JP2966858B2 - Image forming device - Google Patents

Image forming device

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JP2966858B2
JP2966858B2 JP1195688A JP19568889A JP2966858B2 JP 2966858 B2 JP2966858 B2 JP 2966858B2 JP 1195688 A JP1195688 A JP 1195688A JP 19568889 A JP19568889 A JP 19568889A JP 2966858 B2 JP2966858 B2 JP 2966858B2
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temperature
light
image
reference temperature
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宗雄 時田
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Toshiba TEC Corp
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Toshiba Corp
Toshiba TEC Corp
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【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明は、例えばレーザプリンタ等の画像形成装置に
関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Purpose of the Invention] (Industrial application field) The present invention relates to an image forming apparatus such as a laser printer.

(従来の技術) 近年、レーザプリンタが種々実用に供されている。(Prior Art) In recent years, various laser printers have been put to practical use.

レーザプリンタは、レーザ発生器より発生されたレー
ザビームが回転多面鏡により偏向走査され、このレーザ
ビームはミラー、集光レンズ等の光学系を経て記録媒体
である感光体ドラム上に導かれる。これにより、あらか
じめ帯電手段により帯電された感光体ドラムが露光され
た静電潜像が形成される。この静電潜像は現像装置によ
り顕像化された後、所定の用紙に転写、定着される。
In a laser printer, a laser beam generated by a laser generator is deflected and scanned by a rotating polygon mirror, and the laser beam is guided to a photosensitive drum as a recording medium via an optical system such as a mirror and a condenser lens. As a result, an electrostatic latent image is formed in which the photosensitive drum previously charged by the charging unit is exposed. After the electrostatic latent image is visualized by a developing device, it is transferred and fixed on a predetermined sheet.

従来、この種装置においては、装置の温度変化により
感光体の感度が変化するにもかかわらずレーザビームの
スポット径は温度変化に対して一定であった。
Conventionally, in this type of apparatus, the spot diameter of the laser beam has been constant with respect to the temperature change even though the sensitivity of the photoconductor changes due to the temperature change of the apparatus.

(発明が解決しようとする課題) このように、従来においては、装置の温度変化により
感光体の感度が変化するにもかかわらずレーザビームの
スポット径は温度変化に対して一定であるため、装置の
温度が変化すると静電潜像の大きさが変化し画質が低下
するといった問題があった。
(Problems to be Solved by the Invention) As described above, in the related art, the spot diameter of the laser beam is constant with respect to the temperature change even though the sensitivity of the photoconductor changes due to the temperature change of the apparatus. When the temperature changes, the size of the electrostatic latent image changes and the image quality deteriorates.

本発明は上記課題を解決すべくなされたもので、その
目的とするところは、装置の温度変化による画質の低下
を無くし、安定した画質が得られるようにした画像形成
装置を提供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of preventing a decrease in image quality due to a temperature change of the apparatus and obtaining a stable image quality. It is.

〔発明の構成〕[Configuration of the invention]

(課題を解決するための手段) 本発明は、上記課題を解決するために、 基準温度(t0)より所定の割合で温度が低下した時
(t1)に第1の変化量で感度が低下するとともに、前記
基準温度(t0)より前記所定の割合で温度が上昇した時
(t2)に前記第1の変化量より小さな第2の変化量で感
度が上昇する像担持体と、 レーザ光を発光する光源と、 この光源から発光されたレーザ光を平行光に変換する
第1の光学部材と、 この第1の光学部材により平行光化された前記レーザ
光を偏向する回転多面鏡からなる偏向手段と、 この偏向手段により偏向された前記レーザ光を前記像
担持体に導くとともに、前記偏向手段の回転多面鏡の鏡
面のバラツキによる影響を補正する第2の光学部材と、
を具備してなり、 前記第1及び第2の光学部材は、温度変化により形状
及び屈折率の変化の大きいプラスチック材により形成さ
れ、前記第1及び第2の光学部材の雰囲気温度が前記基
準温度より変化した場合に形状が変化するとともに屈折
率が変動し、前記基準温度の時(t0)、前記基準温度よ
り前記所定の割合で温度が低下した時(t1)、及び前記
基準温度より前記所定の割合で温度が上昇した時(t
2)、前記像担持体上でのそれぞれのレーザ光の径をDt
0、Dt1、及びDt2とすると、 Dt1>Dt2>Dt0 の関係を満たすように焦点距離が変化することを特徴と
する画像形成装置を提供するものである。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, according to the present invention, when the temperature decreases at a predetermined rate from the reference temperature (t0) (t1), the sensitivity decreases at the first change amount. And an image carrier whose sensitivity increases by a second variation smaller than the first variation when the temperature rises at the predetermined rate (t2) from the reference temperature (t0); and emits laser light. A light source, a first optical member for converting a laser beam emitted from the light source into a parallel beam, and a rotating polygon mirror for deflecting the laser beam parallelized by the first optical member. A second optical member that guides the laser light deflected by the deflecting means to the image carrier and corrects the influence of variations in the mirror surface of the rotating polygon mirror of the deflecting means;
The first and second optical members are formed of a plastic material having a large change in shape and refractive index due to a temperature change, and the ambient temperature of the first and second optical members is set to the reference temperature. When the temperature changes further, the shape changes and the refractive index fluctuates, and when the temperature is at the reference temperature (t0), when the temperature decreases at the predetermined rate from the reference temperature (t1), and when the temperature is lower than the reference temperature. When the temperature rises at the rate of (t
2) The diameter of each laser beam on the image carrier is Dt
Provided is an image forming apparatus characterized in that the focal length changes so as to satisfy the relationship of Dt1>Dt2> Dt0, where 0, Dt1, and Dt2.

(作用) すなわち、本発明によれば、画像形成装置の温度が変
化したために記録媒体の光の感度が変化した場合(例え
ば減少した場合)でも同時にレーザビームのスポット径
も変化する(例えば大きくなる)ことにより、形成され
る静電潜像の大きさの変化を少なくでき、温度変があっ
ても安定した画質を得ることが可能となる。
(Operation) That is, according to the present invention, even when the light sensitivity of the recording medium changes (for example, decreases) due to a change in the temperature of the image forming apparatus, the spot diameter of the laser beam also changes (for example, increases) at the same time. Accordingly, a change in the size of the formed electrostatic latent image can be reduced, and stable image quality can be obtained even when there is a temperature change.

(実施例) 以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら説明す
る。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第2図は本発明に係る記録装置としてのレーザープリ
ンタを示すものであり、この図中52は筐体である。この
筐体52内の中央部には矢印方向に回転される感光体ドラ
ム(像担持体)54が設けられ、この感光体ドラム54の下
方には露光装置56が設けられている。この露光装置56
は、画像情報に基づいて感光体ドラム54上の所定部位を
露光するもので、この露光部位から感光体ドラム54の回
転方向に沿って順に、現像装置58、転写ローラ60、除電
ランプ62、および帯電チャージャ64が配置されている。
また、筐体52の底部には着脱自在な給紙カセット66が、
筐体52内の上部には定着装置68が、それぞれ設けられて
いる。給紙カセット66内の用紙pは、まず、給紙ローラ
70によって給出され、その後、アライニングローラ72に
よって整位される。次いで、この整位された用紙pは、
感光体ドラム54と転写ローラ60との間の転写部および定
着装置68を順次通過して一対の排紙ローラ74へ送られ、
この排紙ローラ74によって筐体52上部の排紙トレイ6上
に排紙される。なお、78は給紙カセット66と排紙トレイ
76との間に配置された制御装置である。
FIG. 2 shows a laser printer as a recording apparatus according to the present invention. In FIG. 2, reference numeral 52 denotes a housing. A photosensitive drum (image carrier) 54, which is rotated in the direction of the arrow, is provided at a central portion in the housing 52, and an exposure device 56 is provided below the photosensitive drum 54. This exposure device 56
Exposes a predetermined portion on the photosensitive drum 54 based on image information, and sequentially from the exposed portion along the rotation direction of the photosensitive drum 54, a developing device 58, a transfer roller 60, a static elimination lamp 62, and A charging charger 64 is provided.
A detachable paper cassette 66 is provided at the bottom of the housing 52.
A fixing device 68 is provided in an upper part in the housing 52, respectively. First, the paper p in the paper feed cassette 66 is
70 and then aligned by aligning rollers 72. Next, the aligned paper p is
It sequentially passes through a transfer section between the photoconductor drum 54 and the transfer roller 60 and the fixing device 68 and is sent to a pair of paper discharge rollers 74,
The paper is discharged onto the paper discharge tray 6 above the housing 52 by the paper discharge rollers 74. Reference numeral 78 denotes a paper cassette 66 and a paper discharge tray.
It is a control device arranged between the control device and the control device.

