JP4411054B2 - Optical scanning device and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Description
本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に走査光学系の配置誤差に伴う被走査面上での走査線曲がりの敏感度を低減して、常に良好なる画像が得られるようにした、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等の画像形成装置に好適なものである。 The present invention relates to an optical scanning device and an image forming apparatus using the same, and in particular, the sensitivity of scanning line bending on a surface to be scanned due to an arrangement error of a scanning optical system is reduced so that a good image can always be obtained. For example, it is suitable for an image forming apparatus such as a laser beam printer having an electrophotographic process, a digital copying machine, or a multifunction printer (multifunction printer).
従来よりレーザービームプリンター（ＬＢＰ）等の画像形成装置に用いられる光走査装置においては、画像信号に応じて光源手段から光変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る光偏向器（偏向手段）により周期的に偏向させ、ｆθ特性を有する走査光学系によって感光性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状に集束させ、その面上を光走査して画像記録を行っている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an optical scanning device used in an image forming apparatus such as a laser beam printer (LBP), a light beam modulated and emitted from a light source unit according to an image signal is deflected by, for example, a rotating polygon mirror (polygon mirror). Is periodically deflected by an optical device (deflecting means), focused on a photosensitive recording medium (photosensitive drum) surface by a scanning optical system having fθ characteristics, and image recording is performed by optically scanning the surface. ing.
図８は従来の光走査装置の要部概略図である。 FIG. 8 is a schematic view of a main part of a conventional optical scanning device.
同図において光源手段81から出射した発散光束はコリメータレンズ83により略平行光束に変換され、絞り82によって該光束を制限して副走査方向にのみ所定の屈折力（パワー）を有するシリンドリカルレンズ84に入射している。シリンドリカルレンズ84に入射した略平行光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては集束して回転多面鏡から成る偏向手段85の偏向面（反射面）85aにほぼ線像として結像している。 In the figure, a divergent light beam emitted from a light source means 81 is converted into a substantially parallel light beam by a collimator lens 83, and the light beam is limited by a stop 82 to form a cylindrical lens 84 having a predetermined refractive power (power) only in the sub-scanning direction. Incident. Out of the substantially parallel light beam incident on the cylindrical lens 84, it exits as it is in the main scanning section. Further, in the sub-scan section, the light beam is focused and formed as a substantially linear image on the deflection surface (reflection surface) 85a of the deflection means 85 comprising a rotating polygon mirror.
そして偏向手段85の偏向面85aで偏向された光束をｆθ特性を有する走査光学系（ｆθレンズ系）86を介して被走査面としての感光ドラム面88上に導光し、該偏向手段85を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面88上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査して画像情報の記録を行なっている。 Then, the light beam deflected by the deflecting surface 85a of the deflecting means 85 is guided to a photosensitive drum surface 88 as a surface to be scanned through a scanning optical system (fθ lens system) 86 having fθ characteristics. By rotating in the direction of arrow A, the photosensitive drum surface 88 is optically scanned in the direction of arrow B (main scanning direction) to record image information.
尚、同図において89は同期検出用の折り返しミラー（BDミラー）であり、走査光学系86からの光束の一部を同期検出部90側へ反射させている。90は同期検出部あり、得られる同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面88への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。 In FIG. 9, 89 is a folding mirror (BD mirror) for synchronization detection, and reflects a part of the light beam from the scanning optical system 86 to the synchronization detector 90 side. Reference numeral 90 denotes a synchronization detection unit, which adjusts the timing of the scanning start position of image recording on the photosensitive drum surface 88 using the obtained synchronization signal (BD signal).
多色の画像形成装置、例えばタンデム型のフルカラー複写機においては、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応して４つの感光体（感光ドラム）を転写ベルトの搬送面に沿って列設し、上述した光走査装置によって４本の光束を光走査して各感光ドラムの周面に各色の静電潜像を形成するとともに該当する色のトナーで顕像化し、これを転写ベルトによって搬送される記録シート上に順次転写してフルカラー画像を形成している。 In a multicolor image forming apparatus, for example, a tandem type full-color copying machine, four photosensitive members (photosensitive drums) corresponding to each color of cyan (C), magenta (M), yellow (Y), and black (K). Are arranged along the conveying surface of the transfer belt, and the four light beams are optically scanned by the optical scanning device described above to form an electrostatic latent image of each color on the peripheral surface of each photosensitive drum and the corresponding color toner. Then, the image is visualized and sequentially transferred onto a recording sheet conveyed by a transfer belt to form a full-color image.
このような画像形成装置に用いられる光走査装置において、複数の光束を用いて異なる感光ドラム面上を照射するための方法としては、複数のレーザ発光部（光源）を副走査方向に平行に配設し、該複数のレーザ発光部から放射した複数の光束を光偏向器の偏向面上で近接するよう、該偏向面に対して斜入射させるという方法が知られている(例えば特許文献１参照)。
この方法の場合、例えば図９に示すように各々のレーザ発光部81a,81b、コリメータレンズ83a,83b、そしてシリンドリカルレンズ84a,84bが副走査方向に対して干渉しないように配設する必要がある。特にシリンドリカルレンズ84a,84bを干渉しないように配設することが入射光学系のコンパクトを図るのに重要である。 In the case of this method, for example, as shown in FIG. 9, it is necessary to dispose the laser light emitting portions 81a and 81b, the collimator lenses 83a and 83b, and the cylindrical lenses 84a and 84b so as not to interfere with the sub-scanning direction. . In particular, it is important to arrange the cylindrical lenses 84a and 84b so as not to interfere with each other in order to make the incident optical system compact.
ところで光偏向器85の偏向面85aに対して斜入射する系の場合、走査レンズ86の副走査方向の厚みを薄くするために偏向面85aへの光束の斜入射角度は約１〜３度ぐらいである。斜入射角度が小さいので複数のシリンドリカルレンズ84a,84bを干渉させないようにするには、該複数のシリンドリカルレンズ84a,84bを光偏向器85から離さなければ成らない。そのためシリンドリカルレンズ84a,84bの焦点距離が長くなり、入射光学系全体が大型化になる傾向にあった。 Incidentally, in the case of a system that obliquely enters the deflecting surface 85a of the optical deflector 85, the oblique incident angle of the light beam on the deflecting surface 85a is about 1 to 3 degrees in order to reduce the thickness of the scanning lens 86 in the sub-scanning direction. It is. Since the oblique incidence angle is small, the plurality of cylindrical lenses 84a and 84b must be separated from the optical deflector 85 in order to prevent the plurality of cylindrical lenses 84a and 84b from interfering with each other. For this reason, the focal lengths of the cylindrical lenses 84a and 84b are increased, and the entire incident optical system tends to be enlarged.
