JP3646960B2

JP3646960B2 - Optical scanning device

Info

Publication number: JP3646960B2
Application number: JP33368397A
Authority: JP
Inventors: 智延吉川; 義春山本; 一武朴
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-11-18
Filing date: 1997-11-18
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2017-11-18
Also published as: JPH11153764A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームプリンタ、レーザファクシミリやデジタル複写機などに用いられる光走査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、レーザビームプリンタなどに用いられている多くの光走査装置は、光源としての半導体レーザと、光偏向器としてのポリゴンミラーと、光偏向器の面倒れを補正するために光源からの光束を光偏向器に線状に結像する第１結像光学系と、被走査面上に等速度で均一なスポットを結像する第２結像光学系と、から構成されている。
【０００３】
このような光走査装置の第２結像光学系は、ｆθレンズと呼ばれる大型のガラスレンズ複数枚で構成されていたが、小型化が困難であるとともに高価であるとの問題点があった。
【０００４】
そこで近年、小型化、低コスト化を実現する光走査装置として第２結像光学系に１枚の曲面ミラーを用いるもの、例えば、特開平４−１９４８１４、特開平６−２８１８７２、特開平６−１１８３２５、特開平６−２８１８７３、等が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記提案のような１枚の曲面ミラーで構成された光走査装置は、いずれの場合も像面湾曲、ｆθ特性、走査線湾曲に関しての性能は良好であったとしても、光線収差に関しては補正が不十分であるため良好なスポットが得られないという不都合がある。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑み、ハーフミラーなどの光路分離手段を必要とせずに、１枚の曲面ミラーのみで第２結像光学系を構成し、像面湾曲、ｆθ特性、走査線湾曲を良好な性能とするとともに、光線収差を適正に補正して良好なスポットを得る光走査装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の光走査装置は、光束を発する光源部と、光源部からの光束を走査する光偏向器と、光源部と光偏向器との間に配置され、面倒れ補正のために光偏向器の偏向面上に線像を形成する第１結像光学系と、光偏向器と被走査面との間に配置され、１枚の曲面ミラーから構成される第２結像光学系とを備える。そして、この曲面ミラーの形状は像面湾曲、ｆθ誤差、走査線湾曲を補正するような主副の曲率半径が異なり、さらに母線上の各点における法線がねじれている自由曲面である。
【０００８】
また、光路を分離するために光偏向器からの光束は曲面ミラーの頂点における法線を含み主走査方向に平行な面（以後ＹＺ面）に対して斜め入射するように配置されている。このとき、曲面ミラーに副走査方向に関して斜めに入射することによって光線収差が生じる。
【０００９】
この収差を補正するために、本発明の光走査装置は、第１結像光学系からの光束は光偏向器の偏向面の法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜め入射する配置とし、光線収差を補正する各傾き角の条件を示した。
【００１０】
つまり、良好なスポットを得るためには、副走査方向断面に関して、偏向面で反射される反射光束が第１結像光学系からの入射光束に対してなす角度の方向を正の方向とした場合、曲面ミラーで反射される光束が偏向面からの入射光束に対してなす角度が負の方向であることが望ましい。
【００１１】
さらに良好なスポットを得るには、偏向面の法線が第１結像光学系からの光束となす角度をθＰ、曲面ミラーの頂点における法線が偏向面からの光束となす角度をθＭとした場合以下の条件式（１）を満足することが望ましい。条件式の範囲を越えると斜め方向に収差が生じて高解像度の達成が困難になる。
【００１２】
【数１】