しかして、画像形成時には、先ず、感光体ドラム54の
表面が帯電チャージャ64によって一様に帯電される。つ
いで、この帯電された感光体ドラム54が感光装置56によ
って露光走査される。これにより静電潜像が感光体ドラ
ム54上に形成される。ついで、現像装置58によってこの
静電潜像に現像剤が供給され、これにより静電潜像が顕
像化され、現像剤像が形成される。ついで、この現像剤
像は転写部において転写ローラ60によって用紙p上に転
写される。この用紙p上に転写された現像剤像は定着装
置68によって用紙p上に定着され、その後排紙ローラ74
によって排紙トレイ76上に排紙される。一方、現像剤像
が用紙p上に転写された後の感光体ドラム54の表面は除
電ランプ62によって除電され、次のサイクルのために準
備される。
Thus, at the time of image formation, first, the surface of the photosensitive drum 54 is uniformly charged by the charging charger 64. Next, the charged photosensitive drum 54 is exposed and scanned by the photosensitive device 56. As a result, an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum 54. Next, a developer is supplied to the electrostatic latent image by the developing device 58, whereby the electrostatic latent image is visualized and a developer image is formed. Next, the developer image is transferred onto the sheet p by the transfer roller 60 at the transfer section. The developer image transferred onto the sheet p is fixed on the sheet p by a fixing device 68, and thereafter, a discharge roller 74
Is discharged onto the discharge tray 76. On the other hand, the surface of the photosensitive drum 54 after the transfer of the developer image onto the sheet p is neutralized by the neutralization lamp 62, and is prepared for the next cycle.

第3図および第4図に示すように、上記筐体52の底部
には穴80が設けられ、この穴80を介して上記露光装置56
の着脱が行われる。この露光装置56のケース82の両側面
にはそれぞれL字状の溝84が設けられ、また、これら以
外の一側面に凹部86が設けられている。一方、筐体52に
は、上記溝84と係合する一対のピン88および上記凹部86
に嵌合する凸部90が設けられている。露光装置56を筐体
52に取付ける際には、上記ピン88に溝84を合せて筐体52
の下部から露光装置56を挿入し、その後水平方向にスラ
イドさせ、ピン88が溝84の端に位置したところで筐体52
の凸部90とケース82の凹部86とが嵌合する。これにより
露光装置56は上下方向および回転方向に対しての移動が
規制され、感光体ドラム54に対して位置決めされる。露
光装置56はこの位置決めされた状態でねじ92によって筐
体52に固定される。これにより、露光装置56は独立的に
着脱することができ、また、ねじ92を外した状態でも定
位置で保持されるので、組立性が良いとともに、位置出
し調整が不要である。
As shown in FIGS. 3 and 4, a hole 80 is provided at the bottom of the housing 52, and the exposure device 56 is inserted through the hole 80.
Is attached and detached. L-shaped grooves 84 are provided on both side surfaces of the case 82 of the exposure device 56, and a concave portion 86 is provided on the other side surface. On the other hand, the housing 52 has a pair of pins 88 that engage with the grooves 84 and the recesses 86.
There is provided a projection 90 that fits into the projection. Exposure unit 56 with housing
When mounting to the housing 52, align the groove 84 with the pin 88 above.
The exposure device 56 is inserted from the lower part of the housing 52 and then slid horizontally, and when the pin 88 is located at the end of the groove 84, the housing 52 is
And the concave portion 86 of the case 82 are fitted. Accordingly, the movement of the exposure device 56 in the vertical direction and the rotation direction is regulated, and the exposure device 56 is positioned with respect to the photosensitive drum 54. The exposure device 56 is fixed to the housing 52 by screws 92 in this positioned state. As a result, the exposure device 56 can be independently attached and detached, and is held at a fixed position even when the screw 92 is removed, so that the assembling property is good and the positioning adjustment is unnecessary.

第5図および第6図に示すように、露光装置56のケー
ス82の上面にはレーザーユニット94が設けられている。
このレーザーユニット94には半導体レーザー(光源)96
およびコリメータレンズ(第1の光学部材)98が一体的
にセットされている。この半導体レーザー96は画像情報
に応じて変調されたレーザービームLを発生するもの
で、この発生されたレーザービームLはコリメータレン
ズ98によって平行化される。また、このレーザーユニッ
ト94は半導体レーザー96から発せられたレーザービーム
Lの光軸(すなわちコリメートレンズ98により平行化さ
れたレーザービームLの光軸)を回転軸心として回転自
在に取付けられている。さらに、レーザーユニット94
は、半導体レーザー96から発せられたレーザービームL
の光軸が後述する回転多面鏡100と第1のfθレンズ102
との間の光走査面に略垂直になるように、ケース82に取
付けられている。
As shown in FIGS. 5 and 6, a laser unit 94 is provided on the upper surface of the case 82 of the exposure apparatus 56.
The laser unit 94 includes a semiconductor laser (light source) 96
And a collimator lens (first optical member) 98 are integrally set. The semiconductor laser 96 generates a laser beam L modulated in accordance with image information. The generated laser beam L is collimated by a collimator lens 98. The laser unit 94 is rotatably mounted around the optical axis of the laser beam L emitted from the semiconductor laser 96 (that is, the optical axis of the laser beam L collimated by the collimating lens 98). In addition, the laser unit 94
Is the laser beam L emitted from the semiconductor laser 96
The optical axis of which is described below is a rotating polygon mirror 100 and a first fθ lens 102.
And is attached to the case 82 so as to be substantially perpendicular to the light scanning surface between them.

第5図に示すように、ケース82の内部にはプリズムユ
ニット104が設けられている。このプリズムユニット104
は2個の三角プリズム106を有しており、これら三角プ
リズム106は、その頂角が同じ向きとなるように、その
両端がそれぞれ1個の板ねじ108によって保持部材110に
保持されている。そして、コリメータレンズ98によって
平行化されたレーザービームLは、この2個の三角プリ
ズム106によって感光体ドラム54上で適当なスポットサ
イズになるように断面形状の一方向のみ縮小され、同時
に、略直角方向に偏向される。また、この保持部材110
はケースに設けられた穴112に回転自在に嵌合されてい
るとともにねじ114によって所望の位置で固定されてい
る。したがって、このねじ114によって保持部材110の回
転位置を微調整することで、三角プリズム106からの射
出光を所望の方向に微調整することができる。
As shown in FIG. 5, a prism unit 104 is provided inside the case. This prism unit 104
Has two triangular prisms 106. Both ends of these triangular prisms 106 are held by holding members 110 by one plate screw 108 so that their apical angles are in the same direction. The laser beam L collimated by the collimator lens 98 is reduced by the two triangular prisms 106 in only one direction of the cross-sectional shape so as to have an appropriate spot size on the photosensitive drum 54, and at the same time, substantially perpendicularly. Deflected in the direction. The holding member 110
Is rotatably fitted into a hole 112 provided in the case and is fixed at a desired position by a screw 114. Therefore, by finely adjusting the rotational position of the holding member 110 with the screw 114, the light emitted from the triangular prism 106 can be finely adjusted in a desired direction.

