JP2018101028A - Optical scanner and image forming apparatus using 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やデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ(多機能プリンタ)等の画像形成装置に好適なものである。 The present invention relates to an optical scanning device, and is suitable for an image forming apparatus such as a laser beam printer, a digital copying machine, or a multifunction printer (multifunction printer).
光走査装置で、光源から出射する光束が直線偏光である場合、P偏光成分とS偏光成分の比率が特定の値(偏向器および結像光学系の各光学素子の反射・透過特性に依存)から外れていると、被走査面に入射する光束による光量分布に偏りが生じる。 In the optical scanning device, when the light beam emitted from the light source is linearly polarized light, the ratio of the P-polarized component and the S-polarized component is a specific value (depending on the reflection / transmission characteristics of each optical element of the deflector and imaging optical system). If it deviates from this, the light quantity distribution due to the light beam incident on the surface to be scanned is biased.
光源を回転させることで、各光学素子を経由した光束のS偏光成分とP偏光成分の比率を特定の値に変化させて、光量分布の偏りを調整する方法が知られている。しかし、光源として複数の発光点を有するマルチビームレーザーを採用する場合、被走査面上での各光束の副走査方向における間隔を調整するために光源を回転させる必要があるため、光量分布の偏りを調整することはできない。 There is known a method of adjusting the bias of the light amount distribution by rotating the light source to change the ratio of the S-polarized component and the P-polarized component of the light beam passing through each optical element to a specific value. However, when a multi-beam laser having a plurality of light emitting points is used as the light source, it is necessary to rotate the light source in order to adjust the interval in the sub-scanning direction of each light beam on the scanned surface. Cannot be adjusted.
特許文献1には、偏向器に起因する光量分布の傾きと結像光学系に含まれる折り返しミラーに起因する光量分布の傾きとを相殺するように偏光の回転方向を規定することについて記載されている。これにより、被走査面に入射する光束による光量分布の偏りを低減している。 Patent Document 1 describes that the rotation direction of polarized light is regulated so as to cancel the inclination of the light amount distribution caused by the deflector and the inclination of the light amount distribution caused by the folding mirror included in the imaging optical system. Yes. Thereby, the bias of the light quantity distribution due to the light beam incident on the surface to be scanned is reduced.
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、折り返しミラーに所定の反射特性を持たせるために専用の反射膜を設ける必要があり、一般的な反射膜を使用することができないため、高コスト化を招いてしまう。 However, in the method described in Patent Document 1, it is necessary to provide a dedicated reflection film in order to give the reflection mirror a predetermined reflection characteristic, and a general reflection film cannot be used. I will invite you.
本発明は、低コスト化を実現しつつ、被走査面における複数の光束による光量分布の偏りの発生を抑制することができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical scanning apparatus capable of suppressing the occurrence of a deviation in light amount distribution due to a plurality of light beams on a surface to be scanned and an image forming apparatus using the same while realizing cost reduction. To do.
上記目的を達成するために、本発明に係る光走査装置は、複数の発光部を有する光源と、該光源からの光束を偏向して被走査面における走査領域を主走査方向に走査する偏向器と、該偏向器により偏向された光束を前記走査領域に導光する結像光学系と、を備え、前記偏向器に入射する光束は、振動方向が主走査断面に対して傾いた直線偏光であり、主走査断面内において、前記走査領域における第1及び第2の端部に入射する主光線と光軸とのなす角度は互いに異なり、前記偏向器により偏向された直後の光束のうち、前記第1の端部に向かう光束の光量は、前記第2の端部に向かう光束の光量よりも少なく、前記第1の端部に向かう光束の前記結像光学系に入射する直前の光量に対する前記被走査面に入射する直前の光量の比の値は、前記第2の端部に向かう光束の前記結像光学系に入射する直前の光量に対する前記被走査面に入射する直前の光量の比の値よりも大きいことを特徴とする。 In order to achieve the above object, an optical scanning device according to the present invention includes a light source having a plurality of light emitting portions, and a deflector that deflects a light beam from the light source and scans a scanning region on a surface to be scanned in the main scanning direction. And an imaging optical system that guides the light beam deflected by the deflector to the scanning region, and the light beam incident on the deflector is linearly polarized light whose vibration direction is inclined with respect to the main scanning section. In the main scanning section, the angle formed between the principal ray and the optical axis incident on the first and second end portions in the scanning region is different from each other, and the light beam immediately after being deflected by the deflector is The light amount of the light beam toward the first end is less than the light amount of the light beam toward the second end, and the light amount immediately before entering the image forming optical system of the light beam toward the first end. The ratio of the amount of light just before entering the surface to be scanned is Being larger than the value of the ratio of the light amount immediately before entering the surface to be scanned with respect to the light quantity of the immediately before entering the second end the imaging optical system of the light beam directed to.
また、本発明に係る画像形成装置は、上記光走査装置を有することを特徴とする。 An image forming apparatus according to the present invention includes the optical scanning device.
本発明によれば、低コスト化を実現しつつ、被走査面における複数の光束による光量分布の偏りの発生を抑制することができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an optical scanning device and an image forming apparatus using the same that can suppress the occurrence of a deviation in light amount distribution due to a plurality of light beams on a surface to be scanned while realizing cost reduction. it can.
以下に、本発明の好ましい実施の形態を、添付の図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
《第1の実施形態》
(画像形成装置)
図2は、本発明の実施形態に係る光走査装置を搭載した画像形成装置としてカラー画像形成装置60の要部概略図である。光走査装置61で像担持体である感光ドラム71、72、73、74のドラム面である被走査面上に画像情報を記録するカラー画像形成装置である。図2において、31、32、33、34は各々現像装置(現像器)、51は搬送ベルトである。尚、各現像器で現像されたトナー像を被転写材に転写する図示しない転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる図示しない定着器とが備わっている。
<< First Embodiment >>
(Image forming device)
FIG. 2 is a schematic diagram of a main part of a color image forming apparatus 60 as an image forming apparatus equipped with an optical scanning device according to an embodiment of the present invention. This is a color image forming apparatus that records image information on the scanned surface, which is the drum surface of the photosensitive drums 71, 72, 73, and 74 that are image carriers in the optical scanning device 61. In FIG. 2, 31, 32, 33, and 34 are developing devices (developing devices), and 51 is a conveyor belt. Note that a transfer device (not shown) that transfers the toner image developed by each developing device to a transfer material and a fixing device (not shown) that fixes the transferred toner image onto the transfer material are provided.
カラー画像形成装置60には、パーソナルコンピュータ等の外部機器52からR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号が入力する。装置内のプリンタコントローラ53によって、外部機器から出力された各色信号は、C(シアン)、M(マゼンタ)、Y(イエロー)、B(ブラック)の各画像データ(ドットデータ)に変換される。これらの画像信号は、光走査装置61に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像信号に応じて変調された光ビーム41、42、43、44が出射され、感光ドラム71、72、73、74の感光面上をこれらの光ビームが主走査方向に走査する。 The color image forming apparatus 60 receives R (red), G (green), and B (blue) color signals from an external device 52 such as a personal computer. Each color signal output from an external device is converted into image data (dot data) of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black) by the printer controller 53 in the apparatus. These image signals are input to the optical scanning device 61. From these optical scanning devices, light beams 41, 42, 43, 44 modulated in accordance with the respective image signals are emitted, and these light beams are irradiated on the photosensitive surfaces of the photosensitive drums 71, 72, 73, 74. Scans in the main scanning direction.
カラー画像形成装置60は、上述の如く光走査装置61により、各々の画像信号に基づいた光ビームを用いて各色の静電潜像を各々対応する感光ドラム71、72、73、74のドラム面上に形成する。その後、記録材に多重転写して1枚のフルカラー画像を形成している。 As described above, the color image forming apparatus 60 uses the light scanning device 61 to convert the electrostatic latent images of the respective colors to the corresponding drum surfaces of the photosensitive drums 71, 72, 73, and 74 using the light beams based on the respective image signals. Form on top. Thereafter, a single full color image is formed by multiple transfer onto a recording material.
