JP2018036512A - Optical scanning device, and image formation device equipped with the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光走査装置に関し、例えばレーザービームプリンタ(LBP)やデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ(MFP)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 apparatus, and is suitable for an image forming apparatus such as a laser beam printer (LBP), a digital copying machine, or a multifunction printer (MFP).
特許文献1は、多段結像レンズを採用し、且つ、少ないミラー枚数で、ある光束が、その他の光束を導光する結像光学系に入射することを防いでいる、複数の光束の各々を複数の被走査面それぞれに導光する複数の結像光学系を備えた光走査装置を開示している。 Patent Document 1 employs a multistage imaging lens, and with a small number of mirrors, prevents each light beam from entering an image forming optical system that guides another light beam. An optical scanning device including a plurality of imaging optical systems that guide light to a plurality of scanned surfaces is disclosed.
しかしながら、特許文献1に開示されている光走査装置では、偏向器に近い側の感光体に入射する光束が結像レンズに再入射することを防ぐために、ミラーによる該光束の反射角度をある程度大きくしているため、装置全体の小型化が十分ではない。
そこで、本発明では、十分な小型化を達成した光走査装置を提供することを目的とする。
However, in the optical scanning device disclosed in Patent Document 1, in order to prevent the light beam incident on the photoconductor near the deflector from re-entering the imaging lens, the reflection angle of the light beam by the mirror is increased to some extent. Therefore, the overall size of the apparatus is not sufficiently reduced.
Therefore, an object of the present invention is to provide an optical scanning device that achieves a sufficiently small size.
本発明に係る光走査装置は、第1及び第2の光束を第1の偏向面で偏向して第1及び第2の被走査面のそれぞれを主走査方向に走査し、かつ第3及び第4の光束を第2の偏向面で偏向して第3及び第4の被走査面のそれぞれを主走査方向に走査する偏向器と、偏向器によって偏向された第1及び第2の光束のそれぞれを第1及び第2の被走査面に導光する第1及び第2の結像光学系と、偏向器によって偏向された第3及び第4の光束のそれぞれを第3及び第4の被走査面に導光する第3及び第4の結像光学系と、を備え、副走査断面内において、偏向器によって偏向された第1及び第2の光束のうちの軸上光束の光路同士の交差点の数は、偏向器によって偏向された第3及び第4の光束のうちの軸上光束の光路同士の交差点の数よりも多いことを特徴とする。 The optical scanning device according to the present invention deflects the first and second light beams by the first deflection surface to scan the first and second scanned surfaces in the main scanning direction, and the third and second 4 deflected by the second deflecting surface to scan each of the third and fourth scanned surfaces in the main scanning direction, and the first and second light beams deflected by the deflector, respectively. The first and second imaging optical systems for guiding the light to the first and second scanned surfaces, and the third and fourth light beams deflected by the deflector, respectively. And an intersection of the optical paths of the on-axis light beams of the first and second light beams deflected by the deflector in the sub-scan section. Of the third and fourth light beams deflected by the deflector is larger than the number of intersections between the optical paths of the axial light beams. The features.
本発明によれば、十分な小型化を達成した光走査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 that achieves a sufficiently small size.
以下、本実施形態に係る光走査装置について図面に基づいて説明する。なお、以下に示す図面は、本実施形態を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。 Hereinafter, the optical scanning device according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings shown below may be drawn at a scale different from the actual scale so that the present embodiment can be easily understood.
なお、以下の説明において、主走査方向(Y方向)は、偏向器の回転軸及び光学系の光軸(X方向)に垂直な方向に対応し、副走査方向(Z方向)は、偏向器の回転軸に平行な方向に対応する。また、主走査断面は、副走査方向に垂直な断面に対応し、副走査断面は、主走査方向に垂直な断面に対応する。 In the following description, the main scanning direction (Y direction) corresponds to the direction perpendicular to the rotation axis of the deflector and the optical axis (X direction) of the optical system, and the sub-scanning direction (Z direction) is the deflector. Corresponds to the direction parallel to the rotation axis. The main scanning section corresponds to a section perpendicular to the sub scanning direction, and the sub scanning section corresponds to a section perpendicular to the main scanning direction.
[第一実施形態]
図1(a)及び(b)は、第一実施形態に係る光走査装置100の主走査断面図を示している。図2は、第一実施形態に係る光走査装置100の結像光学系の副走査断面図を示している。図3は、第一実施形態に係る光走査装置100の入射光学系の副走査断面図を示している。
なお、図1(a)及び(b)では、ミラーにより折り返された光路を展開して図示しており、ミラーについては図示していない。
[First embodiment]
FIGS. 1A and 1B are main scanning sectional views of the
In FIGS. 1A and 1B, the optical path folded back by the mirror is developed and shown, and the mirror is not shown.
本実施形態に係る光走査装置100は、光源1a、1b、1c及び1d、開口絞り2a、2b、2c及び2d、カップリングレンズ3a、3b、3c及び3d、及びシリンドリカルレンズ4a、4b、4c及び4dを備えている。
また、光走査装置100は、偏向器5、第1の結像レンズ6及び6’、第2の結像レンズ(第1及び第2の結像光学素子)7及び7’、ミラー(反射光学素子)M1、M2、M3、M1’、M2’及びM3’、及びハウジング9を備えている。
The
Further, the
光源1a、1b、1c及び1dとしては、発光点を有する半導体レーザーなどが用いられる。
開口絞り2a及び2bはそれぞれ、被走査面8a及び8b上でのスポット径(スポットのピーク光量の1/e2スライス径)が等しくなるように、副走査方向において互いに異なる開口径を有しており、光源1a及び1bより射出された光束RA及びRBの副走査方向の光束径を制限する。
同様に、開口絞り2c及び2dはそれぞれ、被走査面8c及び8d上でのスポット径が等しくなるように、副走査方向において互いに異なる開口径を有しており、光源1c及び1dより射出された光束RC及びRDの副走査方向の光束径を制限する。
As the
The aperture stops 2a and 2b have different aperture diameters in the sub-scanning direction so that the spot diameters on the scanned
Similarly, the aperture stops 2c and 2d have different aperture diameters in the sub-scanning direction so that the spot diameters on the scanned
カップリングレンズ3a及び3cはそれぞれ、光源1a及び1cより出射した光束RA及びRCを、副走査断面内では略平行光束、主走査断面内では弱収束光束に変換する。
一方で、カップリングレンズ3b及び3dはそれぞれ、光源1b及び1dより出射した光束RB及びRDを、副走査断面内では略平行光束、主走査断面内では弱発散光束に変換する。
ここで、カップリングレンズ3a、3b、3c及び3dそれぞれの出射面をアナモフィック面とする。そして、カップリングレンズ3aと3b、及び3cと3dそれぞれの出射面の主走査断面内での曲率半径を互いに異ならせることで、各収束度を所望の値に設定している。
また、ここで、略平行光束とは、弱発散光束、弱収束光束及び平行光束を含むものとする。
シリンドリカルレンズ4a、4b、4c及び4dはそれぞれ、副走査断面内に有限のパワー(屈折力)を有しており、カップリングレンズ3a、3b、3c及び3dを通過した光束RA、RB、RC及びRDを副走査断面内のみにおいて集光する。
The
On the other hand, the
Here, the exit surfaces of the
Here, the substantially parallel light beam includes a weak divergent light beam, a weakly convergent light beam, and a parallel light beam.
The
このようにして、光源1a及び1bから出射した光束RA及びRBは、偏向器5の偏向面5aの近傍において副走査断面内のみにおいて集光され、主走査方向に長い線像として結像される。
また、光源1c及び1dから出射した光束RC及びRDは、偏向器5の偏向面5a’の近傍において副走査断面内のみにおいて集光され、主走査方向に長い線像として結像される。
なお、開口絞り2a、カップリングレンズ3a及びシリンドリカルレンズ4aによって、本実施形態に係る光走査装置100の入射光学系(第1の入射光学系)LAが構成される。
また、開口絞り2b、カップリングレンズ3b及びシリンドリカルレンズ4bによって、本実施形態に係る光走査装置100の入射光学系(第2の入射光学系)LBが構成される。
また、開口絞り2c、カップリングレンズ3c及びシリンドリカルレンズ4cによって、本実施形態に係る光走査装置100の入射光学系(第3の入射光学系)LCが構成される。
また、開口絞り2d、カップリングレンズ3d及びシリンドリカルレンズ4dによって、本実施形態に係る光走査装置100の入射光学系(第4の入射光学系)LDが構成される。
In this way, the light beams RA and RB emitted from the
Further, the light beams RC and RD emitted from the
The aperture stop 2a, the
Further, the aperture stop 2b, the
In addition, the aperture stop 2c, the
Further, the aperture stop 2d, the
上記のように、本実施形態に係る光走査装置100の入射光学系LA乃至LDの各々は、開口絞り2aと2b、及び2cと2dの開口の形状が互いに異なり、また、カップリングレンズ3aと3b、及び3cと3dの出射面の形状が互いに異なっている以外は、互いに同じ構成をとっている。そして、入射光学系LA及びLBそれぞれの光軸に沿った光源1a及び1bそれぞれから偏向面5aまでの各距離及び入射光学系LC及びLDそれぞれの光軸に沿った光源1c及び1dから偏向面5a’までの各距離は、互いに同じである。
これにより、各光学部品の配置を共通化し、また、各光学部品を保持する保持部の種類及び組み立て工具の種類を削減し、生産性を向上させることができる。
As described above, each of the incident optical systems LA to LD of the
As a result, the arrangement of the optical components can be made common, the types of holding parts and the types of assembly tools for holding the optical components can be reduced, and productivity can be improved.
本実施形態に係る光走査装置100の入射光学系LA乃至LDは、副走査断面内において偏向面5a及び5a’に対して斜め方向から(偏向面5a及び5a’の法線に対して角度を有して)光束RA乃至RDを入射させる副走査斜入射光学系である。
このような副走査斜入射光学系を採用することにより、偏向器5の偏向面の副走査方向に沿ったサイズの大型化を抑制しつつ、各光束を分離して偏向することが可能になる。
ここで、図1(a)、(b)、図2及び図3に示されているように、偏向器5の偏向面5a及び5a’上における光束RA乃至RDのうちの軸上光束の主光線が偏向されるときの偏向点(基準点)をそれぞれC0(第1の偏向点)及びC0’(第2の偏向点)とする。また、偏向点C0及びC0’を含み、偏向器5の回転軸に垂直な面(基準面)をFpとする。
換言すると、基準面Fp(第2の平面)は、偏向点C0及び偏向器5の中心を通る直線(第2の直線)を含み、主走査方向に平行な平面である。
ここで、基準面Fpに対する光束の斜入射角が大きすぎると、被走査面8a、8b、8c及び8d上における波面収差の捩れによるスポットの崩れを補正することが困難となる。一方で、基準面Fpに対する光束の斜入射角が小さすぎると、光源1a乃至1dそれぞれから出射した光束RA乃至RDの分離が困難になる。
本実施形態に係る光走査装置100では、光束RA及びRCの偏向面への斜入射角αを−3.0°、光束RB及びRDの偏向面への斜入射角αを+3.0°と、斜入射角の絶対値を同一に設定している。これにより、スポットの崩れの補正や各光路の分離を容易に行うことができる。
The incident optical systems LA to LD of the
By adopting such a sub-scanning oblique incidence optical system, it becomes possible to separate and deflect each light beam while suppressing an increase in size of the deflecting surface of the
Here, as shown in FIGS. 1A and 1B, FIGS. 2 and 3, the main on-axis light beam among the light beams RA to RD on the deflection surfaces 5 a and 5 a ′ of the
In other words, the reference plane Fp (second plane) is a plane that includes a straight line (second straight line) passing through the deflection point C0 and the center of the
Here, if the oblique incidence angle of the light beam with respect to the reference plane Fp is too large, it becomes difficult to correct the spot collapse due to the wavefront aberration twist on the scanned
In the
偏向器5は、外接円半径20mmの4つの偏向面を有する回転多面鏡(ポリゴンミラー)であり、不図示の駆動部(モータ)が発生させる駆動力により、矢印A方向に一定速度で回転している。それにより、光束RA、RB、RC及びRDをそれぞれ、被走査面8a、8b、8c及び8dに向けて偏向する。
第1の結像レンズ6及び6’、第2の結像レンズ7及び7’は、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有するアナモフィック結像レンズであり、偏向器5によって偏向された光束RA乃至RDを被走査面8a乃至8d上に集光(導光)する。
ミラーM1、M2、M3、M1’、M2’及びM3’は、光束を偏向する手段である。
The
The
The mirrors M1, M2, M3, M1 ′, M2 ′ and M3 ′ are means for deflecting the light beam.