また走査光学系をコンパクトに構成したい場合、走査レンズ86は光偏向器85側に近づくので、該走査レンズ86の副走査方向の走査倍率(副走査倍率)βは１以上（拡大）になる。このとき例えばシリンドリカルレンズ84a,84bの面のうち副走査方向の曲率が変化して焦点距離ｆがΔｆ変化すると、副走査方向の像面（感光ドラム面）の位置がずれて印字品質を劣化させるという問題点がある。このときの像面位置のずれ量Δは
Δ=Δｆ×β２
で表されるので、副走査倍率βが大きくなればなるほどシリンドリカルレンズ84a,84bの面の曲率変化に対する像面位置のずれ量Δは大きくなる。
When the scanning optical system is desired to be compact, the scanning lens 86 approaches the optical deflector 85 side, so that the scanning magnification (sub scanning magnification) β in the sub scanning direction of the scanning lens 86 is 1 or more (enlarged). At this time, for example, if the curvature in the sub-scanning direction of the surfaces of the cylindrical lenses 84a and 84b changes and the focal length f changes by Δf, the position of the image surface (photosensitive drum surface) in the sub-scanning direction shifts and print quality deteriorates. There is a problem. The image plane position shift amount Δ at this time is Δ = Δf × β 2.
Therefore, the larger the sub-scan magnification β, the larger the image plane position shift amount Δ with respect to the curvature change of the surfaces of the cylindrical lenses 84a and 84b.
シリンドリカルレンズ84a,84bの焦点距離ｆは面の曲率半径をＲ、材質の屈折率をｎとすると近軸理論から
ｆ=Ｒ／（ｎ―1）
で与えられるので、Δｆは曲率半径Ｒの変化が大きいほど大きい。製作上（コストダウン）の目的からシリンドリカルレンズ84a,84bの多くは樹脂成形品（樹脂レンズ）であるので、環境変動や製造バラツキによる副走査方向の曲率変化は硝子レンズよりも大きい。また焦点距離ｆが長くなればなるほど曲率半径Ｒが大きくなるので、樹脂成形による曲率半径Ｒの変化量は大きくなり、シリンドリカルレンズ84a,84bに要求される精度はさらに高くなってしまう。
The focal length f of the cylindrical lenses 84a and 84b is calculated from paraxial theory, where R is the radius of curvature of the surface and n is the refractive index of the material. F = R / (n-1)
Therefore, Δf is larger as the change in the radius of curvature R is larger. Since many cylindrical lenses 84a and 84b are resin molded products (resin lenses) for the purpose of manufacturing (cost reduction), the curvature change in the sub-scanning direction due to environmental fluctuations and manufacturing variations is larger than that of the glass lens. Further, since the radius of curvature R increases as the focal length f increases, the amount of change in the radius of curvature R due to resin molding increases, and the accuracy required for the cylindrical lenses 84a and 84b is further increased.
本発明は入射光学系を小型化すると共に、斜入射角度が小さく走査光学系の副走査倍率が大きい光走査装置においても、環境変動や製造バラツキに起因する印字品質の劣化を防ぐことができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。 The present invention reduces the size of the incident optical system, and can prevent deterioration in print quality due to environmental fluctuations and manufacturing variations even in an optical scanning device having a small oblique incident angle and a large sub-scanning magnification of the scanning optical system. It is an object of the present invention to provide a scanning device and an image forming apparatus using the same.
請求項１の発明の光走査装置は、
複数の発光部を有する光源手段と、前記複数の発光部から放射された複数の光束を偏向走査する光偏向器と、前記複数の発光部から放射された複数の光束に対応して各々の配置された複数の第１の光学素子と、前記複数の第１の光学素子の各々から出射した複数の光束に対応して共通に用いられ且つ前記複数の光束を前記光偏向器の同一偏向面に入射させる第２の光学素子と、前記光偏向器の同一偏向面にて偏向走査された複数の光束を被走査面上に結像させる第３の光学素子と、を備えた光走査装置であって、
前記複数の第１の光学素子の各々は、主走査方向及び副走査方向にパワーを備え、前記第２の光学素子は、副走査方向にパワーを備えており、
副走査断面内において、前記第２の光学素子から出射した複数の光束は、前記第２の光学素子と前記光偏向器の間の光路中にて各々交差し、前記光偏向器の偏向面に対して斜め方向から入射しており、
前記光偏向器の偏向面で偏向走査された光束と前記第３の光学素子の光軸とが成す副走査方向の角度をθ(rad)、前記第３の光学素子の副走査方向の倍率をβ、前記複数の光束に対応して各々配置された前記第１の光学素子の主点間の副走査方向の間隔を２ｈ（≠０）(mm)、前記光偏向器の同一偏向面上での複数の光束の主光線の副走査方向の間隔を２ｈ´（≠０）(mm)、前記第１の光学素子の主点から前記第２の光学素子の主点までの前記第２の光学素子の光軸方向の距離をｓ(mm)とするとき、
なる条件を満足することを特徴としている。
The optical scanning device of the invention of claim 1
Light source means having a plurality of light emitting units, an optical deflector for deflecting and scanning a plurality of light beams emitted from the plurality of light emitting units, and an arrangement corresponding to the plurality of light beams emitted from the plurality of light emitting units The plurality of first optical elements and the plurality of first optical elements are used in common corresponding to the plurality of light beams emitted from each of the plurality of first optical elements, and the plurality of light beams are applied to the same deflection surface of the optical deflector. An optical scanning device comprising: a second optical element to be incident; and a third optical element that forms an image on a surface to be scanned with a plurality of light beams deflected and scanned on the same deflection surface of the optical deflector. And
Each of the plurality of first optical elements has power in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and the second optical element has power in the sub-scanning direction,
In the sub-scan section, the plurality of light beams emitted from the second optical element intersect each other in the optical path between the second optical element and the optical deflector, and are incident on the deflection surface of the optical deflector. In contrast, it is incident from an oblique direction,
The angle in the sub-scanning direction formed by the light beam deflected and scanned by the deflecting surface of the optical deflector and the optical axis of the third optical element is θ (rad), and the magnification in the sub-scanning direction of the third optical element is β, the distance in the sub-scanning direction between the principal points of the first optical elements respectively arranged corresponding to the plurality of light beams is 2h (≠ 0) (mm) on the same deflection surface of the optical deflector The second optical element from the principal point of the first optical element to the principal point of the second optical element has an interval in the sub-scanning direction of the principal rays of the plurality of luminous fluxes of 2 h ′ (≠ 0) (mm). When the distance in the optical axis direction of the element is s (mm),
It is characterized by satisfying the following conditions .
請求項２の発明は、請求項１の発明において、
副走査断面内において、前記第２の光学素子から出射した複数の光束が交差する位置に前記複数の光束の各々の光束幅を制限するための前記複数の光束が同一の開口を通過する共通の絞りを設けたことを特徴としている。
The invention of claim 2 is the invention of claim 1,
In the sub-scan section, the plurality of light beams for limiting the light beam width of each of the plurality of light beams at a position where the plurality of light beams emitted from the second optical element intersect with each other passes through the same opening. It features a diaphragm .