外部機器52としては、例えばCCDセンサーを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置60とで、カラーデジタル複写機が構成される。 As the external device 52, for example, a color image reading apparatus including a CCD sensor may be used. In this case, the color image reading apparatus and the color image forming apparatus 60 constitute a color digital copying machine.
(光走査装置)
以下の説明において、主走査方向は、偏向器の回転軸及び光学系の光軸に垂直な方向に対応し、副走査方向は、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、光学系の光軸及び副走査方向を含む断面に対応する。
(Optical scanning device)
In the following description, the main scanning direction corresponds to a direction perpendicular to the rotation axis of the deflector and the optical axis of the optical system, and the sub-scanning direction corresponds to a direction parallel to the rotation axis of the deflector. The main scanning section corresponds to a section perpendicular to the sub scanning direction, and the sub scanning section corresponds to a section including the optical axis of the optical system and the sub scanning direction.
主走査断面を模式的に示した図1で、1は光源、2は集光素子、3はシリンドリカルレンズ、4は絞り、5は偏向器としてのポリゴンミラーであり、6は結像レンズ群で第1結像レンズ6aと第2結像レンズ6bを備える。7はカバーガラス、8は被走査面(感光体)、M1は折り返しミラーである。本実施形態で、結像レンズ群6および折り返しミラーM1は、結像光学系を構成する。 In FIG. 1 schematically showing a main scanning section, 1 is a light source, 2 is a condensing element, 3 is a cylindrical lens, 4 is a stop, 5 is a polygon mirror as a deflector, and 6 is an imaging lens group. A first imaging lens 6a and a second imaging lens 6b are provided. 7 is a cover glass, 8 is a surface to be scanned (photosensitive member), and M1 is a folding mirror. In the present embodiment, the imaging lens group 6 and the folding mirror M1 constitute an imaging optical system.
光源1は、複数の光源として複数の発光点を有するレーザー光源で、単一のチップに副走査方向に離間した複数の発光部を有するマルチビームレーザーである。波長λ=790nmの赤外レーザーであるが、必ずしもこれに限られることなく、波長λ=650nmの赤色レーザーやλ=430nmの青色レーザーであってもよい。光源1から放射された発散光束は、集光素子2によって略平行光に変換される。 The light source 1 is a laser light source having a plurality of light emitting points as a plurality of light sources, and is a multi-beam laser having a plurality of light emitting portions spaced apart in the sub-scanning direction on a single chip. Although it is an infrared laser with a wavelength λ = 790 nm, it is not necessarily limited to this, and a red laser with a wavelength λ = 650 nm or a blue laser with λ = 430 nm may be used. The divergent light beam emitted from the light source 1 is converted into substantially parallel light by the condensing element 2.
集光素子2によって変換される略平行光は、シリンドリカルレンズ3により副走査方向に収束する光束に変換され、偏向器5の偏向面5a近傍に集光する。よって,偏向面5a近傍に、光束は線像を形成している。 The substantially parallel light converted by the condensing element 2 is converted into a light beam that converges in the sub-scanning direction by the cylindrical lens 3, and is condensed near the deflection surface 5 a of the deflector 5. Therefore, the light beam forms a line image in the vicinity of the deflection surface 5a.
絞り4は、楕円形状、矩形形状、長円形状、菱形形状などの開口を有しており、使用される光源の波長や要求されるビームスポットの大きさや形状により決定すればよい。また,絞りを複数の部材、例えば副走査方向に縁が伸びて主走査方向の光束を制限するスリット部材と、主走査方向に縁が伸びて副走査方向の光束を制限するスリット部材の2つのスリット部材に分割して設置してもよい。 The diaphragm 4 has an opening of an elliptical shape, a rectangular shape, an oval shape, a rhombus shape, etc., and may be determined according to the wavelength of the light source used and the required size and shape of the beam spot. Further, the diaphragm has two members, for example, a slit member that extends in the sub-scanning direction to limit the light beam in the main scanning direction and a slit member that extends in the main scanning direction to restrict the light beam in the sub-scanning direction. You may divide and install in a slit member.
光源1に使用するレーザーの発光点数が多い場合は、主走査方向の光束を制限するスリット部材を偏向器近傍に設けた方が、ジッターを低減することができる。また、同様に光源1に使用するレーザーの発光点数が多い場合は、副走査方向の光束を制限するスリット部材を結像レンズと共役な位置(概ね光源1と集光素子2の間)に設けた方が、複数のビームの印字間隔の均一性が向上する。このような技術的な観点を考慮した上で、複数の部材に分割した絞りを採用すればよい。 When the number of light emitting points of the laser used for the light source 1 is large, jitter can be reduced by providing a slit member that restricts the light beam in the main scanning direction in the vicinity of the deflector. Similarly, when the number of laser emission points used in the light source 1 is large, a slit member that restricts the light beam in the sub-scanning direction is provided at a position conjugate with the imaging lens (approximately between the light source 1 and the light condensing element 2). However, the uniformity of the printing intervals of the plurality of beams is improved. In consideration of such a technical viewpoint, a diaphragm divided into a plurality of members may be employed.
複数の偏向面(反射面)で構成された偏向器5は、図示しない駆動系により回転軸により回転駆動される。光源1から偏向器5への光路中に設けられる入射光学系によって偏向器5に導かれた入射光束は、回転駆動する任意の偏向面で偏向走査され、結像レンズ群6(fθレンズ)に導かれる。 The deflector 5 composed of a plurality of deflection surfaces (reflection surfaces) is rotationally driven by a rotation shaft by a drive system (not shown). The incident light beam guided to the deflector 5 by the incident optical system provided in the optical path from the light source 1 to the deflector 5 is deflected and scanned by an arbitrary deflection surface that is rotationally driven, and is applied to the imaging lens group 6 (fθ lens). Led.
次に、結像レンズ群6の作用について述べる。結像レンズ群6(fθレンズ)は、ガラス製またはプラスチック製の第1結像レンズ6aと第2結像レンズ6bの2枚構成である。結像レンズ群6は、偏向器5で反射偏向された光束を被走査面8上に集光し、ビームスポットを形成する。このビームスポットは、被走査面8上を等速走査する。プラスチック製の結像レンズは、金型に樹脂を充填させ冷却後に型から取り出す既知の成形技術にて製造される。これにより、ガラスレンズを使用した従来の走査レンズより安価に製造できる。 Next, the operation of the imaging lens group 6 will be described. The imaging lens group 6 (fθ lens) has a two-lens configuration of a first imaging lens 6a and a second imaging lens 6b made of glass or plastic. The imaging lens group 6 condenses the light beam reflected and deflected by the deflector 5 on the scanned surface 8 to form a beam spot. This beam spot scans the surface to be scanned 8 at a constant speed. The imaging lens made of plastic is manufactured by a known molding technique in which a mold is filled with a resin and is taken out of the mold after cooling. Thereby, it can be manufactured at a lower cost than a conventional scanning lens using a glass lens.
結像レンズ群6は、既知のパワー配置により設計される。例えば、第1結像レンズ6aは主に主走査方向にパワーを有するレンズとして構成される。レンズ面形状は、既知の関数で表現された形状である。主走査断面内の形状は光軸に対して対称であり、副走査方向に対しては入射面と出射面が同じ曲率の略ノンパワー(屈折力が略ゼロ)であっても良く、仕様に応じてパワーを持たせても良い。 The imaging lens group 6 is designed with a known power arrangement. For example, the first imaging lens 6a is configured as a lens having power mainly in the main scanning direction. The lens surface shape is a shape expressed by a known function. The shape in the main scanning section is symmetric with respect to the optical axis, and in the sub-scanning direction, the entrance surface and the exit surface may be substantially non-power (refractive power is substantially zero) with the same curvature. Power may be given accordingly.
