JP2014041193A - Optical scanner - Google Patents

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JP2014041193A
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源一郎 工藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanner using a plurality of light sources, configured to reduce printing misregistration in a main-scanning direction on a scanned surface by using an inexpensive deflector, and to form a high-definition image with a simple configuration, and to provide an image forming device using the same.SOLUTION: A light-scanning optical system includes: light source means in which the largest gap between light fluxes separated from each other in a sub-scanning direction on a deflection surface is 0.1 mm or larger and N light-emitting spots are provided; first optical means for imaging a focal line of the light flux from the light source means near the deflection surface; deflection means; second optical means for forming spots on a scanned surface; and write start position detection means. The light-emitting spots of the light source means are grouped into M sets (M≥2, M<N) of light-emitting spot groups according to the sub-scanning position. The write start position of each group is decided by at least one beam in the group.

Description

本発明は、光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ(多機能プリンタ)の光走査装置に関するものである。   The present invention relates to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus using the same, and more particularly to an optical scanning apparatus for a laser beam printer, a digital copying machine, or a multifunction printer (multifunction printer) having an electrophotographic process.

従来、複数の発光部(発光点)を有する光源手段(多ビーム光源)からの複数の光束を被走査面としての感光ドラム(感光体)面上にスポット形成する光走査装置が提案されている。これら光走査装置における被走査面上の主走査方向の書き出し位置を検知(同期検知)する方法は、大別すると以下の2つの方法で行なわれていた。
(a)各光束(ビーム)毎に同期検知信号を生成するタイプ(特許文献1参照)
(b)複数光源を用いて一つの同期検知を行うタイプ(特許文献2参照)
例えば、特許文献1ではマルチビームのビーム毎に同期信号を生成する技術が開示されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed an optical scanning device that spot-forms a plurality of light beams from a light source means (multi-beam light source) having a plurality of light emitting portions (light emitting points) on a photosensitive drum (photosensitive member) surface as a surface to be scanned. . The method of detecting (synchronizing detection) the writing position in the main scanning direction on the surface to be scanned in these optical scanning devices is roughly classified into the following two methods.
(A) Type that generates a synchronization detection signal for each light beam (see Patent Document 1)
(B) A type in which one synchronization detection is performed using a plurality of light sources (see Patent Document 2).
For example, Patent Document 1 discloses a technique for generating a synchronization signal for each multi-beam.

また、特許文献2では主走査方向の走査位置が等しい複数ビームで一つの同期信号を生成する技術が開示されている。   Patent Document 2 discloses a technique for generating one synchronization signal with a plurality of beams having the same scanning position in the main scanning direction.

特開2000−235154号公報JP 2000-235154 A 特許第4081973号明細書Japanese Patent No. 4081973

しかしながら、上述の特許文献に開示された従来技術では、同期検知が行えなくなる課題や、高価な偏向器を使用しなければならないという課題が生じる。   However, the conventional techniques disclosed in the above-mentioned patent documents have a problem that synchronization detection cannot be performed and a problem that an expensive deflector must be used.

上記タイプ(a)の方法では、ビーム数が多くなれば、全ビームの同期検知を行なうために要する時間が長くなり、一走査中に全発光部のビームの同期検知を行うことが困難になるという課題が発生する。またタイプ(b)の方法では、同期検知を行うビームが偏向面上で副走査方向に離間しているため、高精度な反射面を有するポリゴンミラーを用いる必要があり、従来の安価な偏向器を用いることができないという問題が発生する。なぜなら、副走査方向に離間した複数発光点を有する光走査装置では、従来の偏向器を使用すると、副走査のビーム位置に応じて、画像の書き出し位置が主走査方向にずれてしまい、画像を劣化させるという問題が生じるからである。   In the method of type (a), if the number of beams increases, the time required for performing synchronous detection of all the beams becomes longer, and it becomes difficult to perform synchronous detection of the beams of all the light emitting units during one scan. The problem occurs. In the type (b) method, since the beam for performing synchronous detection is separated in the sub-scanning direction on the deflection surface, it is necessary to use a polygon mirror having a highly accurate reflection surface. The problem that cannot be used occurs. This is because in an optical scanning device having a plurality of light emitting points separated in the sub-scanning direction, when a conventional deflector is used, the image writing position is shifted in the main scanning direction in accordance with the sub-scanning beam position, and the image is This is because a problem of deterioration occurs.

以上のように、多ビーム光源を用いた光走査装置において、従来の偏向器を用いると、被走査面上において主走査方向の印字位置ずれが発生し、モアレやジッタ−の画像不良が生じる。また異なる複数の画像を重ね合わせて画像形成を行うカラー画像形成装置においては、色ごとに印字位置ずれが生じる、所謂色ずれが発生する。   As described above, when a conventional deflector is used in an optical scanning device using a multi-beam light source, a printing position shift in the main scanning direction occurs on the surface to be scanned, and moiré or jitter image defects occur. Further, in a color image forming apparatus that forms an image by superposing a plurality of different images, a so-called color misregistration occurs in which a print misregistration occurs for each color.

そこで、本発明の目的は、複数光源を用いた光走査装置において、安価な偏向器を用いて被走査面上における主走査方向の印字位置ずれを低減でき、高精細な画像が形成できる簡易な構成の光走査装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an optical scanning apparatus using a plurality of light sources, which can reduce a printing position deviation in the main scanning direction on a scanned surface using an inexpensive deflector and can easily form a high-definition image. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device having a configuration and an image forming apparatus using the same.

上記目的を達成するために、本発明は、最も副走査方向に離れた光束の偏向面上の間隔が0.1mm以上離れたN個の発光点を有する光源手段と、該光源手段からの光束を偏向面近傍に焦線を結像させる第一光学手段と、偏向手段と被走査面にスポットを形成する第二の光学手段と、書き出し位置検知手段とを有する光走査光学系において、該光源手段は、副走査位置に応じてM組(M≧2、M<N)の発光素子群にグループ分かれており、各グループの書き出し位置はグループ内の少なくとも1つのビームにより決定されていることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides light source means having N light emitting points whose distance on the deflection surface of the light beam farthest away in the sub-scanning direction is 0.1 mm or more, and the light flux from the light source means In the optical scanning optical system having a first optical means for forming a focal line in the vicinity of the deflecting surface, a second optical means for forming a spot on the deflecting means and the surface to be scanned, and a writing position detecting means, the light source The means is divided into M groups (M ≧ 2, M <N) of light emitting element groups according to the sub-scanning positions, and the writing position of each group is determined by at least one beam in the group. Features.

本発明によれば、安価な偏向器を用いても被走査面上における主走査方向の印字位置ずれを低減でき、高精細な画像が形成できる簡易な構成の光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することができる。   According to the present invention, an optical scanning device having a simple configuration capable of reducing a printing position deviation in the main scanning direction on a surface to be scanned and forming a high-definition image even using an inexpensive deflector, and an image using the same A forming apparatus can be provided.

本発明の実施例1の主走査断面図Main scanning sectional view of Embodiment 1 of the present invention 本発明における実施例1の偏向面近傍の主走査断面拡大図FIG. 4 is an enlarged view of a main scanning section in the vicinity of the deflection surface of the first embodiment of the present invention. 本発明の実施例1の偏向反射面上におけるマルチビームの副走査間隔を示す模式図Schematic diagram showing the sub-scanning interval of multi-beams on the deflecting reflecting surface of Example 1 of the present invention 本発明の実施例1の書き出し位置決定のタイミングチャートTiming chart for determining the writing position according to the first embodiment of the present invention 本発明の実施例1の書き出し位置測定方法を示す模式図Schematic diagram showing the method for measuring the writing position of Example 1 of the present invention 本発明の実施例1の偏向反射面の傾きを示す図The figure which shows the inclination of the deflection | deviation reflective surface of Example 1 of this invention. 本発明の実施例1の被走査面におけるビーム書き出し位置を示す図The figure which shows the beam writing position in the to-be-scanned surface of Example 1 of this invention. 本発明の実施例2の偏向反射面上におけるマルチビームの副走査間隔を示す模式図Schematic diagram showing the sub-scanning interval of the multi-beam on the deflecting reflecting surface of Example 2 of the present invention 本発明の実施例2の書き出し位置決定のタイミングチャートTiming chart for determining write start position according to the second embodiment of the present invention 本発明の実施例3の偏向反射面上におけるマルチビームの副走査間隔を示す模式図Schematic diagram showing the sub-scanning interval of the multi-beam on the deflecting reflecting surface of Example 3 of the present invention 本発明の実施例3の書き出し位置決定のタイミングチャートTiming chart for determining write start position according to embodiment 3 of the present invention 本発明の実施例3のBD検知ビームを示す図The figure which shows the BD detection beam of Example 3 of this invention. 本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図1 is a schematic view of a main part of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention.

