JP3686643B2 - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光走査装置および画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
光走査装置を用いる画像形成装置が、光プリンタやデジタル複写装置、ファクシミリ装置、光プロッタ等として広く実施されている。これら画像形成装置に用いられる光走査装置としても、従来のシングルビーム走査方式のものに加え、マルチビーム走査方式のものも実現されつつあり、画像形成装置の構成としては、モノクロームの画像形成を行うものに加え、カラー画像や多色画像の形成を行うものが実用化されつつあり、中でも「タンデム式」とよばれるものが活発に開発されている(特許文献1〜6参照)。
【0003】
光走査装置による書込は高密度化が進み、1200dpi、1600dpiさらにはそれ以上の書込密度の実現が意図されている。高密度書込の実現には、光スポットの安定性、即ち、「被走査面上を光走査する光スポットのスポット径が像高により大きく変動しないこと」が不可欠である。
【0004】
光スポットの像高に応じてスポット径が変動する原因の1つは周知の如く「走査結像光学系による像面湾曲」であり、光スポットの安定性を高めるために「像面湾曲を良好に補正した走査結像光学系」は多数のものが知られている。
【0005】
マルチビーム走査方式の光走査装置では、光スポットの安定に加え、偏向光ビームを被走査面に向かって集光させる走査結像光学系の結像倍率が、光スポットの像高によらず略一定していることも重要である。
【0006】
【特許文献1】
特開平11−157128号公報
【特許文献2】
特開平 9−127443号公報
【特許文献3】
特開平 9− 54263号公報
【特許文献4】
特開2001− 4948号公報
【特許文献5】
特開2001− 10107号公報
【特許文献6】
特開2001− 33720号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、光スポットの安定性に優れ、走査結像レンズの結像倍率の安定性が高い光走査装置と、これを用いた画像形成装置の実現を課題とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
この発明の光走査装置は「光源からの光ビームを偏向する偏向手段と、この偏向手段により偏向された光ビームを被走査面上に導き、被走査面上に光スポットとして集光させる走査結像レンズとを有する光走査装置」であり、以下の如き特徴を有する(請求項1)。
【0009】
即ち、走査結像レンズが2つの走査レンズを有し、これら2つの走査レンズのうち「偏向手段側の走査レンズ」は、「主走査方向に正の屈折力」を持ち「副走査方向の屈折力が略ゼロ」であり、2つの走査レンズのうち「被走査面側の走査レンズ」は、「主走査方向に負の屈折力、副走査方向に正の屈折力」を持つ。
【0010】
請求項1記載の光走査装置における走査結像レンズは「2枚の走査レンズ」で構成する。この場合、走査面側の走査レンズは「主走査断面内の形状が被走査面に凸面を向けた負メニスカス形状」であることが好ましい(請求項2)。
【0011】
「主走査断面」は、走査レンズの光軸を含み、主走査方向に平行な仮想的な平断面である。主走査方向に直交する仮想的な平断面は「副走査断面」と呼ぶ。
【0012】
請求項1に記載の光走査装置は「偏向手段の偏向の起点から被走査面に至る光軸上の距離:L、各走査レンズにおける光軸上におけるレンズ間隔の最大の距離:aが、条件:
(1) 0.3<|a/L|<0.6
を満足する」ことが好ましい。
【0013】
請求項1または2記載の光走査装置における走査結像レンズは「副走査方向に関して、偏向手段における偏向の起点と被走査面とを幾何光学的に略共役な関係とする機能を持ち、偏向手段と被走査面との間の、光軸上における副走査方向の横倍率:β0、任意像高における副走査方向の横倍率:βhが、条件:
(2) 0.9<|βh/β0|<1.1
を満足する」ことが好ましい(請求項3)。
【0014】
請求項1〜3の任意の1に記載の光走査装置における走査結像レンズは「副走査方向に関して、偏向手段における偏向の起点と被走査面とを幾何光学的に略共役な関係とする機能を持ち、偏向面と被走査面の間の光軸上における副走査方向の横倍率:β0が、条件:
(3) 0.2<|β0|<0.6
を満足する」ことが好ましい(請求項4)。
【0015】
光走査装置における走査結像レンズを構成する2つの走査レンズのうち、少なくとも1枚をプラスチックレンズとすることができる。この場合において「偏向手段側の走査レンズをプラスチックレンズ」とすることができる(請求項1)。
【0016】
前述の請求項1に記載の光走査装置は「各色に対応する複数の光源を有し、各光源からの光ビームが共通の偏向手段により偏向されて、走査結像レンズにより異なる感光体上の被走査面上に導かれ、対応する被走査面上に光スポットとして集光され、走査結像レンズを構成する2つの走査レンズのうち、偏向手段に近い走査レンズが、異なる被走査面に向かう複数の光ビームに共通化されている」構成とすることができる。
【0017】
請求項1〜4の任意の1に記載の光走査装置においては「異なる被走査面に向かう複数の光ビームが、これらに共通する、偏向手段側の走査レンズを、副走査方向に於いて互いに略平行に通過する」ようにできる(請求項5)。
【0018】
請求項1〜5の任意の1に記載の光走査装置は「各色に対応する複数の光源を有し、偏向手段が偏向反射面を有する反射型のもので、同一の偏向反射面で偏向される全ての光ビームが主走査方向において、偏向面近傍の略1点で交わる」ように構成することができる(請求項6)。
【0019】
上において「同一の偏向反射面で偏向される全ての光ビームが主走査方向において、偏向面近傍の略1点で交わる」とは、同一の偏向反射面に入射する複数の光ビームを副走査方向から見た場合に、これら光ビームが偏向反射面近傍の略1点で交差することを言う。
【0020】
光走査装置により光走査される被走査面の実体は光導電性の感光体等の「感光性媒体」の感光面であるが、上における請求項1、5の説明における「互いに異なる被走査面」は、異なる感光性媒体の感光面以外に、同一の感光性媒体における「異なる画像を書込まれる別個の光走査位置」をも含む。
【0021】
また、複数の光ビームは異なる被走査面を光走査する場合もあるが、マルチビーム走査方式のように、1被走査面を複数の光ビームが光走査する場合もある。
【0022】
この発明の画像形成装置は「感光性媒体に光走査を行って画像形成を行う画像形成装置」であって、請求項1〜6の任意の1に記載の光走査装置を有するものである(請求項7)。感光性媒体としては、上述の光導電性の感光体を用いることができるほか、銀塩フィルムを用いることもできる。銀塩フィルムに光走査により形成される潜像は、通常の銀塩写真の現像プロセスで可視化できる。
【0023】
このように感光性媒体として銀塩フィルムを用いる画像形成装置は、光製版機や(CTスキャンの画像を形成する)光描画装置として実施することができる。
【0024】
請求項7記載の画像形成装置は「複数の光導電性の感光体を感光性媒体として、転写媒体の搬送路に沿って配列し、各感光体に光走査を行って静電潜像を形成し、各静電潜像を異なる色のトナー画像として可視化し、各色トナー画像を同一のシート状記録媒体に重ね合わせて転写・定着して合成的に画像を得る画像形成装置」として構成することができる(請求項8)。
【0025】
「シート状記録媒体」は、転写紙やOHPシート(オーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート)等である。
上記「転写媒体」は、シート状記録媒体自体であることもできるが、中間転写ベルト等の中間転写媒体であることもできる。即ち、各感光体上に形成されたトナー画像は、シート状記録媒体に直接転写してもよいし(直接転写方式)、中間転写媒体を介して転写しても良い(中間転写方式)。
【0026】
請求項8記載の画像形成装置は、光走査装置として請求項5、6の任意の1に記載のものを用いて「タンデム型の画像形成装置」として構成できる(請求項10)。この場合、光導電性の感光体の数が3もしくは4とし、カラー画像を形成することができる(請求項10)。
【0027】
請求項1記載の光走査装置では、走査結像レンズが2つの走査レンズを有し、偏向手段側の走査レンズは、主走査方向に正の屈折力を持ち、副走査方向の屈折力は略ゼロであり、被走査面側の走査レンズは、主走査方向に負、副走査方向に正の屈折力を持つ。
【0028】
従って、fθ特性のような等速特性を実現する機能を「偏向手段側の走査レンズ」に配分すると共に、副走査方向の結像機能を主として「被走査面側の走査レンズ」に配分することにより、特に副走査方向の像面湾曲の良好な補正が可能になる。また、副走査方向の結像機能が被走査面に近い走査レンズに配分されることにより、副走査方向の結像倍率が小さくなり、小径の光スポットを実現でき、像高による倍率の変動も補正しやすい。
【0029】
請求項2記載の光走査装置では、走査結像レンズが2枚の走査レンズで構成され、被走査面側の走査レンズは、主走査断面内の形状が「被走査面に凸面を向けた負メニスカス形状」であるので、像高に対して光学倍率を一定にすることが容易である。
【0030】
副走査方向の少なくとも2つの面を「副走査断面内の曲率中心を主走査方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内で主走査方向の非円弧形状とは異なる曲線となるように、副走査断面内の曲率半径を主走査方向に変化させた面」とし、これら2つのレンズ面をベンディングさせて「副走査方向の主点位置を調整する」場合、これら2つの面の間隔が広いほど、主点位置の変化量を大きく取ることができ、副走査方向の横倍率を像高間で容易に補正可能となる。
【0031】
請求項2記載の光走査装置では低コスト化の観点から、走査結像レンズを2枚構成とし、最も偏向手段に近い走査レンズは副走査方向の屈折力をほぼゼロとしている。このため前記2つの面は被走査面側の走査レンズの第1、第2面となるが、これらの面を主走査断面内において「被走査面に凸面を向けた負メニスカス形状」とすることにより、上記2つの面の間隔が、光軸を離れるにつれて増大するようにし、「周辺側における副走査方向の主点位置の調整」を容易にし、光スポットの像高に対する副走査方向の結像倍率の変化を有効に小さくすることができる。
【0032】
すなわち、中心像高に対し、周辺像高は光路長が長くなるため、副走査方向の横倍率を像高に拘わらず一定に保つには、周辺像高での主点位置が中心像高に対し偏向手段側にある要がある。これを実現するため、上記負メニスカス形状の凸側を被走査面側とし、周辺像高での主点位置が中心像高に対し偏向手段側に位置できるようにし、更に、被走査面に最も近い走査レンズの第1、第2面を「副走査断面内の曲率中心を主走査方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内で主走査方向の非円弧形状とは異なる曲線となるように、副走査断面内の曲率半径を主走査方向に変化させた面」を用い、2つのレンズ面をベンディングさせて「副走査方向の主点位置を調整する」ことで、像高に対して光学倍率を略一定にすることが可能となる。
【0033】
請求項3における条件(2)は、走査結像レンズの副走査方向における結像倍率の有効走査領域内における「望ましい範囲」であり、この範囲を外れると、光スポットのスポット径の有効走査領域内での変動が大きくなり、形成された画像に影響がでる。条件(2)を満足することにより、マルチビーム走査方式の光走査を行う場合にも、複数走査線間のピッチを一定に保つことができ、マルチビーム化による高密度化、高速化にも対応可能となる。
【0034】
請求項4における条件(3)の下限値を越えると、狙いのスポット径に対し、偏向手段と被走査面の間の光軸上における副走査方向の横倍率:β0を大きく設定した場合、ビーム整形用のアパーチャにおける開口径を小さく設定する必要が生じ、光量不足の問題や、アパーチャにおける回折の影響によるスポット径の劣化が生じやすい。条件(3)の上限値を越えると、偏向手段側の走査レンズと被走査面との間隔が大きくなり、画像形成装置の大型化を招来しやすい。
【0035】