なお、第1の結像レンズ6、第2の結像レンズ7及びミラーM3によって、本実施形態に係る光走査装置100の結像光学系(第1の結像光学系)SAが構成される。
また、第1の結像レンズ6、第2の結像レンズ7、及びミラーM1及びM2によって、本実施形態に係る光走査装置100の結像光学系(第2の結像光学系)SBが構成される。
また、第1の結像レンズ6’、第2の結像レンズ7’、及びミラーM1’及びM2’によって、本実施形態に係る光走査装置100の結像光学系(第3の結像光学系)SCが構成される。
また、第1の結像レンズ6’、第2の結像レンズ7’及びミラーM3’によって、本実施形態に係る光走査装置100の結像光学系(第4の結像光学系)SDが構成される。
The
Further, the
Further, the
Further, the
光源1aから出射した光束(第1の光束)RAは、開口絞り2aを通過し、カップリングレンズ3aによって光束の平行度が変換される。そして、変換された光束RAは、シリンドリカルレンズ4aによって副走査断面内のみにおいて集光され、副走査方向上側から偏向器5の偏向面5a(第1の偏向面)に入射する。
また、光源1bから出射した光束(第2の光束)RBは、開口絞り2bを通過し、カップリングレンズ3bによって光束の平行度が変換される。そして、変換された光束RBは、シリンドリカルレンズ4bによって副走査断面内のみにおいて集光され、副走査方向下側から偏向器5の偏向面5aに入射する。
また、光源1cから出射した光束(第3の光束)RCは、開口絞り2cを通過し、カップリングレンズ3cによって光束の平行度が変換される。そして、変換された光束RCは、シリンドリカルレンズ4cによって副走査断面内のみにおいて集光され、副走査方向上側から偏向器5の偏向面5a’(第2の偏向面)に入射する。
また、光源1dから出射した光束(第4の光束)RDは、開口絞り2dを通過し、カップリングレンズ3dによって光束の平行度が変換される。そして、変換された光束RDは、シリンドリカルレンズ4dによって副走査断面内のみにおいて集光され、副走査方向下側から偏向器5の偏向面5a’に入射する。
The light beam (first light beam) RA emitted from the
The light beam (second light beam) RB emitted from the
The light beam (third light beam) RC emitted from the
The light beam (fourth light beam) RD emitted from the
光源1aから出射し、偏向器5の偏向面5aに入射した光束RAは、偏向器5により偏向走査された後、結像光学系SAによって被走査面8a上に集光され、被走査面(第1の被走査面)8aを等速度で走査する。
また、光源1bから出射し、偏向器5の偏向面5aに入射した光束RBは、偏向器5により偏向走査された後、結像光学系SBによって被走査面8b上に集光され、被走査面(第2の被走査面)8bを等速度で走査する。
また、光源1cから出射し、偏向器5の偏向面5a’に入射した光束RCは、偏向器5により偏向走査された後、結像光学系SCによって被走査面8c上に集光され、被走査面(第3の被走査面)8cを等速度で走査する。
また、光源1dから出射し、偏向器5の偏向面5a’に入射した光束RDは、偏向器5により偏向走査された後、結像光学系SDによって被走査面8d上に集光され、被走査面(第4の被走査面)8dを等速度で走査する。
なお、偏向器5は矢印A方向に回転しているため、偏向走査された光束RA、RB、RC及びRDはそれぞれ、被走査面8a、8b、8c及び8dを矢印B方向に走査する。
なお、本実施形態では、被走査面8a、8b、8c及び8dとして、感光ドラムを用いている。
感光ドラム8a、8b、8c及び8d上における副走査方向の露光分布の作成は、主走査露光毎に、感光ドラム8a、8b、8c及び8dを副走査方向に回転させることによって達成している。
このようにして、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の4色に対応する感光ドラム8a乃至8dを露光走査することによって、4色の画像を同時に形成することが可能になる。
また、本実施形態に係る光走査装置100では、偏向器5を4つの光源1a乃至1dに対して共用することにより、部品点数を削減して装置の低コスト化を行っている。
なお、本実施形態に係る光走査装置100では、主走査断面内において、入射光学系LA乃至LDの各光軸(又は偏向面5a及び5bに入射する光束の主光線)と結像光学系SA乃至SDの各光軸とのなす角度βは90°となっている。
The light beam RA emitted from the
The light beam RB emitted from the
The light beam RC emitted from the
The light beam RD emitted from the
Since the
In the present embodiment, photosensitive drums are used as the scanned
Creation of the exposure distribution in the sub-scanning direction on the
In this way, four-color images are simultaneously formed by exposing and scanning the
Further, in the
In the
次に、本実施形態に係る光走査装置100の結像光学系SA乃至SDの特徴、特に互いに異なる構成について説明する。
Next, features of the imaging optical systems SA to SD of the
上記のように、結像光学系SA乃至SDはそれぞれ、偏向器5によって偏向された光束RA乃至RDを被走査面8a乃至8d上に集光し、スポット像を形成している。
結像光学系SA及びSBはそれぞれ、副走査断面内において、偏向器5の偏向面5aと被走査面8a及び8bとが光学的に共役関係となるように構成されている。
同様に、結像光学系SC及びSDはそれぞれ、副走査断面内において、偏向器5の偏向面5a’と被走査面8c及び8dとが光学的に共役関係となるように構成されている。
すなわち、結像光学系SA乃至SDは、副走査断面内における各偏向面の倒れ角の相違(面倒れ)による影響の補正(面倒れ補正)を行う面倒れ補正光学系となっている。
As described above, the imaging optical systems SA to SD focus the light beams RA to RD deflected by the
The imaging optical systems SA and SB are configured such that the
Similarly, the imaging optical systems SC and SD are each configured such that the
That is, the imaging optical systems SA to SD are surface tilt correction optical systems that correct the influence (surface tilt correction) due to the difference in tilt angle (surface tilt) of each deflection surface in the sub-scan section.
本実施形態に係る光走査装置100の結像光学系SA乃至SDにおいては、光路上で偏向器5に最も近い第1の結像レンズ6及び6’は、基準面Fpに対して鏡面対称な形状(上下2つの光束に対して同一形状)となっている。
一方で、各光路上で被走査面8a乃至8dに最も近い第2の結像レンズ7及び7’は、基準面Fpに対して非対称な形状となっている。
具体的には、第2の結像レンズ7及び7’は、基準面Fpに対して上側のレンズ部の形状と下側のレンズ部の形状とが、主走査断面内及び副走査断面内双方で互いに異なっている。
すなわち、第2の結像レンズ7及び7’はそれぞれ、第1のレンズ部7a及び7’aと第2のレンズ部7b及び7’bとが副走査方向に配列されて成る多段レンズである。
このような多段レンズを採用することで、結像光学系SA乃至SDそれぞれを構成する結像レンズの枚数を削減し、光走査装置100の小型化及び低コスト化を達成している。
In the imaging optical systems SA to SD of the
On the other hand, the second imaging lenses 7 and 7 ′ closest to the scanned surfaces 8a to 8d on each optical path have an asymmetric shape with respect to the reference plane Fp.
Specifically, in the second imaging lenses 7 and 7 ′, the shape of the upper lens portion and the shape of the lower lens portion with respect to the reference plane Fp are both in the main scanning section and in the sub scanning section. Are different from each other.
That is, the second imaging lenses 7 and 7 ′ are multistage lenses in which the first lens portions 7a and 7′a and the second lens portions 7b and 7′b are arranged in the sub-scanning direction, respectively. .
By employing such a multi-stage lens, the number of imaging lenses constituting each of the imaging optical systems SA to SD is reduced, and the
光源1aから出射し、偏向器5の偏向面5aによって偏向された光束RAは、第1の結像レンズ6及び第2の結像レンズ7の第1のレンズ部(第1の光学部)7aによって集光され、ミラーM3(第1の反射光学素子)によって反射されて、被走査面8aに入射する。
また、光源1bから出射し、偏向器5の偏向面5aによって偏向された光束RBは、第1の結像レンズ6及び第2の結像レンズ7の第2のレンズ部(第2の光学部)7bによって集光され、ミラーM1(第2の反射光学素子)及びM2(第3の反射光学素子)によって反射されて、被走査面8bに入射する。
また、光源1cから出射し、偏向器5の偏向面5a’によって偏向された光束RCは、第1の結像レンズ6及び第2の結像レンズ7’の第2のレンズ部(第3の光学部)7’bによって集光され、ミラーM1’(第4の反射光学素子)及びM2’(第5の反射光学素子)によって反射されて、被走査面8cに入射する。
また、光源1dから出射し、偏向器5の偏向面5a’によって偏向された光束RDは、第1の結像レンズ6及び第2の結像レンズ7’の第1のレンズ部(第4の光学部)7’aによって集光され、ミラーM3’(第6の反射光学素子)によって反射されて、被走査面8dに入射する。
A light beam RA emitted from the
The light beam RB emitted from the
Further, the light beam RC emitted from the
The light beam RD emitted from the
一般的に、光走査装置を画像形成装置本体内に配置する際には、複数の感光ドラムの配列方向に沿った光走査装置の一方の端部が排紙あるいは給紙経路に近接している。
そのため、光走査装置のその一方の端部における高さを低くすることができれば、その分、画像形成装置のサイズを小さくすることができる。
例えば、図14は、本実施形態又は以下に示す第二若しくは第三実施形態に係る光走査装置150が搭載された画像形成装置50の副走査断面図を示しており、図中において、光走査装置150の左下端部が画像形成装置50の給紙経路に近接している。
Generally, when the optical scanning device is arranged in the image forming apparatus main body, one end of the optical scanning device along the arrangement direction of the plurality of photosensitive drums is close to the paper discharge or paper feed path. .
Therefore, if the height at one end of the optical scanning device can be reduced, the size of the image forming apparatus can be reduced accordingly.
