LBb」という)に分割され、該光束LBbは偏光ビームスプリッタ2205を透過し、該光束LBcは偏光ビームスプリッタ2205で−Y方向に反射される(図5(B)参照)。
Further, the light beam having the wavelength λ2 via the
すなわち、光束LBaと光束LBcは、略同一の光路を通って、偏光ビームスプリッタ2205からポリゴンミラー2104Aに向かう。
That is, the light beam LBa and the light beam LBc travel from substantially the same optical path toward the
また、光束LBbと光束LBdは、略同一の光路を通って、偏光ビームスプリッタ2205から反射ミラー2206に向かう。
Further, the light beam LBb and the light beam LBd travel from substantially the same optical path toward the
反射ミラー2206は、光束LBb及び光束LBdをポリゴンミラー2104Bに向かう方向に反射する。
The
ポリゴンミラー2104Aは、回転四面鏡を有している。各鏡が偏向反射面である。ポリゴンミラー2104Aは、光束LBa及び光束LBcを+X側に偏向する。
The
ポリゴンミラー2104Bは、回転四面鏡を有している。各鏡が偏向反射面である。ポリゴンミラー2104Bは、光束LBb及び光束LBdを−X側に偏向する。
The
ポリゴンミラー2104Aとポリゴンミラー2104Bは、X軸方向に関して離れて配置され、Y軸方向及びZ軸方向に関してほぼ同じ位置に配置されている、
The
ポリゴンミラー2104Aとポリゴンミラー2104Bは、ポリゴンミラー2104Aの一の偏向反射面に対してポリゴンミラー2104Bのいずれの偏向反射面も平行にならないように回転される。
走査光学系は、X軸方向に関して、ポリゴンミラー2104Aとポリゴンミラー2104Bとの間に配置されている。
The scanning optical system is disposed between the
走査光学系は、4つの偏光ビームスプリッタ(S1、S2、S3、S4)、3つの走査レンズ(L1、L2、L3)、2つのダイクロイックミラー(D1、D2)、2つの1/4波長板(W1、W3)、及び2つの3/4波長板(W2、W4)を有している。 The scanning optical system includes four polarizing beam splitters (S1, S2, S3, S4), three scanning lenses (L1, L2, L3), two dichroic mirrors (D1, D2), and two quarter-wave plates ( W1, W3) and two 3/4 wave plates (W2, W4).
偏光ビームスプリッタS1は、ポリゴンミラー2104Aで偏向された光束の光路上に配置されている。偏光ビームスプリッタS1は、s偏光を透過させ、p偏光を反射する。
The polarization beam splitter S1 is disposed on the optical path of the light beam deflected by the
走査レンズL1は、偏光ビームスプリッタS1の+X側に配置されている。 The scanning lens L1 is disposed on the + X side of the polarization beam splitter S1.
走査レンズL1の各光学面のZ軸方向に直交する断面(主走査断面)の形状は、次の(1)式で表現される非円弧形状である。ここで、xはX軸方向のいわゆるデプスである。また、yは主走査対応方向に関する光軸からの距離である。そして、Kは円錐定数、A1、A2、A3、A4、A5、A6、…は、高次の係数である。さらに、Cm=1/Ryであり、Ryは近軸曲率半径である。 The shape of the cross section (main scanning cross section) orthogonal to the Z-axis direction of each optical surface of the scanning lens L1 is a non-arc shape expressed by the following equation (1). Here, x is a so-called depth in the X-axis direction. Further, y is a distance from the optical axis in the main scanning corresponding direction. K is a conic constant, and A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 5 , A 6 ,... Are high-order coefficients. Furthermore, Cm = 1 / Ry, where Ry is the paraxial radius of curvature.
また、走査レンズL1の各光学面のY軸方向に直交する断面(副走査断面)の形状は、次の(2)式で表現される。 The shape of the cross section (sub-scanning cross section) orthogonal to the Y-axis direction of each optical surface of the scanning lens L1 is expressed by the following equation (2).
上記(2)式におけるRz(0)は、副走査断面内における光軸上の曲率半径である。また、B1、B2、B3、B4、B5、B6、…は、高次の係数である。 Rz (0) in the above equation (2) is a radius of curvature on the optical axis in the sub-scanning section. B 1 , B 2 , B 3 , B 4 , B 5 , B 6 ,... Are higher-order coefficients.
