JP2016151590A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents

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寿文 千田
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical scanner and an image forming apparatus that can be easily used for a plurality of screen patterns and can provide an output image with suitable image quality.SOLUTION: An optical scanner comprises: light source means that emits first and second light beams according to first and second screen patterns different from each other; a deflector that deflects the first and second light beams to optically scan first and second scanning target surfaces; and first and second imaging optical systems that collect the first and second light beams deflected by the deflector to form first and second spots respectively on the first and second scanning target surfaces. The shapes of the first and second spots are different from each other according to the first and second screen patterns.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、光走査装置および画像形成装置に関し、レーザープリンター、ファクシミリ、複写機等の画像形成装置に好適なものである。   The present invention relates to an optical scanning device and an image forming apparatus, and is suitable for an image forming apparatus such as a laser printer, a facsimile machine, and a copying machine.

従来レーザープリンター等の画像形成装置内には、レーザー光源を感光体ドラム面上に結像させるための光学系を搭載しているレーザースキャナが内蔵されている。このレーザースキャナ内からのレーザービームが帯電された感光体ドラムに照射された時に、感光体ドラム面上での電位が低下する。そうすることで、露光部と非露光部の分布がドラム面上に形成され、一般的に潜像と呼ばれる静電電位分布が形成される。   2. Description of the Related Art Conventionally, an image forming apparatus such as a laser printer incorporates a laser scanner equipped with an optical system for forming an image of a laser light source on a photosensitive drum surface. When the laser beam from the laser scanner is irradiated onto the charged photosensitive drum, the potential on the surface of the photosensitive drum is lowered. By doing so, the distribution of the exposed portion and the non-exposed portion is formed on the drum surface, and an electrostatic potential distribution generally called a latent image is formed.

しかしながら、感光体ドラム面上の潜像に関し、スポットが感光体ドラム面上を走査するときに露光部が本来の大きさに対して広がってしまうことで、非露光部の電位も露光部の広がりにより低下してしまう問題があった。この場合、最終的な出力物である印刷物の画質が劣化してしまう。   However, with regard to the latent image on the photosensitive drum surface, when the spot scans on the photosensitive drum surface, the exposed portion spreads with respect to the original size, so that the potential of the non-exposed portion also spreads over the exposed portion. There has been a problem of lowering. In this case, the image quality of the printed product that is the final output product is deteriorated.

このような問題を解決するために、感光体ドラム面上に書き込まれるレーザーのスポットを小径化することや、感光体ドラム上で書きこまれるスポット同士の隙間(隣接スポット間の空白)を埋めるという技術が知られている。   In order to solve such a problem, the diameter of the laser spot written on the surface of the photosensitive drum is reduced, or the gap between the spots written on the photosensitive drum (space between adjacent spots) is filled. Technology is known.

特許文献1では、スポットの小径化を図るために、書き込み用の光源として従来の赤または赤外のレーザー光源に替えて青色半導体レーザーを使用することが開示されている。また、特許文献1では、階調性の改善を図るために、光走査装置内の入射光学系におけるコリメーターレンズとシリンドリカルレンズの間の焦点調整レンズを光軸方向に調整することで、スポット径の調整を行うことが開示されている。   Patent Document 1 discloses that a blue semiconductor laser is used in place of a conventional red or infrared laser light source as a light source for writing in order to reduce the spot diameter. Further, in Patent Document 1, in order to improve gradation, a spot diameter is adjusted by adjusting a focus adjustment lens between a collimator lens and a cylindrical lens in an incident optical system in an optical scanning device in the optical axis direction. Is disclosed.

また、特許文献2では、菱形の開口を光走査装置内の入射光学系に搭載することで、感光体ドラム面上でのスポット形状を対角方向に強度分布が広がる形状とし、偏向走査によるスポット同士の隙間を解消することが開示されている。   Further, in Patent Document 2, a diamond-shaped opening is mounted on an incident optical system in an optical scanning device so that the spot shape on the surface of the photosensitive drum has a shape in which the intensity distribution spreads in a diagonal direction, and the spot by deflection scanning is used. It is disclosed to eliminate the gap between each other.

また、特許文献3では、近年のカラー画像形成装置において、中間階調表現に様々な種類のスクリーン角や線数を用いることが開示されている。更に、特許文献4では、スクリーン処理を用いたハーフトーン画像形成の場合、そのスクリーンの線数、角度に応じた周期的な網点パターンで中間諧調を表現することが開示されている。   Patent Document 3 discloses that various types of screen angles and the number of lines are used for intermediate gradation expression in recent color image forming apparatuses. Further, Patent Document 4 discloses that in the case of halftone image formation using screen processing, intermediate gradation is expressed by a periodic halftone dot pattern corresponding to the number of lines and the angle of the screen.

特開2003−285466号公報JP 2003-285466 A 特開2002−287067号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2002-287067 特開2008−151847号公報JP 2008-151847 A 特開2009−271377号公報JP 2009-271377 A

しかしながら、特許文献1では、小スポット化を実現するにあたり、青色半導体レーザー及び焦点調整レンズ用のモーターを使用するため、光走査装置自体の製造費が高価になるという課題がある。加えて、焦点調整レンズの移動による感光体ドラム面上のスポット形状に収差が生じる場合があり、所望のスポットを再現することができず印字画質劣化を招く可能性があるという課題がある。   However, in Patent Document 1, there is a problem that the manufacturing cost of the optical scanning device itself is expensive because a motor for a blue semiconductor laser and a focus adjustment lens is used to realize a small spot. In addition, aberration may occur in the spot shape on the surface of the photosensitive drum due to the movement of the focus adjustment lens, and there is a problem that a desired spot cannot be reproduced and print image quality may be deteriorated.

また、特許文献2では、菱形の開口形状により形成されるスポットで感光体ドラム面上を露光するために、様々なスクリーンパターンに対応できず、画像の粒状性が劣化する場合が存在してしまうという課題がある。   Further, in Patent Document 2, since the surface of the photosensitive drum is exposed with a spot formed by a rhombus opening shape, various screen patterns cannot be handled, and there are cases where the granularity of the image deteriorates. There is a problem.

本発明の目的は、複数のスクリーンパターンに対して簡便に対応でき、出力画像の画質を良好にすることが可能な光走査装置および画像形成装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide an optical scanning device and an image forming apparatus that can easily cope with a plurality of screen patterns and can improve the quality of an output image.

上記目的を達成するために、本発明に係る光走査装置は、互いに異なる第1及び第2のスクリーンパターンに応じて第1及び第2の光束を射出する光源手段と、前記第1及び第2の光束を偏向して第1及び第2の被走査面を光走査する偏向器と、該偏向器により偏向された前記第1及び第2の光束を集光して前記第1及び第2の被走査面の夫々に第1及び第2のスポットを形成する第1及び第2の結像光学系と、を備え、前記第1及び第2のスポットの形状は、前記第1及び第2のスクリーンパターンに応じた互いに異なる形状であることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an optical scanning device according to the present invention includes light source means for emitting first and second light beams according to different first and second screen patterns, and the first and second light sources. Deflecting the light beam and optically scanning the first and second scanned surfaces, and condensing the first and second light beams deflected by the deflector to collect the first and second light beams. And first and second imaging optical systems that form first and second spots on the surface to be scanned, respectively, and the shapes of the first and second spots are the first and second spots, respectively. The shapes are different from each other according to the screen pattern.

また、本発明に係る別の光走査装置は、スクリーンパターンに応じて光束を射出する光源手段と、前記光束を偏向して被走査面を光走査する偏向器と、該偏向器により偏向された前記光束を集光して前記被走査面にスポットを形成する結像光学系と、を備え、前記スポットの形状は、前記スクリーンパターンに応じた形状であることを特徴とする。   Another optical scanning device according to the present invention includes a light source unit that emits a light beam according to a screen pattern, a deflector that deflects the light beam and optically scans a surface to be scanned, and is deflected by the deflector. And an imaging optical system for condensing the luminous flux to form a spot on the scanned surface, wherein the spot has a shape corresponding to the screen pattern.

また、本発明に係る画像形成装置は、上記光走査装置を有することを特徴とする。   An image forming apparatus according to the present invention includes the optical scanning device.

本発明によれば、様々なスクリーンパターンに対して簡便に対応でき、最終的な出力物である印刷物の画質を良好にすることが可能な光走査装置および画像形成装置を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide an optical scanning device and an image forming apparatus that can easily cope with various screen patterns and can improve the image quality of a printed matter that is a final output product.

本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載した画像形成装置を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating an image forming apparatus equipped with an optical scanning device according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るブラックステーションに係る光走査装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the optical scanning device which concerns on the black station which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るスクリーンパターンの説明図である。It is explanatory drawing of the screen pattern which concerns on embodiment of this invention. スクリーン平面(H−V平面)の定義に関する図である。It is a figure regarding the definition of a screen plane (HV plane). レーザービームの走査による露光拡大部を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the exposure expansion part by scanning of a laser beam. スクリーンパターンに最適なスポット形状を説明する図である。It is a figure explaining the optimal spot shape for a screen pattern. 主走査方向/副走査方向で結像光学系の結像倍率が異なるときの入射瞳形状の違いを説明する図である。It is a figure explaining the difference in the entrance pupil shape when the imaging magnification of an imaging optical system differs in the main scanning direction / sub-scanning direction. スポット形状ごとでの入射瞳形状の違いと、楕円率を説明する図である。It is a figure explaining the difference in the entrance pupil shape for every spot shape, and ellipticity. スポットの長軸、短軸の比率ごとでのスポットの回転角と結像倍率比を説明する図である。It is a figure explaining the rotation angle and imaging magnification ratio of the spot for every ratio of the major axis and the minor axis of the spot. 第1の実施形態に対応したスクリーンパターン、スポット形状、開口形状に関する説明図である。It is explanatory drawing regarding the screen pattern, spot shape, and opening shape corresponding to 1st Embodiment. 40μmと60μmでのピントずれによるスポット径の違いを説明する図である。It is a figure explaining the difference in the spot diameter by the focus shift | offset | difference in 40 micrometers and 60 micrometers. 線数ごとでのスポットの大きさに対する印字画質指標の値を説明する図である。It is a figure explaining the value of the print image quality parameter | index with respect to the magnitude | size of the spot for every number of lines. 第2の実施形態に対応したスクリーンパターン、スポット形状、開口形状に関する説明図である。It is explanatory drawing regarding the screen pattern, spot shape, and opening shape corresponding to 2nd Embodiment. 第3の実施形態に対応したスクリーンパターン、スポット形状、開口形状に関する説明図である。It is explanatory drawing regarding the screen pattern, spot shape, and opening shape corresponding to 3rd Embodiment. (a)(b)は第1、第2の結像光学系を備える光走査装置の主走査断面図、副走査断面図である。(A) and (b) are a main scanning sectional view and a sub-scanning sectional view of an optical scanning device including first and second imaging optical systems. 第1、第2の入射光学系に関する副走査断面図である。It is a sub-scan sectional view concerning the first and second incident optical systems.

以下に、本発明の好ましい実施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.