例えば、偏向手段を共用するタンデム式の画像形成装置を構成するような場合、2つの走査レンズ間に、各色に対応する被走査面へ光路を分離するためのミラーなどを配置するが、このような場合、請求項1における条件(1)の下限値を越えると、2つの走査レンズ間で最も離れている光軸上の間隔が短くなり過ぎ、光路分離用のミラー等の配置が困難となる。
【0036】
また、条件(1)の上限値を越えると、偏向手段側の走査レンズが偏向手段側に近づくが、この走査レンズは主走査方向に強い正の屈折力を持つため、被走査面上の有効走査領域を光走査するための画角が狭くなって、画角が広い場合に比して走査時間が短くなり、光源に用いられるLD等のオン・オフの応答速度が書込密度に対し対応できなくなる虞がある。
【0037】
請求項1のように、走査レンズにプラスチックレンズを用いると、低コストで作製でき、非球面等の複雑な面形状も容易に形成できる。反面、プラスチックレンズは温度変化等により光学特性の変化が生じやすい。特に、偏向手段として一般的な回転多面鏡等では、ポリゴンミラー等を回転させる駆動モータの発熱で周囲温度が上昇しやすい。
【0038】
請求項1記載の光走査装置のように、偏向手段側の走査レンズをプラスチックレンズにすると、駆動モータの発熱の影響で温度変化を生じやすく、感光体ごとに別個の走査結像レンズを用いるタンデム式のカラー画像形成装置では、走査結像レンズの「温度変化に起因する等速特性の変化」が走査結像レンズごとに区々となって合成カラー画像に色ずれや色相変化が発生しやすいが、請求項1の光走査装置のように、偏向手段側の走査レンズ(等速特性を補正する機能をもっている)を「異なる被走査面に向かう複数の光ビームに共通化」すると、等速性の変動は各色で同様に生じることになり、色ずれや色相変化の発生は抑制される。
【0039】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を説明する。
【0040】
図1は、光走査装置の実施の1形態における光学配置を示している。
この光走査装置は、光源1からの光ビームを偏向する偏向手段5と、この偏向手段5により偏向された光ビームを被走査面7上に導き、被走査面7上に光スポットとして集光させる走査結像レンズ6とを有する光走査装置であって、走査結像レンズ6が2つの走査レンズ6A、6Bを有し、これら2つの走査レンズ6A、6Bのうち偏向手段5に最も近い走査レンズ6Aは、主走査方向に正の屈折力を持ち、副走査方向の屈折力が略ゼロであり、2つの走査レンズのうち被走査面7に最も近い走査レンズ6Bは、主走査方向に負の屈折力、副走査方向に正の屈折力を持つ(請求項1)。
【0041】
若干詳しく説明すると、光源1から射出された光ビームは、カップリングレンズ2により平行光束(弱い収束性もしくは弱い発散性としてもよい)に変換され、以後の光学系にカップリングされる。カップリングされた光ビームは、被走査面7上に所望のスポット径を得るためアパーチャ3の開口を通過してビーム整形されたのち、シリンドリカルレンズ4により副走査方向に集束され、ミラーIMを介して偏向手段5の偏向反射面5Aの近傍に「主走査方向に長い線像」として結像され、偏向手段5により等角速度的に偏向される。偏向手段5は回転多面鏡である。
【0042】
偏向手段5により偏向された光ビームは、走査結像レンズ6を構成する走査レンズ6A、6Bにより被走査面7上に光スポットとして集光し、被走査面7を等速的に光走査する。
【0043】
この光走査装置において、走査結像レンズ6を構成する2枚の走査レンズ6A、6Bは何れもプラスチックレンズである。偏向手段5側の走査レンズ6Aには「主走査方向に正の屈折力」を持たせ、この正の屈折力を「等速性(fθ特性)が良好に補正される」ように設定している。被走査面7側の走査レンズ6Bには「主走査方向に負の屈折力」を持たせている。
【0044】
このように、主走査方向に関して、走査レンズ6Aの屈折力を正、走査レンズの屈折力を負とすることにより、温度変化等の環境変動や、光源1における発光波長変動に起因する各走査レンズ6A、6Bの光学特性の変化を相殺し、環境変動や波長変動に起因する走査結像レンズ6の光学特性の劣化を軽減させている。
【0045】
被走査面側の走査レンズ6Bは、図示の如く「長尺形状」であり、これを「主走査方向に正の屈折力を持つレンズ」として構成する場合には、レンズ長手方向のレンズ肉厚に対して周辺部の肉厚が薄くなり、長手方向の中央部と周辺部の肉厚さのため、整形加工の際に「引け」等によるレンズ形状の変形が生じやすい。
【0046】
しかしながら、走査レンズ6Bは「主走査方向に負」の屈折率を持つため、長手方向に「大きな肉厚差」が発生しないため、整形加工が容易である。
【0047】
走査レンズ6Aは、上記の如く等速性を補正する機能を持つが、該レンズ6Aは副走査方向に屈折力を持たないので、偏向光束の入射位置が副走査方向にずれても走査結像レンズ6としての等速性が劣化しない。また、主走査方向の結像性能の劣化も抑制可能である。
【0048】
副走査方向に関しては、走査レンズ6Aの屈折力が実質的に0であるので、走査レンズ6Bは強い正の屈折力を持つ。従って、副走査方向に関しては、走査レンズ6Bが「偏向光束を被走査面上に集光させる」機能を持つ。このように、副走査方向における結像機能が、被走査面7に近い走査レンズ6Bに担われているため、走査結像レンズ6は副走査方向に関して「縮小系」となり、光スポットの結像位置、スポット径等が、光学部品の組み付け誤差、形状誤差等の影響を受け難い。勿論、走査結像レンズ6は、副走査方向に関して「偏向手段5による偏向の起点と被走査面7とを幾何光学的な共役関係」としており、このため、偏向手段5における「面倒れ補正機能」を有している。
【0049】
偏向手段側の走査レンズ6Aの「主走査方向の面形状」は非円弧形状とすることができる。また、被走査面側の走査レンズ6Bの面形状は「主走査方向に非円弧形状で、副走査断面内の曲率中心を主走査方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内で主走査方向の非円弧形状とは異なる曲線となるように、副走査断面内の曲率半径を主走査方向に変化させた面」を用いることで、主・副走査両方向の像面湾曲を良好に補正可能である。
【0050】
このようにして、「等速化機能」を良好に保ちつつ、主・副走査方向の像面湾曲を良好に補正し光スポットの安定性を実現可能である。
【0051】
図2は「タンデム式の画像形成装置」の光走査装置の実施の1形態を説明するための図である。この画像形成装置は、カラー画像を形成する装置である。
【0052】
図2(a)は光学配置を副走査方向から見た図を説明図的に示している。図を簡単化するため、偏向手段から被走査面側においては、偏向光束の光路を平面状に展開した状態で示している。
【0053】
カラー画像は、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の「4色のトナー画像」を合成して形成される。以下の説明における符号中、「Y」はイエロー、「M」はマゼンタ、「C」はシアン、「K」は黒に関連するものである。
【0054】
図2(a)に示すように、光源から偏向手段(回転多面鏡)5に至る部分においては、4個の光源1Y〜1K、4個のカップリングレンズ2Y〜2K、4個のアパーチャ3Y〜3K、4個のシリンドリカルレンズ4Y〜4Kが配置されている。即ち、光源1Yは副走査方向(図面に直交する方向)から見て、他の3つの光源1M、1C、1Kと重なり合い、カップリングレンズ2Yは副走査方向から見て、他の3つのカップリングレンズ光源2M、2C、2Kと重なり合い、アパーチャ3Yは副走査方向から見て、他の3つのアパーチャ3M、3C、3Kと重なり合い、シリンドリカルレンズ4Yは副走査方向から見て、他の3つのシリンドリカルレンズ4M、4C、4Kと重なり合っている。
【0055】
光源1Y〜1Kは半導体レーザ等である。光源1Y(1M、1C、1K)から放射された光ビームは、カップリングレンズ2Y(2M、2C、2K)によりカップリングされて以後の光学系に適した光束形態、例えば平行光束に変換され、アパーチャ3Y(3M、3C、3K)によりビーム整形され、シリンドリカルレンズ4Y(4M、4C、4K)により偏向手段の偏向反射面5Aの近傍に「主走査方向に長い線像」として結像し、共通の偏向手段5により同時に偏向される。
【0056】
各光源から偏向手段に入射する4本の光ビーム(の主光線)は、副走査方向において互いに平行である。
【0057】
図2(b)は偏向手段から被走査面7Y〜7Kに至る光路を直線的に展開した状態を示している。被走査面7Y〜7Kの実体は「光導電性の感光体」であって、図2(c)に示すように、それぞれ円筒状に形成されて互いに平行に配列されている。図2(b)は、被走査面7Y〜7Kが同一面となるように描いている。
【0058】
図2(b)に示すように、光源1Y〜1Kからの光ビームは、共通の偏向手段5により偏向面の回転軸に直交する方向へ「互いに平行」に反射されて偏向し、走査レンズL1を透過する。透過レンズL1は、4本の光ビームに共通である。
【0059】
走査レンズL1を透過した各光ビームは、走査レンズL2Y〜L2Kにより対応する被走査面7Y〜7Kに向って集光し、各被走査面上に光スポットを形成し、被走査面を光走査する。
【0060】
走査レンズL1と走査レンズL2Yは「被走査面7Yに光スポットを結像させる走査結像レンズ」を構成し、走査レンズL1と走査レンズL2M(L2C、L2K)は「被走査面7M(7C、7K)に光スポットを結像させる走査結像レンズ」を構成する。各走査レンズL2Y〜L2Kは同一のものである。
【0061】
各走査結像レンズによる結像光束の光路は、図2(c)に示すように、光路折曲げミラーMにより適宜に屈曲されて対応する感光体7Y〜7Kに導光される。
【0062】
各感光体7Y〜7Kに形成された光スポットは感光体を光走査して静電潜像を書き込む。
【0063】
この実施の形態において、走査結像レンズを構成するレンズは何れもプラスチックレンズであり、偏向手段5側の走査レンズL1も勿論、プラスチックレンズである(請求項1)。
【0064】
また、図2の光走査装置は、各色に対応する複数の光源1Y〜1Kを有し、各光源からの光ビームは、共通の偏向手段5により偏向されて、走査結像レンズL1、L2Y〜L2Kにより異なる感光体上の被走査面7Y〜7K上に導かれ、対応する被走査面上に光スポットとして集光され、走査結像レンズを構成する2つの走査レンズのうち、偏向手段5に近い走査レンズL1は、異なる被走査面7Y〜7Kに向かう複数の光ビームに共通化されている(請求項1)。
【0065】
偏向手段5側の走査レンズL1は副走査方向に屈折力を持たないため、異なる被走査面7Y〜7Kに向かう複数の光ビームは、走査レンズL1を、図2(b)に示すように副走査方向(図2(b)の上下方向)に於いて互いに略平行に通過する(請求項5)。このように、走査レンズL1を透過した各光ビーム(の主光線)が互いに平行であり、相互に近づかないので、光路分割ミラーMの配設が容易である。
【0066】
図2の実施の形態では、走査結像レンズを構成するレンズのうち、偏向手段5側の走査レンズL1を、被走査面7Y〜7Kに向かう複数(=4)の光ビームに対して共通化した。偏向手段5は回転多面鏡で、モータ部、基盤による発熱が大きく、光学箱内の温度はモータ部の発熱で上昇する。この温度変動により偏向手段5に最も近い走査レンズL1に温度分布が生じ、光学特性を変化させる。
【0067】
走査レンズL1は走査特性を補正する機能(等速化機能)を有しているため、上記光学特性の変化により等速特性に変化が生じるが、このような等速特性の変化が生じても、走査レンズL1は感光体7Y〜7Kを光走査する各光ビームに共用されているので、等速特性の変化は各感光体7Y〜7Kに対して共通化されることになり、感光体相互における「等速特性の差異」は発生しない。従って、連続プリント時等に環境変動が変動して、走査結像レンズの等速特性が変化しても、この「等速特性の変化に起因」するカラー画像の色相変化や色ずれの発生を抑制できる。
【0068】
図2の実施の形態においては、光源からシリンドリカルレンズに至る部分を、イエロー、マゼンタ、シアン、黒について「副走査方向に互いに平行に重ね合せて配置」しているが、光走査装置のレイアウト上、折返しミラーなどで適宜に折返し、複数の光源やカップリングレンズ等が主走査方向に距離を持つように配置してもよい。