具体例が図6に示されている。ここでは、−X側の光学面が一側の面であり、+X側の光学面が他側の面である。 A specific example is shown in FIG. Here, the optical surface on the −X side is a surface on one side, and the optical surface on the + X side is a surface on the other side.
図3に戻り、1/4波長板W1は、走査レンズL1の+X側に配置され、入射光束に1/4波長の光学的な位相差を付与する。 Returning to FIG. 3, the quarter-wave plate W1 is disposed on the + X side of the scanning lens L1, and gives an optical phase difference of a quarter wavelength to the incident light beam.
ダイクロイックミラーD1は、1/4波長板W1の+X側に配置されている。このダイクロイックミラーD1は、波長λtよりも長い波長の光を反射し、波長λtよりも短い波長の光を透過させる。ここでは、λt=700nmとなるように設定されている。 The dichroic mirror D1 is disposed on the + X side of the quarter wavelength plate W1. The dichroic mirror D1 reflects light having a wavelength longer than the wavelength λt and transmits light having a wavelength shorter than the wavelength λt. Here, λt = 700 nm is set.
3/4波長板W2は、ダイクロイックミラーD1の+X側に配置され、入射光束に3/4波長の光学的な位相差を付与する。 The 3/4 wavelength plate W2 is disposed on the + X side of the dichroic mirror D1, and gives an optical phase difference of 3/4 wavelength to the incident light beam.
偏光ビームスプリッタS2は、3/4波長板W2の+X側に配置されている。偏光ビームスプリッタS2は、s偏光を透過させ、p偏光を+Z方向に反射する。 The polarizing beam splitter S2 is disposed on the + X side of the 3/4 wavelength plate W2. The polarization beam splitter S2 transmits s-polarized light and reflects p-polarized light in the + Z direction.
走査レンズL2は、偏光ビームスプリッタS2の+X側に配置されている。 The scanning lens L2 is disposed on the + X side of the polarization beam splitter S2.
走査レンズL2は、一例として図7(A)〜図7(C)に示されるように、Y軸方向に平行な2回対称軸A1と、X軸方向に平行な2回対称軸A2とを有している。そこで、走査レンズL2では、+X側の光学面と−X側の光学面は同じ形状である。 As an example, as shown in FIGS. 7A to 7C, the scanning lens L2 includes a two-fold symmetry axis A1 parallel to the Y-axis direction and a two-fold symmetry axis A2 parallel to the X-axis direction. Have. Therefore, in the scanning lens L2, the + X side optical surface and the −X side optical surface have the same shape.
走査レンズL2の各光学面の具体例が、図8に示されている。また、走査レンズL2は、中心肉厚が19mmであり、波長655nmの光に対する屈折率は1.52396である。 A specific example of each optical surface of the scanning lens L2 is shown in FIG. Further, the scanning lens L2 has a center thickness of 19 mm and a refractive index with respect to light having a wavelength of 655 nm is 1.52396.
偏光ビームスプリッタS3は、走査レンズL2の+X側に配置されている。偏光ビームスプリッタS3は、p偏光を透過させ、s偏光を+Z方向に反射する。 The polarization beam splitter S3 is disposed on the + X side of the scanning lens L2. The polarization beam splitter S3 transmits p-polarized light and reflects s-polarized light in the + Z direction.
3/4波長板W4は、偏光ビームスプリッタS3の+X側に配置され、入射光束に3/4波長の光学的な位相差を付与する。 The 3/4 wavelength plate W4 is disposed on the + X side of the polarization beam splitter S3, and gives an optical phase difference of 3/4 wavelength to the incident light beam.
ダイクロイックミラーD2は、3/4波長板W4の+X側に配置されている。このダイクロイックミラーD2は、ダイクロイックミラーD1と同様に、波長λtよりも長い波長の光を反射し、波長λtよりも短い波長の光を透過させる。 The dichroic mirror D2 is disposed on the + X side of the 3/4 wavelength plate W4. Similar to the dichroic mirror D1, the dichroic mirror D2 reflects light having a wavelength longer than the wavelength λt and transmits light having a wavelength shorter than the wavelength λt.
