JP2016224141A - Optical scanner, image formation device, and adjustment method of optical scanner - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光走査装置、画像形成装置及び光走査装置の調整方法に関し、更に詳しくは、光により被走査面を走査する光走査装置、該光走査装置を備える画像形成装置及び光走査装置の調整方法に関する。 The present invention relates to an optical scanning device, an image forming apparatus, and a method for adjusting the optical scanning device, and more specifically, an optical scanning device that scans a surface to be scanned with light, an image forming apparatus including the optical scanning device, and an optical scanning device. It relates to the adjustment method.
近年、光により被走査面を走査する光走査装置の開発が盛んに行われている。 In recent years, development of an optical scanning device that scans a surface to be scanned with light has been actively performed.
例えば、特許文献1には、光源からの光を、複数の偏向反射面を回転軸周りに有する偏向器で偏向し、偏向された光を走査光学系を介して被走査面に導く光走査装置が開示されている。
For example,
しかしながら、特許文献1等の従来の光走査装置では、被走査面を高精度に走査することに関して改良の余地があった。
However, the conventional optical scanning device such as
本発明は、光源と、複数の偏向反射面を回転軸周りに有し、前記光源からの光を偏向する偏向器と、前記偏向器で偏向された光を被走査面に導く走査光学系と、を備え、前記偏向器に入射する光は、主走査方向に対応する方向に関して、前記複数の偏向反射面のうち任意の一の偏向反射面よりも小さく、前記一の偏向反射面の前記偏向器の回転方向下流側の端部を含む第1の部分と前記一の偏向反射面の前記回転方向下流側に隣接する前記偏向反射面の前記回転方向上流側の端部とに跨って入射した光のうち、前記第1の部分に入射した光は前記走査光学系を介して前記被走査面の走査範囲の一側の端領域に導かれ、前記回転方向上流側の端部に入射した光は前記走査範囲に導かれず、前記一の偏向反射面の前記回転方向上流側の端部を含む第2の部分と前記一の偏向反射面の前記回転方向上流側に隣接する前記偏向反射面の前記回転方向下流側の端部とに跨って入射した光のうち、前記第2の部分に入射した光は前記走査光学系を介して前記走査範囲の他側の端領域に導かれ、前記回転方向下流側の端部に入射した光は前記走査範囲に導かれず、前記一の偏向反射面の前記第1の部分と第2の部分の間の部分に入射した光は前記走査光学系を介して前記走査範囲の前記一側の端領域と前記他側の端領域の間の領域である中間領域に導かれ、前記走査範囲の中心から、前記中間領域と前記一側の端領域の境界までの距離である第1の距離と、前記走査範囲の中心から、前記中間領域と前記他側の端領域の境界までの距離である第2の距離が異なることを特徴とする光走査装置である。
The present invention includes a light source, a deflector having a plurality of deflection reflection surfaces around a rotation axis, deflecting light from the light source, and a scanning optical system for guiding light deflected by the deflector to a surface to be scanned. The light incident on the deflector is smaller than any one of the plurality of deflection reflection surfaces in the direction corresponding to the main scanning direction, and the deflection of the one deflection reflection surface Incident across the first portion including the downstream end portion in the rotation direction of the vessel and the upstream end portion in the rotation direction of the deflection reflection surface adjacent to the downstream side in the rotation direction of the one deflection reflection surface. Of the light, the light incident on the first portion is guided to the end region on one side of the scanning range of the surface to be scanned via the scanning optical system, and is incident on the end on the upstream side in the rotation direction. Is not guided to the scanning range, and includes the end of the one deflecting / reflecting surface on the upstream side in the rotational direction. Of the light that has entered across the
本発明によれば、被走査面を高精度に走査することができる。 According to the present invention, the surface to be scanned can be scanned with high accuracy.
《第1実施形態》
以下、本発明の第1実施形態を図1〜図11に基づいて説明する。図1には、第1実施形態の画像形成装置としてのレーザプリンタ500の概略構成が示されている。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
このレーザプリンタ500は、光走査装置900、感光体ドラム901、帯電チャージャ902、現像ローラ903、トナーカートリッジ904、クリーニングブレード905、給紙トレイ906、給紙コロ907、レジストローラ対908、転写チャージャ911、除電ユニット914、定着ローラ909、排紙ローラ912、及び排紙トレイ910などを備えている。
The
帯電チャージャ902、現像ローラ903、転写チャージャ911、除電ユニット914及びクリーニングブレード905は、それぞれ感光体ドラム901の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム901の回転方向に関して、帯電チャージャ902→現像ローラ903→転写チャージャ911→除電ユニット914→クリーニングブレード905の順に配置されている。
The
感光体ドラム901の表面には、感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム901は、図1における面内で時計回り(矢印方向)に回転するようになっている。帯電チャージャ902は、感光体ドラム901の表面を均一に帯電させる。
A photosensitive layer is formed on the surface of the
光走査装置900は、帯電チャージャ902で帯電された感光体ドラム901の表面に、上位装置(例えばパソコン)からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、感光体ドラム901の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム901の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム901の回転に伴って現像ローラ903の方向に移動する。なお、この光走査装置900の構成については後述する。
The
トナーカートリッジ904にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ903に供給される。現像ローラ903は、感光体ドラム901の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ904から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された潜像は、感光体ドラム901の回転に伴って転写チャージャ911の方向に移動する。
The
給紙トレイ906には記録紙913が格納されている。この給紙トレイ906の近傍には給紙コロ907が配置されており、該給紙コロ907は、記録紙913を給紙トレイ906から1枚ずつ取り出し、レジストローラ対908に搬送する。該レジストローラ対908は、転写チャージャ911の近傍に配置され、給紙コロ907によって取り出された記録紙913を一旦保持するとともに、該記録紙913を感光体ドラム901の回転に合わせて感光体ドラム901と転写チャージャ911との間隙に向けて送り出す。
転写チャージャ911には、感光体ドラム901の表面上のトナーを電気的に記録紙913に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム901の表面の潜像が記録紙913に転写される。ここで転写された記録紙913は、定着ローラ909に送られる。
A voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the
この定着ローラ909では、熱と圧力とが記録紙913に加えられ、これによってトナーが記録紙913上に定着される。ここで定着された記録紙913は、排紙ローラ912を介して排紙トレイ910に送られ、排紙トレイ910上に順次スタックされる。
In the
除電ユニット914は、感光体ドラム901の表面を除電する。クリーニングブレード905は、感光体ドラム901の表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム901の表面は、再度帯電チャージャ902の位置に戻る。
The
次に、光走査装置900の構成及び作用について図2及び図3を用いて説明する。この光走査装置900は、一例として、図2に示されるように、光源としての半導体レーザ1(レーザダイオード:LD)と、カップリングレンズ6、開口素子7及びシリンドリカルレンズ8を含む結像光学系2(偏向器前光学系ともいう)と、偏向器としてのポリゴンミラー3と、走査レンズとしてのfθレンズ9、トロイダルレンズ10及び折り返しミラー11を含む走査光学系4と、反射ミラー14、同期レンズ15及び受光素子としてのPD16(フォトダイオード)を含む同期検知系13と、半導体レーザ1を駆動する光源ドライバ100と、を備えている。半導体レーザ1と結像光学系2とを含んで「光源装置」が構成されている。なお、光源ドライバ100を光源装置の構成要素としても良い。
Next, the configuration and operation of the
半導体レーザ1から放射された発散性の光束(光ビーム)は、結像光学系2のカップリングレンズ6において、以後の光学系に適した光束形態に変換される。カップリングレンズ6により変換された光束形態は、平行光束であることも、弱い発散性あるいは弱い集束性の光束であることもできる。
A divergent light beam (light beam) emitted from the
カップリングレンズ6から射出された光束は、一部(例えば中央部)が、開口素子7の開口を通り、シリンドリカルレンズ8により副走査方向に対応する方向(以下では「副走査対応方向」とも称する)にのみ集光した状態、すなわち主走査方向に対応する方向(以下では「主走査対応方向」とも称する)に長い線像の状態でポリゴンミラー3の偏向反射面に入射される。これは、走査光学系4により偏向反射面の面倒れを補正できるようにするためである。なお、「副走査方向」は、感光体ドラム901の回転方向であり、「主走査方向」は、感光体ドラム901の長手方向である。
A part of the light beam emitted from the coupling lens 6 (for example, the central portion) passes through the aperture of the aperture element 7 and is directed by the cylindrical lens 8 in the direction corresponding to the sub-scanning direction (hereinafter also referred to as “sub-scanning corresponding direction”). ) Is focused on the deflecting / reflecting surface of the
ポリゴンミラー3は、一例として、高さの低い正N角柱状部材(N≧3)から成り、各側面が偏向反射面となっている。すなわち、ポリゴンミラー3は、回転軸周りにN個の偏向反射面を有するN面の回転多面鏡である。ポリゴンミラー3は、不図示の回転機構により、図2に示される矢印の方向に一定の角速度で回転される。以下では、ポリゴンミラー3の回転方向(図2の矢印の方向)を「ミラー回転方向」とも呼ぶ。
As an example, the
そこで、ポリゴンミラー3の偏向反射面に入射された光束(入射光束)は、ポリゴンミラー3の回転により所定の偏向角度範囲内で等角速度的に偏向される。ここでは、各偏向反射面はポリゴンミラー3の回転軸に平行であり、該偏向反射面への入射光束及びその反射光束は、ポリゴンミラー3の回転軸に垂直な面内にある。すなわち、光源装置からの光束は、ポリゴンミラー3により該ポリゴンミラー3の回転軸に垂直な面内で偏向される。ここでは、ポリゴンミラー3の回転軸は、Z軸に平行である(図3参照)。
Therefore, the light beam (incident light beam) incident on the deflection reflection surface of the
上記偏向角度範囲内の所定角度範囲に偏向された光束は、fθレンズ9及びトロイダルレンズ10を透過し、折り返しミラー11により光路を折り返されて、被走査面901a(感光体ドラム901の表面)に集光される。なお、折り返しミラー11を設けずに、fθレンズ9及びトロイダルレンズ10を介した光を被走査面901aに直接集光させても良い。また、fθレンズ9及びトロイダルレンズ10の一方を設けない構成も可能である。ここでは、走査光学系4の光軸、すなわちfθレンズ9及びトロイダルレンズ10の共通の光軸は、X軸に平行である(図3参照)。
The light beam deflected to a predetermined angle range within the above deflection angle range is transmitted through the
結果として、上記所定角度範囲に偏向された光束により被走査面901aが主走査方向に走査される。そこで、以下では、上記所定角度範囲を「走査角度範囲」とも称する。 As a result, the surface to be scanned 901a is scanned in the main scanning direction by the light beam deflected in the predetermined angle range. Therefore, hereinafter, the predetermined angle range is also referred to as “scanning angle range”.
一方、偏向角度範囲内における走査角度範囲よりもミラー回転方向上流側近傍の所定方向に偏向された光束は、同期検知系13の反射ミラー14で反射され、同期レンズ15を介してPD16に入射される。以下では、ミラー回転方向上流を単に「上流」とも称し、ミラー回転方向下流を単に「下流」とも称する。
On the other hand, the light beam deflected in a predetermined direction near the upstream side of the mirror rotation direction with respect to the scanning angle range within the deflection angle range is reflected by the
ここで、第1実施形態では、ポリゴンミラー3に入射する光ビームの主走査対応方向のビーム径(ビーム幅)はポリゴンミラー3の偏向反射面の主走査対応方向の幅よりも小さく、かつ該偏向反射面の主走査対向方向の中間部では光ビームの略全部が偏向角度範囲に反射され、周辺部では光ビームの一部が偏向角度範囲に反射されない構成とされている。具体的には、従来のアンダーフィルド光学系と概ね同様であるが、ポリゴンミラー3の偏向反射面で偏向角度範囲の上流端近傍に反射される例えば同期検知に用いる光ビームの一部や、該偏向反射面で偏向角度範囲の下流端近傍に反射される光ビームの一部がけられることとなる。
Here, in the first embodiment, the beam diameter (beam width) of the light beam incident on the
ここで、アンダーフィルド光学系は、ポリゴンミラーの偏向反射面に該偏向反射面よりも主走査対向方向に狭い光束を入射させ、偏向走査する光学系であり、レーザ走査光学系に最も広く採用されている。 Here, the underfilled optical system is an optical system that deflects and scans a deflecting reflection surface of a polygon mirror with a narrow beam incident in a direction opposite to the main scanning direction than the deflecting reflecting surface, and is most widely used in a laser scanning optical system. ing.