《第1の実施形態》
(画像形成装置)
本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載した画像形成装置として、光走査装置を4個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置を説明する。図1において、60はカラー画像形成装置、21、22、23、24は各々光走査装置、208a、208b、208c、208d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。
<< First Embodiment >>
(Image forming device)
As an image forming apparatus equipped with the optical scanning device according to the embodiment of the present invention, four optical scanning devices are arranged side by side, and in parallel, tandem type color image formation for recording image information on a photosensitive drum surface as an image carrier The apparatus will be described. In FIG. 1, 60 is a color image forming apparatus, 21, 22, 23, and 24 are optical scanning devices, 208a, 208b, 208c, and 208d are photosensitive drums as image carriers, and 31, 32, 33, and 34 are each. A developing device 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。コードデータであ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)、Bk(ブラック)の各画像パターン(スクリーンパターン)に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置21、22、23、24に入力される。   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, which are code data, are converted into image patterns (screen patterns) of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and Bk (black) by a printer controller 53 in the apparatus. These image data are input to the optical scanning devices 21, 22, 23, and 24, respectively.

これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム41、42、43、44が出射される。そして、これらの光ビームによって、感光体ドラム208a、208b、208c、208dの感光ドラム面(被走査面)10a、10b、10c、10dが主走査方向に走査される。   From these optical scanning devices, light beams 41, 42, 43, and 44 modulated according to each image data are emitted. These light beams scan the photosensitive drum surfaces (scanned surfaces) 10a, 10b, 10c, and 10d of the photosensitive drums 208a, 208b, 208c, and 208d in the main scanning direction.

本実施態様におけるカラー画像形成装置は、光走査装置を4個(21乃至24)並べ、各々がC(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、Bk(ブラック)の各色に対応させる。そして、各々平行して感光ドラム面10a、10b、10c、10d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。   In the color image forming apparatus according to this embodiment, four (21 to 24) optical scanning devices are arranged, and each of them corresponds to each color of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and Bk (black). Then, in parallel, image signals (image information) are recorded on the photosensitive drum surfaces 10a, 10b, 10c, and 10d, and a color image is 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4つの光走査装置21乃至24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面上に形成している。感光体ドラム面上での潜像形成のプロセスは以下の通りである。   In the color image forming apparatus of this embodiment, as described above, the four optical scanning devices 21 to 24 form the latent images of the respective colors on the corresponding photosensitive drum surfaces using the light beams based on the respective image data. Yes. The process of forming a latent image on the surface of the photosensitive drum is as follows.

即ち、感光体ドラムは、光ビームが照射される前は一様に電圧が印加され帯電している。光ビームが、一様帯電された感光体ドラム面上を照射することにより、照射部のみの電圧が低下する(照射分布に伴い電位分布が形成される)。この感光体ドラム面上での照射分布形成による電圧分布を、静電潜像(潜像)と称している。その後、現像器で現像されたトナー像は、転写器(不図示)で被転写材としての記録材に転写される。なお、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。なお、記録材に転写されたトナー像は、定着器(不図示)で定着される。   That is, the photosensitive drum is charged by applying a uniform voltage before the light beam is irradiated. The light beam irradiates the uniformly charged surface of the photosensitive drum, whereby the voltage of only the irradiated portion decreases (a potential distribution is formed with the irradiation distribution). The voltage distribution resulting from the irradiation distribution formation on the surface of the photosensitive drum is referred to as an electrostatic latent image (latent image). Thereafter, the toner image developed by the developing device is transferred to a recording material as a transfer material by a transfer device (not shown). A single full-color image is formed by multiple transfer onto a recording material. The toner image transferred to the recording material is fixed by a fixing device (not shown).

本実施形態では、後に詳述するように、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック以外の色や濃度を実現するために、紙面上で異なる角度や線数をもったスクリーンパターン(ラインスクリーン)を重ね合わせて上記以外の色を表現している。即ち、このような、スクリーンパターンを重ね合わせることで、1枚のフルカラー画像を形成している。ここで、スクリーンパターンの重ね合わせにより生じるモアレを防止するために、色ごとでパターンを変えている。   In this embodiment, as will be described in detail later, in order to realize colors and densities other than cyan, magenta, yellow, and black, screen patterns (line screens) having different angles and line numbers are superimposed on the paper surface. Expresses colors other than the above. That is, one full color image is formed by superimposing such screen patterns. Here, the pattern is changed for each color in order to prevent moire caused by the superposition of the screen patterns.

なお、上述した外部機器52としては、例えばCCDセンサ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。
(光走査装置)
図15(a)は、本発明の第1の実施形態に係る光走査装置の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図15(b)は副走査方向の要部断面図(副走査断面図)である。図16は、本発明の第1の実施形態の入射光学系の要部断面図(副走査断面図)である。図15(a)、図15(b)、図16において、各光源1a、1b、1c、1dからそれぞれ被走査面上10a、10b、10c、10dに向かう光路を、光路a、光路b、光路c、光路dとする。これら各光路の構成および光学的作用は全て同じであり、図15(a)、図15(b)、図16において、同様の働きをしている各光路の各光学素子は同一の符号で表している。
For example, a color image reading device including a CCD sensor may be used as the external device 52 described above. In this case, the color image reading apparatus and the color image forming apparatus 60 constitute a color digital copying machine.
(Optical scanning device)
FIG. 15A is a main part sectional view in the main scanning direction (main scanning sectional view) of the optical scanning apparatus according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 15B is a main part sectional view in the sub scanning direction. (Sub-scanning sectional view). FIG. 16 is a cross-sectional view (sub-scanning cross-sectional view) of the main part of the incident optical system according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 15A, FIG. 15B, and FIG. 16, the optical paths from the light sources 1a, 1b, 1c, and 1d toward the scanned surfaces 10a, 10b, 10c, and 10d are respectively the optical path a, the optical path b, and the optical path. c, and optical path d. The configuration and optical action of these optical paths are all the same. In FIG. 15A, FIG. 15B, and FIG. 16, the optical elements of the optical paths having the same function are represented by the same reference numerals. ing.

(光源手段および入射光学系)
ここで、図15(a)、図15(b)、図16の各光学素子の光学的作用について述べる。図15(a)、図15(b)、図16において、1a、1bは第1の対の光源手段、1c、1dは第2の対の光源手段であり、夫々発光部(発光点)を有する半導体レーザより成っている。2a、2bは第1の対のアパーチャー(開口絞り)、2c、2dは第2の対のアパーチャー(開口絞り)である。また、3a、3bは第1の対のコリメータレンズ、3c、3dは第2の対のコリメータレンズで、夫々入射する光束を所望の最適なビーム形状に形成している。
(Light source means and incident optical system)
Here, the optical action of each optical element shown in FIGS. 15A, 15B, and 16 will be described. In FIGS. 15A, 15B and 16, 1a and 1b are a first pair of light source means, and 1c and 1d are a second pair of light source means, each of which has a light emitting portion (light emitting point). It consists of a semiconductor laser. Reference numerals 2a and 2b denote a first pair of apertures (aperture stops), and 2c and 2d denote a second pair of apertures (aperture stops). Reference numerals 3a and 3b denote a first pair of collimator lenses, and reference numerals 3c and 3d denote a second pair of collimator lenses, which respectively form incident light beams in a desired optimum beam shape.

コリメータレンズ3a、3b、3c、3dに入射した光束は、平行光束に変換されて副走査方向にのみ正の屈折力を備えるシリンドリカルレンズ4に入射する。これらは、第1の対のコリメータレンズを含む第1の対の入射光学系(第1、第2の入射光学系)L1a、L1b、第2の対のコリメータレンズを含む第2の対の入射光学系L1c、L1dを構成する。   The light beam that has entered the collimator lenses 3a, 3b, 3c, and 3d is converted into a parallel light beam and is incident on the cylindrical lens 4 having a positive refractive power only in the sub-scanning direction. These include a first pair of incident optical systems (first and second incident optical systems) L1a and L1b including a first pair of collimator lenses, and a second pair of incident light including a second pair of collimator lenses. The optical systems L1c and L1d are configured.

シリンドリカルレンズ4は、第1の対の入射光学系、第2の対の入射光学系に兼用され、副走査方向にのみ屈折力を有する。そして、シリンドリカルレンズ4から出射する4つの光束は、主走査断面内において平行光束、副走査断面内において偏向面6近傍で集光する収束光束として、回転多面鏡5の偏向面6へ入射する。そして、回転多面鏡5の偏向面6上で主走査方向に長手の線像として結像される。   The cylindrical lens 4 is used as both the first pair of incident optical systems and the second pair of incident optical systems, and has a refractive power only in the sub-scanning direction. The four light beams emitted from the cylindrical lens 4 are incident on the deflecting surface 6 of the rotary polygon mirror 5 as parallel light beams in the main scanning section and as convergent light beams that are collected near the deflecting surface 6 in the sub-scanning section. Then, an image is formed on the deflection surface 6 of the rotary polygon mirror 5 as a long line image in the main scanning direction.

なお、本実施形態では、シリンドリカルレンズ4を、各光路a、b、c、dに対応した4つの入射面と、4つの出射面とを一体成型した、樹脂製の4眼シリンドリカルレンズにて構成しているが、4つの個別のシリンドリカルレンズで構成しても良い。   In this embodiment, the cylindrical lens 4 is composed of a resin-made four-lens cylindrical lens in which four incident surfaces corresponding to the respective optical paths a, b, c, and d and four emission surfaces are integrally molded. However, it may be composed of four individual cylindrical lenses.

偏向面を複数含む回転多面鏡5は、図中矢印A方向に一定の速度で回転している。本実施形態の回転多面鏡5の数は、後述する結像光学系の数以下であり、その数は1つであり、結像光学系の数は4つである。   The rotary polygon mirror 5 including a plurality of deflection surfaces rotates at a constant speed in the direction of arrow A in the figure. The number of rotary polygon mirrors 5 in the present embodiment is equal to or less than the number of imaging optical systems described later, the number is one, and the number of imaging optical systems is four.

M2a、M2b、M2c、M2dは、それぞれ集光機能とfθ特性とを有する4つの結像光学系であり、主走査断面内に正のパワー(屈折力)を有し、副走査断面内に主走査断面内の正のパワーとは異なる正のパワーを有している。   M2a, M2b, M2c, and M2d are four imaging optical systems each having a condensing function and an fθ characteristic, and have a positive power (refractive power) in the main scanning section and a main scanning section in the sub-scanning section. It has a positive power different from the positive power in the scanning section.

本実施形態において、結像光学系M2a(M2d)は第1、第2の結像レンズ71、72、折り返しミラー81より成っている。また、結像光学系M2b(M2c)は第1、第2の結像レンズ71、72、折り返しミラー82、83、84より成っている。   In the present embodiment, the imaging optical system M2a (M2d) includes first and second imaging lenses 71 and 72 and a folding mirror 81. The imaging optical system M2b (M2c) includes first and second imaging lenses 71 and 72, and folding mirrors 82, 83, and 84.