1/4波長板W3は、ダイクロイックミラーD2の+X側に配置され、入射光束に1/4波長の光学的な位相差を付与する。 The quarter wavelength plate W3 is disposed on the + X side of the dichroic mirror D2, and gives an optical phase difference of a quarter wavelength to the incident light beam.
走査レンズL3は、上記走査レンズL1と同じ形状の走査レンズであり、1/4波長板W3の+X側に配置されている。ここでは、+X側の光学面が一側の面であり、−X側の光学面が他側の面である。 The scanning lens L3 is a scanning lens having the same shape as the scanning lens L1, and is disposed on the + X side of the quarter-wave plate W3. Here, the + X side optical surface is the one side surface, and the −X side optical surface is the other side surface.
ここでは、一例として図9に示されるように、各走査レンズにおいて、入射する複数の光束の入射位置の重心が2回対称軸A2上に位置するように設定されている。 Here, as an example, as shown in FIG. 9, in each scanning lens, the center of gravity of the incident position of a plurality of incident light beams is set so as to be positioned on the two-fold symmetry axis A2.
偏光ビームスプリッタS4は、走査レンズL3の+X側に配置されている。偏光ビームスプリッタS4は、p偏光を透過させ、s偏光を+Z方向に反射する。 The polarization beam splitter S4 is disposed on the + X side of the scanning lens L3. The polarization beam splitter S4 transmits p-polarized light and reflects s-polarized light in the + Z direction.
そこで、ポリゴンミラー2104Aで偏向された光束LBaは、図10に示されるように、偏光ビームスプリッタS1を透過し、走査レンズL1を通過して1/4波長板W1に入射する。1/4波長板W1を通過した光束LBaは、ダイクロイックミラーD1で反射され、再度1/4波長板W1に入射する。そこで、1/4波長板W1を通過して走査レンズL1に向かう(戻る)光束LBaはp偏光となる。この光束LBaは、走査レンズL1を再度通過した後、偏光ビームスプリッタS1で+Z方向に反射され、感光体ドラム2030aに向かう。
Therefore, as shown in FIG. 10, the light beam LBa deflected by the
また、ポリゴンミラー2104Aで偏向された光束LBcは、図11に示されるように、偏光ビームスプリッタS1を透過し、走査レンズL1を通過して1/4波長板W1に入射する。1/4波長板W1を通過した光束LBcは、ダイクロイックミラーD1を透過し、3/4波長板W2に入射する。3/4波長板W2を通過した光束LBcはs偏光のままである。この光束LBcは、偏光ビームスプリッタS2を透過し、走査レンズL2の−X側の光学面に入射する。走査レンズL2の+X側の光学面から射出された光束LBcは、偏光ビームスプリッタS3で+Z方向に反射され、感光体ドラム2030cに向かう。
Further, as shown in FIG. 11, the light beam LBc deflected by the
また、ポリゴンミラー2104Bで偏向された光束LBbは、図12に示されるように、偏光ビームスプリッタS4を透過し、走査レンズL3を通過して1/4波長板W3に入射する。1/4波長板W3を通過した光束LBbは、ダイクロイックミラーD2を透過し、3/4波長板W4に入射する。3/4波長板W4を通過した光束LBbはp偏光のままである。この光束LBbは、偏光ビームスプリッタS3を透過し、走査レンズL2の+X側の光学面に入射する。走査レンズL2の−X側の光学面から射出された光束LBbは、偏光ビームスプリッタS2で+Z方向に反射され、感光体ドラム2030bに向かう。
Further, as shown in FIG. 12, the light beam LBb deflected by the
また、ポリゴンミラー2104Bで偏向された光束LBdは、図13に示されるように、偏光ビームスプリッタS4を透過し、走査レンズL3を通過して1/4波長板W3に入射する。1/4波長板W3を通過した光束LBdは、ダイクロイックミラーD2で反射され、再度1/4波長板W3に入射する。そこで、1/4波長板W3を通過して走査レンズL3に向かう(戻る)光束LBdはs偏光となる。この光束LBdは、走査レンズL3を再度通過した後、偏光ビームスプリッタS4で+Z方向に反射され、感光体ドラム2030dに向かう。
Further, as shown in FIG. 13, the light beam LBd deflected by the
このように、走査光学系では、偏光ビームスプリッタで+Z方向に反射されるまでは、各光束の光路はいずれもZ軸方向に直交する同一面内に存在している。 As described above, in the scanning optical system, the optical paths of the respective light beams exist in the same plane orthogonal to the Z-axis direction until they are reflected in the + Z direction by the polarization beam splitter.