一方、オーバーフィルド光学系は、ポリゴンミラーの偏向反射面に該偏向反射面よりも主走査対向方向に広い光束を入射させ、偏向反射面を主走査対応方向の実質的なアパーチャ(絞り)として偏向走査する光学系である。 On the other hand, in the overfilled optical system, a wide light beam is incident on the deflecting / reflecting surface of the polygon mirror in the direction opposite to the main scanning direction than the deflecting / reflecting surface, and the deflecting / reflecting surface is deflected as a substantial aperture (aperture) in the direction corresponding to the main scanning. An optical system for scanning.
オーバーフィルド光学系は、アンダーフィルド光学系と比較して、ポリゴンミラーを大型化することなく多面化できるため、高速化、高密度化に有利である。 The overfilled optical system is advantageous in speeding up and increasing the density because the polygon mirror can be multifaceted without increasing the size as compared with the underfilled optical system.
しかしながら、オーバーフィルド光学系では、副走査方向に斜入射の光学配置をとる必要があるため、波面収差が劣化しやすく、かつ偏向反射面での光量ロスが大きい。 However, in the overfilled optical system, since it is necessary to adopt an optical arrangement with oblique incidence in the sub-scanning direction, the wavefront aberration is likely to be deteriorated, and the light amount loss at the deflecting / reflecting surface is large.
そこで、第1実施形態では、アンダーフィルド光学系を採用するとともに、以下に詳しく説明するようにポリゴンミラー3の偏向反射面の全域を実質的な反射面として利用することで、高速化、高密度化を達成している。
Therefore, in the first embodiment, an underfilled optical system is adopted, and as described in detail below, the entire deflection reflective surface of the
以下に、図4(a)〜図4(c)を参照して、第1実施形態のポリゴンミラー3の偏向動作の具体例を説明する。
A specific example of the deflection operation of the
ここでは、ポリゴンミラー3は、一例として、回転軸周りに7つの偏向反射面を有する正7角柱形状の回転多面鏡であり、7つの偏向反射面に内接する内接円の半径が14mmであり、回転中心(回転軸)から14mmの距離に7つの偏向反射面が位置している。
Here, as an example, the
ポリゴンミラー3への光束の入射方向は、ポリゴンミラー3の回転軸を通り該回転軸に直交する基準軸(ここでは走査光学系4の光軸)に対して−60°の角度(ただし、基準軸からミラー回転方向に測った角度を+とし、ミラー回転方向とは反対方向に測った角度を−とする。以下同様)傾斜する。すなわち、半導体レーザ1から射出され結像光学系2を介した光束のポリゴンミラー3への入射方向は、+Y側(光源側)から−Y側(反光源側)に向かう方向である。被走査面における主走査方向の走査開始位置(走査角度範囲の上流端に対応する位置)及び走査終了位置(走査角度範囲の下流端に対応する位置)は、入射光束が基準軸に対してそれぞれ−40°、+40°の角度で反射される位置である。以下では、被走査面における走査開始位置から走査終了位置までの走査角度範囲に対応する範囲を「走査範囲」と称する。
The incident direction of the light beam to the
図4(a)から分かるように、光束がポリゴンミラー3、走査光学系4により走査開始位置及びその−Y側近傍を含む領域(走査範囲の+Y側の端領域)に導かれる際、ポリゴンミラー3への入射光束は一の偏向反射面の下流側の端部を含む第1の部分及び該一の偏向反射面の下流側に隣接する他の偏向反射面の上流側の端部に跨って入射する。そして、上記第1の部分に入射した光束は、走査光学系4を介して走査範囲の+Y側の端領域に導かれる。一方、他の偏向反射面に入射した光束は、けられ、走査範囲には導かれない。
As can be seen from FIG. 4A, when the light beam is guided by the
結果として、光束が走査範囲の+Y側の端領域に導かれる際、反射光束幅は入射光束幅よりも小さくなる。 As a result, when the light beam is guided to the end region on the + Y side of the scanning range, the reflected light beam width becomes smaller than the incident light beam width.
図4(C)から分かるように、光束がポリゴンミラー3、走査光学系4により走査終了位置及びその+Y側近傍を含む領域(走査範囲の−Y側の端領域)に導かれる際、ポリゴンミラー3への入射光束は一の偏向反射面の上流側の端部を含む第2の部分及び該一の偏向反射面の上流側に隣接する他の偏向反射面に跨って入射する。そして、第2の部分に入射した光束は、走査光学系4を介して走査範囲の−Y側の端領域に導かれる。一方、他の偏向反射面に入射した光束は、けられ、走査範囲には導かれない。
As can be seen from FIG. 4C, when the light beam is guided by the
結果として、光束が走査範囲の−Y側の端領域に導かれる際、反射光束幅は入射光束幅よりも小さくなる。 As a result, when the light beam is guided to the end region on the −Y side of the scanning range, the reflected light beam width becomes smaller than the incident light beam width.
図4(B)から分かるように、光束がポリゴンミラー3、走査光学系4により走走査中央位置(走査範囲における走査開始位置と走査終了位置との中間位置)を含み、走査範囲の+Y側の端領域と−Y側の端領域の間の領域である中間領域に導かれる際、ポリゴンミラー3への入射光束は一の偏向反射面の第1の部分と第2の部分の間の部分に入射する。そして、第1の部分と第2の部分の間の部分に入射した光束は、走査光学系4を介して走査範囲の中間領域に導かれる。
As can be seen from FIG. 4B, the light beam includes a traveling center position (an intermediate position between the scanning start position and the scanning end position in the scanning range) by the
結果として、光束が走査範囲の中間領域に導かれる際、反射光束幅は入射光束幅に等しくなる。 As a result, when the light beam is guided to the intermediate region of the scanning range, the reflected light beam width becomes equal to the incident light beam width.
以上の説明から分かるように、第1実施形態では、光束が走査範囲の中間領域に導かれるとき、ポリゴンミラー3への入射光束の略全てが走査範囲に導かれるのに対し、光束が走査範囲の+Y側の端領域及び−Y側の端領域に導かれるとき、ポリゴンミラー3への入射光束の一部は走査範囲に導かれるが、残部はけられ、走査範囲に導かれない(図4(A)〜図4(C)参照)。
As can be seen from the above description, in the first embodiment, when the light beam is guided to the intermediate region of the scanning range, almost all of the light beam incident on the
このように第1実施形態では、上述したけられのある構成を採用することで、偏向反射面の主走査対応方向の両端部及び中間部(両端部を除く部分)を含む全域が実質的な反射面となるため、該偏向反射面による偏向角度範囲を最大限に広角化できる。このため、所望の走査幅(走査範囲の主走査方向の幅、書込幅とも呼ぶ)を確保しつつポリゴンミラー3を小型化できる。
As described above, in the first embodiment, by adopting the above-described configuration, the entire area including the both end portions and the intermediate portion (portions excluding both end portions) in the main scanning corresponding direction of the deflection reflection surface is substantial. Since it becomes a reflection surface, the deflection angle range by the deflection reflection surface can be maximized. For this reason, the
ところで、ポリゴンミラーを小型化する際、ポリゴンミラーの面数を一定にして内接円半径を小さくするためには、偏向反射面を小さくする必要がある。この場合に、偏向反射面の主走査対応方向の中間部のみが実質的な反射面となる光束のけられのない構成を採用すると、偏向角度範囲が狭くなり、所望の走査幅を得るためには走査レンズの焦点距離を長く設定する必要があり、装置(光走査装置)が大型化してしまう。 By the way, when the polygon mirror is downsized, it is necessary to reduce the deflection reflection surface in order to reduce the inscribed circle radius while keeping the number of polygon mirror surfaces constant. In this case, if a configuration in which only the intermediate portion of the deflection reflection surface in the main scanning corresponding direction is a substantial reflection surface is employed, the deflection angle range is narrowed to obtain a desired scanning width. Needs to set the focal length of the scanning lens to be long, and the apparatus (optical scanning apparatus) becomes large.
例えば、6面のポリゴンミラーを用いる場合は、通常、内接円半径を16mm〜18mm程度とするが、第1実施形態では、内接円半径を例えば8mm〜9mm程度にしても、走査レンズの焦点距離を長くせずに所望の走査幅を確保できる。すなわち、第1実施形態では、装置の大型化を抑制しつつポリゴンミラー3を小型化することができる。
For example, when a six-surface polygon mirror is used, the inscribed circle radius is normally set to about 16 mm to 18 mm. However, in the first embodiment, the inscribed circle radius is set to, for example, about 8 mm to 9 mm. A desired scanning width can be secured without increasing the focal length. That is, in the first embodiment, the
ポリゴンミラー3の小型化により、風損が低減されるとともに、重量低減により軸受けの小径化が可能となり摩擦力が低下することなどから、ポリゴンミラー3の高速回転(回転数増大)が可能となる。
By reducing the size of the
結果として、第1実施形態では、装置の大型化を抑制しつつ高速かつ高密度の走査を実現することができる。 As a result, in the first embodiment, high-speed and high-density scanning can be realized while suppressing an increase in size of the apparatus.
ところで、高速かつ高密度の走査は、上記ポリゴンミラーの小型化による回転数増大(回転速度増大)の他、ポリゴンミラーの面数を増やすことでも達成可能である。 Incidentally, high-speed and high-density scanning can be achieved by increasing the number of faces of the polygon mirror in addition to the increase in the number of rotations (increase in the rotation speed) by downsizing the polygon mirror.
ポリゴンミラーの内接円半径及び回転数を一定にして面数を増加させると、ポリゴンミラー1回転で被走査面を走査する走査線の本数を増加させることができる。ポリゴンミラーの小型化による回転数増大にも限界があるため、高速かつ高密度の走査に対するポリゴンミラーの面数増加の効果は大きい。 When the inscribed circle radius and the number of rotations of the polygon mirror are made constant and the number of surfaces is increased, the number of scanning lines for scanning the surface to be scanned can be increased by one rotation of the polygon mirror. Since there is a limit to the increase in the number of rotations due to the miniaturization of the polygon mirror, the effect of increasing the number of polygon mirror faces for high-speed and high-density scanning is great.
通常、ポリゴンミラー3の内接円半径を一定にして面数を多くすると偏向反射面が小さくなり、この場合に上記光束のけられのない構成を採用すると、偏向角度範囲が狭くなり、装置の大型化を余儀なくされる。
Usually, if the inscribed circle radius of the
第1実施形態では、上記けられのある方式を採用しているため、装置の大型化を抑制しつつ高速かつ高密度の走査を実現することができる。 In the first embodiment, since the above-mentioned damaged method is adopted, it is possible to realize high-speed and high-density scanning while suppressing the enlargement of the apparatus.
しかし、ポリゴンミラーの面数を増加させるほど、走査範囲(画像領域や書込領域とも呼ぶ)の画角を確保することが困難となるため、面数の増加(多面化)にも限界がある。 However, as the number of surfaces of the polygon mirror increases, it becomes more difficult to secure the angle of view of the scanning range (also referred to as an image region or a writing region), so there is a limit to the increase in the number of surfaces (multiple surfaces). .