第6図に示すように、ケース82の内部には偏向走査装
置(偏向手段)116が設けられている。この偏向走査装
置116は、モータ118を有し、このモータ118はケース82
の上壁部に取付けられている。このモータ118のシャフ
ト120は下方へ傾斜して突出しており、このシャフト120
には回転多面鏡100が取付けられている。この回転多面
鏡100は、三角プリズム106,106により偏向されたレーザ
ービームLを感光体ドラム54上の記録領域に対応する幅
だけ偏向走査するものである。ここで、回転多面鏡100
は、±45゜程度の広角走査が行なえるように、側面に6
個の反射面122を有する六角柱状のものが用いられてい
る。
As shown in FIG. 6, a deflection scanning device (deflection means) 116 is provided inside the case 82. The deflection scanning device 116 has a motor 118, and the motor 118
It is attached to the upper wall. The shaft 120 of the motor 118 is projected downward and inclined.
Is equipped with a rotating polygon mirror 100. The rotary polygon mirror 100 deflects and scans the laser beam L deflected by the triangular prisms 106, 106 by a width corresponding to a recording area on the photosensitive drum 54. Here, the rotating polygon mirror 100
Is 6 mm on the side so that wide angle scanning of about ± 45 ° can be performed.
A hexagonal prism having two reflecting surfaces 122 is used.

すなわち、回転多面鏡100から感光体ドラム54までの
距離は、第21図に示す従来装置が261mmであるのに対
し、258mmである。また、従来装置はA4サイズ用である
ので、210mmの幅の被走査部を焦点距離f=215mmのfθ
レンズで走査すると、θ=(1/2)×(210/f)(rad)
=(1/2)×(210/215)×(180/π)=±28゜で済み、
回転多面鏡としては側面に8個の反射面を有する八角柱
状のものが用いられているが、本実施例の装置はA4サイ
ズ用であるので有効焦点距離fを略同一の209mmとし、2
97mmの幅の被走査部を走査するとしてθ=(1/2)×(2
97/209)×(180/π)=±41゜の画角が必要となる。こ
のため、六角柱状のものが用いられている。
That is, the distance from the rotary polygon mirror 100 to the photosensitive drum 54 is 258 mm, compared to 261 mm in the conventional apparatus shown in FIG. In addition, since the conventional device is for A4 size, the scanned portion having a width of 210 mm is set to a focal length f = 215 mm fθ
When scanning with a lens, θ = (1/2) x (210 / f) (rad)
= (1/2) × (210/215) × (180 / π) = ± 28 ゜
As the rotary polygon mirror, an octagonal prism having eight reflecting surfaces on the side surface is used. However, since the device of this embodiment is for A4 size, the effective focal length f is set to substantially the same 209 mm, and 2
Assuming that a scanned portion having a width of 97 mm is scanned, θ = (1/2) × (2
97/209) × (180 / π) = ± 41 °. For this reason, a hexagonal column is used.

また、上記ケース82内には第1と第2のfθレンズ10
2,124からなるfθレンズ系(第2の光学部材)126およ
び第1と第2のミラー128,130が設けられている。第2
のfθレンズ124は上部に設けられ、第2のミラー130は
モータ118の近傍に配置されている。上記回転多面鏡100
によって偏向走査されたレーザービームLは、第1のf
θレンズ102を通過後、第1と第2のミラー128,130で順
次反射される。第2のミラー130で反射されたレーザー
ビームLは、回転多面鏡100と第1のfθレンズ102との
間を通過し、さらに第2のfθレンズ124を通過した
後、感光体ドラム54上で集光されかつ感光体ドラム54の
幅方向(主走査方向)に走査される。ここで、第1のf
θレンズ102の幅は、有効走査角がたとえば±40゜とな
るように設定されている。第1のfθレンズ102が正の
屈折率を有することから、第2のfθレンズ84の幅は、
有効走査角がたとえば±32゜となるように設定されてい
る。第2のfθレンズ124の一端側には第3のミラー132
が設けられ(第4図参照)、この第3のミラー132は、
走査角+32゜以上のレーザービームLがモータ118のシ
ャフト120と直交する方向に反射されその一部のレーザ
ービームLが光電変換素子134で検出されるように、配
置されている。光電変換素子134は記録開始位置を制御
するための信号を得るものである。
In the case 82, the first and second fθ lenses 10
An fθ lens system (second optical member) 126 composed of 2,124 and first and second mirrors 128, 130 are provided. Second
Lens 124 is provided at the upper part, and the second mirror 130 is disposed near the motor 118. Rotating polygon mirror 100
The laser beam L deflected and scanned by the first f
After passing through the θ lens 102, the light is sequentially reflected by the first and second mirrors 128 and 130. The laser beam L reflected by the second mirror 130 passes between the rotary polygon mirror 100 and the first fθ lens 102, and further passes through the second fθ lens 124, and then on the photosensitive drum 54. The light is collected and scanned in the width direction (main scanning direction) of the photosensitive drum 54. Here, the first f
The width of the θ lens 102 is set so that the effective scanning angle is, for example, ± 40 °. Since the first fθ lens 102 has a positive refractive index, the width of the second fθ lens 84 is
The effective scanning angle is set to, for example, ± 32 °. A third mirror 132 is provided at one end of the second fθ lens 124.
(See FIG. 4), and the third mirror 132
The laser beam L having a scanning angle of + 32 ° or more is arranged so as to be reflected in a direction orthogonal to the shaft 120 of the motor 118, and a part of the laser beam L is detected by the photoelectric conversion element 134. The photoelectric conversion element 134 is for obtaining a signal for controlling the recording start position.

上記第1および第2のfθレンズ102,124のそれぞれ
の光入射面102a,124aおよび光射出面102b,124bはそれぞ
れ非球面形状に形成されている。
The light incidence surfaces 102a and 124a and the light emission surfaces 102b and 124b of the first and second fθ lenses 102 and 124 are respectively formed in aspherical shapes.

すなわち、第1図に示すように、第1のfθレンズ10
2は、光入射面102aが凹面、光射出面102bが凸面であっ
て、正の屈折力を有するレンズである。第2のfθレン
ズ124は、光入射面124aおよび光射出面124bのいずれも
光軸部分124a1が凹面、その両側部分124a2が凸面であっ
て、少なくとも光軸上では負の屈折力を有するレンズで
ある。
That is, as shown in FIG.
Reference numeral 2 denotes a lens having a positive refractive power in which the light incident surface 102a is concave and the light exit surface 102b is convex. The second fθ lens 124 is a lens having a concave optical surface portion 124a1 and a convex surface on both side portions 124a2 of both the light incident surface 124a and the light exit surface 124b, and having a negative refractive power at least on the optical axis. is there.

ここで、第1および第2のfθレンズ102,124のそれ
ぞれの光入射面102a,124aおよび光射出面102b,124bはそ
れぞれ、三次元座標において、偏向面をy−z平面、光
軸をz軸とすると、y−z平面上でのレンズ面の高さz
と距離yとの関係式 で表わされる。
Here, the light entrance surfaces 102a and 124a and the light exit surfaces 102b and 124b of the first and second fθ lenses 102 and 124 respectively have a three-dimensional coordinate system in which a deflecting surface is a yz plane, and an optical axis is a z axis. Then, the height z of the lens surface on the yz plane
Relation between distance and distance y Is represented by

但し、RDは曲率半径、AD,AE,AF,AGはそれぞれ4次,6
次,8次、10次の非球面係数で、|AD|+|AE|+|AF|+…≠
0である。
Where RD is the radius of curvature, AD, AE, AF, and AG are quaternary and 6 respectively.
| AD | + | AE | + | AF | +… ≠
0.

そして、第1のfθレンズ102は、光入射面102aの曲
率を1/|RD1|、光射出面102bの曲率を1/|RD2|とすると、 の関係が成立つようになっている。なお、レンズ面が物
体側(半導体レーザー96側)に対して凹の時RDは負であ
る。
The first fθ lens 102 has a curvature of the light incident surface 102a of 1 / | RD 1 | and a curvature of the light exit surface 102b of 1 / | RD 2 | Is established. When the lens surface is concave with respect to the object side (semiconductor laser 96 side), RD is negative.