一方の第2結像レンズ6bは、主に副走査方向にパワーを持つ非球面レンズであり、レンズ面形状は既知の関数で表現された非球面形状である。第2結像レンズ6bは、主走査断面内のパワーより副走査断面内のパワーの方が大きく、主走査断面内の形状は光軸に対して対称であり、軸上近傍の主走査方向は略ノンパワー(屈折力が略ゼロ)である。 One second imaging lens 6b is an aspherical lens having power mainly in the sub-scanning direction, and the lens surface shape is an aspherical shape expressed by a known function. In the second imaging lens 6b, the power in the sub-scanning section is larger than the power in the main-scanning section, the shape in the main-scanning section is symmetric with respect to the optical axis, and the main scanning direction near the axis is It is almost non-power (refractive power is almost zero).
副走査断面の形状は、入射面の曲率が極めて緩い略平面、出射面が軸上から軸外にかけて曲率が徐々に変化する凸形状であり、光軸に対して対称形状をしている。入射した光束に対し、主に副走査方向の結像及び主走査方向の若干の歪曲収差の補正を担っている。 The shape of the sub-scanning cross section is a substantially flat surface where the curvature of the entrance surface is extremely loose, and the exit surface is a convex shape whose curvature gradually changes from on-axis to off-axis, and is symmetrical with respect to the optical axis. The incident light beam is mainly responsible for image formation in the sub-scanning direction and correction of some distortion in the main scanning direction.
そして、結像レンズ群6による副走査方向の結像関係は、偏向反射面5aと被走査面8が略共役関係となる所謂倒れ補正系となっている。なお、結像レンズ群6を構成する結像レンズ(結像光学素子)の枚数は2枚に限らず、1枚あるいは3枚以上であっても良い。 The imaging relationship in the sub-scanning direction by the imaging lens group 6 is a so-called tilt correction system in which the deflecting / reflecting surface 5a and the scanned surface 8 are substantially conjugate. The number of imaging lenses (imaging optical elements) constituting the imaging lens group 6 is not limited to two, and may be one or three or more.
また、結像光学系は必ずしも上記のような構成をとる必要はなく、例えば、より結像性能を向上させるために光軸に対して非対称形状にしてもよい。 The imaging optical system is not necessarily configured as described above. For example, the imaging optical system may be asymmetric with respect to the optical axis in order to improve the imaging performance.
カバーガラス7は、副走査断面内で入射光束に対し角度を持つように傾けられている。これは、カバーガラス7での表面反射光が光源1に回帰しないようにするためである。カバーガラス7での表面反射光が光源1に回帰してしまうと、光源1のレーザー発振が不安定になり、光量が変動することがある。 The cover glass 7 is inclined so as to have an angle with respect to the incident light beam in the sub-scan section. This is to prevent the surface reflected light from the cover glass 7 from returning to the light source 1. If the surface reflected light from the cover glass 7 returns to the light source 1, the laser oscillation of the light source 1 may become unstable and the light quantity may fluctuate.
本実施形態では、発光量を所定量に制御するため、レーザー光源から出射される光束を光量検出センサーによってモニターし、駆動電流を制御するAPC(Auto Power Control)が行われる。また、同期検知のため、被走査面8上で有効画像域以外の像高の光束に対し、不図示の同期検知光学系を介して同期検知受光センサーに同期検知光を導き、印字書き出しのタイミングを制御している。 In this embodiment, in order to control the light emission amount to a predetermined amount, APC (Auto Power Control) is performed in which the light flux emitted from the laser light source is monitored by the light amount detection sensor and the drive current is controlled. Further, for synchronization detection, a synchronization detection light is guided to a synchronization detection light receiving sensor via a synchronization detection optical system (not shown) with respect to a light beam having an image height outside the effective image area on the scanned surface 8, and a print writing timing. Is controlling.
上記入射光学系、結像光学系、同期検知光学系などは、不図示の光学箱に精度良く保持され、光走査装置61を形成している。 The incident optical system, the imaging optical system, the synchronization detection optical system, and the like are accurately held in an optical box (not shown) to form an optical scanning device 61.
(被走査面に入射する光量分布の偏り抑制)
図1において、偏向器5によって偏向走査された光束が被走査面8の走査領域と直交するときの主光線を基準線(光軸)とする。そして、被走査面8の走査領域において、基準線に対し光源1がある側、光源1と反対側の一方における最大走査位置を第1の端部、他方における最大走査位置を第2の端部とする。本実施形態では、以下に述べるように、主走査断面において、第1の端部に入射する主光線と基準線とのなす第1の角度と、第2の端部に入射する主光線と基準線とのなす第2の角度とが異なるようにする。
(Bias suppression of light quantity distribution incident on the scanned surface)
In FIG. 1, the principal ray when the light beam deflected and scanned by the deflector 5 is orthogonal to the scanning area of the scanned surface 8 is defined as a reference line (optical axis). In the scanning area of the surface to be scanned 8, the maximum scanning position on the side where the light source 1 is located with respect to the reference line, the opposite side of the light source 1 is the first end, and the maximum scanning position on the other side is the second end And In the present embodiment, as described below, in the main scanning section, the first angle formed by the principal ray incident on the first end and the reference line, the principal ray incident on the second end, and the reference The second angle made with the line is made different.
図3及び図4は、単一のチップに複数の発光部を有するマルチビームレーザーを模式的に示した図である。各発光部102a、102b(又は104a〜104d)から出射された各々の光束の被走査面8上における副走査方向の間隔が所望の量になるように、回転角θeを調整して取り付けている。このとき、各々の光束の被走査面8上における主走査方向の間隔ずれは、発光タイミングの制御により、書き出し位置の調整を行っている。 3 and 4 are diagrams schematically showing a multi-beam laser having a plurality of light emitting portions on a single chip. The rotation angle θe is adjusted and attached so that the distance in the sub-scanning direction on the surface to be scanned 8 of each light beam emitted from each light emitting unit 102a, 102b (or 104a to 104d) becomes a desired amount. . At this time, with respect to the deviation in the main scanning direction on the surface to be scanned 8 of each light beam, the writing position is adjusted by controlling the light emission timing.
各々の光束は直線偏光であり、偏光方向は発光部の並ぶ方向に一致する。つまり、偏向器5の回転軸に垂直な平面(主走査断面)に対して回転角θeの方向の直線偏光の光束が出射される。光源1から出射される直線偏光の偏光方向が偏向器5の主走査断面に対して傾いている場合、その傾き角度に応じて、偏向面5aに対する各光束のS偏光成分とP偏光成分の比率が変化する。 Each light beam is linearly polarized light, and the polarization direction coincides with the direction in which the light emitting units are arranged. That is, a linearly polarized light beam in the direction of the rotation angle θe with respect to a plane (main scanning section) perpendicular to the rotation axis of the deflector 5 is emitted. When the polarization direction of the linearly polarized light emitted from the light source 1 is tilted with respect to the main scanning section of the deflector 5, the ratio of the S-polarized component and the P-polarized component of each light beam with respect to the deflecting surface 5a according to the tilt angle. Changes.
図8は反射面である偏向面5aのS偏光反射率及びP偏光反射率の入射角度依存性を示したグラフである。ここで、本実施形態における偏向面5a(アルミ表面で反射)には、一般的な保護膜が設けられている。偏向面5aの面法線と偏向面5aへの入射光を含む入射面の面内に電界の振動方向があるP偏光の反射率は、入射角度の変化に対して概ね一定である。一方で、偏向面5aの面法線と偏向面5aへの入射光を含む入射面の面に直交する方向に電界の振動方向があるS偏光の反射率は、入射角度の変化に応じて大きく変化する。 FIG. 8 is a graph showing the incident angle dependence of the S-polarized reflectance and the P-polarized reflectance of the deflecting surface 5a which is a reflective surface. Here, a general protective film is provided on the deflection surface 5a (reflected by the aluminum surface) in the present embodiment. The reflectance of the P-polarized light having the oscillation direction of the electric field in the plane of the incident surface including the surface normal of the deflecting surface 5a and the incident light on the deflecting surface 5a is substantially constant with respect to the change in the incident angle. On the other hand, the reflectance of S-polarized light having the direction of vibration of the electric field in the direction orthogonal to the surface normal of the deflecting surface 5a and the surface of the incident surface including the incident light on the deflecting surface 5a increases with changes in the incident angle. Change.