そこで、ポリゴンミラーの多面化と小型化(内接円半径の減少)を併せて行うことで、装置の大型化を抑制しつつ極力高速かつ高密度の走査を実現することができる。 In view of this, by increasing the number of polygon mirrors and reducing the size (decreasing the inscribed circle radius), it is possible to realize high-speed and high-density scanning as much as possible while suppressing an increase in the size of the apparatus.
例えば、ポリゴンミラーの面数を6面から7面に増やし、かつ内接円半径を16mm〜18mmから12mm〜14mm程度に変更することで、ポリゴンミラーの回転数を増大させ、かつ1回転での走査線本数を増加させることができ、被走査面を単位時間に走査する走査線の本数を格段に増加させることができ、高速かつ高密度の走査を実現できる。 For example, the number of polygon mirrors is increased from six to seven, and the inscribed circle radius is changed from 16 mm to 18 mm to about 12 mm to 14 mm, thereby increasing the number of polygon mirror rotations and at one rotation. The number of scanning lines can be increased, the number of scanning lines that scan the surface to be scanned per unit time can be increased significantly, and high-speed and high-density scanning can be realized.
ところで、ポリゴンミラーにより走査範囲に向けて光を偏向する前に、受光素子(PD)に光を入射させ、走査開始タイミング(書込開始タイミング)を決める同期信号を得る必要がある。 By the way, before the light is deflected toward the scanning range by the polygon mirror, it is necessary to make the light incident on the light receiving element (PD) and obtain a synchronization signal for determining the scanning start timing (writing start timing).
そこで、第1実施形態では、図2に示されるように、ポリゴンミラー3で偏向されfθレンズ9の上流端(走査角度範囲の上流端よりも上流側の端)を介した光の光路上に反射ミラー14を配置し、該反射ミラー14で反射された光を、同期レンズ15を介してPD16に入射させることにしている。
Therefore, in the first embodiment, as shown in FIG. 2, the light is deflected by the
そして、第1実施形態では、光源ドライバ100が、ポリゴンミラー3での入射光束の反射方向が走査角度範囲の上流端に一致する(走査開始位置に向く)前の所定時間、半導体レーザ1を点灯(同期点灯)させてPD16に光を入射させることで、PD16からの同期信号を得ることができる。この同期信号は、光源ドライバ100に出力される。光源ドライバ100は、同期信号入力後の所定タイミング(走査開始タイミング)から走査終了タイミングまでの所定時間、半導体レーザ1を点灯(書込点灯)させる。
In the first embodiment, the
すなわち、光源ドライバ100は、半導体レーザ1の同期点灯、消灯、書込点灯、消灯の一連のサイクルを繰り返し行う。
That is, the
また、第1実施形態では、光源ドライバ100は、半導体レーザ1の同期点灯、書込点灯以外に、半導体レーザ1自体がどの程度の光量を出力しているかをモニタするために一定時間(モニタ点灯時間)点灯(モニタ点灯)させる必要がある。例えば、端面発光レーザである半導体レーザ1に対しては、射出方向と反対側に自身の光量をモニタするためのモニタ用PDを配置すれば、半導体レーザ1を点灯することで光量(発光光量)を計測可能である。
Further, in the first embodiment, the
また、第1実施形態では、ポリゴンミラー3でけられた光ビームが、ポリゴンミラー3からの反射光として半導体レーザ1に戻り、半導体レーザ1の出力を不安定にすることを避けるための消灯時間(以下では「戻り光消灯時間」と称する)を設定する必要がある。
In the first embodiment, the light-off time for avoiding that the light beam emitted from the
つまり、1つの偏向反射面によって1回の偏向を行う時間内に、モニタ点灯時間、同期点灯時間、書込点灯時間に加えて、戻り光消灯時間を設定する必要がある。 That is, it is necessary to set the return light extinction time in addition to the monitor lighting time, the synchronous lighting time, and the writing lighting time within the time for performing one deflection by one deflecting / reflecting surface.
ポリゴンミラーの内接円半径を一定にして面数を増やすとポリゴンミラー1回転当たりの走査線本数が増加するため高速かつ高密度の走査については有利となるが、1面で偏向できる角度(偏向角度範囲)は狭くなる。このため、その偏向角度範囲内で書込点灯以外の点灯、消灯を行うためには、モニタ点灯時間、同期点灯時間、戻り光消灯時間の短縮は困難であるため、書込領域の画角を狭くせざるを得ず、所望の書込幅を得るためには、装置の大型化を余儀なくされる。 Increasing the number of surfaces while keeping the inscribed circle radius of the polygon mirror constant increases the number of scanning lines per rotation of the polygon mirror, which is advantageous for high-speed and high-density scanning. The angle range becomes narrower. For this reason, it is difficult to shorten the monitor lighting time, synchronous lighting time, and return light extinguishing time in order to turn on / off other than writing lighting within the deflection angle range. In order to obtain a desired writing width, the apparatus must be enlarged.
一方、ポリゴンミラーの偏向反射面の大きさを一定にして面数を減らすと、ポリゴンミラーの小型化による回転数向上が期待でき、高速かつ高密度の走査が可能である。また、例えば7面から6面にすることで1面での偏向角度が7面時の51.43度から60度に増え、同期検知時、書込時などにおける角度(時間)に余裕が出る。しかし、ポリゴンミラーの面数増加ほどの効果は得られない。 On the other hand, when the number of deflecting and reflecting surfaces of the polygon mirror is made constant and the number of surfaces is reduced, the number of rotations can be improved by downsizing the polygon mirror, and high-speed and high-density scanning is possible. Further, for example, by changing from 7 surfaces to 6 surfaces, the deflection angle on one surface is increased from 51.43 degrees in the 7th surface to 60 degrees, and there is a margin in the angle (time) at the time of synchronization detection, writing, etc. . However, the effect of increasing the number of polygon mirrors cannot be obtained.
また、ポリゴンミラーの内接円半径は、走査開始位置近傍、走査終了位置近傍に入射する書込光束や同期検知光束のけられ量を決めるため、光学特性に応じ、最適に設定する必要がある。つまり、ポリゴンミラーの面数と内接円半径は、目標とする光学特性、高速化、高密度化の仕様に応じて決めることとなる。 In addition, the inscribed circle radius of the polygon mirror needs to be set optimally according to the optical characteristics in order to determine the amount of writing light beam and synchronization detection light beam incident near the scanning start position and near the scanning end position. . That is, the number of polygon mirror surfaces and the inscribed circle radius are determined according to the target optical characteristics, speed-up, and density specifications.
ところで、先に図4(a)〜4(c)を用いて説明したように、光束がポリゴンミラー3、走査光学系4により被走査面の走査範囲の+Y側及び−Y側の端領域に導かれるときにのみ、ポリゴンミラー3による「けられ」が生じることで、被走査面の走査範囲の+Y側の端領域及び−Y側の端領域と、+Y側の端領域と−Y側の端領域の間の領域である中間領域とで光量(照射光量)に差異が生じる。
By the way, as described above with reference to FIGS. 4A to 4C, the light flux is applied to the + Y side and −Y side end regions of the scanning range of the surface to be scanned by the
その様子を示したものが、図5である。一般的に、像高は、走査中央位置(走査範囲の中心)である中心像高を0とする座標で表現される。第1実施形態では走査範囲(有効書込範囲)の長さを327mmとし、走査開始位置を+163.5mm、走査終了位置を−163.5mmとしているが、これに限るものではない。 This is shown in FIG. In general, the image height is expressed by coordinates in which the central image height that is the center position of scanning (the center of the scanning range) is zero. In the first embodiment, the length of the scanning range (effective writing range) is set to 327 mm, the scanning start position is set to +163.5 mm, and the scanning end position is set to −163.5 mm. However, the present invention is not limited to this.
また、図5において、縦軸の光量比は中心像高における光量を100%とし計算したものである。 In FIG. 5, the light amount ratio on the vertical axis is calculated with the light amount at the center image height as 100%.
ここでは、走査光学系4の光軸の光源側(+Y側)である走査開始側の光量が落ち始める位置、すなわち「けられない領域」(走査範囲の中間領域)と「けられる領域」(走査範囲の+Y側の端領域)の境界の像高(以下、「けられ始め像高」ともいう)は、+147.5mmである。 Here, the position at which the amount of light on the scanning start side that is the light source side (+ Y side) of the optical axis of the scanning optical system 4 starts to drop, that is, “a non-clearable region” (intermediate region of the scanning range) and “clearable region” The image height (hereinafter also referred to as “starting image height”) of the boundary of the scanning area at the + Y side end region is +147.5 mm.
すなわち、走査開始側では、けられ始め像高(+147.5mm)から走査開始位置の像高(+163.5mm)まで、略一定の傾きで光量が低下している。 That is, on the scanning start side, the amount of light decreases with a substantially constant inclination from the image height at which scanning starts (+147.5 mm) to the image height at the scanning start position (+163.5 mm).
また、走査光学系4の光軸の反光源側(−Y側)である走査終了側の光量が落ち始める位置、すなわち「けられない領域」(走査範囲の中間領域)と「けられる領域」(走査範囲の−Y側の端領域)の境界の像高(以下、「けられ始め像高」ともいう)は、−147.5mmである。 In addition, the position where the amount of light on the scanning end side, which is on the side opposite to the light source (−Y side) of the optical axis of the scanning optical system 4 starts to drop, that is, “a non-clearable area” (intermediate area of the scanning range) and “clearable area” The image height (hereinafter also referred to as “starting image height”) of the boundary of (the end region on the −Y side of the scanning range) is −147.5 mm.
すなわち、走査終了側では、けられ始め像高(−147.5mm)から走査終了位置の像高(−163.5mm)まで、略一定の傾きで光量が低下している。 That is, on the scanning end side, the light amount decreases with a substantially constant inclination from the image height at which scanning starts (−147.5 mm) to the image height at the scanning end position (−163.5 mm).
ところで、光束のけられる範囲は走査範囲の一側だけに形成するよりも両側に形成する方が、ポリゴンミラーの偏向反射面の主走査対応方向の長さを短くすることができるため、ポリゴンミラーを小型にすることができることはいうまでもない。 By the way, it is possible to shorten the length of the deflecting / reflecting surface of the polygon mirror in the direction corresponding to the main scanning direction by forming the light flux range on both sides rather than only on one side of the scanning range. It goes without saying that can be made smaller.
加えて、けられ始め像高を走査範囲のより内側に設定することで、ポリゴンミラーの更なる小型化が可能である。 In addition, the polygon mirror can be further miniaturized by setting the image height at the inner side of the scanning range when the image starts to be blurred.
しかし、けられる領域を過分に大きく設定すると、走査範囲の端領域での光量低下が増大し、画像品質の劣化を招くことは容易に理解できる。 However, it can be easily understood that if the area to be removed is set to be excessively large, a decrease in the amount of light in the end area of the scanning range increases, resulting in a deterioration in image quality.
なお、第1実施形態では、光源側を走査開始側、反光源側を走査終了側としているが、ポリゴンミラーの回転方向により、これに限るものではない。すなわち、光源側を走査終了側、反光源側を走査開始側としても良い。具体的には、図4(a)〜図4(c)においてポリゴンミラー3の回転方向を逆にし、図4(a)を走査終了側とし、図4(c)を走査開始側としても良い。
In the first embodiment, the light source side is the scanning start side and the counter light source side is the scanning end side, but the present invention is not limited to this depending on the rotation direction of the polygon mirror. That is, the light source side may be the scanning end side, and the counter light source side may be the scanning start side. Specifically, in FIGS. 4A to 4C, the rotation direction of the
ここで、光源側における光量低下と反光源側における光量低下を比較する。 Here, the light amount decrease on the light source side and the light amount decrease on the counter light source side are compared.