また、第2のfθレンズ124は、光入射面124aの曲率
を1/|RD3|、光射出面124bの曲率を1/|RD4|とすると、 の関係が成立つようになっている。
The second fθ lens 124 has a curvature of the light incident surface 124a of 1 / | RD 3 | and a curvature of the light exit surface 124b of 1 / | RD 4 | Is established.

さらに、第1のfθレンズ102の光入射面102aおよび
光射出面102b、第2のfθレンズ124の光入射面124a
は、上記の関係式で表わされる曲線zを光軸(z軸)の
まわりに回転させた形状に形成されている。
Further, the light incident surface 102a and the light exit surface 102b of the first fθ lens 102, and the light incident surface 124a of the second fθ lens 124
Is formed in a shape obtained by rotating the curve z represented by the above relational expression around the optical axis (z axis).

また、第2のfθレンズ124の光射出面124bは、上記
の関係式で表わされる曲線zをy軸に平行でかつ光軸
(z軸)上のレンズ面からz=cvxの距離にある直線を
回転軸として回転して得られるトーリック面に形成され
ている。
The light exit surface 124b of the second fθ lens 124 is a straight line that is parallel to the y-axis and at a distance of z = cvx from the lens surface on the optical axis (z-axis). Is formed on the toric surface obtained by rotating the rotation about the rotation axis.

ここで、AD,AE,AF,AGの範囲は、レンズの最大半径をA
Pとすると、 |AD|<100/(AP)4,|AE|<100/(AP)6, |AF|<100/(AP)8,|AG|<100/(AP)10 の範囲にある。この範囲は、次数に対し係数が大きすぎ
ないようにし、レンズがあまり不格好な形状にならない
範囲である。
Here, the range of AD, AE, AF, AG is the maximum radius of the lens as A
If P, | AD | <100 / (AP) 4 , | AE | <100 / (AP) 6 , | AF | <100 / (AP) 8 , | AG | <100 / (AP) 10 is there. This range is a range where the coefficient is not too large with respect to the order and the lens does not have a very awkward shape.

なお、上記トーリック面を表わす方程式は、第7図に
おいて、曲線zと光軸(z軸)との交点をz=0、回転
軸の位置をz=1/cvzとすれば、 上記の曲線zを表わす式と、 x2+(1/cvx−z1=(1/cvx−z) とから、 となる。また、曲線zは、y−z平面内すなわちビーム
偏向面内にあるが、感光体ドラム54からの迷光等を考慮
する場合、y−z平面から少しずらしても良い。
The equation representing the toric surface can be obtained by assuming that the intersection of the curve z and the optical axis (z axis) is z = 0 and the position of the rotation axis is z = 1 / cvz in FIG. And x 2 + (1 / cvx−z 1 ) 2 = (1 / cvx−z), Becomes Further, the curve z is in the yz plane, that is, in the beam deflection plane, but may be slightly shifted from the yz plane when stray light from the photosensitive drum 54 is considered.

また、第1のfθレンズ102の光入射面102aと、回転
多面鏡100でのレーザービームLの反射点との距離l
は、第1および第2のfθレンズ102,124を組合せた焦
点距離をfとすると、l=f/15〜f/3の範囲に設定され
ている。例えばこの距離lは30mmであり、また、f=20
9mmとすると、この場合、l/f=30/209=1/7である。
Further, the distance l between the light incident surface 102a of the first fθ lens 102 and the reflection point of the laser beam L on the rotary polygon mirror 100
Is set in the range of l = f / 15 to f / 3, where f is the focal length obtained by combining the first and second fθ lenses 102 and 124. For example, this distance 1 is 30 mm, and f = 20
Assuming 9 mm, in this case, l / f = 30/209 = 1/7.

また、第1のfθレンズ102は、そのfθ特性の歪率
(y−fθ)/y[yは像面でのビーム位置]が10%以内
となるように設定されている。
The first fθ lens 102 is set so that the distortion factor (y−fθ) / y [y is the beam position on the image plane] of the fθ characteristic is within 10%.

また、第2のfθレンズ124の光射出面124bから像面
(感光体ドラム54)までの距離dは、第1および第2の
fθレンズ102,124を組合せた焦点距離をfとすると。
d=f/22〜f/3の範囲に設定されている。例えばこの距
離dは30mmであり、また、f=209mmとすると、この場
合、d/f=30/209=1/7となる。
The distance d from the light exit surface 124b of the second fθ lens 124 to the image plane (photosensitive drum 54) is assumed to be f, the focal length obtained by combining the first and second fθ lenses 102 and 124.
d = f / 22 to f / 3. For example, if the distance d is 30 mm and f = 209 mm, in this case, d / f = 30/209 = 1/7.

また、第2のfθレンズ124は、偏向面内の光束によ
って作られる像面湾曲の修正量が0〜30mm程度となるよ
うに設定されている。
Further, the second fθ lens 124 is set so that the correction amount of the field curvature created by the light beam in the deflection surface is about 0 to 30 mm.

上記第1および第2のfθレンズ102,124はたとえば
アクリル等のプラスチック材で短冊形状に形成されてい
る。また、第2のfθレンズ124は、第8図〜第11図に
示すように、相対向する2面の周縁部を除く部分(使用
部)140を光軸に沿う方向に凹ませた断面凹状に形成さ
れている。そして、この使用部140に光入射面124aおよ
び光射出面124bが形成され、その周縁部が補強部142と
なっている。また、光入射面124aおよび光射出面124bが
形成されていない面には断面凹状に肉取りした肉取り部
144が形成されている。
The first and second fθ lenses 102 and 124 are formed in a strip shape from a plastic material such as acrylic, for example. As shown in FIGS. 8 to 11, the second fθ lens 124 has a concave (cross-sectional) section in which a portion (use portion) 140 excluding two opposing peripheral portions is recessed in a direction along the optical axis. Is formed. Then, a light incident surface 124a and a light exit surface 124b are formed in the use portion 140, and the peripheral portion thereof serves as a reinforcing portion 142. In addition, on the surface where the light incident surface 124a and the light exit surface 124b are not formed, a hollow portion having a concave cross section is formed.
144 are formed.

以上の構成によれば、以下の作用効果を得ることがで
きる。
According to the above configuration, the following operation and effect can be obtained.

(1) 第1および第2のfθレンズ102,124のそれぞ
れの光入射面102a,124aおよび光射出面120b,124bを非球
面形状としたので、±45゜程度の広い走査角に対してf
θ特性を満足することができるとともに像面湾曲を補正
することができる。これにより、装置の小型化および低
価格化が図れる。
(1) Since the light entrance surfaces 102a, 124a and the light exit surfaces 120b, 124b of the first and second fθ lenses 102, 124 are aspherical, f is large for a scanning angle of about ± 45 °.
The θ characteristic can be satisfied, and the field curvature can be corrected. As a result, the size and cost of the device can be reduced.

すなわち、半導体レーザー96の変調は通常時間に比例
して行われる。一方、回転多面鏡100は一定の角速度で
回転する。この回転多面鏡100に平行化されたレーザー
ビームLが入射した場合を無限遠の物点と考えると、物
点の高さは、回転多面鏡100の入射角θに対してtanθに
比例する。しかしながら、反射されたレーザービームL
は第1および第2のfθレンズ102,124によって歪曲さ
れ、入射角θに比例した像高yが得られる。この像高y
はy=fθ(rad)で表わされる。ここで、fが焦点距
離としてでなく、比例係数として一定となるような非球
面に第1および第2のfθレンズが形成されている。し
たがって、広い走査角に対しても十分なfθ特性を満足
することができる。
That is, the modulation of the semiconductor laser 96 is normally performed in proportion to the time. On the other hand, the rotating polygon mirror 100 rotates at a constant angular velocity. Assuming that the parallelized laser beam L is incident on the rotating polygon mirror 100 as an object point at infinity, the height of the object point is proportional to tan θ with respect to the incident angle θ of the rotating polygon mirror 100. However, the reflected laser beam L
Is distorted by the first and second fθ lenses 102 and 124, and an image height y proportional to the incident angle θ is obtained. This image height y
Is represented by y = fθ (rad). Here, the first and second fθ lenses are formed on an aspheric surface where f is not a focal length but a constant as a proportional coefficient. Therefore, a sufficient fθ characteristic can be satisfied even for a wide scanning angle.