請求項３の発明の画像形成装置は、
請求項１又は２に記載の光走査装置と、前記被走査面に配設された感光体と、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。
The image forming apparatus of the invention of claim 3
An electrostatic latent image formed on the photoconductor by the optical scanning device according to claim 1 or 2 , a photoconductor disposed on the scanned surface, and a light beam scanned by the optical scanning device. The image forming apparatus includes a developing device that develops a toner image, a transfer device that transfers the developed toner image onto a transfer material, and a fixing device that fixes the transferred toner image onto the transfer material.
請求項４の発明の画像形成装置は、
請求項１又は２に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴としている。
The image forming apparatus of the invention of claim 4
The optical scanning device according to claim 1 or 2 and a printer controller that converts code data input from an external device into an image signal and inputs the image signal to the optical scanning device.
本発明によれば光源手段から発せられた複数の光束のうち、少なくとも１つの光束を副走査断面内で共通のシリンドリカルレンズに、該シリンドリカルレンズの光軸に対して斜め方向から入射させることにより、入射光学系を小型化することができ、また斜入射角度が小さく走査光学系の副走査倍率が大きい光走査装置においても、環境変動や製造バラツキに起因する印字品質の劣化を防ぐことができるコンパクトな光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。 According to the present invention, among the plurality of light beams emitted from the light source means, at least one light beam is incident on the common cylindrical lens in the sub-scan section from an oblique direction with respect to the optical axis of the cylindrical lens, Compact size that can reduce the size of the incident optical system and prevent deterioration in print quality due to environmental fluctuations and manufacturing variations even in an optical scanning device with a small oblique incident angle and a large sub-scanning magnification of the scanning optical system An optical scanning device and an image forming apparatus using the same can be achieved.
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図１は本発明の実施例１における光走査装置の入射光学系の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)、図２は本発明の実施例１における光走査装置の偏向手段以降の要部斜視図、図３は本発明の実施例１における光走査装置の入射光学系の要部断面図である。 FIG. 1 is a sectional view (sub-scanning sectional view) of a main part in the sub-scanning direction of the incident optical system of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part of the incident optical system of the optical scanning device in Embodiment 1 of the present invention.
ここで、主走査方向とは偏向手段の回転軸及び走査光学素子の光軸に垂直な方向（偏向手段で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）を示し、副走査方向とは偏向手段の回転軸と平行な方向を示す。また主走査断面とは主走査方向に平行で走査光学系の光軸を含む平面を示す。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面を示す。 Here, the main scanning direction is a direction perpendicular to the rotation axis of the deflecting means and the optical axis of the scanning optical element (the direction in which the light beam is reflected and deflected (deflected and scanned) by the deflecting means), and the sub-scanning direction is the deflecting means. The direction parallel to the rotation axis is shown. The main scanning section indicates a plane parallel to the main scanning direction and including the optical axis of the scanning optical system. The sub-scanning cross section indicates a cross section perpendicular to the main scanning cross section.
図中、1は光源手段であり、各々独立して配設した２つのレーザ発光部1a,1bを有している。各々のレーザ発光部1a,1bは、例えば半導体レーザより成っている。 In the figure, reference numeral 1 denotes light source means, which has two laser light emitting portions 1a and 1b arranged independently. Each of the laser emission units 1a and 1b is made of, for example, a semiconductor laser.
3a,3bは各々第１の光学素子としてのコリメータレンズであり、レーザ発光部1a,1bから放射された２つの光束に対応して各々配設しており、該光束（レーザ光）を略平行光束（もしくは略発散光束もしくは略収束光束）に変換している。 Reference numerals 3a and 3b denote collimator lenses as first optical elements, which are arranged corresponding to the two light beams emitted from the laser light emitting sections 1a and 1b, respectively, and the light beams (laser light) are substantially parallel to each other. It is converted into a light beam (or a substantially divergent light beam or a substantially convergent light beam).
4は第２の光学素子としての単一のシリンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ正の屈折力（パワー）を有しており、レーザ発光部1a,1bから放射された２つの光束に対して共通に用いられている。 Reference numeral 4 denotes a single cylindrical lens as a second optical element, which has a positive refractive power (power) only in the sub-scanning direction, and has two luminous fluxes emitted from the laser emitting units 1a and 1b. Are commonly used.
本実施例では副走査断面内において、各々のコリメータレンズ3a,3bの光軸L3a,L3bをシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して偏心、かつ傾けて配設しており、レーザ発光部1a,1bから発せられた２つの光束が各々共通のシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して互いに異なった方向で斜め方向から入射（斜入射）するように構成している（斜入射光学系）。 In the present embodiment, the optical axes L3a, L3b of the respective collimator lenses 3a, 3b are arranged eccentric and inclined with respect to the optical axis L4 of the cylindrical lens 4 in the sub-scan section, and the laser light emitting unit 1a, The two light beams emitted from 1b are configured to be incident (obliquely incident) from oblique directions in different directions with respect to the optical axis L4 of the common cylindrical lens 4 (obliquely incident optical system).
2は絞り（開口絞り）であり、シリンドリカルレンズ4と光偏向器5との間の光路内で、かつレーザ発光部1a,1bから発せられた２つの光束（主光線）が交差する位置、もしくはその近傍に配設されており、入射光束の光束幅を制限している。 Reference numeral 2 denotes a stop (aperture stop), which is located in the optical path between the cylindrical lens 4 and the optical deflector 5 and where two light beams (chief rays) emitted from the laser light emitting units 1a and 1b intersect, or It is disposed in the vicinity thereof, and restricts the beam width of the incident beam.
尚、コリメータレンズ3a,3b、シリンドリカルレンズ4、絞り4等の各要素は入射光学系11の一要素を構成している。 Each element such as the collimator lenses 3a and 3b, the cylindrical lens 4 and the diaphragm 4 constitutes one element of the incident optical system 11.
5は偏向手段としての光偏向器であり、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成り、モータ等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。 An optical deflector 5 as a deflecting means is composed of, for example, a rotating polygon mirror (polygon mirror), and is rotated at a constant speed in the direction of arrow A in the figure by a driving means (not shown) such as a motor.
6はｆθ特性を有する第３の光学素子としての走査光学系(ｆθレンズ系)であり、単一のｆθレンズを有し（複数のｆθレンズより構成しても良い。）、光偏向器5により偏向された２つの光束を各々対応する反射ミラー7a,9a（7b,9b）を介して感光ドラム面（被走査面）8上にスポット状に結像させ、２本の走査線10a,10bを形成している。走査光学系6は副走査断面内において光偏向器5の偏向面5a又はその近傍と感光ドラム面8又はその近傍との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。 Reference numeral 6 denotes a scanning optical system (fθ lens system) as a third optical element having an fθ characteristic, which has a single fθ lens (may be composed of a plurality of fθ lenses), and the optical deflector 5. The two light beams deflected by the light beam are spot-formed on the photosensitive drum surface (scanned surface) 8 via the corresponding reflecting mirrors 7a and 9a (7b and 9b), respectively, and two scanning lines 10a and 10b are formed. Is forming. The scanning optical system 6 has a tilt correction function by providing a conjugate relationship between the deflection surface 5a of the optical deflector 5 or its vicinity and the photosensitive drum surface 8 or its vicinity in the sub-scan section.