図6(a)は、比較例として、図5における走査範囲の+Y側及び−Y側の端領域での光量低下を、横軸の像高を絶対値として重ねたものである。このように走査範囲の両端領域でけられる構成を採用する場合、一方の端領域(一方のけられる領域)が走査範囲の内側に過剰に入ってくるのを防ぐために、一般的には、走査範囲の両端領域のけられ始め像高が一致するように構成される。なお、図6(a)から分かるように、反光源側のけられる領域では、光源側のけられる領域に比べて、略全域で光量が下回っている。この場合、光源側のけられる領域の全域の光量が最終画像に影響のない水準に達していても、反光源側のけられる領域の少なくとも一部の光量が該水準に達しないおそれがある。 FIG. 6A shows, as a comparative example, a reduction in the amount of light in the end areas on the + Y side and −Y side of the scanning range in FIG. 5 superimposed with the image height on the horizontal axis as an absolute value. When adopting a configuration in which both end regions of the scanning range are thus employed, in order to prevent one end region (one region) from excessively entering the inside of the scanning range, in general, scanning is performed. The image heights are configured to coincide with each other at the both end regions of the range. Note that, as can be seen from FIG. 6A, the amount of light in the region on the side opposite to the light source is less than that in the region on the side of the light source. In this case, even if the amount of light in the entire area on the light source side reaches a level that does not affect the final image, there is a possibility that the amount of light in at least a part of the area on the anti-light source side does not reach that level.
しかし、実際には、光量低下の傾きが走査範囲の両端領域で異なるため、該両端領域間で光量差が生じてしまう。図6(a)では、光源側の走査開始位置での像高の光量は約−8%、反光源側の走査終了位置での像高の光量は約−9%であり、両端領域の端部間で1%程度の光量差をもっている。 However, in practice, since the slope of the light amount decrease differs between the two end regions of the scanning range, a light amount difference occurs between the two end regions. In FIG. 6A, the light amount of the image height at the scanning start position on the light source side is about −8%, and the light amount of the image height at the scanning end position on the counter light source side is about −9%. There is a light amount difference of about 1% between the parts.
光量低下の傾きが走査範囲の両端領域で異なることについて、図7(a)及び図7(b)を用いて説明する。 The fact that the slope of the light amount decrease differs between the two end regions of the scanning range will be described with reference to FIGS. 7 (a) and 7 (b).
図7(a)は光源側、図7(b)は反光源側に反射されるときの様子を示している。光量低下の傾きは、ポリゴンミラーが微小量回転したときのけられる光束幅の変化に依存し、けられる光束幅の変化量は偏向反射面端部の位置変化に依存する。偏向反射面端部はポリゴンミラーの外接円を描くように変化するが、ここで、図7(a)及び図7(b)のそれぞれのけられる側のマージナル光線を比べると、反光源側より光源側の方がポリゴンミラーの外接円の接線方向に対し角度をもって入射している。 FIG. 7A shows a state when the light is reflected on the light source side, and FIG. 7B shows a state when the light is reflected on the opposite light source side. The inclination of the decrease in the amount of light depends on a change in the light beam width that is obtained when the polygon mirror is rotated by a minute amount, and the amount of change in the light beam width depends on a change in the position of the end of the deflecting reflection surface. The end of the deflecting reflecting surface changes so as to draw a circumscribed circle of the polygon mirror. Here, when comparing the marginal rays on the respective sides shown in FIGS. The light source side is incident at an angle with respect to the tangential direction of the circumscribed circle of the polygon mirror.
従って、ポリゴンミラーの外接円上を偏向反射面端部が微小量変化したときのけられる光束幅の変化は、ポリゴンミラー3への光束の入射方向の下流側である反光源側よりも、該入射方向の上流側である光源側の方が鈍くなる。このため、走査範囲における光量低下の傾きは光源側よりも反光源側の方が大きくなり、前述した光量差が生じてしまうことが理解できる。
Therefore, the change in the light flux width when the end of the deflecting reflecting surface changes on the circumscribed circle of the polygon mirror is smaller than that on the counter light source side that is downstream in the incident direction of the light flux to the
すなわち、走査範囲における光量低下の傾きは、ポリゴンミラー3への光束の入射方向の上流側(+Y側の端領域)よりも下流側(−Y側の端領域)の方が大きくなる。
That is, the inclination of the light amount decrease in the scanning range is larger on the downstream side (the end region on the −Y side) than on the upstream side (the end region on the + Y side) in the incident direction of the light flux to the
ところで、光量変動については、主走査方向の走査位置に応じて光源の出力を変化させる(走査範囲内において光源の出力を変化させる)補正方法が一般的である。理論的には光量が低下した分だけ光源の発光光量を上げ、走査範囲内での光量を一様にすることは可能である。 Incidentally, a correction method for changing the light amount is generally a method of changing the output of the light source in accordance with the scanning position in the main scanning direction (changing the output of the light source within the scanning range). Theoretically, it is possible to increase the amount of light emitted from the light source by the amount that the amount of light has decreased, and to make the amount of light within the scanning range uniform.
具体的には、光源ドライバ100がPD16からの受光信号の出力タイミングに基づいて、走査範囲の+Y側及び−Y側の端領域を走査するときに半導体レーザ1の発光光量を調整する。
Specifically, the
例えば、図8(a)には、各補正位置で光量低下分を完全に補正したときの様子が簡易的に示されている。ここでは、走査範囲に対して例えば5.1mm程度の間隔で補正位置が配置されており、補正位置はけられる領域内に2箇所設定されている。 For example, FIG. 8A simply shows a state where the light amount reduction is completely corrected at each correction position. Here, correction positions are arranged at intervals of, for example, about 5.1 mm with respect to the scanning range, and two correction positions are set in an area where the correction positions are set.
図8(a)から分かるように、光量補正前の端部光量が−9%である光量低下に対して2箇所の補正位置でそれぞれ3%ずつ光量補正すると、光量補正後の端部光量(以下、「補正残差」ともいう)は−3%である。 As can be seen from FIG. 8A, when the light amount is corrected by 3% at each of the two correction positions with respect to the light amount reduction where the end light amount before light amount correction is −9%, the end light amount after light amount correction ( Hereinafter, it is also referred to as “correction residual”) is −3%.
ところが、補正位置を挟んで隣り合う2つのエリアの光量段差が2%以上であると、画像で濃淡として現れ、画像品質が低下することが実験などで確認されている。 However, it has been confirmed through experiments and the like that when the light amount difference between two areas adjacent to each other with the correction position interposed therebetween is 2% or more, the image appears as shading and the image quality is deteriorated.
このため、本方式のけられによる光量低下の傾きが大きい場合に、前述したように光量低下分を完全に補正しようとすれば、図8(a)のように光量段差が2%を超え、画像品質が劣化してしまう。そこで実際には、図8(b)のように、光量段差が限界の2%となるように光量補正をかける。すると、補正残差は大きくなるものの端部であるため光量段差としては画像に現れなく、2%以上であっても許容できる。ただし、求められる画像品質が高ければ、補正残差を小さく抑える必要があることは言うまでもない。 For this reason, when the inclination of the light amount decrease due to the squeezing of this method is large, if the light amount decrease amount is to be completely corrected as described above, the light amount step exceeds 2% as shown in FIG. Image quality will deteriorate. Therefore, in practice, as shown in FIG. 8B, the light amount correction is performed so that the light amount step is 2% of the limit. Then, although the correction residual becomes large, it is an end portion, so that the light amount step does not appear in the image, and even 2% or more is acceptable. However, it goes without saying that if the required image quality is high, it is necessary to keep the correction residual small.
しかし、上述した方法で光量補正を施したとき、走査範囲の両端領域における補正量は同じであるため(補正位置の数と2%の積)、光源側と反光源側の光量差は補正されない。すなわち、2箇所の補正位置によって図6(a)の光源側の端部光量−8%は−4%に増加され、反光源側の端部光量−9%は−5%に増加されるが、1%の光量差はそのまま残ってしまう。本方式の効果を最大限に得るために補正残差を求められる品質の許容限界近くに設定しているため、この数%の光量のバランスの崩れが画像品質に影響を与えることがある。 However, when the light amount correction is performed by the method described above, the correction amount in the both end regions of the scanning range is the same (the product of the number of correction positions and 2%), so the light amount difference between the light source side and the counter light source side is not corrected. . That is, the light amount side end light amount −8% in FIG. 6A is increased to −4% and the light amount side end light amount −9% in FIG. 6A is increased to −5% by two correction positions. The 1% light amount difference remains as it is. In order to obtain the maximum effect of this method, the correction residual is set close to the allowable quality limit, so that the balance of the light quantity of several percent may affect the image quality.
そこで、本実施形態では、光源側のけられ始め像高よりも反光源側のけられ始め像高を長くする。 Therefore, in the present embodiment, the image height at which the opposite light source begins to be shifted is made longer than the image height at which the light source begins to shift.
すなわち、走査範囲において、光源側のけられない領域の長さよりも反光源側のけられない領域の長さを長くする。逆に言うと、走査範囲において、光源側のけられる領域(+Y側の端領域)の長さよりも反光源側のけられる領域(−Y側の端領域)の長さを短くする。 In other words, in the scanning range, the length of the non-light-source side area is made longer than the length of the non-light-side side area. In other words, in the scanning range, the length of the region on the side opposite to the light source (the end region on the −Y side) is made shorter than the length of the region on the light source side (the end region on the + Y side).
このように、敢えてけられる領域の長さを非対称とすることで、走査範囲の両端領域間の光量差を小さくすることができる。 Thus, by making the length of the region to be deliberately asymmetrical, the difference in the amount of light between the two end regions of the scanning range can be reduced.
けられ始め像高を変化させるには、ポリゴンミラーへの入射光束を主走査断面(副走査方向に直交する面)上においてシフトしてやればよい。 In order to change the image height, the incident light beam to the polygon mirror may be shifted on the main scanning section (surface orthogonal to the sub-scanning direction).
けられ始め像高を光源側と反光源側で異ならせるためには、偏向反射面の上記第1の部分と上記第2の部分の主走査対応方向の長さを異ならせれば良い。さらに、光源側のけられ始め像高よりも反光源側のけられ始め像高を長くするためには、偏向反射面の第1の部分の長さを第2の部分の長さよりも長くすれば良い。 In order to make the image height different between the light source side and the counter light source side, the lengths of the first reflection portion and the second portion in the main scanning corresponding direction may be different. Further, in order to increase the image height at which the light source side starts to be shifted from the light source side, the length of the first portion of the deflecting reflection surface is made longer than the length of the second portion. It ’s fine.