For example, FIG. 14 shows a sub-scan sectional view of the
そこで、本実施形態に係る光走査装置100では、図2に示されているように、被走査面8a乃至8dそれぞれと結像光学系SA乃至SDそれぞれの光軸との交点PA(第1の交点)、PB(第2の交点)、PC(第3の交点)及びPD(第4の交点)をつなげた直線(第1の直線)Pを含み、且つ主走査方向に平行な平面(第1の平面)Fdの法線に対して、偏向器5の回転軸を傾けている(非平行にしている)。
そして、本実施形態に係る光走査装置100では、点PA乃至PDは方向Pに沿って互いに等間隔であり、点PBと点PC、又は点PAと点PDとの間の中間点PEを通る平面Fdの法線をFd0とし、法線Fd0と基準面Fpとの交点をOとする。
この時、本実施形態に係る光走査装置100では、偏向器5は、交点Oからずれた位置に配置されている。換言すると、偏向器5の回転軸と基準面Fpとの交点をP0とすると、図2において点P0が点Oに対して右側にずれるように、偏向器5は配置されている。
さらに換言すると、本実施形態に係る光走査装置100では、平面Fdに垂直であり、且つ、偏向器5の中心を通る法線(第1の法線)Fd2と平面Fdとの交点(第5の交点)PFと交点PBとの間の距離は、交点PAと交点PFとの間の距離よりも短く、且つ、交点PCと交点PFとの間の距離は、交点PDと交点PFとの間の距離よりも短くなっている。そして、偏向器5の回転軸と法線Fd2とは互いに非平行であり、偏向器5の中心は、交点PBと交点PCとを結ぶ線分の垂直二等分面内には無いように、偏向器5は配置されている。なお、偏向器5の中心とは、偏向器5の回転軸と基準面Fpとの交点P0である。
すなわち、光走査装置100内の直線Pに沿った一方の端部の側(図2中右側)に偏向器5をずらして配置することによって、光走査装置100の他方の端部の側(図2中左側)のFd0方向の高さを低くすることができる。それにより、光走査装置100を小型化できると共に、光走査装置100が搭載される画像形成装置のサイズも小さくすることができる。
Therefore, in the
In the
At this time, in the
Furthermore, in other words, in the
That is, by disposing the
上記のように、本実施形態に係る光走査装置100では、偏向器5の回転軸を平面Fdの法線に対して傾け、且つ、偏向器5をずらして配置している。
これにより、偏向器5から外側の被走査面8aと8dそれぞれまでの光路長は、互いに同一となっている。
As described above, in the
Thus, the optical path lengths from the
また、本実施形態に係る光走査装置100では、第1の結像レンズ6、6’及び第2の結像レンズ7、7’のサイズを小さくし、且つ、作製コストを低減させるために、各レンズを、光路上において、ミラーM1乃至M3’に対して偏向器5側に配置している。
この場合、ミラーM1乃至M3’の配置の自由度が低くなってしまい、偏向器5の回転軸を平面Fdの法線に対して傾けても、全てのミラーを面取り不要にしつつ光走査装置の高さを低減することは困難である。
そこで、本実施形態に係る光走査装置100では、直線Pに沿った一方の端部の側、すなわち、偏向器5をずらして配置した側の結像光学系SA及びSBに関して、外側の結像光学系SAの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8aまでの距離を、内側の結像光学系SBの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8bまでの距離よりも短くしている。
これにより、第1の結像レンズ6、6’及び第2の結像レンズ7、7’を光路上において、ミラーM1乃至M3’に対して偏向器5側に配置しても、全てのミラーを面取り不要にしつつ光走査装置100の高さを低減することができる。
In the
In this case, the degree of freedom of the arrangement of the mirrors M1 to M3 ′ becomes low, and even if the rotation axis of the
Therefore, in the
Thus, even if the
また、本実施形態に係る光走査装置100では、副走査断面内において、偏向器5によって偏向された光束RAのうちの軸上光束の光路と、偏向器5によって偏向された光束RBのうちの軸上光束の光路とは、少なくとも1つの交差点(図2においては2つの交差点)において互いに交差している。
同様に、副走査断面内において、偏向器5によって偏向された光束RCのうちの軸上光束の光路と、偏向器5によって偏向された光束RDのうちの軸上光束の光路とは、少なくとも1つの交差点(図2においては1つの交差点)において互いに交差している。
ここで、本実施形態に係る光走査装置100では、直線Pに沿った一方の端部の側、すなわち、偏向器5をずらして配置した側の該交差点の数が他方の端部の側の該交差点の数より多くなるように、ミラーM1乃至M3’を配置している。
換言すると、本実施形態に係る光走査装置100では、副走査断面内において、偏向器5によって偏向された光束RA及びRBのうちの軸上光束の光路同士の交差点の数は、偏向器5によって偏向された光束RC及びRDのうちの軸上光束の光路同士の交差点の数よりも多くなっている。
このようにして、全てのミラーを面取り不要にしつつ、ある被走査面に入射する光束が、それ以外の被走査面に向けて光束を反射させるためのミラーに入射することを防ぐことができると共に、ミラーの数を最小限にできる。これによって、光走査装置100の小型化を達成することができる。
また、特許文献1に開示されている光走査装置では、偏向器に近い側の感光体に入射する光束を反射する第1ミラーによって、偏向器から遠い側の感光体に入射する光束がケラレないようにするために、第1ミラーの端部を大きく面取りする等の加工が必要である。そのため、ミラーの製造コストが増加し、光走査装置のコストアップにつながっていた。
一方で、本実施形態に係る光走査装置100では、全てのミラーを面取り不要にできるため、光走査装置の低コスト化も達成している。
Further, in the
Similarly, in the sub-scan section, the optical path of the axial light beam of the light beam RC deflected by the
Here, in the
In other words, in the
In this way, it is possible to prevent all the mirrors from being chamfered and prevent a light beam incident on a scanning surface from entering a mirror for reflecting the light beam toward other scanning surfaces. Can minimize the number of mirrors. As a result, the
Further, in the optical scanning device disclosed in Patent Document 1, the first mirror that reflects the light beam incident on the photoconductor on the side close to the deflector prevents the light beam incident on the photoconductor on the side far from the deflector from vignetting. In order to do so, processing such as chamfering the end portion of the first mirror is required. This increases the manufacturing cost of the mirror, leading to an increase in the cost of the optical scanning device.
On the other hand, in the
また、本実施形態に係る光走査装置100では、直線Pに沿った一方の端部の側、すなわち、偏向器5をずらして配置した側及び他方の端部の側双方において、該交差点を1つ以上設けるように、ミラーM1乃至M3’を配置している。
これにより、内側の被走査面8bへ光束を反射するミラーM1が外側の被走査面8aに入射する光束の光路と向かい合い、また、内側の被走査面8cへ光束を反射するミラーM1’が外側の被走査面8dに入射する光束の光路と向かい合う。
それにより、ある被走査面に入射する光束が、それ以外の被走査面に光束を入射させるためのミラーを通過することを防ぐために、ミラーに大きな面取り部を設ける必要が無くなり、ミラーの製造コストを抑えることができる。
Further, in the
As a result, the mirror M1 that reflects the light beam to the inner scanned
As a result, it is not necessary to provide a large chamfered portion on the mirror in order to prevent a light beam incident on a certain scanned surface from passing through a mirror for making the light beam incident on other scanned surfaces. Can be suppressed.
以上の構成により、該交差点を有さない従来の光走査装置と比べて、本実施形態に係る光走査装置100では、全てのミラーを面取り不要にしつつ、ミラーの数を最小限にできることによって、光走査装置100の小型化を達成することができる。
また、点PA、PB、PC及びPDの間の間隔を小さくすることによって、画像形成装置に設けられる複数の感光ドラムの配置間隔を狭めることができる。
そして、光走査装置100内の点PA乃至PDをつなげた直線Pに沿った一方の端部の側の高さを低減できることによって、光走査装置100が設けられる画像形成装置のサイズを小さくすることができる。
With the above configuration, the
Further, by reducing the intervals between the points PA, PB, PC, and PD, the arrangement intervals of the plurality of photosensitive drums provided in the image forming apparatus can be reduced.
The height of one end along the straight line P connecting the points PA to PD in the
また、一般的には、偏向器によって偏向されて被走査面に入射する光束の光路が、自身の光路と交差するように、偏向器と結像レンズの間に光束を通過させるようにミラーを配置する方法も考えられる。
しかしながら、偏向器と結像レンズとの間には、通常、偏向器のモータ、モータを制御するための基板や結像レンズを取り付けるための座面などが密集して配置されている。
このため、自身の光路と交差させる方法では、感光ドラムピッチに対して冗長性がなく、特に一定以下にドラムピッチを狭くできなくなるという課題が発生する。
In general, a mirror is used to pass the light beam between the deflector and the imaging lens so that the optical path of the light beam deflected by the deflector and incident on the scanned surface intersects its own optical path. A method of arrangement is also conceivable.
However, normally, a motor of the deflector, a substrate for controlling the motor, a seating surface for attaching the imaging lens, and the like are densely arranged between the deflector and the imaging lens.
For this reason, the method of intersecting with its own optical path has a problem that there is no redundancy with respect to the photosensitive drum pitch, and the drum pitch cannot be narrowed below a certain value.
これに対して、本実施形態に係る光走査装置100では、副走査断面内において、光束RA乃至RDのうちの軸上光束の光路は、自身の光路と交差しないように、ミラーM1乃至M3’を配置している。
これにより、点PA、PB、PC及びPDの間の間隔を任意に設定できる、すなわち、光走査装置100が搭載される画像形成装置に設けられている複数の感光ドラムの配置間隔を任意に設定することができる。
On the other hand, in the
Thereby, the intervals between the points PA, PB, PC, and PD can be arbitrarily set, that is, the arrangement intervals of the plurality of photosensitive drums provided in the image forming apparatus on which the
本実施形態に係る光走査装置100は、上記の構成に対応して、以下の条件式(1)を満たしている。
1.05<(Tci−Tco)/A<1.90 ・・・(1)
ここで、Tciは、光軸を含む副走査断面内における偏向器5の軸上光束の偏向点C0から内側の被走査面8b又は8cまでの光路長である。また、Tcoは、光軸を含む副走査断面内における偏向器5の軸上光束の偏向点C0から外側の被走査面8a又は8dまでの光路長である。また
そして、Dpは、点PAと点PB、点PBと点PC、及び点PCと点PDとの間の距離であり、αは、光軸を含む副走査断面内における偏向面5a及び5a’の法線に対する偏向器5からの軸上光束の出射角度である。また、φは、平面Fdの法線Fd0が偏向器5の回転軸に対してなす角度、Lpは、偏向器5の中心と偏向点C0との間の距離である。
The
1.05 <(Tci-Tco) / A <1.90 (1)
Here, Tci is the optical path length from the deflection point C0 of the axial beam of the
Dp is the distance between the point PA and the point PB, the point PB and the point PC, and the point PC and the point PD, and α is the
図13は、条件式(1)の物理的な意味を説明するための模式図を示している。
なお、図13においては、外側の被走査面8aに光束を集光する結像光学系SAと内側の被走査面8bに光束を集光する結像光学系SBとの間の関係についてのみ示している。
FIG. 13 is a schematic diagram for explaining the physical meaning of conditional expression (1).