図14(A)には、光束LBa及び光束LBdに対する走査光学系の主走査方向(破線)及び副走査方向(実線)における結像性能が示されている。なお、x=0は、感光体ドラム2030a及び感光体ドラム2030dの表面位置に対応している。図14(B)には、感光体ドラム2030a及び感光体ドラム2030dの表面を走査する際の等速直線運動からのずれが示されている。これは、fθ特性と呼ばれている。
FIG. 14A shows imaging performance in the main scanning direction (broken line) and sub-scanning direction (solid line) of the scanning optical system with respect to the light beam LBa and the light beam LBd. Note that x = 0 corresponds to the surface positions of the
図15(A)には、光束LBb及び光束LBcに対する走査光学系の主走査方向(破線)及び副走査方向(実線)における結像性能が示されている。なお、x=0は、感光体ドラム2030b及び感光体ドラム2030cの表面位置に対応している。図15(B)には、感光体ドラム2030b及び感光体ドラム2030cの表面を走査する際の等速直線運動からのずれが示されている。
FIG. 15A shows the imaging performance in the main scanning direction (broken line) and the sub-scanning direction (solid line) of the scanning optical system with respect to the light beam LBb and the light beam LBc. Note that x = 0 corresponds to the surface positions of the
ところで、ポリゴンミラー2104Aとポリゴンミラー2104Bは、一例として図16に示されるように、Z軸方向からみたとき、ポリゴンミラー2104Aの一の偏向反射面とポリゴンミラー2104Bの一の偏向反射面とのなす角(ずれ角)がφとなるように回転している。ここでは、ずれ角φが略45°となるように設定されている。
As shown in FIG. 16 as an example, the
一般に、ずれ角φは、2つのポリゴンミラーが均等にずらしてある場合は、ポリゴンミラーの面数をMとすると、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φ1のとき、大きい方のずれ角φ2は、360°÷M−φ1となる。 In general, when two polygon mirrors are evenly shifted, the shift angle φ is φ = (360 ° ÷ M) / 2, that is, 180 ° ÷ M, where M is the number of polygon mirror surfaces. However, when the shift is not uniform, when the smaller shift angle is φ1, the larger shift angle φ2 is 360 ° / M−φ1.
本実施形態では、ポリゴンミラー2104Aで偏向された光束LBaが感光体ドラム2030aを走査している期間は、ポリゴンミラー2104Bで偏向された光束LBdが感光体ドラム2030dに向かうことはない。反対に、ポリゴンミラー2104Bで偏向された光束LBdが感光体ドラム2030dを走査している期間は、ポリゴンミラー2104Aで偏向された光束LBaが感光体ドラム2030aに向かうことはない。
In the present embodiment, during the period in which the light beam LBa deflected by the
そこで、走査制御装置は、光束LBaが感光体ドラム2030aを走査する期間は、ブラック画像情報に基づいて光源2200Aを制御し、光束LBdが感光体ドラム2030dを走査する期間は、イエロー画像情報に基づいて光源2200Aを制御する(図17参照)。
Therefore, the scanning control device controls the
同様に、ポリゴンミラー2104Aで偏向された光束LBcが感光体ドラム2030cを走査している期間は、ポリゴンミラー2104Bで偏向された光束LBbが感光体ドラム2030bに向かうことはない。反対に、ポリゴンミラー2104Bで偏向された光束LBbが感光体ドラム2030bを走査している期間は、ポリゴンミラー2104Aで偏向された光束LBcが感光体ドラム2030cに向かうことはない。
Similarly, during the period in which the light beam LBc deflected by the
そこで、走査制御装置は、光束LBcが感光体ドラム2030cを走査する期間は、マゼンタ画像情報に基づいて光源2200Bを制御し、光束LBbが感光体ドラム2030bを走査する期間は、シアン画像情報に基づいて光源2200Bを制御する(図18参照)。
Therefore, the scanning control device controls 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)、2つのカップリングレンズ(2201A、2201B)、偏光ビームスプリッタ2205、反射ミラー2206、2つのポリゴンミラー(2104A、2104B)、走査光学系、及び走査制御装置等を備えている。