以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

以下、図1を参照して、本発明の第1の実施例による、光走査装置について説明する。   Hereinafter, an optical scanning apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

図1は本発明の実施形態1の主走査方向要部断面図(主走査断面図)である。   FIG. 1 is a cross-sectional view (main scanning cross-sectional view) of the main part in the main scanning direction of Embodiment 1 of the present invention.

図2は図1に偏向反射面近傍を拡大した断面図であり、BD光学系へ向かう光束と偏向反射面の関係を示す主走査方向の要部断面図(主走査断面図)である。   FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the deflecting / reflecting surface in FIG. 1, and is a main-portion cross-sectional view (main-scanning cross-sectional view) in the main scanning direction showing the relationship between the light beam traveling toward the BD optical system and the deflecting / reflecting surface.

本実施例の光源部は、1次元配列された16個の発光点を有する半導体レーザーで構成されており、図2に示す光束は、実線及び2点鎖線が発光点1からの光束を、1点鎖線がコリメーターレンズ及びfθレンズの光軸を、破線は発光点2からの光束を示している。   The light source unit of this embodiment is composed of a semiconductor laser having 16 light emitting points arranged one-dimensionally. The light beam shown in FIG. The dotted line indicates the optical axis of the collimator lens and the fθ lens, and the broken line indicates the light flux from the light emitting point 2.

尚、本明細書においては走査レンズの光軸と光偏向器により偏向された光束とが形成する面を主走査断面、走査レンズの光軸を含み主走査断面と直交する面を副走査断面と定義する。   In this specification, the surface formed by the optical axis of the scanning lens and the light beam deflected by the optical deflector is a main scanning section, and the surface including the optical axis of the scanning lens and perpendicular to the main scanning section is a sub-scanning section. Define.

図中、1は光源手段であり、16個の発光点を有する半導体レーザーより成っている。2は矩形形状の開口絞りであり、光源手段1から射出した光束を副走査方向のみ光束幅を規制している。3はコリメータレンズであり、開口絞り2を通過した光束を主走査、副走査ともに略平行光束に変換している。4はシリンドリカルレンズであり、副走査方向のみに所定の屈折力を有している。5は主走査方向に光束幅を規制する矩形形状の開口絞りであり、副走査方向はビーム幅より広い開口幅になっている。尚、開口絞り2及び5、コリメータレンズ3、そしてシリンドリカルレンズ4等の各要素は入射光学手段の一要素を構成している。   In the figure, reference numeral 1 denotes a light source means, which comprises a semiconductor laser having 16 light emitting points. A rectangular aperture stop 2 regulates the width of the light beam emitted from the light source means 1 only in the sub-scanning direction. A collimator lens 3 converts the light beam that has passed through the aperture stop 2 into a substantially parallel light beam in both main scanning and sub-scanning. A cylindrical lens 4 has a predetermined refractive power only in the sub-scanning direction. Reference numeral 5 denotes a rectangular aperture stop that regulates the beam width in the main scanning direction. The sub scanning direction has an aperture width wider than the beam width. Each element such as the aperture stops 2 and 5, the collimator lens 3, and the cylindrical lens 4 constitutes an element of the incident optical means.

6は偏向素子としての光偏向器であり、例えばポリゴンミラー(回転多面鏡)より成り、モーター等の駆動手段(不図示)により図中矢印A方向に一定速度で回転している。   Reference numeral 6 denotes an optical deflector as a deflecting element, which is composed of, for example, a polygon mirror (rotating polygon mirror), and is rotated at a constant speed in the direction of arrow A in the figure by a driving means (not shown) such as a motor.

11a、11bはfθ特性を有する走査レンズ(fθレンズ)であり、副走査断面内において光偏向器5の偏向面5a又はその近傍と被走査面としての感光ドラム面12又はその近傍との間を略共役関係にすることにより光偏向器の面倒れ補正機能を有している。   Reference numerals 11a and 11b denote scanning lenses (fθ lenses) having fθ characteristics, and the distance between the deflection surface 5a of the optical deflector 5 or the vicinity thereof and the photosensitive drum surface 12 or the vicinity thereof as a scanned surface in the sub-scan section. By having a substantially conjugate relationship, the optical deflector has a surface tilt correction function.

7は反射ミラー(以下、「BDミラー」と記す。)であり、同期検知を行うための光束(BD光束)を後述する同期検出素子10側へ反射させている。このBDミラー8は後述する同期位置検出手段へ導かれた光束を折り返すためのものであり、装置全体の小型化を図るために配置されている。   Reference numeral 7 denotes a reflection mirror (hereinafter referred to as “BD mirror”), which reflects a light beam (BD light beam) for performing synchronization detection to the side of the synchronization detection element 10 described later. The BD mirror 8 is used for turning back a light beam guided to a synchronization position detecting means described later, and is arranged to reduce the size of the entire apparatus.

8は結像レンズ(以下、「BDレンズ」と記す。)であり、感光ドラム面12上の走査開始位置のタイミングを決定するための同期信号検知用の光束(BD光束)を主走査断面内及び副走査断面内において共に同期検出素子9のセンサー面上に結像させている。即ち、BDレンズ6は主走査断面内においては同期検出素子9のセンサー面上に結像させ、副走査断面内においては光偏向器5の偏向面5aと同期検出素子9のセンサー面とを光学的に略共役にし倒れ補正機能(面倒れ補正系)を有している。これにより、光偏向器の反射面が副走査方向に傾いても同期検出素子9のセンサー面から光束が外れ難くしている。   Reference numeral 8 denotes an imaging lens (hereinafter referred to as “BD lens”), and a sync signal detection light beam (BD light beam) for determining the timing of the scanning start position on the photosensitive drum surface 12 is within the main scanning section. In the sub-scan section, both are imaged on the sensor surface of the synchronous detection element 9. That is, the BD lens 6 forms an image on the sensor surface of the synchronization detection element 9 in the main scanning section, and optically connects the deflection surface 5a of the optical deflector 5 and the sensor surface of the synchronization detection element 9 in the sub-scanning section. Therefore, it is substantially conjugate and has a tilt correction function (surface tilt correction system). Thereby, even if the reflection surface of the optical deflector is tilted in the sub-scanning direction, the light beam is hardly separated from the sensor surface of the synchronization detecting element 9.

9は同期検出素子としての光センサー(以下、「BDセンサー」と記す。)であり、本実施形態ではBDセンサー9からの出力信号を検知して得られた同期信号(BD信号)を用いて感光ドラム面12上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。   Reference numeral 9 denotes an optical sensor (hereinafter referred to as “BD sensor”) as a synchronization detection element. In this embodiment, a synchronization signal (BD signal) obtained by detecting an output signal from the BD sensor 9 is used. The timing of the scanning start position for image recording on the photosensitive drum surface 12 is adjusted.

尚、BDミラー7、BDレンズ8、そしてBDセンサー9等の各要素は同期位置検出手段(BD光学系)の一要素を構成している。   Each element such as the BD mirror 7, the BD lens 8, and the BD sensor 9 constitutes one element of the synchronization position detecting means (BD optical system).