【0069】
また、偏向手段5から走査レンズL1へは4つの感光体7Y〜7Kを光走査する光ビームが副走査方向に並列して入射する構成であるが、別の構成として、例えば、4本の光ビームが共通の偏向手段に関して互いに逆向きに反射されるようにし、走査レンズL1に相当する走査レンズを偏向手段の両側に1個づつ配置し、偏向手段の両側に振り分けられた2本づつの光ビームが、これら2個の走査レンズを共通に透過するようにしてもよい。
【0070】
上には、複数の被走査面をシングルビーム走査方式により光走査する場合の実施の形態を説明した。前述したように、被走査面の光走査はマルチビーム走査方式で行っても良い。この場合の実施の形態を、図3を参照して説明する。
【0071】
図3(a)において、符号31で示す光源装置は、2個の半導体レーザと、これら半導体レーザから放射された光ビームをカップリングする2個のカップリングレンズとを有する。各半導体レーザから放射され対応するカップリングレンズによりカップリングされた2本の光ビームは、シリンドリカルレンズ32により偏向手段(回転多面鏡)33の同一の偏向反射面位置に「副走査方向に分離した主走査方向に長い線像」として結像する。このとき、各半導体レーザからの2本の光束は、偏向反射面近傍の位置の略1点において主走査方向に交叉する。
【0072】
偏向手段33により偏向された各光ビームは、走査結像レンズ35を構成する走査レンズ34A、34Bを透過し、光路折り返しミラー36により光路を折り返されて被走査面の実体をなす光導電性の感光体37上に向って集光し、副走査方向に分離した2個の光スポットを形成し、被走査面をマルチビーム走査方式で光走査する。
【0073】
即ち、この実施の形態では、光走査装置は複数の光源を有し、偏向手段33が偏向反射面を有する反射型のものであり、同一の偏向反射面で偏向されて同一の被走査面37を光走査する全ての光ビームが主走査方向において、偏向面近傍の略1点で交わるように構成されている(請求項6)。
【0074】
図3(b)の上図は、偏向反射面に異なる位置で入射する場合を示している。2本の光束(主光線を実線と破線で示す)が被走査面37の同一位置P0に到達するときの偏向反射面の位置を、実線の光ビームにつきD1、破線の光ビームにしてD2とすると、図3(b)上図の場合、結像位置P0にいたる走査レンズ34A、34Bを通過する光路が大きく異なり、光路の差により光学作用も異なるため、結像位置P0において形成される光スポットのスポット径や結像倍率等が、実線と破線の光ビームで異なったものとなり易く、特に、走査線ピッチの像高間変動に対する影響が大きく、走査線曲がりが発生し易い。
【0075】
これに対し、図3(a)に示すように、光源側からの2本の光ビームが偏向反射面近傍で主走査方向に交わるようにすると、被走査面37上の結像位置P0に至る光路は、実線・破線の各光ビームに対して略同一となり、走査線曲がりを効果的に低減する事ができる。また、偏向手段5から被走査面側における各部品のばらつきによる光ビーム間の「主走査方向の書込位置変動」は、全光ビームで略同量となり、光ビーム間での主走査方向の書込位置ずれを抑制できる。
【0076】
更に、同じ結像位置に結像する全光ビームが「走査光学レンズの主走査方向の略同じ位置を通過する」ことにより、走査結像レンズを構成する走査レンズの収差の影響を小さく抑えることができ、主走査方向の結像位置を各ビームとも精度良く合致させることができ、同期検知後、全光ビームに共通に遅延時間を設定しても、書込始め像高での主走査方向の位置ずれを抑えることが可能となる。
【0077】
また、複数の光ビームが偏向反射面近傍で主走査方向に交わるようにすると、偏向反射面の大きさを最小にでき、回転多面鏡の内接円半径を最小にできる。
【0078】
図3の実施の形態では、単一の被走査面37をマルチビーム走査方式で光走査する場合を説明したが、図2の実施の形態におけるように、異なる被走査面に向かう光ビームを偏向手段の同一偏向反射面で偏向する場合、光源側のレイアウトにより「各光ビームが同一の偏向反射面に対し、主走査方向に互いに角をなす場合」には、各光ビームをポリゴンミラー5の偏向反射面5Aの近傍で主走査方向において交差させることで、同様の効果が得られる。
【0079】
各光ビームの交差位置のずれは、偏向反射面上で0.5mm以内とすることが好ましい。
【0080】
図1に実施の形態を示した光走査装置を用いる画像形成装置の実施の1形態として「レーザプリンタ」を図4に示す。
【0081】
レーザプリンタ100は「感光性媒体」として、円筒状に形成された光導電性の感光体111を有する。感光体111の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ112、現像装置113、転写ローラ114、クリーニング装置115が配備されている。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。
【0082】
更に、レーザビームLBにより光走査を行う光走査装置117が設けられ、帯電ローラ112と現像装置113との間で「光書込による露光」を行うようになっている。
【0083】
図4において、符号116は定着装置、符号118はカセット、符号119はレジストローラ対、符号120は給紙コロ、符号121は搬送路、符号122は排紙ローラ対、符号123はトレイ、符号Pは「シート状記録媒体」としての転写紙を示している。
【0084】
画像形成を行うときは、光導電性の感光体111が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ112により均一帯電され、光走査装置117のレーザビームLBの光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。この静電潜像は現像装置113により反転現像され、像担持体111上にトナー画像が形成される。
【0085】
転写紙Pを収納したカセット118は、画像形成装置100本体に脱着可能であり、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙Pの最上位の1枚が給紙コロ120により給紙され、給紙された転写紙Pは、その先端部をレジストローラ対119に捉えられる。
【0086】
レジストローラ対119は、感光体111上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合わせて、転写紙Pを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙Pは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ転写ローラ114の作用によりトナー画像を静電転写される。
【0087】
トナー画像を転写された転写紙Pは定着装置116へ送られ、定着装置116においてトナー画像を定着され、搬送路121を通り、排紙ローラ対122によりトレイ123上に排出される。トナー画像が転写された後の感光体111の表面は、クリーニング装置115によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
【0088】
光走査装置117としては、図1に即して説明した如きものが用いられる。
【0089】
図5には、先に図2に即して説明した如き光走査装置を用いる「タンデム式のカラー画像形成装置」の実施の1形態を示す。図中、符号50で示す部分は、図
2において説明した光走査装置部分であり、符号5Y、5M、5C、5Kはそれぞれ、光導電性の感光体7Y、7M、7C、7Kを光走査する偏向光ビームを示している。この部分の説明は、図2に関する説明を援用する。
【0090】
感光体7Y(7M、7C、7K)の周囲には、帯電手段YC(MC、CC、KC)、現像手段YD(MD、CD、KD)、転写手段YT(MT、CT、KT)、クリーニング手段YL(ML、CL、KL)が配置され、感光体7Y、7M、7C、7Kに接触するように搬送ベルト2Aが配設されている。
【0091】
感光体7Y〜7Kは時計方法へ回転しつつ、対応する帯電手段YC〜KCにより均一帯電され、光ビーム5Y〜5Kにより光走査されて静電潜像をネガ潜像として書込まれる。これら静電潜像は現像装置YD〜KDにより現像され、感光体7Y、7M、7C、7Kにそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色のトナー画像が形成される。
【0092】
カラー画像を形成されるシート状記録媒体である転写紙は、カセット1Aから給紙されてレジストローラ9により搬送ベルト2A上に載せかけられる。搬送ベルト2Aはチャージャ18のよるコロナ放電で帯電され、転写紙は搬送ベルト2A上に静電吸着される。
【0093】
このようにして搬送ベルト2Aに保持された転写紙は転写部を順次搬送されつつ、感光体7Kから「黒トナー画像」、感光体7Cから「シアントナー画像」、感光体7Mから「マゼンタトナー画像」、感光体7Yから「イエロートナー画像」を転写手段KT〜YTの作用により順次転写される。
【0094】
このようにして転写紙上にカラー画像が合成的に形成される。カラー画像を担持した転写紙は除電チャージャ11より除電され、転写紙自体の腰の強さにより搬送ベルト2Aから分離し定着装置14に進み、カラー画像を定着され、排出ローラ15によりトレイ15’上に排出される。トナー画像転写後の感光体7Y〜7Kは、クリーニング手段YL〜KLによりそれぞれクリーニングされる。
【0095】
即ち、図5に示す画像形成装置は、複数の光導電性の感光体7Y〜7Kを感光性媒体として、転写媒体(転写紙)の搬送路に沿って配列し、各感光体に光走査を行って静電潜像を形成し、各静電潜像を異なる色のトナー画像として可視化し、各色トナー画像を同一のシート状記録媒体に重ね合わせて転写・定着して合成的に画像を得る画像形成装置(請求項8)である。また、タンデム型の画像形成装置(請求項9)で、光導電性の感光体の数が4でカラー画像を形成するタンデム型の画像形成装置(請求項10)である。
【0096】
【実施例】
以下、光走査装置の光学系の具体的な実施例を3例挙げる。想定しているのは、図1、図2に示す光走査装置である。
【0097】
記号の説明
記号の意味は以下の通りである。
【0098】
RY:主走査方向の面(アパーチャの面を含む)の曲率半径
RZ:副走査方向の面(アパーチャの面を含む)の曲率半径(光軸上)
N:使用波長(780nm)での材質の屈折率
X:光軸方向の距離
Y:光軸からの主走査方向の距離
Z:光軸からの副走査方向の距離
実施例1
「偏向手段より光源側の光学系」
面番号 RY(mm) RZ(mm) X(mm) N 備考
光源 - - 0.51 - 半導体レーザアレイ
1 ∞ ∞ 0.3 1.511 カバーガラス
2 ∞ ∞ 12.0 - -
3* 52.59 52.59 3.8 1.512 カップリングレンズ
4* -8.71 -8.71 15.0 - -
5 ∞ ∞ 138.85 - アパーチャ
6 ∞ 48.0 3.0 1.511 シリンドリカルレンズ
7 ∞ ∞ 93.57 - -
8 - - - - 偏向反射面 。
【0099】
「*印」を付した面は「共軸非球面」である。非球面固有の数値は示さないが、カップリングレンズから射出する「平行光束」の波面収差が良好に補正される
ように設定されている。また、偏向手段は内接円直径:18mm、偏向反射面数:6の回転多面鏡である。
【0100】
「偏向手段後の光学系」
β0(偏向手段と被走査面との間の副走査方向の光軸上の結像倍率):0.38
|βh/β0|の最大値:0.99 。
面番号 RY(mm) RZ(mm) X(mm) N 備考
0 ∞ ∞ 68.0 - 偏向反射面
1* 1897.948 ∞ 31.4 1.524 走査レンズ
2* -151.350 ∞ 162.0 - -
3** -4430.699 -88.519 8.2 1.524 走査レンズ
4** -4584.974 -27.015 100.0 - -
5 - - - - 被走査面
「*印」を付した各面は、主走査断面内の形状が非円弧形状で、副走査断面内の形状は直線となっている。このレンズ面は以下の式:1で表される。
【0101】
即ち、Cm=1/RY、Cs(Y)=1/RZとして、
X(Y,Z)=Y2・Cm/[1+√{1-(1+K)・(Y・Cm)2}]