As described above, according to the
光源2200Aは、波長780nmで、偏光ビームスプリッタ2205の入射面に対して45°傾斜した直線偏光を射出し、光源2200Bは、波長655nmで、偏光ビームスプリッタ2205の入射面に対して45°傾斜した直線偏光を射出する。
The
偏光ビームスプリッタ2205は、光源2200Aからの光束をs偏光である光束LBaとp偏光である光束LBdに分割し、光源2200Bからの光束をp偏光である光束LBbとs偏光である光束LBcに分割する。そして、光束LBaと光束LBcは、同一の光路を通ってポリゴンミラー2104Aに入射し、光束LBbと光束LBdは、同一の光路を通ってポリゴンミラー2104Bに入射する。
走査光学系は、X軸方向に関して、2つのポリゴンミラーの間に配置され、4つの偏光ビームスプリッタ(S1、S2、S3、S4)、3つの走査レンズ(L1、L2、L3)、2つのダイクロイックミラー(D1、D2)、2つの1/4波長板(W1、W3)、及び2つの3/4波長板(W2、W4)を有している。 The scanning optical system is disposed between two polygon mirrors with respect to the X-axis direction, and includes four polarizing beam splitters (S1, S2, S3, S4), three scanning lenses (L1, L2, L3), and two dichroic. It has mirrors (D1, D2), two quarter wave plates (W1, W3), and two 3/4 wave plates (W2, W4).
走査光学系を構成するすべての光学素子は、それらの中心がZ軸方向に関して略一致するように配置されている。 All optical elements constituting the scanning optical system are arranged so that their centers substantially coincide with each other in the Z-axis direction.
ポリゴンミラー2104Aで偏向された光束LBaは、偏光ビームスプリッタS1、走査レンズL1、1/4波長板W1、ダイクロイックミラーD1、1/4波長板W1、走査レンズL1、及び偏光ビームスプリッタS1を介して感光体ドラム2030aに導光される。
The light beam LBa deflected by the
ポリゴンミラー2104Aで偏向された光束LBcは、偏光ビームスプリッタS1、走査レンズL1、1/4波長板W1、ダイクロイックミラーD1、3/4波長板W2、偏光ビームスプリッタS2、走査レンズL2、及び偏光ビームスプリッタS3を介して感光体ドラム2030cに導光される。
The light beam LBc deflected by the
ポリゴンミラー2104Bで偏向された光束LBbは、偏光ビームスプリッタS4、走査レンズL3、1/4波長板W3、ダイクロイックミラーD2、3/4波長板W4、偏光ビームスプリッタS3、走査レンズL2、及び偏光ビームスプリッタS2を介して感光体ドラム2030bに導光される。
The light beam LBb deflected by the
ポリゴンミラー2104Bで偏向された光束LBdは、偏光ビームスプリッタS4、走査レンズL3、1/4波長板W3、ダイクロイックミラーD2、1/4波長板W3、走査レンズL3、及び偏光ビームスプリッタS4を介して感光体ドラム2030dに導光される。
The light beam LBd deflected by the
この場合は、各ポリゴンミラーで偏向された4つの光束(光束LBa、光束LBb、光束LBc、光束LBd)は、いずれもZ軸方向に直交する同一面内を移動した後、対応する感光体ドラムに向かう。すなわち、走査光学系では、従来の折り返しミラーによる立体的な光束の這い回しが不要である。そこで、光走査装置2010の高さを大幅に低くすることができる。
In this case, the four light beams (light beam LBa, light beam LBb, light beam LBc, and light beam LBd) deflected by the respective polygon mirrors all move in the same plane orthogonal to the Z-axis direction, and then the corresponding photosensitive drum. Head for. In other words, the scanning optical system does not require a three-dimensional light beam swirling by a conventional folding mirror. Therefore, the height of the
そして、カラープリンタ2000は、光走査装置2010を備えているため、その結果として、小型化、及び軽量化を図ることができる。
The
なお、上記実施形態において、一例として図19に示されるように、3つの走査レンズ(L1、L2、L3)の形状が同じであっても良い。 In the above embodiment, as shown in FIG. 19 as an example, the shapes of the three scanning lenses (L1, L2, L3) may be the same.