In FIG. 13, only the relationship between the imaging optical system SA for condensing the light beam on the outer scanned
図13では、光軸を含む副走査断面内において、内側の被走査面8bへ向けて光束を反射するミラーM1の軸上光束の反射点C1が、外側の被走査面8aへ入射する軸上光束の光路上にある場合を示している。
このような場合には、後に詳しく導出して示すように、(Tci−Tco)はAと略一致、すなわち、
In such a case, as derived and shown in detail later, (Tci-Tco) is substantially the same as A, that is,
もし、(Tci−Tco)/Aが条件式(1)の下限を下回ると、ミラーM1に、外側の被走査面8aへ入射する軸上光束が入射してしまう。
若しくは、副走査断面内において、光束RAのうちの軸上光束の光路と、光束RBのうちの軸上光束の光路とが互いに交差しないように、ミラーM1が偏向器5の側に配置されることとなる。この場合、ミラーM1に大きな面取部を設けることが必要となり、コストアップに繋がる。
一方で、(Tci−Tco)/Aが条件式(1)の上限を上回ると、ミラーM1が、光束RAのうちの軸上光束の光路に対して、不要に偏向器5から離れた位置に配置されることとなる。
それにより、光走査装置100の基準面Fp内の主走査方向に垂直な方向の幅が不要に長くなってしまう。
加えて、結像光学系SBの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8bまでの距離と結像光学系SCの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8cまでの距離とを等しくした場合に、図2に示されているように、被走査面8cへ向けて光束を反射するミラーM1’に被走査面8dへ入射する軸上光束が入射してしまう可能性が高くなる。
If (Tci−Tco) / A falls below the lower limit of the conditional expression (1), an axial light beam incident on the outer scanned
Alternatively, in the sub-scan section, the mirror M1 is disposed on the
On the other hand, when (Tci−Tco) / A exceeds the upper limit of the conditional expression (1), the mirror M1 is unnecessarily separated from the
As a result, the width in the direction perpendicular to the main scanning direction in the reference plane Fp of the
In addition, the distance from the deflection point C0 on the
なお、本実施形態に係る光走査装置100は、以下の条件式(1a)を満たしていることがより好ましい。
1.10<(Tci−Tco)/A<1.50 ・・・(1a)
In addition, it is more preferable that the
1.10 <(Tci-Tco) / A <1.50 (1a)
本実施形態に係る光走査装置100は、条件式(1a)を満たすことによって、光走査装置100ひいてはそれが搭載される画像形成装置の小型化及びミラーの数を最小限にできる。それに加えて、結像光学系SAの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8aまでの距離と、結像光学系SDの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8dまでの距離とを互いに等しく、且つ、結像光学系SBの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8bまでの距離と、結像光学系SCの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8cまでの距離とを互いに等しくすることができる。
それにより、第1のレンズ部7a及び第2のレンズ部7bを有する第2の結像レンズ7と第1のレンズ部7’a及び第2のレンズ部7’bを有する第2の結像レンズ7’とを同一形状で作製することができ、結像レンズを成形するための金型の種類を最小限に抑えることができる。
By satisfying conditional expression (1a), the
Accordingly, the second imaging lens 7 having the first lens portion 7a and the second lens portion 7b, and the second imaging having the first lens portion 7′a and the second lens portion 7′b. The lens 7 ′ can be manufactured in the same shape, and the types of molds for forming the imaging lens can be minimized.
なお、本実施形態に係る光走査装置100では、以下の表1乃至表8に示されているように、α=3度、φ=13度、Tci=206.114mm、Tco=161.114mm、Dp=60mm、Lp=5.683mmと設定されている。
従って、A=34.48mmとなり、すなわち、(Tci−Tco)/A=45/34.48=1.31となり、本実施形態に係る光走査装置100は、条件式(1)及び(1a)を満たしていることがわかる。
In the
Accordingly, A = 34.48 mm, that is, (Tci−Tco) /A=45/34.48=1.31, and the
次に、条件式(1)に含まれるAの導出について説明する。 Next, the derivation of A included in conditional expression (1) will be described.
まず、図13に示されているように、偏向器5によって偏向された光束RAのうちの軸上光束の光路と基準面Fpとの交点をC4とし、交点C4と点Oとの間の距離をL0としたとき、以下の式(2)が得られる。
L0=1.5Dp/cosφ ・・・(2)
First, as shown in FIG. 13, the intersection between the optical path of the axial light beam of the light beam RA deflected by the
L0 = 1.5Dp / cosφ (2)
次に、結像光学系SAの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8aまでの距離と結像光学系SDの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8dまでの距離とを互いに同一にした場合、点Oと点P0との間の距離L3は、以下の式(3)のように表される。
そうすると、点C0と点C4との間の距離L2は、式(2)及び式(3)を用いて、以下の式(4)のように表される。
L2=L0―L3−Lp
=1.5Dp/cosφ−1.5Dp×tan(α+φ)−Lp ・・・(4)
Then, the distance L2 between the point C0 and the point C4 is expressed as the following expression (4) using the expressions (2) and (3).
L2 = L0-L3-Lp
= 1.5Dp / cosφ−1.5Dp × tan (α + φ) −Lp (4)
次に、被走査面8aへ向けて光束を反射するミラーM3の軸上光束の反射点をC3としたとき、点C1と点C3との間の距離L4は、以下の式(5)のように表される。
そして、被走査面8bへ向けて光束を反射するミラーM2の軸上光束の反射点をC2とし、点C2を含み平面Fdに平行な平面をFd1とし、偏向器5によって偏向された光束RAのうちの軸上光束の光路に沿った、平面Fd1と点C1との間の距離をL5とする。
この時、光走査装置100を画像形成装置内に配置する際に、光走査装置100のFd0方向の高さは、距離Dpよりも小さいことが望まれる。
特に、偏向器5によって偏向された光束RAのうちの軸上光束の光路に沿った、平面Fd1と点C3との間の距離、すなわちL4+L5が間隔Dpの0.5倍であるときが最も理想的である。
従って、本実施形態に係る光走査装置100は、以下の式(6)を満たすように設計し、且つ、画像形成装置内に配置するようにしている。
L5=0.5Dp−L4 ・・・(6)
The reflection point of the on-axis light beam of the mirror M2 that reflects the light beam toward the scanned
At this time, when the
In particular, it is most ideal when the distance between the plane Fd1 and the point C3 along the optical path of the axial light beam among the light beams RA deflected by the
Therefore, the
L5 = 0.5Dp-L4 (6)
次に、点C1と点C2との間の距離L6は、式(5)及び(6)を用いて、以下の式(7)のように表される。
そして、点C0と点C1との間の距離をL7、点C0と点C3との間の距離をL8としたとき、本実施形態に係る光走査装置100では、傾き角度φは十分小さいため、L7≒L8と近似することができる。
このとき、偏向器5によって偏向された光束RA又はRBのうちの軸上光束の光路に沿った、平面Fdと平面Fd1との間の距離をLcとすると、光路長Tci及びTcoはそれぞれ、以下の式(8)及び(9)のように表される。
Tci=L7+L6+Lc ・・・(8)
Tco=L7+L4+L5+Lc ・・・(9)
When the distance between the point C0 and the point C1 is L7 and the distance between the point C0 and the point C3 is L8, in the
At this time, assuming that the distance between the plane Fd and the plane Fd1 along the optical path of the axial beam of the light beam RA or RB deflected by the
Tci = L7 + L6 + Lc (8)
Tco = L7 + L4 + L5 + Lc (9)
ここで、図13に示されているように、光軸を含む副走査断面内において、内側の被走査面8bへ向けて光束を反射するミラーM1の軸上光束の反射点C1が、外側の被走査面8aへ入射する軸上光束の光路上にあるとすると、光路長Tciと光路長Tcoとの差Aは、式(4)、(6)及び(7)を用いて、以下の式(10)のように表される。
次に、本実施形態に係る光走査装置100の具体的な配置及び設計について説明する。
Next, a specific arrangement and design of the
表1は、入射光学系LA及び結像光学系SAの諸元値及び光学配置を示しており、表2は、入射光学系LA及び結像光学系SAのレンズ形状を示している。
表3は、入射光学系LB及び結像光学系SBの諸元値及び光学配置を示しており、表4は、入射光学系LB及び結像光学系SBのレンズ形状を示している。
表5は、入射光学系LC及び結像光学系SCの諸元値及び光学配置を示しており、表6は、入射光学系LC及び結像光学系SCのレンズ形状を示している。
表7は、入射光学系LD及び結像光学系SDの諸元値及び光学配置を示しており、表8は、入射光学系LD及び結像光学系SDのレンズ形状を示している。
Table 1 shows the specification values and optical arrangement of the incident optical system LA and the imaging optical system SA, and Table 2 shows the lens shapes of the incident optical system LA and the imaging optical system SA.
Table 3 shows the specification values and optical arrangement of the incident optical system LB and the imaging optical system SB, and Table 4 shows the lens shapes of the incident optical system LB and the imaging optical system SB.
Table 5 shows the specification values and optical arrangement of the incident optical system LC and the imaging optical system SC, and Table 6 shows the lens shapes of the incident optical system LC and the imaging optical system SC.
Table 7 shows the specification values and the optical arrangement of the incident optical system LD and the imaging optical system SD, and Table 8 shows the lens shapes of the incident optical system LD and the imaging optical system SD.
表1、表3、表5及び表7において、面頂点及び反射点の座標は、基準点P0を原点(0,0,0)としたときのものであり、単位はミリメートルである。
また、ミラーの反射点は、軸上光束の反射点であり、ミラーの光軸の方向は、ミラーの反射面の面法線の方向に対応している。
In Table 1, Table 3, Table 5, and Table 7, the coordinates of the surface vertex and the reflection point are those with the reference point P0 as the origin (0, 0, 0), and the unit is millimeter.
The reflection point of the mirror is the reflection point of the axial light beam, and the direction of the optical axis of the mirror corresponds to the direction of the surface normal of the reflection surface of the mirror.
本実施形態に係る光走査装置100のシリンドリカルレンズ4a、4b、4c及び4dの出射面は、回折格子が形成された回折面で構成されている。
シリンドリカルレンズ4a乃至4dは、プラスチック材料を用いた射出成型により形成されており、環境変動に起因する屈折パワーの変化を半導体レーザーの波長変化に起因する回折パワーの変化により補償する温度補償光学系となっている。
ここで、シリンドリカルレンズ4a乃至4dの出射回折面は、回折次数をM、設計波長をλとしたとき、位相関数ψ=2πM/λ(C3Z2)により定義される。
なお、本実施形態に係る光走査装置100では、1次回折光を用いているため、回折次数M=1、設計波長λ=790nmであり、C3は係数である。
The exit surfaces of the
The
Here, the outgoing diffraction surfaces of the
Note that since the first-order diffracted light is used in the
本実施形態に係る光走査装置100の第1の結像レンズ6及び6’、第2の結像レンズ7の第1及び第2のレンズ部7a及び7b、第2の結像レンズ7’の第1及び第2のレンズ部7’a及び7’bの入射面及び出射面の母線形状(主走査断面内での形状)は、いずれも12次までの関数で表される非球面形状となっている。
The
ここで、各レンズ面(光学面)と各光軸との交点を原点とし、光軸をX軸、主走査断面内においてX軸と直交する軸(主走査方向)をY軸とするとき、母線形状Xは以下の式(11)で表される。
ここで、Rは主走査断面内での曲率半径(母線曲率半径)であり、Kは離心率、B4、B6、B8、B10、B12は非球面係数である。
なお、非球面係数Bi(i=4、6、8、10、12)は、表2、表4、表6及び8に示されているように、光軸に対して光源とは反対側(図1(a)及び(b)における+Y側)と光源側(図1(a)及び(b)における−Y側)とにおいて、互いに数値を異ならせている。そして、+Y側の係数には添字uを付し(すなわち、Bi_u)、−Y側の係数には添字lを付している(すなわち、Bi_l)。
これにより、母線形状を光軸に対して主走査方向に非対称な形状とすることができる。
Here, R is a curvature radius (bus curvature radius) in the main scanning section, K is an eccentricity, and B4, B6, B8, B10, and B12 are aspherical coefficients.
The aspheric coefficient Bi (i = 4, 6, 8, 10, 12) is the side opposite to the light source with respect to the optical axis (Table 2, Table 4, Table 6, and 8). Numerical values are different from each other on the + Y side in FIGS. 1A and 1B and the light source side (the −Y side in FIGS. 1A and 1B). The subscript u is added to the coefficient on the + Y side (ie, Bi_u), and the subscript l is attached to the coefficient on the −Y side (ie, Bi_l).
As a result, the bus shape can be asymmetric in the main scanning direction with respect to the optical axis.