その様子を示したのが、図9、図10である。an、amはポリゴンミラーへの入射光束のマージナル光線を示しており、入射角θで偏向反射面3aへ入射し、画角ωの方向に反射される。反射された光束がけられ始め像高に向かうときは、入射光束マージナル光線の片方がちょうど偏向反射面の端部で反射する場合であり、けられ始め像高より外側に向かうように更にポリゴンミラーが回転すれば、マージナル光線は隣接する偏向反射面で反射するようになってけられが生じ始める。
This is shown in FIGS. 9 and 10. FIG. Reference symbols an and am denote marginal rays of the incident light beam on the polygon mirror, which are incident on the deflecting / reflecting
光源側のけられ始め像高に向かう光束を示している図9において、an、amがan´、am´となるようにポリゴンミラーへの入射光束をシフトした場合、けられ始めるのはマージナル光線が偏向反射面の端部で反射するタイミングであるので偏向反射面が3a´の状態になったときであり、ωより小さい画角ω´の方向に偏向される。一方で、反光源側のけられ始め像高に向かう光束を示している図10において、同様にポリゴンミラーの入射光束をシフトした場合、けられ始めるのはマージナル光線が偏向反射面が3a´の状態になったときであり、ωより大きい画角ω´の方向に偏向される。すなわち、ポリゴンミラーへの入射光束を図9、図10のようにシフトすることで、光源側のけられ始め像高は内側に、反光源側のけられ始め像高は外側に向かうため、図6(b)のように中心像高に対しけられ始め像高を非対称に設定することが可能となり、−8.3%程度(光量補正後は−4.3%程度)で光源側及び反光源側の光量低下が一致する。なお、入射光束のシフト方向を逆にすれば、けられ始め像高の変化はそれぞれ逆になる。図6(b)から分かるように、反光源側のけられる領域では、光源側のけられる領域に比べて、略全域で光量が上回っている。この場合、光源側のけられる領域の全域の光量が最終画像に影響のない水準に達していれば、反光源側のけられる領域の全域の光量も該水準に達していることになる。 In FIG. 9 showing a light beam that starts to be scattered toward the image height on the light source side, when the light beam incident on the polygon mirror is shifted so that an and am become an ′ and am ′, it is the marginal ray that begins to be scattered. Is the timing at which the light is reflected at the end of the deflecting / reflecting surface, so that the deflecting / reflecting surface is in the state of 3a 'and is deflected in the direction of the field angle ω' smaller than ω. On the other hand, in FIG. 10 showing the luminous flux toward the image height at the opposite light source side, when the incident luminous flux of the polygon mirror is similarly shifted, the marginal ray is deflected and the reflecting surface is 3a ′. When the state is reached, it is deflected in the direction of the field angle ω ′ larger than ω. That is, by shifting the incident light beam to the polygon mirror as shown in FIGS. 9 and 10, the image height at the light source side starts to be shifted toward the inside, and the image height at the counter light source side starts to shift toward the outside. As shown in FIG. 6B, the image height can be set asymmetrically with respect to the center image height, and about −8.3% (about −4.3% after the light amount correction), the light source side and the opposite side. The decrease in the amount of light on the light source side matches. Note that if the shift direction of the incident light beam is reversed, the change in the image height will be reversed when it starts to be sunk. As can be seen from FIG. 6B, the amount of light in the region located on the side opposite to the light source is larger than that in the region located on the side of the light source. In this case, if the amount of light in the entire region on the light source side reaches a level that does not affect the final image, the amount of light in the entire region on the anti-light source side also reaches that level.
図11は、走査範囲の両端領域のけられ始め像高差ΔYと、該両端領域の端部間の光量差ΔIの関係を導き出すための図である。図11には、簡単のために光量補正を施さないときの図が示されているが、光量補正前後で光量差が保存されることは上述した通りである。反光源側におけるけられ始め像高から端部像高までの距離をY、反光源側における端部光量低下量をIとする。また、光源側の光量低下の傾きをp、反光源側の光量低下の傾きをqとし、ともに負の値で表すこととする。すなわち、q=I/Y、p=(I+ΔI)/(Y+ΔY)、であり、これらから、次の(1)式を導出できる。
ΔI=(p−q)Y+pΔY・・・(1)
FIG. 11 is a diagram for deriving the relationship between the image height difference ΔY at which both end regions of the scanning range start to be shifted and the light amount difference ΔI between the end portions of the both end regions. FIG. 11 shows a diagram when the light amount correction is not performed for the sake of simplicity. As described above, the light amount difference is preserved before and after the light amount correction. Let Y be the distance from the image height at which the light source begins to be shifted to the edge image height on the side opposite to the light source, and I be the amount of decrease in edge light amount on the side opposite to the light source. In addition, it is assumed that the slope of the light amount decrease on the light source side is p and the slope of the light amount decrease on the counter light source side is q, both of which are expressed as negative values. That is, q = I / Y and p = (I + ΔI) / (Y + ΔY). From these, the following equation (1) can be derived.
ΔI = (p−q) Y + pΔY (1)
例えば、けられ始め像高差ΔYが0である場合(図6(a)の場合)の光量偏差ΔIは、上記(1)式においてΔYに0を代入してΔI=(p−q)Yである。また、光量差ΔIを0とした場合(図6(b)の場合)のけられ始め像高差ΔYは、上記(1)式においてΔIに0を代入してΔY=(q/p−1)Yである。 For example, when the image height difference ΔY starts to be zero and the light amount deviation ΔI is 0 (in the case of FIG. 6A), ΔI = (p−q) Y by substituting 0 into ΔY in the above equation (1). It is. Further, the image height difference ΔY at the start of shifting when the light amount difference ΔI is set to 0 (in the case of FIG. 6B) is obtained by substituting 0 for ΔI in the above equation (1), and ΔY = (q / p−1). ) Y.
さらに、けられ始め像高差ΔYを大きくすると光量差ΔIが再び生じ、けられ始め像高差ΔYが0である場合と同じ光量差をもつとき(図11の場合)は、上記(1)式においてΔIに(q−p)Yを代入するとΔY=2(q/p−1)Yであり、これ以上大きくすると却って光量差を大きくしてしまう。従って、光量差ΔIが小さくなる条件は、次の(2)式で表せる。
0<ΔY<2Y(q/p−1)・・・(2)
Further, when the image height difference ΔY starts to increase, the light amount difference ΔI is generated again. When the image height difference ΔY starts to decrease and has the same light amount difference as in the case of 0 (in the case of FIG. 11), the above (1). If (q−p) Y is substituted for ΔI in the equation, ΔY = 2 (q / p−1) Y, and if it is increased more than this, the light amount difference is increased. Therefore, the condition for reducing the light amount difference ΔI can be expressed by the following equation (2).
0 <ΔY <2Y (q / p−1) (2)
特に、ΔY=(q/p−1)Y近傍のときに最小値をとる。一例として、Y=15.5[mm]、p=−0.500[%/mm]、q=−0.569[%/mm]とする実施例が挙げられ、上記(2)式を満たすようにΔY=2.3[mm]と設定することで、図6(b)のように走査領域の両端領域の端部間(走査領域の両端間)の光量差を小さくすることができる。 In particular, the minimum value is taken when ΔY = (q / p−1) Y. As an example, an example in which Y = 15.5 [mm], p = −0.500 [% / mm], q = −0.569 [% / mm] is given, and the above formula (2) is satisfied. By setting ΔY = 2.3 [mm] as described above, it is possible to reduce the difference in light quantity between the end portions of the scanning region (between both ends of the scanning region) as shown in FIG. 6B.
また、例えば各光学素子の形状誤差や組み付け誤差による走査範囲の両端部のけられ始め像高の設定された位置からのズレを補正できるように、ポリゴンミラーへの光束の入射位置を少なくとも主走査対応方向に関して調整可能な入射位置調整手段を有していることが望ましい。 For example, at least the main scanning of the incident position of the light beam on the polygon mirror is able to correct the deviation from the position where the image height starts to be shifted at both ends of the scanning range due to the shape error or assembly error of each optical element. It is desirable to have incident position adjusting means that can be adjusted with respect to the corresponding direction.
例えば、結像光学系2のカップリングレンズ6の主走査対応方向の位置を入射位置調整手段としての調整機構により調整することで、ポリゴンミラー3への光束の入射位置を主走査対応方向にシフトし、光源側及び反光源側のけられのバランスを補正することができる。
For example, by adjusting the position of the coupling lens 6 of the imaging
また、結像光学系2全体、もしくは半導体レーザ1と結像光学系2を一体化したユニットの主走査対応方向の位置を入射位置調整手段としての調整機構により調整することで、ポリゴンミラー3への光束の入射位置を主走査対応方向にシフトし、光源側及び反光源側のけられのバランスを補正することができる。
Further, by adjusting the position in the main scanning corresponding direction of the entire imaging
以上説明した第1実施形態の光走査装置900は、第1の観点からすると、光源(半導体レーザ1)と、複数の偏向反射面を回転軸周りに有し、光源からの光を偏向するポリゴンミラー3(偏向器)と、ポリゴンミラー3で偏向された光を被走査面に導く走査光学系4と、を備え、ポリゴンミラー3に入射する光は、主走査対応方向に関して、複数の偏向反射面のうち任意の一の偏向反射面よりも小さく、ポリゴンミラー3への光の入射方向は、回転軸方向から見て、走査光学系4の光軸に対して角度を成し、一の偏向反射面の偏向器の回転方向下流側の端部を含む第1の部分と一の偏向反射面の回転方向下流側に隣接する偏向反射面の回転方向上流側の端部とに跨って入射した光のうち、第1の部分に入射した光は走査光学系を介して被走査面の走査範囲の+Y側の端領域に導かれ、回転方向上流側の端部に入射した光は走査範囲に導かれず、一の偏向反射面の偏向器の回転方向上流側の端部を含む第2の部分と一の偏向反射面の回転方向上流側に隣接する偏向反射面の回転方向下流側の端部とに跨って入射した光のうち、第2の部分に入射した光は走査光学系を介して走査範囲の−Y側の端領域に導かれ、回転方向下流側の端部に入射した光は走査範囲に導かれず、一の偏向反射面の第1の部分と第2の部分の間の部分に入射した光は走査光学系を介して走査範囲の+Y側の端領域と−Y側の端領域の間の領域である中間領域に導かれ、走査範囲の中心から、中間領域と+Y側の端領域の境界までの距離である第1の距離と、走査範囲の中心から、中間領域と−Y側の端領域の境界までの距離である第2の距離が異なることを特徴とする光走査装置である。
From the first viewpoint, the
また、第1実施形態の光走査装置900は、第2の観点からすると、光源(半導体レーザ1)と、複数の偏向反射面を回転軸周りに有し、光源からの光を偏向するポリゴンミラー3(偏向器)と、ポリゴンミラー3で偏向された光を被走査面に導く走査光学系4と、を備え、ポリゴンミラー3に入射する光は、主走査対応方向に関して、複数の偏向反射面のうち任意の一の偏向反射面よりも小さく、ポリゴンミラー3への光の入射方向は、回転軸方向から見て、走査光学系4の光軸に対して角度を成し、一の偏向反射面の偏向器の回転方向下流側の端部を含む第1の部分と一の偏向反射面の回転方向下流側に隣接する偏向反射面の回転方向上流側の端部とに跨って入射した光のうち、第1の部分に入射した光は走査光学系を介して被走査面の走査範囲の+Y側の端領域に導かれ、回転方向上流側の端部に入射した光は走査範囲に導かれず、一の偏向反射面の偏向器の回転方向上流側の端部を含む第2の部分と一の偏向反射面の回転方向上流側に隣接する偏向反射面の回転方向下流側の端部とに跨って入射した光のうち、第2の部分に入射した光は走査光学系を介して走査範囲の−Y側の端領域に導かれ、回転方向下流側の端部に入射した光は走査範囲に導かれず、一の偏向反射面の第1の部分と第2の部分の間の部分に入射した光は走査光学系を介して走査範囲の+Y側の端領域と−Y側の端領域の間の部分である中間領域に導かれ、第1及び第2の部分は、主走査方向に対応する方向の長さが互いに異なる。
From the second viewpoint, the
第1実施形態の光走査装置900によれば、ポリゴンミラー3への光の入射方向が回転軸方向から見て、走査光学系4の光軸に対して角度を成すことによる走査範囲の両端の光量差を第1及び第2の距離を異ならせることで(第1及び第2の部分の主走査対向方向の距離を異ならせることで)低減できる。この結果、被走査面を高精度に走査することができる。
According to the
また、光源からの光の一の偏向反射面への入射方向は、ポリゴンミラー3の回転軸方向から見て、走査範囲の+Y側から−Y側に向かう方向であり、第1及び第2の距離のうち、走査範囲の+Y側の距離である第1の距離が−Y側の距離である第2距離よりも短いため、走査範囲の両端の光量差を確実に抑制できる。
The incident direction of the light from the light source on the deflection reflection surface is a direction from the + Y side to the −Y side of the scanning range when viewed from the rotation axis direction of the
また、光源は、ポリゴンミラー3の回転軸方向から見て、走査光学系4の光軸の+Y側に配置されているため、光源からの光の光路を折り返す必要がない。この結果、結像光学系2の小型化及び部品点数の削減を図ることができる。一方、仮に光源が走査光学系4の光軸の−Y側に配置される場合には、一の偏向反射面に+Y側から−Y側に向けて光を入射させるためには、光源からの光を折り返しミラー等を用いて折り返す必要がある。なお、光学系のレイアウトによっては、敢えて、光源を走査光学系4の光軸の−Y側に配置し、折り返しミラー等で折り返す構成を採用しても良い。
Further, since the light source is disposed on the + Y side of the optical axis of the scanning optical system 4 when viewed from the rotation axis direction of the
また、第1及び第2の距離のうち−Y側の距離をY、+Y側における被走査面上での光量の低下の主走査方向に対する傾きをp、−Y側における被走査面上での光量の低下の主走査方向に対する傾きをq、第1及び第2の距離の差分をΔYとしたとき、0<ΔY<2Y(q/p−1)を満たす場合には、走査範囲の両端の光量差をより確実に抑制できる。 Further, of the first and second distances, the distance on the -Y side is Y, the inclination of the decrease in the amount of light on the scanned surface on the + Y side with respect to the main scanning direction is p, and the -Y side distance on the scanned surface on the -Y side. When the inclination of the decrease in the amount of light with respect to the main scanning direction is q and the difference between the first and second distances is ΔY, if 0 <ΔY <2Y (q / p−1) is satisfied, The difference in light quantity can be more reliably suppressed.