結像光学系M2a、M2b(M2c、M2d)は、回転多面鏡5で偏向走査された画像情報に基づく光束を、主走査断面内において、図1(b)に示す被走査面としての感光ドラム面10a、10b(10c、10d)にスポット状に結像させる。更に結像光学系M2a、M2b(M2c、M2d)は、副走査断面内において回転多面鏡5の偏向面6と感光ドラム面10a、10b(10c、10d)との間を光学的に共役関係にすることにより、偏向面6の面倒れ補償を行っている。   The imaging optical systems M2a, M2b (M2c, M2d) are light-sensitive drums as scanning surfaces shown in FIG. 1 (b) in the main scanning section with a light beam based on image information deflected and scanned by the rotary polygon mirror 5. Images are formed in spots on the surfaces 10a and 10b (10c and 10d). Further, the imaging optical systems M2a and M2b (M2c and M2d) optically conjugate between the deflection surface 6 of the rotary polygon mirror 5 and the photosensitive drum surfaces 10a and 10b (10c and 10d) in the sub-scan section. By doing so, surface tilt compensation of the deflection surface 6 is performed.

10a、10b、10c、10dは各々複数の色光の画像を形成するための感光ドラム(感光ドラム面)であり、本実施形態において、複数の色光とはイエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の4色のことである。   Reference numerals 10a, 10b, 10c, and 10d denote photosensitive drums (photosensitive drum surfaces) for forming a plurality of color light images. In this embodiment, the plurality of color lights are yellow (Y), magenta (M), and cyan. (C) 4 colors of black (Bk).

(ブラックステーション)
次に、画像形成装置内の1ステーション分の光走査装置について、図2を用いて説明する。図2は、画像形成装置が有する光走査装置のブラックステーションの模式図である。その他のステーションの図は省略してある。
(Black Station)
Next, an optical scanning device for one station in the image forming apparatus will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic diagram of a black station of an optical scanning device included in the image forming apparatus. Illustrations of other stations are omitted.

符号1は光源(半導体レーザー)、201はコリメーターレンズ、2は絞り開口、203はシリンドリカルレンズである。また、205は回転多面鏡(ポリゴンミラー)、206、207はそれぞれ結像走査レンズである。そして208は像担持体である感光体ドラムを示している。   Reference numeral 1 denotes a light source (semiconductor laser), 201 denotes a collimator lens, 2 denotes a diaphragm aperture, and 203 denotes a cylindrical lens. Reference numeral 205 denotes a rotary polygon mirror (polygon mirror), and 206 and 207 denote imaging scanning lenses. Reference numeral 208 denotes a photosensitive drum as an image carrier.

次に、光走査装置内の各部品の役割について述べる。半導体レーザーを実装した光源1は、発振波長が例えば680nmで、素子から射出された光の断面形状は光軸に垂直な方向に円形及び楕円形である。また、この光源1は、一つの光走査装置に対し1つないしは複数あっても良い。コリメーターレンズ201は、光源1から射出された光を略平行光にカップリングする。このコリメーターレンズ201は一般的には射出された光束を平行光に変換する素子であるが、略平行光として発散光でも収束光でも構わない。   Next, the role of each component in the optical scanning device will be described. The light source 1 on which the semiconductor laser is mounted has an oscillation wavelength of, for example, 680 nm, and the cross-sectional shape of light emitted from the element is circular and elliptical in a direction perpendicular to the optical axis. One or a plurality of light sources 1 may be provided for one optical scanning device. The collimator lens 201 couples light emitted from the light source 1 into substantially parallel light. The collimator lens 201 is generally an element that converts an emitted light beam into parallel light, but it may be divergent light or convergent light as substantially parallel light.

絞り開口2は、コリメーターレンズ201からの射出光束を制限する(本実施形態の特徴をなしており、詳細は後述する)。シリンドリカルレンズ203は、副走査方向にのみ結像する線像結像光学系として機能する。一般的に、光源1からシリンドリカルレンズ203までの光学素子群を入射光学系と称している。   The diaphragm aperture 2 limits the light beam emitted from the collimator lens 201 (which is a feature of the present embodiment and will be described in detail later). The cylindrical lens 203 functions as a line image imaging optical system that forms an image only in the sub-scanning direction. In general, an optical element group from the light source 1 to the cylindrical lens 203 is referred to as an incident optical system.

ポリゴンミラー204は、入射光学系から射出された光を像担持体(ここでは感光体ドラム)208に偏向走査する。感光体ドラムの長手方向(主走査方向)にレーザービームを走査するために、ポリゴンミラー204が回転軸205を中心に回転しており、ポリゴンミラー204の回転角に応じて感光体ドラム208での主走査方向に対する照射位置が変化する。   The polygon mirror 204 deflects and scans the light emitted from the incident optical system onto the image carrier (photosensitive drum in this case) 208. In order to scan the laser beam in the longitudinal direction (main scanning direction) of the photosensitive drum, the polygon mirror 204 is rotated around the rotation shaft 205, and the photosensitive drum 208 is rotated according to the rotation angle of the polygon mirror 204. The irradiation position with respect to the main scanning direction changes.

更に、この光走査装置には、ポリゴンミラーの射出側に感光体ドラムにレーザービームを結像させるための結像走査レンズ206、207が搭載されており、この結像走査レンズ群を走査光学系(結像光学系)と称する。この走査レンズを通過した光が、感光体ドラム面上でスポットとして集光される。   Further, this optical scanning device is equipped with imaging scanning lenses 206 and 207 for imaging a laser beam on the photosensitive drum on the exit side of the polygon mirror, and this imaging scanning lens group is used as a scanning optical system. It is called (imaging optical system). The light that has passed through the scanning lens is condensed as a spot on the surface of the photosensitive drum.

以上、光源から感光体ドラム面までの光走査装置内の光学部材の設計値データを表1に示す。表1に本発明の実施形態1及び2及び3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。また、R1面は結像走査レンズ206の光偏向器204側の面、R2面は結像走査レンズ206の像担持体208側の面、R3面は結像走査レンズ207の光偏向器204側の面、R4面は結像走査レンズ207の像担持体208側の面である。 Table 1 shows the design value data of the optical members in the optical scanning device from the light source to the photosensitive drum surface. Table 1 shows numerical values of the optical scanning device according to the first, second, and third embodiments of the present invention. Here, “E−x” indicates “10 −x ”. The R1 surface is the surface on the optical deflector 204 side of the imaging scanning lens 206, the R2 surface is the surface on the image carrier 208 side of the imaging scanning lens 206, and the R3 surface is the optical deflector 204 side of the imaging scanning lens 207. The R4 surface is a surface of the imaging scanning lens 207 on the image carrier 208 side.

また、本実施形態では、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。そして、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207の1面の副走査面内の曲率を結像走査レンズの有効部内において連続的に変化させている。これにより、光軸に対して主走査は対称、副走査のパワー変化は主走査に方向に対して非対称に構成している。   Further, in the present embodiment, the shape in the main scanning direction is configured symmetrically with respect to the optical axis. That is, the aspherical coefficients on the scanning start side and the scanning end side are matched. The curvature in the sub-scanning surface of one surface of the second imaging lens 207 is continuously changed in the effective portion of the imaging scanning lens on the scanning start side and the scanning end side with respect to the optical axis. Yes. Thus, the main scanning is symmetric with respect to the optical axis, and the power change of the sub scanning is asymmetric with respect to the direction of the main scanning.

ここで、コリメータレンズ201と、結像走査レンズ206、207について、以下に更に詳述する。   Here, the collimator lens 201 and the imaging scanning lenses 206 and 207 will be described in more detail below.

(コリメーターレンズ)
本実施形態のコリメーターレンズ201の出射面は、以下の数式で表される回転対象非球面形状で構成されている。
(Collimator lens)
The exit surface of the collimator lens 201 of the present embodiment is configured to have a rotation target aspheric shape represented by the following mathematical formula.

(結像走査レンズ)
本実施形態における第1、第2の結像走査レンズ206、207の形状は、以下の数式により表される。それぞれ結像走査レンズと光軸との交点を原点とし、図2に示すように光軸に対して走査開始側と走査終了側で、主走査断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。
(Imaging scanning lens)
The shapes of the first and second imaging scanning lenses 206 and 207 in the present embodiment are represented by the following mathematical expressions. The intersection of the imaging scanning lens and the optical axis is the origin, and the direction perpendicular to the optical axis in the main scanning section is the Y axis on the scanning start side and the scanning end side with respect to the optical axis, as shown in FIG. The direction orthogonal to the optical axis in the sub-scanning plane is the Z axis, and can be expressed by the following function.

但し、Rは主走査方向曲率半径、K、B、B、B、B10は非球面係数であり、非球面係数Bのサフィックスs、とeは走査開始側と走査終了側をそれぞれ表す。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。 Where R is the radius of curvature in the main scanning direction, K, B 4 , B 6 , B 8 and B 10 are aspherical coefficients, and the suffixes s and e of the aspherical coefficient B are on the scanning start side and scanning end side, respectively. Represent. 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.

但し、r’は副走査方向曲率半径、D4、D6、D8、D10は係数で、サフィックスのs、とeは走査開始側と走査終了側をそれぞれ表す。 Here, r ′ is the radius of curvature in the sub-scanning direction, D 4 , D 6 , D 8 and D 10 are coefficients, and the suffixes s and e represent the scanning start side and the scanning end side, respectively.

(スクリーンパターン))
次に、感光体ドラムが複数搭載されている画像形成装置(カラー機)におけるスクリーンパターンについて述べる。レーザープリンターでは、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック以外の色や濃度を実現するために、紙面上で異なる角度(回転角度)や線数をもったスクリーンパターン(ラインパターン)を重ね合わせて上記以外の色を表現している。
(Screen pattern))
Next, a screen pattern in an image forming apparatus (color machine) equipped with a plurality of photosensitive drums will be described. In laser printers, in order to realize colors and densities other than cyan, magenta, yellow, and black, screen patterns (line patterns) with different angles (rotation angles) and line numbers on the paper surface are overlaid and other than the above Expresses color.

ここで、本実施形態では、ラインパターン(ラインスクリーンパターン)を用いている。ラインスクリーンパターンとは、図3中の符号301のように周期的に連続的な露光部が任意の角度に直線状に並んでいるスクリーンのことを指す。   Here, in this embodiment, a line pattern (line screen pattern) is used. The line screen pattern refers to a screen in which periodically exposed exposure portions are linearly arranged at an arbitrary angle as indicated by reference numeral 301 in FIG.

次に、スクリーン平面と、スクリーンパターンの角度と線数、についての定義を説明する。スクリーン平面においては、図4に示すように、レーザービームが主走査方向に走査する方向を主走査方向(H)、感光体ドラムが401a−401bの回転軸を中心に回転する方向を副走査方向(V)として平面(スクリーン平面:H−V平面)を定義する。   Next, definitions of the screen plane and the angle and number of lines of the screen pattern will be described. On the screen plane, as shown in FIG. 4, the direction in which the laser beam scans in the main scanning direction is the main scanning direction (H), and the direction in which the photosensitive drum rotates about the rotation axis 401a-401b is the sub-scanning direction. A plane (screen plane: HV plane) is defined as (V).