また、本実施形態に係る光走査装置100の第1の結像レンズ6及び6’、第2の結像レンズ7の第1及び第2のレンズ部7a及び7b、第2の結像レンズ7’の第1及び第2のレンズ部7’a及び7’bの入射面及び出射面の子線形状S(副走査断面内での形状)は、以下の式(12)で表される。
ここで、非球面係数mjk(i=2、4、6、8、10、及びk=1)は、表2、表4、表6及び8に示されているように、光軸に対して光源とは反対側(図1(a)及び(b)における+Y側)と光源側(図1(a)及び(b)における−Y側)とにおいて、互いに数値を異ならせている。そして、+Y側の係数には添字uを付し(すなわち、mi_k_u)、−Y側の係数には添字lを付している(すなわち、mi_k_l)。
また、Zの1次(k=1)の項は、副走査断面内でのレンズ面のチルト量(子線チルト量)に寄与する項である。
従って、子線チルト量を主走査方向において非対称に変化させることができる。
Here, the aspheric coefficient m jk (i = 2, 4, 6, 8, 10, and k = 1) is expressed with respect to the optical axis as shown in Tables 2, 4, 6, and 8. On the opposite side to the light source (the + Y side in FIGS. 1A and 1B) and the light source side (the −Y side in FIGS. 1A and 1B), the numerical values are different from each other. The subscript u is attached to the coefficient on the + Y side (ie, mi_k_u), and the subscript l is attached to the coefficient on the −Y side (ie, mi_k_l).
Further, the first-order (k = 1) term of Z is a term that contributes to the tilt amount (child tilt amount) of the lens surface in the sub-scan section.
Therefore, the amount of tilt of the child line can be changed asymmetrically in the main scanning direction.
また、r’は、主走査方向において光軸からYだけ離れた位置における副走査断面内での曲率半径(子線曲率半径)を示しており、以下の式(13)で表される。
なお、子線変化係数Ei(i=2、4、6、8、10)は、表2、表4、表6及び8に示されているように、光軸に対して光源とは反対側(図1(a)及び(b)における+Y側)と光源側(図1(a)及び(b)における−Y側)とにおいて、互いに数値を異ならせている。そして、+Y側の係数には添字uを付し(すなわち、Ei_u)、−Y側の係数には添字lを付している(すなわち、Ei_l)。
これにより、子線形状の非球面量を主走査方向において非対称に変化させることができる。
なお、本実施形態に係る光走査装置100では、各レンズ面の形状を上記の表現式によって定義しているが、これに限られず、他の表現式によって定義しても構わない。
In addition, as shown in Table 2, Table 4, Tables 6 and 8, the subline change coefficient Ei (i = 2, 4, 6, 8, 10) is opposite to the light source with respect to the optical axis. The numerical values are different from each other on the + Y side in FIGS. 1A and 1B and the light source side (the −Y side in FIGS. 1A and 1B). The subscript u is attached to the coefficient on the + Y side (ie, Ei_u), and the subscript l is attached to the coefficient on the −Y side (ie, Ei_l).
As a result, the aspherical amount of the child line shape can be changed asymmetrically in the main scanning direction.
In the
本実施形態に係る光走査装置100では、表2、表4、表6及び表8に示されているように、第2の多段結像レンズ7の第1及び第2のレンズ部7a及び7b、第2の多段結像レンズ7’の第1及び第2のレンズ部7’a及び7’bの入射面及び出射面の母線形状及び子線形状(子線曲率及び子線チルト量)が互いに異なっている、すなわち非対称になっている。
これにより、結像光学系SA及びSB、及び結像光学系SC及びSD双方が互いに異なる結像性能を満たすようにしつつ、結像光学系SA及びSBの第2の結像レンズ、及び結像光学系SC及びSDの第2の結像レンズを一体化させることで、レンズコストを低減することができる。
In the
As a result, the imaging optical systems SA and SB and the imaging optical systems SC and SD satisfy both different imaging performances, while the imaging optical systems SA and SB second imaging lenses and imaging By integrating the second imaging lenses of the optical systems SC and SD, the lens cost can be reduced.
本実施形態に係る光走査装置100では、この多段結像レンズを通過した光束をミラーによって折り曲げるため、光走査装置100の高さを抑えること及びミラーの数を減らすことが課題となる。
そこで、本実施形態に係る光走査装置100では、上記のように、偏向器5を傾けたり、各結像光学系に対応する光束の光路長を調整することによって、ミラーの数を最小限にしつつ、光走査装置100の高さを低減している。
In the
Therefore, in the
一方で、互いに異なる光路長のそれぞれに対応させるために、第2の多段結像レンズ7の第1及び第2のレンズ部7a及び7b、第2の多段結像レンズ7’の第1及び第2のレンズ部7’a及び7’bの間の形状差を大きくし過ぎると、それぞれを一体成型することが困難になってしまう。
そこで、本実施形態に係る光走査装置100では、各結像性能を互いに異ならせつつ、第2の多段結像レンズ7の第1及び第2のレンズ部7a及び7b、第2の多段結像レンズ7’の第1及び第2のレンズ部7’a及び7’bの間の形状差を小さくするために、偏向面5a、5a’に入射する光源1a乃至1dから出射した各光束の主走査断面内での収束度(結像光学系SA乃至SDの収束度)を適切に設定している。
具体的には、主走査断面内において、結像光学系SA乃至SDの後側主平面から被走査面8a乃至8Dまでの光学的な距離(光路長)をSk(mm)、結像光学系SA乃至SDの焦点距離をf(mm)とするとき、結像光学系SA乃至SDの収束度はm=1−Sk/fとして表すことができる。
この収束度mに応じて、偏向面5a、5a’に入射する光源1a乃至1dから出射した光束の主走査断面内での状態は異なり、すなわち、m=0のときは平行光束、m<0のときは発散光束、m>0のときは収束光束となる。
On the other hand, in order to correspond to the different optical path lengths, the first and second lens portions 7a and 7b of the second multistage imaging lens 7 and the first and second lenses of the second multistage imaging lens 7 ′ are used. If the shape difference between the two lens portions 7′a and 7′b is too large, it becomes difficult to integrally mold each of them.
Therefore, in the
Specifically, in the main scanning section, the optical distance (optical path length) from the rear main plane of the imaging optical systems SA to SD to the scanned surfaces 8a to 8D is Sk (mm), and the imaging optical system When the focal length of SA to SD is f (mm), the convergence degree of the imaging optical systems SA to SD can be expressed as m = 1−Sk / f.
Depending on the degree of convergence m, the state of the light beam emitted from the
本実施形態に係る光走査装置100では、主走査断面内において、光源1aから出射し、カップリングレンズ3aを通過した光束RAを弱収束光束としており、結像光学系SAにおいて、Sk=135.848、f=136.966、m=+0.008に設定している。
同様に、主走査断面内において、光源1bから出射し、カップリングレンズ3bを通過した光束RBを弱発散光束としており、結像光学系SBにおいて、Sk=179.361、f=134.224、m=−0.336に設定している。
また、主走査断面内において、光源1cから出射し、カップリングレンズ3cを通過した光束RCを弱発散光束としており、結像光学系SCにおいて、Sk=179.361、f=134.224、m=−0.336に設定している。
同様に、主走査断面内において、光源1dから出射し、カップリングレンズ3dを通過した光束RDを弱収束光束としており、結像光学系SDにおいて、Sk=135.848、f=136.966、m=+0.008に設定している。
In the
Similarly, in the main scanning section, the light beam RB emitted from the
In the main scanning section, the light beam RC emitted from the
Similarly, in the main scanning section, a light beam RD emitted from the
本実施形態に係る光走査装置100の第2の多段結像レンズ7及び7’はそれぞれ、第1及び第2のレンズ部7aと7bとの境界部、及び第1及び第2のレンズ部7’aと7’bとの境界部に対応する副走査方向の外形中心位置が基準面Fp内に含まれるように、配置されている。
そして、第2の多段結像レンズ7は、第1及び第2のレンズ部7a及び7bの光軸がそれぞれ、基準面Fpに対して副走査方向下方及び上方に2.24mmだけシフトさせた位置にくるように、配置されている。
また、第2の多段結像レンズ7’は、第1及び第2のレンズ部7’a及び7’bの光軸がそれぞれ、基準面Fpに対して副走査方向上方及び下方に2.24mmだけシフトさせた位置にくるように、配置されている。
これにより、第2の多段結像レンズ7の第1及び第2のレンズ部7a及び7b、及び第2の多段結像レンズ7’の第1及び第2のレンズ部7’a及び7’bの各光軸を、それぞれのレンズ部への光束の入射位置の近傍に設けることができる。
そのため、面形状と結像性能との対応が取り易くなり、成型時の面形状の評価を容易に行うことができる。
The second multistage imaging lenses 7 and 7 ′ of the
In the second multistage imaging lens 7, the optical axes of the first and second lens portions 7a and 7b are shifted by 2.24 mm downward and upward in the sub-scanning direction with respect to the reference plane Fp, respectively. It is arranged to come to.
In the second multistage imaging lens 7 ′, the optical axes of the first and second lens portions 7′a and 7′b are 2.24 mm above and below the reference plane Fp in the sub-scanning direction, respectively. It is arranged so that it is in a position shifted only by that.
Accordingly, the first and second lens portions 7a and 7b of the second multistage imaging lens 7, and the first and second lens portions 7′a and 7′b of the second multistage imaging lens 7 ′ are obtained. These optical axes can be provided in the vicinity of the incident position of the light beam on the respective lens portions.
Therefore, it becomes easy to take correspondence between the surface shape and the imaging performance, and the surface shape at the time of molding can be easily evaluated.
一般に、走査像高をY(mm)、その走査像高Yに対応する走査画角をθ(rad)、とするとき、結像光学系SA乃至SDの走査特性(Kθ特性)は、Y=Kθなる式で表される。そして、その走査像高Yに対する走査画角θの比の値である係数Kは、Kθ係数と呼ばれる。
本実施形態に係る光走査装置100では、結像光学系SAとSBとの間、及び結像光学系SCとSDとの間で、各々等速度性を満たしつつ、互いに異ならせることで、第2の多段結像レンズ7の第1及び第2のレンズ部7aと7bとの間の形状差、及び第2の多段結像レンズ7’の第1及び第2のレンズ部7’aと7’bとの間の形状差を小さくすることができている。
In general, when the scanning image height is Y (mm) and the scanning field angle corresponding to the scanning image height Y is θ (rad), the scanning characteristics (Kθ characteristics) of the imaging optical systems SA to SD are Y = It is expressed by the equation Kθ. The coefficient K, which is the value of the ratio of the scanning field angle θ to the scanned image height Y, is called the Kθ coefficient.
In the
また、本実施形態に係る光走査装置100では、偏向器5を挟んで対向配置されており、且つ、偏向器5の異なる偏向面5a及び5a’それぞれに副走査断面内において同一の角度で斜入射し、偏向される各光束を集光する結像光学系同士が、互いに結像性能が異なるように設定されている。
具体的には、結像光学系SBの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8bまでの距離は、結像光学系SDの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8dまでの距離よりも長く設定されている。
また、結像光学系SCの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8cまでの距離、結像光学系SAの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8aまでの距離よりも長く設定されている。
これにより、光束RBを被走査面8bに反射するミラー及び光束RCを被走査面8cに反射するミラーの数を最小限に抑えつつ、且つ、面取りも不要にしている。
また、特に光走査装置100の結像光学系SD側の高さを低減することができる。
Further, in the
Specifically, the distance from the deflection point C0 on the
Further, the distance from the deflection point C0 'on the
This minimizes the number of mirrors that reflect the light beam RB to the scanned
In particular, the height on the imaging optical system SD side of the
また、本実施形態に係る光走査装置100では、光走査装置100の一方の端部の高さを低減させるために、偏向器5の回転軸を傾けている。そして、偏向器5の回転軸を傾けたことによる偏向器5と外側の被走査面8a及び8dとの位置関係の非対称性を補償するために、偏向器5を中心位置からずらしている。
これにより、結像光学系SAの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8aまでの距離と、結像光学系SDの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8dまでの距離とを互いに同一にすることができる。
このため、結像光学系SA及びSDを互いに光学的に等価にすることができ、また、設計性能を統一することで、光走査装置100を画像形成装置に用いた際の色ずれを最小限に抑えることができる。
また、結像光学系SAとSDとでKθ特性が同一にできるため、画像クロックを共通にでき、回路基板のコストを抑えることができる。
Further, in the
Thereby, the distance from the deflection point C0 on the
For this reason, the imaging optical systems SA and SD can be optically equivalent to each other, and the color misalignment when the
Further, since the Kθ characteristics can be made the same between the imaging optical systems SA and SD, the image clock can be made common and the cost of the circuit board can be suppressed.