また、光走査装置900が一の偏向反射面への光の入射位置を少なくとも主走査方向に対応する方向に関して調整可能な入射位置調整手段を更に備える場合には、例えば装置の設計誤差、装置製造時の組み付け誤差、装置使用後の経時変化などによる第1及び第2の距離の設定値からずれを抑制することができる。
Further, when the
また、光走査装置900が走査範囲において光源の発光光量を調整する発光光量調整手段(光源ドライバ100)を更に備える場合には、走査範囲の+Y側及び−Y側の端領域と中央領域との間の光量差を低減することができる。
When the
また、第1実施形態では、光束を走査範囲の+Y側及び−Y側の端領域に導くときに、ポリゴンミラー3に入射する光束の一部を被走査面に導かない(ポリゴンミラー3の偏向反射面で蹴る)ことにより、ポリゴンミラーを小型化し高速回転可能とする。また、ポリゴンミラーの面数の多面化により1回転での走査線本数を増やすことで、高密度化への対応をコストウエイトの高い光源部の数(光源数)を増やすことなく低コストで実現でき、高速化への対応も同様に光源数を増やすことなく低コストで実施可能となる。
In the first embodiment, when the light beam is guided to the + Y side and −Y side end regions of the scanning range, a part of the light beam incident on the
従来、特に書込領域の所望の画角を確保しながら光量を一定にすべく、走査範囲周辺で光ビームの一部がけられるのを防ぐために、ポリゴンミラーを大きくするか、オーバーフィルド光学系を採用していた。 Conventionally, in order to prevent a part of the light beam from being scattered around the scanning range in order to make the light quantity constant while securing a desired angle of view in the writing area, in particular, the polygon mirror is enlarged or an overfilled optical system is used. Adopted.
これに対し、第1実施形態では、アンダーフィルド光学系を採用し、かつ走査範囲の主走査対応方向の一端部及び他端部を走査するときに光ビームの一部がけられる構成を採用しているため、書込領域の所望の画角を確保しながらポリゴンミラーの小型化や多面化を図ることができる。 On the other hand, in the first embodiment, an underfill optical system is employed, and a configuration in which a part of the light beam is taken when scanning one end and the other end of the scanning range in the main scanning corresponding direction is employed. Therefore, it is possible to reduce the size and increase the number of polygon mirrors while ensuring a desired angle of view of the writing area.
一方、けられのない従来の光走査装置でポリゴンミラーの小型化や多面化を図ると、偏向角度範囲が小さくなるため、書込領域の所望の画角を確保しようとすると、ポリゴンミラーの大型化によるポリゴンミラーの回転数の低下及び騒音の発生や、装置の大型化などの問題が生じる。 On the other hand, when the polygon mirror is reduced in size and multifaceted with a conventional optical scanning device that is not lost, the deflection angle range becomes smaller. This causes problems such as a decrease in the number of rotations of the polygon mirror and noise, and an increase in the size of the apparatus.
また、レーザプリンタ500は、感光体ドラム901(像担持体)と、該感光体ドラム901の表面を走査する光走査装置900と、を備えるため、高精細な画像を高速で形成できる。
Further, since the
また、本実施形態の光走査装置900の第1の調整方法は、第1及び第2の距離を設定する工程と、光走査装置900を用いて被走査面を光により走査し、走査範囲における光量分布(図5参照)を測定する工程と、該測定する工程での測定結果に基づいて、第1及び第2の距離の設定値からのずれを求める工程と、第1及び第2の距離の設定値からのずれが抑制されるように、入射位置調整手段を用いて一の偏向反射面への光の入射位置を調整する工程と、を含む。
Further, the first adjustment method of the
この場合、例えば装置の部品の製造誤差、装置製造時の部品の組み付け誤差、装置使用後の部品形状や部品間の位置関係の経時変化などによる第1及び第2の距離の設定値からずれを抑制することができる。 In this case, deviations from the set values of the first and second distances due to, for example, manufacturing errors in the parts of the device, assembly errors in the parts at the time of manufacturing the device, changes in the shape of the parts after use of the device and positional relationships between the parts, etc. Can be suppressed.
また、本実施形態の光走査装置900の第2の調整方法は、光走査装置900を用いて被走査面を光により走査し、走査範囲における光量分布(図5参照)を測定する工程と、該測定する工程での測定結果に基づいて、走査領域の+Y側及び−側の端領域と中央領域との間の光量差が小さくなるように、発光光量調整手段を用いて走査範囲において光源の発光光量を調整する工程と、走査範囲の一側及び他側の端領域の端部間(走査範囲の両端間)の光量差が小さくなるように一の偏向反射面への光の入射位置を調整する工程と、を含む。
The second adjustment method of the
この場合、走査範囲の一側及び他側の端領域と中間領域との光量差を小さくでき、かつ走査範囲の両端の光量差を小さくできる。 In this case, the light amount difference between the end region on one side and the other side of the scanning range and the intermediate region can be reduced, and the light amount difference between both ends of the scanning range can be reduced.
この結果、走査精度の更なる向上を図ることができる。 As a result, the scanning accuracy can be further improved.
なお、上記第1及び第2の調整方法において、走査範囲における光量分布は、例えば、2次元配列された複数の受光部(例えばPD、CCD、CMOS等)を含むエリアセンサや、1次元配列された複数の受光部(例えばPD、CCD、CMOS等)を含むラインセンサを用いて取得することが可能である。 In the first and second adjustment methods, the light quantity distribution in the scanning range is, for example, an area sensor including a plurality of light receiving units (for example, PD, CCD, CMOS, etc.) that are two-dimensionally arranged or one-dimensionally arranged. In addition, it is possible to obtain using a line sensor including a plurality of light receiving portions (for example, PD, CCD, CMOS, etc.).
《第2実施形態》
以下、第2実施形態について、図12を参照して説明する。
<< Second Embodiment >>
Hereinafter, the second embodiment will be described with reference to FIG.
図12には、第2実施形態の画像形成装置としてのカラープリンタ2000の概略構成が示されている。
FIG. 12 shows a schematic configuration of a
図12に示されるように、装置内の下部側には水平方向に配設された給紙カセット30から給紙される転写紙(図示せず)を搬送する搬送ベルト17が設けられている。この搬送ベルト17上にはイエローY用の感光体ドラム7Y、マゼンタM用の感光体ドラム7M、シアンC用の感光体ドラム7C及びブラックK用の感光体ドラム7Kが、転写紙の搬送方向上流側から順に等間隔で配設されている。なお、以下、符号に対する添字Y,M,C,Kを適宜付けて区別するものとする。
As shown in FIG. 12, a
これらの感光体ドラム7Y,7M,7C,7Kは全て同一径に形成されたもので、その周囲には、電子写真プロセスにしたがって各プロセスを実行するプロセス部材が順に配設されている。感光体ドラム7Yを例に採れば、帯電チャージャ8Y、光走査系6Y、現像装置10Y、転写チャージャ11Y、クリーニング装置12Y等が順に配設されている。他の感光体ドラム7M,7C,7Kに対しても同様である。すなわち、第2実施形態では、感光体ドラム7Y,7M,7C,7Kの表面を各色毎に設定された被走査面(ないしは被照射面)とするものであり、各々の感光体ドラムに対して光走査系6Y,6M,6C,6Kが1対1の対応関係で設けられている。また、搬送ベルト17の周囲には、感光体ドラム7Yよりも上流側に位置させてレジストローラ16と、ベルト帯電チャージャ20が設けられ、感光体ドラム7Kよりもベルト17の回転方向下流側に位置させてベルト除電チャージャ21が設けられている。また、ベルト除電チャージャ21よりも転写紙搬送方向下流側には、定着ニップを形成する一対の定着ローラ24a、24bを含む定着装置24が設けられ、排紙トレイ26に向けて排紙ローラ25で結ばれている。
These
このような概略構成において、例えば、フルカラーモード(複数色モード)時であれば、各感光体ドラム7Y,7M,7C,7Kに対してY,M,C,K用の各色の画像信号に基づき各々の光走査系6Y,6M,6C,6Kによる光ビームの光走査で、各感光体ドラム表面に、各色信号に対応した静電潜像が形成される。これらの静電潜像は各々の対応する現像装置で色トナーにより現像されてトナー像となり、搬送ベルト17上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に順次転写されることにより重ね合わせられ、転写紙上にフルカラー画像が形成される。このフルカラー像は定着装置24で定着された後、排紙ローラ25により排紙トレイ26に排紙される。
In such a schematic configuration, for example, in the full color mode (multiple color mode), the
カラープリンタ2000の4つの光走査系6Y,6M,6C,6Kそれぞれを、前述の第1実施形態に係る光走査装置900とすることで、高精細なカラー画像を高速で形成可能な画像形成装置を実現することができる。カラープリンタ2000の光走査系6Y,6M,6C,6Kを、前述の第1実施形態の光走査装置900とすることで、大型化を抑制しつつ高速かつ高精度な光走査を可能にし、かつ画質の劣化を抑えた高品位な画像再現性が確保できる画像形成装置を実現することができる。
By using each of the four optical scanning systems 6Y, 6M, 6C, and 6K of the
第2実施形態の光走査装置1000は、光走査系6Y,6M,6C,6Kを含んで構成されている。
The
詳述すると、光走査装置1000は、一例として、4色(Y、M、C、K)に対応する4つの光源装置と、各光源装置からの光を偏向する1つのポリゴンミラーと、4つの光源装置に個別に対応して設けられた4つの走査光学系と、2つの同期検知系とを備えている。
More specifically, the
すなわち、各光走査系は、固有の光源装置、4つの光走査系で共通のポリゴンミラー、固有の走査光学系、上下2つの光走査系で共通の同期検知系を含む。ここでは、各光走査系の走査光学系は、1枚の走査レンズ、2枚の折り返しミラーを含んで構成されている。各同期検知系は、ポリゴンミラーで偏向され走査レンズの上流端を介した光の光路上に配置された同期レンズ、該同期レンズを介した光の光路上に配置された同期検知用受光素子(例えばPD)含んで構成されている。なお、同期検知系を光走査系毎に設けても良い。また、各光走査系において、レイアウトに応じて、折り返しミラーは、1枚でも良いし、0枚でも良い。 That is, each optical scanning system includes a specific light source device, four polygon mirrors common to the four optical scanning systems, a specific scanning optical system, and a synchronous detection system common to the two upper and lower optical scanning systems. Here, the scanning optical system of each optical scanning system includes one scanning lens and two folding mirrors. Each synchronization detection system includes a synchronization lens that is deflected by a polygon mirror and disposed on the optical path of the light passing through the upstream end of the scanning lens, and a synchronization detection light-receiving element disposed on the optical path of the light that passes through the synchronization lens ( For example, PD). A synchronization detection system may be provided for each optical scanning system. In each optical scanning system, the number of folding mirrors may be one or zero depending on the layout.