また、スクリーンパターンの角度θはH−V平面上で周期の配列方向と等しく、図3中符号301のスクリーンパターンに対する回転角度は符号302が示している。例えば符号301のラインスクリーンは、30度傾斜した302の軸に直交しており、30度のスクリーンパターンを表す。   Further, the angle θ of the screen pattern is equal to the arrangement direction of the periods on the HV plane, and the rotation angle with respect to the screen pattern indicated by reference numeral 301 in FIG. For example, the line screen 301 is orthogonal to the axis of 302 inclined by 30 degrees and represents a screen pattern of 30 degrees.

また、スクリーンパターンの線数は、スクリーンパターンが周期的に配列される方向に、その周期が1インチの中に何本含まれているかを表し、150〜300LPI( Line Per Inch )が好ましい。   The number of lines of the screen pattern represents how many lines are included in one inch in the direction in which the screen patterns are periodically arranged, and is preferably 150 to 300 LPI (Line Per Inch).

なお、スクリーンパターンにおいては、各ステーションでのスクリーンパターン画像を重ね合わせた時に、周期パターンの重ねあわせによるモアレパターンを抑制するために異なる角度及び線数のものが用いられる。   Note that screen patterns having different angles and numbers of lines are used to suppress moire patterns caused by overlapping periodic patterns when the screen pattern images at each station are superimposed.

次に、感光体ドラム面上での露光前後でのスクリーンについて記述する。図5中《5A》のスクリーンにおいて、黒部501aと白部501bは感光体ドラム面上でのそれぞれの露光部と非露光部を表している。レーザービームは、例えば図4であれば、符号401aから符号401bの方向に走査しながら、露光部である図5中の501aの部分のみ露光する。   Next, the screen before and after exposure on the photosensitive drum surface will be described. In the screen of <5A> in FIG. 5, black portions 501a and white portions 501b represent respective exposed portions and non-exposed portions on the surface of the photosensitive drum. For example, in the case of FIG. 4, the laser beam exposes only the portion 501a in FIG. 5 as the exposure unit while scanning in the direction of reference numerals 401a to 401b.

そして、走査端部にレーザービームが到達した際に、感光体ドラムがVの方向に1ピクセル相当分(V方向の点線の一間隔)変位し、再度501aから501bまでレーザービームが走査することで、感光体ドラムが露光される。ここで、上述した通り、露光部のみの電位が理想的には低下し、露光部と非露光部のコントラストが感光体ドラム面上で形成され潜像となる。   When the laser beam reaches the scanning end, the photosensitive drum is displaced in the V direction by an amount corresponding to one pixel (one interval of the dotted line in the V direction), and the laser beam is scanned again from 501a to 501b. The photosensitive drum is exposed. Here, as described above, the potential of only the exposed portion is ideally lowered, and the contrast between the exposed portion and the non-exposed portion is formed on the surface of the photosensitive drum to become a latent image.

しかしながら、有限な大きさをもったレーザービームがドラム面上を走査するために、図5の《5B》のように本来の露光部501aよりも露光部分が広がってしまうことが分かっている(露光拡大部502b)。この露光拡大部502bは、本来の露光部501aに対して理想的に電位が低下している領域ではないために、露光拡大部502bでの潜像コントラストは理想よりも低下する。   However, since the laser beam having a finite size scans the drum surface, it is known that the exposed portion is wider than the original exposure portion 501a as shown in <5B> in FIG. Enlarged portion 502b). Since the exposure enlargement unit 502b is not an area where the potential is ideally lowered with respect to the original exposure unit 501a, the latent image contrast in the exposure enlargement unit 502b is lower than ideal.

(スポット形状)
そこで、任意の方向に傾いたスクリーンパターンで画像形成を行なう際に、上記潜像コントラストの低下を抑え、かつ公差に鈍感で設計難易度の低いスポット形状について説明する。図6の《6A》に示す601はH−V平面上で135°傾いたスクリーンパターンであり、図6の《6C》はスクリーンパターン601に適したスポット形状の一例である。スポット形状は略楕円形状(もしくは略長方形形状)であり、短軸(短辺)の回転角度がスクリーンパターンの回転角度135°に略等しい。
(Spot shape)
Therefore, a description will be given of a spot shape that suppresses the decrease in the latent image contrast and is insensitive to tolerance and low in design difficulty when forming an image with a screen pattern inclined in an arbitrary direction. 601 shown in << 6A >> in FIG. 6 is a screen pattern inclined by 135 ° on the HV plane, and << 6C >> in FIG. 6 is an example of a spot shape suitable for the screen pattern 601. The spot shape is a substantially elliptical shape (or a substantially rectangular shape), and the rotation angle of the short axis (short side) is substantially equal to the rotation angle 135 ° of the screen pattern.

(スポット回転角度)
図6の《6A》に示すスクリーンパターン601に対し、図6の《6C》に示すスポット形状を用いると画質が最良となる理由を、以下に述べる。図6の《6B》は、横軸がスポットの回転角度、縦軸が印刷画質を数値化した指標である印字画質指標を示す。この印字画質指標とは、画像全体のピクセル内に含まれる露光拡大部のピクセルの割合に略等しく、値が高ければ印字画質は低く、低ければ印字画質は高いことを示している。
(Spot rotation angle)
The reason why the image quality is best when the spot shape shown in << 6C >> in FIG. 6 is used for the screen pattern 601 shown in << 6A >> in FIG. 6 will be described below. In FIG. 6, << 6B >> indicates a print image quality index in which the horizontal axis indicates the rotation angle of the spot and the vertical axis indicates the print image quality. This print image quality index is substantially equal to the ratio of the pixels of the exposure enlargement portion included in the pixels of the entire image, and indicates that the print image quality is low when the value is high and the print image quality is high when the value is low.

図6の《6B》の実線602は、図6の《6C》に示す長軸が80μm、短軸が40μmの楕円形状のスポットをH−V平面上で任意の角度回転させたときの印字画質指標を示す。また、《6B》の点線603は、《6C》に示す楕円形状のスポットと同面積の円形状(真円)のスポットをH−V平面上で任意の角度回転させたときの印字画質指標を示す。   The solid line 602 of << 6B >> in FIG. 6 indicates the print image quality when an elliptical spot having a major axis of 80 μm and a minor axis of 40 μm shown in << 6C >> of FIG. 6 is rotated at an arbitrary angle on the HV plane. Indicates an indicator. A dotted line 603 of << 6B >> is a print image quality index when a circular (perfect circle) spot having the same area as the elliptical spot shown in << 6C >> is rotated at an arbitrary angle on the HV plane. Show.

図6の《6B》のグラフから、印字画質指標が一番低く印字画質が一番高いスポットの回転角度は、楕円スポットの短軸の回転角度とスクリーンパターンの回転角度とが一致する135度であることが分かる。これは、図6の《6d》のように、楕円スポットの一番絞られている領域で露光することで、露光拡大部605の面積が最小になり印字画質指標が一番低くなるからである。   From the graph of <6B> in FIG. 6, the rotation angle of the spot with the lowest print image quality index and the highest print image quality is 135 degrees where the short axis rotation angle of the elliptical spot matches the rotation angle of the screen pattern. I understand that there is. This is because the area of the exposure enlargement unit 605 is minimized and the print image quality index is the lowest when exposure is performed in the area where the elliptical spot is most narrowed, as in <6d> of FIG. .

一方、楕円スポットの短軸の回転角度とスクリーンパターンの回転角度が略同一である場合と比較して、楕円スポットの長軸の回転角度とスクリーンパターンの回転角度が同一である場合は印字画質指標が一番高くなり、印字画質は一番低くなる。図6の《6B》のグラフでは、回転角度が45°の場合に対応している。これは、図6の《6e》のように、楕円スポットの一番絞られていない領域で露光することで、露光拡大部605の面積が最大になり印字画質指標が一番高くなるからである。   On the other hand, compared with the case where the rotation angle of the short axis of the elliptical spot and the rotation angle of the screen pattern are substantially the same, the print image quality index is the same when the rotation angle of the long axis of the elliptical spot and the rotation angle of the screen pattern are the same. Is the highest and the print quality is the lowest. The graph of <6B> in FIG. 6 corresponds to the case where the rotation angle is 45 °. This is because the area of the exposure enlargement unit 605 is maximized and the print image quality index is the highest when exposure is performed in an area where the elliptical spot is not most narrowed as shown in << 6e >> of FIG. .

従って、印字画質を向上させるためには、H−V平面上でスクリーンパターンの回転角度方向にスポットを絞れば良いことが分かる。   Therefore, it can be seen that in order to improve the print image quality, the spot may be narrowed down in the direction of the rotation angle of the screen pattern on the HV plane.

なお、評価したい方向のスポット径については、H−V平面上でのスポットの光量分布において、評価したい方向に垂直な方向に光量を積算したときの積算値の13.5%の値に相当する径を用いる。   Note that the spot diameter in the direction to be evaluated corresponds to a value of 13.5% of the integrated value when the light amount is integrated in a direction perpendicular to the direction to be evaluated in the light amount distribution of the spot on the HV plane. Use the diameter.

次に、スポットの回転における許容回転角度について述べる。我々の研究では、この例(スクリーンパターンの回転角度が135度)において、印字画質指標の差が0.035以内であれば、印刷物を目視したときの差は殆ど無いことが分かった。従って、図6の《6C》に示す長軸が80μm、短軸が40μmのスポットにおいては、印字画質指標差0.035に対応する回転角度の誤差として25度以内(±25度)が許容できるスポットの許容回転角度と言える。   Next, the allowable rotation angle in the rotation of the spot will be described. In our study, it was found that in this example (screen pattern rotation angle is 135 degrees), if the difference in print image quality index is within 0.035, there is almost no difference when the printed matter is viewed. Accordingly, in the spot indicated by << 6C >> in FIG. 6 where the major axis is 80 μm and the minor axis is 40 μm, the error of the rotation angle corresponding to the print image quality index difference of 0.035 can be within 25 degrees (± 25 degrees). It can be said that the allowable rotation angle of the spot.

しかし、印字画質指標値は長軸と短軸のスポット径によって異なるため、印字画質指標値が0.035以内に収まるスポットの許容回転角度は、スポットによって異なる。これらを踏まえると、理想的な回転角度を含む許容回転角度範囲は±25度と考えられ、更に長軸と短軸の比率が大きいスポットを考慮すると、より好ましくは理想的な回転角度を含む許容回転角度範囲は±10度と考えられる。   However, since the print image quality index value varies depending on the spot diameters of the long axis and the short axis, the allowable rotation angle of the spot where the print image quality index value falls within 0.035 varies depending on the spot. Taking these into consideration, the allowable rotation angle range including the ideal rotation angle is considered to be ± 25 degrees, and further considering the spot having a large ratio of the major axis to the minor axis, the tolerance including the ideal rotation angle is more preferable. The rotation angle range is considered to be ± 10 degrees.