7a,9a（7b,9b）は各々反射ミラーであり、走査光学系6と感光ドラム面8との間の光路内に各々配設されており、光偏向器5で偏向された各々の光束を感光ドラム面8へ導いている。8は被走査面としての感光ドラム面である。 Reference numerals 7a and 9a (7b and 9b) denote reflection mirrors, which are respectively disposed in the optical path between the scanning optical system 6 and the photosensitive drum surface 8, and each light beam deflected by the optical deflector 5 is Leads to photosensitive drum surface 8. Reference numeral 8 denotes a photosensitive drum surface as a surface to be scanned.
本実施例において各々のレーザ発光部1a,1bから放射された２つの光束（レーザ光）は、対応するコリメータレンズ3a,3bにより略平行光束に変換された後、副走査断面内において共通のシリンドリカルレンズ4に該シリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して斜め方向から入射している。そしてシリンドリカルレンズ4から射出された２つの光束は絞り2の位置（光偏向器5の偏向面5aの手前の位置）で交差してビーム成形されて光偏向器5の偏向面5a近傍にほぼ線上として結像している。尚、このとき２つの光束は副走査断面内において偏向面5aに対してほぼ同じ角度で斜入射しているが、これに限らず、異なる角度で斜入射させても良い。 In the present embodiment, the two light beams (laser light) emitted from the laser light emitting units 1a and 1b are converted into substantially parallel light beams by the corresponding collimator lenses 3a and 3b, and then common cylindrical in the sub-scan section. The light enters the lens 4 from an oblique direction with respect to the optical axis L4 of the cylindrical lens 4. The two light beams emitted from the cylindrical lens 4 intersect with each other at the position of the stop 2 (a position before the deflecting surface 5a of the optical deflector 5) and are almost linearly formed near the deflecting surface 5a of the optical deflector 5. As an image. At this time, the two light beams are obliquely incident on the deflecting surface 5a at substantially the same angle in the sub-scanning section. However, the present invention is not limited to this and may be incident obliquely at different angles.
そして光偏向器5の偏向面5aで偏向された２つの光束は単一のｆθレンズ6により対応する反射ミラー7a,9a（7b,9b）を介して、感光ドラム面8上の異なる位置に各々結像している。そして光偏向器5を矢印Ａ方向に回転させることで感光ドラム面8上を主走査方向に２つの光束で同時に光走査して画像情報の記録を行っている。 The two light beams deflected by the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 are respectively reflected at different positions on the photosensitive drum surface 8 by the single fθ lens 6 via the corresponding reflecting mirrors 7a, 9a (7b, 9b). An image is formed. By rotating the optical deflector 5 in the direction of arrow A, image information is recorded by simultaneously scanning the photosensitive drum surface 8 with two light beams in the main scanning direction.
尚、本実施例では２以上の光束を用い、副走査断面内において２つ以上のコリメータレンズの光軸を共通のシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して上下方向または一方向からそれぞれ偏心、かつ傾けて構成しても良い。前記図９に示したように各光束毎に複数のシリンドリカルレンズ84a,84bを用いると、該シリンドリカルレンズ84a,84bの干渉を防ぐため、その焦点距離を長くしなければならない。そのため従来の光走査装置では、シリンドリカルレンズ84a,84bの面の曲率変化に対する像面位置の変化の敏感度が大きくなるという傾向にあった。 In this embodiment, two or more light beams are used, and the optical axes of two or more collimator lenses are decentered from the vertical direction or one direction with respect to the optical axis L4 of the common cylindrical lens 4 in the sub-scan section, and It may be tilted. As shown in FIG. 9, when a plurality of cylindrical lenses 84a and 84b are used for each light beam, the focal length must be increased in order to prevent interference between the cylindrical lenses 84a and 84b. For this reason, the conventional optical scanning device tends to be more sensitive to changes in the image plane position with respect to changes in the curvature of the surfaces of the cylindrical lenses 84a and 84b.
そこで本実施例ではシリンドリカルレンズ4を一つにして共通化させることによって干渉を考慮する必要をなくしている。これによりシリンドリカルレンズ4の焦点距離ｆを短くすることができ、該シリンドリカルレンズ4の面の曲率変化に対する像面位置の変化を鈍感にしている。 Therefore, in the present embodiment, it is not necessary to consider interference by using a single cylindrical lens 4 in common. Thereby, the focal length f of the cylindrical lens 4 can be shortened, and the change of the image plane position with respect to the change of the curvature of the surface of the cylindrical lens 4 is made insensitive.
本実施例では上記の如く副走査断面内において２つのコリメータレンズ3a,3bの光軸L3a,L3bをシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して偏心、かつ傾けている。近年、装置全体をコンパクトにするため、光偏向器と感光ドラムとの間に複数の反射ミラーを配設して光路を折り返す光走査装置が増えている。同装置では少なくとも１枚の走査レンズを通過した後、異なる反射ミラーを用いてそれぞれの感光ドラム面上に光束を導いているが、走査レンズ上において２つの光束の離間量が小さいと反射ミラーが他の反射ミラーを介する光束と干渉する恐れがある。 In the present embodiment, the optical axes L3a and L3b of the two collimator lenses 3a and 3b are decentered and inclined with respect to the optical axis L4 of the cylindrical lens 4 in the sub-scan section as described above. In recent years, in order to make the entire apparatus compact, there are an increasing number of optical scanning devices in which a plurality of reflecting mirrors are provided between an optical deflector and a photosensitive drum to turn the optical path back. In this apparatus, after passing through at least one scanning lens, the light beams are guided onto the surfaces of the respective photosensitive drums using different reflecting mirrors. However, if the distance between the two light beams on the scanning lens is small, the reflecting mirror is There is a possibility of interfering with the light beam that passes through another reflecting mirror.
そこで本実施例では、上記の如く光偏向器5の偏向面5aの手前（絞り２の位置）で２つの光束を交差させるように構成することによって、走査レンズ6上における２つの光束の離間量を大きくして、光束の分離を容易にしている。 Therefore, in this embodiment, the two light beams are separated on the scanning lens 6 by crossing the two light beams before the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 (position of the stop 2) as described above. To increase the separation of the light flux.
２つのコリメータレンズ3a,3bの光軸L3a,L3bをシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して平行偏心させるだけだと２つの光束は偏向面5aで交差するので、本実施例のように２つのコリメータ3a,3bの光軸L3a,L3bをシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して傾けることによって２つの光束が偏向面5aの手前で交差するようにしている。これにより上記の如く光束の分離を容易にしている。 If the optical axes L3a and L3b of the two collimator lenses 3a and 3b are only decentered parallel to the optical axis L4 of the cylindrical lens 4, the two light beams intersect at the deflecting surface 5a. By tilting the optical axes L3a and L3b of the collimators 3a and 3b with respect to the optical axis L4 of the cylindrical lens 4, the two light beams intersect with each other in front of the deflecting surface 5a. This facilitates the separation of the light flux as described above.