この場合、第1のfθレンズ102は、光入射面102aが
凹面、光射出面102bが凸面であって、正の屈折力を有す
る非球面レンズであり、第12図に示すようなfθ特性を
示し、また像面湾曲も生じる。しかしながら、第2のf
θレンズ124は、光入射面124aおよび光射出面124bのい
ずれも光軸部分124a1が凹面、その両側部分124a2が凸面
であって、光軸上では負の屈折力を有する非球面レンズ
であるため、光軸部分では負の屈折力を有するが、光軸
から離れるにしたがって一旦正の屈折力を有することに
なる。したがって、第1のfθレンズ102のfθ特性と
y−z平面内の光束によって作られる像面の湾曲を補正
することができる。すなわち、第1のfθレンズ102の
屈折力が正の時、第2のfθレンズ124の屈折力が負と
なるので、ペッツバール曲率を可及的に0に近似するこ
とができ、これにより±45度程度の広い走査角に対して
もfθ特性を満足することができるとともにy−z平面
内の光束によって作られる像面の湾曲を防止することが
できる。したがって、レーザービームLを広い走査角で
走査することができるので、回転多面鏡100から感光体
ドラム54に至る光路を短くすることができ、これにより
装置の小型化が図れる。また、y−z平面上において平
行レーザービームLを感光体ドラム54上に集光させるこ
とができるので、解像力を向上させることができる。
In this case, the first fθ lens 102 is an aspherical lens having a positive refractive power with the light incident surface 102a being a concave surface and the light emitting surface 102b being a convex surface, and has an fθ characteristic as shown in FIG. As well as field curvature. However, the second f
The θ lens 124 is a non-spherical lens having a negative refractive power on the optical axis, in which both the light incident surface 124a and the light exit surface 124b have a concave optical axis portion 124a1 and convex portions on both side portions 124a2. The optical axis portion has a negative refractive power, but has a positive refractive power as the distance from the optical axis increases. Therefore, it is possible to correct the curvature of the image plane formed by the fθ characteristic of the first fθ lens 102 and the light beam in the yz plane. That is, when the refractive power of the first fθ lens 102 is positive, the refractive power of the second fθ lens 124 is negative, so that the Petzval curvature can be approximated to 0 as much as possible. The fθ characteristics can be satisfied even for a scanning angle as wide as about degrees, and the curvature of the image plane created by the light beam in the yz plane can be prevented. Therefore, since the laser beam L can be scanned at a wide scanning angle, the optical path from the rotary polygon mirror 100 to the photosensitive drum 54 can be shortened, and the size of the apparatus can be reduced. Further, since the parallel laser beam L can be focused on the photosensitive drum 54 on the yz plane, the resolving power can be improved.

また、第2のfθレンズ124の光射出面124aをトーリ
ック面としたので、y−z平面上における像面湾曲補正
とは別個に、x−z平面と直交する断面内の光束によっ
て作られる像面の湾曲すなわちx軸方向(副走査方向)
への面倒れを補正することができる。すなわち、工作精
度等により回転多面鏡100の反射面122が傾いていても、
レーザービームLをy−z平面上で集光させることがで
きる。すなわち、副走査方向における面倒れ補正像面
を、y−z平面上における平行レーザービームの焦点す
なわち像面と一致させることができる。
Further, since the light exit surface 124a of the second fθ lens 124 is a toric surface, an image formed by a light beam in a cross section orthogonal to the xz plane is obtained separately from the field curvature correction on the yz plane. Surface curvature, ie, x-axis direction (sub-scan direction)
Can be corrected. That is, even if the reflecting surface 122 of the rotary polygon mirror 100 is inclined due to machining accuracy or the like,
The laser beam L can be focused on the yz plane. That is, it is possible to make the plane tilt correction image plane in the sub-scanning direction coincide with the focal point of the parallel laser beam, that is, the image plane on the yz plane.

なお、回転多面鏡100の回転に伴って反射面122での反
射点も、たとえば2mm程度移動するが、この反射点の移
動は入射レーザービームLの光軸に沿っているので、反
射が入射に対して直角である場合は、瞳の移動として取
扱うことができ、像の位置には影響しないと考えられ
る。しかしながら、入射レーザービームLの径に対応し
た焦点深度は面倒れ補正光学系として必要である。ここ
で、焦点深度は、トーリック面であるところの第2のf
θレンズ124の光射出面124bをできるだけ像側すなわち
感光体ドラム54に近付けた方が縦倍率が小さくなるの
で、深くなり、面倒れ補正に対して有利となる。焦点深
度としては、例えばビーム径±2.5mm程度が要求され
る。
The reflection point on the reflection surface 122 also moves, for example, by about 2 mm with the rotation of the rotating polygon mirror 100. However, since the movement of this reflection point is along the optical axis of the incident laser beam L, the reflection is If it is perpendicular to the pupil, it can be treated as a movement of the pupil, and it is considered that the position of the image is not affected. However, the depth of focus corresponding to the diameter of the incident laser beam L is necessary for the surface tilt correction optical system. Here, the depth of focus is the second f which is the toric surface.
When the light exit surface 124b of the θ lens 124 is as close to the image side as possible, that is, as close to the photosensitive drum 54 as possible, the longitudinal magnification becomes smaller, so that the depth becomes deeper, which is advantageous for surface tilt correction. As the depth of focus, for example, a beam diameter of about ± 2.5 mm is required.

(2) 第1のfθレンズ102の光入射面102aおよび光
射出面102bを非球面形状とし、第1のfθレンズ102の
光入射面102aと回転多面鏡100の反射面122でのレーザー
ビームLの反射点との距離lをl=f/15〜f/3としたの
で、回転多面鏡100と第1のfθレンズ102との間を、第
2のミラー130で反射したレーザービームLが回転多面
鏡100と第1のfθレンズ102との間を通過できるような
間隔とすることができる。
(2) The light incident surface 102a and the light exit surface 102b of the first fθ lens 102 have an aspherical shape, and the laser beam L on the light incident surface 102a of the first fθ lens 102 and the reflection surface 122 of the rotary polygon mirror 100. Since the distance l to the reflection point of l is l = f / 15 to f / 3, the laser beam L reflected by the second mirror 130 rotates between the rotating polygon mirror 100 and the first fθ lens 102. The spacing may be such that it can pass between the polygon mirror 100 and the first fθ lens 102.

すなわち、l=f/15=14(mm)とすると、回転多面鏡
100の外端と第1のfθレンズ102の光入射面102aとの間
が2mmとなり、これ以下(l<1/15)では第2のミラー1
30で反射されたレーザービームLを通過させることがで
きなくなる。逆に、lを大きくとると、第1のfθレン
ズ102が第1のミラー128に当たってしまい、しかも、第
1および第2のfθレンズ102,124を長くかつ厚くしな
ければならないため、レンズ素材が多く必要かつ成形時
間も多くかかり、コスト高となる。このような設計上の
理由から、lは最大f/15(l<f/15)が望ましい。
That is, if l = f / 15 = 14 (mm), the rotating polygon mirror
The distance between the outer end of the lens 100 and the light incident surface 102a of the first fθ lens 102 is 2 mm.
The laser beam L reflected at 30 cannot be passed. Conversely, if l is increased, the first fθ lens 102 will hit the first mirror 128, and the first and second fθ lenses 102 and 124 must be long and thick, requiring a large amount of lens material. In addition, the molding time is long and the cost is high. For such a design reason, 1 is desirably f / 15 at the maximum (l <f / 15).