(開口形状)
次に、具体的に略楕円及び略長方形のスポットを感光体ドラムで形成するための、入射光学系内の絞り開口2(図2)の開口形状について説明する。ここで、短軸(短辺)が135度方向に傾いたスクリーンパターンに対して、略楕円形状(略長方形形状)のスポットの長軸(長辺)と短軸(短辺)の比率を2:1として考える。
(Opening shape)
Next, the aperture shape of the diaphragm aperture 2 (FIG. 2) in the incident optical system for specifically forming substantially elliptical and substantially rectangular spots on the photosensitive drum will be described. Here, the ratio of the major axis (long side) to the minor axis (short side) of the spot of the substantially elliptical shape (substantially rectangular shape) is 2 with respect to the screen pattern in which the minor axis (short side) is inclined in the direction of 135 degrees. : 1.

この場合、絞り開口2(図2)の開口形状を略楕円形状(略長方形形状)にし、開口の長軸(長辺)と短軸(短辺)の比率を、スポットの比率とは逆の比率である1:2にすれば良い。開口形状の長軸(長辺)は感光体ドラム面上でのスポットの短軸(短辺)に対応し、開口形状の短軸(短辺)は感光体ドラム面上でのスポットの長軸(長辺)に対応する。   In this case, the aperture shape of the aperture 2 (FIG. 2) is made substantially elliptical (substantially rectangular), and the ratio of the major axis (long side) to the minor axis (short side) of the aperture is opposite to the spot ratio. The ratio may be 1: 2. The long axis (long side) of the aperture shape corresponds to the short axis (short side) of the spot on the surface of the photosensitive drum, and the short axis (short side) of the aperture shape is the long axis of the spot on the surface of the photosensitive drum. Corresponds to (long side).

(結像倍率(光学倍率))
ここで、光走査装置内の結像光学系の結像倍率(光学倍率)が主走査方向と副走査方向で略等倍であれば、開口形状の長短軸(辺)の比と、感光体ドラム面上でのスポットの長短軸(辺)の比とを同一にすることができ、開口の加工上好都合である。これについて、以下にその理由を述べる。
(Imaging magnification (optical magnification))
Here, if the imaging magnification (optical magnification) of the imaging optical system in the optical scanning device is approximately equal in the main scanning direction and the sub-scanning direction, the ratio of the long and short axes (sides) of the aperture shape and the photoconductor The ratio of the long and short axes (sides) of the spot on the drum surface can be made the same, which is advantageous in processing the opening. The reason for this will be described below.

図7は、主副の光学系の結像倍率比β主/β副(主走査:β主、副走査:β副)が等倍から外れたときの、所望のスポットに対する入射瞳形状を示している。ここで、所望のスポットとは、図7中でのH−V平面上で35°傾き、長軸と短軸のスポット径の比率が3:2の楕円のスポットを指す。   FIG. 7 shows the shape of the entrance pupil for a desired spot when the imaging magnification ratio β main / β sub (main scanning: β main, sub scanning: β sub) of the main and sub optical systems deviate from the same magnification. ing. Here, the desired spot refers to an elliptical spot that is inclined 35 ° on the HV plane in FIG. 7 and the ratio of the major axis to minor axis spot diameter is 3: 2.

また、図7におけるスポットの中の数字は、主走査・副走査方向でのスポット径を示している。図7では、H−V平面中での結像倍率の模式図も表わしており、主副の結像倍率比が等倍から非等倍に変わる(TypeAからTypeB、TypeCへ変わる)。そして、任意の角度方向αでの結像倍率は変化し、その軌跡は円形から楕円に変化する。   Further, the numbers in the spots in FIG. 7 indicate the spot diameters in the main scanning / sub-scanning directions. FIG. 7 also shows a schematic diagram of the imaging magnification in the HV plane, in which the primary and secondary imaging magnification ratio changes from equal magnification to non-equal magnification (changes from Type A to Type B, Type C). Then, the imaging magnification in an arbitrary angle direction α changes, and the locus changes from a circle to an ellipse.

次に、所望のスポットを実現するために開口形状を考えるが、その前段階として開口を通過した直後のスポット形状(ここでは入射瞳と称する)を考慮する。この場合、任意の角度方向αでの入射瞳の径は以下の式で表現することができる。
P(α)=σ(α)/β(α)……(e)
但し、αは任意の角度を表し、P(α)、σ(α)、β(α)はそれぞれ任意の角度での入射瞳径、スポット径、光学系の結像倍率を表している。入射瞳の図中の数字は、代表的に主走査方向と副走査方向での入射瞳の径を表し、上記の式より算出した。等倍から非等倍に結像倍率が変化するにつれて、主走査方向の倍率が副走査方向の結像倍率に対して大きくなるので、主走査方向の入射瞳の径が絞られる形状となる。この際、元の感光体ドラム面上のスポットと比較して、入射瞳形状はひしゃげた形状に変わる。
Next, an aperture shape is considered in order to realize a desired spot, but a spot shape (herein referred to as an entrance pupil) immediately after passing through the aperture is considered as a previous step. In this case, the diameter of the entrance pupil in an arbitrary angle direction α can be expressed by the following expression.
P (α) = σ (α) / β (α) …… (e)
However, α represents an arbitrary angle, and P (α), σ (α), and β (α) represent the entrance pupil diameter, the spot diameter, and the imaging magnification of the optical system at arbitrary angles, respectively. The number in the drawing of the entrance pupil typically represents the diameter of the entrance pupil in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and was calculated from the above formula. As the imaging magnification changes from equal magnification to non-equal magnification, the magnification in the main scanning direction becomes larger than the imaging magnification in the sub-scanning direction, so that the diameter of the entrance pupil in the main scanning direction is reduced. At this time, the shape of the entrance pupil changes to a lazy shape as compared with the spot on the original photosensitive drum surface.

また、図7は任意の角度における入射瞳の径を、スポット径と結像倍率(光学倍率)と共に表したものである。このように、ひしゃげた形の入射瞳に対する開口形状も同様にひしゃげてしまい、開口の加工上の難易度が高くなる問題があり、主走査方向と副走査方向の結像倍率比が非等倍の条件は好適とは言えない。従って、楕円形状のスポットを結像させる場合、結像光学系の主走査方向と副走査方向の結像倍率が略等倍であれば、ひしゃげない形であるために開口の加工上の難易度が下がり好都合となる。   FIG. 7 shows the diameter of the entrance pupil at an arbitrary angle together with the spot diameter and the imaging magnification (optical magnification). In this way, the shape of the aperture with respect to the slender entrance pupil is similarly sluggish, which increases the difficulty of processing the aperture, and the imaging magnification ratio in the main scanning direction and the sub-scanning direction is unequal. This condition is not preferable. Therefore, when imaging an elliptical spot, if the imaging magnification in the main scanning direction and the sub-scanning direction of the imaging optical system is approximately equal, the shape is difficult to be processed because the shape is not distorted. Will be convenient.

次に、結像倍率の範囲について述べる。全系の結像光学系の主走査方向と副走査方向の結像倍率の比が0.8〜1.2の範囲であることが好ましい。   Next, the range of the imaging magnification will be described. The ratio of the imaging magnification in the main scanning direction and the sub-scanning direction of the entire imaging optical system is preferably in the range of 0.8 to 1.2.

即ち、第1、第2の結像光学系において、主走査方向の結像倍率をβ1、γ1、副走査の結像倍率をβ2、γ2とするとき、
0.8 ≦(β1/β2) ≦ 1.2
0.8 ≦(γ1/γ2) ≦ 1.2
を満たすことが好ましい。
That is, in the first and second imaging optical systems, when the imaging magnification in the main scanning direction is β1, γ1, and the imaging magnification in the sub scanning is β2, γ2,
0.8 ≦ (β1 / β2) ≦ 1.2
0.8 ≦ (γ1 / γ2) ≦ 1.2
It is preferable to satisfy.

この範囲においては、おおよそ入射瞳がひしゃげない結像倍率比になることが分かった。   In this range, it has been found that the imaging magnification ratio is such that the entrance pupil is not distorted.

以下に、その詳細を説明する。図8は、感光体ドラム面上でのスポットと、本発明者独自の指標である楕円率ごとの入射瞳形状を示しており、《8a》はスポットが長軸60μm、短軸40μm、《8b》は長軸80μm、短軸40μmの図である。また、ここでの楕円率εとは、以下の式で表現される。   The details will be described below. FIG. 8 shows the spots on the photosensitive drum surface and the entrance pupil shape for each ellipticity which is an index unique to the present inventor. << 8a >> indicates that the spot has a major axis of 60 μm, a minor axis of 40 μm, and << 8b. >> is a diagram with a major axis of 80 μm and a minor axis of 40 μm. Further, the ellipticity ε here is expressed by the following equation.

この式は、分子がスポットの面積、分母が入射瞳の面積を表しており、ここでの楕円率はスポットの面積に対して入射瞳がどの程度同面積であるかを示したものである。楕円率εが1から離れるにつれてスポット形状から入射瞳の形状が崩れていく様子を図8に示し、それぞれスポット形状と楕円率ごとの入射瞳の形状を示している。 In this equation, the numerator represents the spot area, and the denominator represents the area of the entrance pupil. The ellipticity here indicates how much the entrance pupil is the same area as the spot area. FIG. 8 shows how the shape of the entrance pupil collapses from the spot shape as the ellipticity ε departs from 1, and shows the shape of the entrance pupil for each spot shape and ellipticity.

これらのことから、楕円率εが1から離れていくにつれて、入射瞳形状がスポット形状に対し崩れていくことが分かる。特に、スポットの長軸と短軸比が1.11〜2.0の間である場合、楕円率が0.85以上であれば少なくとも入射瞳の形状がひしゃげないことが分かった。   From these facts, it can be seen that as the ellipticity ε moves away from 1, the entrance pupil shape collapses with respect to the spot shape. In particular, when the ratio between the major axis and the minor axis of the spot is between 1.11 and 2.0, it has been found that at least the shape of the entrance pupil is not frustrated if the ellipticity is 0.85 or more.

次に、好適な結像光学系の結像倍率(光学倍率)の導出に関し、図9を用いて説明する。図9は、横軸がスポットの回転角度で、縦軸が上述した楕円率ε=0.85での結像倍率比を、スポットの長軸と短軸の比率ごとに表したグラフである。このグラフが示していることは、以下の2点である。   Next, the derivation of the imaging magnification (optical magnification) of a suitable imaging optical system will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a graph in which the horizontal axis represents the rotation angle of the spot and the vertical axis represents the imaging magnification ratio at the above-described ellipticity ε = 0.85 for each ratio of the major axis and the minor axis of the spot. This graph shows the following two points.

1つ目は、スポットの回転角度αが0度から45度の間は、全系の結像光学系の主走査と副走査の比率が1.2以上で入射瞳がひしゃげることである。一方、45度から90度の間は、全系の結像光学系の主走査と副走査の結像倍率の比率が1.2以上を許容することを表している。   First, when the rotation angle α of the spot is between 0 ° and 45 °, the ratio of the main scanning to the sub scanning of the entire imaging optical system is 1.2 or more, and the entrance pupil is obscured. On the other hand, between 45 degrees and 90 degrees represents that the ratio of the imaging magnification of the main scanning and the sub scanning of the entire imaging optical system is allowed to be 1.2 or more.