+ A・Y4+B・Y6+C・Y8+D・Y10+E・Y12
+ Cs(Y)・Z2/[1+√{1-(Cs(Y)・Z)2}] (式:1)。
【0102】
「**印」を付した各面は、主走査方向の形状が非円弧形状で、副走査方向の曲率半径が主走査方向のレンズ高さ(Y)により連続的に変化する面であり、各面形状は、上記式:1における「Cs(Y)」を、
Cs(Y)=1/RZ+a・Y+b・Y2+c・Y3+d・Y4+e・Y5+f・Y6+g・Y7
+h・Y8+i・Y9+j・Y10+k・Y11+l・Y12 (式:2)
として、上記式:1により表わされる。
【0103】
実施例1における非球面係数は以下の通りである。
【0104】
第1面 第2面 第3面 第4面
RY 1897.948 -151.350 -4430.699 -4584.974
K 8.680E-02 -2.892E-01 -5.249E+02 -3.313E+02
A -2.362E-08 1.415E-08 7.160E-09 -6.342E-09
B -5.964E-14 -1.950E-12 -1.772E-13 1.330E-13
C 8.232E-17 -2.372E-16 1.104E-18 -1.838E-18
D 1.569E-20 2.083E-20 -1.639E-22 -1.733E-22
E 3.315E-24 3.903E-24 -3.107E-29 3.743E-29
RZ ∞ ∞ -88.519 -27.015
a - - - -2.440E-07
b - - -1.435E-07 1.197E-07
c - - - 1.325E-11
d - - 5.793E-13 -4.423E-12
e - - - -3.719E-15
f - - -6.428E-17 -2.276E-16
g - - - 1.535E-19
h - - -3.700E-21 5.299E-22
i - - - 1.276E-23
j - - -1.126E-25 -4.801E-26
k - - - -7.059E-28
l - - -9.704E-30 -4.770E-30 。
【0105】
上の表示において例えば「E-30」は「10-30」を意味し、この数値が直前の数値にかかるものである。
【0106】
この光学系においては、シリンドリカルレンズと偏向手段との間に、厚さ:1.9mmの防音ガラス(屈折率:1.511)を、副走査方向に対して傾き角:8度で配置している。
【0107】
実施例2
「偏向手段より光源側の光学系」
実施例1におけるものと同一である。
【0108】
「偏向手段後の光学系」
β0(偏向手段と被走査面との間の副走査方向の光軸上の結像倍率):0.38
|βh/β0|の最大値:0.99 。
面番号 RY(mm) RZ(mm) X(mm) N 備考
0 ∞ ∞ 68.0 - 偏向反射面
1* 1898.537 ∞ 31.4 1.524 走査レンズ
2* -151.277 ∞ 162.0 - -
3** -4100.699 -88.511 8.2 1.524 走査レンズ
4** -4584.974 -27.015 100.0 - -
5 - - - - 被走査面
「*印、**印」を付した各面の形状は実施例1におけると同様、式:1および式:2を用いた式:1で表される。
【0109】
実施例2における非球面係数は以下の通りである。
【0110】
第1面 第2面 第3面 第4面
RY 1898.537 -151.277 -4100.699 -4584.974
K 8.080E-00 -2.909E-01 -4.657E+02 -2.719E+02
A -2.367E-08 1.423E-08 7.146E-09 -6.327E-09
B -6.495E-14 -1.942E-12 -1.775E-13 1.333E-13
C 8.216E-17 -2.364E-16 1.100E-18 -1.833E-18
D 1.586E-20 2.089E-20 -1.639E-22 -1.733E-22
E 3.433E-24 3.898E-24 -3.560E-29 3.268E-29
RZ ∞ ∞ -88.511 -27.015
a - - - -2.085E-07
b - - -1.439E-07 1.201E-07
c - - - 1.327E-11
d - - 5.437E-13 -4.400E-12
e - - - -3.763E-15
f - - -6.670E-17 -2.269E-16
g - - - 1.516E-19
h - - -3.762E-21 5.862E-22
i - - - 1.263E-23
j - - -1.132E-25 -4.732E-26
k - - - -7.097E-28
l - - -9.544E-30 -4.880E-30 。
【0111】
この光学系においても、シリンドリカルレンズと偏向手段との間に、厚さ:1.9mmの防音ガラス(屈折率:1.511)を、副走査方向に対して傾き角:8度で配置している。
【0112】
実施例3
「偏向手段より光源側の光学系」
実施例1におけるものと同一である。
【0113】
「偏向手段後の光学系」
β0(偏向手段と被走査面との間の副走査方向の光軸上の結像倍率):0.38
|βh/β0|の最大値:0.99 。
面番号 RY(mm) RZ(mm) X(mm) N 備考
0 ∞ ∞ 68.0 - 偏向反射面
1* 1900.703 ∞ 31.4 1.524 走査レンズ
2* -151.109 ∞ 162.0 - -
3** -3500.699 -88.468 8.2 1.524 走査レンズ
4** -4584.974 -27.016 100.0 - -
5 - - - - 被走査面
「*印、**印」を付した各面の形状は実施例1におけると同様、式:1および式:2を用いた式:1で表される。
【0114】
実施例3における非球面係数は以下の通りである。
【0115】
第1面 第2面 第3面 第4面
RY 1900.703 -151.109 -3500.699 -4584.974
K -2.559E+01 -2.916E-01 -5.852E+02 -4.187E+02
A -2.362E-08 1.432E-08 7.071E-09 -6.248E-09
B -3.061E-14 -1.965E-12 -1.788E-13 1.347E-13
C 8.757E-17 -2.424E-16 1.096E-18 -1.825E-18
D 1.526E-20 2.014E-20 -1.632E-22 -1.739E-22
E 2.719E-24 3.969E-24 1.212E-29 -1.262E-30
RZ ∞ ∞ -88.468 -27.016
a - - - -1.278E-07
b - - -1.447E-07 1.209E-07
c - - - 1.454E-11
d - - 4.630E-13 -4.339E-12
e - - - -4.166E-15
f - - -7.411E-17 -2.250E-16
g - - - 1.256E-19
h - - -3.948E-21 7.534E-22
i - - - 1.262E-23
j - - -1.104E-25 -4.876E-26
k - - - -6.184E-28
l - - -8.419E-30 -5.695E-30 。
【0116】
この光学系においても、シリンドリカルレンズと偏向手段との間に、厚さ:1.9mmの防音ガラス(屈折率:1.511)を、副走査方向に対して傾き角:8度で配置している。
【0117】
図6〜図8に、実施例1〜3に関する像面湾曲と等速化特性(fθ特性・リニアリティ)の図を示す。これらの図から明らかなように、実施例1〜3とも性能は極めて良好である。
【0118】
実施例1〜3の光学系における走査結像レンズは何れも、光源からの光ビームを偏向する偏向手段と、この偏向手段により偏向された光ビームを被走査面上に導き、上記被走査面上に光スポットとして集光させる走査結像レンズとを有する光走査装置において用いられ、2枚の走査レンズで構成され、偏向手段側の走査レンズは、主走査方向に正の屈折力を持ち、副走査方向の屈折力がゼロであり、被走査面側の走査レンズは、主走査方向に負の屈折力、副走査方向に正の屈折力を持つ(請求項1)。また、2枚の走査レンズのうち、走査面側の走査レンズは「主走査断面内の形状が被走査面に凸面を向けた負メニスカス形状」で(請求項2)、副走査方向に関して、偏向手段における偏向の起点と被走査面とを幾何光学的に略共役な関係とする機能を持ち、偏向手段と被走査面との間の、光軸上における副走査方向の横倍率:β0、任意像高における副走査方向の横倍率:βhが、条件:
(2) 0.9<|βh/β0|<1.1
を満足し(請求項3)、上記横倍率:β0が、条件:
(3) 0.2<|β0|<0.6
を満足する(請求項4)。
【0119】
また、偏向手段の偏向の起点から被走査面に至る光軸上の距離:L、各走査レンズにおける光軸上におけるレンズ間隔の最大の距離:aは、条件:
(1) 0.3<|a/L|<0.6
を満足し(請求項1)、走査結像レンズを構成する2枚の走査レンズは共にプラスチックレンズである。
【0120】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規な光走査装置および画像形成装置を実現できる。この発明の光走査装置は上記の如く、「fθ機能等の等速化機能」を良好に保ちつつ、主走査方向、副走査方向の像面湾曲を良好に補正し安定した光スポットを実現でき、従って、この光走査を用いる画像形成装置は良好な画像形成を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 光走査装置の実施の1形態における光学配置を示す図である。
【図2】 この発明の光走査装置と、これを用いたタンデム式の画像形成装置の光走査部を説明するための図である。
【図3】 この発明の光走査装置を用いたマルチビーム走査方式の光走査装置の実施の1形態を説明するための図である。
【図4】 図1の光走査装置を用いた画像形成装置の実施の1形態を示す図である。
【図5】 図2の光走査装置を用いたタンデム式のカラー画像形成装置の実施の1形態を示す図である。
【図6】 実施例1の像面湾曲と等速化特性を示す図である。
【図7】 実施例2の像面湾曲と等速化特性を示す図である。
【図8】 実施例3の像面湾曲と等速化特性を示す図である。
【符号の説明】
1 光源
2 カップリングレンズ
4 シリンドリカルレンズ
5 偏向手段
6 走査結像レンズ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device and an image forming apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Image forming apparatuses using an optical scanning device are widely used as optical printers, digital copying apparatuses, facsimile apparatuses, optical plotters, and the like. As the optical scanning device used in these image forming apparatuses, in addition to the conventional single beam scanning type, a multi-beam scanning type is also being realized. As the configuration of the image forming apparatus, monochrome image formation is performed. In addition to those, those that form color images and multicolor images are being put into practical use, and among them, what is called a “tandem type” is being actively developed (see Patent Documents 1 to 6).