より具体的には、請求項１記載の発明は、光源部と、前記光源部からの光束を走査する光偏向器と、前記光源部と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の偏向面上に線像を形成する第１結像光学系と、前記光偏向器と被走査面との間に配置された１枚の曲面ミラーから構成される第２結像光学系とを備える光走査装置であって、前記第１結像光学系と前記光偏向器と前記第２結像光学系とは、副走査方向に互いに異なる位置に配置され、前記第１結像光学系からの光束が前記光偏向器の前記偏向面の法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜め入射し、前記光偏向器からの光束が前記曲面ミラーの頂点における法線を含み主走査方向に平行な面（以後ＹＺ面と記す）に対して斜め入射するように構成され、副走査方向断面に関して、前記偏向面で反射される反射光束が前記第１結像光学系からの入射光束に対してなす角度の方向を正の方向とした場合、前記曲面ミラーで反射される光束が前記偏向面からの入射光束に対してなす角度が負の方向となるように設定され、前記曲面ミラーは、前記ＹＺ面に対して非対称な形状であって、且つ、前記ＹＺ面と曲面が交わる曲線（以後母線と記す）上にある前記頂点以外の各点の法線が、前記ＹＺ面に含まれない、ねじれ形状を有し、前記偏向面の法線が前記第１結像光学系からの光束となす角度をθＰ、前記曲面ミラーの頂点における法線が前記偏向面からの光束となす角度をθＭとした場合、
条件式１．２＜θＭ／θＰ＜１．６５
を満足することとした光走査装置である。
【００１３】
この構成により、第２結像光学系を１枚のミラーで構成することができるため、低コスト小型化を実現することができ、しかも光偏向器からの光束が、曲面ミラーに対して副走査方向について斜め入射するので、ハーフミラーなどの光路分離手段を必要としない。
この構成により、反射光束と入射光束とを、それぞれ正の方向と負の方向と位置づけるため、斜め入射に起因して生じる光線収差を補正し、良好なスポットを得ることができる。
このように、前記第１結像光学系と前記光偏向器と前記第２結像光学系との位置関係が上記条件式を満足すれば、光束の斜め入射に起因して生じる光線収差を適正に補正することができる。
これらの構成により、光学系を単純な構成にでき光束の斜め入射に起因して生じる光線収差を補正しつつ、しかも、走査線曲がりを補正することができる。
【００１８】
また、請求項２記載の発明は、前記光走査装置において、前記曲面ミラーは、斜め入射に起因して生じる走査線曲がりを補正する形状とした。
【００２２】
更に、請求項２記載の発明のねじれ形状の曲面ミラーは、請求項３記載の発明のように、前記母線上の各点の法線が前記ＹＺ面となす角度は、周辺ほど大きくなるようにすればよい。また、請求項４記載の発明のように、前記母線上の各点の法線が前記ＹＺ面となす角度の方向は、前記曲面ミラーで反射される光束が前記偏向面からの入射光束に対してなす角度を正の方向とした場合、正の方向となるようにすればよい。
【００２３】
また、請求項５記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記曲面ミラーは、頂点における主走査方向の曲率半径と副走査方向の曲率半径が異なるアナモフィックミラーとした。
【００２４】
請求項６載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記曲面ミラーは、主走査方向、副走査方向ともに凹のミラー面とした。
【００２５】
請求項７記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記曲面ミラーは、副走査方向の屈折力が主走査方向における中心部と周辺部で変化しているミラー面とした。
【００２６】
請求項８記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記第１結像光学系は前記光源部からの光束を主走査方向について収束光束となるようにした。
【００２７】
これらの構成により、主走査方向、副走査方向の各像面湾曲、ｆθ特性を良好な性能とすることができる。
【００４０】
また、請求項９記載の発明は、前記光走査装置において、前記偏向面の法線が前記第１結像光学系からの光束となす角度をθＰ、前記曲面ミラーの頂点における法線が前記偏向面からの光束となす角度をθＭとした場合、
条件式１．４４＜θＭ／θＰ＜１．６５
を満足するようにしたものである。
そして、請求項１０又は請求項１１記載の発明のように、上記請求項１乃至請求項９記載の発明を、画像読取装置又は画像形成装置に適用することにより、小型、低コスト、高解像度で、しかも、高速の画像読取装置、画像形成装置を得ることができる。
なお、光走査装置を、光源部と、前記光源部からの光束を走査する光偏向器と、前記光源部と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の偏向面上に線像を形成する第１結像光学系と、前記光偏向器と被走査面との間に配置され、１枚の曲面ミラーから構成される第２結像光学系とを備える光走査装置であって、前記第１結像光学系と前記光偏向器と前記第２結像光学系とを、前記第１結像光学系からの光束が前記光偏向器の前記偏向面の法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜め入射し、前記光偏向器からの光束が前記曲面ミラーの頂点における法線を含み主走査方向に平行な面（以後ＹＺ面）に対して斜め入射するように、副走査方向に異なる位置に配置し、前記光源部は、波長可変光源と波長制御部を具備する構成としても良い。
この構成によれば、スポットの大きさはほぼ波長に比例するので、波長を制御すると感光ドラム上に結像するスポットの大きさを任意に制御することができ、しかも、第２結像光学系が反射ミラーのみで構成されるので色収差が全く発生しないため、ｆθ特性など他の性能を劣化することなく解像度を任意に変えることができる。
また、光走査装置を、光源部と、前記光源部からの光束を走査する光偏向器と、前記光源部と前記光偏向器との間に配置され、前記光偏向器の偏向面上に線像を形成する第１結像光学系と、前記光偏向器と被走査面との間に配置される第２結像光学系とを備える光走査装置であって、前記光源部が少なくとも２つの光源からなり、前記光源部と前記光偏向器の間に配置される前記少なくとも２つの光源からの光束を合成する光合成手段を具備し、第２結像光学系は１枚の曲面ミラーから構成され、前記第１結像光学系、前記光偏向器、前記第２結像光学系を、副走査方向に異なる位置に配置した構成としても良い。
この構成により、１度の走査で２光束以上の走査を行うことができるため、光源が１つの場合と比較して少なくとも２倍の線像情報を被走査面上に走査することができる。
光合成手段としては、例えば、ダイクロイックミラーを使用できる。ダイクロイックミラーは、波長を選択して反射、透過するので効率よく光を合成することができる。また、ハーフミラーを使用することもできる。ハーフミラーは、加工が容易なので低コストで光合成を実現できる。
また、本発明によれば、前記第１結像光学系、前記光偏向器、前記第２結像光学系を、副走査方向に異なる位置に配置するようにしたので、前記発明と同様に、第２結像光学系が１枚のミラーで構成されるので、低コスト、小型化を実現する光走査装置であって、曲面ミラーに副走査方向に関して斜め入射するのでハーフミラーなどの光路分離手段を必要としない。
また本発明は、前記光走査装置において、前記光偏向器と被走査面との間に配置される光束を分解する光分解手段を具備する構成とした。
このように、光偏向器と被走査面との間に光束を分解する光分解手段を配置することで、一度の走査で同時に少なくとも２本の線像を被走査面上に形成することができ、画像形成速度あるいは画像読み取り速度を少なくとも２倍速くする効果が得られる。
光分解手段としては、回折格子又はダイクロイックミラー等を使用するとよい。回折格子によれば、入射した光束は波長により異なる回折角で回折されるので、低コスト高効率で光を分解することができる。また、ダイクロイックミラーによれば、波長を選択して反射、透過するので効率よく光を分解することができる。
また本発明は、前記光走査装置において、前記光源部を構成する少なくとも２つの光源から発する光の波長を異なるようにした。
このように、波長の異なる光を使用しても、第２結像光学系が反射ミラーのみで構成されるので、通常発生する色収差が全く発生しないため、高解像度のカラー画像形成あるいはカラー画像読み取りが可能となる。
なお、これらの光走査装置においても、前記偏向面の法線が前記第１結像光学系からの光束となす角度をθＰ、前記曲面ミラーの頂点における法線が前記偏向面からの光束となす角度をθＭとした場合、
条件式１．２＜θＭ／θＰ＜１．６５
を満足することが望ましく、
条件式１．４４＜θＭ／θＰ＜１．６５
を満足することが望ましい。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１から図８を用いて説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る光走査装置を示す構成図である。図１において、光走査装置は、半導体レーザ１、軸対称レンズ２、副走査方向にのみ屈折力を持つシリンドリカルレンズ３、折り返しミラー４、ポリゴンミラー５、回転中心軸６、曲面ミラー７、走査面である感光ドラム８から構成されている。
【００４２】
図２は、光走査装置をその走査中心軸を含む副走査方向に平行な面で切った断面図である。折り返しミラー４からの光束はポリゴンミラー５の偏向面に対して斜めに入射し、ポリゴンミラー５からの光束は曲面ミラー７に対して斜めに入射するように、副走査方向に異なる位置に配置されている。
【００４３】
図中、ポリゴンミラー５の内接半径をｒとし、ポリゴンミラー５の偏向反射点と曲面ミラー７の間隔をＬとし、曲面ミラー７と感光ドラム８の間隔をＤとし、折り返しミラー４からの光軸と偏向反射面の法線とのなす角をθPとし、偏向反射面からの光軸と曲面ミラー７の頂点における法線とのなす角をθMとする。
【００４４】
また、面の頂点を原点とする副走査方向座標、主走査方向座標がｘ（ｍｍ）、ｙ（ｍｍ）の位置における頂点からのサグ量を入射光束の向かう方向を正とするｚ（ｍｍ）とすれば、本実施の形態１の曲面ミラー７の面形状は、式（２）で示される。
【００４５】
【数２】