図3(b)に示すように発光部を2つ有し発光点間隔Leが90μmのマルチビームレーザーを用いた表1に示す従来構成では、回転角θeは3.88degであった。このとき、光源1から出射される直線偏光の偏光方向の偏向器5の主走査断面に対する傾きは、回転角θeに等しい3.88degであり、偏向面5aに対するP偏光成分が支配的となる。よって、偏向器5によって偏向走査される光束の光量分布は走査領域全体で概ね均一となる(図8)。 As shown in FIG. 3B, in the conventional configuration shown in Table 1 using a multi-beam laser having two light emitting portions and a light emitting point interval Le of 90 μm, the rotation angle θe was 3.88 deg. At this time, the inclination of the polarization direction of the linearly polarized light emitted from the light source 1 with respect to the main scanning section of the deflector 5 is 3.88 deg equal to the rotation angle θe, and the P-polarized component with respect to the deflection surface 5a is dominant. Therefore, the light amount distribution of the light beam deflected and scanned by the deflector 5 is substantially uniform over the entire scanning region (FIG. 8).
これに対し、本実施形態では図4に示すように、印刷速度の高速化に対応するため発光部を4つ有する。そして、装置の大型化を避けるため両端の発光点の距離Leが従来と同じ90μmになるよう各発光点同士の間隔Le´を30μmにした狭ピッチマルチビームレーザーを用いている。また、製造誤差等の影響を抑えて高画質化に寄与するため、副走査方向の横倍率を従来よりも低く設定し、表2に示す構成とし、回転角θeは21.37degである。 In contrast, in the present embodiment, as shown in FIG. 4, four light emitting units are provided to cope with an increase in printing speed. In order to avoid an increase in the size of the apparatus, a narrow pitch multi-beam laser is used in which the distance Le ′ between the light emitting points is 30 μm so that the distance Le between the light emitting points at both ends is 90 μm, which is the same as the conventional one. Further, in order to suppress the influence of manufacturing errors and the like and contribute to high image quality, the lateral magnification in the sub-scanning direction is set lower than that in the conventional case, and the configuration shown in Table 2 is used, and the rotation angle θe is 21.37 degrees.
このとき、光源1から出射される直線偏光の偏光方向の偏向器5の主走査断面に対する傾きは、回転角θeに等しい21.37degであり、偏向面5aに対するS偏光成分とP偏光成分が含まれる。 At this time, the inclination of the polarization direction of the linearly polarized light emitted from the light source 1 with respect to the main scanning section of the deflector 5 is 21.37 deg equal to the rotation angle θe, and includes an S-polarized component and a P-polarized component with respect to the deflecting surface 5a. It is.
図8に示した通り、偏光面5aのS偏光反射率は入射角度の変化に応じて大きく変化するため、偏向器5によって偏向走査される光束の光量分布は図9のグラフに示すように走査領域内で傾きを持ち、走査開始位置と走査終了位置で大小関係が生じる。具体的には、偏向器5で反射する反射光量は、偏向器5で反射される光束が第1の端部(第1の最大走査位置)に向かう際に対し、第2の端部(第2の最大走査位置)に向かう際の方が高い。すなわち、像高(主走査方向)に対応した偏向器での反射による光量分布が、第1の傾きを備えることとなる。 As shown in FIG. 8, since the S-polarized light reflectance of the polarization plane 5a changes greatly according to the change of the incident angle, the light amount distribution of the light beam deflected and scanned by the deflector 5 is scanned as shown in the graph of FIG. There is an inclination in the region, and a magnitude relationship occurs between the scan start position and the scan end position. Specifically, the amount of light reflected by the deflector 5 is such that the light beam reflected by the deflector 5 travels to the first end (first maximum scanning position), while the second end (first It is higher when heading to the maximum scanning position (2). That is, the light amount distribution by reflection by the deflector corresponding to the image height (main scanning direction) has the first inclination.
次に、結像光学系に入射する直前の光量に対する結像光学系を通過して被走査面に入射する直前の光量の比(結像光学系における通過率)を説明する。本実施形態における結像光学系における通過率は、像高(主走査方向)に対応した分布が第2の傾き(第1の傾きとは逆)を備え、第1の傾きと第2の傾きで相殺することで、被走査面に入射する光量分布の偏りを抑える。 Next, the ratio of the light amount immediately before entering the scanning surface after passing through the imaging optical system with respect to the light amount immediately before entering the imaging optical system (passage rate in the imaging optical system) will be described. In the imaging optical system according to the present embodiment, the distribution corresponding to the image height (main scanning direction) has a second inclination (opposite to the first inclination), and the first inclination and the second inclination. By canceling out, the bias of the light quantity distribution incident on the surface to be scanned is suppressed.
すなわち、各像高位置における被走査面に入射する光量Aは、偏向器により偏向された直後の光束で各像高位置に向かう光量Bと、各像高位置に向かう光束の結像光学系における通過率Cの積で表わされるため、上述した偏りを抑えることができる。 That is, the amount of light A incident on the surface to be scanned at each image height position is the amount of light B directed to each image height position with the light beam immediately after being deflected by the deflector, and the image forming optical system of the light beam directed to each image height position. Since it is represented by the product of the passing rate C, the above-described bias can be suppressed.
このように結像光学系における通過率の、像高位置に対応した分布が第2の傾きを備えるように、本実施形態では、第1の端部における主光線と基準線とのなす第1の角度と、第2の端部における主光線と基準線とのなす第2の角度とを異ならせる。具体的には、結像光学系における通過率が、偏向器で反射した直後の光束が第1の端部に向かう際に対し、第2の端部に向かう際の方が低いように、第1の角度と第2の角度とを異ならせる。 In this embodiment, the first ray formed by the principal ray and the reference line at the first end is arranged so that the distribution corresponding to the image height position in the imaging optical system has the second inclination. And the second angle formed by the principal ray at the second end and the reference line are made different from each other. Specifically, the pass rate in the imaging optical system is such that the light beam immediately after being reflected by the deflector is directed toward the first end, and is lower when directed toward the second end. The angle of 1 is different from the second angle.
結像光学系について、図1は本実施形態の主走査断面を、図5は副走査断面をそれぞれ模式的に示す。偏向器5によって偏向走査された光束を被走査面8上に導光する結像光学系は、結像レンズ6a及び結像レンズ6bから成る結像レンズ群6と折り返しミラーM1、カバーガラス7で構成されている。結像光学系の通過率に関し、結像光学系を通過した後の光量は、各光学素子の通過率としての透過率及び反射率の累積によって決まり、被走査面の走査領域内での光量分布の偏りは主に以下の3つの要素によって決まる。 As for the imaging optical system, FIG. 1 schematically shows a main scanning section of this embodiment, and FIG. 5 schematically shows a sub-scanning section. An imaging optical system that guides the light beam deflected and scanned by the deflector 5 onto the scanned surface 8 includes an imaging lens group 6 including an imaging lens 6a and an imaging lens 6b, a folding mirror M1, and a cover glass 7. It is configured. Regarding the pass rate of the imaging optical system, the amount of light after passing through the imaging optical system is determined by the accumulation of transmittance and reflectance as the pass rate of each optical element, and the light amount distribution in the scanning area of the scanned surface The bias is mainly determined by the following three factors.