本実施例では上記の如く絞り2をシリンドリカルレンズ4と光偏向器5の偏向面5aとの間の光路内で、かつ２つの光束が交差する位置、もしくはその近傍に設けている。絞り2を配設する位置によって斜入射角度θと偏向面5a上での離間量が決まるのは図１から明らかである。また絞り2をこの位置に置くことで、該絞りが１つですむので製造誤差によるスポット径のばらつきは小さくなる。 In this embodiment, as described above, the diaphragm 2 is provided in the optical path between the cylindrical lens 4 and the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 and at or near the position where the two light beams intersect. It is clear from FIG. 1 that the oblique incident angle θ and the distance on the deflection surface 5a are determined by the position where the diaphragm 2 is disposed. Also, by placing the aperture 2 at this position, only one aperture is required, so that the variation in spot diameter due to manufacturing errors is reduced.
ここでコリメータレンズ3a,3bの光軸L3a,L3bがシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して偏心する量をコリメータレンズ3a,3bの主点からシリンドリカルレンズ4の光軸L4に下した点3a1,3b1までの距離で表わしh(mm)（即ちコリメータレンズ3a,3bの主点間を2h）とすると、偏心量hは近軸理論の考えから次のように与えられる。 Here, the amount of decentering of the optical axes L3a and L3b of the collimator lenses 3a and 3b with respect to the optical axis L4 of the cylindrical lens 4 is reduced from the principal point of the collimator lenses 3a and 3b to the optical axis L4 of the cylindrical lens 4. When expressed as a distance to 3b1 and h (mm) (that is, 2h between the principal points of the collimator lenses 3a and 3b), the amount of eccentricity h is given as follows from the viewpoint of paraxial theory.
ただし、ｆ(mm)はシリンドリカルレンズ4の焦点距離、θ(rad)は光偏向器5の偏向面5aへの光束の斜入射角度（即ち偏向面5aで偏向された光束と走査光学系6の光軸とが成す副走査方向の角度）、ｓ(mm)はコリメータレンズ3a,3bからシリンドリカルレンズ4までの距離（主点間距離）、2h´(mm)は偏向面5a上における２つの光束（主光線）の副走査方向の離間量である。 Where f (mm) is the focal length of the cylindrical lens 4 and θ (rad) is the oblique incidence angle of the light beam on the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 (that is, the light beam deflected by the deflecting surface 5a and the scanning optical system 6). S (mm) is the distance from the collimator lenses 3a, 3b to the cylindrical lens 4 (distance between principal points), and 2h '(mm) is the two light beams on the deflecting surface 5a. This is the amount of separation of the (principal ray) in the sub-scanning direction.
ここでシリンドリカルレンズ4の焦点距離ｆをどれくらい短くすれば良いかを検討する。シリンドリカルレンズ4の面の曲率変化に対するニュートンリングの変化量で規格を考えると、曲率半径ＲがＲ´に変化したときの幅2xにおけるニュートン本数の増加量をｍ、波長をλとすると次のように与えられる。 Here, it is examined how much the focal length f of the cylindrical lens 4 should be shortened. Considering the standard in terms of the change amount of the Newton ring with respect to the curvature change of the surface of the cylindrical lens 4, if the increase amount of the Newton number in the width 2x when the curvature radius R is changed to R 'is m and the wavelength is λ, the following is obtained. Given to.
ここで上記したf=R/(n−1)より、定数A=mλ(n−1)／ｘ２とすると、焦点距離ｆの変化量Δｆは次のようになる。尚、ｆ´は変化した焦点距離である。 Here, from the above-mentioned f = R / (n−1), when the constant A = mλ (n−1) / x 2 , the change amount Δf of the focal length f is as follows. Note that f ′ is the changed focal length.
また副走査方向の像面（被走査面）8の敏感度は走査光学系6の副走査倍率βと焦点距離の変化量Δｆより、 The sensitivity of the image plane (scanned surface) 8 in the sub-scanning direction is determined by the sub-scanning magnification β of the scanning optical system 6 and the change amount Δf of the focal length.
ここで一般的にシリンドリカルレンズ4の面の曲率の規格をφ５に対してニュートン本数２本とすると、被走査面の変化を１以下にしたいので焦点距離ｆは Here, when the curvature standard of the surface of the cylindrical lens 4 is generally set to 2 Newtons with respect to φ5, the focal length f is set to be 1 or less because the change in the surface to be scanned is 1 or less.
を満足させることが望ましい。これを近軸理論より求めた条件式（１）より焦点距離ｆを求めて組み合わせると、 It is desirable to satisfy When this is combined with the focal length f obtained from the conditional expression (1) obtained from the paraxial theory,
を満足させることが望ましい。 It is desirable to satisfy
条件式（６）は像面の変化量を小さくするための条件であり、条件式（６）を外れると像面の変化量が大きくなり、高品位な画像が得られなくなってくるので良くない。 Conditional expression (6) is a condition for reducing the amount of change in the image plane. If the conditional expression (6) is not satisfied, the amount of change in the image plane increases, and a high-quality image cannot be obtained. .
ここで例えば斜入射角度θを1.8度、偏向面5aでの副走査方向の２ビームの離間量２ｈを１mm、走査光学系6の副走査倍率βが2.38の光走査装置を考える。従来のようにシリンドリカルレンズが２つの場合、シリンドリカルレンズの焦点距離ｆは120mm以上となる。屈折率n=1.52の樹脂だとシリンドリカルレンズの曲率半径Ｒは62.4mmとなる。曲率の規格をφ５に対してニュートン本数２本とすると、焦点距離ｆの変化量Δｆは0.7mmとなり、像面の変化量は4.0mmと非常に大きい。 Here, for example, consider an optical scanning device in which the oblique incident angle θ is 1.8 degrees, the distance 2h between the two beams in the sub scanning direction on the deflection surface 5a is 1 mm, and the sub scanning magnification β of the scanning optical system 6 is 2.38. When there are two cylindrical lenses as in the prior art, the focal length f of the cylindrical lens is 120 mm or more. If the resin has a refractive index n = 1.52, the curvature radius R of the cylindrical lens is 62.4 mm. If the standard of curvature is two Newtons with respect to φ5, the change amount Δf of the focal length f is 0.7 mm, and the change amount of the image plane is very large, 4.0 mm.
これに対して本実施例の構成であるシリンドリカルレンズを１つで考える。焦点距離ｆを20mmにするとコリメータレンズ3a,3bの位置（距離h）は条件式（１）より求まる。コリメータレンズ3a,3b同士が干渉しないようにすると、s=94.9mmおよびh=2.5mmとなり、入射光学系11は図１に示すように与えられる。シリンドリカルレンズ4の曲率半径Ｒは10.4mmとなり、同じニュートン変化に対する像面の変化量は0.2mmと小さくなっている。このとき条件式（５）の右辺にβを当てはめるとf≦42.1となり、これは条件式（６）を満足しているのが分かる。 On the other hand, the cylindrical lens which is a structure of a present Example is considered by one. When the focal length f is 20 mm, the positions (distance h) of the collimator lenses 3a and 3b can be obtained from the conditional expression (1). If the collimator lenses 3a and 3b do not interfere with each other, s = 94.9 mm and h = 2.5 mm, and the incident optical system 11 is given as shown in FIG. The curvature radius R of the cylindrical lens 4 is 10.4 mm, and the amount of change of the image plane with respect to the same Newton change is as small as 0.2 mm. At this time, when β is applied to the right side of the conditional expression (5), f ≦ 42.1 is obtained, which indicates that the conditional expression (6) is satisfied.