図20(A)には、光束LBaの光路を1本の直線とした場合の該光路と走査レンズとの関係が示されている。図20(B)には、光束LBcの光路を1本の直線とした場合の該光路と走査レンズとの関係が示されている。光束LBaが通過する2番目の走査レンズは走査レンズL1であり、光束LBcが通過する2番目の走査レンズは走査レンズL2である。そこで、走査レンズL1と走査レンズL2が同一形状であれば、光束LBaが通過する2番目の走査レンズの光学的な位置と、光束LBcが通過する2番目の走査レンズの光学的な位置とを略一致させることができる。 FIG. 20A shows a relationship between the optical path and the scanning lens when the optical path of the light beam LBa is a single straight line. FIG. 20B shows the relationship between the optical path and the scanning lens when the optical path of the light beam LBc is a single straight line. The second scanning lens through which the light beam LBa passes is the scanning lens L1, and the second scanning lens through which the light beam LBc passes is the scanning lens L2. Therefore, if the scanning lens L1 and the scanning lens L2 have the same shape, the optical position of the second scanning lens through which the light beam LBa passes and the optical position of the second scanning lens through which the light beam LBc passes are determined. Can be substantially matched.
また、図21(A)には、光束LBbの光路を1本の直線とした場合の該光路と走査レンズとの関係が示されている。図21(B)には、光束LBdの光路を1本の直線とした場合の該光路と走査レンズとの関係が示されている。光束LBbが通過する2番目の走査レンズは走査レンズL2であり、光束LBdが通過する2番目の走査レンズは走査レンズL3である。そこで、走査レンズL2と走査レンズL3が同一形状であれば、光束LBbが通過する2番目の走査レンズの光学的な位置と、光束LBdが通過する2番目の走査レンズの光学的な位置とを略一致させることができる。 FIG. 21A shows the relationship between the optical path and the scanning lens when the optical path of the light beam LBb is a single straight line. FIG. 21B shows a relationship between the optical path and the scanning lens when the optical path of the light beam LBd is a single straight line. The second scanning lens through which the light beam LBb passes is the scanning lens L2, and the second scanning lens through which the light beam LBd passes is the scanning lens L3. Therefore, if the scanning lens L2 and the scanning lens L3 have the same shape, the optical position of the second scanning lens through which the light beam LBb passes and the optical position of the second scanning lens through which the light beam LBd pass are determined. Can be substantially matched.
このように、走査レンズL1、走査レンズL2、及び走査レンズL3を同一形状とすることにより、各走査レンズの組み付けを容易とすることができる。また、低コスト化を図ることができる。 As described above, the scanning lens L1, the scanning lens L2, and the scanning lens L3 have the same shape, so that the scanning lenses can be easily assembled. Moreover, cost reduction can be achieved.
なお、上記実施形態では、画像形成装置が4つの感光体ドラムを有する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、画像形成装置が2つの感光体ドラム(感光体ドラムA、感光体ドラムB)を有していても良い。 In the above embodiment, the case where the image forming apparatus has four photosensitive drums has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the image forming apparatus has two photosensitive drums (photosensitive drum A, photosensitive drum A, It may have a photoreceptor drum B).
この場合、一例として図22に示されるように、前記光源2200B、及び前記カップリングレンズ2201Aは、不要である。また、一例として図23に示されるように、前記偏光ビームスプリッタS1、前記偏光ビームスプリッタS4、前記2つのダイクロイックミラー(D1、D2)、前記2つの1/4波長板(W1、W3)、及び前記2つの3/4波長板(W2、W4)も不要である。
In this case, as shown in FIG. 22 as an example, the
この場合、ポリゴンミラー2104Aで偏向された光束は、図24に示されるように、走査レンズL1、偏光ビームスプリッタS2、走査レンズL2、偏光ビームスプリッタS3を介して感光体ドラムBに導光される。
In this case, the light beam deflected by the
また、ポリゴンミラー2104Bで偏向された光束は、図25に示されるように、走査レンズL3、偏光ビームスプリッタS3、走査レンズL2、偏光ビームスプリッタS2を介して感光体ドラムAに導光される。
Further, as shown in FIG. 25, the light beam deflected by the
なお、この場合に、一例として図26に示されるように、更に、前記走査レンズL1、及び前記走査レンズL3がなくても良い。 In this case, as shown in FIG. 26 as an example, the scanning lens L1 and the scanning lens L3 may be omitted.