本実施形態において画像情報に応じて光源手段1より光変調され射出した光束は開口絞り2及び5によってその光束断面の大きさが制限され、コリメータレンズ3により略平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ4に入射する。シリンドリカルレンズ4に入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては収束して光偏向器6の偏向面6aにほぼ線像(主走査方向に長手の線像)として結像する。そして光偏向器6の偏向面6aで反射偏向された光束は走査レンズ11a、11bにより感光ドラム面12上にスポット状に結像され、該光偏向器5を矢印A方向に回転させることによって、該感光ドラム面12上を矢印B方向(主走査方向)に等速度で光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム面12上に画像記録を行っている。   In the present embodiment, the light beam modulated and emitted from the light source means 1 according to the image information is limited in size by the aperture stops 2 and 5, converted into a substantially parallel light beam by the collimator lens 3, and the cylindrical lens 4. Is incident on. Of the light beam incident on the cylindrical lens 4, the light beam is emitted as it is in the main scanning section. In the sub-scan section, the light beam converges to form a substantially line image (line image elongated in the main scanning direction) on the deflecting surface 6a of the optical deflector 6. The light beam reflected and deflected by the deflecting surface 6a of the optical deflector 6 is imaged in a spot shape on the photosensitive drum surface 12 by the scanning lenses 11a and 11b, and the optical deflector 5 is rotated in the direction of arrow A, Optical scanning is performed on the photosensitive drum surface 12 in the direction of arrow B (main scanning direction) at a constant speed. As a result, an image is recorded on the photosensitive drum surface 12 as a recording medium.

このとき感光ドラム面12上を光走査する前に該感光ドラム面12上の走査開始位置のタイミングを決定する。その為に、光偏向器5で反射偏向された光束をBDミラー7を介してBDレンズ8によりBDセンサー9に導光している。そしてBDセンサー9からの出力信号を検知して得られた同期信号(BD信号)を用いて発光点1から16の感光ドラム面12上への画像記録の走査開始位置タイミングを決定している。   At this time, the timing of the scanning start position on the photosensitive drum surface 12 is determined before optical scanning on the photosensitive drum surface 12. For this purpose, the light beam reflected and deflected by the optical deflector 5 is guided to the BD sensor 9 by the BD lens 8 through the BD mirror 7. Then, using the synchronization signal (BD signal) obtained by detecting the output signal from the BD sensor 9, the scanning start position timing of image recording on the photosensitive drum surface 12 from the light emitting points 1 to 16 is determined.

図2において、5は主走査方向の光束幅を規制する絞りであり、光源からの16個の光束の幅を規制している。   In FIG. 2, reference numeral 5 denotes a stop for restricting the light beam width in the main scanning direction, and restricts the widths of 16 light beams from the light source.

201は、コリメータレンズの光軸を、202は発光点1からの光束の主光線(絞り5の中心を通る光線)を示している。また、203は発光点16からの光束を示している。   201 indicates the optical axis of the collimator lens, and 202 indicates the principal ray of the light beam from the light emitting point 1 (light ray passing through the center of the stop 5). Reference numeral 203 denotes a light beam from the light emitting point 16.

204は、コリメータレンズの光軸201とfθレンズ11a,11bの光軸の交点であり、以下軸上偏向点と記す。   Reference numeral 204 denotes an intersection of the optical axis 201 of the collimator lens and the optical axes of the fθ lenses 11a and 11b, and is hereinafter referred to as an on-axis deflection point.

205はfθレンズの光軸であり、画像中心へ向かう光束の光軸と平行な直線である。   Reference numeral 205 denotes an optical axis of the fθ lens, which is a straight line parallel to the optical axis of the light beam toward the center of the image.

210は、画像中心へ向かう光束を偏向する際の偏向面の状態を、211はBDスリットの中心に向かう光束を偏向する場合の偏向面の状態を示す。また、本実施例では、発光部1及び16とコリメータレンズの光軸201のなす角度が1degになっている。これは、発光点の主走査方向の幅Wmと、コリメータレンズ3の焦点距離fcolにより   210 indicates the state of the deflecting surface when deflecting the light beam toward the center of the image, and 211 indicates the state of the deflecting surface when deflecting the light beam toward the center of the BD slit. In this embodiment, the angle formed between the light emitting units 1 and 16 and the optical axis 201 of the collimator lens is 1 deg. This is due to the width Wm of the light emitting point in the main scanning direction and the focal length fcol of the collimator lens 3.

で計算できる。 It can be calculated with

図3に偏向面6a上の各ビームの位置を示す。   FIG. 3 shows the position of each beam on the deflection surface 6a.

同図において、横軸が反射面の主走査方向、縦軸が副走査方向を示す。また、光源1の発光部1から16は、主走査方向に長い潜像として偏向反射面近傍に結像している。図3では、各光束の主光線の到達位置を丸で示しており、主走査方向副走査方向ともに等間隔で配置されている。本実施例では、偏向反射面6aにおいて、発光部16からの光束の主光線は、発光部1からの光束に対して、副走査方向0.269mm上方で反射されている。また、ビーム16とビーム1では入射角(コリメータの光軸201とfθレンズの光軸205のなす角)が異なる。従って、被走査面12上では、ビーム1が走査下流側つまり走査先方、ビーム16が走査上流側(走査後方)のビームとなる。また、図3に示すようにビーム1から16は、副走査方向の位置に応じて6つのグループに分けられており、各グループ内の少なくとも一つのビームの同期位置検出信号により書きだしタイミングが決定されている。   In the figure, the horizontal axis represents the main scanning direction of the reflecting surface, and the vertical axis represents the sub-scanning direction. Further, the light emitting units 1 to 16 of the light source 1 form an image in the vicinity of the deflection reflection surface as a latent image that is long in the main scanning direction. In FIG. 3, the arrival positions of the principal rays of the respective light beams are indicated by circles, and are arranged at equal intervals in the main scanning direction and the sub-scanning direction. In the present embodiment, the principal ray of the light beam from the light emitting unit 16 is reflected by 0.269 mm above in the sub-scanning direction with respect to the light beam from the light emitting unit 1 on the deflecting reflection surface 6a. Further, the incident angle (angle formed by the optical axis 201 of the collimator and the optical axis 205 of the fθ lens) is different between the beam 16 and the beam 1. Therefore, on the surface to be scanned 12, the beam 1 is the downstream side of the scanning, that is, the scanning destination, and the beam 16 is the upstream side of the scanning (backward of the scanning). As shown in FIG. 3, the beams 1 to 16 are divided into six groups according to the position in the sub-scanning direction, and the writing timing is determined by the synchronous position detection signal of at least one beam in each group. Has been.

BDミラー7に向かう光束200は、偏向器6の偏向面6aが矢印の方向に回転して211の状態の時に、走査角(走査レンズの光軸205となす角)が54deg.でBDスリットの中心に光束が向かうように構成されている。尚、本実施例の絞り5は軸上偏向点204(コリメータレンズの光軸201とfθレンズの光軸205の交点)から22.5mmの位置に配置されている。   The light beam 200 directed to the BD mirror 7 has a scanning angle (angle formed with the optical axis 205 of the scanning lens) of 54 deg. When the deflecting surface 6a of the deflector 6 rotates in the direction of the arrow 211. The light beam is directed to the center of the BD slit. The diaphragm 5 of this embodiment is disposed at a position 22.5 mm from the on-axis deflection point 204 (intersection of the collimator lens optical axis 201 and the fθ lens optical axis 205).

表1は本実施形態における光走査装置の設計値である。   Table 1 shows design values of the optical scanning device in the present embodiment.

(コリメータレンズ)
本実施例のコリメータレンズの出射面は以下の数式で表される回転対称非球面形状で構成されている。
(Collimator lens)
The exit surface of the collimator lens of the present embodiment has a rotationally symmetric aspherical shape represented by the following formula.

出射面を非球面形状とすることにより、マルチビーム間の被走査面における焦点位置差を低減させ、スポット径差の発生を抑制している。 By making the exit surface an aspherical shape, the focal position difference on the surface to be scanned between the multiple beams is reduced, and the occurrence of a spot diameter difference is suppressed.

(シリンドリカルレンズ)
本実施例では、シリンドリカルレンズの入射面に回折面を設け、環境変動によるスポット径変動を抑制している。
(Cylindrical lens)
In this embodiment, a diffractive surface is provided on the incident surface of the cylindrical lens to suppress spot diameter fluctuation due to environmental fluctuation.