また本実施例におけるシリンドリカルレンズ4は副走査断面内で光源手段1側（入射側）のレンズ面4aを凸面形状、光偏向器5側（出射側）のレンズ面4bを平面とし、また副走査断面と直行する主走査断面の形状を両レンズ面ともにＲ＝∞のシリンダー形状としている。 In the present embodiment, the cylindrical lens 4 has a convex surface on the light source means 1 side (incident side) lens surface 4a and a lens surface 4b on the light deflector 5 side (outgoing side) in the sub-scan section. The shape of the main scanning section orthogonal to the section is a cylinder shape with R = ∞ on both lens surfaces.
このように本実施例ではシリンドリカルレンズ4を凸平形状とすることで製造を容易にし、低コスト化を図っている。また本実施例ではシリンドリカルレンズ4の入射側のレンズ面4aを上記のように凸面形状にすることにより、コリメータレンズ3a,3bからの略平行光束の一部が入射面4aで表面反射してもレーザ発光部1a,1bに戻らないようにしている。これによってレーザ発光部1a,1bの発光の安定性を図っている。 As described above, in this embodiment, the cylindrical lens 4 is formed into a convex flat shape, thereby facilitating the production and reducing the cost. Further, in this embodiment, the incident side lens surface 4a of the cylindrical lens 4 is formed in a convex shape as described above, so that a part of the substantially parallel light flux from the collimator lenses 3a and 3b is reflected on the incident surface 4a. The laser light emitting units 1a and 1b are prevented from returning. As a result, the light emission stability of the laser light emitting portions 1a and 1b is achieved.
尚、本実施例ではレーザ発光部1a,1bを２つより構成したが、これに限らず３つ以上用いても良い。また本実施例では２つのレーザ発光部1a,1bから発した光束を副走査断面内において光偏向器5の偏向面5aに対し同じ入射角度で斜入射させたが、上記の如く場合によっては斜入射角度を変えても良い。 In this embodiment, the two laser light emitting units 1a and 1b are configured. However, the present invention is not limited to this, and three or more laser emitting units may be used. In the present embodiment, the light beams emitted from the two laser light emitting portions 1a and 1b are obliquely incident on the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 at the same incident angle in the sub-scanning section. The incident angle may be changed.
また本実施例ではレーザ発光部1a,1bから発せられた２本の光束を共に共通のシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して斜め方向から斜入射させたが、これに限らず、どちらか一方のみでも良い。 In the present embodiment, the two light beams emitted from the laser light emitting sections 1a and 1b are both obliquely incident on the optical axis L4 of the common cylindrical lens 4 from an oblique direction. Only it is good.
このように本実施例では、上述した如く２つのコリメートレンズ3a,3bの光軸L3a,L3bをシリンドリカルレンズ4の光軸L4に対して副走査方向に偏心、かつ傾けて配設し、該シリンドリカルレンズ4に入射する２つの光束を、該シリンドリカルレンズ4の光軸に対して斜め方向から入射させることにより、シリンドリカルレンズ4の焦点距離fを短くすることができ、これによりコンパクトで、かつシリンドリカルレンズ4の曲率変化に対して鈍感な入射光学系を構成することでき、また複数の光束の分離も容易にしている。 As described above, in this embodiment, the optical axes L3a and L3b of the two collimating lenses 3a and 3b are decentered and inclined in the sub-scanning direction with respect to the optical axis L4 of the cylindrical lens 4 as described above. By making two light beams incident on the lens 4 incident obliquely with respect to the optical axis of the cylindrical lens 4, the focal length f of the cylindrical lens 4 can be shortened, thereby making it compact and cylindrical lens. An incident optical system insensitive to the curvature change of 4 can be configured, and the separation of a plurality of light beams is facilitated.
図４は本発明の実施例２における光走査装置の入射光学系の副走査断面図である。同図において前記図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。 FIG. 4 is a sub-scan sectional view of the incident optical system of the optical scanning device in Embodiment 2 of the present invention. In the figure, the same elements as those shown in FIG.
本実施例において前述の実施例１と異なる点は２つのコリメータレンズ13a,13bからシリンドリカルレンズ4までの各々の距離を互いに異ならせて構成したことである。その他は構成及び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。 This embodiment differs from the first embodiment in that the distances from the two collimator lenses 13a and 13b to the cylindrical lens 4 are different from each other. Other than that, the configuration and optical action are substantially the same as those of the first embodiment, thereby obtaining the same effects.
即ち、本実施例では一方のコリメータレンズ13aからシリンドリカルレンズ4までの距離と、他方のコリメータレンズ13bからシリンドリカルレンズ4までの距離を互いに異ならせて構成することによって、更なる入射光学系11のコンパクト化を図っている。 That is, in this embodiment, the distance from one collimator lens 13a to the cylindrical lens 4 and the distance from the other collimator lens 13b to the cylindrical lens 4 are configured to be different from each other, thereby further reducing the compactness of the incident optical system 11. We are trying to make it.
ここで例えば２つのコリメータレンズ13a,13bからシリンドリカルレンズ4まので距離が同じ場合、２つのコリメータレンズ13a,13bを干渉させないように配設しなくてはならないので、該２つのコリメータレンズ13a,13bをシリンドリカルレンズ4まで限りなく近づけることができない。 Here, for example, when the distance from the two collimator lenses 13a and 13b to the cylindrical lens 4 is the same, the two collimator lenses 13a and 13b must be disposed so as not to interfere with each other, and therefore the two collimator lenses 13a and 13b are arranged. Cannot be as close as possible to the cylindrical lens 4.
そこで本実施例では２つのコリメータレンズ13a,13bからシリンドリカルレンズ4までの各々の距離を互いに異ならせることによって、該２つのコリメータレンズ13a,13bをシリンドリカルレンズ4に近づけている。即ち２つのコリメータレンズ13a,13bを相対的に光軸L3a,L3b方向に対して前後にずらすことで、コリメータレンズ13a,13bが一方の光束と干渉するまで、該コリメータレンズ13a,13bをシリンドリカルレンズ4に近づけることができるので入射光学系11の全長を短くすることができる。また副走査方向のスペースも小さくできる。これにより本実施例ではコンパクトな入射光学系11を構成することができ、さらには装置全体の小型化も図ることができる。 Therefore, in this embodiment, the two collimator lenses 13a and 13b are brought closer to the cylindrical lens 4 by making the distances from the two collimator lenses 13a and 13b to the cylindrical lens 4 different from each other. That is, by shifting the two collimator lenses 13a and 13b back and forth relative to the direction of the optical axis L3a and L3b, the collimator lenses 13a and 13b are cylindrical lenses until the collimator lenses 13a and 13b interfere with one light beam. 4 can be brought close to 4, so that the total length of the incident optical system 11 can be shortened. Also, the space in the sub-scanning direction can be reduced. Thereby, in this embodiment, a compact incident optical system 11 can be configured, and further, the entire apparatus can be reduced in size.