第一の要素は、結像光学系における各光学素子の通過率の偏向走査による入射角度の変化に起因するものであり、それは基準線に対称な変化である。一例として、図10はカバーガラス7(屈折率1.5)のS偏光透過率及びP偏光透過率の入射角度依存性を示したグラフである。一方の偏光に注目してみると、基準線(入射角度0deg)から離れる(入射角度が大きくなる)に従って透過率が徐々に変化していき、カバーガラス7を通過した光束の光量分布は被走査面の走査領域内で基準線に対して略対称な湾曲成分を持つ。 The first element is caused by the change in the incident angle due to the deflection scanning of the pass rate of each optical element in the imaging optical system, which is a change symmetrical to the reference line. As an example, FIG. 10 is a graph showing the incident angle dependence of the S-polarized light transmittance and the P-polarized light transmittance of the cover glass 7 (refractive index 1.5). When attention is paid to one polarized light, the transmittance gradually changes as the distance from the reference line (incidence angle 0 deg) increases (incident angle increases), and the light quantity distribution of the light flux that has passed through the cover glass 7 is scanned. It has a curved component that is substantially symmetrical with respect to the reference line within the scanning region of the surface.
第二の要素は、偏向走査される直線偏光の偏光方向の傾きによって生じるS偏光成分とP偏光成分の比率の入射角度に応じた変化であり、偏向走査による各光学素子への入射角度と偏向方向の相対角度の変化によって傾き成分を与える。これにより、主に該光学素子を通過した光量分布には被走査面の走査領域内で傾き成分が加わる。 The second element is a change according to the incident angle of the ratio of the S-polarized light component and the P-polarized light component generated by the inclination of the polarization direction of the linearly polarized light that is deflected and scanned. An inclination component is given by a change in the relative angle of the direction. Thereby, an inclination component is added to the light quantity distribution mainly passing through the optical element within the scanning region of the surface to be scanned.
第三の要素は、製造誤差を含む各光学素子内での特性分布である。折り返しミラーは、反射膜を生成する過程で反射面内に膜厚のムラが生じ、部分的に反射率特性が変化することがある。偏向走査によって、折り返しミラーに対する入射角度の変化と同時に反射位置も連続的に変化するため、被走査面の走査領域内の光量分布に不規則な変化を与える場合がある。 The third element is a characteristic distribution within each optical element including manufacturing errors. In the folding mirror, in the process of generating the reflection film, unevenness of the film thickness occurs in the reflection surface, and the reflectance characteristics may partially change. Due to the deflection scanning, the reflection position continuously changes simultaneously with the change of the incident angle with respect to the folding mirror, and therefore, the light amount distribution in the scanning region of the surface to be scanned may be irregularly changed.
また、射出成形によって製造されたプラスチック製の結像レンズには複屈折が発生し易い。複屈折の発生したレンズを光束が通過すると、偏光が回転し走査位置応じてS偏光成分とP偏光成分の比率が変化、その後の光学素子における透過率及び反射率が変化する。 In addition, birefringence is likely to occur in a plastic imaging lens manufactured by injection molding. When the light beam passes through the birefringent lens, the polarized light rotates, the ratio of the S-polarized component and the P-polarized component changes according to the scanning position, and the transmittance and reflectance of the subsequent optical element change.
結像レンズの形状に起因する複屈折は、基準線(光軸)に対してほぼ対称に発生するが、金型構造や成形条件に起因する複屈折は、基準線(光軸)とは無関係に発生する。そのため、プラスチック製の結像レンズを含む結像光学系では、走査領域内の光量分布に基準線に対称な変化と同時に不規則な変化を与える場合がある。 Birefringence due to the shape of the imaging lens occurs almost symmetrically with respect to the reference line (optical axis), but birefringence due to the mold structure and molding conditions is independent of the reference line (optical axis). Occurs. For this reason, in an imaging optical system including a plastic imaging lens, the light amount distribution in the scanning region may be changed irregularly and simultaneously with a symmetric change with respect to the reference line.
さらに、プラスチック製の結像レンズで発生する複屈折の予測は困難なため、設計段階での対策が十分には行えず、試作段階で対応が必要になるケースもある。同時に、材料ロットの変化や金型の摩耗等で経時的に複屈折が変化する場合もある。 Furthermore, since it is difficult to predict birefringence generated in a plastic imaging lens, there are cases where measures cannot be taken sufficiently at the design stage and must be handled at the prototype stage. At the same time, the birefringence may change over time due to changes in material lots or wear of the mold.
以上のように、結像光学系を通過した光束の光量分布の偏りは、第一の要素として湾曲成分、第二の要素として傾き成分、第三の要素として不規則かつ予測困難な成分を併せ持つことになる。本実施形態では、特に第一の要素に対して効果を発揮し、第三の要素に対しても解決方法を提供することができる。 As described above, the deviation of the light amount distribution of the light beam that has passed through the imaging optical system has a curved component as the first element, an inclination component as the second element, and an irregular and difficult to predict component as the third element. It will be. In this embodiment, an effect is exhibited especially for the first element, and a solution can be provided for the third element.
(比較例との対比)
図11(a)は比較例としての従来の光走査装置(図6)を示し、走査範囲はθu=θlに設定されている。θuは光源1と同じ側の最大走査位置における主光線と基準線とのなす角、θlは光源1とは反対側の最大走査位置における主光線と基準線とのなす角である。前述の通り、マルチビームレーザーの回転角θeによって光源1から出射される直線偏光の偏光方向が傾く。そして、図11(b)に示すように偏向器5によって偏向された直後の光束の光量分布が走査領域内で傾く(像高に対応した光量分布が第1の傾きを備える)。
(Contrast with comparative example)
FIG. 11A shows a conventional optical scanning device (FIG. 6) as a comparative example, and the scanning range is set to θ u = θ l . θu is an angle formed between the principal ray and the reference line at the maximum scanning position on the same side as the light source 1, and θ l is an angle formed between the principal ray and the reference line at the maximum scanning position on the side opposite to the light source 1. As described above, the polarization direction of linearly polarized light emitted from the light source 1 is inclined by the rotation angle θe of the multi-beam laser. Then, as shown in FIG. 11B, the light amount distribution of the light beam immediately after being deflected by the deflector 5 is inclined in the scanning region (the light amount distribution corresponding to the image height has a first inclination).
一方、結像光学系では第一の要素によって図11(c)に示すように湾曲成分を持った光量分布となる。なお、図11の各グラフには、分かり易くするため走査領域内の光量分布を1次関数で近似した一点鎖線を追加している。 On the other hand, in the imaging optical system, a light quantity distribution having a curved component as shown in FIG. In addition, in each graph of FIG. 11, the dash-dot line which approximated the light quantity distribution in a scanning area | region with the linear function was added for easy understanding.
ここで、被走査面8上における光量分布は、偏向器5によって生じる光量分布(図11(b))と、結像光学系の通過率分布に相当する結像光学系によって生じる光量分布(図11(c))を積算したものである。そのため、被走査面8上における光量分布は、図11(d)に示すように光量分布として傾きを持つ。 Here, the light amount distribution on the surface to be scanned 8 includes a light amount distribution generated by the deflector 5 (FIG. 11B) and a light amount distribution generated by the imaging optical system corresponding to the pass rate distribution of the imaging optical system (FIG. 11). 11 (c)). Therefore, the light amount distribution on the scanned surface 8 has an inclination as the light amount distribution as shown in FIG.
このような比較例に対し、本実施形態について図12を用いて説明する。図12(a)に示すように、走査範囲はθu>θlに設定されている。そして、マルチビームレーザーの回転角θeによって光源1から出射される直線偏光の偏光方向が傾き、図12(b)に示すように偏向器5によって偏向された直後の光束の光量分布が走査領域内で傾く。すなわち、像高に対応した光量分布が第1の傾きを備える)。 With respect to such a comparative example, the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 12A, the scanning range is set to θ u > θ l . Then, the polarization direction of the linearly polarized light emitted from the light source 1 is inclined by the rotation angle θe of the multi-beam laser, and the light quantity distribution of the light beam immediately after being deflected by the deflector 5 as shown in FIG. Lean on. That is, the light amount distribution corresponding to the image height has a first inclination).
具体的には、本実施形態では第1の端部に向かう光束の光量は第2の端部に向かう光束の光量よりも少ない(走査開始位置(マイナス像高側)で小さく、走査終了位置(プラス側像高側)で大きくなっている)。 Specifically, in the present embodiment, the light amount of the light beam directed to the first end is smaller than the light amount of the light beam directed to the second end (small at the scanning start position (minus image height side), and the scanning end position ( It is larger on the positive side image height side)).