ここでは、ポリゴンミラーは、一例として、上下2段に配置された、回転軸を共有する2つの回転多面体を含んで構成されている。2つの回転多面体は、一例として、実質的に同形かつ同大であり、回転軸周りの位置も同一である。 Here, as an example, the polygon mirror is configured to include two rotating polyhedra arranged in two upper and lower stages and sharing a rotation axis. As an example, the two rotating polyhedrons have substantially the same shape and the same size, and the positions around the rotation axis are also the same.
光走査系6Y,6Mの光源装置、走査光学系は、ポリゴンミラーの右側に配置されているため、光走査系6Y,6Mを右側の光走査系とも総称する。更に、光走査系6Yは上段に配置されているため右側上段の光走査系とも称し、光走査系6Mは下段に配置されているため右側下段の光走査系とも称する。同様に、光走査系6C,6Kの光源装置、走査光学系は、ポリゴンミラーの左側に配置されているため、光走査系6C,6Kを左側の光走査系とも総称する。更に、光走査系6Cは上段に配置されているため左側上段の光走査系とも称し、光走査系6Kは下段に配置されているため左側下段の光走査系とも称する。 Since the light source devices and scanning optical systems of the optical scanning systems 6Y and 6M are disposed on the right side of the polygon mirror, the optical scanning systems 6Y and 6M are also collectively referred to as the right optical scanning system. Further, since the optical scanning system 6Y is arranged in the upper stage, it is also referred to as the upper right optical scanning system, and the optical scanning system 6M is also referred to as the lower right optical scanning system because it is arranged in the lower stage. Similarly, since the light source devices and scanning optical systems of the optical scanning systems 6C and 6K are arranged on the left side of the polygon mirror, the optical scanning systems 6C and 6K are also collectively referred to as the left optical scanning system. Furthermore, since the optical scanning system 6C is arranged in the upper stage, it is also referred to as the upper left optical scanning system, and the optical scanning system 6K is also referred to as the lower left optical scanning system, because it is arranged in the lower stage.
ここでは、対向する左側上段及び右側上段の光走査系の走査光学系の光軸は略一致し、対向する左側下段及び右側下段の光走査系の走査光学系の光軸は略一致している。 Here, the optical axes of the scanning optical systems of the left upper and right upper optical scanning systems that are opposed to each other are substantially coincident, and the optical axes of the scanning optical systems of the lower left and right optical scanning systems that are opposed to each other are substantially coincident. .
そこで、左側上段及び右側上段の光走査系の光源装置から射出された2つの光は、ポリゴンミラーの上段の異なる2つの偏向反射面に入射し、該2つの偏向反射面で対応する2つの走査光学系に向けて偏向され、該2つの走査光学系により対応する2つの感光体ドラム7C、7Yの表面(被走査面)に個別に導かれる。
Therefore, the two lights emitted from the light source devices of the upper left and upper right optical scanning systems are incident on two different deflection reflection surfaces on the upper stage of the polygon mirror, and the corresponding two scans by the two deflection reflection surfaces. The light is deflected toward the optical system and is individually guided to the corresponding surfaces (scanned surfaces) of the two
また、左側下段及び右側下段の光走査系の光源装置から射出された2つの光は、ポリゴンミラーの下段の異なる2つの偏向反射面に入射し、該2つの偏向反射面で対応する2つの走査光学系に向けて偏向され、該2つの走査光学系により対応する2つの感光体ドラム7K、7Mの表面(被走査面)に個別に導かれる。
Further, two lights emitted from the light source devices of the lower left and lower right optical scanning systems are incident on two different deflecting / reflecting surfaces on the lower stage of the polygon mirror, and corresponding two scans are made by the two deflecting / reflecting surfaces. The light is deflected toward the optical system and is individually guided to the surfaces (scanned surfaces) of the two corresponding
このように、第2実施形態の光走査装置1000では、対向走査方式が採用されている。
As described above, the counter scanning method is employed in the
そこで、第2実施形態のカラープリンタ2000によれば、光走査装置1000を備えているため、高精細なカラー画像を高速で形成できる。
Therefore, according to the
なお、上記第2実施形態では、光走査装置が一体的に構成される場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、各感光体ドラム毎に光走査装置が設けられても良いし、2つの感光体ドラム毎に光走査装置が設けられても良い。 In the second embodiment, the case where the optical scanning device is integrally configured has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, an optical scanning device may be provided for each photosensitive drum, or an optical scanning device may be provided for every two photosensitive drums.
また、上記第2実施形態では、カラープリンタ2000は、感光体ドラムを4つ備えているが、これに限定されるものではない。例えば、感光体ドラムを5つ以上備えていても良い。
In the second embodiment, the
また、上記各実施形態では、光源装置からの光の偏向反射面への入射方向と該偏向反射面での反射方向がポリゴンミラーの回転軸に垂直な同一面内にあるが、これに限られない。例えば、光源装置からの光の偏向反射面への入射角をポリゴンミラーの回転軸に対して傾斜させても良い。すなわち、光源装置からの光を偏向反射面に斜入射させても良い。この場合、戻り光発生タイミングでも、実際には光源への戻り光が発生しないため、戻り光発生タイミングで消灯する必要がない。 Further, in each of the above embodiments, the incident direction of the light from the light source device on the deflecting / reflecting surface and the reflecting direction on the deflecting / reflecting surface are in the same plane perpendicular to the rotation axis of the polygon mirror. Absent. For example, the incident angle of the light from the light source device to the deflecting / reflecting surface may be inclined with respect to the rotation axis of the polygon mirror. That is, the light from the light source device may be obliquely incident on the deflecting / reflecting surface. In this case, since the return light to the light source is not actually generated even at the return light generation timing, it is not necessary to turn off the light at the return light generation timing.
また、同期検知系の構成は、上記各実施形態で説明したものに限らず、適宜変更可能である。例えば、上記第1実施形態において、反射ミラーを省略し、ポリゴンミラーで偏向された光束を同期レンズを介してPDに入射させても良い。また、上記各実施形態では、ポリゴンミラーで偏向された光束を走査レンズ(例えばfθレンズ)を介して同期検知系に導いているが、走査レンズを介さずに同期検知系に導くようにしても良い。また、上記各実施形態では、同期検知系の受光素子として、PD(フォトダイオード)を用いているが、例えば、フォトトランジスタ等の他のフォトディテクタであっても良い。 The configuration of the synchronization detection system is not limited to that described in each of the above embodiments, and can be changed as appropriate. For example, in the first embodiment, the reflection mirror may be omitted, and the light beam deflected by the polygon mirror may be incident on the PD via the synchronous lens. In each of the above embodiments, the light beam deflected by the polygon mirror is guided to the synchronization detection system via the scanning lens (for example, the fθ lens), but may be guided to the synchronization detection system without passing the scanning lens. good. In each of the above embodiments, a PD (photodiode) is used as the light-receiving element of the synchronization detection system. However, for example, another photo detector such as a phototransistor may be used.
また、光源装置の構成は、上記各実施形態で説明したものに限らず、適宜変更可能である。例えば、上記各実施形態では、光源として、端面発光レーザ(LD)が用いられているが、これに限らず、例えば面発光レーザ(VCSEL)、その他のレーザ等を用いても良い。また、光源を含む光源装置の数や光源装置における光源の数は、光走査装置の仕様に応じて、適宜変更可能である。 In addition, the configuration of the light source device is not limited to that described in the above embodiments, and can be changed as appropriate. For example, in each of the above embodiments, an edge-emitting laser (LD) is used as a light source. However, the present invention is not limited to this, and for example, a surface-emitting laser (VCSEL), another laser, or the like may be used. In addition, the number of light source devices including the light source and the number of light sources in the light source device can be appropriately changed according to the specifications of the optical scanning device.
また、走査光学系の構成は、上記各実施形態で説明したものに限らず、適宜変更可能である。例えば、上記第1実施形態の走査光学系を、トロイダルレンズを省略して、fθレンズのみで構成しても良い。また、例えば、上記第2実施形態の各走査光学系を、複数枚の走査レンズで構成しても良い。 Further, the configuration of the scanning optical system is not limited to that described in the above embodiments, and can be changed as appropriate. For example, the scanning optical system of the first embodiment may be configured with only an fθ lens, omitting the toroidal lens. Further, for example, each scanning optical system of the second embodiment may be composed of a plurality of scanning lenses.
また、例えば、レーザ光によって発色する媒体(例えば、用紙)に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。 Further, for example, an image forming apparatus that directly irradiates laser light onto a medium (for example, paper) that develops color with laser light may be used.
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、CTスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。 Further, an image forming apparatus using a silver salt film as the image carrier may be used. In this case, a latent image is formed on the silver salt film by optical scanning, and this latent image can be visualized by a process equivalent to a developing process in a normal silver salt photographic process. Then, it can be transferred to photographic paper by a process equivalent to a printing process in a normal silver salt photographic process. Such an image forming apparatus can be implemented as an optical plate making apparatus or an optical drawing apparatus that draws a CT scan image or the like.
また、画像形成装置として、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、デジタル複写機、ファクシミリ、又はこれらが集約された複合機であっても良い。 Further, the image forming apparatus may be an image forming apparatus other than a printer, for example, a digital copying machine, a facsimile, or a complex machine in which these are integrated.
以下に、発明者が上記各実施形態を発案するに至った思考プロセスを説明する。 Below, the thought process that led the inventor to come up with the above embodiments will be described.
電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。一般的に、この画像形成装置は、感光性を有するドラム(以下では、「感光体ドラム」ともいう)の表面をレーザ光で走査し、感光体ドラムの表面に潜像を形成するための光走査装置を備えている。 In electrophotographic image recording, an image forming apparatus using a laser is widely used. Generally, this image forming apparatus scans the surface of a photosensitive drum (hereinafter also referred to as “photosensitive drum”) with a laser beam, and forms light on the surface of the photosensitive drum. A scanning device is provided.
上記光走査装置は、光源、偏向器前光学系、偏向器、及び走査光学系などを有している。光源から射出されたレーザ光は、偏向器前光学系を介して偏向器に入射し、偏向器の反射面で偏向された後、走査光学系を介して感光体ドラムに導光される。なお、偏向器の反射面は、「偏向反射面」とも呼ばれている。 The optical scanning device includes a light source, a pre-deflector optical system, a deflector, and a scanning optical system. The laser light emitted from the light source enters the deflector via the pre-deflector optical system, is deflected by the reflecting surface of the deflector, and is then guided to the photosensitive drum via the scanning optical system. The reflecting surface of the deflector is also called a “deflecting reflecting surface”.
近年、画像形成装置に対して、さらなる画像形成の高速化、高品質化への要求が高まってきており、これを満たす光走査装置の光学系として、さまざまな方式が提案されている。 In recent years, there has been an increasing demand for higher speed and higher quality of image formation for image forming apparatuses, and various systems have been proposed as optical systems for optical scanning apparatuses that satisfy these requirements.