尚、本実施例では２つのコリメータレンズ13a,13bを光軸L3a,L3b方向に対して相対的にずらしたが、それに伴い発光点1a,1bの発光点の大きさや、２つのコリメータレンズ13a,13bの焦点距離を変えるようにしても良い。
［参考例１］
In the present embodiment, the two collimator lenses 13a and 13b are shifted relative to the optical axis L3a and L3b direction. Accordingly, the size of the light emission points of the light emission points 1a and 1b and the two collimator lenses 13a and 13a, The focal length of 13b may be changed.
[Reference Example 1]
図５は本発明の参考例１における光走査装置の要部概略図である。同図において前記図１、図２に示した要素と同一要素には同符番を付している。 FIG. 5 is a schematic diagram of a main part of an optical scanning device according to Reference Example 1 of the present invention. In the figure, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are given the same reference numerals.
本参考例において前述の実施例１と異なる点は光源手段を２つの発光点（発光部）を有する、例えばマルチ半導体レーザーより構成したこと、コリメータレンズ15を１つに共通化させたことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。 This reference example is different from the first embodiment described above in that the light source means has two light emitting points (light emitting portions), for example, a multi-semiconductor laser, and the collimator lens 15 is made common. . Other configurations and optical actions are substantially the same as those in the first embodiment, and the same effects are obtained.
即ち、同図において12は光源手段であり、２つの発光点を有する、例えばマルチ半導体レーザーより成っている。本実施例では２つの発光点から放射される各々の光束が共通のシリンドリカルレンズ4に該シリンドリカルレンズ4の光軸に対して斜め方向から斜入射するように構成している。 That is, in the figure, reference numeral 12 denotes a light source means, which comprises, for example, a multi-semiconductor laser having two light emitting points. In this embodiment, each light beam emitted from two light emitting points is obliquely incident on the common cylindrical lens 4 from an oblique direction with respect to the optical axis of the cylindrical lens 4.
15は第１の光学素子としてのコリメータレンズであり、マルチ半導体レーザー12から放射された２つの光束を各々略平行光束（もしくは略発散光束もしくは略収束光束）に変換している。本実施例におけるコリメータレンズ２はマルチ半導体レーザー12から放射された２つの光束に対して共通に用いられている。 Reference numeral 15 denotes a collimator lens as a first optical element, which converts two light beams emitted from the multi-semiconductor laser 12 into a substantially parallel light beam (or a substantially divergent light beam or a substantially convergent light beam). The collimator lens 2 in this embodiment is commonly used for two light beams emitted from the multi-semiconductor laser 12.
尚、コリメータレンズ15は前述の実施例１または実施例２と同様に２つの光束に対応して別々に設けても良い。 The collimator lens 15 may be provided separately corresponding to the two light beams as in the first embodiment or the second embodiment.
16はｆθ特性を有する第3の光学素子としての走査光学系(走査レンズ系)であり、第１、第２の２枚のｆθレンズ16a,16bを有し、光偏向器5により偏向された２つの光束を感光ドラム面（被走査面）8上にスポット状に結像させ、２本の走査線を形成している。また走査光学系16は副走査断面内において光偏向器5の偏向面5a又はその近傍と感光ドラム面8又はその近傍との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。13は同期検出用の折り返しミラー（BDミラー）であり、走査光学系16からの光束の一部を同期検出部14側へ反射させている。14は同期検出部あり、得られる同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面8への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。 Reference numeral 16 denotes a scanning optical system (scanning lens system) as a third optical element having fθ characteristics, which has first and second fθ lenses 16a and 16b and is deflected by the optical deflector 5. Two light beams are imaged in a spot shape on the photosensitive drum surface (scanned surface) 8 to form two scanning lines. The scanning optical system 16 has a tilt correction function by making a conjugate relationship between the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 or the vicinity thereof and the photosensitive drum surface 8 or the vicinity thereof in the sub-scan section. Reference numeral 13 denotes a folding mirror (BD mirror) for synchronization detection, which reflects a part of the light beam from the scanning optical system 16 to the synchronization detection unit 14 side. Reference numeral 14 denotes a synchronization detection unit which adjusts the timing of the scanning start position of image recording on the photosensitive drum surface 8 using the obtained synchronization signal (BD signal).
本参考例においてはマルチ半導体レーザー12から放射された２つの光束をコリメータレンズ15により略平行光束に変換した後、副走査断面内において共通のシリンドリカルレンズ4に該シリンドリカルレンズ4の光軸に対して斜め方向から入射させている。そしてシリンドリカルレンズ4から射出された２つの光束は開口絞り2の位置(偏向面5aの手前の位置)で交差してビーム成形されて光偏向器5の偏向面5a近傍にほぼ線上として結像している。尚、このとき２つの光束は副走査断面内において偏向面5aに対しほぼ同じ角度で斜入射しているが、これに限らず、異なる角度で斜入射させても良い。 In this reference example , the two light beams emitted from the multi-semiconductor laser 12 are converted into substantially parallel light beams by the collimator lens 15, and then the common cylindrical lens 4 is aligned with the optical axis of the cylindrical lens 4 in the sub-scanning section. Incident from an oblique direction. The two light beams emitted from the cylindrical lens 4 intersect with each other at the position of the aperture stop 2 (position before the deflecting surface 5a) to form a beam almost in the vicinity of the deflecting surface 5a of the optical deflector 5. ing. At this time, the two light beams are obliquely incident on the deflecting surface 5a at substantially the same angle in the sub-scanning section. However, the present invention is not limited to this and may be incident obliquely at different angles.
そして光偏向器5の偏向面5aで偏向された２つの光束は第１、第２の２枚のｆθレンズ16a,16bにより感光ドラム面8上に結像している。そして光偏向器5を矢印Ａ方向に回転させることで感光ドラム面8上を主走査方向に同時に光走査して画像情報の記録を行っている。 The two light beams deflected by the deflecting surface 5a of the optical deflector 5 are imaged on the photosensitive drum surface 8 by the first and second fθ lenses 16a and 16b. Then, by rotating the light deflector 5 in the direction of arrow A, the photosensitive drum surface 8 is simultaneously optically scanned in the main scanning direction to record image information.
このように光源手段としてマルチ半導体レーザー12もしくは複数のレーザ発光部1a,1bを用いた光走査装置（マルチビーム光走査装置）の場合、感光ドラム面8上への１回の走査で複数の光束が走査されるため、光走査装置の主走査方向の速度を変えることなく、感光ドラムの回転速度の副走査方向の速度を高速化することができるため、画像形成の高速化が達成できる。 In this way, in the case of an optical scanning device (multi-beam optical scanning device) using the multi-semiconductor laser 12 or the plurality of laser light emitting sections 1a and 1b as the light source means, a plurality of light beams are scanned by one scanning on the photosensitive drum surface 8. Therefore, it is possible to increase the rotational speed of the photosensitive drum in the sub-scanning direction without changing the speed of the optical scanning device in the main scanning direction, so that it is possible to achieve high-speed image formation.