位相関数は、   The phase function is

但し、mは回折次数、EからE10、FからF10は位相係数である。ここで、FからF10が副走査方向のパワーを表す項となっている。 Where m is the diffraction order, E 1 to E 10 , and F 0 to F 10 are phase coefficients. Here, F 0 to F 10 are terms representing the power in the sub-scanning direction.

(走査光学系)
第1、第2の結像レンズ6a,6bの形状は、以下の数式により表される。
(Scanning optical system)
The shapes of the first and second imaging lenses 6a and 6b are expressed by the following mathematical expressions.

それぞれ結像レンズと光軸との交点を原点とし、図1に示すように光軸に対して走査開始側と走査終了側で、光軸をX軸、主走査面内において光軸と直交する方向をY軸、副走査面内で光軸と直交する方向をZ軸とし、以下の関数で表せる。   The intersection of the imaging lens and the optical axis is the origin, and as shown in FIG. 1, the optical axis is the X axis on the scanning start side and the scanning end side with respect to the optical axis. The direction is the Y axis, and the direction orthogonal to the optical axis in the sub-scanning plane is the Z axis.

但し、Rは曲率半径、K、B、B、B、B10は非球面係数である。 Here, R is the radius of curvature, K, B 4, B 6 , B 8, B 10 are aspherical coefficients.

本実施例では主走査方向の形状を光軸に対し、対称に構成している、つまり走査開始側と走査終了側の非球面係数を一致させている。   In this embodiment, the shape in the main scanning direction is symmetrical with respect to the optical axis, that is, the aspheric coefficients on the scanning start side and the scanning end side are made to coincide.

また副走査方向は光軸に対して走査開始側と走査終了側で第2結像レンズ6bの1面の副走査面(光軸を含み主走査面と直交する面)内の曲率をレンズの有効部内において連続的に変化させており、主走査、副走査方向の形状を光軸に対して対称に構成している。   In the sub-scanning direction, the curvature in one sub-scanning surface (the surface including the optical axis and perpendicular to the main scanning surface) of the second imaging lens 6b is set on the scanning start side and the scanning end side with respect to the optical axis. It is continuously changed in the effective portion, and the shape in the main scanning and sub-scanning directions is configured symmetrically with respect to the optical axis.

副走査方向の形状は光軸に対して走査開始側と走査終了側で光軸をX軸、主走査面内において光軸と直交する方向をY軸、副走査面内で光軸と直交する方向をZ軸とし、以下の連続関数で表せる。
r1、r2、r4面の副走査方向関数
The shape in the sub scanning direction is the X axis on the scanning start side and the scanning end side with respect to the optical axis, the Y axis in the direction perpendicular to the optical axis in the main scanning plane, and the optical axis in the sub scanning plane. The direction is the Z axis, and can be expressed by the following continuous function.
Sub-scan direction function of r1, r2, r4 plane

(r’は副走査方向曲率半径、D、D、D、D、D10は係数)
係数のサフィックスsは走査開始側、eは走査終了側を表している。
(R ′ is the radius of curvature in the sub-scanning direction, and D 2 , D 4 , D 6 , D 8 , and D 10 are coefficients)
The coefficient suffix s represents the scanning start side, and e represents the scanning end side.

副走査方向の曲率半径とは主走査方向の形状(母線)に直交する断面内における曲率半径である。   The radius of curvature in the sub-scanning direction is a radius of curvature in a cross section perpendicular to the shape (bus line) in the main scanning direction.

(r’は副走査方向曲率半径、D、D、D、D、D10は係数)
係数のサフィックスsは走査開始側、eは走査終了側を表している。
(R ′ is the radius of curvature in the sub-scanning direction, and D 2 , D 4 , D 6 , D 8 , and D 10 are coefficients)
The coefficient suffix s represents the scanning start side, and e represents the scanning end side.

副走査方向の曲率半径とは主走査方向の形状(母線)に直交する断面内における曲率半径である。   The radius of curvature in the sub-scanning direction is a radius of curvature in a cross section perpendicular to the shape (bus line) in the main scanning direction.

本実施例の結像光学系6は、結像光学素子(結像レンズ)6a、6bを光透過性のパワーを有するプラスティックレンズで構成し、該結像光学素子の軽量化を達成するとともに、非球面を用いることにより設計上の自由度を向上させることも可能としている。   In the imaging optical system 6 of the present embodiment, the imaging optical elements (imaging lenses) 6a and 6b are made of plastic lenses having light transmitting power, and the imaging optical element is reduced in weight. It is also possible to improve the degree of freedom in design by using an aspherical surface.

尚、結像光学素子はガラス製であってもよく、更に回折のパワーを有する光学素子であってもよい。ガラス材料や回折面で構成した場合は、環境特性に優れた光走査装置を提供することが可能となる。   The imaging optical element may be made of glass or may be an optical element having diffraction power. When configured with a glass material or a diffractive surface, an optical scanning device having excellent environmental characteristics can be provided.

また本実施例では結像光学系を2枚の結像光学素子で構成しているが、これに限らず、1枚もしくは3枚以上で構成しても上記の実施例と同様の効果を得ることができる。   In this embodiment, the image forming optical system is composed of two image forming optical elements. However, the present invention is not limited to this, and the same effect as in the above embodiment can be obtained even if the image forming optical system is composed of one or three or more. be able to.

表2に本発明の実施例1における光走査装置の各数値を示す。ここで「E−x」は「10−x」を示している。 Table 2 shows numerical values of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention. Here, “E−x” indicates “10 −x ”.

R1面は結像光学素子6aの光偏向器10側の面、R2面は結像光学素子6aの被走査面7側の面、R3面は結像光学素子6bの光偏向器10側の面、R4面は結像光学素子6bの被走査面7側の面である。   The R1 surface is the surface on the optical deflector 10 side of the imaging optical element 6a, the R2 surface is the surface on the scanned surface 7 side of the imaging optical element 6a, and the R3 surface is the surface on the optical deflector 10 side of the imaging optical element 6b. , R4 is a surface of the imaging optical element 6b on the scanned surface 7 side.

図4にBD信号と走査開始タイミングの関係を示す。同図において、(a)はグループ6のタイミング、(b)はグループ2の走査開始タイミングを示す。 FIG. 4 shows the relationship between the BD signal and the scan start timing. In the figure, (a) shows the timing of group 6 and (b) shows the scanning start timing of group 2.

本実施例では、前述したように、ポリゴン偏向面6aで反射される光束の主光線の副走査位置に応じて、BD検知を行うビームを選択し、書き出しタイミング(書き出し位置)を決定している。図中「BD信号」は、BDセンサーにビームが入射したときに発生する信号(BD信号)を示す。同図において、グループ6においては、発光点16からの光束がBDスリットを主走査方向に横切り、BD信号がLo状態に変化してからT1秒後にビーム14は画像信号がONになり、画像を書き始める。同様にビーム15の画像信号はT2秒後にONになり、画像を書き出す。また、ビーム16はt3秒後に画像を書きだす。以下、同様に各グループの画像書き出しタイミングは、グループ1はビーム1、グループ2はビーム4、グループ3はビーム7、グループ4はビーム10、グループ5はビーム13のBD信号により書き出しタイミングが決定されている。   In this embodiment, as described above, a beam for performing BD detection is selected in accordance with the sub-scanning position of the principal ray of the light beam reflected by the polygon deflection surface 6a, and the writing timing (writing position) is determined. . In the figure, “BD signal” indicates a signal (BD signal) generated when a beam enters the BD sensor. In the figure, in group 6, the light beam from the light emitting point 16 crosses the BD slit in the main scanning direction, and the image signal is turned on for the beam 14 T1 seconds after the BD signal changes to the Lo state. Start writing. Similarly, the image signal of the beam 15 is turned on after T2 seconds, and an image is written. The beam 16 writes an image after t3 seconds. Similarly, the image writing timing of each group is determined by the BD signal of beam 1 for group 1, beam 4 for group 2, beam 7 for group 3, beam 10 for group 4, and beam 13 for group 5. ing.

次に、T1〜T16の決定方法について説明する。   Next, a method for determining T1 to T16 will be described.