但し、
【００４６】
【数３】

【数４】

【数５】

ここで、ｆ（ｙ）は母線上の形状である非円弧を示す式、ｇ（ｙ）はｙ位置における副走査方向（ｘ方向）の曲率半径、θ（ｙ）はｙ位置におけるねじり量を示す式である。そして、ＲＤｙ（ｍｍ）は頂点における主走査方向曲率半径、ＲＤｘ（ｍｍ）は副走査方向曲率半径、Kは母線形状を示す円錐定数、A、B、C、Dは母線形状を示す高次定数であり、Eはｙ位置におけるねじり量を決めるねじり定数である。
【００４７】
具体的数値例１〜数値例４を以下、表１〜表４に示す。なお、最大像高をＹmax、それに対応したポリゴン回転角をαmaxとした。
【００４８】
【表１】

【表２】

【表３】

【表４】

以上のように構成された光走査装置について、以下、図１、図２を用いてその動作を説明する。
【００４９】
半導体レーザ１からの光束は、軸対称レンズ２によって収束光となる。この収束光は、シリンドリカルレンズ３によって副走査方向についてのみ収束され、折り返しミラー４によって折り返されポリゴンミラー５の反射面上に線像として結像される。その反射光は、ポリゴンミラー５が回転中心軸６を中心に回転することによって主走査され、曲面ミラー７、感光ドラム８上に結像する。
【００５０】
曲面ミラー７の形状は主、副像面湾曲、ｆθ誤差を補正するように、主走査方向断面の非円弧形状、各像高に対応した副走査方向の曲率半径が決められており、さらに、走査線湾曲を補正するために各像高に対応した位置での面のねじり量が決められている。
【００５１】
また、いずれの数値例においても、斜め入射によって生じる光線収差が補正されるように、θＰ、θＭが決められている。上記各数値例１〜数値例４の走査中心、最大像高における波面収差を表５に示す。
【００５２】
【表５】

以上説明した数値例による曲面ミラー７の、ｆθ誤差、像面湾曲量、残存走査線湾曲量を、図３乃至図６に示す。
【００５３】
図３(a)(b)(c)に数値例１の場合の(a)ｆθ誤差、(b)像面湾曲量、(c)残存走査線湾曲量を示す。
【００５４】
図４(a)(b)(c)に数値例２の場合の(a)ｆθ誤差、(b)像面湾曲量、(c)残存走査線湾曲量を示す。
【００５５】
図５(a)(b)(c)に数値例３の場合の(a)ｆθ誤差、(b)像面湾曲量、(c)残存走査線湾曲量を示す。
【００５６】
図６(a)(b)(c)に数値例４の場合の(a)ｆθ誤差、(b)像面湾曲量、(c)残存走査線湾曲量を示す。
【００５７】
ここで、ｆθ誤差（ΔＹ）は、走査中心近傍におけるポリゴンの単位回転角あたりの走査速度（感光ドラム面上で光束が走査される速度）をＶ（mm/deg）、ポリゴン回転角α（deg)、像高をＹ(mm)としたとき式（３）で表される量である。
【００５８】
【数６】