また、上記実施形態では、各光源が40個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where each light source had 40 light emission parts, it is not limited to this.
また、上記実施形態では、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画像形成装置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画像形成装置であっても良い。 In the above embodiment, the case of the image forming apparatus in which the toner image is transferred from the photosensitive drum to the recording paper via the transfer belt has been described. However, the present invention is not limited to this, and the toner image is directly transferred to the recording paper. An image forming 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.
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、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。 In the above embodiment, the case of a color printer is described as the image forming apparatus. However, the present invention is also suitable for an image forming apparatus other than a printer, for example, a copier, a facsimile, or a multifunction machine in which these are integrated.
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)、2104A,2104B…ポリゴンミラー(光偏向器)、2200a〜2200d…光源、2205…偏光ビームスプリッタ、D1,D2…ダイクロイックミラー、L1,L2,L3…走査レンズ、W1,W3…1/4波長板、W2,W4…3/4波長板。 2000 ... color printer (image forming apparatus), 2010 ... optical scanning device, 2030a-2030d ... photosensitive drum (image carrier), 2104A, 2104B ... polygon mirror (optical deflector), 2200a-2200d ... light source, 2205 ... polarized light Beam splitter, D1, D2 ... Dichroic mirror, L1, L2, L3 ... Scan lens, W1, W3 ... 1/4 wavelength plate, W2, W4 ... 3/4 wavelength plate.
Claims (10)
第1の被走査面に向かう第1の光束を偏向する第1光偏向器と、
第2の被走査面に向かう第2の光束を偏向する第2光偏向器と、
前記第1光偏向器と前記第2光偏向器との間に配置された走査光学系とを備え、
前記走査光学系は、2つの光学面を有する1つの走査レンズを含み、前記第1光偏向器で偏向された前記第1の光束は、前記走査レンズの一側の光学面に入射し、他側の光学面から射出されて前記第1の被走査面に導光され、前記第2光偏向器で偏向された前記第2の光束は、前記走査レンズの前記他側の光学面に入射し、前記一側の光学面から射出されて前記第2の被走査面に導光されることを特徴とする光走査装置。 An optical scanning device that individually scans a plurality of scanned surfaces with a light beam,
A first optical deflector for deflecting a first light beam directed toward the first scanned surface;
A second optical deflector for deflecting the second light beam traveling toward the second scanned surface;
A scanning optical system disposed between the first optical deflector and the second optical deflector,
The scanning optical system includes one scanning lens having two optical surfaces, and the first light beam deflected by the first optical deflector is incident on an optical surface on one side of the scanning lens, and the other. The second light beam emitted from the optical surface on the side, guided to the first surface to be scanned, and deflected by the second optical deflector enters the optical surface on the other side of the scanning lens. An optical scanning device, wherein the optical scanning device is emitted from the optical surface on one side and guided to the second surface to be scanned.