本実施形態では、各ビームの画像信号がonになるまでの時間T1〜T16を工場出荷時に予め測定し、決定している。   In the present embodiment, the times T1 to T16 until the image signal of each beam is turned on are measured and determined in advance at the time of factory shipment.

図5に測定系の主走査方向の模式図を示す。被走査面相当位置の走査光学系光軸近傍に、ナイフエッジからなるスリットとフォトディテクター(PD)で構成される検知系を配置し、ビーム1、4、7、10、13、16のBD信号に対してビーム1〜16が検知系を通過する時間差T1〜T16を測定する。次に、T1〜T16の値を不図示のメモリーに書き込み、画像中心位置における全ビームの書き出し位置が一致するようにする。本実施例では、センサーを走査レンズの光軸と一致させているため、走査光学系の倍率色収差の影響を画像書き出し側と書き終わり側で振り分けにすることが出来、ビームの波長差による印字位置ズレを低減できる構成にしている。   FIG. 5 shows a schematic diagram of the measurement system in the main scanning direction. A detection system composed of a slit consisting of a knife edge and a photodetector (PD) is arranged in the vicinity of the optical axis of the scanning optical system at a position corresponding to the surface to be scanned, and the BD signals of the beams 1, 4, 7, 10, 13, and 16 are used. In contrast, the time differences T1 to T16 in which the beams 1 to 16 pass through the detection system are measured. Next, the values of T1 to T16 are written in a memory (not shown) so that the writing positions of all the beams at the center position of the image coincide. In this embodiment, since the sensor is aligned with the optical axis of the scanning lens, the influence of the chromatic aberration of magnification of the scanning optical system can be distributed between the image writing side and the writing end side, and the printing position due to the wavelength difference of the beam The configuration can reduce the deviation.

走査速度とビーム間隔で算出される理論上のT1〜T16は、発光点の位置誤差や、光源の波長差及び偏向面の面精度等の部品製造誤差と、光学装置に部品を取り付ける際の組み立て誤差によってずれが生じるためである。このようにT1〜T16の値を出荷時に予め測定することにより、上記誤差はキャンセルされ、より高精度な印字位置精度を確保することができる。   The theoretical T1 to T16 calculated from the scanning speed and the beam interval are the component error such as the position error of the light emitting point, the wavelength difference of the light source and the surface accuracy of the deflection surface, and the assembly when attaching the component to the optical device. This is because deviation occurs due to an error. In this way, by measuring the values of T1 to T16 in advance at the time of shipment, the error is canceled, and higher-precision printing position accuracy can be ensured.

次に発光点をグループ分けする理由を図6および図7を用いて説明する。   Next, the reason why the light emitting points are grouped will be described with reference to FIGS.

図6(a)は偏向反射面の模式図である。同図において、ビーム1の主光線は副走査方向の高さがA−Aを結ぶ直線上にあり、ビーム16はB−Bを結ぶ直線上にあることを示している。図3に示すようにビーム1と16の副走査方向の距離は0.269mmである。   FIG. 6A is a schematic diagram of a deflection reflection surface. In the figure, the principal ray of the beam 1 is on the straight line connecting the lines AA, and the beam 16 is on the straight line connecting the lines BB. As shown in FIG. 3, the distance between the beams 1 and 16 in the sub-scanning direction is 0.269 mm.

図6(b)は、A−A断面、およびB−B断面における反射面の高さ(面精度)を示す。同図において、ビーム1の主光線が反射される点602とビーム16が反射される点601では、主走査方向の傾きが異なっている。高精度に加工されたポリゴンミラーでは副走査方向に0.1mm離れた位置における傾き差は0.05分以下のため無視できるが、本実施形態のポリゴンミラーでは、副走査方向に0.1mm以上離間すると傾き量が0.05分を超えており、0.08分あるので、傾き誤差の影響が無視できなくなる。この傾き誤差は、偏向反射面の加工時に発生する。本発明のポリゴンミラーは、バイトの先端を用いて、反射面の短手方向(副走査方向)に複数回に分けて加工している。その加工ピッチは10〜20μmとしている。誤差を低減させようとすると加工時間が長くなったり、高精度な加工機が必要になるため、安価なポリゴンミラーを提供できなくなる。また一般的に誤差量は部品ごとに異なっているだけでなく、偏向反射面ごとにも異なっている。したがって、従来のように主走査方向の位置が等しい複数ビームのグループでBD検知を行っている場合、グループ内の複数ビームの副走査離間量に応じて偏向角が異なるため、被走査面上での書き出し位置ずれが生じて画像が劣化するという問題が発生する。例えば、主走査方向の位置が異なる2つのグループでBD検知を行い、書き出し位置を決定した場合、反射面の副走査位置に応じて傾きが異なる面で反射された光束は、被走査面上で図7(a)のようになる。   FIG. 6B shows the height (surface accuracy) of the reflecting surface in the AA cross section and the BB cross section. In the figure, the inclination in the main scanning direction is different between a point 602 where the principal ray of the beam 1 is reflected and a point 601 where the beam 16 is reflected. In the polygon mirror processed with high accuracy, the tilt difference at a position 0.1 mm away in the sub-scanning direction is 0.05 minutes or less and can be ignored. However, in the polygon mirror of this embodiment, 0.1 mm or more in the sub-scanning direction. When separated, the amount of inclination exceeds 0.05 minutes and is 0.08 minutes, so the influence of the inclination error cannot be ignored. This tilt error occurs when the deflecting / reflecting surface is processed. The polygon mirror of the present invention is processed in multiple times in the short direction (sub-scanning direction) of the reflecting surface using the tip of the cutting tool. The processing pitch is 10 to 20 μm. If it is attempted to reduce the error, the processing time becomes long or a high-precision processing machine is required, so that an inexpensive polygon mirror cannot be provided. In general, the error amount differs not only for each component but also for each deflecting reflection surface. Therefore, when the BD detection is performed with a group of a plurality of beams having the same position in the main scanning direction as in the prior art, the deflection angle varies depending on the sub-scanning separation amount of the plurality of beams in the group, and thus on the surface to be scanned. There arises a problem that the writing position shift occurs and the image deteriorates. For example, when BD detection is performed in two groups having different positions in the main scanning direction and the writing position is determined, the light beam reflected by the surface having a different inclination according to the sub-scanning position of the reflecting surface is reflected on the surface to be scanned. As shown in FIG.

一方、図7(b)に示す本実施例のように、ビームの副走査間隔が0.1mm以下になるようにビームをグループ分けし、各グループの少なくとも一つのBD信号を用いて書き出しタイミングを検知した場合は、前述した傾き誤差の影響が画像上無視できる。通常、被走査面において副走査方向に0.5mm以上の周期的な書き出し位置誤差が発生すると画像劣化が顕在化するため、本実施例では後述するように各グループの副走査方向最大間隔を0.054mmとし、被走査面の書き出し位置誤差による画像劣化を目立ち難くしている。尚、本実施例の副走査方向の周期的な書き出し位置誤差の最大値(偏向面のグループ内副走査間隔×偏向面面数×走査光学系の副走査倍率絶対値)は0.054×5×1.18=0.319mmである。また、主走査方向の書き出し位置誤差の最大値(偏向面のグループ内副走査間隔×単位長さあたりの偏向面の主走査方向傾き差×fθ係数)は、0.054(mm)×0.08/0.1(分/mm)×200(mm/rad)×2=0.005mmである。   On the other hand, as in this embodiment shown in FIG. 7B, the beams are grouped so that the sub-scan interval of the beam is 0.1 mm or less, and the write timing is set using at least one BD signal of each group. When detected, the influence of the tilt error described above can be ignored on the image. Normally, when a periodic writing position error of 0.5 mm or more occurs in the sub-scanning direction on the surface to be scanned, image degradation becomes obvious. In this embodiment, the maximum interval in the sub-scanning direction of each group is set to 0 as will be described later. .054 mm, which makes image deterioration due to writing position error on the surface to be scanned inconspicuous. In this embodiment, the maximum value of the periodic writing position error in the sub-scanning direction (the sub-scanning interval within the deflection surface group × the number of deflection surface surfaces × the sub-scanning magnification absolute value of the scanning optical system) is 0.054 × 5. * 1.18 = 0.319 mm. Further, the maximum value of the writing position error in the main scanning direction (intra-group sub-scanning interval of deflection surfaces × main scanning direction inclination difference of deflection surface per unit length × fθ coefficient) is 0.054 (mm) × 0. It is 08 / 0.1 (min / mm) × 200 (mm / rad) × 2 = 0.005 mm.