2つ目は、感光体ドラム面上でのスポットの長軸と短軸の比率が高いほど、0から45°までの許容できる光学倍率は低く、45度から90度までは許容できる光学倍率が高いことである。従って、スクリーン角度が45度以下の場合は、負の回転方向も考慮して結像光学系の結像倍率の比率は0.8〜1.1の範囲が好ましく、スクリーン角度が45度から90度の場合は、結像光学系の結像倍率の比率は0.9〜1.2の範囲が好ましい。   Second, the higher the ratio of the major and minor axes of the spot on the photosensitive drum surface, the lower the allowable optical magnification from 0 to 45 °, and the allowable optical magnification from 45 to 90 °. It is expensive. Therefore, when the screen angle is 45 degrees or less, the ratio of the imaging magnification of the imaging optical system is preferably in the range of 0.8 to 1.1 in consideration of the negative rotation direction, and the screen angle is from 45 degrees to 90 degrees. In the case of a degree, the ratio of the imaging magnification of the imaging optical system is preferably in the range of 0.9 to 1.2.

ここで、各ステーションで同一の光学系を使用することを考慮すると、全系の結像光学系の結像倍率の比率は0.9〜1.1の範囲が好ましいといえる。また、略楕円形状のスポットである場合、長軸と短軸の比率が1.5倍付近であれば、様々な角度のスクリーンを考慮して汎用性が高いといえる。   Here, considering that the same optical system is used at each station, it can be said that the ratio of the imaging magnification of the entire imaging optical system is preferably in the range of 0.9 to 1.1. Further, in the case of a substantially elliptical spot, if the ratio of the major axis to the minor axis is about 1.5 times, it can be said that the versatility is high considering screens of various angles.

(スクリーンパターンに対する最良なスポット形状および開口形状)
これらを踏まえて、任意のスクリーンパターンに対する最良なスポット形状とそれに対応する開口形状について述べる。タンデムタイプのカラー画像形成装置においては、上述した通り、各ステーションにおいて異なる角度のスクリーンパターンを重ね合わせて印刷物を出力する。従って、各ステーションで使用されるスクリーンパターンに対応して、略楕円形状(略長方形形状)の開口を回転させると印字画質が向上する。
(Best spot shape and aperture shape for screen pattern)
Based on these, the best spot shape for an arbitrary screen pattern and the corresponding opening shape will be described. In the tandem type color image forming apparatus, as described above, the printed matter is output by superimposing screen patterns at different angles at each station. Accordingly, if the substantially elliptical (substantially rectangular) opening is rotated corresponding to the screen pattern used at each station, the print image quality is improved.

図10は、H−V平面においてイエローステーション(Yst)、マゼンタステーション(Mst)、シアンステーション(Cst)、ブラックステーション(Bkst)のスクリーンパターンとスポット形状及び開口形状を示す。また、図10には、スクリーンの角度と線数、スポットの長軸、短軸の長さ及び角度、主副での開口幅と角度について示している。   FIG. 10 shows the screen pattern, spot shape, and aperture shape of the yellow station (Yst), magenta station (Mst), cyan station (Cst), and black station (Bkst) on the HV plane. FIG. 10 shows the angle and number of lines of the screen, the length and angle of the major axis and minor axis of the spot, and the opening width and angle of the main and sub axes.

図10では、スポットは略楕円形状(長軸が60μm、短軸が40μm)とし、スポットの短軸がスクリーンパターンの傾き方向(長手方向)に直交する方向(パターン周期方向)に重なる形状である。Y、M、C、Kそれぞれの感光体ドラム面上でのスポットの回転角度はH−V平面上でそれぞれ0度、30度、70度、40度であり、スポットの回転角度は±10°を許容する。   In FIG. 10, the spot has a substantially elliptical shape (long axis is 60 μm, short axis is 40 μm), and the short axis of the spot is overlapped in a direction (pattern period direction) orthogonal to the inclination direction (longitudinal direction) of the screen pattern. . The rotation angles of the spots on the photosensitive drum surfaces of Y, M, C, and K are 0 degree, 30 degrees, 70 degrees, and 40 degrees on the HV plane, respectively, and the rotation angles of the spots are ± 10 degrees. Is acceptable.

上述した通り、全系の結像光学系の主走査方向と副走査方向の結像倍率の比率は0.9〜1.1が好適であり、本実施形態では1.05倍を採用している。開口は長方形形状もしくは略長方形形状であって、開口の長辺の角度がY、M、C、Kで0度、30度、70度、40度(許容回転角度範囲が±10°)である。   As described above, the ratio of the imaging magnification in the main scanning direction and the sub-scanning direction of the entire imaging optical system is preferably 0.9 to 1.1. In this embodiment, 1.05 times is adopted. Yes. The opening has a rectangular shape or a substantially rectangular shape, and the angle of the long side of the opening is 0 degree, 30 degrees, 70 degrees, and 40 degrees for Y, M, C, and K (allowable rotation angle range is ± 10 degrees). .

このように、スクリーンパターンの傾き方向に応じて開口形状を回転させるだけで、図6に示したように、そのスクリーンパターンでの最良な画質を提供することができる。言い換えれば、スクリーンパターンの周期配列方向(パターン周期方向)にのみスポット径を絞れば良いだけなので、その直交方向は太ったスポットでも許容することができる。従って、従来のように全方位に絞る必要はない。   As described above, as shown in FIG. 6, it is possible to provide the best image quality with the screen pattern only by rotating the opening shape according to the inclination direction of the screen pattern. In other words, since it is only necessary to narrow the spot diameter only in the direction in which the screen pattern is periodically arranged (pattern period direction), even a spot that is thick in the orthogonal direction can be allowed. Therefore, it is not necessary to narrow down to all directions unlike the conventional case.

図11に示すのは、40μmと60μmの真円のスポットがピントずれを起こした際のスポット径の変化である。画質指標値は、スポット径が増大すると劣化することが分かっている。例えば、3mmピントずれを起こしたとすると、40μmでは78μm、60μmでは63μmにスポットが肥大する。   FIG. 11 shows a change in spot diameter when the spots of perfect circles of 40 μm and 60 μm are out of focus. It has been found that the image quality index value degrades as the spot diameter increases. For example, if a focus shift of 3 mm occurs, the spot is enlarged to 78 μm at 40 μm and 63 μm at 60 μm.

これらの肥大したスポットでの画質指標値は図6のグラフから考えると、78μmのスポットは回転角度45°に相当し、画質指標値にして0.59である。一方、63μmのスポット回転角度105°に相当し、画質指標値にして0.5である。つまり、画質指標値に0.1差があり実物で画質の差を視認できてしまう。   Considering from the graph of FIG. 6, the image quality index value at these enlarged spots corresponds to a rotation angle of 45 °, and the image quality index value is 0.59. On the other hand, it corresponds to a spot rotation angle of 105 ° of 63 μm, and the image quality index value is 0.5. That is, there is a difference of 0.1 in the image quality index value, and the difference in image quality can be visually recognized with the actual product.

従って、スクリーンの周期配列方向(パターン周期方向)にのみスポットを絞ることは、ピントずれに対して非常に有利であり、安価に実現できる方法である。本実施形態では、スポット形状が長軸60μm、短軸40μmの楕円もしくは略楕円での例を示したが、長軸と短軸の長さの組合せはこの例に限定せず、スポット形状は長方形もしくは略長方形でも良く、長辺と短辺の長さの組合せもこの例に限定されない。   Therefore, narrowing the spot only in the periodic arrangement direction (pattern period direction) of the screen is very advantageous for defocusing and can be realized at low cost. In the present embodiment, an example in which the spot shape is an ellipse having a major axis of 60 μm and a minor axis of 40 μm or an approximately ellipse is shown, but the combination of the major axis and minor axis length is not limited to this example, and the spot shape is rectangular. Alternatively, it may be substantially rectangular, and the combination of the lengths of the long side and the short side is not limited to this example.

また、感光体ドラム面上でのスポットの回転角度は全ステーションで異ならなくても良く、少なくとも一つのステーションにおいて他のステーションと感光体ドラム面上でのスポットの回転角度が異なっていれば良い。また、ステーションは4つと限定されず、ステーションが単数及び複数(4つを除く)ある場合であっても良い。   Further, the rotation angle of the spot on the surface of the photosensitive drum does not have to be different in all stations, and the rotation angle of the spot on the surface of the photosensitive drum is different from that of other stations in at least one station. Further, the number of stations is not limited to four, and there may be a single station and a plurality of stations (excluding four).

《第2の実施形態》
以下、本発明の第2の実施形態に係る光走査装置について説明する。第1の実施形態では、ステーションごとで異なるスクリーンパターンの回転角度に応じて感光体ドラム面上でのスポット形状を変化させる(スポットを回転させる)ことで、印字画質を向上させることを示した。これに対し、本実施形態では、ステーションごとでスクリーンパターンの角度(回転角度)は同一でスクリーンパターンの線数が異なる。本実施形態では、スクリーンパターンの線数に応じて、スポット形状を変化させて、印字画質を向上させる。
<< Second Embodiment >>
Hereinafter, an optical scanning device according to a second embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment, it has been shown that the print image quality is improved by changing the spot shape on the surface of the photosensitive drum (rotating the spot) in accordance with the rotation angle of the screen pattern that is different for each station. On the other hand, in this embodiment, the angle (rotation angle) of the screen pattern is the same for each station, and the number of lines of the screen pattern differs. In the present embodiment, the print quality is improved by changing the spot shape in accordance with the number of lines of the screen pattern.

なお、第1の実施形態と同じ部材の構成、作用については、第1の実施形態と同様であり、説明を割愛する。   In addition, about the structure and effect | action of the same member as 1st Embodiment, it is the same as that of 1st Embodiment, and omits description.

一般に、印字画質が劣化する原因として、露光拡大部のピクセル数の他、露光拡大部での電圧の低下量も影響する。露光拡大部での電圧の低下量が、露光前の帯電時から露光されて電圧が低下し切ったときの電圧の低下量の1/2辺りのとき、印字画質が劣化することが分かっている。   In general, as a cause of deterioration of the print image quality, not only the number of pixels in the exposure enlargement part but also the amount of voltage decrease in the exposure enlargement part affects. It has been found that the print image quality deteriorates when the amount of decrease in voltage at the exposure enlargement portion is about ½ of the amount of decrease in voltage when the voltage is lowered after being exposed from the time of charging before exposure. .

線数が多いスクリーンパターンの場合、隣接するドットの間隔が短いことによる露光拡大部での電圧の低下による印字画質の劣化の影響が大きく、線数が少ないスクリーンパターンの場合と同じスポット形状を用いると問題となる。   In the case of a screen pattern with a large number of lines, the same spot shape is used as in the case of a screen pattern with a small number of lines because the effect of deterioration of the print image quality due to a decrease in voltage at the enlarged exposure portion due to the short interval between adjacent dots is large. It becomes a problem.