また、半導体レーザ１を波長可変レーザとすることにより、その波長を制御すると感光ドラム８上に結像するスポットの大きさを任意に制御することもできる。
【００５９】
なお、本実施の形態では、曲面ミラー形状を表すため、式（２）を用いたが、同様の形状を表すことができれば他の式を用いてもよい。
【００６０】
このように、実施の形態１の光走査装置は、半導体レーザからの光束を走査するポリゴンミラーと、光源部とポリゴンミラーとの間に配置され、ポリゴンミラーの偏向面上に線像を形成する第１結像光学系と、ポリゴンミラーと感光ドラムとの間に配置され、１枚の曲面ミラーから構成される第２結像光学系とを備える光走査装置であって、第１結像光学系からの光束はポリゴンミラーの偏向面の法線を含み主走査方向に平行な面に対して斜め入射し、ポリゴンミラーからの光束は曲面ミラーのＹＺ面に対して斜め入射するように、副走査方向について傾けて配置している。また、曲面ミラーの形状は主副の曲率半径が異なり、さらに母線上の各点における法線がねじれている自由曲面である。
【００６１】
自由曲面の形状を最適化することで、像面湾曲、ｆθ特性、走査線湾曲を良好な性能とすることができる。
【００６２】
また、曲面ミラーに副走査方向に関して斜め入射するのでハーフミラーなどの光路分離手段を必要としない。そして、偏向反射面に副走査方向に関して斜めに入射させる角度を、この斜め入射に起因して生じる光線収差を補正するための条件を満足する角度とすることで波面収差の小さい良好なスポットを得ることができる。
【００６３】
さらに、半導体レーザを波長可変レーザとし、その波長を制御すると感光ドラム上に結像するスポットの大きさを任意に制御することもできる。
（実施の形態２）
図７は、本発明の実施の形態２に係る光走査装置を示す概略斜視図である。
図７において、光走査装置は、波長λ1の光束を発する第１の光源９と、波長λ2の光束を発する第２の光源１０と、第１の光源９からの光を収束光とする第１の軸対称レンズ１１と、第２の光源１０からの光を収束光とする第２の軸対称レンズ１２と、副走査方向にのみ屈折力を持ち偏向面上に第１の光源９からの光束を線像として結像する第１のシリンドリカルレンズ１３と、副走査方向にのみ屈折力を持ち偏向面上に第２の光源１０からの光束を線像として結像する第２のシリンドリカルレンズ１４と、波長λ1の光束を透過し、波長λ2の光束を反射するダイクロイックミラー１５と、折り返しミラー１６と、ポリゴンミラー１７と、ポリゴンミラー１７の回転中心軸１８と、数値例１〜数値例４に示した形状および配置である曲面ミラー１９と、波長λ1と波長λ2の光束に分離する回折格子２０と、感光ドラムと、から構成される。
【００６４】
以上のように構成された光走査装置についてその動作を説明する。ダイクロイックミラー１５で合成された２つの異なる波長の光束がポリゴンミラー１７によって走査され、曲面ミラー１９によって収束光となり、回折格子２０によって２つの光束に分離され感光ドラム２１上に結像されるので、一度の走査で２ライン走査することができる。
【００６５】
このとき、曲面ミラー１９では色収差が全く発生しない。故に、回折格子２０によって分離された２つの光束はともに感光ドラム２１に良好に結像することとなる。ここでは、合成手段としてダイクロイックミラーを用いたがハーフミラーを用いても良く、また分離手段として回折格子を用いたがダイクロイックミラーを用いても良い。
【００６６】
また、上記実施例では分解手段を設けて２ライン走査を行うとしたが、分解手段を設けずに波長多重の走査を行うこともできる。
【００６７】
このように、実施の形態２の光走査装置は、光源部を少なくとも２つの光源から構成し、光源部と光偏向器の間に少なくとも２つの光源からの光束を合成する光合成手段を配置し、第２結像光学系を光偏向器からの光束を反射する曲面ミラーで構成し、曲面ミラーの形状、配置は実施の形態１と同様としたので高解像度を実現しながら、一度の走査で光源が１つの場合と比較して少なくとも２倍の線像情報を被走査面上に走査する効果が得られる。
【００６８】
さらに、光偏向器と被走査面との間に光束を分解する光分解手段を配置することで、一度の走査で同時に少なくとも２本の線像を被走査面上に形成することができ、画像形成速度あるいは画像読み取り速度を少なくとも２倍速くする効果が得られる。
【００６９】
さらに、光源部を波長が異なる光を発する少なくとも２つの光源から構成し、光合成手段をダイクロイックミラーあるいはハーフミラーとし、光分解手段を回折格子あるいはダイクロイックミラーとすることで、低コストで画像形成速度あるいは画像読み取り速度を少なくとも２倍速くする効果が得られる。なお、このとき第２結像光学系が反射ミラーのみで構成されるので、波長の異なる光の場合に通常発生する色収差が全く発生しないため、高解像度、高速の光走査装置を実現することができる。
（実施の形態３）
図８は、実施の形態１又は実施の形態２に記載した光走査装置を適用した画像読取装置を示す概略斜視図である。図８において、図１に示した実施の形態１の光走査装置と同一の部材には同一番号を付して説明を省略する。本画像読取装置は、読取面２２と、光源１からの光束を透過するとともに読取面２２からの戻り光を検出系に反射するハーフミラー２３と、検出器２４と、検出器２４に戻り光を導く検出光学系２５とから構成される。
【００７０】
このように、本発明の光走査装置を用いることにより、小型、低コスト、高解像度の画像読取装置を実現することができる。
（実施の形態４）
図９は、実施の形態１又は実施の形態２に記載した光走査装置を適用した他の画像形成装置を示す概略斜視図である。図９において、光走査装置は、光が照射されると電荷が変化する感光体が表面を覆っている感光ドラム２６と、感光体の表面に静電気イオンを付着し帯電する一次帯電器２７と、印字情報を感光ドラム２６上に書き込む上記図１に示した実施例の光走査装置２８、印字部に帯電トナーを付着させる現像器２９、付着したトナーを用紙に転写する転写帯電器３０、残ったトナーを除去するクリーナー３１、転写されたトナーを用紙に定着する定着装置３２、給紙カセット３３である。
【００７１】
以上のように、本発明の光走査装置を用いることにより、小型、低コストの画像形成装置を実現することができる。
【００７２】
【発明の効果】
以上のように、本発明の光走査装置によれば、ハーフミラーなどの光路分離手段を必要とせずに、１枚の曲面ミラーのみで第２結像光学系を構成し、像面湾曲、ｆθ特性、走査線湾曲を良好な性能とするとともに、光線収差を適正に補正して良好なスポットを得る光走査装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る光走査装置を示す概略ブロック図
【図２】実施の形態１に係る光走査装置を副走査方向に平行な面で切った断面図
【図３】実施の形態１に係る光走査装置の数値例１の(a)ｆθ誤差、(b)像面湾曲量、(c)残存走査線湾曲量を示す図
【図４】実施の形態１に係る光走査装置の数値例２の(a)ｆθ誤差、(b)像面湾曲量、(c)残存走査線湾曲量を示す図
【図５】実施の形態１に係る光走査装置の数値例３の(a)ｆθ誤差、(b)像面湾曲量、(c)残存走査線湾曲量を示す図
【図６】実施の形態１に係る光走査装置の数値例４の(a)ｆθ誤差、(b)像面湾曲量、(c)残存走査線湾曲量を示す図
【図７】本発明の実施の形態２に係る光走査装置を示す概略ブロック図
【図８】本発明の光走査装置を適用した画像読取装置の概略ブロック図
【図９】本発明の光走査装置を適用した画像形成装置の概略断面図
【符号の説明】
１半導体レーザ
２軸対称レンズ
３シリンドリカルレンズ
４折り返しミラー
５ポリゴンミラー
６回転中心軸
７曲面ミラー
８感光ドラム
９第１の光源
１０第２の光源
１１第１の軸対称レンズ
１２第２の軸対称レンズ
１３第１のシリンドリカルレンズ
１４第２のシリンドリカルレンズ
１５ダイクロイックミラー
１６折り返しミラー
１７ポリゴンミラー
１８回転中心軸
１９曲面ミラー
２０回折格子
２１感光ドラム
２２読取面
２３ハーフミラー
２４検出器
２５検出光学系
２６感光ドラム
２７一次帯電器
２８実施の形態１の光走査装置
２９現像器
３０転写帯電器
３１クリーナー
３２定着装置
３３給紙カセット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device used in a laser beam printer, a laser facsimile, a digital copying machine, and the like.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, many optical scanning devices used in laser beam printers, etc., use a semiconductor laser as a light source, a polygon mirror as an optical deflector, and a light beam from the light source to correct surface tilt of the optical deflector. The first imaging optical system linearly forms an image on the optical deflector and the second imaging optical system forms a uniform spot on the surface to be scanned at a constant speed.