以上のように本実施形態の走査光学系は、光源手段としてN=16個の発光点を有するモノリシックマルチビームレーザーを用い高速化を達成している。また、高精細化を達成するために条件式   As described above, the scanning optical system of the present embodiment achieves high speed by using a monolithic multi-beam laser having N = 16 light emitting points as the light source means. Also, conditional expression to achieve high definition

を満足するよう偏向反射面の副走査位置に応じてM=6組の発光素子群にグループ分けし、各グループの副走査両端ビームの間隔を0.036mmとしている。ここで、Wは光源の副走査両端ビーム間距離であり、W=0.121mm、βは入射光学系の副走査横倍率であり、本実施例ではβ=−2.22倍である。 Are grouped into 6 groups of light-emitting elements according to the sub-scanning position of the deflecting reflecting surface, and the distance between the sub-scanning end beam of each group is 0.036 mm. Here, W is the distance between the sub-scanning beams of the light source, W = 0.121 mm, β is the sub-scanning lateral magnification of the incident optical system, and β = −2.22 times in this embodiment.

この条件式を満たさない場合は、高精度な反射面を有する偏向器を使用するか、もしくは印字位置精度不良が発生し、安価で高精細な光走査を提供できなくなる。   If this conditional expression is not satisfied, a deflector having a highly accurate reflecting surface is used, or a printing position accuracy defect occurs, and it becomes impossible to provide inexpensive and high-definition optical scanning.

本実施例のようにBDレンズは個別に設けてもよいが、fθレンズの一部を用いてもよい。又、本実施例では、組み立て工程においてビームごとに書き出し位置調整値を算出したが、被走査にパッチを形成し、画像形成装置内で主走査方向の書き出し位置を補正しても同様の効果を得る事ができる。   Although the BD lens may be provided individually as in the present embodiment, a part of the fθ lens may be used. In this embodiment, the writing position adjustment value is calculated for each beam in the assembly process. However, the same effect can be obtained by forming a patch on the scanned object and correcting the writing position in the main scanning direction in the image forming apparatus. I can get it.

以上のように、複数光源の偏向面上副走査位置に応じてビームをグループ分けし、偏向反射面の面精度誤差による画質劣化を低減できる、低価格で高精細な光走査装置を提供できる。また、カラー画像形成装置に用いる場合は、色ずれのない、高精細なカラー画像装置を提供できる。   As described above, it is possible to provide a low-cost, high-definition optical scanning device that can group beams according to sub-scanning positions on the deflection surface of a plurality of light sources and reduce image quality deterioration due to surface accuracy errors of the deflection reflection surface. Further, when used in a color image forming apparatus, a high-definition color image apparatus without color misregistration can be provided.

本実施例において、実施例1と異なる点は、光源としてより多ビーム化が可能な2次元配列のモノリシックマルチビームレーザー(VCSEL)を用いた点とグループ数を5とした点である。その他の構成は実施例1と同様である。   This embodiment differs from the first embodiment in that a two-dimensional array monolithic multi-beam laser (VCSEL) capable of increasing the number of beams as a light source is used and the number of groups is set to five. Other configurations are the same as those of the first embodiment.

以下、図8を参照して、本発明の第2の実施例による、偏向反射面上のビームについて説明する。同図において、横軸が反射面の主走査方向、縦軸が副走査方向を示す。また、光源1の発光部1から16は、主走査方向に長い潜像として偏向反射面近傍に結像している。図8では、各光束の主光線の到達位置を丸で示しており、副走査方向に等間隔で2次元に配置されている。本実施例では、実施例1同様、偏向反射面6aにおいて、発光部1からの光束の主光線は、発光部16からの光束に対して、副走査方向0.269mm上方で反射されている。また、図8に示すようにビーム1から16は、副走査方向の位置に応じて5つのグループに分けられており、各グループ内の少なくとも一つのビームの同期位置検出信号により書きだしタイミングが決定されている。本実施例では、APC(オートパワーコントロール)を行う時間を長くするために、グループ数を4とし、BD検知を行うビームを減らしている。   Hereinafter, the beam on the deflecting reflecting surface according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure, the horizontal axis represents the main scanning direction of the reflecting surface, and the vertical axis represents the sub-scanning direction. Further, the light emitting units 1 to 16 of the light source 1 form an image in the vicinity of the deflection reflection surface as a latent image that is long in the main scanning direction. In FIG. 8, the arrival position of the principal ray of each light beam is indicated by a circle, and is arranged two-dimensionally at equal intervals in the sub-scanning direction. In the present embodiment, similar to the first embodiment, the principal ray of the light beam from the light emitting unit 1 is reflected by 0.269 mm above the sub scanning direction with respect to the light beam from the light emitting unit 16 on the deflecting reflection surface 6a. As shown in FIG. 8, the beams 1 to 16 are divided into five groups according to the position in the sub-scanning direction, and the writing timing is determined by the synchronous position detection signal of at least one beam in each group. Has been. In this embodiment, in order to lengthen the time for performing APC (auto power control), the number of groups is set to 4, and the number of beams for performing BD detection is reduced.

図9にグループ1のBD信号と走査開始タイミングの関係を示す。   FIG. 9 shows the relationship between the BD signal of group 1 and the scan start timing.

本実施例では、前述したように、ポリゴン偏向面6aで反射される光束の主光線の副走査位置に応じて、BD検知を行うビームを選択し、書き出しタイミング(書き出し位置)を決定している。図中「BD信号」は、BDセンサーにビームが入射したときに発生する信号(BD信号)を示す。同図において、グループ1においては、発光点14からの光束がBDスリットを主走査方向に横切り、BD信号がLo状態に変化してからT1秒後にビーム16は画像信号がONになり、画像を書き始める。同様にビーム15の画像信号はT2秒後にONになり、画像を書き出す。また、ビーム16はt3秒後に画像を書きだす。以下同様に各グループの画像書き出しタイミングは、BDセンサーに同時に光が入射しないように、主走査方向の位置が異なるビームでBD信号検知を行っている。グループ2はビーム10、グループ3はビーム7、グループ4はビーム1のBD信号により書き出しタイミングが決定されている。   In this embodiment, as described above, a beam for performing BD detection is selected in accordance with the sub-scanning position of the principal ray of the light beam reflected by the polygon deflection surface 6a, and the writing timing (writing position) is determined. . In the figure, “BD signal” indicates a signal (BD signal) generated when a beam enters the BD sensor. In the same figure, in group 1, the light beam from the light emitting point 14 crosses the BD slit in the main scanning direction, and the image signal is turned on for the beam 16 T1 seconds after the BD signal changes to the Lo state. Start writing. Similarly, the image signal of the beam 15 is turned on after T2 seconds, and an image is written. The beam 16 writes an image after t3 seconds. Similarly, at the timing of image writing for each group, BD signal detection is performed with beams having different positions in the main scanning direction so that light does not simultaneously enter the BD sensor. The write timing is determined by the beam 10 for the group 2, the beam 7 for the group 3, and the BD signal of the beam 1 for the group 4.

本実施形態の走査光学系は、光源手段としてN=16個の発光点を有する2次元配列のモノリシックマルチビームレーザー(VCSEL)を用い、高速化を達成している。また、高精細化を達成するために条件式   The scanning optical system of this embodiment uses a two-dimensional array monolithic multi-beam laser (VCSEL) having N = 16 light emitting points as a light source means, and achieves high speed. Also, conditional expression to achieve high definition

を満足するよう偏向反射面の副走査位置に応じてM=4組の発光素子群にグループ分けし、グループの副走査両端ビーム間隔の最大値を0.054mmとしている。ここで、Wは光源の副走査両端ビーム間距離であり、W=0.121mm、βは入射光学系の副走査横倍率であり、本実施例ではβ=−2.22倍である。
この条件式を満たさない場合は、高精度な反射面を有する偏向器を使用するか、もしくは印字位置精度不良が発生し、安価で高精細な光走査を提供できなくなる。
Are grouped into four groups of light emitting elements according to the sub-scanning position of the deflecting / reflecting surface, and the maximum value of the beam distance between the sub-scanning ends of the group is 0.054 mm. Here, W is the distance between the sub-scanning beams of the light source, W = 0.121 mm, β is the sub-scanning lateral magnification of the incident optical system, and β = −2.22 times in this embodiment.
If this conditional expression is not satisfied, a deflector having a highly accurate reflecting surface is used, or a printing position accuracy defect occurs, and it becomes impossible to provide inexpensive and high-definition optical scanning.