さらに、本実施形態に係る光走査装置100では、結像光学系SBの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8bまでの距離と、結像光学系SCの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8cまでの距離とも互いに同一であり、且つ、互いに同一である結像光学系SAの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8aまでの距離、及び結像光学系SDの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8dまでの距離よりも長い。
また、光束RAの偏向器5の偏向面5aへの副走査斜入射角度は、光束RCの偏向器5の偏向面5a’への副走査斜入射角度と同一である一方で、光束RDの偏向器5の偏向面5a’への副走査斜入射角度とは符号が反対である。
同様に、光束RBの偏向器5の偏向面5aへの副走査斜入射角度は、光束RCの偏向器5の偏向面5a’への副走査斜入射角度とは符号が反対である一方で、光束RDの偏向器5の偏向面5a’への副走査斜入射角度とは同一である。
これにより、第2の多段結像レンズ7及び7’を上下非対称でありながら、互いに同一形状にすることができ、一種類のレンズ成形金型だけで作製することができ、金型及び成形管理にかけるリソースを低減することができる。
Furthermore, in the
Further, the sub-scanning oblique incident angle of the light beam RA on the deflecting
Similarly, the sub-scanning oblique incident angle of the light beam RB on the deflecting
Accordingly, the second multi-stage imaging lenses 7 and 7 'can be made the same shape as each other while being asymmetrical in the vertical direction, and can be produced with only one type of lens molding die. It is possible to reduce the resources to be applied.
上記のように、本実施形態に係る光走査装置100では、光束RAの偏向器5の偏向面5aへの副走査斜入射角度と、光束RDの偏向器5の偏向面5a’への副走査斜入射角度とは互いに符号が反対であり、且つ、光束RBの偏向器5の偏向面5aへの副走査斜入射角度と、光束RCの偏向器5の偏向面5a’への副走査斜入射角度とは互いに符号が反対である。
これにより、複数の被走査面8a乃至8dの配列方向に沿った光走査装置100の一方の端部の高さを低減している。
さらに、本実施形態に係る光走査装置100では、このような配置に合わせて、偏向器5の回転軸を傾け、そして、偏向器5を中心位置からずらしている。また、上記のように、光源1a乃至1dそれぞれから出射し、結像光学系SA乃至SDそれぞれによって被走査面8a乃至8dそれぞれに集光される各光束の光路長を調整している。これによって、効果的に光走査装置100の一方の端部の高さの低減とミラーの低コスト化とを両立させている。
また、本実施形態に係る光走査装置100では、それぞれ副走査方向に非対称形状な第2の多段結像レンズ7及び7’が、偏向器5を挟んで対向配置されており、且つ、両レンズは互いに同一形状で、主走査方向を軸として180度回転した関係で配置されている。
具体的には、内側の結像光学系SB及びSCでは、第2の結像レンズ7の第2のレンズ部7bと第2の結像レンズ7’の第2のレンズ部7’bとで、子線チルト量に対応する係数m0_1だけ、互いに絶対値は同じで符号が反転しており、その他の非球面係数は同一に設定されている。
同様に、外側の結像光学系SA及びSDでは、第2の結像レンズ7の第1のレンズ部7aと第2の結像レンズ7’の第1のレンズ部7’aとで、子線チルト量に対応する係数m0_1だけ、互いに絶対値は同じで符号が反転しており、その他の非球面係数は同一に設定されている。
As described above, in the
Thereby, the height of one end of the
Furthermore, in the
Further, in the
Specifically, in the inner imaging optical systems SB and SC, the second lens unit 7b of the second imaging lens 7 and the second lens unit 7′b of the second imaging lens 7 ′. Only the coefficient m 0_1 corresponding to the sub- line tilt amount has the same absolute value and the opposite sign, and the other aspheric coefficients are set to be the same.
Similarly, in the outer imaging optical systems SA and SD, the first lens unit 7a of the second imaging lens 7 and the first lens unit 7'a of the second imaging lens 7 ' Only the coefficient m 0_1 corresponding to the line tilt amount has the same absolute value and the sign is inverted, and the other aspheric coefficients are set to be the same.
本実施形態に係る光走査装置100では、複数の被走査面8a乃至8dの配列方向の被走査面8a側に偏向器5をずらしており、その反対側において、結像光学系SCの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8cまでの距離が、結像光学系SDの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8dまでの距離よりも長くなるように、光走査装置100は設計されている。
これにより、偏向器5の偏向面5a’によって偏向された光束RDのミラーM1’への入射、及びミラーM1’によって反射された光束RCの第2の結像レンズ7’への再入射を防ぎつつ、光走査装置100の高さを低減することができる。
In the
This prevents the light beam RD deflected by the deflecting
以上、本実施形態に係る光走査装置100では、副走査方向の高さを低減することによる小型化及び低コスト化を達成することができる。
As described above, the
図4(a)は、本実施形態に係る光走査装置100による被走査面8a上における主走査方向及び副走査方向の像面湾曲(デフォーカス)の主走査方向位置依存性を示している。また、図4(b)は、本実施形態に係る光走査装置100による被走査面8b上における主走査方向及び副走査方向の像面湾曲(デフォーカス)の主走査方向位置依存性を示している。
図4(a)及び(b)に示されているように、被走査面8a及び8b上における像面湾曲は良好に補正されていることがわかる。
なお、上記のように、本実施形態に係る光走査装置100では、結像光学系SAとSDとは互いに光学的に等価であり、また、結像光学系SBとSCとも互いに光学的に等価である。
そのため、被走査面8c及び8dについては説明は省略するが、被走査面8c及び8d上においても、同様に、像面湾曲は良好に補正されている。
FIG. 4A shows the position dependency of the field curvature (defocus) in the main scanning direction and the sub-scanning direction on the
As shown in FIGS. 4A and 4B, it can be seen that the curvature of field on the scanned
As described above, in the
For this reason, description of the scanned
図5(a)及び(b)はそれぞれ、本実施形態に係る光走査装置100の結像光学系SA及びSBのfθ特性dy1の主走査方向位置依存性を示している。
ここで、fθ特性dy1とは、被走査面上において、実際に光束が到達する位置(実際の像高)とその設計値(理想的な像高)との差分を意味している。
図5(a)及び(b)に示されているように、結像光学系SA及びSBのfθ特性dy1は良好に補正されていることがわかる。
なお、上記のように、本実施形態に係る光走査装置100では、結像光学系SAとSDとは互いに光学的に等価であり、また、結像光学系SBとSCとも互いに光学的に等価である。
そのため、結像光学系SC及びSDについては説明は省略するが、結像光学系SC及びSDにおいても、同様に、fθ特性dy1は良好に補正されている。
FIGS. 5A and 5B show the position dependence of the fθ characteristics dy1 of the imaging optical systems SA and SB of the
Here, the fθ characteristic dy1 means the difference between the position where the light beam actually reaches (actual image height) and the design value (ideal image height) on the surface to be scanned.
As shown in FIGS. 5A and 5B, the fθ characteristics dy1 of the imaging optical systems SA and SB are corrected well.
As described above, in the
Therefore, the description of the imaging optical systems SC and SD is omitted, but the fθ characteristic dy1 is similarly corrected in the imaging optical systems SC and SD.
図6(a)及び(b)はそれぞれ、本実施形態に係る光走査装置100による被走査面8a及び8b上における走査線曲がりdzの主走査方向位置依存性を示している。
ここで、走査線曲がりdzとは、被走査面上における、各像高での副走査方向の結像位置と軸上像高での副走査方向の結像位置との差分を意味している。
図6(a)及び(b)に示されているように、被走査面8a及び8b上双方において、走査線曲がりdzは10μm以下であり、形成される画像に影響を与えるレベルのものではないことがわかる。
なお、上記のように、本実施形態に係る光走査装置100では、結像光学系SAとSDとは互いに光学的に等価であり、また、結像光学系SBとSCとも互いに光学的に等価である。
そのため、被走査面8c及び8dについては説明は省略するが、被走査面8c及び8d上においても、同様に、走査線曲がりdzは形成される画像に影響を与えるレベルのものではない。
FIGS. 6A and 6B show the position dependence of the scanning line bend dz on the scanned
Here, the scanning line curve dz means the difference between the imaging position in the sub-scanning direction at each image height and the imaging position in the sub-scanning direction at the axial image height on the surface to be scanned. .
As shown in FIGS. 6A and 6B, the scanning line curve dz is 10 μm or less on both the scanned
As described above, in the
Therefore, the description of the scanned
[第二実施形態]
図7(a)及び(b)は、第二実施形態に係る光走査装置200の主走査断面図を示している。図8は、第二実施形態に係る光走査装置200の結像光学系の副走査断面図を示している。図9は、第二実施形態に係る光走査装置200の入射光学系の副走査断面図を示している。
なお、図7(a)及び(b)では、ミラーにより折り返された光路を展開して図示しており、ミラーについては図示していない。
[Second Embodiment]
FIGS. 7A and 7B are main scanning sectional views of the
In FIGS. 7A and 7B, the optical path folded back by the mirror is developed and shown, and the mirror is not shown.
第二実施形態に係る光走査装置200は、第一実施形態に係る光走査装置100と定性的には同一の構造であり、定量的には異なっている。
The
以下に、本実施形態に係る光走査装置200の具体的な配置及び設計について説明する。
Hereinafter, a specific arrangement and design of the
表9は、入射光学系LA及び結像光学系SAの諸元値及び光学配置を示しており、表10は、入射光学系LA及び結像光学系SAのレンズ形状を示している。
表11は、入射光学系LB及び結像光学系SBの諸元値及び光学配置を示しており、表12は、入射光学系LB及び結像光学系SBのレンズ形状を示している。
表13は、入射光学系LC及び結像光学系SCの諸元値及び光学配置を示しており、表14は、入射光学系LC及び結像光学系SCのレンズ形状を示している。
表15は、入射光学系LD及び結像光学系SDの諸元値及び光学配置を示しており、表16は、入射光学系LD及び結像光学系SDのレンズ形状を示している。
Table 9 shows the specification values and the optical arrangement of the incident optical system LA and the imaging optical system SA, and Table 10 shows the lens shapes of the incident optical system LA and the imaging optical system SA.
Table 11 shows the specification values and the optical arrangement of the incident optical system LB and the imaging optical system SB, and Table 12 shows the lens shapes of the incident optical system LB and the imaging optical system SB.
Table 13 shows the specification values and optical arrangement of the incident optical system LC and the imaging optical system SC, and Table 14 shows the lens shapes of the incident optical system LC and the imaging optical system SC.
Table 15 shows the specification values and the optical arrangement of the incident optical system LD and the imaging optical system SD, and Table 16 shows the lens shapes of the incident optical system LD and the imaging optical system SD.