[0003]
The second imaging optical system of such an optical scanning device is composed of a plurality of large glass lenses called fθ lenses, but there is a problem that it is difficult to reduce the size and is expensive.
[0004]
Therefore, in recent years, as an optical scanning device that realizes miniaturization and cost reduction, those using a single curved mirror in the second imaging optical system, for example, Japanese Patent Laid-Open Nos. 4-194814, 6-281872, and 6-6-1. 118325, JP-A-6-281873, and the like have been proposed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the optical scanning device configured with a single curved mirror as in the above proposal has good performance in terms of curvature of field, fθ characteristics, and scanning line curvature in all cases. There is an inconvenience that a good spot cannot be obtained due to insufficient correction.
[0006]
In view of the above problems, the present invention does not require an optical path separating means such as a half mirror, and the second imaging optical system is configured by only one curved mirror, and the field curvature, the fθ characteristic, and the scanning line curvature are reduced. The present invention provides an optical scanning device that achieves good performance and appropriately corrects light aberration to obtain a good spot.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
An optical scanning device of the present invention is disposed between a light source unit that emits a light beam, an optical deflector that scans the light beam from the light source unit, and the light source unit and the optical deflector. A first imaging optical system that forms a line image on the deflection surface, and a second imaging optical system that is arranged between the optical deflector and the surface to be scanned and is composed of a single curved mirror. . The shape of the curved mirror is a free curved surface in which the main and sub curvature radii for correcting field curvature, fθ error, and scanning line curvature are different, and the normal line at each point on the generatrix is twisted.
[0008]
Further, in order to separate the optical path, the light beam from the optical deflector is disposed so as to be obliquely incident on a plane (hereinafter referred to as YZ plane) including the normal line at the apex of the curved mirror and parallel to the main scanning direction. At this time, light aberration is caused by entering the curved mirror obliquely with respect to the sub-scanning direction.
[0009]
In order to correct this aberration, in the optical scanning device of the present invention, the light beam from the first imaging optical system is incident obliquely on a plane that includes the normal line of the deflection surface of the optical deflector and is parallel to the main scanning direction. The condition of each inclination angle for correcting the ray aberration is shown.
[0010]
In other words, in order to obtain a good spot, the direction of the angle formed by the reflected light beam reflected by the deflecting surface with respect to the incident light beam from the first imaging optical system with respect to the cross section in the sub-scanning direction is a positive direction. The angle formed by the light beam reflected by the curved mirror with respect to the incident light beam from the deflecting surface is preferably negative.
[0011]
In order to obtain a better spot, the angle formed by the normal line of the deflection surface to the light beam from the first imaging optical system is θP, and the angle formed by the normal line at the vertex of the curved mirror to the light beam from the deflection surface is θM. In this case, it is desirable that the following conditional expression (1) is satisfied. If the range of the conditional expression is exceeded, aberration occurs in an oblique direction, making it difficult to achieve high resolution.
[0012]
[Expression 1]