以上のように、2次元配列された光源を用いても、偏向面上副走査位置に応じてビームをグループ分けすることにより、偏向反射面の面精度誤差による画質劣化を低減できる、低価格で高精細な光走査装置を提供できる。また、カラー画像形成装置に用いる場合は、色ずれのない、高精細なカラー画像装置を提供できる。   As described above, even when two-dimensionally arranged light sources are used, by grouping the beams according to the sub-scanning position on the deflection surface, it is possible to reduce image quality degradation due to surface accuracy error of the deflection reflection surface, at a low price. A high-definition optical scanning device can be provided. Further, when used in a color image forming apparatus, a high-definition color image apparatus without color misregistration can be provided.

また、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。   Moreover, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

本実施例において、実施例1と異なる点は、光源を2次元配列のモノリシック36ビームレーザー(VCSEL)を用いた点と、偏向面の面精度に応じてグループ数を12とした点である。その他の構成は実施例2と同様である。尚、本実施例のポリゴンミラーの面精度は副走査方向に0.1mm離間した位置の主走査方向の傾き差が0.05分である。   This embodiment differs from the first embodiment in that a two-dimensional array monolithic 36-beam laser (VCSEL) is used as the light source and that the number of groups is 12 according to the surface accuracy of the deflection surface. Other configurations are the same as those of the second embodiment. The surface accuracy of the polygon mirror of this embodiment is such that the difference in inclination in the main scanning direction at a position 0.1 mm apart in the sub scanning direction is 0.05 minutes.

以下、図10を参照して、本発明の第2の実施例による、偏向反射面上のビームについて説明する。同図において、横軸が反射面の主走査方向、縦軸が副走査方向を示す。また、光源1の発光部1から36は、主走査方向に長い潜像として偏向反射面近傍に結像している。図10では、各光束の主光線の到達位置を丸で示しており、副走査方向に等間隔で2次元に配置されている。本実施例では、実施例1同様、偏向反射面6aにおいて、発光部1からの光束の主光線は、発光部16からの光束に対して、副走査方向0.628mm上方で反射されている。また、図10に示すようにビーム1から36は、副走査方向の位置に応じて12のグループに分けられており、各グループ内の少なくとも一つのビームの同期位置検出信号により書きだしタイミングが決定されている。本実施例では、ビームの副走査間隔が0.1mm以下になるようにビームをグループ分けするとともに、解像度切り替えが容易に行えるように副走査ビームのグループを決定している。   Hereinafter, with reference to FIG. 10, the beam on the deflecting reflecting surface according to the second embodiment of the present invention will be described. In the figure, the horizontal axis represents the main scanning direction of the reflecting surface, and the vertical axis represents the sub-scanning direction. Further, the light emitting units 1 to 36 of the light source 1 form an image in the vicinity of the deflection reflection surface as a latent image that is long in the main scanning direction. In FIG. 10, the arrival position of the principal ray of each light beam is indicated by a circle and is two-dimensionally arranged at equal intervals in the sub-scanning direction. In the present embodiment, similar to the first embodiment, the principal ray of the light beam from the light emitting unit 1 is reflected on the deflecting reflection surface 6a by 0.628 mm above the sub scanning direction with respect to the light beam from the light emitting unit 16. As shown in FIG. 10, the beams 1 to 36 are divided into 12 groups according to the positions in the sub-scanning direction, and the writing timing is determined by the synchronous position detection signal of at least one beam in each group. Has been. In this embodiment, the beams are grouped so that the beam sub-scanning interval is 0.1 mm or less, and the sub-scanning beam groups are determined so that the resolution can be easily switched.

図11にグループ12のBD信号と走査開始タイミングの関係を示す。   FIG. 11 shows the relationship between the BD signal of group 12 and the scan start timing.

本実施例では、前述したように、ポリゴン偏向面6aで反射される光束の主光線の副走査位置に応じて、BD検知を行うビームを選択し、書き出しタイミング(書き出し位置)を決定している。図中「BD信号」は、BDセンサーにビームが入射したときに発生する信号(BD信号)を示す。同図において、グループ12においては、発光点34からの光束がBDスリットを主走査方向に横切り、BD信号がLo状態に変化してからT32秒後にビーム36は画像信号がONになり、画像を書き始める。同様にビーム34の画像信号はT34秒後にONになり、画像を書き出す。また、ビーム32はt36秒後に画像を書きだす。   In this embodiment, as described above, a beam for performing BD detection is selected in accordance with the sub-scanning position of the principal ray of the light beam reflected by the polygon deflection surface 6a, and the writing timing (writing position) is determined. . In the figure, “BD signal” indicates a signal (BD signal) generated when a beam enters the BD sensor. In the figure, in the group 12, the light beam from the light emitting point 34 crosses the BD slit in the main scanning direction, and the beam 36 turns on the image signal T32 seconds after the BD signal changes to the Lo state, and the image is turned on. Start writing. Similarly, the image signal of the beam 34 is turned ON after T34 seconds, and an image is written out. The beam 32 writes an image after t36 seconds.

図12の各グループのBD検知を行うビームを示す。同図に示すように各グループの画像書き出しタイミングは、BDセンサーに同時に光が入射しないように、主走査方向の位置が異なるビームでBD信号検知を行っている。   The beam which performs BD detection of each group of Drawing 12 is shown. As shown in the figure, at the image writing timing of each group, BD signal detection is performed with beams having different positions in the main scanning direction so that light does not simultaneously enter the BD sensor.

本実施例では1200dpiと600dpiの解像度切り替えが容易行えるように発光点のグループが決定されている。具体的には、1200dpiのときは、グループ1〜グループ12(Gr1〜Gr12)のビームを用いて潜像を形成し、600dpiの時には奇数グループ(Gr1、Gr3、Gr5、Gr7、Gr9、Gr11)のビームのみを使用して潜像を形成している。実施例1や2の構成でも使用ビームを間引いて解像度を切り替えられるが、潜像形成を行わないビームでBD検知を行う必要があり、電気回路が複雑になりコストアップになるのでよくない。   In this embodiment, the group of light emitting points is determined so that the resolution can be easily switched between 1200 dpi and 600 dpi. Specifically, at 1200 dpi, latent images are formed using the beams of groups 1 to 12 (Gr1 to Gr12), and at 600 dpi, the odd groups (Gr1, Gr3, Gr5, Gr7, Gr9, Gr11) are formed. A latent image is formed using only the beam. Even in the configurations of the first and second embodiments, the resolution can be switched by thinning out the used beam, but it is necessary to perform BD detection with a beam that does not form a latent image, which is not good because the electric circuit becomes complicated and the cost increases.