例えば、アンダーフィルド光学系が挙げられる。一般的には、アンダーフィルド光学系で使用される偏向器としてのポリゴンミラーの面数は6面以下であり、7面以上では全ての光束が偏向反射面でけられないようにするためには、ポリゴンミラーの内接円半径を大きくする必要があり、ポリゴンミラーの回転数も減少するため、採用には至らない。 For example, an underfilled optical system can be used. In general, the number of surfaces of a polygon mirror as a deflector used in an underfilled optical system is six or less, and in order to prevent all the light beams from being deflected by the deflecting / reflecting surface when the number is seven or more. Since it is necessary to increase the inscribed circle radius of the polygon mirror and the number of rotations of the polygon mirror is reduced, it is not adopted.
この問題に対処すべく、特許文献1には、アンダーフィルド光学系を採用し、被走査面の周辺領域を走査するときのみ、偏向器への入射光の一部が被走査面に導かなれない(けられる)方式が開示されている。
In order to cope with this problem,
しかし、特許文献1に開示された方式では、光束の一部が「けられる」ことによって走査範囲の周辺領域の光量が低下し、さらに主走査方向に光量偏差が生じるという問題があった。
However, the method disclosed in
そこで、このような問題を解決すべく、発明者は、上記各実施形態を発案するに至った。 In order to solve such a problem, the inventor has come up with the above embodiments.
1…半導体レーザ(光源)、3…ポリゴンミラー(偏向器)、4…走査光学系、9…fθレンズ(走査光学系の一部)、10…トロイダルレンズ(走査光学系の一部)、11…折り返しミラー(走査光学系の一部)、7K、7C、7M、7Y、901…感光体ドラム(像担持体)、500…レーザプリンタ(画像形成装置)、900、1000…光走査装置、901a…感光体ドラムの表面(被走査面)、2000…カラープリンタ(画像形成装置)。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
複数の偏向反射面を回転軸周りに有し、前記光源からの光を偏向する偏向器と、
前記偏向器で偏向された光を被走査面に導く走査光学系と、を備え、
前記偏向器に入射する光は、主走査方向に対応する方向に関して、前記複数の偏向反射面のうち任意の一の偏向反射面よりも小さく、
前記偏向器への光の入射方向は、前記回転軸方向から見て、前記走査光学系の光軸に対して角度を成し、
前記一の偏向反射面の前記偏向器の回転方向下流側の端部を含む第1の部分と前記一の偏向反射面の前記回転方向下流側に隣接する前記偏向反射面の前記回転方向上流側の端部とに跨って入射した光のうち、前記第1の部分に入射した光は前記走査光学系を介して前記被走査面の走査範囲の一側の端領域に導かれ、前記回転方向上流側の端部に入射した光は前記走査範囲に導かれず、
前記一の偏向反射面の前記回転方向上流側の端部を含む第2の部分と前記一の偏向反射面の前記回転方向上流側に隣接する前記偏向反射面の前記回転方向下流側の端部とに跨って入射した光のうち、前記第2の部分に入射した光は前記走査光学系を介して前記走査範囲の他側の端領域に導かれ、前記回転方向下流側の端部に入射した光は前記走査範囲に導かれず、
前記一の偏向反射面の前記第1の部分と第2の部分の間の部分に入射した光は前記走査光学系を介して前記走査範囲の前記一側の端領域と前記他側の端領域の間の領域である中間領域に導かれ、
前記走査範囲の中心から、前記中間領域と前記一側の端領域の境界までの距離である第1の距離と、前記走査範囲の中心から、前記中間領域と前記他側の端領域の境界までの距離である第2の距離が異なることを特徴とする光走査装置。 A light source;
A deflector having a plurality of deflecting reflecting surfaces around the rotation axis, and deflecting light from the light source;
A scanning optical system for guiding the light deflected by the deflector to a surface to be scanned,
The light incident on the deflector is smaller than any one of the plurality of deflection reflection surfaces in the direction corresponding to the main scanning direction,
The incident direction of light to the deflector forms an angle with respect to the optical axis of the scanning optical system when viewed from the rotational axis direction,
A first portion including an end of the one deflecting / reflecting surface on the downstream side in the rotation direction of the deflector and an upstream side in the rotating direction of the deflecting / reflecting surface adjacent to the downstream side in the rotating direction of the one deflecting / reflecting surface. Of the light incident across the end of the first portion, the light incident on the first portion is guided to the end region on one side of the scanning range of the scanned surface via the scanning optical system, and the rotation direction Light incident on the upstream end is not guided to the scanning range,
A second portion including an end portion on the upstream side in the rotation direction of the one deflection reflection surface and an end portion on the downstream side in the rotation direction of the deflection reflection surface adjacent to the upstream side in the rotation direction of the one deflection reflection surface. Of the light incident on the second portion, the light incident on the second portion is guided to the other end region of the scanning range via the scanning optical system and incident on the downstream end of the rotation direction. Is not guided to the scanning range,
The light incident on the portion between the first portion and the second portion of the one deflecting reflecting surface passes through the scanning optical system and the one end region and the other end region of the scanning range. Led to the middle region, which is the region between
A first distance, which is a distance from the center of the scanning range to the boundary between the intermediate region and the one end region, and a boundary from the center of the scanning region to the boundary between the intermediate region and the other end region An optical scanning device characterized in that the second distance, which is the distance of, differs.
前記第1及び第2の距離のうち、前記一側及び前記他側の前記一方の側の距離は他方の側の距離よりも短いことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。 The incident direction of the light from the light source to the one deflection reflection surface is a direction from one side of the one side and the other side toward the other side as seen from the rotation axis direction.
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein, of the first and second distances, the distance on the one side and the other side is shorter than the distance on the other side.
0<ΔY<2Y(q/p−1)を満たすことを特徴とする請求項2又は3に記載の光走査装置。 Of the first and second distances, the distance on the other side is Y, the slope of the light amount reduction on the scanned surface on the one side with respect to the main scanning direction is p, and the scanned side on the other side When the slope of the light amount reduction on the surface with respect to the main scanning direction is q, and the difference between the first and second distances is ΔY,
The optical scanning device according to claim 2, wherein 0 <ΔY <2Y (q / p−1) is satisfied.
前記像担持体の表面を走査する請求項1〜6のいずれか一項に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。 An image carrier;
An image forming apparatus comprising: the optical scanning device according to claim 1 that scans a surface of the image carrier.
前記第1及び第2の距離を設定する工程と、
前記光走査装置を用いて前記被走査面を光により走査し、前記走査範囲における光量分布を測定する工程と、
前記測定する工程での測定結果に基づいて、前記第1及び第2の距離の設定値からのずれを求める工程と、
前記第1及び第2の距離の設定値からのずれが抑制されるように、前記入射位置調整手段を用いて前記一の偏向反射面への光の入射位置を調整する工程と、を含む光走査装置の調整方法。 An adjustment method for an optical scanning device according to claim 5,
Setting the first and second distances;
Scanning the surface to be scanned with light using the optical scanning device, and measuring a light amount distribution in the scanning range;
Obtaining a deviation from a set value of the first and second distances based on a measurement result in the measuring step;
Adjusting the incident position of the light on the one deflecting reflecting surface using the incident position adjusting means so that the deviation from the set values of the first and second distances is suppressed. Method for adjusting a scanning device.
前記光走査装置を用いて前記被走査面を光により走査し、前記走査範囲における光量分布を測定する工程と、
前記測定する工程での測定結果に基づいて、前記走査範囲の前記一側及び他側の端領域と前記中央領域との間での光量差が小さくなるように、前記発光光量調整手段を用いて前記走査範囲において前記光源の発光光量を調整する工程と、
前記一側及び他側の端領域の端部間での光量差が小さくなるように、前記入射位置調整手段を用いて前記一の偏向反射面への光の入射位置を調整する工程と、を含む光走査装置の調整方法。 The method of adjusting an optical scanning device according to claim 6,
Scanning the surface to be scanned with light using the optical scanning device, and measuring a light amount distribution in the scanning range;
Based on the measurement result in the measuring step, using the light emission amount adjusting means so that the light amount difference between the one end region and the other end region of the scanning range and the central region is reduced. Adjusting the amount of light emitted from the light source in the scanning range;
Adjusting the incident position of the light on the one deflecting reflecting surface using the incident position adjusting means so that the difference in the amount of light between the end portions of the one side and the other end region is reduced. A method for adjusting an optical scanning device.
複数の偏向反射面を回転軸周りに有し、前記光源からの光を偏向する偏向器と、
前記偏向器で偏向された光を被走査面に導く走査光学系と、を備え、
前記偏向器に入射する光は、主走査方向に対応する方向に関して、前記複数の偏向反射面のうち任意の一の偏向反射面よりも小さく、
前記偏向器への光の入射方向は、前記回転軸方向から見て、前記走査光学系の光軸に対して角度を成し、
前記一の偏向反射面の前記偏向器の回転方向下流側の端部を含む第1の部分と前記一の偏向反射面の前記回転方向下流側に隣接する前記偏向反射面の前記回転方向上流側の端部とに跨って入射した光のうち、前記第1の部分に入射した光は前記走査光学系を介して前記被走査面の走査範囲の一側の端領域に導かれ、前記回転方向上流側の端部に入射した光は前記走査範囲に導かれず、
前記一の偏向反射面の前記偏向器の回転方向上流側の端部を含む第2の部分と前記一の偏向反射面の前記回転方向上流側に隣接する前記偏向反射面の前記回転方向下流側の端部とに跨って入射した光のうち、前記第2の部分に入射した光は前記走査光学系を介して前記走査範囲の他側の端領域に導かれ、前記回転方向下流側の端部に入射した光は前記走査範囲に導かれず、
前記一の偏向反射面の前記第1の部分と第2の部分の間の部分に入射した光は前記走査光学系を介して前記走査範囲の前記一側の端領域と前記他側の端領域の間の部分である中間領域に導かれ、
前記第1及び第2の部分は、主走査方向に対応する方向の長さが互いに異なることを特徴とする光走査装置。
A light source;
A deflector having a plurality of deflecting reflecting surfaces around the rotation axis, and deflecting light from the light source;
A scanning optical system for guiding the light deflected by the deflector to a surface to be scanned,
The light incident on the deflector is smaller than any one of the plurality of deflection reflection surfaces in the direction corresponding to the main scanning direction,
The incident direction of light to the deflector forms an angle with respect to the optical axis of the scanning optical system when viewed from the rotational axis direction,
A first portion including an end of the one deflecting / reflecting surface on the downstream side in the rotation direction of the deflector and an upstream side in the rotating direction of the deflecting / reflecting surface adjacent to the downstream side in the rotating direction of the one deflecting / reflecting surface. Of the light incident across the end of the first portion, the light incident on the first portion is guided to the end region on one side of the scanning range of the scanned surface via the scanning optical system, and the rotation direction Light incident on the upstream end is not guided to the scanning range,
A second portion including an end of the one deflecting / reflecting surface on the upstream side in the rotational direction of the deflector and a downstream side in the rotational direction of the deflecting / reflecting surface adjacent to the upstream side in the rotational direction of the one deflecting / reflecting surface. Out of the light that has entered across the end of the light, the light that has entered the second portion is guided to the other end region of the scanning range via the scanning optical system, and the end on the downstream side in the rotation direction The light incident on the part is not guided to the scanning range,
The light incident on the portion between the first portion and the second portion of the one deflecting reflecting surface passes through the scanning optical system and the one end region and the other end region of the scanning range. Led to the middle region, which is the part between
The optical scanning device, wherein the first and second portions have different lengths in a direction corresponding to a main scanning direction.
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