[0003]
The writing by the optical scanning device is increasing in density, and it is intended to realize a writing density of 1200 dpi, 1600 dpi, and higher. In order to realize high-density writing, the stability of the light spot, that is, “the spot diameter of the light spot that optically scans the surface to be scanned does not vary greatly with the image height” is indispensable.
[0004]
As is well known, one of the causes of the spot diameter fluctuation depending on the image height of the light spot is “field curvature by the scanning imaging optical system”. In order to improve the stability of the light spot, A large number of "scanning imaging optical systems corrected to" are known.
[0005]
In a multi-beam scanning optical scanning device, in addition to the stability of the light spot, the imaging magnification of the scanning imaging optical system that condenses the deflected light beam toward the surface to be scanned is substantially independent of the image height of the light spot. It is also important that it is constant.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-11-157128
[Patent Document 2]
JP-A-9-127443
[Patent Document 3]
JP-A-9-54263
[Patent Document 4]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-4948
[Patent Document 5]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-10107
[Patent Document 6]
JP 2001-33720 A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to realize an optical scanning device that is excellent in the stability of a light spot and has a high imaging magnification of a scanning imaging lens, and an image forming apparatus using the same.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The optical scanning device according to the present invention includes: “a deflection unit that deflects a light beam from a light source; and a scanning link that guides the light beam deflected by the deflection unit onto a surface to be scanned and collects the light beam on the surface to be scanned as a light spot. An optical scanning device having an image lens ”has the following characteristics (claim 1).
[0009]
That is, the scanning imaging lensTwoThese have a scanning lensTwo"Scanning lens"SideThe “scanning lens” has “positive refractive power in the main scanning direction” and “refractive power in the sub-scanning direction is substantially zero”.Two"Scanned surface"SideThe “scanning lens” has “a negative refractive power in the main scanning direction and a positive refractive power in the sub-scanning direction”.
[0010]
The scanning imaging lens in the optical scanning device according to claim 1 is composed of “two scanning lenses”.TheIn this case, it is preferable that the scanning lens on the scanning surface side has a “negative meniscus shape in which the shape in the main scanning section faces the surface to be scanned” (claim 2).
[0011]
The “main scanning section” is a virtual flat section including the optical axis of the scanning lens and parallel to the main scanning direction. A virtual flat section perpendicular to the main scanning direction is referred to as a “sub-scanning section”.
[0012]
The optical scanning device according to claim 1, wherein the distance on the optical axis from the deflection starting point of the deflecting means to the surface to be scanned: L,Each runMaximum distance of the lens interval on the optical axis in the review lens: a is the condition:
(1) 0.3 <| a / L | <0.6
It is preferable to satisfy “.
[0013]
3. The scanning imaging lens in the optical scanning device according to claim 1, wherein the scanning imaging lens has the function of having a geometrically optically conjugate relationship between the deflection starting point of the deflection means and the surface to be scanned in the sub-scanning direction. Magnification in the sub-scanning direction on the optical axis between the scanning surface and the surface to be scanned: β0Lateral magnification in the sub-scanning direction at an arbitrary image height: βhBut the condition:
(2) 0.9 <| βh/ β0| <1.1
It is preferable to satisfy (Claim 3).
[0014]
The scanning imaging lens in the optical scanning device according to any one of claims 1 to 3, wherein “the function of causing the deflection start point of the deflecting means and the surface to be scanned to be substantially conjugate with respect to the sub-scanning direction is geometrically optically conjugate. Horizontal magnification in the sub-scanning direction on the optical axis between the deflection surface and the surface to be scanned: β0But the condition:
(3) 0.2 <| β0| <0.6
It is preferable to satisfy (Claim 4).
[0015]
lightConfiguring a scanning imaging lens in a scanning deviceTwoAt least one of the scanning lenses can be a plastic lens. In this case, “deflection means”Side runningThe review lens can be a plastic lens.(Claim 1).
[0016]
The optical scanning device according to claim 1 described above is “Corresponding to each colorIt has a plurality of light sources, the light beam from each light source is deflected by a common deflecting means, and by a scanning imaging lensOn different photoreceptorsAre formed as light spots on the corresponding scanned surface to form a scanning imaging lens.TwoAmong the scanning lenses, the scanning lens close to the deflecting unit is shared by a plurality of light beams directed to different scanning surfaces ”.
[0017]
Claims 1-4In the optical scanning device according to any one of the above, “a plurality of light beams directed to different scanning surfaces are common to these deflecting means”Side running(The crossing lenses pass substantially parallel to each other in the sub-scanning direction.)Claim 5).
[0018]
Claims 1-5The optical scanning device according to any one of the above "Corresponding to each colorIt is a reflection type having a plurality of light sources and the deflecting means having a deflecting reflecting surface, and all light beams deflected by the same deflecting reflecting surface intersect at substantially one point near the deflecting surface in the main scanning direction. '' Can be configured as (Claim 6).
[0019]
In the above, “all light beams deflected by the same deflecting / reflecting surface intersect at approximately one point near the deflecting surface in the main scanning direction” means that a plurality of light beams incident on the same deflecting / reflecting surface are sub-scanned. When viewed from the direction, it means that these light beams intersect at approximately one point near the deflecting reflecting surface.
[0020]
Of the scanning surface optically scanned by the optical scanning device.entityIs the photosensitive surface of a “photosensitive medium” such as a photoconductive photoreceptor.Claims 1 and 5In addition to the photosensitive surfaces of different photosensitive media, “different scanning surfaces” on the same photosensitive medium also include “separate optical scanning positions at which different images are written”.
[0021]
In addition, a plurality of light beams may be optically scanned on different scanned surfaces, but a plurality of light beams may be optically scanned on one scanned surface as in the multi-beam scanning method.
[0022]
The image forming apparatus according to the present invention is an “image forming apparatus that forms an image by performing optical scanning on a photosensitive medium”,Claims 1-6The optical scanning device according to any one of (1) is included (Claim 7). As the photosensitive medium, the above-described photoconductive photoreceptor can be used, and a silver salt film can also be used. The latent image formed on the silver salt film by optical scanning can be visualized by a normal silver salt photographic development process.
[0023]
As described above, an image forming apparatus using a silver salt film as a photosensitive medium can be implemented as an optical plate making machine or an optical drawing apparatus (forming a CT scan image).
[0024]
The image forming apparatus according to claim 7, wherein a plurality of photoconductive photosensitive members are arranged as photosensitive media along a transfer medium conveyance path, and an electrostatic latent image is formed by performing optical scanning on each photosensitive member. In addition, each electrostatic latent image is visualized as a toner image of a different color, and each color toner image is superimposed on the same sheet-like recording medium, transferred and fixed, and configured as an image forming apparatus that obtains an image synthetically ” (Claim 8).
[0025]
The “sheet-like recording medium” is a transfer paper, an OHP sheet (plastic sheet for an overhead projector), or the like.
The “transfer medium” can be a sheet-like recording medium itself, but can also be an intermediate transfer medium such as an intermediate transfer belt. That is, the toner image formed on each photoconductor may be directly transferred to a sheet-like recording medium (direct transfer method) or may be transferred via an intermediate transfer medium (intermediate transfer method).
[0026]
Claim 8The image forming apparatus described is an optical
[0027]
The optical scanning device according to claim 1, wherein the scanning imaging lens isTwoScanning lens and deflecting meansSide runningThe review lens has a positive refractive power in the main scanning direction and a refractive power in the sub-scanning direction is substantially zero.Side runningThe review lens has a negative refractive power in the main scanning direction and a positive refractive power in the sub-scanning direction.