また、第1のfθレンズ102は、そのfθ特性の歪率
(y−fθ)/y[yは像面でのビーム位置]が10%以内
となるようにしたので、第2のfθレンズ124での歪み
と偏向面内における光束によって作られる像面の湾曲と
の両方を大きく補正することができる。
The first fθ lens 102 has a distortion ratio (y−fθ) / y [y is the beam position on the image plane] of the fθ characteristic of 10% or less. , And the curvature of the image plane created by the light beam in the deflection surface can be largely corrected.

すなわち、第1のfθレンズ102は第2のfθレンズ1
24と組合わせて本来の性能を発揮するが、歪みに関して
は第1のfθレンズ102によってかなりのところまで補
正しておかなければ、第2のfθレンズで歪みと像面湾
曲との両方を大きく補正できない。したがって、第1の
fθレンズ102によって歪みをかなりのところまで補正
しておくことにより、第2のfθレンズ124を主に像面
湾曲の補正に用いることができる。ここで用いられる第
1のfθレンズ102の歪みは、例えば第12図に示すよう
に、最大で(y−fθ)/y=8.7/164=5.3%であった。
That is, the first fθ lens 102 is
In combination with the lens 24, the original performance is exhibited. However, unless the distortion is corrected to a considerable extent by the first fθ lens 102, both the distortion and the field curvature are greatly increased by the second fθ lens. Cannot correct. Therefore, by correcting distortion to a considerable extent by the first fθ lens 102, the second fθ lens 124 can be used mainly for correction of field curvature. The distortion of the first fθ lens 102 used here was (y−fθ) /y=8.7/164=5.3% at the maximum as shown in FIG. 12, for example.

(3) 第2のfθレンズ124の光入射面124aおよび光
射出面124bを、y−z平面上におけるレンズ面が上記曲
線zで表わされる形状となる非球面形状とし、しかも、
第2のfθレンズ124の光射出面124bから感光体ドラム5
4までの距離dをd=f/22〜f/3としたので、十分な面倒
れ補正(偏向面に直交する断面内の光束によって作られ
る像面の湾曲の補正)が行なえるとともに設計上におい
て支障を生じない。
(3) The light entrance surface 124a and the light exit surface 124b of the second fθ lens 124 have an aspherical shape such that the lens surface on the yz plane has a shape represented by the curve z, and
From the light exit surface 124b of the second fθ lens 124 to the photosensitive drum 5
Since the distance d to 4 is set to d = f / 22 to f / 3, sufficient surface tilt correction (correction of curvature of an image plane formed by a light beam in a cross section orthogonal to the deflecting surface) can be performed and design is possible. Does not cause any problems.

すなわち、第2のfθレンズ124を感光体ドラム54か
ら難し過ぎると、モータ118に当たる等の支障が生じ
る。また、トーリック面形状の光射出面の屈折力が弱く
なり、副走査方向(x−z平面に沿う方向)のビーム径
が大きくなってしまう。さらに、d=f/3以上とする
と、十分な面倒れ補正が得られなくなる。逆に、dを小
さくするにつれてレンズの厚さを厚くする必要があり、
製作上不利となる。たとえばd=f/22以下ではレンズの
厚さが25mm以上となる。従って、d=f/22〜f/3とする
ことが設計上望ましい。
In other words, if the second fθ lens 124 is too difficult from the photosensitive drum 54, troubles such as contact with the motor 118 will occur. In addition, the refractive power of the light emission surface having the toric surface shape becomes weak, and the beam diameter in the sub-scanning direction (the direction along the xz plane) increases. Further, if d = f / 3 or more, sufficient tilt correction cannot be obtained. Conversely, it is necessary to increase the thickness of the lens as d decreases.
It is disadvantageous in production. For example, when d = f / 22 or less, the thickness of the lens becomes 25 mm or more. Therefore, it is desirable in design that d = f / 22 to f / 3.

また、第2のfθレンズ124は、偏向面内の光束によ
って作られる像面の湾曲の修正量が0〜30mm程度となる
ようにしたので、さらに十分な面倒れ補正を行なうこと
ができる。
In addition, the second fθ lens 124 is configured so that the amount of correction of the curvature of the image plane formed by the light beam in the deflection surface is set to about 0 to 30 mm, so that it is possible to perform more sufficient surface tilt correction.

すなわち、前述したように、第1のfθレンズ102で
はfθ特性を主としているので、像面湾曲を小さくでき
ない。このため、第2のfθレンズ124の像面湾曲修正
能力は比較的大きい必要がある。しかし、第2のfθレ
ンズ124でfθ特性の補正を若干行ない、かつ、面倒れ
補正も行なっているので、かなり大きな修正量を持たせ
ることは困難であり、しかも、第1のfθレンズ102で
像面湾曲を30mm以内にすることができる。したがって、
第2のfθレンズ124のみの像面湾曲の修正量は0〜30m
m程度で良いことになる。ここで、第13図は第1のfθ
レンズ102のみの場合の像面湾曲を示している。偏向面
内の光束によって作られる像面の湾曲は7mm程度である
が、これは第2のfθレンズ124で補正される。また、
偏向面に直交する断面内の光束によって作られる像面の
湾曲(面倒れ)は25mm程度であるが、これは主に第2の
fθレンズ124のトーリック面形状の光射出面124bで補
正される。
That is, as described above, since the first fθ lens 102 mainly has fθ characteristics, the field curvature cannot be reduced. For this reason, the field curvature correcting ability of the second fθ lens 124 needs to be relatively large. However, since the second fθ lens 124 slightly corrects the fθ characteristic and also performs surface tilt correction, it is difficult to provide a considerably large correction amount. Further, the first fθ lens 102 Field curvature can be kept within 30 mm. Therefore,
The correction amount of the field curvature of only the second fθ lens 124 is 0 to 30 m
About m is good. Here, FIG. 13 shows the first fθ
The field curvature when only the lens 102 is used is shown. The curvature of the image plane created by the light beam in the deflection surface is about 7 mm, and this is corrected by the second fθ lens 124. Also,
The curvature (surface tilt) of the image plane formed by the light beam in the cross section orthogonal to the deflection surface is about 25 mm, but this is mainly corrected by the light exit surface 124b of the second fθ lens 124 having a toric surface shape. .

(4) 第1および第2のfθレンズ102,124は、、プ
ラスチック材で非球面形状に成形したので、高精度かつ
安価に提供することができる。
(4) Since the first and second fθ lenses 102 and 124 are formed in an aspherical shape using a plastic material, they can be provided with high accuracy and at low cost.

すなわち、この第1および第2のfθレンズ102,124
における収差特性は、第14図〜第16図に示すように、常
温(25℃)においては、非常に良く補正されている。主
に、プラスチック材の屈折率の変化による温度による変
化でも一応使用範囲にある。
That is, the first and second fθ lenses 102 and 124
As shown in FIGS. 14 to 16, the aberration characteristic at is corrected very well at normal temperature (25 ° C.). Mainly, even a change due to a temperature due to a change in the refractive index of the plastic material is within the usage range.

また、第1および第2のfθレンズ102,124はともに
短冊形状に形成したので、専有体積が小さくなり、これ
により成形時間が短くなり、コストが下げられる。
Further, since both the first and second fθ lenses 102 and 124 are formed in a strip shape, the occupied volume is reduced, thereby shortening the molding time and reducing the cost.

また、第2のfθレンズ124は、相対向する2面の周
縁部を除く部分(使用部)140を光軸に沿う方向に凹ま
せた断面凹状に形成し、この使用部140に光入射面124a
および光射出面124bを形成したので、光入射面124aおよ
び光射出面124bを個々に形成することができ、精度を向
上することができる。
Further, the second fθ lens 124 is formed such that a portion (used portion) 140 excluding the peripheral portions of the two opposing surfaces is recessed in a section along the optical axis, and a light incident surface is formed on the used portion 140. 124a
Since the light exit surface 124b is formed, the light entrance surface 124a and the light exit surface 124b can be individually formed, and the accuracy can be improved.