一方、結像光学系では第一の要素によって図12(c)に示すように湾曲成分を持った光量分布となる。なお、図12の各グラフには、分かり易くするため走査領域内の光量分布を1次関数で近似した一点鎖線と、実際には走査していない領域の光量分布を示した破線を追加している。 On the other hand, in the imaging optical system, a light quantity distribution having a curved component is obtained as shown in FIG. In addition, in each graph of FIG. 12, for the sake of clarity, a one-dot chain line that approximates the light amount distribution in the scanning region by a linear function and a broken line that indicates the light amount distribution in the region that is not actually scanned are added. Yes.
ここで、結像光学系を通過した光束の光量分布、即ち結像光学系における累積透過・反射光量(結像光学系の通過率に対応した通過光量)は、図12(c)に示す通り、基準線(像高0)に対称に湾曲している。このため、結像光学系に入射する直前の光量に対する被走査面に入射する直前の光量の比の値は、主走査方向において光軸に対称な形状となる。しかし、走査領域を主走査方向に偏らせる、即ち|θu―θl|>0とすることで、走査領域内の光量分布を1次関数で近似した一点鎖線のグラフに傾き(第1の傾きとは逆の第2の傾き)を与えることができる。 Here, the light quantity distribution of the light flux that has passed through the imaging optical system, that is, the cumulative transmitted / reflected light quantity (passing light quantity corresponding to the passing rate of the imaging optical system) in the imaging optical system is as shown in FIG. Are curved symmetrically with respect to the reference line (image height 0). For this reason, the value of the ratio of the light quantity just before entering the surface to be scanned with respect to the light quantity just before entering the imaging optical system has a shape symmetrical to the optical axis in the main scanning direction. However, by biasing the scanning area in the main scanning direction, that is, | θ u −θ l |> 0, the light amount distribution in the scanning area is inclined to a one-dot chain line graph approximated by a linear function (first A second slope opposite to the slope) can be provided.
すなわち、第1及び第2の端部に向かう光束の結像光学系に入射する直前の光量に対する被走査面に入射する直前の光量の比の値は、主走査方向において光軸に対称な分布形状の線上にあって、両者を結ぶ直線は第2の傾きを備える。本実施形態では、具体的には、走査開始位置(マイナス像高側)と走査終了位置(プラス側像高側)の大小関係が、前述の偏向器5による大小関係と逆になるように、θu>θlに設定する。 That is, the ratio of the amount of light just before entering the surface to be scanned with respect to the amount of light just before entering the imaging optical system of the light flux toward the first and second ends is a distribution symmetrical to the optical axis in the main scanning direction. A straight line connecting the both has a second inclination. Specifically, in the present embodiment, the magnitude relationship between the scan start position (minus image height side) and the scan end position (plus side image height side) is opposite to the magnitude relationship by the deflector 5 described above. θ u > θ l is set.
すると、被走査面8上における光量分布は、偏向器5によって生じる光量分布(図12(b))と、結像光学系の通過率分布に相当する結像光学系によって生じる光量分布(図12(c))を積算したものである。そのため、被走査面8上における光量分布は、図12(d)に示すように走査領域内の光量分布を1次関数で近似した一点鎖線のグラフの傾きが小さくなる。すなわち、被走査面8上における光量分布の差について、本実施形態を採用した図12(d)では、比較例における図11(d)に比べて良化している。 Then, the light amount distribution on the surface to be scanned 8 includes a light amount distribution generated by the deflector 5 (FIG. 12B) and a light amount distribution generated by the imaging optical system corresponding to the transmission rate distribution of the imaging optical system (FIG. 12). (C)) is integrated. For this reason, as shown in FIG. 12D, the light amount distribution on the surface to be scanned 8 has a small inclination of a one-dot chain line graph obtained by approximating the light amount distribution in the scanning region with a linear function. That is, the difference in the light amount distribution on the scanned surface 8 is improved in FIG. 12D in which the present embodiment is adopted compared to FIG. 11D in the comparative example.
(実施上の好ましい形態)
ここで、本実施形態をより有効的に実施するための指針として実施上の好ましい形態について説明する。図13は第2結像レンズ6bの主走査断面形状を模式的に示した図であり、(a)は従来の形状例、(b)は本実施形態のように走査領域を主走査方向に偏らせ、|θu―θl|>0とした場合の形状例である。本実施形態では、走査領域が広くなった側の主走査方向端部での肉厚を確保するため、中心(基準線)位置での肉厚を増やしている。
(Preferred form on implementation)
Here, the preferable form on implementation is demonstrated as a guideline for implementing this embodiment more effectively. 13A and 13B are diagrams schematically showing a main scanning cross-sectional shape of the second imaging lens 6b, in which FIG. 13A is a conventional shape example, and FIG. 13B is a scanning region in the main scanning direction as in the present embodiment. This is a shape example in the case of bias, | θ u −θ l |> 0. In the present embodiment, the thickness at the center (reference line) position is increased in order to ensure the thickness at the end portion in the main scanning direction on the side where the scanning region is widened.
ここで、第2結像レンズ6bがプラスチック製のレンズである場合、肉厚を増やすことは、材料の体積増加に加えて、成形時の冷却時間を長くする必要が生じ、レンズのコストが上がる要因となる。図14は、本実施形態における主走査偏心率とθu=θlの時を基準としたコスト比を示したグラフである。ここで、主走査偏心率は、以下のように定義する。 Here, when the second imaging lens 6b is a plastic lens, increasing the thickness requires increasing the cooling time at the time of molding in addition to increasing the volume of the material, thereby increasing the cost of the lens. It becomes a factor. FIG. 14 is a graph showing the main scanning eccentricity ratio and the cost ratio based on the time θ u = θ 1 in the present embodiment. Here, the main scanning eccentricity is defined as follows.
図14に示されるように、主走査偏心率が0.1程度まではレンズのコストは上がらず、それ以上では主走査偏心率が上がるに連れてコストも上がる。そのため、本実施形態の主走査偏心率は0.48で、コスト比は1.5倍になっている。 As shown in FIG. 14, the cost of the lens does not increase until the main scanning eccentricity is about 0.1, and the cost increases as the main scanning eccentricity increases above this. Therefore, the main scanning eccentricity of this embodiment is 0.48, and the cost ratio is 1.5 times.
主走査偏心率とコスト比の関係は、レンズの形状、大きさ、材質、製造方法等種々の因子によって変動する。また、比較対象とする電気的な補正手段等の構成にも寄るが、高速・高画質な光走査装置を低コストに得るという目的に照らし合わせると主走査偏心率は概ね0.5以下とするのが良い。 The relationship between the main scanning eccentricity and the cost ratio varies depending on various factors such as the shape, size, material, and manufacturing method of the lens. Although it depends on the configuration of the electrical correction means to be compared, the main scanning eccentricity is approximately 0.5 or less in light of the objective of obtaining a high-speed, high-quality optical scanning device at low cost. Is good.
続いて、マルチビームレーザーの回転角θeについて、実施上の好ましい形態を説明する。先ず、偏向器による光量分布の傾き(第1の傾き)を簡易的に見極める指針について説明する。図8に関し、偏光面5aで反射された光束の主光線が被走査面8と直交するときの入射角度におけるS偏光の角度依存性の微分係数の絶対値をabS、P偏光の角度依存性の微分係数の絶対値をabPとする。 Next, a preferred embodiment of the multi-beam laser rotation angle θe will be described. First, a guideline for simply determining the inclination (first inclination) of the light amount distribution by the deflector will be described. Referring to FIG. 8, the absolute value of the differential coefficient of the angle dependency of the S-polarized light at the incident angle when the principal ray of the light beam reflected by the polarization surface 5a is orthogonal to the surface to be scanned 8 is abS and the angle dependency of the P-polarized light. The absolute value of the differential coefficient is abP.