本実施形態に係る光走査装置200では、表9乃至表16に示されているように、α=3度、φ=18度、Tci=199.114mm、Tco=161.114mm、Dp=60mm、Lp=5.683mmと設定されている。
従って、A=34.73mmとなり、すなわち、(Tci−Tco)/A=38/34.73=1.09となり、本実施形態に係る光走査装置200は、条件式(1)を満たしていることがわかる。
このことから、本実施形態に係る光走査装置200では、条件式(1)が満たされることによって、光走査装置200、ひいては光走査装置200が搭載される画像形成装置の十分な小型化を達成することができる。
また、結像光学系SBの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8bまでの距離と、結像光学系SCの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8cまでの距離とを互いに一致させることができる。それと共に、結像光学系SAの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8aまでの距離と、結像光学系SDの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8dまでの距離とも互いに一致させることができる。
これにより、第2の多段結像レンズ7及び7’を上下非対称でありながら、互いに同一形状にすることができ、一種類のレンズ成形金型だけで作製することができ、金型及び成形管理にかけるリソースを低減することができる。
In the
Therefore, A = 34.73 mm, that is, (Tci−Tco) /A=38/34.73=1.09, and the
From this, in the
Further, the distance from the deflection point C0 on the
Accordingly, the second multi-stage imaging lenses 7 and 7 'can be made the same shape as each other while being asymmetrical in the vertical direction, and can be produced with only one type of lens molding die. It is possible to reduce the resources to be applied.
[第三実施形態]
図10(a)及び(b)は、第三実施形態に係る光走査装置300の主走査断面図を示している。図11は、第三実施形態に係る光走査装置300の結像光学系の副走査断面図を示している。図12は、第三実施形態に係る光走査装置300の入射光学系の副走査断面図を示している。
なお、図10(a)及び(b)では、ミラーにより折り返された光路を展開して図示しており、ミラーについては図示していない。
[Third embodiment]
FIGS. 10A and 10B are main scanning sectional views of an
In FIGS. 10A and 10B, the optical path folded back by the mirror is developed and shown, and the mirror is not shown.
第一実施形態に係る光走査装置100は、結像光学系SCの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8cまでの距離が、結像光学系SDの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8dまでの距離よりも長くなるように設計されていた。
これに対して、本実施形態に係る光走査装置300は、結像光学系SCの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8cまでの距離と、結像光学系SDの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8dまでの距離とが互いに同一になるように設計されている。
これにより、結像光学系SCと結像光学系SDとを互いに光学的に等価にすることができる。
そのため、第2の多段結像レンズ7’の第1及び第2のレンズ部7’a及び7’bを基準面Fpに対して鏡面対称な形状(上下2つの光束に対して同一形状)とすることができ、第2の多段結像レンズ7’を容易に成形することができる。
In the
On the other hand, the
Thereby, the imaging optical system SC and the imaging optical system SD can be optically equivalent to each other.
Therefore, the first and second lens portions 7′a and 7′b of the second multistage imaging lens 7 ′ are mirror-symmetrical with respect to the reference plane Fp (the same shape for the upper and lower two light beams). Therefore, the second multistage imaging lens 7 ′ can be easily molded.
また、上記のことから、本実施形態に係る光走査装置300では、結像光学系SAの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8aまでの距離と、結像光学系SCの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8cまでの距離と、結像光学系SDの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8dまでの距離とが互いに同一になっている。
そして、結像光学系SBの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8bまでの距離が、他の光路長より長くなっている。
これにより、4つの結像光学系SA乃至SDを2つの光学設計値のみで構成することができ、開発及び製造時の検査を簡易にして、光走査装置の製造コストを抑えることができる。
In addition, from the above, in the
The distance from the deflection point C0 on the
As a result, the four imaging optical systems SA to SD can be configured with only two optical design values, the inspection during development and manufacturing can be simplified, and the manufacturing cost of the optical scanning device can be suppressed.
以下に、本実施形態に係る光走査装置300の具体的な配置及び設計について説明する。
Hereinafter, a specific arrangement and design of the
表17は、入射光学系LA及び結像光学系SAの諸元値及び光学配置を示しており、表18は、入射光学系LA及び結像光学系SAのレンズ形状を示している。
表19は、入射光学系LB及び結像光学系SBの諸元値及び光学配置を示しており、表20は、入射光学系LB及び結像光学系SBのレンズ形状を示している。
表21は、入射光学系LC及び結像光学系SCの諸元値及び光学配置を示しており、表22は、入射光学系LC及び結像光学系SCのレンズ形状を示している。
表23は、入射光学系LD及び結像光学系SDの諸元値及び光学配置を示しており、表24は、入射光学系LD及び結像光学系SDのレンズ形状を示している。
Table 17 shows the specification values and optical arrangement of the incident optical system LA and the imaging optical system SA, and Table 18 shows the lens shapes of the incident optical system LA and the imaging optical system SA.
Table 19 shows the specification values and the optical arrangement of the incident optical system LB and the imaging optical system SB, and Table 20 shows the lens shapes of the incident optical system LB and the imaging optical system SB.
Table 21 shows specification values and optical arrangements of the incident optical system LC and the imaging optical system SC, and Table 22 shows lens shapes of the incident optical system LC and the imaging optical system SC.
Table 23 shows the specification values and the optical arrangement of the incident optical system LD and the imaging optical system SD, and Table 24 shows the lens shapes of the incident optical system LD and the imaging optical system SD.
本実施形態に係る光走査装置300では、表17乃至表24に示されているように、α=3度、φ=6度、Tci=221.114mm、Tco=161.114mm、Dp=60mm、Lp=5.683mmと設定されている。
従って、A=34.11mmとなり、すなわち、(Tci−Tco)/A=60/34.11=1.76となり、本実施形態に係る光走査装置200は、条件式(1)を満たしていることがわかる。
このことから、本実施形態に係る光走査装置300では、条件式(1)が満たされることによって、光走査装置300、ひいては光走査装置300が搭載される画像形成装置の十分な小型化を達成することができる。
In the
Therefore, A = 34.11 mm, that is, (Tci−Tco) /A=60/34.11=1.76, and the
From this, in the
本実施形態に係る光走査装置300では、第一実施形態に係る光走査装置100に比べて、複数の被走査面の配列方向及び主走査方向を含む平面Fdの法線に対して偏向器5の回転軸がなす角度(傾け角度)φを小さくしている一方で、光路長差(Tci−Tco)を大きくすることにより、条件式(1)が満たされている。
これにより、光走査装置300の結像光学系SA乃至SDの間の非対称性を極力抑え、印刷時の熱によるハウジングの変形を低減しつつ、光走査装置300の一方の端部の高さを効果的に低減している。
In the
This suppresses asymmetry between the imaging optical systems SA to SD of the
また、もし結像光学系SBの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8bまでの距離を延ばすと共に、結像光学系SCの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8cまでの距離も延ばすと、ミラーM1’が被走査面8dに集光される光束RDの光路よりも外側に飛び出してしまう。それにより、ミラー同士の干渉や光走査装置300の横幅増加といった課題が生じる。
そのため、本実施形態に係る光走査装置300では、結像光学系SAの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8aまでの距離と、結像光学系SCの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8cまでの距離と、結像光学系SDの光軸に沿った偏向面5a’上の偏向点C0’から被走査面8dまでの距離とが互いに同一とし、且つ、それらの光路長を、結像光学系SBの光軸に沿った偏向面5a上の偏向点C0から被走査面8bまでの距離より短くすることで、上記課題を解消している。
Further, if the distance from the deflection point C0 on the
Therefore, in the
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組合せ、変形及び変更が可能である。 As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various combination, a deformation | transformation, and a change are possible within the range of the summary.
例えば、第一乃至第三実施形態に係る光走査装置では、光源1b及び1cそれぞれから出射した光束RB及びRCそれぞれを反射するミラーを2枚ずつ、光源1a及び1dそれぞれから出射した光束RA及びRDそれぞれを反射するミラーを1枚ずつ設けているが、これに限定されない。光源1b及び1cそれぞれから出射した光束RB及びRCそれぞれを反射するミラーの数が、光源1a及び1dそれぞれから出射した光束RA及びRDそれぞれを反射するミラーの数よりも多ければ、第一乃至第三実施形態に係る効果を十分に得ることができる。
For example, in the optical scanning device according to the first to third embodiments, two mirrors that reflect the light beams RB and RC emitted from the
また、第一乃至第三実施形態に係る光走査装置では、偏向器5をずらして配置した側、すなわち、副走査断面内において、結像光学系SAによって集光される光源1aから射出された光束のうちの軸上光束の光路と、結像光学系SBによって集光される光源1bから射出された光束のうちの軸上光束の光路との交差点の数は2つである。
一方で、反対側、すなわち、副走査断面内において、偏向器5によって偏向された光束RCのうちの軸上光束の光路と、偏向器5によって偏向された光束RDのうちの軸上光束の光路との交差点の数は1つである。
しかしながら、これに限られず、例えば、偏向器5をずらして配置した側の該交差点の数が3つ、反対側の該交差点の数が2つでも良く、偏向器5をずらして配置した側の該交差点の数が反対側の該交差点の数よりも多ければ、第一乃至第三実施形態に係る効果を十分に得ることができる。
Further, in the optical scanning device according to the first to third embodiments, the light is emitted from the
On the other hand, on the opposite side, that is, in the sub-scan section, the optical path of the axial light beam of the light beam RC deflected by the
However, the present invention is not limited to this. For example, the number of intersections on the side where the
また、第一乃至第三実施形態に係る光走査装置では、第2の結像レンズ7及び7’を多段レンズで構成したが、これに限られず、結像光学系SA乃至SDのそれぞれに第2の結像レンズを1つずつ独立して設けてもよい。
また、結像光学系SA乃至SD各々において、結像レンズの数は2枚に限らず、1枚のみ、または、3枚以上であってもよい。
In the optical scanning device according to the first to third embodiments, the second imaging lenses 7 and 7 ′ are configured by multistage lenses. However, the present invention is not limited to this. Two imaging lenses may be provided independently one by one.
In each of the imaging optical systems SA to SD, the number of imaging lenses is not limited to two, but may be only one or three or more.
また、第一乃至第三実施形態に係る光走査装置では、第2の多段結像レンズ7の第1及び第2のレンズ部7a及び7b、第2の多段結像レンズ7’の第1及び第2のレンズ部7’a及び7’bは、それらの光学面の間の境界部が不連続になり、それらの間に段差があるように、形成されているが、これに限られない。
例えば、該境界部近傍において、各光学面をスプライン形状にして(例えば、第1及び第2のレンズ部7a及び7bの入射面同士をスプライン関数で接続して)連続性を有した境界部を形成してもよい。
または、第2の多段結像レンズ7及び7’の各レンズ部の各光学面を主走査方向及び副走査方向に関する冪多項式で表現してもよい。
In the optical scanning device according to the first to third embodiments, the first and second lens portions 7a and 7b of the second multistage imaging lens 7, and the first and second lenses of the second multistage imaging lens 7 ′ are used. The second lens portions 7'a and 7'b are formed such that the boundary between their optical surfaces is discontinuous and there is a step between them, but this is not a limitation. .
For example, in the vicinity of the boundary portion, each optical surface is splined (for example, the incident surfaces of the first and second lens portions 7a and 7b are connected to each other by a spline function), and the boundary portion having continuity is formed. It may be formed.
Alternatively, each optical surface of each lens portion of the second multistage imaging lenses 7 and 7 ′ may be expressed by a power polynomial relating to the main scanning direction and the sub scanning direction.