[0028]
Therefore, the function for realizing constant velocity characteristics such as the fθ characteristic is referred to as “deflecting means”.Side runningIn addition to allocating to the “lens”, the imaging function in the sub-scanning direction is mainly used for the “scanned surface”.Side runningBy allocating to the “lens”, it is possible to correct the curvature of field particularly in the sub-scanning direction. In addition, since the imaging function in the sub-scanning direction is distributed to the scanning lens close to the surface to be scanned, the imaging magnification in the sub-scanning direction can be reduced, a small-diameter light spot can be realized, and the variation in magnification due to the image height can also be achieved. Easy to correct.
[0029]
In the optical scanning device according to claim 2, the scanning imaging lens is composed of two scanning lenses, and the scanning lens on the scanning surface side has a shape in the main scanning section of “a negative surface with a convex surface facing the scanning surface”. Because of the “meniscus shape”, it is easy to make the optical magnification constant with respect to the image height.
[0030]
At least two surfaces in the sub-scanning direction are expressed as “a curvature center line obtained by connecting the center of curvature in the sub-scanning section in the main scanning direction is a curve different from the non-arc shape in the main scanning direction in the main scanning section. When the curvature radius in the sub-scan section is changed in the main scanning direction and the two lens surfaces are bent to adjust the main point position in the sub-scanning direction, the distance between the two surfaces is wide. As the amount of change in the principal point position increases, the lateral magnification in the sub-scanning direction can be easily corrected between image heights.
[0031]
In the optical scanning device according to the second aspect, from the viewpoint of cost reduction, the number of scanning imaging lenses is two, and the scanning lens closest to the deflecting unit has almost no refractive power in the sub-scanning direction. For this reason, the two surfaces become the first and second surfaces of the scanning lens on the scanning surface side, and these surfaces are set to “negative meniscus shape with the convex surface facing the scanning surface” in the main scanning section. Thus, the distance between the two surfaces increases as the distance from the optical axis increases, facilitating “adjustment of the principal point position in the sub-scanning direction on the peripheral side”, and image formation in the sub-scanning direction with respect to the image height of the light spot. The change in magnification can be effectively reduced.
[0032]
In other words, since the optical path length of the peripheral image height is longer than the central image height, in order to keep the lateral magnification in the sub-scanning direction constant regardless of the image height, the principal point position at the peripheral image height is set to the central image height. On the other hand, there is a point on the deflection means side. In order to realize this, the negative meniscus convex side is set as the scanned surface side so that the principal point position at the peripheral image height can be positioned on the deflection means side with respect to the central image height, The first and second surfaces of the near scanning lens are “the curvature center line obtained by connecting the center of curvature in the sub-scanning section in the main scanning direction is a curve different from the non-arc shape in the main scanning direction in the main scanning section. In addition, using a surface whose curvature radius in the sub-scanning section is changed in the main scanning direction, and bending the two lens surfaces to adjust the main point position in the sub-scanning direction, The optical magnification can be made substantially constant.
[0033]
The condition (2) in claim 3 is a “desired range” within the effective scanning region of the imaging magnification in the sub-scanning direction of the scanning imaging lens, and if outside this range, the effective scanning region of the spot diameter of the light spot Variation in the image becomes larger, and the formed image is affected. Satisfying condition (2) allows the pitch between multiple scanning lines to be kept constant even when performing multi-beam scanning optical scanning. It becomes possible.
[0034]
If the lower limit of condition (3) in
[0035]
For example, in the case of configuring a tandem image forming apparatus that shares a deflecting unit,TwoScanning lensBetweenIn this case, when the lower limit of the condition (1) in claim 1 is exceeded, a mirror for separating the optical path is arranged on the surface to be scanned corresponding to each color.TwoThe distance on the optical axis that is farthest between the scanning lenses becomes too short, making it difficult to dispose an optical path separation mirror or the like.
[0036]
If the upper limit of condition (1) is exceeded, the scanning lens on the deflection means side approaches the deflection means side, but this scanning lens has a strong positive refractive power in the main scanning direction, so that it is effective on the surface to be scanned. The field angle for optical scanning of the scanning area is narrowed, the scanning time is shorter than when the field angle is wide, and the on / off response speed of the LD used for the light source corresponds to the writing density There is a risk that it will not be possible.
[0037]
Claim 1As described above, when a plastic lens is used as the scanning lens, it can be manufactured at low cost, and a complicated surface shape such as an aspherical surface can be easily formed. On the other hand, a plastic lens is likely to change its optical characteristics due to temperature changes. In particular, in a rotary polygon mirror or the like that is a general deflecting means, the ambient temperature tends to rise due to heat generated by a drive motor that rotates a polygon mirror or the like.
[0038]
Claim 1If the scanning lens on the deflecting means side is a plastic lens as in the optical scanning device described, the temperature is likely to change due to the heat generated by the drive motor, and a tandem color that uses a separate scanning imaging lens for each photoconductor. In the image forming apparatus, the “change in constant velocity attributed to temperature change” of the scanning imaging lens is divided for each scanning imaging lens, and color shift and hue change are likely to occur in the composite color image.Claim 1Deflection means, such as an optical scanning deviceSideIf the scanning lens (having the function of correcting the constant velocity characteristics) is “shared by multiple light beams directed to different scanning surfaces”, the constant velocity variation will occur in the same way for each color, and the color shift and hue The occurrence of changes is suppressed.
[0039]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments will be described.
[0040]
FIG. 1 shows an optical arrangement in an embodiment of an optical scanning device.
The optical scanning device deflects the light beam from the light source 1 and guides the light beam deflected by the deflecting means 5 onto the surface to be scanned 7 and collects it as a light spot on the surface to be scanned 7. And an optical scanning device having a scanning imaging lens 6.
[0041]
More specifically, the light beam emitted from the light source 1 is converted into a parallel light beam (may be weakly convergent or weakly divergent) by the coupling lens 2 and coupled to the subsequent optical system. The coupled light beam passes through the aperture 3 of the aperture 3 to obtain a desired spot diameter on the surface 7 to be scanned, and then is shaped in the sub-scanning direction by the
[0042]
The light beam deflected by the deflecting means 5 is condensed as a light spot on the scanned surface 7 by the
[0043]
In this optical scanning device, the two
[0044]
In this way, with respect to the main scanning direction, by making the refractive power of the
[0045]
The
[0046]
However, since the
[0047]
Although the
[0048]
Regarding the sub-scanning direction, since the refractive power of the
[0049]
The “surface shape in the main scanning direction” of the
[0050]
In this way, it is possible to satisfactorily correct the curvature of field in the main and sub-scanning directions and achieve the stability of the light spot while maintaining the “constant velocity function” satisfactorily.
[0051]
FIG. 2 is a diagram for explaining one embodiment of an optical scanning device of a “tandem type image forming apparatus”. This image forming apparatus is an apparatus for forming a color image.
[0052]
FIG. 2A is a diagram illustrating the optical arrangement as viewed from the sub-scanning direction. In order to simplify the drawing, the optical path of the deflected light beam is shown in a flat state on the scanning surface side from the deflecting means.
[0053]
The color image is formed by combining “four color toner images” of yellow, magenta, cyan, and black. In the following description, “Y” is related to yellow, “M” is related to magenta, “C” is related to cyan, and “K” is related to black.
[0054]
As shown in FIG. 2A, in the portion from the light source to the deflecting means (rotating polygon mirror) 5, four light sources 1Y to 1K, four
[0055]
The light sources 1Y to 1K are semiconductor lasers or the like. The light beam emitted from the light source 1Y (1M, 1C, 1K) is coupled by the
[0056]
The four light beams (principal rays) incident on the deflecting means from each light source are parallel to each other in the sub-scanning direction.
[0057]
FIG. 2B shows a state in which the optical path from the deflecting means to the scanned
[0058]
As shown in FIG. 2B, the light beams from the light sources 1Y to 1K are reflected and deflected in a direction perpendicular to the rotation axis of the deflecting surface by the common deflecting means 5, and are deflected, thereby scanning the lens L1. Transparent. The transmission lens L1 is common to the four light beams.
[0059]
Each light beam transmitted through the scanning lens L1 is condensed toward the corresponding scanned
[0060]
The scanning lens L1 and the scanning lens L2Y constitute a “scanning imaging lens for forming a light spot on the scanned
[0061]
As shown in FIG. 2C, the optical path of the imaging light beam by each scanning imaging lens is appropriately bent by the optical path bending mirror M and guided to the corresponding
[0062]
The light spots formed on the
[0063]
In this embodiment, the lenses constituting the scanning imaging lens are all plastic lenses, and the deflection means 5Side runningThe lens L1 is of course also a plastic lens (Claim 1).
[0064]
The optical scanning device in FIG.Corresponding to each colorA plurality of light sources 1Y to 1K are provided, and light beams from the respective light sources are deflected by a common deflecting means 5, and are scanned and formed by scanning imaging lenses L1 and L2Y to L2K.On different photoreceptorsAre scanned as light spots on the corresponding scanned surfaces to form a scanning imaging lens.TwoAmong these scanning lenses, the scanning lens L1 close to the deflecting means 5 is shared by a plurality of light beams directed to different scanned
[0065]
Since the scanning lens L1 on the deflecting means 5 side does not have a refractive power in the sub-scanning direction, a plurality of light beams directed to different scanned
[0066]
In the embodiment of FIG. 2, among the lenses forming the scanning imaging lens, the scanning lens L1 on the deflection means 5 side is shared by a plurality (= 4) of light beams directed to the scanned
[0067]
Since the scanning lens L1 has a function of correcting the scanning characteristic (constant speed function), the change in the constant speed characteristic occurs due to the change in the optical characteristic, but even if such a change in the constant speed characteristic occurs. Since the scanning lens L1 is shared by the respective light beams for optically scanning the
[0068]
In the embodiment of FIG. 2, the portion from the light source to the cylindrical lens is “arranged in parallel with each other in the sub-scanning direction” for yellow, magenta, cyan, and black. Alternatively, a plurality of light sources, coupling lenses, and the like may be arranged so as to have a distance in the main scanning direction by appropriately folding back with a folding mirror or the like.
[0069]
Further, the light beam for optically scanning the four
[0070]
In the above, the embodiment in the case where the plurality of scanned surfaces are optically scanned by the single beam scanning method has been described. As described above, the optical scanning of the surface to be scanned may be performed by a multi-beam scanning method. An embodiment in this case will be described with reference to FIG.