さらに、光入射面124aおよび光射出面124bが形成され
ていない面には断面凹状に肉取りした肉取り部144を形
成したので、強度を低下させることなく成形時間を短縮
することができる。
Furthermore, since the light-receiving surface 144a and the light-exiting surface 124b are not provided with the lightening portion 144 having a light-walled concave cross-section, the molding time can be shortened without lowering the strength.

すなわち、精密なプラスチックレンズの成形には通常
1mm厚さ当たり1分かかる。したがって、レンズの厚さ
はなるべく薄い方が精度、コストの点で有利である。し
かし、短にレンズを薄くするだけではレンズが反ってし
まう。また、レンズの使用部140は中央部の僅か1mm幅位
の部分である。
In other words, precision plastic lens molding is usually
It takes 1 minute per 1mm thickness. Therefore, the thinner the lens is, the more advantageous in terms of accuracy and cost. However, simply shortening the lens will warp the lens. The used portion 140 of the lens is a central portion having a width of only 1 mm.

また、この様な装置における記録媒体は光感度特性が
温度により変化する場合がある。例えば、本実施例にお
ける感光体ドラム54の光感度と温度の関係は第21図で示
される。第21図において、縦軸はある電位に帯電した感
光体ドラム54にあるエネルギーの光を当てた場合の感光
体ドラム54上の残留電位を示し、横軸は温度を示してい
る。残留電位の値が小さいほど感度が良いといえる。こ
の図では、温度が低くなるほど感度が低下することが示
されている。
Further, the light sensitivity characteristics of the recording medium in such an apparatus may change with temperature. For example, the relationship between the photosensitivity of the photosensitive drum 54 and the temperature in this embodiment is shown in FIG. In FIG. 21, the vertical axis indicates the residual potential on the photosensitive drum 54 when light of a certain energy is applied to the photosensitive drum 54 charged to a certain potential, and the horizontal axis indicates the temperature. It can be said that the smaller the value of the residual potential, the better the sensitivity. This figure shows that the sensitivity decreases as the temperature decreases.

本実施例の場合、光の当った部分の現像剤が着く反転
現像であるため、例えば温度が低下して感度が悪くなる
と静電潜像は同エネルギー、ビーム径で露光した常温で
の静電潜像よりも小さくなる。
In the case of the present embodiment, since the reversal development is performed in which the developer at the portion irradiated with light arrives, for example, when the temperature is lowered and the sensitivity is deteriorated, the electrostatic latent image is exposed at the same energy and beam diameter at normal temperature. It is smaller than the latent image.

したがって、常温と同じ大きさの像を形成するために
は低温時に於いてビーム径は大きくなければならない。
Therefore, in order to form an image having the same size as at room temperature, the beam diameter must be large at low temperatures.

温度変化に対してビーム径を変化させる手段として
は、コリメータレンズ98や集光レンズであるfθレンズ
102,124などの光学素子を保持する保持部材に、バイメ
タル等温度により大きさ、形状の変化する部材を用いる
ことにより、コリメータレンズ98や集光8レンズである
fθレンズ102,124を温度変化に対応して移動させるな
どで実現できる。
Means for changing the beam diameter with respect to temperature change include a collimator lens 98 and an fθ lens which is a condenser lens.
The collimator lens 98 and the fθ lenses 102 and 124, which are eight condensing lenses, are moved in accordance with the temperature change by using a member that changes in size and shape depending on temperature, such as bimetal, as a holding member that holds an optical element such as 102 and 124. Can be realized.

また、コリメータレンズ98や集光レンズであるfθレ
ンズ102,124などの光学素子自体を温度変化による形
状、屈折率の変化の大きいプラスチック材を用いて作る
ことによっても実現できる。
Further, it can also be realized by forming optical elements themselves such as the collimator lens 98 and the fθ lenses 102 and 124 as condensing lenses using a plastic material whose shape and refractive index change largely due to temperature change.

すなわち、温度の変化による形状、屈折率の変化によ
り焦点距離が変化するため固定距離にある記録媒体とし
ての感光体ドラム54上でのビーム径が変化する。
That is, since the focal length changes due to a change in shape and refractive index due to a change in temperature, the beam diameter on the photosensitive drum 54 as a recording medium at a fixed distance changes.

とくに、レンズ自体をプラスチック材で作製すればレ
ンズ移動の為の構造部材が不要であり、構成、組立てが
簡単かつガラスレンズに比べてもコスト低下となる。
In particular, if the lens itself is made of a plastic material, no structural member for moving the lens is required, the structure and assembly are simple, and the cost is lower than that of a glass lens.

ビーム径の変化はビーム断面のあらゆる方向で一様に
変化するとは限らず、光学系の構成法により、変化し易
い方向、変化し難い方向がある。
The change in the beam diameter does not always change uniformly in every direction of the beam cross section, and there are directions that are easy to change and directions that are hard to change depending on the configuration of the optical system.

以下、ビーム径の変化は最も変化しやすい断面内方向
に付いて考え、このビーム径をDとする。
Hereinafter, a change in the beam diameter will be considered in the in-section direction where the change is most likely to occur.

第21図に示されるような感光特性の場合、高温側では
感度の変化が小さく、低温側では変化が大きい。したが
って、低温側でのビーム径Dの変化が重要であり、高温
側でのビーム径Dの変化はさほど考慮する必要はない。
In the case of the photosensitive characteristics as shown in FIG. 21, the change in sensitivity is small on the high temperature side and large on the low temperature side. Therefore, the change in the beam diameter D on the low temperature side is important, and the change in the beam diameter D on the high temperature side does not need to be considered so much.

すなわち、通常使用される温度範囲(18〜28℃)内の
25℃のビーム径をD25、その全走査範囲内での最大値をD
25max、同様に低温側(15℃以下)の温度t1でのビーム
径をDt1maxとすると Dt1max>D25max であればよい。
That is, within the temperature range normally used (18-28 ° C)
The beam diameter at 25 ° C is D 25 , and the maximum value in the entire scanning range is D 25
25 max, likewise may be a temperature when the beam diameter at t 1 and Dt 1 max Dt 1 max> D 25 max cold side (15 ° C. or less).

また、通常利用されるのは常温域であるから、この常
温で最も良い画質が得られるようにビーム径Dが最も安
定するビームウエスト部(焦点)が常温で感光体ドラム
54上にくるように設定されるのが一般的である。このと
きは、低温でも高温でもビーム径Dは大きくなる。
Further, since a normal temperature region is usually used, the beam waist portion (focal point) where the beam diameter D is most stable is obtained at room temperature so that the best image quality can be obtained at room temperature.
Generally, it is set to be above 54. At this time, the beam diameter D increases at both low and high temperatures.

しかし、この様な場合でも第21図の特性を考慮すれば
第22図のように高温側でのビーム径Dの変化を低温側で
のビーム径Dの変化より小さくするほうが広い温度範囲
に亘り良好な画質が得られる。
However, even in such a case, considering the characteristics of FIG. 21, it is better to make the change in the beam diameter D on the high temperature side smaller than the change in the beam diameter D on the low temperature side over a wide temperature range as shown in FIG. Good image quality is obtained.

すなわち、高温側(35℃以上)のt2℃での最大ビーム
径Dt2maxとしたとき Dt1max>Dt2max>D25max とすることである。ただし、ここで、t1,t2は25℃から
等しい温度差の所 t2−25=25−t1 で比較すべきである。
That is to a Dt 1 max> Dt 2 max> D 25 max case of the maximum beam diameter Dt 2 max at t 2 ° C. hot side (35 ° C. or higher). However, here, t 1 and t 2 should be compared at 25 ° C. and at the same temperature difference t 2 −25 = 25−t 1 .