More specifically, the invention described in claim 1 is arranged between the light source unit, the optical deflector that scans the light beam from the light source unit, the light source unit and the optical deflector, and the optical deflection unit. A first imaging optical system for forming a line image on the deflecting surface of the scanner, and a second imaging optical system comprising a single curved mirror disposed between the optical deflector and the surface to be scanned; The first imaging optical system, the optical deflector, and the second imaging optical system are arranged at different positions in the sub-scanning direction, and the first imaging optical system The light beam from the optical deflector is obliquely incident on a plane parallel to the main scanning direction including the normal line of the deflection surface of the optical deflector, and the light beam from the optical deflector includes a normal line at the apex of the curved mirror. is configured to obliquely incident on a plane parallel (referred to hereinafter as YZ surface) in the scanning direction, the sub-scanning cross section When the direction of the angle formed by the reflected light beam reflected by the deflection surface with respect to the incident light beam from the first imaging optical system is a positive direction, the light beam reflected by the curved mirror is reflected from the deflection surface. The angle formed with respect to the incident light beam is set to be a negative direction, and the curved mirror has a shape asymmetric with respect to the YZ plane , and a curve (hereinafter referred to as a generatrix) where the YZ plane and the curved surface intersect. (Note) The normal line of each point other than the above-mentioned vertex has a twisted shape not included in the YZ plane, and the angle formed by the normal line of the deflection surface and the light beam from the first imaging optical system Is θP, and θM is the angle between the normal line at the apex of the curved mirror and the light flux from the deflection surface,
Conditional expression 1.2 <θM / θP <1.65
This is an optical scanning device that satisfies the above.
[0013]
With this configuration, the second imaging optical system can be configured by a single mirror, so that low cost and size reduction can be realized, and the light beam from the optical deflector is sub-scanned with respect to the curved mirror. Since the light is incident obliquely in the direction, no optical path separation means such as a half mirror is required.
With this configuration, since the reflected light beam and the incident light beam are positioned in the positive direction and the negative direction, respectively, it is possible to correct a ray aberration caused by oblique incidence and obtain a good spot.
As described above, when the positional relationship among the first imaging optical system, the optical deflector, and the second imaging optical system satisfies the above conditional expression, the light aberration caused by the oblique incidence of the light beam is appropriately adjusted. Can be corrected.
With these configurations, the optical system can be simplified, and scanning line bending can be corrected while correcting the light aberration caused by the oblique incidence of the light beam.
[0018]
Further, the invention of claim 2, wherein, in the optical scanning apparatus, the curved mirror has a shape for correcting the bending of the scanning line caused by oblique incidence.
[0022]
Further, in the twist-shaped curved mirror according to the second aspect of the invention, as in the third aspect of the invention, the angle formed by the normal of each point on the generatrix with the YZ plane is increased toward the periphery. do it. Further, as in a fourth aspect of the invention, the direction of the angle formed by the normal of each point on the generatrix with the YZ plane is such that the light beam reflected by the curved mirror is relative to the incident light beam from the deflection surface. When the angle formed by the operator is a positive direction, the positive direction may be set.
[0023]
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first aspect, the curved mirror is an anamorphic mirror in which the curvature radius in the main scanning direction and the curvature radius in the sub-scanning direction are different at the apex.
[0024]
According to a sixth aspect of the invention, in the optical scanning device according to the first aspect, the curved mirror is a concave mirror surface in both the main scanning direction and the sub-scanning direction.
[0025]
According to a seventh aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first aspect, the curved mirror is a mirror surface in which the refractive power in the sub-scanning direction changes in the central portion and the peripheral portion in the main scanning direction.
[0026]
According to an eighth aspect of the present invention, in the optical scanning device according to the first aspect, the first imaging optical system is configured such that the light beam from the light source unit becomes a converged light beam in the main scanning direction.
[0027]
With these configurations, it is possible to achieve excellent performance in the field curvature and fθ characteristics in the main scanning direction and the sub-scanning direction.
[0040]
The invention according to claim 9 is characterized in that, in the optical scanning device, θP is an angle formed by the normal line of the deflection surface to the light beam from the first imaging optical system, and the normal line at the apex of the curved mirror is the deflection. When the angle formed by the light flux from the surface is θM,
Conditional expression 1.44 <θM / θP <1.65
Is to satisfy.
Further, as in the invention of claim 10 or claim 11 , by applying the invention of claims 1 to 9 to an image reading apparatus or an image forming apparatus, it is possible to achieve small size, low cost and high resolution. In addition, a high-speed image reading apparatus and image forming apparatus can be obtained.
An optical scanning device is disposed between the light source unit, the optical deflector that scans the light beam from the light source unit, the light source unit and the optical deflector, and a line is formed on the deflection surface of the optical deflector. An optical scanning apparatus comprising: a first imaging optical system that forms an image; and a second imaging optical system that is disposed between the optical deflector and a surface to be scanned and is configured by a single curved mirror. The first imaging optical system, the optical deflector, and the second imaging optical system, and a light beam from the first imaging optical system mainly includes a normal line of the deflection surface of the optical deflector. Incidently incident on a plane parallel to the scanning direction, so that the light beam from the optical deflector is incident obliquely on a plane including the normal line at the vertex of the curved mirror and parallel to the main scanning direction (hereinafter referred to as YZ plane). Further, the light source unit may be arranged at different positions in the sub-scanning direction, and the light source unit may include a wavelength variable light source and a wavelength control unit. .
According to this configuration, since the size of the spot is substantially proportional to the wavelength, the size of the spot formed on the photosensitive drum can be arbitrarily controlled by controlling the wavelength, and the second imaging optical system. Since only the reflecting mirror is used, no chromatic aberration is generated. Therefore, the resolution can be arbitrarily changed without degrading other performance such as the fθ characteristic.
The optical scanning device is disposed between the light source unit, the optical deflector that scans the light beam from the light source unit, the light source unit and the optical deflector, and a line is formed on the deflection surface of the optical deflector. An optical scanning device comprising: a first imaging optical system that forms an image; and a second imaging optical system disposed between the optical deflector and a surface to be scanned, wherein the light source unit includes at least two light source units A light combining unit configured to combine light beams from the at least two light sources disposed between the light source unit and the light deflector, and the second imaging optical system includes a single curved mirror. The first imaging optical system, the optical deflector, and the second imaging optical system may be arranged at different positions in the sub-scanning direction.
More this configuration, it is possible to scan two or more light beams in one scan, the light source can be scanned at least two times the line image information as compared with the case of one on the surface to be scanned.
As the light combining means, for example, a dichroic mirror can be used. Since the dichroic mirror selects and reflects and transmits a wavelength, it can synthesize light efficiently. A half mirror can also be used. Since half mirrors are easy to process, photosynthesis can be realized at low cost.
Further, according to the present invention, the first imaging optical system, the optical deflector, and the second imaging optical system are arranged at different positions in the sub-scanning direction. Since the second imaging optical system is composed of a single mirror, it is an optical scanning device that achieves low cost and downsizing, and is incident on the curved mirror obliquely with respect to the sub-scanning direction. Do not need.
According to the present invention, the optical scanning device includes a light decomposing unit that decomposes a light beam disposed between the optical deflector and the surface to be scanned.
As described above, by disposing the light decomposing means for decomposing the light beam between the optical deflector and the surface to be scanned, at least two line images can be simultaneously formed on the surface to be scanned by one scanning. The effect of increasing the image forming speed or the image reading speed at least twice is obtained.
As the photolysis means, a diffraction grating or a dichroic mirror may be used. According to the diffraction grating, since the incident light beam is diffracted at different diffraction angles depending on the wavelength, the light can be decomposed with low cost and high efficiency. Further, according to the dichroic mirror, the wavelength can be selected, reflected, and transmitted, so that the light can be efficiently decomposed.
According to the present invention, in the optical scanning device, the wavelengths of light emitted from at least two light sources constituting the light source unit are made different.
In this way, even when light of different wavelengths is used, the second imaging optical system is composed of only the reflective mirror, so that the chromatic aberration that normally occurs does not occur at all, so high-resolution color image formation or color image reading is possible. Is possible.
Also in these optical scanning devices, the angle formed by the normal line of the deflection surface to the light beam from the first imaging optical system is θP, and the normal line at the apex of the curved mirror is the light beam from the deflection surface. When the angle is θM,
Conditional expression 1.2 <θM / θP <1.65
It is desirable to satisfy
Conditional expression 1.44 <θM / θP <1.65
It is desirable to satisfy
[0041]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a block diagram showing an optical scanning device according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, an optical scanning device includes a semiconductor laser 1, an axially symmetric lens 2, a cylindrical lens 3 having refractive power only in the sub-scanning direction, a folding mirror 4, a polygon mirror 5, a rotation center axis 6, a curved mirror 7, a scanning surface. It is comprised from the photosensitive drum 8 which is.
[0042]
FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical scanning device taken along a plane parallel to the sub-scanning direction including the scanning center axis. The light flux from the folding mirror 4 is obliquely incident on the deflection surface of the polygon mirror 5, and the light flux from the polygon mirror 5 is disposed at different positions in the sub-scanning direction so that it is obliquely incident on the curved mirror 7. ing.
[0043]
In the figure, the inscribed radius of the polygon mirror 5 is r, the distance between the deflection reflection point of the polygon mirror 5 and the curved mirror 7 is L, the distance between the curved mirror 7 and the photosensitive drum 8 is D, and the light from the folding mirror 4 The angle between the axis and the normal of the deflecting reflecting surface is θP, and the angle between the optical axis from the deflecting reflecting surface and the normal at the apex of the curved mirror 7 is θM.
[0044]
Also, the sub-scanning direction coordinate with the vertex of the surface as the origin, the sag amount from the vertex at the position where the main scanning direction coordinate is x (mm), y (mm), and z (mm) where the direction of the incident light beam is positive Then, the surface shape of the curved mirror 7 according to the first embodiment is expressed by Expression (2).
[0045]
[Expression 2]