[0071]
In FIG. 3A, the light source device denoted by
[0072]
Each light beam deflected by the deflecting means 33 is transmitted through the
[0073]
In other words, in this embodiment, the optical scanning device has a plurality of light sources, and the deflecting means 33 is a reflection type having a deflecting reflecting surface, and is deflected by the same deflecting reflecting surface and the same scanned
[0074]
The upper diagram of FIG. 3B shows a case where the light is incident on the deflecting / reflecting surface at different positions. The position of the deflection reflection surface when two light beams (the principal rays are indicated by solid lines and broken lines) reach the same position P0 of the surface to be scanned 37 is represented by D for the solid light beam.1D2In the case of FIG. 3B, the optical path passing through the
[0075]
On the other hand, as shown in FIG. 3A, when the two light beams from the light source side intersect in the main scanning direction in the vicinity of the deflecting reflection surface, the image forming position P0 on the scanned
[0076]
Furthermore, all the light beams that are imaged at the same imaging position “pass through substantially the same position in the main scanning direction of the scanning optical lens”, thereby minimizing the influence of the aberration of the scanning lens constituting the scanning imaging lens. The image forming position in the main scanning direction can be matched with each beam with high accuracy, and the main scanning direction at the writing start image height can be set even if the delay time is set for all the light beams after synchronization detection. Can be suppressed.
[0077]
In addition, when a plurality of light beams intersect in the main scanning direction in the vicinity of the deflection reflection surface, the size of the deflection reflection surface can be minimized, and the inscribed circle radius of the rotary polygon mirror can be minimized.
[0078]
In the embodiment of FIG. 3, the case where the single scanned
[0079]
The deviation of the crossing position of each light beam is preferably within 0.5 mm on the deflecting / reflecting surface.
[0080]
FIG. 4 shows a “laser printer” as an embodiment of an image forming apparatus using the optical scanning device shown in FIG.
[0081]
The
[0082]
Further, an
[0083]
In FIG. 4,
[0084]
When performing image formation, the photoconductive
[0085]
The
[0086]
The
[0087]
The transfer paper P to which the toner image is transferred is sent to the
[0088]
As the
[0089]
FIG. 5 shows an embodiment of a “tandem type color image forming apparatus” using the optical scanning device as described above with reference to FIG. In the figure, the part denoted by
The
[0090]
Around the
[0091]
The
[0092]
A transfer sheet, which is a sheet-like recording medium on which a color image is formed, is fed from the
[0093]
The transfer paper held in this manner on the conveyor belt 2A is sequentially conveyed through the transfer portion, and is “black toner image” from the
[0094]
In this way, a color image is synthetically formed on the transfer paper. The transfer paper carrying the color image is neutralized by the static elimination charger 11, separated from the conveying belt 2 </ b> A by the stiffness of the transfer paper itself, proceeds to the fixing
[0095]
That is, the image forming apparatus shown in FIG. 5 arranges a plurality of
[0096]
【Example】
Hereinafter, three specific examples of the optical system of the optical scanning device will be given. The optical scanning device shown in FIGS. 1 and 2 is assumed.
[0097]
Explanation of symbols
The meanings of the symbols are as follows.
[0098]
RY: Curvature radius of the surface in the main scanning direction (including the aperture surface)
RZ: radius of curvature (on the optical axis) of the surface in the sub-scanning direction (including the aperture surface)
N: Refractive index of the material at the wavelength used (780nm)
X: Distance in the optical axis direction
Y: distance in the main scanning direction from the optical axis
Z: distance in the sub-scanning direction from the optical axis
Example 1
"Optical system closer to the light source than the deflection means"
Surface number RY (mm) RZ (mm) X (mm) N Remarks
Light source--0.51-Semiconductor laser array
1 ∞ ∞ 0.3 1.511 Cover glass
2 ∞ ∞ 12.0--
3 * 52.59 52.59 3.8 1.512 coupling lens
4 * -8.71 -8.71 15.0--
5 ∞ ∞ 138.85-Aperture
6 ∞ 48.0 3.0 1.511 Cylindrical lens
7 ∞ ∞ 93.57--
8----Deflection reflecting surface.
[0099]
Surfaces marked with “*” are “coaxial aspheric surfaces”. Although the numerical value specific to the aspherical surface is not shown, the wavefront aberration of the “parallel light beam” emitted from the coupling lens is well corrected.
Is set to The deflecting means is a rotary polygon mirror having an inscribed circle diameter of 18 mm and a number of deflecting reflecting surfaces of 6.
[0100]
"Optical system after deflection means"
β0(Image forming magnification on the optical axis in the sub-scanning direction between the deflecting means and the surface to be scanned): 0.38
| βh/ β0Maximum value of |: 0.99.
Surface number RY (mm) RZ (mm) X (mm) N Remarks
0 ∞ ∞ 68.0-Deflection reflecting surface
1 * 1897.948 ∞ 31.4 1.524 Scanning lens
2 * -151.350 ∞ 162.0--
3 ** -4430.699 -88.519 8.2 1.524 Scanning lens
4 ** -4584.974 -27.015 100.0--
5----Surface to be scanned
Each surface marked with “*” has a non-arc shape in the main scanning section and a straight line in the sub-scanning section. This lens surface is represented by the following formula: 1.
[0101]
That is, Cm = 1 / RY, Cs (Y) = 1 / RZ,
X (Y, Z) = Y2・ Cm / [1 + √ {1- (1 + K) ・ (Y ・ Cm)2}]
+ A ・ YFour+ B ・ Y6+ C ・ Y8+ D ・ YTen+ E ・ Y12
+ Cs (Y) ・ Z2/ [1 + √ {1- (Cs (Y) ・ Z)2}] (Formula: 1).
[0102]
Each surface marked with “**” is a surface in which the shape in the main scanning direction is a non-arc shape, and the radius of curvature in the sub-scanning direction continuously changes depending on the lens height (Y) in the main scanning direction, Each surface shape is “Cs (Y)” in the above formula:
Cs (Y) = 1 / RZ + a ・ Y + b ・ Y2+ c ・ YThree+ d ・ YFour+ e ・ YFive+ f ・ Y6+ g ・ Y7
+ h ・ Y8+ i ・ Y9+ j ・ YTen+ k ・ Y11+ l ・ Y12 (Formula: 2)
Is represented by the above formula: 1.
[0103]
The aspheric coefficients in Example 1 are as follows.
[0104]
1st surface 2nd surface 3rd surface 4th surface
RY 1897.948 -151.350 -4430.699 -4584.974
K 8.680E-02 -2.892E-01 -5.249E + 02 -3.313E + 02
A -2.362E-08 1.415E-08 7.160E-09 -6.342E-09
B -5.964E-14 -1.950E-12 -1.772E-13 1.330E-13
C 8.232E-17 -2.372E-16 1.104E-18 -1.838E-18
D 1.569E-20 2.083E-20 -1.639E-22 -1.733E-22
E 3.315E-24 3.903E-24 -3.107E-29 3.743E-29
RZ ∞ ∞ -88.519 -27.015
a----2.440E-07
b---1.435E-07 1.197E-07
c---1.325E-11
d--5.793E-13 -4.423E-12
e----3.719E-15
f---6.428E-17 -2.276E-16
g---1.535E-19
h---3.700E-21 5.299E-22
i---1.276E-23
j---1.126E-25 -4.801E-26
k----7.059E-28
l---9.704E-30 -4.770E-30.
[0105]
In the above display, for example, “E-30” is “10-30This number is the one immediately preceding the number.
[0106]
In this optical system, a soundproof glass (refractive index: 1.511) having a thickness of 1.9 mm is disposed between the cylindrical lens and the deflecting means at an inclination angle of 8 degrees with respect to the sub-scanning direction. Yes.
[0107]
Example 2
"Optical system on the light source side from the deflection means"
The same as in the first embodiment.
[0108]
"Optical system after deflection means"
β0(Image forming magnification on the optical axis in the sub-scanning direction between the deflecting means and the surface to be scanned): 0.38
| βh/ β0Maximum value of |: 0.99.
Surface number RY (mm) RZ (mm) X (mm) N Remarks
0 ∞ ∞ 68.0-Deflection reflecting surface
1 * 1898.537 ∞ 31.4 1.524 Scanning lens
2 * -151.277 ∞ 162.0--
3 ** -4100.699 -88.511 8.2 1.524 Scanning lens
4 ** -4584.974 -27.015 100.0--
5----Surface to be scanned
The shape of each surface marked with “* mark, ** mark” is expressed by Formula: 1 using Formula: 1 and Formula: 2, as in Example 1.
[0109]
The aspheric coefficients in Example 2 are as follows.
[0110]
1st surface 2nd surface 3rd surface 4th surface
RY 1898.537 -151.277 -4100.699 -4584.974
K 8.080E-00 -2.909E-01 -4.657E + 02 -2.719E + 02
A -2.367E-08 1.423E-08 7.146E-09 -6.327E-09
B -6.495E-14 -1.942E-12 -1.775E-13 1.333E-13
C 8.216E-17 -2.364E-16 1.100E-18 -1.833E-18
D 1.586E-20 2.089E-20 -1.639E-22 -1.733E-22
E 3.433E-24 3.898E-24 -3.560E-29 3.268E-29
RZ ∞ ∞ -88.511 -27.015
a----2.085E-07
b---1.439E-07 1.201E-07
c---1.327E-11
d--5.437E-13 -4.400E-12
e----3.763E-15
f---6.670E-17 -2.269E-16
g---1.516E-19
h---3.762E-21 5.862E-22
i---1.263E-23
j---1.132E-25 -4.732E-26
k----7.097E-28
l---9.544E-30 -4.880E-30.
[0111]
Also in this optical system, a soundproof glass (refractive index: 1.511) having a thickness of 1.9 mm is disposed between the cylindrical lens and the deflecting means at an inclination angle of 8 degrees with respect to the sub-scanning direction. Yes.
[0112]
Example 3
"Optical system on the light source side from the deflection means"
The same as in the first embodiment.
[0113]
"Optical system after deflection means"
β0(Image forming magnification on the optical axis in the sub-scanning direction between the deflecting means and the surface to be scanned): 0.38
| βh/ β0Maximum value of |: 0.99.
Surface number RY (mm) RZ (mm) X (mm) N Remarks
0 ∞ ∞ 68.0-Deflection reflecting surface
1 * 1900.703 ∞ 31.4 1.524 Scanning lens
2 * -151.109 ∞ 162.0--
3 ** -3500.699 -88.468 8.2 1.524 Scanning lens
4 ** -4584.974 -27.016 100.0--
5----Surface to be scanned
The shape of each surface marked with “* mark, ** mark” is expressed by Formula: 1 using Formula: 1 and Formula: 2, as in Example 1.
[0114]
The aspheric coefficients in Example 3 are as follows.