これまで、実施例にしたがい、反転現像で感度が低温
で下がる場合に付いて述べてきたが、光が露光され無か
った部分が現像される正規現像の場合や、感度が低温で
上がるような記録媒体を用いた場合は低温になるほどビ
ーム径を小さくするなどこれまでと反対のことも成立
つ。
Up to now, according to the embodiment, the case where the sensitivity is lowered at a low temperature in the reversal development has been described.However, in the case of the normal development in which the part that was not exposed to light is developed, or the recording in which the sensitivity increases at a low temperature. In the case of using a medium, the opposite is also true, such as decreasing the beam diameter as the temperature decreases.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、装置の温度の
変化による画質の低下を無くし、広い温度範囲に亘り安
定した画質が得られるようにした画像形成装置を提供で
きるといった効果を奏する。
As described above, according to the embodiments of the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of obtaining stable image quality over a wide temperature range without deterioration of image quality due to a change in temperature of the apparatus.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

図面は本発明の一実施例を示すもので、第1図は露光装
置の光学系の構成を概略的に示す図、第2図はレーザー
プリンタを概略的に示す断面図、第3図は露光装置を示
す側面図、第4図は露光装置の取付け状態を示す横断平
面図、第5図はレーザーユニットおよびプリズムユニッ
トを示す図、第6図は露光装置を示す縦断断面図、第7
図はレンズの形状を説明するための図、第8図は第2の
fθレンズを示す正面図、第9図は第8図に示すfθレ
ンズのA−A線に沿う断面図、第10図は第8図に示すf
θレンズのB−B線に沿う断面図、第11図は第8図に示
すfθレンズのC−C線に沿う断面図、第12図は第1の
fθレンズのfθ特性を示す図、第13図は第1のfθレ
ンズによる像面湾曲と走査角との関係を示す図、第14図
は第1のfθレンズのfθ特性を示す図、第15図は偏向
面内の光束によって作られる像面の湾曲と走査角との関
係を示す図、第16図は偏向面に直交する断面内の光束に
よって作られる像面の湾曲と走査角との関係を示す図、
第17図は第2のfθレンズの変形例を示す図、第18図は
同変形例における第2のfθレンズの形状を説明するた
めの図、第19図は第2のfθレンズの他の変形例を示す
図、第20図は走査角とスポットサイズとの関係を示す
図、第21図は感光体ドラムの光感度と温度特性の関係を
示す図、第22図はレーザービームのビーム径と温度特性
の関係を示す図である。 54……記録媒体(感光体ドラム)、96……光発生手段
(半導体レーザ)、116……偏向手段(偏向走査装
置)、98……コリメータレンズ、102,124……集光レン
ズ(fθレンズ)、L……レーザービーム。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an optical system of an exposure apparatus, FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a laser printer, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional plan view showing an attached state of the exposure apparatus, FIG. 5 is a view showing a laser unit and a prism unit, FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing the exposure apparatus, FIG.
FIG. 8 is a view for explaining the shape of the lens, FIG. 8 is a front view showing the second fθ lens, FIG. 9 is a cross-sectional view of the fθ lens shown in FIG. Is f shown in FIG.
FIG. 11 is a sectional view taken along line CC of the fθ lens shown in FIG. 8, FIG. 12 is a view showing fθ characteristics of the first fθ lens, and FIG. FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the field curvature and the scanning angle by the first fθ lens, FIG. 14 is a diagram showing the fθ characteristics of the first fθ lens, and FIG. 15 is formed by a light beam in the deflection surface. FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the curvature of the image surface and the scanning angle, and FIG. 16 is a diagram showing the relationship between the curvature of the image surface and the scanning angle created by a light beam in a cross section orthogonal to the deflection surface.
17 is a view showing a modification of the second fθ lens, FIG. 18 is a view for explaining the shape of the second fθ lens in the modification, and FIG. 19 is another view of the second fθ lens. FIG. 20 is a diagram showing a modification, FIG. 20 is a diagram showing the relationship between the scanning angle and the spot size, FIG. 21 is a diagram showing the relationship between the photosensitivity of the photosensitive drum and the temperature characteristic, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing a relationship between the temperature and the temperature characteristics. 54: recording medium (photosensitive drum), 96: light generating means (semiconductor laser), 116: deflecting means (deflection scanning device), 98: collimator lens, 102, 124: condenser lens (fθ lens), L: Laser beam.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−94223(JP,A) 特開 昭60−67921(JP,A) 特開 昭62−23070(JP,A) 特開 昭62−242968(JP,A) 特開 昭61−277261(JP,A) 特開 昭60−95556(JP,A) 実開 平3−58655(JP,U) 実開 昭60−90406(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 15/04 - 15/04 120 B41J 2/44 G02B 9/00 - 17/08 G02B 21/02 - 21/04 G02B 25/02 - 25/04 H04N 1/23 - 1/31 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-63-94223 (JP, A) JP-A-60-67921 (JP, A) JP-A-62-223070 (JP, A) JP-A-62-23070 242968 (JP, A) JP-A-61-277261 (JP, A) JP-A-60-95556 (JP, A) JP-A-3-58655 (JP, U) JP-A-60-90406 (JP, U) (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) G03G 15/04-15/04 120 B41J 2/44 G02B 9/00-17/08 G02B 21/02-21/04 G02B 25/02- 25/04 H04N 1/23-1/31

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基準温度(t0)より所定の割合で温度が低
下した時(t1)に第1の変化量で感度が低下するととも
に、前記基準温度(t0)より前記所定の割合で温度が上
昇した時(t2)に前記第1の変化量より小さな第2の変
化量で感度が上昇する像担持体と、 レーザ光を発光する光源と、 この光源から発光されたレーザ光を平行光に変換する第
1の光学部材と、 この第1の光学部材により平行光化された前記レーザ光
を偏向する回転多面鏡からなる偏向手段と、 この偏向手段により偏向された前記レーザ光を前記像担
持体に導くとともに、前記偏向手段の回転多面鏡の鏡面
のバラツキによる影響を補正する第2の光学部材と、を
具備してなり、 前記第1及び第2の光学部材は、温度変化により形状及
び屈折率の変化の大きいプラスチック材により形成さ
れ、前記第1及び第2の光学部材の雰囲気温度が前記基
準温度より変化した場合に形状が変化するとともに屈折
率が変動し、前記基準温度の時(t0)、前記基準温度よ
り前記所定の割合で温度が低下した時(t1)、及び前記
基準温度より前記所定の割合で温度が上昇した時(t
2)、前記像担持体上でのそれぞれのレーザ光の径をDt
0、Dt1、及びDt2とすると、 Dt1>Dt2>Dt0 の関係を満たすように焦点距離が変化することを特徴と
する画像形成装置。
When the temperature decreases at a predetermined rate from the reference temperature (t0) (t1), the sensitivity decreases at the first change amount, and the temperature decreases at the predetermined rate from the reference temperature (t0). An image carrier whose sensitivity is increased by a second variation smaller than the first variation when rising (t2); a light source that emits laser light; and a laser light emitted from this light source is converted into parallel light. A first optical member for converting, a deflecting means including a rotary polygon mirror for deflecting the laser light collimated by the first optical member, and an image carrier for deflecting the laser light deflected by the deflecting means. A second optical member that guides the body to the body and corrects the influence of the variation in the mirror surface of the rotating polygon mirror of the deflecting unit. The first and second optical members have shapes and For plastic materials with large changes in refractive index When the ambient temperature of the first and second optical members changes from the reference temperature, the shape changes and the refractive index fluctuates. At the time of the reference temperature (t0), the temperature changes from the reference temperature. When the temperature decreases at a predetermined rate (t1) and when the temperature increases at the predetermined rate from the reference temperature (t1)
2) The diameter of each laser beam on the image carrier is Dt
An image forming apparatus characterized in that the focal length changes so as to satisfy the relationship of Dt1>Dt2> Dt0, where 0, Dt1, and Dt2.
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