However,
[0046]
[Equation 3]

[Expression 4]

[Equation 5]

Here, f (y) is an expression indicating a non-arc shape on the generatrix, g (y) is a curvature radius in the sub-scanning direction (x direction) at the y position, and θ (y) is a twist amount at the y position. It is a formula which shows. RDy (mm) is the radius of curvature in the main scanning direction at the apex, RDx (mm) is the radius of curvature in the sub-scanning direction, K is a conic constant indicating the busbar shape, and A, B, C, and D are high-order constants indicating the busbar shape. E is a torsional constant that determines the amount of torsion at the y position.
[0047]
Specific numerical examples 1 to 4 are shown in Tables 1 to 4 below. The maximum image height is Ymax, and the corresponding polygon rotation angle is αmax.
[0048]
[Table 1]

[Table 2]

[Table 3]

[Table 4]

The operation of the optical scanning device configured as described above will be described below with reference to FIGS.
[0049]
The light beam from the semiconductor laser 1 becomes convergent light by the axially symmetric lens 2. This convergent light is converged only in the sub-scanning direction by the cylindrical lens 3, folded back by the folding mirror 4, and formed as a line image on the reflection surface of the polygon mirror 5. The reflected light is main-scanned by the polygon mirror 5 rotating about the rotation center axis 6 and forms an image on the curved mirror 7 and the photosensitive drum 8.
[0050]
The curved mirror 7 has a non-arc shape in the cross section in the main scanning direction and a radius of curvature in the sub scanning direction corresponding to each image height so as to correct main, sub field curvature, and fθ error. In order to correct the scanning line curvature, the torsion amount of the surface at a position corresponding to each image height is determined.
[0051]
In both numerical examples, θP and θM are determined so that the light aberration caused by the oblique incidence is corrected. Table 5 shows the wavefront aberration at the scanning center and the maximum image height in each of the numerical examples 1 to 4.
[0052]
[Table 5]

FIGS. 3 to 6 show the fθ error, the field curvature amount, and the remaining scanning line curvature amount of the curved mirror 7 according to the numerical example described above.
[0053]
3A, 3B, and 3C show (a) fθ error, (b) field curvature, and (c) remaining scanning line curvature in Numerical Example 1. FIG.
[0054]
4A, 4B, and 4C show (a) fθ error, (b) field curvature, and (c) remaining scanning line curvature in Numerical Example 2.
[0055]
5A, 5B, and 5C show (a) fθ error, (b) field curvature, and (c) remaining scanning line curvature in Numerical Example 3. FIG.
[0056]
6A, 6B, and 6C show (a) fθ error, (b) field curvature, and (c) remaining scanning line curvature in Numerical Example 4. FIG.
[0057]
Here, the fθ error (ΔY) is defined by V (mm / deg) representing the scanning speed per unit rotation angle of the polygon in the vicinity of the scanning center (speed at which the light beam is scanned on the photosensitive drum surface), and polygon rotation angle α (deg). ), The amount represented by the equation (3) when the image height is Y (mm).
[0058]
[Formula 6]

Further, by making the semiconductor laser 1 a tunable laser, the size of the spot imaged on the photosensitive drum 8 can be arbitrarily controlled by controlling the wavelength.
[0059]
In the present embodiment, formula (2) is used to represent the curved mirror shape, but other formulas may be used as long as the same shape can be represented.
[0060]
As described above, the optical scanning device according to the first embodiment is arranged between the polygon mirror that scans the light beam from the semiconductor laser, the light source unit, and the polygon mirror, and forms a line image on the deflection surface of the polygon mirror. An optical scanning device comprising: a first imaging optical system; and a second imaging optical system that is disposed between the polygon mirror and the photosensitive drum and includes a single curved mirror. The light flux from the system is obliquely incident on a plane that includes the normal of the deflection surface of the polygon mirror and is parallel to the main scanning direction, and the light flux from the polygon mirror is obliquely incident on the YZ plane of the curved mirror. Inclined with respect to the scanning direction. The curved mirror is a free-form surface in which the main and sub radii of curvature are different and the normal line at each point on the generatrix is twisted.
[0061]
By optimizing the shape of the free-form surface, field curvature, fθ characteristics, and scanning line curvature can be improved.
[0062]
Further, since the light beam is obliquely incident on the curved mirror in the sub-scanning direction, no optical path separating means such as a half mirror is required. A good spot with a small wavefront aberration is obtained by making the angle of incidence on the deflecting reflection surface obliquely with respect to the sub-scanning direction an angle satisfying the condition for correcting the ray aberration caused by the oblique incidence. be able to.
[0063]
Furthermore, if the semiconductor laser is a tunable laser and the wavelength is controlled, the size of the spot imaged on the photosensitive drum can be arbitrarily controlled.
(Embodiment 2)
FIG. 7 is a schematic perspective view showing an optical scanning device according to Embodiment 2 of the present invention.
In FIG. 7, the optical scanning device includes a first light source 9 that emits a light beam having a wavelength λ1, a second light source 10 that emits a light beam having a wavelength λ2, and a first light that uses light from the first light source 9 as convergent light. Axisymmetric lens 11, second axisymmetric lens 12 that uses light from second light source 10 as convergent light, and light flux from first light source 9 on the deflection surface that has refractive power only in the sub-scanning direction. A first cylindrical lens 13 that forms an image as a line image, a second cylindrical lens 14 that has a refractive power only in the sub-scanning direction and forms a light beam from the second light source 10 on the deflection surface as a line image, and Numeral Example 1 to Numerical Example 4 show a dichroic mirror 15 that transmits a light beam of wavelength λ 1 and reflects a light beam of wavelength λ 2, a folding mirror 16, a polygon mirror 17, a rotation center axis 18 of the polygon mirror 17. Curved mirror 1 having a different shape and arrangement When a diffraction grating 20 for separating the light flux with wavelength λ1 and the wavelength .lambda.2, composed of a photosensitive drum.
[0064]
The operation of the optical scanning device configured as described above will be described. Since the light beams having two different wavelengths synthesized by the dichroic mirror 15 are scanned by the polygon mirror 17 and become convergent light by the curved mirror 19, and separated into two light beams by the diffraction grating 20, and imaged on the photosensitive drum 21, Two lines can be scanned in one scan.
[0065]
At this time, no chromatic aberration occurs at the curved mirror 19. Therefore, the two light beams separated by the diffraction grating 20 both form an image on the photosensitive drum 21 satisfactorily. Here, a dichroic mirror is used as the combining means, but a half mirror may be used, and a diffraction grating is used as the separating means, but a dichroic mirror may be used.
[0066]
In the above embodiment, the two-line scanning is performed by providing the separating means. However, wavelength-multiplexed scanning can be performed without providing the separating means.
[0067]
As described above, in the optical scanning device according to the second embodiment, the light source unit includes at least two light sources, and the light combining unit that combines the light beams from at least two light sources is disposed between the light source unit and the optical deflector. The second imaging optical system is configured by a curved mirror that reflects the light beam from the optical deflector, and the shape and arrangement of the curved mirror are the same as in the first embodiment, so that the light source can be scanned once while realizing high resolution. As compared with the case where there is one, there is obtained an effect that the line image information is scanned on the surface to be scanned at least twice.
[0068]
Further, by disposing a light decomposing means for decomposing the light beam between the optical deflector and the surface to be scanned, at least two line images can be simultaneously formed on the surface to be scanned in one scan. The effect of increasing the formation speed or the image reading speed at least twice is obtained.
[0069]
Furthermore, the light source unit is composed of at least two light sources that emit light having different wavelengths, the light combining means is a dichroic mirror or a half mirror, and the photolysis means is a diffraction grating or a dichroic mirror. The effect of increasing the image reading speed at least twice is obtained. At this time, since the second imaging optical system is composed of only the reflecting mirror, the chromatic aberration that normally occurs in the case of light having different wavelengths does not occur at all, so that a high-resolution and high-speed optical scanning device can be realized. it can.
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a schematic perspective view showing an image reading apparatus to which the optical scanning device described in the first embodiment or the second embodiment is applied. In FIG. 8, the same members as those in the optical scanning apparatus according to the first embodiment shown in FIG. The image reading apparatus includes a reading surface 22, a half mirror 23 that transmits a light beam from the light source 1 and reflects return light from the reading surface 22 to a detection system, a detector 24, and a return light to the detector 24. And a detection optical system 25 for guiding.
[0070]
As described above, by using the optical scanning device of the present invention, a small-sized, low-cost, high-resolution image reading device can be realized.
(Embodiment 4)
FIG. 9 is a schematic perspective view showing another image forming apparatus to which the optical scanning device described in the first embodiment or the second embodiment is applied. In FIG. 9, the optical scanning device includes a photosensitive drum 26 that covers the surface of a photosensitive member whose charge changes when irradiated with light, a primary charger 27 that attaches and charges electrostatic ions to the surface of the photosensitive member, The optical scanning device 28 of the embodiment shown in FIG. 1 for writing the print information on the photosensitive drum 26, the developing device 29 for attaching the charged toner to the printing portion, the transfer charger 30 for transferring the attached toner to the paper, and the remaining. A cleaner 31 that removes toner, a fixing device 32 that fixes the transferred toner onto a sheet, and a paper feed cassette 33.
[0071]
As described above, by using the optical scanning device of the present invention, a small and low-cost image forming apparatus can be realized.
[0072]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical scanning device of the present invention, the second imaging optical system is configured by only one curved mirror without the need for optical path separation means such as a half mirror, and the field curvature, fθ. It is possible to obtain an optical scanning device that obtains a good spot by properly correcting the light aberration and making the characteristics and scanning line curve good performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an optical scanning device according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the optical scanning device according to the first embodiment cut along a plane parallel to the sub-scanning direction. FIG. 4 is a diagram showing (a) fθ error, (b) field curvature, and (c) remaining scanning line curvature in Numerical Example 1 of the optical scanning device according to the first embodiment. FIG. 5 is a diagram showing (a) fθ error, (b) field curvature, and (c) remaining scanning line curvature in Numerical Example 2 of the optical scanning device. FIG. 6 is a diagram showing (a) fθ error, (b) field curvature, and (c) remaining scanning line curvature of FIG. 6; (a) fθ error of Numerical Example 4 of the optical scanning device according to Embodiment 1; FIG. 7 is a schematic block diagram showing an optical scanning apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 8 is an optical scanning apparatus according to the present invention. Schematic block diagram of an image reading device to which Schematic cross-sectional view of an image forming apparatus to which the optical scanning apparatus of the present invention Description of Reference Numerals]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser 2 Axisymmetric lens 3 Cylindrical lens 4 Folding mirror 5 Polygon mirror 6 Rotation center axis 7 Curved mirror 8 Photosensitive drum 9 First light source 10 Second light source 11 First axisymmetric lens 12 Second axisymmetric lens 13 First Cylindrical Lens 14 Second Cylindrical Lens 15 Dichroic Mirror 16 Folding Mirror 17 Polygon Mirror 18 Rotation Center Axis 19 Curved Mirror 20 Diffraction Grating 21 Photosensitive Drum 22 Reading Surface 23 Half Mirror 24 Detector 25 Detection Optical System 26 Photosensitive Drum 27 Primary Charger 28 Optical Scanning Device 29 of Embodiment 1 Developer 30 Transfer Charger 31 Cleaner 32 Fixing Device 33 Paper Feed Cassette