前記第2光偏向器は、更に第4の被走査面に向かう第4の光束を偏向し、
前記走査光学系は、前記第1光偏向器と前記第2の走査レンズとの間に配置された第1のビーム分離手段と、前記第2の走査レンズと前記第1の走査レンズとの間に配置された第2のビーム分離手段と、前記第1の走査レンズと前記第3の走査レンズとの間に配置された第3のビーム分離手段と、前記第2光偏向器と前記第3の走査レンズとの間に配置された第4のビーム分離手段とを含み、
前記第1光偏向器で偏向された前記第1の光束は、前記第1のビーム分離手段、前記第2の走査レンズ、前記第2のビーム分離手段、前記第1の走査レンズ、及び前記第3のビーム分離手段を介して前記第1の被走査面に導光され、
前記第2光偏向器で偏向された前記第2の光束は、前記第4のビーム分離手段、前記第3の走査レンズ、前記第3のビーム分離手段、前記第1の走査レンズ、及び前記第2のビーム分離手段を介して前記第2の被走査面に導光され、
前記第1光偏向器で偏向された前記第3の光束は、前記第1のビーム分離手段、前記第2の走査レンズ、前記第2のビーム分離手段、前記第2の走査レンズ、及び前記第1のビーム分離手段を介して前記第3の被走査面に導光され、
前記第2光偏向器で偏向された前記第4の光束は、前記第4のビーム分離手段、前記第3の走査レンズ、前記第3のビーム分離手段、前記第3の走査レンズ、及び前記第4のビーム分離手段を介して前記第4の被走査面に導光されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光走査装置。 The first optical deflector further deflects the third light flux toward the third scanned surface,
The second optical deflector further deflects the fourth light beam toward the fourth surface to be scanned,
The scanning optical system includes a first beam separating unit disposed between the first optical deflector and the second scanning lens, and between the second scanning lens and the first scanning lens. The second beam separating means arranged in the first, the third beam separating means arranged between the first scanning lens and the third scanning lens, the second optical deflector and the third And a fourth beam separating means disposed between the scanning lens and
The first light beam deflected by the first optical deflector includes the first beam separating unit, the second scanning lens, the second beam separating unit, the first scanning lens, and the first beam. 3 is guided to the first surface to be scanned through the beam separation means 3,
The second light beam deflected by the second optical deflector includes the fourth beam separation unit, the third scanning lens, the third beam separation unit, the first scanning lens, and the first beam. Guided to the second surface to be scanned through two beam separating means,
The third light beam deflected by the first optical deflector includes the first beam separation unit, the second scanning lens, the second beam separation unit, the second scanning lens, and the first beam. Guided to the third surface to be scanned through one beam separating means,
The fourth light beam deflected by the second optical deflector includes the fourth beam separating means, the third scanning lens, the third beam separating means, the third scanning lens, and the 4. The optical scanning device according to claim 1, wherein the light is guided to the fourth surface to be scanned through four beam separation units.
前記第3の光束及び前記第4の光束は、いずれも前記第1の波長とは異なる第2の波長の光束であり、
前記前記第2のビーム分離手段及び前記第3のビーム分離手段は、ダイクロイックミラーを含むことを特徴とする請求項4に記載の光走査装置。 The first light beam and the second light beam are both light beams having a first wavelength,
The third light beam and the fourth light beam are both light beams having a second wavelength different from the first wavelength,
5. The optical scanning device according to claim 4, wherein the second beam separation unit and the third beam separation unit include a dichroic mirror.
前記第2の光束及び前記第3の光束は、いずれも前記第1の偏光方向に直交する第2の偏光方向の直線偏光であり、
前記第1〜第4のビーム分離手段は、それぞれ偏光ビームスプリッタを含むことを特徴とする請求項4又は5に記載の光走査装置。 The first light flux and the fourth light flux are both linearly polarized light in the first polarization direction,
The second light flux and the third light flux are both linearly polarized light in a second polarization direction orthogonal to the first polarization direction,
6. The optical scanning device according to claim 4, wherein each of the first to fourth beam separation units includes a polarization beam splitter.
前記光源は、前記第1の光束及び前記第2の光束を射出する第1の光源と、前記第3の光束及び前記第4の光束を射出する第2の光源とを含むことを特徴とする請求項4〜7のいずれか一項に記載の光走査装置。 The first optical deflector and the second optical deflector rotate so that none of the reflective surfaces of the second optical deflector is parallel to one reflective surface of the first optical deflector,
The light source includes a first light source that emits the first light flux and the second light flux, and a second light source that emits the third light flux and the fourth light flux. The optical scanning device according to claim 4.
前記第1の光源及び前記第2の光源から射出される光束は、円偏光あるいは前記偏光分離素子の入射面に対して偏光方向が略45°傾斜した直線偏光であることを特徴とする請求項8に記載の光走査装置。 A common polarization separation element disposed on an optical path of a light beam emitted from the first light source and the second light source;
The light beam emitted from the first light source and the second light source is circularly polarized light or linearly polarized light whose polarization direction is inclined by approximately 45 ° with respect to the incident surface of the polarization separation element. 9. The optical scanning device according to 8.
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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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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