また、光源1a乃至1dとして、複数の発光点を有するモノリシックマルチビームレーザを用いてもよい。
Further, as the
[画像形成装置]
図14は、第一乃至第三実施形態のいずれかに係る光走査装置150が搭載されたカラー画像形成装置50の要部副走査断面図である。
[Image forming apparatus]
FIG. 14 is a main-part sub-scan sectional view of the color
画像形成装置50は、第一乃至第三実施形態のいずれかに係る光走査装置150を用いて、像担持体である各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である。
画像形成装置50は、第一乃至第三実施形態のいずれかに係る光走査装置150、像担持体としての感光ドラム21、22、23、24及び現像器31、32、33、34を備えている。また、画像形成装置50は、搬送ベルト51、プリンタコントローラ53及び中間転写体54を備えている。
The
The
画像形成装置50には、パーソナルコンピュータ等の外部機器52から出力されたR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号(コードデータ)が入力される。入力された色信号は、画像形成装置50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)、K(ブラック)の各画像データ(ドットデータ)に変換される。変換された各画像データはそれぞれ、光走査装置150に入力される。そして、光走査装置150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が射出され、これらの光ビームによって感光ドラム21、22、23、24の感光面が露光される。
The
感光ドラム21、22、23、24の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ(不図示)が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラによって帯電された感光ドラム21、22、23、24の表面に、光走査装置150によって光ビーム41、42、43、44が照射されるようになっている。
A charging roller (not shown) for uniformly charging the surfaces of the
上で述べたように、光ビーム41、42、43、44は各色の画像データに基づいて変調されており、光ビーム41、42、43、44を照射することによって感光ドラム21、22、23、24の表面に静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、感光ドラム21、22、23、24に当接するように配設された現像器31、32、33、34によってトナー像として現像される。
As described above, the light beams 41, 42, 43, 44 are modulated based on the image data of each color, and the
現像器31乃至34によって現像されたトナー像は、中間転写体(転写器)54によって、搬送ベルト51上を搬送される不図示の用紙(被転写材)上に多重転写され、1枚のフルカラー画像が形成される。
The toner images developed by the developing
以上のようにして、未定着トナー像が転写された用紙は、さらに感光ドラム21乃至24後方の不図示の定着器へと搬送される。定着器は、内部に定着ヒータを有する定着ローラとこの定着ローラに圧接するように配設された加圧ローラとで構成されている。搬送されてきた用紙は、定着ローラと加圧ローラの圧接部にて加圧しながら加熱されることにより、用紙上の未定着トナー像が定着される。さらに定着ローラの後方には不図示の排紙ローラが配設されており、排紙ローラは定着された用紙を画像形成装置50の外に排出せしめる。
The sheet on which the unfixed toner image is transferred as described above is further conveyed to a fixing device (not shown) behind the
カラー画像形成装置50は、光走査装置150が、C、M、Y、Kの各色に対応する感光ドラム21、22、23、24の感光面上に画像信号(画像情報)を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
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50とで、カラーデジタル複写機が構成される。
なお、プリンタコントローラ53は、前述したデータの変換だけでなく、モータなどの画像形成装置50内の各部の制御も行う。
In the color
As the
The
5 偏向器
5a、5a’ 偏向面(第1、第2の偏向面)
8a、8b、8c、8d 被走査面(第1、第2、第3、第4の被走査面)
100 光走査装置
RA、RB、RC、RD 光束(第1、第2、第3、第4の光束)
SA、SB、SC、SD 結像光学系(第1、第2、第3、第4の結像光学系)
5
8a, 8b, 8c, 8d Scanned surfaces (first, second, third, and fourth scanned surfaces)
100 Optical scanning device RA, RB, RC, RD Light flux (first, second, third, fourth light flux)
SA, SB, SC, SD imaging optical system (first, second, third and fourth imaging optical systems)
Claims (16)
前記偏向器によって偏向された前記第1及び第2の光束のそれぞれを前記第1及び第2の被走査面に導光する第1及び第2の結像光学系と、
前記偏向器によって偏向された前記第3及び第4の光束のそれぞれを前記第3及び第4の被走査面に導光する第3及び第4の結像光学系と、を備え、
副走査断面内において、前記偏向器によって偏向された前記第1及び第2の光束のうちの軸上光束の光路同士の交差点の数は、前記偏向器によって偏向された前記第3及び第4の光束のうちの軸上光束の光路同士の交差点の数よりも多いことを特徴とする光走査装置。 The first and second light beams are deflected by the first deflection surface to scan the first and second scanned surfaces in the main scanning direction, and the third and fourth light beams are scanned to the second deflection surface. A deflector that deflects the first and fourth surfaces to be scanned in the main scanning direction;
First and second imaging optical systems for guiding the first and second light beams deflected by the deflector to the first and second scanned surfaces, respectively.
A third and a fourth imaging optical system for guiding the third and fourth light beams deflected by the deflector to the third and fourth scanned surfaces, respectively.
In the sub-scan section, the number of intersections between the optical paths of the on-axis light beams of the first and second light beams deflected by the deflector is the third and fourth deflected by the deflector. An optical scanning device characterized in that there are more than the number of intersections between the optical paths of axial light beams among the light beams.
前記第1乃至第4の被走査面それぞれと前記第1乃至第4の結像光学系それぞれの光軸との交点をそれぞれ、第1、第2、第3及び第4の交点とし、該第1乃至第4の交点を通る第1の直線を含み、且つ、主走査方向に平行な平面を第1の平面とし、該第1の平面に垂直であり、且つ、前記偏向器の中心を通る法線を第1の法線としたとき、前記第1の法線及び前記第1の平面の交点である第5の交点と前記第2の交点との間の距離は、前記第1の交点と前記第5の交点との間の距離よりも短く、且つ、前記第3の交点と前記第5の交点との間の距離は、前記第4の交点と前記第5の交点との間の距離よりも短く、
前記偏向器の回転軸と前記第1の法線とは互いに非平行であり、
前記偏向器の中心は、前記第2の交点と前記第3の交点とを結ぶ線分の垂直二等分面内には無い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 first and second imaging optical systems and the third and fourth imaging optical systems are arranged to face each other across the deflector,
The intersections of the first to fourth scanned surfaces and the optical axes of the first to fourth imaging optical systems are defined as first, second, third, and fourth intersections, respectively. A plane that includes the first straight line passing through the first to fourth intersections and that is parallel to the main scanning direction is defined as the first plane, is perpendicular to the first plane, and passes through the center of the deflector. When the normal is the first normal, the distance between the fifth intersection that is the intersection of the first normal and the first plane and the second intersection is the first intersection. And the distance between the third intersection point and the fifth intersection point is less than the distance between the fourth intersection point and the fifth intersection point. Shorter than distance,
The rotation axis of the deflector and the first normal line are not parallel to each other;
3. The optical scanning device according to claim 1, wherein the center of the deflector is not within a perpendicular bisector of a line segment connecting the second intersection and the third intersection. 4.
前記第2及び第4の光束はそれぞれ、副走査断面内において、前記偏向器の回転軸に垂直な主走査断面に対して−α度の角度を有して、前記第1及び第2の偏向面に斜入射しており、
前記第2の結像光学系の光軸に沿った前記第1の偏向面上の第1の偏向点から前記第2の被走査面までの距離をTci、前記第1の結像光学系の光軸に沿った前記第1の偏向面上の前記第1の偏向点から前記第1の被走査面までの距離をTco、前記第2の交点と前記第3の交点との間の距離をDp、前記偏向器の回転軸が前記第1の法線に対してなす角度をφ、前記偏向器の中心と前記第1の偏向点との間の距離をLpとしたとき、
The second and fourth light beams have an angle of −α degrees with respect to the main scanning section perpendicular to the rotation axis of the deflector in the sub-scanning section, respectively. Obliquely incident on the surface,
The distance from the first deflection point on the first deflection surface along the optical axis of the second imaging optical system to the second scanned surface is Tci, and the distance of the first imaging optical system is The distance from the first deflection point on the first deflection surface along the optical axis to the first scanned surface is Tco, and the distance between the second intersection point and the third intersection point is When Dp, the angle formed by the rotation axis of the deflector with respect to the first normal line is φ, and the distance between the center of the deflector and the first deflection point is Lp,
前記第2の結像光学系の光軸に沿った前記第1の偏向点から前記第2の被走査面までの距離と、前記第4の結像光学系の光軸に沿った前記第2の偏向点から前記第4の被走査面までの距離とは互いに異なることを特徴とする請求項1乃至8の何れか一項に記載の光走査装置。 The distance from the first deflection point on the first deflection surface to the first scanned surface along the optical axis of the first imaging optical system, and the light of the third imaging optical system A distance from the second deflection point on the second deflection surface along the axis to the third scanned surface is different from each other, and
The distance from the first deflection point to the second scanned surface along the optical axis of the second imaging optical system and the second along the optical axis of the fourth imaging optical system 9. The optical scanning device according to claim 1, wherein a distance from the deflection point to the fourth surface to be scanned is different from each other.
前記第3の結像光学系の光軸に沿った前記第2の偏向面上の第2の偏向点から前記第3の被走査面までの距離は、前記第4の結像光学系の光軸に沿った前記第2の偏向点から前記第4の被走査面までの距離より長く、
前記第1の結像光学系の光軸に沿った前記第1の偏向点から前記第1の被走査面までの距離と、前記第4の結像光学系の光軸に沿った前記第2の偏向点から前記第4の被走査面までの距離とは互いに同一であり、
前記第2の結像光学系の光軸に沿った前記第1の偏向点から前記第2の被走査面までの距離と、前記第3の結像光学系の光軸に沿った前記第2の偏向点から前記第3の被走査面までの距離とは互いに同一であることを特徴とする請求項1乃至11の何れか一項に記載の光走査装置。 The distance from the first deflection point on the first deflection surface along the optical axis of the first imaging optical system to the first scanned surface is the light of the second imaging optical system. Shorter than the distance from the first deflection point along the axis to the second scanned surface;
The distance from the second deflection point on the second deflection surface along the optical axis of the third imaging optical system to the third scanned surface is the light of the fourth imaging optical system. Longer than the distance from the second deflection point along the axis to the fourth scanned surface;
The distance from the first deflection point along the optical axis of the first imaging optical system to the first scanned surface, and the second along the optical axis of the fourth imaging optical system The distance from the deflection point to the fourth scanned surface is the same as each other,
The distance from the first deflection point along the optical axis of the second imaging optical system to the second scanned surface, and the second along the optical axis of the third imaging optical system The optical scanning device according to claim 1, wherein a distance from the deflection point to the third surface to be scanned is the same as each other.
前記第1及び第2の光学部それぞれの形状は、前記第1の偏向面上の前記第1の光束のうちの軸上光束の第1の偏向点及び前記偏向器の中心を通る第2の直線を含み、主走査方向に平行な第2の平面に対して、主走査断面内及び副走査断面内双方で互いに異なっていることを特徴とする請求項1乃至12の何れか一項に記載の光走査装置。 A first imaging optical element including first and second optical units through which each of the first and second light beams deflected by the deflector passes;
Each shape of the first and second optical units is a second shape passing through a first deflection point of an axial light beam of the first light beam on the first deflection surface and a center of the deflector. 13. The second plane including a straight line and parallel to the main scanning direction is different from each other in both the main scanning section and the sub-scanning section. Optical scanning device.
前記第1及び第2の結像光学素子は、互いに同一形状であり、且つ、主走査方向を軸として180度回転した関係で配置されていることを特徴とする請求項13に記載の光走査装置。 A second imaging optical element including a third and a fourth optical unit through which the third and fourth light beams deflected by the deflector pass, respectively.
The optical scanning according to claim 13, wherein the first and second imaging optical elements have the same shape and are arranged in a relationship rotated by 180 degrees about the main scanning direction. apparatus.
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