Claims

A light source unit;
An optical deflector that scans a light beam from the light source unit;
A first imaging optical system that is disposed between the light source unit and the optical deflector and forms a line image on a deflection surface of the optical deflector;
An optical scanning device comprising: a second imaging optical system composed of a single curved mirror disposed between the optical deflector and a surface to be scanned,
The first imaging optical system, the optical deflector, and the second imaging optical system are disposed at different positions in the sub-scanning direction, and light beams from the first imaging optical system are arranged in the optical deflector. A surface that includes a normal line of the deflection surface and is obliquely incident on a plane parallel to the main scanning direction, and a light beam from the optical deflector includes a normal line at the apex of the curved mirror and is parallel to the main scanning direction (hereinafter referred to as YZ). is configured to obliquely incident to the plane referred to),
With respect to the cross section in the sub-scanning direction, when the direction of the angle formed by the reflected light beam reflected by the deflection surface with respect to the incident light beam from the first imaging optical system is a positive direction, the light beam reflected by the curved mirror Is set so that the angle formed with respect to the incident light beam from the deflection surface is a negative direction,
The curved mirror has an asymmetric shape with respect to the YZ plane , and the normal line of each point other than the vertex on the curve (hereinafter referred to as a generatrix) where the YZ plane and the curved surface intersect is the YZ plane. It has a twisted shape not included in the surface,
When the angle between the normal line of the deflection surface and the light beam from the first imaging optical system is θP, and the angle between the normal line at the vertex of the curved mirror and the light beam from the deflection surface is θM,
Conditional expression 1.2 <θM / θP <1.65
An optical scanning device characterized by satisfying

2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the curved mirror has a shape for correcting scanning line bending caused by oblique incidence.

The optical scanning device according to claim 1 , wherein an angle formed by a normal of each point on the generatrix with the YZ plane increases toward the periphery.

The direction of the angle formed by the normal of each point on the generatrix with the YZ plane is positive when the angle formed by the light beam reflected by the curved mirror with respect to the incident light beam from the deflection surface is positive. 2. The optical scanning device according to claim 1 , wherein the optical scanning device is in the direction of.

2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the curved mirror is an anamorphic mirror having a curvature radius in the main scanning direction and a curvature radius in the sub-scanning direction which are different at the apex.

2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the curved mirror is a concave mirror surface in both the main scanning direction and the sub-scanning direction.

2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the curved mirror is a mirror surface whose refractive power in the sub-scanning direction changes in a central portion and a peripheral portion in the main scanning direction.

2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the first imaging optical system uses a light beam from the light source unit as a convergent light beam in a main scanning direction.

When the angle between the normal line of the deflection surface and the light beam from the first imaging optical system is θP, and the angle between the normal line at the vertex of the curved mirror and the light beam from the deflection surface is θM,
Conditional expression 1.44 <θM / θP <1.65
The optical scanning device according to claim 1, wherein:

Image reading apparatus using an optical scanning device as claimed in any one of claims 9.

Image forming apparatus using the optical scanning device as claimed in any one of claims 9.