そして、直線偏光の偏光方向、即ち光源1の回転角がθeの時の偏光面5aに対するS偏光成分とP偏光成分の比率とabS及びabPを用いて、S偏光成分の影響度efSとP偏光成分の影響度efPを次の通り定義する。 Then, the influence degree efS and P polarization of the S polarization component are obtained by using the polarization direction of the linearly polarized light, that is, the ratio of the S polarization component to the polarization plane 5a when the rotation angle of the light source 1 is θe, and abS and abP. The influence degree efP of the component is defined as follows.
本実施形態の主走査断面の模式図である図1で、基準線と入射光学系によって偏向器5に導かれた入射光束の主光線とのなす角度は90degであり、偏光面5aで反射された光束の主光線が被走査面8と直交するときの入射角度は45degである。このとき、図8のグラフから入射角度45degの時のS偏光及びP偏光の角度依存性の微分係数の絶対値は、abS=0.00215、abP=0.00031である。このときのefSとefPの回転角θe依存性を図15のグラフに示す。 In FIG. 1, which is a schematic diagram of the main scanning section of the present embodiment, the angle formed between the reference line and the principal ray of the incident light beam guided to the deflector 5 by the incident optical system is 90 degrees, and is reflected by the polarization plane 5a. The incident angle when the principal ray of the luminous flux is orthogonal to the scanned surface 8 is 45 deg. At this time, from the graph of FIG. 8, the absolute values of the differential coefficients of the angle dependency of the S-polarized light and the P-polarized light at the incident angle of 45 deg are abS = 0.00215 and abP = 0.00031. The graph of FIG. 15 shows the dependency of efS and efP on the rotation angle θe.
efS>efPとなる回転角θeの範囲、即ち以下に示す条件式で偏向器による光量分布の傾きを生じるS偏光成分の影響が優位となり、本実施形態では回転角θeが8.25deg以上が推奨される条件となる。 The range of the rotation angle θe where efS> efP, that is, the influence of the S-polarized component that causes the gradient of the light amount distribution by the deflector in the following conditional expression is dominant. In this embodiment, the rotation angle θe is recommended to be 8.25 deg or more. It becomes a condition to be.
また、応用例として、図16に示すように実際の走査領域よりも広い範囲が走査可能な光走査装置を前提に、被走査面8に沿って主走査方向に移動可能な構成にすることができる。第三の要素(製造誤差)で、事前の予測(設計上)とは異なる、若しくは経時的な変化により被走査面における光量分布が変わったとしても対応できる。すなわち、例えば、走査領域Aから走査領域Bへと走査範囲の設定を変えるだけで、電気的な補正手段等に頼らずに被走査面における光量分布の偏りを抑えることができる。 Further, as an application example, on the premise of an optical scanning device capable of scanning a wider range than the actual scanning region as shown in FIG. 16, a configuration that can move in the main scanning direction along the scanned surface 8 is adopted. it can. The third factor (manufacturing error) is different from the previous prediction (design), or even if the light amount distribution on the scanned surface changes due to a change over time. That is, for example, by changing only the setting of the scanning range from the scanning region A to the scanning region B, it is possible to suppress the bias of the light amount distribution on the surface to be scanned without relying on an electrical correction unit or the like.
さらに、解像度やピッチ間隔等の変更によりマルチビームレーザーの回転角θeが変わる場合にも、偏向器5による光量分布の傾きの変化に応じて、走査範囲の設定を変えるだけで電気的な補正手段等に頼らずに光量分布の偏りを抑えることができる。 Furthermore, even when the rotation angle θe of the multi-beam laser changes due to a change in resolution, pitch interval, etc., the electrical correction means simply changes the setting of the scanning range in accordance with the change in the amount of light distribution by the deflector 5. The bias of the light quantity distribution can be suppressed without depending on the above.
以上、本実施形態によれば、低コスト化を実現しつつ、被走査面における複数の光束による光量分布の偏りの発生を抑制することができる。即ち、本実施形態でなく特許文献1によれば、折り返しミラーに所定の反射特性を持たせるために一般的な反射膜でなく専用の反射膜を設ける必要があり(特許文献1では結像光学系が折り返しミラーを備えない場合には適用できない)、高コストとなる。また、本実施形態でなくカバーガラスの透過率を部分的に変化させたり、特殊な反射率特性を持つ折り返しミラーを使用するという公知技術を用いる場合も、高コストとなってしまう。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of a deviation in light amount distribution due to a plurality of light beams on the surface to be scanned while realizing cost reduction. That is, according to Patent Document 1 instead of this embodiment, it is necessary to provide a dedicated reflection film instead of a general reflection film in order to give the folding mirror a predetermined reflection characteristic (In Patent Document 1, imaging optics is used). It cannot be applied when the system does not have a folding mirror), resulting in high cost. Further, not only in the present embodiment, but also in the case of using a known technique of partially changing the transmittance of the cover glass or using a folding mirror having special reflectance characteristics, the cost is increased.
《第2の実施形態》
本実施形態は、第1及び第2の被走査面にそれぞれ対応する第1及び第2の結像光学系を備え、偏向器が共用される光走査装置である。図7は、本実施形態の結像光学系の副走査断面を模式的に示した図、図17は斜入射光学系の副走査断面を模式的に示した図である。ここで、斜入射光学系とは、一つの偏向面に対して副走査方向斜めから光束を入射させる入射光学系のことを指している。
<< Second Embodiment >>
The present embodiment is an optical scanning device that includes first and second imaging optical systems corresponding to first and second scanned surfaces, respectively, and in which a deflector is shared. FIG. 7 is a diagram schematically showing the sub-scanning section of the imaging optical system of the present embodiment, and FIG. 17 is a diagram schematically showing the sub-scanning section of the oblique incidence optical system. Here, the oblique incident optical system refers to an incident optical system that allows a light beam to be incident on one deflection surface obliquely from the sub-scanning direction.
偏向器の数を少なくするため、偏向器の一つの偏向面で同じ方向に複数の光束を偏向している。また、偏向器の副走査方向の寸法を小さくするために同一偏向面に対して副走査方向にある角度をもって入射させている。 In order to reduce the number of deflectors, a plurality of light beams are deflected in the same direction by one deflecting surface of the deflector. Further, in order to reduce the size of the deflector in the sub-scanning direction, the deflector is incident on the same deflection surface at an angle in the sub-scanning direction.
同一偏向面にて偏向走査された複数の光束は、第1結像レンズ6aを通過した後、一方は折り返しミラーM1及びM2を介して第2結像レンズ6bを通過し、さらにカバーガラス7を介して、被走査面である感光ドラム8B上に集光する。他方は、第2結像レンズ6bを通過し、折り返しミラーM3とカバーガラス7を介して、被走査面である感光ドラム8A上に集光する。このようにして、同一偏向面で偏向された複数の光束が、結像光学系において折り返しミラー等で分離され、各々の光束で対応する被走査面を走査している。 A plurality of light beams deflected and scanned on the same deflection surface pass through the first imaging lens 6a, and then one of them passes through the second imaging lens 6b via the folding mirrors M1 and M2, and further passes through the cover glass 7. Then, the light is condensed on the photosensitive drum 8B which is the surface to be scanned. The other passes through the second imaging lens 6b and is condensed on the photosensitive drum 8A, which is the surface to be scanned, via the folding mirror M3 and the cover glass 7. In this way, a plurality of light beams deflected by the same deflection surface are separated by a folding mirror or the like in the imaging optical system, and the corresponding scanned surface is scanned with each light beam.
斜入射光学系を備えた光走査装置においては、各々の光路で折り返しミラーの枚数及び折り返し角度、あるいは結像レンズと折り返しミラーの配置順が異なる。そのため、結像光学系に入射する入射光量に対し、結像光学系を通過した光束の光量分布、即ち結像光学系における累積透過・反射光量(通過光量)が光路毎に異なる場合がある。 In an optical scanning device including an oblique incidence optical system, the number of folding mirrors and the folding angle or the arrangement order of the imaging lens and the folding mirror are different in each optical path. For this reason, the light quantity distribution of the light beam that has passed through the imaging optical system, that is, the cumulative transmitted / reflected light quantity (passing light quantity) in the imaging optical system may be different for each optical path with respect to the incident light quantity incident on the imaging optical system.