[0115]
1st surface 2nd surface 3rd surface 4th surface
RY 1900.703 -151.109 -3500.699 -4584.974
K -2.559E + 01 -2.916E-01 -5.852E + 02 -4.187E + 02
A -2.362E-08 1.432E-08 7.071E-09 -6.248E-09
B -3.061E-14 -1.965E-12 -1.788E-13 1.347E-13
C 8.757E-17 -2.424E-16 1.096E-18 -1.825E-18
D 1.526E-20 2.014E-20 -1.632E-22 -1.739E-22
E 2.719E-24 3.969E-24 1.212E-29 -1.262E-30
RZ ∞ ∞ -88.468 -27.016
a----1.278E-07
b---1.447E-07 1.209E-07
c---1.454E-11
d--4.630E-13 -4.339E-12
e----4.166E-15
f---7.411E-17 -2.250E-16
g---1.256E-19
h---3.948E-21 7.534E-22
i---1.262E-23
j---1.104E-25 -4.876E-26
k----6.184E-28
l---8.419E-30 -5.695E-30.
[0116]
Also in this optical system, a soundproof glass (refractive index: 1.511) having a thickness of 1.9 mm is disposed between the cylindrical lens and the deflecting means at an inclination angle of 8 degrees with respect to the sub-scanning direction. Yes.
[0117]
FIG. 6 to FIG. 8 are diagrams of field curvature and constant velocity characteristics (fθ characteristics / linearity) regarding Examples 1 to 3. FIG. As is clear from these figures, the performances of Examples 1 to 3 are extremely good.
[0118]
Each of the scanning imaging lenses in the optical systems of Embodiments 1 to 3 deflects the light beam from the light source and guides the light beam deflected by the deflecting means onto the surface to be scanned. It is used in an optical scanning device having a scanning imaging lens for focusing as a light spot, and is composed of two scanning lenses, the scanning lens on the deflection means side has a positive refractive power in the main scanning direction, The refractive power in the sub-scanning direction is zero, and the scanning lens on the scanning surface side has a negative refractive power in the main scanning direction and a positive refractive power in the sub-scanning direction. In addition, of the two scanning lenses, the scanning lens on the scanning surface side has a “negative meniscus shape in which the shape in the main scanning section has a convex surface facing the surface to be scanned” (Claim 2), and is deflected in the sub-scanning direction. The function of making the deflection starting point of the means and the surface to be scanned have a geometrically optically conjugate relationship, and the lateral magnification in the sub-scanning direction on the optical axis between the deflecting means and the surface to be scanned: β0Lateral magnification in the sub-scanning direction at an arbitrary image height: βhBut the condition:
(2) 0.9 <| βh/ β0| <1.1
(Claim 3) and the lateral magnification: β0But the condition:
(3) 0.2 <| β0| <0.6
Is satisfied (claim 4).
[0119]
Further, the distance on the optical axis from the deflection starting point of the deflecting means to the surface to be scanned: L,Each runMaximum distance of the lens interval on the optical axis in the review lens: a is the condition:
(1) 0.3 <| a / L | <0.6
(Claim 1), and the two scanning lenses constituting the scanning imaging lens are both plastic lenses.The
[0120]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a novel optical scanning device and image forming apparatus can be realized. As described above, the optical scanning device of the present invention can achieve a stable light spot by properly correcting the curvature of field in the main scanning direction and the sub-scanning direction while maintaining the “constant speed function such as the fθ function”. Therefore, the image forming apparatus using this optical scanning can realize good image formation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an optical arrangement in an embodiment of an optical scanning device.
FIG. 2 is a diagram for explaining an optical scanning device of the present invention and an optical scanning unit of a tandem type image forming apparatus using the same.
FIG. 3 is a diagram for explaining an embodiment of a multi-beam scanning type optical scanning device using the optical scanning device of the present invention;
4 is a diagram showing an embodiment of an image forming apparatus using the optical scanning device of FIG. 1. FIG.
5 is a diagram showing an embodiment of a tandem type color image forming apparatus using the optical scanning device of FIG. 2. FIG.
6 is a diagram showing field curvature and constant velocity characteristics of Example 1. FIG.
7 is a diagram showing field curvature and constant velocity characteristics in Example 2. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing field curvature and constant velocity characteristics of Example 3.
[Explanation of symbols]
1 Light source
2 Coupling lens
4 Cylindrical lens
5 Deflection means
6 Scanning imaging lens
Claims (10)
各光源からの光ビームは、共通の偏向手段により該偏向手段の片側で偏向されて、走査結像レンズにより異なる感光体上の被走査面上に導かれ、対応する被走査面上に光スポットとして集光される光走査装置において、
走査結像レンズが2つの走査レンズにより構成され、
上記2つの走査レンズのうち上記偏向手段側の走査レンズは、主走査方向に正の屈折力を持ち、副走査方向の屈折力が略ゼロであり、異なる被走査面に向かう複数の光ビームに共有化されており、
上記2つの走査レンズのうち上記被走査面側の走査レンズは、主走査方向に負の屈折力、副走査方向に正の屈折力を持ち、
上記偏向手段側の走査レンズがプラスチックレンズであり、
上記2つの走査レンズ間に、各被走査面へ光路を分離するための分離ミラーが配置され、
前記分離ミラーを複数配置するために、上記偏向手段の偏向の起点から被走査面に至る光軸上の距離:L、上記各走査レンズにおける光軸上におけるレンズ間隔の最大の距離:aが、条件:
(1) 0.3<|a/L|<0.6
を満足することを特徴とする光走査装置。 It has a plurality of light sources corresponding to each color ,
The light beam from each light source is deflected on one side of the deflecting means by a common deflecting means, guided to a scanned surface on a different photosensitive member by a scanning imaging lens, and a light spot on the corresponding scanned surface. In the optical scanning device focused as
The scanning imaging lens is composed of two scanning lenses,
The two of said deflecting means side of the run査lens of the scan lens has a positive refractive power in the main scanning direction, the refractive power in the sub-scanning direction is approximately zero, a plurality toward different scan surfaces light beam Is shared with
Of the two scanning lenses , the scanning lens on the scanned surface side has a negative refractive power in the main scanning direction and a positive refractive power in the sub-scanning direction.
The scanning lens on the deflection means side is a plastic lens,
A separation mirror for separating the optical path to each scanned surface is disposed between the two scanning lenses ,
In order to arrange a plurality of the separation mirrors, the distance on the optical axis from the deflection starting point of the deflecting means to the surface to be scanned: L, the maximum distance of the lens interval on the optical axis of each scanning lens: a, conditions:
(1) 0.3 <| a / L | <0.6
An optical scanning device characterized by satisfying
上記2つの走査レンズのうち、上記被走査面側の走査レンズは、主走査断面内の形状が被走査面に凸面を向けた負メニスカス形状であることを特徴とする光走査装置。The optical scanning device according to claim 1,
Of the two scanning lenses, the surface to be scanned side of the scanning lens includes an optical scanning apparatus, wherein the shape of the main scanning cross section is a negative meniscus shape with a convex surface directed to the surface to be scanned.
走査結像レンズが、副走査方向に関して、偏向手段における偏向の起点と被走査面とを幾何光学的に略共役な関係とする機能を持ち、
偏向手段と被走査面との間の、光軸上における副走査方向の横倍率:β0、任意像高における副走査方向の横倍率:βhが、条件:
(2) 0.9<|βh/β0|<1.1
を満足することを特徴とする光走査装置。The optical scanning device according to claim 1 or 2,
The scanning imaging lens has a function of making the deflection starting point of the deflecting means and the surface to be scanned substantially geometrically conjugate with respect to the sub-scanning direction,
The lateral magnification in the sub-scanning direction on the optical axis between the deflecting means and the surface to be scanned: β 0 , and the lateral magnification in the sub-scanning direction at an arbitrary image height: β h are:
(2) 0.9 <| β h / β 0 | <1.1
An optical scanning device characterized by satisfying
走査結像レンズが、副走査方向に関して、偏向手段における偏向の起点と被走査面とを幾何光学的に略共役な関係とする機能を持ち、
偏向面と被走査面の間の光軸上における副走査方向の横倍率:β0が、条件:
(3) 0.2<|β0|<0.6
を満足することを特徴とする光走査装置。The optical scanning device according to any one of claims 1 to 3,
The scanning imaging lens has a function of making the deflection starting point of the deflecting means and the surface to be scanned substantially geometrically conjugate with respect to the sub-scanning direction,
Transverse magnification in the sub-scanning direction on the optical axis between the deflecting surface and the surface to be scanned: β 0 is the condition:
(3) 0.2 <| β 0 | <0.6
An optical scanning device characterized by satisfying
異なる被走査面に向かう複数の光ビームが、これらに共通する、偏向手段側の走査レンズを、副走査方向に於いて互いに略平行に通過することを特徴とする光走査装置。In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 4,
A plurality of light beams directed to different scan plane, common to these, the run査lens deflection means side, the optical scanning device which is characterized substantially by parallel pass each other at the sub-scanning direction.
各色に対応する複数の光源を有し、
偏向手段が偏向反射面を有する反射型のものであり、同一の偏向反射面で偏向される全ての光ビームが主走査方向において、上記偏向面近傍の略1点で交わるように構成さていることを特徴とする光走査装置。In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 5,
It has a plurality of light sources corresponding to each color ,
The deflecting means is of a reflective type having a deflecting reflecting surface, and is constructed such that all light beams deflected by the same deflecting reflecting surface intersect at approximately one point near the deflecting surface in the main scanning direction. An optical scanning device characterized by the above.
請求項1〜6の任意の1に記載の光走査装置を有する画像形成装置。In an image forming apparatus that forms an image by performing optical scanning on a photosensitive medium,
An image forming apparatus comprising the optical scanning device according to claim 1.
複数の光導電性の感光体を感光性媒体として、転写媒体の搬送路に沿って配列し、各感光体に光走査を行って静電潜像を形成し、各静電潜像を異なる色のトナー画像として可視化し、各色トナー画像を同一のシート状記録媒体に重ね合わせて転写・定着して合成的に画像を得る画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 7.
A plurality of photoconductive photoconductors are arranged as photosensitive media along the transfer medium conveyance path, and each photoconductor is scanned with light to form an electrostatic latent image. An image forming apparatus that visualizes each toner image and superimposes, transfers, and fixes each color toner image on the same sheet-like recording medium to obtain an image synthetically.
光走査装置として請求項8〜9の任意の1に記載のものを用いたことを特徴とするタンデム型の画像形成装置。The image forming apparatus according to claim 8.
A tandem type image forming apparatus using the optical scanning apparatus according to any one of claims 8 to 9.
光導電性の感光体の数が3もしくは4であり、カラー画像を形成することを特徴とするタンデム型の画像形成装置。The tandem type image forming apparatus according to claim 9.
A tandem type image forming apparatus, wherein the number of photoconductive photoconductors is 3 or 4, and a color image is formed.
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