図12は、スポットの大きさ(スポット径)ごとに線数に対する印字画質指標の値をプロットしたものである。同じスポット径でみても、スクリーンパターンの線数によって印字画質指標の値が異なることが分かる。また、このグラフは、低線数のスクリーンにおいては、高線数のスクリーンを用いたときのスポットよりも過剰に絞る必要は無いことも示している。   FIG. 12 is a plot of the print image quality index value with respect to the number of lines for each spot size (spot diameter). Even with the same spot diameter, it can be seen that the value of the print image quality index varies depending on the number of lines of the screen pattern. The graph also shows that it is not necessary to squeeze too much on a low line number screen than on a spot with a high line number screen.

図12で、例えば印字画質指標が0.5を満たす線数とスポット径の組合せは、Y(212LPI、20μm)、M(189LPI、30μm)、C(166LPI、40μm)、K(150LPI、60μm)となる。このような低線数のスクリーンパターン(例えばK)での印刷印字画質と、高線数のスクリーンパターン(例えばY)での印刷印字画質を同等にするためには、スクリーンパターンの線数に応じてスポット径を変えなければならないことが分かる。   In FIG. 12, for example, the combinations of the number of lines and the spot diameter satisfying the print image quality index of 0.5 are Y (212 LPI, 20 μm), M (189 LPI, 30 μm), C (166 LPI, 40 μm), K (150 LPI, 60 μm). It becomes. In order to make the print print image quality with such a low line number screen pattern (for example, K) and the print print image quality with a high line number screen pattern (for example, Y) equal, it depends on the number of lines of the screen pattern. It turns out that the spot diameter must be changed.

しかしながら、スポット径が20μmのように小さい場合、スポットを感光体ドラム面上で結像させようとすると、スポットの深度幅が非常に狭くなり、光走査装置内の光学系が多少の製造誤差を生じた際に小スポットは実現できなくなる。高画質と呼ばれる従来製品のスポット径は約50μmである。そこで、本実施形態では、一番高線数のステーションで50μmになる印字画質指標値を基準とし、この値に対する各線数でのスポット径を決定した。   However, when the spot diameter is as small as 20 μm, when the spot is imaged on the surface of the photosensitive drum, the depth of the spot becomes very narrow, and the optical system in the optical scanning device has some manufacturing error. Small spots cannot be realized when they occur. The spot diameter of a conventional product called high image quality is about 50 μm. Therefore, in the present embodiment, the print diameter index value that is 50 μm at the station with the highest number of lines is used as a reference, and the spot diameter at each number of lines relative to this value is determined.

以下に、スクリーンパターンの線数に応じた感光体ドラム面上でのスポットの大小について述べる。図13に、スクリーンパターンの線数、感光体ドラム面上でのスポットの大きさ、そのスポットを実現するための開口形状を示している。   Hereinafter, the size of the spot on the surface of the photosensitive drum corresponding to the number of lines of the screen pattern will be described. FIG. 13 shows the number of lines of the screen pattern, the spot size on the surface of the photosensitive drum, and the opening shape for realizing the spot.

ここで、Y、M、C、Kのスクリーンパターンの回転角度は、H−V平面内でそれぞれ0度とする。また、Y、M、C、Kのスクリーンパターンの線数は、それぞれ212LPI、189LPI、166LPI、150LPIであり、そのときのスポットの形状はどれも略円形形状(略真円形状)とする。   Here, the rotation angles of the Y, M, C, and K screen patterns are each 0 degrees in the HV plane. The number of lines of the screen patterns of Y, M, C, and K is 212 LPI, 189 LPI, 166 LPI, and 150 LPI, respectively, and the spot shape at that time is almost circular (substantially perfect circle).

イエローステーションYstと他の各ステーションが同等印字画質になる条件(図12で縦軸の位置を一定とする条件)を考慮するとき、上述したように全てのステーションでスポットを絞る必要がない。具体的には、図13に示すように、高線数から低線数まで4ステーション分で45μm〜80μmの間がとり得るスポットの大きさの範囲となる。従って、少なくとも低線数のスクリーンパターンを用いているステーションでは、スポットの大きさが大きくて良く、製造誤差による感光体ドラム面上でのスポットの崩れを緩和でき、かつ良好な画質を保つことができる。   When considering the condition that the yellow station Yst and the other stations have the same print image quality (condition in which the position of the vertical axis in FIG. 12 is constant), it is not necessary to narrow down the spots at all stations as described above. Specifically, as shown in FIG. 13, the range of the spot size that can be taken between 45 μm and 80 μm in four stations from the number of high lines to the number of low lines. Accordingly, at least a station using a screen pattern with a low number of lines, the spot size may be large, the collapse of the spot on the surface of the photosensitive drum due to a manufacturing error can be reduced, and good image quality can be maintained. it can.

図2における絞り開口2の開口形状は、感光体ドラム面上でのスポット形状と逆の関係(即ち、感光体ドラム面上でのスポットが大きい場合は小円に、スポットが小さい場合は大円)となる。このように、スクリーンパターンの線数に応じてスポット径の大きさを適宜変化させることで、全ステーションでスポット径を絞る必要はなくピントずれに対して鈍感な系をもった光走査装置の実現が可能となる。即ち、感光体ドラム面上でのスポットの大きさは全ステーションで異ならなくても良く、少なくとも一つのステーションにおいて他のステーションと感光体ドラム面上でのスポットの大きさが異なっていれば良い。   The aperture shape of the diaphragm aperture 2 in FIG. 2 is inversely related to the spot shape on the photosensitive drum surface (that is, a small circle when the spot on the photosensitive drum surface is large, and a large circle when the spot is small). ) As described above, by appropriately changing the spot diameter according to the number of lines of the screen pattern, it is not necessary to reduce the spot diameter at all stations, thereby realizing an optical scanning device having a system insensitive to focus deviation. Is possible. That is, the size of the spot on the surface of the photosensitive drum does not have to be different at all stations, and the size of the spot on the surface of the photosensitive drum is different from that of the other stations in at least one station.

《第3の実施形態》
次に、本発明の第3の実施形態を示す。本実施形態では、スクリーンパターンの角度(回転角度)と線数に応じて感光体ドラム面上でのスポット形状を変化させることで、印字画質を向上させる。即ち、本実施形態では、図14に示すように、スクリーンパターンの角度(回転角度)と線数が各ステーションで異なる。
<< Third Embodiment >>
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the print image quality is improved by changing the spot shape on the surface of the photosensitive drum according to the angle (rotation angle) of the screen pattern and the number of lines. That is, in this embodiment, as shown in FIG. 14, the angle (rotation angle) and the number of lines of the screen pattern are different at each station.

本実施形態において、スクリーンパターンの角度(回転角度)については第1の実施形態と同様とし、線数については第2の実施形態と同様のものとしている。感光体ドラム面上でのスポット形状としては、略楕円形状もしくは略長方形形状である。そして、長軸(長辺)と短軸(短辺)の長さの比率は3:2であり、スポットの短軸がスクリーンパターンの長手方向に直交する方向(パターン周期方向)に重なる形状である。   In the present embodiment, the screen pattern angle (rotation angle) is the same as in the first embodiment, and the number of lines is the same as in the second embodiment. The spot shape on the surface of the photosensitive drum is a substantially elliptical shape or a substantially rectangular shape. The ratio of the length of the long axis (long side) to the short axis (short side) is 3: 2, and the short axis of the spot overlaps the direction perpendicular to the longitudinal direction of the screen pattern (pattern period direction). is there.

更に、スクリーンパターンの線数に応じて、スポットの短軸の長さは異なっており、スクリーンパターンの線数が少ない程、スポットの短軸の長さは長い。線数とスポットの短軸の長さの組合せは、Y(212LPI、48μm)、M(189LPI、60μm)、C(166LPI、65μm)、K(150LPI、80μm)である。一方、スポットの長軸の長さは、上述したように各ステーションでの短軸の長さの1.5倍に太らせている。即ち、Y(72μm)、M(90μm)、C(98μm)、K(120μm)としている。   Furthermore, the length of the short axis of the spot varies depending on the number of lines of the screen pattern. The smaller the number of lines of the screen pattern, the longer the short axis of the spot. The combination of the number of lines and the short axis length of the spot is Y (212 LPI, 48 μm), M (189 LPI, 60 μm), C (166 LPI, 65 μm), and K (150 LPI, 80 μm). On the other hand, the length of the major axis of the spot is increased to 1.5 times the length of the minor axis at each station as described above. That is, Y (72 μm), M (90 μm), C (98 μm), and K (120 μm) are set.

そして、これらのスポットを実現するために、入射光学系における絞り開口2の開口形状における長軸、短軸の長さ(mm×mm)を、図14の寸法にするのが良い。即ち、Y(2.08mm×1.44mm)、M(1.7mm×1.12mm)、C(1.6mm×0.965mm)、K(1.3mm×0.82mm)とすれば良い。   In order to realize these spots, the major axis and minor axis length (mm × mm) of the aperture shape of the aperture stop 2 in the incident optical system are preferably set to the dimensions shown in FIG. That is, Y (2.08 mm × 1.44 mm), M (1.7 mm × 1.12 mm), C (1.6 mm × 0.965 mm), and K (1.3 mm × 0.82 mm) may be used.

(変形例)
以上、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。
(Modification)
As mentioned above, 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.

(変形例1)
上述した実施形態では、4つの被走査面を備えたカラー画像形成装置を示したが、2つもしくは3つ、あるいは5つ以上の被走査面を備えたカラー画像形成装置であっても良い。また、本発明は単一(1つ)の被走査面を備えたブラックステーションを有するモノクロ画像形成装置に適用することも可能である。この場合、入射光学系の絞り開口は、スクリーンパターンに対応して定まる形状(傾き方向もしくは線数)を備える。
(Modification 1)
In the above-described embodiment, a color image forming apparatus having four scanned surfaces is shown, but a color image forming apparatus having two, three, or five or more scanned surfaces may be used. The present invention can also be applied to a monochrome image forming apparatus having a black station having a single (one) surface to be scanned. In this case, the stop aperture of the incident optical system has a shape (inclination direction or number of lines) determined according to the screen pattern.

そして、この場合、絞り開口により、スクリーンパターンの傾き方向が変更可能である場合、スポットの形状は、傾き方向を長軸方向もしくは長手方向とする楕円形状もしくは長方形形状となる。また、スクリーンパターンの線数が変更可能である場合、絞り開口により、スポットの形状は線数が少ない方が径が大きい近似的な円形状となる。   In this case, when the tilt direction of the screen pattern can be changed by the aperture opening, the spot shape is an elliptical shape or a rectangular shape whose major axis direction or longitudinal direction is the tilt direction. Further, when the number of lines of the screen pattern can be changed, due to the aperture opening, the spot shape becomes an approximate circular shape having a larger diameter when the number of lines is smaller.