図18乃至図21は、本実施形態を採用した光走査装置で、結像光学系Bを通過することによる光量分布が傾きを備える場合に関連した図18、図19は、それぞれ被走査面A、被走査面Bに対応する。また、結像光学系Bを通過することによる光量分布が湾曲を備える場合に関連した図20、図21は、それぞれ被走査面A、被走査面Bに対応する。そして、(b)のグラフは偏向器5による光量分布、(c)は結像光学系による光量分布、(d)は被走査面8上における光量分布をそれぞれ示している。 FIGS. 18 to 21 are optical scanning devices adopting the present embodiment, and FIGS. 18 and 19 related to the case where the light amount distribution by passing through the imaging optical system B has an inclination, respectively. , Corresponding to the scanned surface B. Also, FIGS. 20 and 21 related to the case where the light amount distribution by passing through the imaging optical system B has a curve correspond to the scanned surface A and the scanned surface B, respectively. The graph (b) shows the light amount distribution by the deflector 5, (c) shows the light amount distribution by the imaging optical system, and (d) shows the light amount distribution on the scanned surface 8.
なお、各グラフには、分かり易くするため走査領域内の光量分布を1次関数で近似した一点鎖線と、実際には走査していない領域の光量分布を示した破線を追加している。 For easy understanding, each graph includes a one-dot chain line obtained by approximating the light amount distribution in the scanning region with a linear function and a broken line indicating the light amount distribution in the region not actually scanned.
本実施形態では、複数の光路で共用している偏向器5による光量分布は傾きを持っている。そして、被走査面8Aに向かう光路は共に第1の実施形態で説明した通り、θu>θlと設定することで、被走査面8A上における光量分布の偏りを抑えている。 In this embodiment, the light quantity distribution by the deflector 5 shared by a plurality of optical paths has an inclination. Then, as described in the first embodiment, the optical path toward the scanned surface 8A is set as θ u > θ l to suppress the deviation of the light amount distribution on the scanned surface 8A.
一方、被走査面8Bに向かう光路については、θu>θlと設定しても被走査面8B上における像面照度分布の偏りに変化が起こらない(図19(d))、あるいはθu>θlと設定すると被走査面8B上で光量分布の差を増大させる(図21(d))。 On the other hand, with respect to the optical path toward the scanned surface 8B, even if θ u > θ l is set, the bias of the image surface illuminance distribution on the scanned surface 8B does not change (FIG. 19 (d)), or θ u. > with the setting theta l increases the difference between the light quantity distribution on the scanned face 8B (FIG. 21 (d)).
なお、図21の被走査面8Bに向かう光路に限定すると、走査範囲をθu<θlと設定することで、光量分布の差を低減することはできるが、図20の被走査面8A上で光量分布の差を増大させることとなる。 When the optical path toward the scanned surface 8B in FIG. 21 is limited, the difference in the light amount distribution can be reduced by setting the scanning range as θ u <θ l . However, on the scanned surface 8A in FIG. This increases the difference in the light quantity distribution.
従来のように走査範囲をθu=θlと設定し、各々の被走査面上における光量分布の差が許容量を超え両方の光路で電気的な補正手段を必要とする場合に比べ、本実施形態では片方の光路で電気的な補正手段を省くことができる。そして、他方の被走査面上における光量分布の差は増大するが、これについてのみ電気的な補正を行えばよい。 Compared to the conventional case where the scanning range is set as θ u = θ 1 and the difference in the light amount distribution on each scanning surface exceeds the allowable amount, and electrical correction means are required in both optical paths. In the embodiment, electrical correction means can be omitted in one optical path. The difference in the light amount distribution on the other surface to be scanned increases, but only this need be electrically corrected.
以上、本実施形態によれば、第1の実施形態と同様に、低コスト化を実現しつつ、被走査面における複数の光束による光量分布の偏りの発生を抑制することができる。 As described above, according to the present embodiment, as in the first embodiment, it is possible to suppress the occurrence of bias in the light amount distribution due to a plurality of light beams on the surface to be scanned while realizing cost reduction.
(変形例)
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
(Modification)
As mentioned above, although preferable embodiment of this invention was described, this invention is not limited to these embodiment, A various deformation | transformation and change are possible within the range of the summary.
(変形例1)
上述した実施形態では、第1の角度θu、第2の角度θlを設定するものであったが、図16で述べたように少なくとも一方が可変であるように構成することができる。具体的な手段としては、光源1の発光の開始、終了のタイミング(すなわち印字書き出し、書き終わりのタイミング)を制御する発光制御手段が用いられる。
(Modification 1)
In the above-described embodiment, the first angle θ u and the second angle θ l are set. However, as described with reference to FIG. 16, at least one of them can be configured to be variable. As specific means, light emission control means for controlling the start and end timings of the light emission of the light source 1 (that is, the timing of printing start and end of writing) is used.
(変形例2)
上述した実施形態では、結像光学系が折り返しミラーを備えるものであったが、本発明は結像光学系に折り返しミラーを備えないものであっても適用できる。
(Modification 2)
In the embodiment described above, the imaging optical system includes the folding mirror, but the present invention can be applied even if the imaging optical system does not include the folding mirror.
1・・光源、5・・偏向器、6・・結像レンズ群、8・・被走査面 1 .... light source, 5 .... deflector, 6 .... imaging lens group, 8 .... scanned surface
Claims (12)
前記偏向器に入射する光束は、振動方向が主走査断面に対して傾いた直線偏光であり、
主走査断面内において、前記走査領域における第1及び第2の端部に入射する主光線と光軸とのなす角度は互いに異なり、
前記偏向器により偏向された直後の光束のうち、前記第1の端部に向かう光束の光量は、前記第2の端部に向かう光束の光量よりも少なく、
前記第1の端部に向かう光束の前記結像光学系に入射する直前の光量に対する前記被走査面に入射する直前の光量の比の値は、前記第2の端部に向かう光束の前記結像光学系に入射する直前の光量に対する前記被走査面に入射する直前の光量の比の値よりも大きいことを特徴とする光走査装置。 A light source having a plurality of light emitting portions, a deflector that deflects a light beam from the light source and scans a scanning region on the surface to be scanned in the main scanning direction, and a light beam deflected by the deflector is guided to the scanning region. An imaging optical system,
The light beam incident on the deflector is linearly polarized light whose vibration direction is inclined with respect to the main scanning section,
In the main scanning section, the angle formed between the principal ray incident on the first and second end portions in the scanning region and the optical axis is different from each other,
Of the light beam immediately after being deflected by the deflector, the light amount of the light beam toward the first end is less than the light amount of the light beam toward the second end,
The value of the ratio of the amount of light just before entering the scanned surface to the amount of light just before entering the imaging optical system of the light beam going to the first end is the concatenation of the light beam going to the second end. An optical scanning device characterized by being larger than a value of a ratio of a light amount immediately before entering the scanned surface to a light amount immediately before entering the image optical system.
前記第1及び第2の結像光学系の少なくとも一方が前記結像光学系となることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光走査装置。 An optical scanning device including first and second imaging optical systems corresponding to first and second scanned surfaces, respectively, and sharing the deflector,
4. The optical scanning device according to claim 1, wherein at least one of the first and second imaging optical systems is the imaging optical system. 5.
前記偏向器によって走査された光束の主光線が前記被走査面と直交するときの、前記偏向器におけるS偏光及びP偏光の反射率の入射角度依存性の微分係数の絶対値を夫々abS、abPとするとき、
When the principal ray of the light beam scanned by the deflector is orthogonal to the surface to be scanned, the absolute values of the differential coefficients of the incident angle dependence of the reflectance of the S-polarized light and the P-polarized light in the deflector are abS and abP, respectively. And when
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