本実施形態の走査光学系は、光源手段としてN=36個の発光点を有する2次元配列のモノリシックマルチビームレーザー(VCSEL)を用い、高速化を達成している。また、高精細化を達成するために条件式   The scanning optical system of this embodiment uses a two-dimensional array monolithic multi-beam laser (VCSEL) having N = 36 light emitting points as the light source means, and achieves high speed. Also, conditional expression to achieve high definition

を満足するよう偏向反射面の副走査位置に応じてM=12組の発光素子群にグループ分けし、各グループの副走査両端ビーム間隔の最大値を0.084mmとしている。ここで、Wは光源の副走査両端ビーム間距離であり、W=0.283mm、βは入射光学系の副走査横倍率であり、本実施例ではβ=−2.22倍である。本実施例における、主走査方向の書き出し位置誤差の最大値(偏向面のグループ内副走査間隔×単位長さあたりの偏向面の主走査方向傾き差×fθ係数)は、0.084(mm)×0.05/0.1(分/mm)×200(mm/rad)×2=0.0049mmである。 Are grouped into 12 groups of light emitting elements according to the sub-scanning position of the deflecting / reflecting surface, and the maximum value of the beam distance between the sub-scanning ends of each group is 0.084 mm. Here, W is the distance between the sub-scanning beams of the light source, W = 0.283 mm, β is the sub-scanning lateral magnification of the incident optical system, and β = −2.22 times in this embodiment. In the present embodiment, the maximum value of the writing position error in the main scanning direction (sub-scanning interval within the group of deflection surfaces × main scanning direction inclination difference of deflection surface per unit length × fθ coefficient) is 0.084 (mm). X 0.05 / 0.1 (min / mm) x 200 (mm / rad) x 2 = 0.0049 mm.

この条件式を満たさない場合は、高精度な反射面を有する偏向器を使用するか、もしくは印字位置精度不良が発生し、安価で高精細な光走査を提供できなくなる。   If this conditional expression is not satisfied, a deflector having a highly accurate reflecting surface is used, or a printing position accuracy defect occurs, and it becomes impossible to provide inexpensive and high-definition optical scanning.

以上のように、偏向面上副走査位置に応じてビームをグループ分けすることにより、偏向反射面の面精度誤差による画質劣化を低減でき、かつ、安価な電気回路を用いて解像度切り替えが可能な光走査装置を提供できる。また、カラー画像形成装置に用いる場合は、色ずれのない、高精細なカラー画像装置を提供できる。   As described above, by grouping the beams according to the sub-scanning position on the deflection surface, it is possible to reduce image quality deterioration due to surface accuracy error of the deflection reflection surface, and to switch the resolution using an inexpensive electric circuit. An optical scanning device can be provided. Further, when used in a color image forming apparatus, a high-definition color image apparatus without color misregistration can be provided.

また、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。   Moreover, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.

[画像形成装置]
図13は、本発明の画像形成装置の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。図13において、60はカラー画像形成装置、11は各々実施形態1〜3に示したいずれかの構成を有する走査光学装置、21,22,23,24は各々像担持体としての感光ドラム、31,32,33,34は各々現像器、51は搬送ベルトである。
[Image forming apparatus]
FIG. 13 is a cross-sectional view of the main part in the sub-scanning direction showing the embodiment of the image forming apparatus of the present invention. In FIG. 13, 60 is a color image forming apparatus, 11 is a scanning optical device having any one of the configurations shown in the first to third embodiments, 21, 22, 23, and 24 are photosensitive drums as image carriers, respectively. , 32, 33 and 34 are developing units, and 51 is a conveyor belt.

図において、カラー画像形成装置60には、パーソナルコンピュータ等の外部機器52からR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ53によって、C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各画像データ(ドットデータ)に変換される。これらの画像データは、それぞれ走査光学装置11に入力される。そして、これらの走査光学装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム41,42,43,44が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム21,22,23,24の感光面が主走査方向に走査される。   In the figure, R (red), G (green), and B (blue) color signals are input to the color image forming apparatus 60 from an external device 52 such as a personal computer. These color signals are converted into C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black) image data (dot data) by a printer controller 53 in the apparatus. These image data are respectively input to the scanning optical device 11. From these scanning optical devices, light beams 41, 42, 43, and 44 modulated according to each image data are emitted, and the photosensitive surfaces of the photosensitive drums 21, 22, 23, and 24 are caused by these light beams. Scanned in the main scanning direction.

本実施態様におけるカラー画像形成装置は1つの走査光学装置(11)から、各C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各色に対応した光線を射出し、感光ドラム21,22,23,24面上に画像信号(画像情報)を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。   The color image forming apparatus in this embodiment emits light corresponding to each color of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black) from one scanning optical device (11). Image signals (image information) are recorded on the drums 21, 22, 23, and 24, and color images are printed at high speed.

本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く1つの走査光学装置11により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム21,22,23,24面上に形成している。その後、記録材に多重転写して1枚のフルカラー画像を形成している。   In the color image forming apparatus according to the present embodiment, as described above, one scanning optical device 11 uses the light beam based on each image data to convert the latent images of the respective colors onto the corresponding photosensitive drums 21, 22, 23, and 24. Is formed. Thereafter, a single full color image is formed by multiple transfer onto a recording material.

前記外部機器52としては、例えばCCDセンサーを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置60とで、カラーデジタル複写機が構成される。   As the external device 52, for example, a color image reading apparatus including a CCD sensor may be used. In this case, the color image reading apparatus and the color image forming apparatus 60 constitute a color digital copying machine.

1 光源手段
2 開口絞り
3 集光レンズ(コリメータレンズ)
4 シリンドリカルレンズ
5 開口絞り
LA 第1光学手段(入射光学系)
6 偏向手段
LB 結像光学系
11a,11b 結像レンズ
7 同期検出用ミラー
8 同期検出用レンズ
9 同期信号検出手段
12 被走査面(感光ドラム面)
LC 第2光学手段(同期検出用光学系)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source means 2 Aperture stop 3 Condensing lens (collimator lens)
4 Cylindrical lens 5 Aperture stop LA First optical means (incident optical system)
6 Deflection means LB Imaging optical system 11a, 11b Imaging lens 7 Sync detection mirror 8 Sync detection lens 9 Sync signal detection means 12 Scanned surface (photosensitive drum surface)
LC second optical means (synchronous detection optical system)

Claims (6)

N個の発光点を有する光源手段と、該光源手段からの複数の光束を偏向手段の偏向面近傍に副走査方向に集光させる第一の光学手段と、偏向手段で偏向された複数の光束を被走査面上にスポット状に集光させる第二の光学手段と、書き出し位置検知手段と、を有する光走査装置であって、
該偏向面上における最も副走査方向に離間した光束の間隔が0.1mm以上であり、該光源手段の発光点を、副走査位置に応じてM組(M≧2、M<N)の発光点群にグループ分けし、各グループの複数光束の書き出し位置は、グループ内の少なくとも1つの光束により決定されていることを特徴とする光走査装置。
Light source means having N light emitting points, first optical means for converging a plurality of light beams from the light source means in the sub-scanning direction near the deflection surface of the deflection means, and a plurality of light beams deflected by the deflection means A second optical means for condensing the light on the surface to be scanned in a spot shape, and a writing position detecting means,
The interval between the light beams separated most in the sub-scanning direction on the deflection surface is 0.1 mm or more, and the light emitting points of the light source means emit M sets (M ≧ 2, M <N) according to the sub-scanning position. An optical scanning device characterized in that it is grouped into point groups, and the writing position of a plurality of light beams in each group is determined by at least one light beam in the group.
前記M組のグループは、以下を満足することを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
The optical scanning apparatus according to claim 1, wherein the M groups satisfy the following conditions.
上記各グループの書き出し位置決定用ビームは主走査方向に離間していることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。 2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the writing position determining beams of each group are separated in the main scanning direction. 前記偏向手段の反射面は、副走査方向に0.1mm離間した位置における主走査方向の傾き差が0.05分以上あり、傾き差に応じてグループ数Mを設定していることを特徴とする請求項2に記載の光走査装置。   The reflecting surface of the deflecting means has an inclination difference in the main scanning direction of not less than 0.05 minutes at a position 0.1 mm apart in the sub-scanning direction, and the number of groups M is set according to the inclination difference. The optical scanning device according to claim 2. 請求項1乃至3の何れか1項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。   4. The optical scanning device according to claim 1, a photosensitive member disposed on the surface to be scanned, and a static beam formed on the photosensitive member by a light beam scanned by the optical scanning device. 5. A developing device that develops an electrostatic latent image as a toner image, a transfer device that transfers the developed toner image onto a transfer material, and a fixing device that fixes the transferred toner image onto the transfer material. Image forming apparatus. 請求項1乃至3の何れか1項に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴とする画像形成装置。
The optical scanning device according to claim 1, and a printer controller that converts code data input from an external device into an image signal and inputs the image signal to the optical scanning device. An image forming apparatus.
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