また、スクリーンパターンの傾き方向および線数が変更可能である場合、絞り開口により、スポットの形状は線数が少ない方が径が大きい、傾き方向を長軸とする楕円形状となる。   When the tilt direction and the number of lines of the screen pattern can be changed, the shape of the spot becomes an ellipse having a larger diameter when the number of lines is smaller and a major axis of the tilt direction due to the aperture opening.

(変形例2)
上述した実施形態では、Y、M、C、Kのスクリーンの線数及び角度が異なる例を示したが、本発明はこれに限られない。複数ステーションあるうち少なくとも一つのスポット形状(外形、角度)が他のステーションでのスポット形状(外形、角度)と異なっていれば良い。
(Modification 2)
In the above-described embodiment, an example in which the number of lines and angles of the Y, M, C, and K screens are different has been described, but the present invention is not limited to this. It suffices that at least one spot shape (outer shape, angle) among a plurality of stations is different from the spot shape (outer shape, angle) at other stations.

(変形例3)
上述した実施形態では、結像光学系(走査光学系)を2枚の結像走査レンズで構成したが、これに限らず1枚もしくは3枚以上で構成しても本実施形態と同様の効果を得ることができる。
(Modification 3)
In the above-described embodiment, the imaging optical system (scanning optical system) is configured by two imaging scanning lenses. However, the present invention is not limited to this, and the same effects as in the present embodiment can be achieved by configuring one or three or more lenses. Can be obtained.

また、結像走査レンズ206、207を光透過性のパワーを有するプラスチックレンズで構成し、該結像走査レンズ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である。なお、結像走査レンズはガラス製であっても良く、更に回折のパワーを有する光学素子であっても良い。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ことが可能であり、走査光学系内に折り返しミラーを入れても良い。   In addition, the imaging scanning lenses 206 and 207 are made of a plastic lens having light-transmitting power to achieve a reduction in weight of the imaging scanning lens and to improve design freedom by using an aspherical surface. It is also possible. The imaging scanning lens may be made of glass, and may be an optical element having diffraction power. When configured with a glass material or a diffractive surface, it is possible to provide an optical scanning device with excellent environmental characteristics, and a folding mirror may be provided in the scanning optical system.

2、2a、2b・・絞り開口、5・・回転多面鏡、L1a、Lib・・第1、第2の入射光学系、M1a、Mib・・第1、第2の結像光学系 2, 2a, 2b,... Aperture aperture, 5. .. Rotating polygon mirror, L1a, Lib,... First and second incident optical systems, M1a, Mib,.

Claims (19)

互いに異なる第1及び第2のスクリーンパターンに応じて第1及び第2の光束を射出する光源手段と、
前記第1及び第2の光束を偏向して第1及び第2の被走査面を光走査する偏向器と、
該偏向器により偏向された前記第1及び第2の光束を集光して前記第1及び第2の被走査面の夫々に第1及び第2のスポットを形成する第1及び第2の結像光学系と、
を備え、
前記第1及び第2のスポットの形状は、前記第1及び第2のスクリーンパターンに応じた互いに異なる形状であることを特徴とする光走査装置。
Light source means for emitting first and second light beams in accordance with different first and second screen patterns;
A deflector for deflecting the first and second light beams to optically scan the first and second scanned surfaces;
The first and second connections for condensing the first and second light beams deflected by the deflector to form first and second spots on the first and second scanned surfaces, respectively. An image optical system;
With
The optical scanning device according to claim 1, wherein the first and second spots have different shapes according to the first and second screen patterns.
前記光源手段から出射した前記第1及び第2の光束の夫々が通過する第1及び第2の開口絞りを備え、
該第1及び第2の開口絞りの夫々には、前記第1及び第2のスクリーンパターンに応じた互いに異なる形状の開口が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
Comprising first and second aperture stops through which each of the first and second light beams emitted from the light source means passes,
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein each of the first and second aperture stops is provided with openings having different shapes corresponding to the first and second screen patterns. .
前記第1及び第2のスクリーンパターンは、互いに異なる色に対応することを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 1, wherein the first and second screen patterns correspond to different colors. 前記第1及び第2のスクリーンパターンは、互いに傾き方向または線数が異なる形状であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光走査装置。   4. The optical scanning device according to claim 1, wherein the first and second screen patterns have shapes having different inclination directions or different numbers of lines. 5. 前記第1及び第2のスクリーンパターンは、互いに線数が同じで傾き方向が異なり、
前記第1及び第2の開口絞りの開口は前記傾き方向に絞り込む形状であることを特徴とする請求項4に記載の光走査装置。
The first and second screen patterns have the same number of lines and different inclination directions,
5. The optical scanning device according to claim 4, wherein the apertures of the first and second aperture stops are narrowed in the tilt direction.
前記第1及び第2の被走査面における前記スポットは、前記傾き方向を長軸とする楕円形状であることを特徴とする請求項5に記載の光走査装置。   6. The optical scanning device according to claim 5, wherein the spots on the first and second scanned surfaces have an elliptical shape having the major axis in the tilt direction. 前記第1及び第2のスクリーンパターンは、互いに傾き方向が同じで線数が異なり、
前記第1及び第2の開口絞りの開口は前記傾き方向に絞り込む形状であり、前記線数が少ない程より多く絞り込むことを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の光走査装置。
The first and second screen patterns have the same inclination direction and different numbers of lines,
The optical scanning according to any one of claims 4 to 6, wherein the apertures of the first and second aperture stops are narrowed in the tilt direction, and the aperture is narrowed more as the number of lines is smaller. apparatus.
前記第1及び第2の被走査面における前記スポットは、前記線数が少ない方が径が大きい近似的な円形状であることを特徴とする請求項7に記載の光走査装置。   8. The optical scanning device according to claim 7, wherein the spots on the first and second scanned surfaces have an approximate circular shape having a larger diameter when the number of lines is smaller. 前記第1及び第2のスクリーンパターンは、互いに線数および傾き方向が異なり、
前記第1及び第2の開口絞りの開口は前記傾き方向に絞り込む形状であることを特徴とする請求項4乃至6のいずれか1項に記載の光走査装置。
The first and second screen patterns have different numbers of lines and different inclination directions,
7. The optical scanning device according to claim 4, wherein the apertures of the first aperture stop and the second aperture stop have a shape narrowed in the tilt direction.
前記第1及び第2の被走査面における前記スポットは、前記線数が少ない方が径が大きい、前記傾き方向を長軸とする楕円形状であることを特徴とする請求項9に記載の光走査装置。   10. The light according to claim 9, wherein the spots on the first and second scanned surfaces have an elliptical shape having a larger diameter as the number of lines is smaller and a major axis in the tilt direction. Scanning device. 前記第1及び第2のスクリーンパターンの傾き方向に対する、前記第1、第2の被走査面に形成されるそれぞれのスポットの楕円形状または長方形形状の長軸方向または長手方向の角度が25度以内であることを特徴とする請求項5、6、9、10のいずれか1項に記載の光走査装置。   The angle of the major axis or the longitudinal direction of the elliptical or rectangular shape of each spot formed on the first and second scanned surfaces with respect to the tilt direction of the first and second screen patterns is within 25 degrees. The optical scanning device according to claim 5, wherein the optical scanning device is an optical scanning device. 前記第1及び第2の結像光学系において、主走査方向の結像倍率をβ1、γ1、副走査の結像倍率をβ2、γ2とするとき、
0.8 ≦(β1/β2) ≦ 1.2
0.8 ≦(γ1/γ2) ≦ 1.2
を満たすことを特徴とする請求項1乃至11のいずれか1項に記載の光走査装置。
In the first and second imaging optical systems, when the imaging magnification in the main scanning direction is β1, γ1, and the imaging magnification in the sub scanning is β2, γ2,
0.8 ≦ (β1 / β2) ≦ 1.2
0.8 ≦ (γ1 / γ2) ≦ 1.2
The optical scanning device according to claim 1, wherein:
前記第1及び第2のスクリーンパターンはラインパターンであることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 1, wherein the first and second screen patterns are line patterns. スクリーンパターンに応じて光束を射出する光源手段と、
前記光束を偏向して被走査面を光走査する偏向器と、
該偏向器により偏向された前記光束を集光して前記被走査面にスポットを形成する結像光学系と、
を備え、
前記スポットの形状は、前記スクリーンパターンに応じた形状であることを特徴とする光走査装置。
Light source means for emitting light according to the screen pattern;
A deflector for deflecting the light beam and optically scanning the surface to be scanned;
An imaging optical system for condensing the light beam deflected by the deflector to form a spot on the scanned surface;
With
The optical scanning device according to claim 1, wherein the spot has a shape corresponding to the screen pattern.
前記スクリーンパターンは傾きが変更可能であり、前記スポットの形状は前記傾き方向を長軸方向もしくは長手方向とする楕円形状もしくは長方形形状であることを特徴とする請求項14に記載の光走査装置。   The optical scanning device according to claim 14, wherein the screen pattern can change an inclination, and the shape of the spot is an elliptical shape or a rectangular shape in which the inclination direction is a major axis direction or a longitudinal direction. 前記スクリーンパターンは線数が変更可能であり、前記スポットの形状は前記線数が少ない方が径が大きい近似的な円形状であることを特徴とする請求項14に記載の光走査装置。   15. The optical scanning device according to claim 14, wherein the number of lines of the screen pattern can be changed, and the shape of the spot is an approximate circular shape having a larger diameter when the number of lines is smaller. 前記スクリーンパターンは傾き方向および線数が変更可能であり、前記スポットの形状は前記線数が少ない方が径が大きい、前記傾き方向を長軸とする楕円形状であることを特徴とする請求項14に記載の光走査装置。   The screen pattern can be changed in inclination direction and the number of lines, and the shape of the spot is an ellipse shape having a larger diameter when the number of lines is smaller and a major axis of the inclination direction. 14. An optical scanning device according to 14. 請求項1乃至17のいずれか1項に記載の光走査装置と、該光走査装置により被走査面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、現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器と、を備えることを特徴とする画像形成装置。   18. The optical scanning device according to claim 1, a developing device that develops an electrostatic latent image formed on a surface to be scanned by the optical scanning device as a toner image, and the developed toner An image forming apparatus comprising: a transfer device that transfers an image to a transfer material; and a fixing device that fixes the transferred toner image to the transfer material. 請求項1乃至17のいずれか1項に記載の光走査装置と、外部機器から出力され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するプリンタコントローラと、を備えることを特徴とする画像形成装置。   An optical scanning device according to claim 1, and a printer controller that converts code data output from an external device into an image signal and inputs the image signal to the optical scanning device. Image forming apparatus.
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CN109633894A (en) * 2018-12-29 2019-04-16 珠海奔图电子有限公司 Optical scanning device and image forming apparatus

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019008033A (en) * 2017-06-21 2019-01-17 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 Optical scanner and color image forming apparatus including the optical scanner
CN109633894A (en) * 2018-12-29 2019-04-16 珠海奔图电子有限公司 Optical scanning device and image forming apparatus
US11493754B2 (en) 2018-12-29 2022-11-08 Zhuhai Pantum Electronics Co., Ltd. Optical scanning device and imaging apparatus

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