［画像形成装置］
図６は、本発明の画像形成装置の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７からコードデータDｃが入力する。このコードデータDｃは、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像データ（ドットデータ）Dｉに変換される。この画像データDｉは、実施形態１〜３のいずれかに示した構成を有する光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット１００からは、画像データDｉに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。
[Image forming apparatus]
FIG. 6 is a cross-sectional view of the main part in the sub-scanning direction showing the embodiment of the image forming apparatus of the present invention. In the figure, reference numeral 104 denotes an image forming apparatus. Code data Dc is input to the image forming apparatus 104 from an external device 117 such as a personal computer. The code data Dc is converted into image data (dot data) Di by a printer controller 111 in the apparatus. The image data Di is input to the optical scanning unit 100 having the configuration shown in any one of the first to third embodiments. The light scanning unit 100 emits a light beam 103 modulated in accordance with the image data Di, and the light beam 103 scans the photosensitive surface of the photosensitive drum 101 in the main scanning direction.
静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム１０１は、モータ１１５によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の感光面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラム１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって走査される光ビーム１０３が照射されるようになっている。 The photosensitive drum 101 serving as an electrostatic latent image carrier (photoconductor) is rotated clockwise by a motor 115. With this rotation, the photosensitive surface of the photosensitive drum 101 moves in the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction with respect to the light beam 103. Above the photosensitive drum 101, a charging roller 102 for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 101 is provided so as to contact the surface. The surface of the photosensitive drum 101 charged by the charging roller 102 is irradiated with the light beam 103 scanned by the optical scanning unit 100.
先に説明したように、光ビーム１０３は、画像データDｉに基づいて変調されており、この光ビーム１０３を照射することによって感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。 As described above, the light beam 103 is modulated based on the image data Di, and by irradiating the light beam 103, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 101. This electrostatic latent image is developed as a toner image by a developing device 107 disposed so as to abut on the photosensitive drum 101 further downstream in the rotation direction of the photosensitive drum 101 than the irradiation position of the light beam 103.
現像器１０７によって現像されたトナー像は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図６において右側）の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。 The toner image developed by the developing unit 107 is transferred onto a sheet 112 as a transfer material by a transfer roller 108 disposed below the photosensitive drum 101 so as to face the photosensitive drum 101. The paper 112 is stored in the paper cassette 109 in front of the photosensitive drum 101 (on the right side in FIG. 6), but can be fed manually. A paper feed roller 110 is provided at the end of the paper cassette 109, and feeds the paper 112 in the paper cassette 109 into the transport path.
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図６において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されており、転写部から搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せしめる。 As described above, the sheet 112 on which the unfixed toner image has been transferred is further conveyed to a fixing device behind the photosensitive drum 101 (left side in FIG. 6). The fixing device includes a fixing roller 113 having a fixing heater (not shown) therein, and a pressure roller 114 disposed so as to be in pressure contact with the fixing roller 113, and the sheet conveyed from the transfer unit. The unfixed toner image on the paper 112 is fixed by heating 112 while applying pressure at the pressure contact portion between the fixing roller 113 and the pressure roller 114. Further, a paper discharge roller 116 is disposed behind the fixing roller 113, and the fixed paper 112 is discharged out of the image forming apparatus.
図６においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの制御を行う。 Although not shown in FIG. 6, the print controller 111 controls not only the data conversion described above, but also controls each part in the image forming apparatus including the motor 115 and a polygon motor in the optical scanning unit described later. I do.
［カラー画像形成装置］
図７は本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置を４個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図７において、６０はカラー画像形成装置、６１，６２，６３，６４は各々実施形態１〜３に示したいずれかの構成を有する光走査装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。
[Color image forming apparatus]
FIG. 7 is a schematic view of a main part of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This embodiment is a tandem type color image forming apparatus in which four optical scanning devices are arranged in parallel and image information is recorded on a photosensitive drum surface as an image carrier. In FIG. 7, 60 is a color image forming apparatus, 61, 62, 63, and 64 are optical scanning devices each having one of the configurations shown in Embodiments 1 to 3, and 21, 22, 23, and 24 are image carriers. The photosensitive drums 31, 32, 33 and 34 are developing units, and 51 is a conveyor belt.
図７において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置６１，６２，６３，６４に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。 In FIG. 7, the color image forming apparatus 60 receives R (red), G (green), and B (blue) color signals from an external device 52 such as a personal computer. These color signals are converted into C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black) image data (dot data) by a printer controller 53 in the apparatus. These image data are input to the optical scanning devices 61, 62, 63 and 64, respectively. From these optical scanning devices, light beams 41, 42, 43, and 44 modulated according to each image data are emitted, and the photosensitive surfaces of the photosensitive drums 21, 22, 23, and 24 are caused by these light beams. Scanned in the main scanning direction.
本実施態様におけるカラー画像形成装置は光走査装置（６１，６２，６３，６４）を４個並べ、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応し、各々平行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。 The color image forming apparatus according to the present embodiment has four optical scanning devices (61, 62, 63, 64) arranged in each color of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black). Correspondingly, image signals (image information) are recorded on the photosensitive drums 21, 22, 23, and 24 in parallel, and a color image is printed at high speed.
本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの光走査装置６１，６２，６３，６４により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。 As described above, the color image forming apparatus in this embodiment uses the light beams based on the respective image data by the four optical scanning devices 61, 62, 63, and 64, and the corresponding photosensitive drums 21 and 22 respectively corresponding to the latent images of the respective colors. , 23, 24 on the surface. Thereafter, a single full color image is formed by multiple transfer onto a recording material.
前記外部機器５２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。 As the external device 52, for example, a color image reading device including a CCD sensor may be used. In this case, the color image reading apparatus and the color image forming apparatus 60 constitute a color digital copying machine.
1,12 光源手段
1a,1b レーザ発光部（半導体レーザー）
2 開口絞り
3a,3b,15 第１の光学素子（コリメータレンズ）
4 第２の光学素子（シリンドリカルレンズ）
5 偏向手段(ポリゴンミラー)
5a 偏向面
6,16 第３の光学素子（走査光学系）
7a,7b,9a,9b 折り返しミラー
8 被走査面(感光ドラム面)
11 入射光学系
61、62、63、64 光走査装置
21、22、23、24 像担持体（感光ドラム）
31、32、33、34 現像器
41 搬送ベルト
51 マルチビームレーザー
52 外部機器
53 プリンタコントローラ
60 カラー画像形成装置
100 光走査装置
101 感光ドラム
102 帯電ローラ
103 光ビーム
104 画像形成装置
107 現像装置
108 転写ローラ
109 用紙カセット
110 給紙ローラ
111 プリンタコントローラ
112 転写材（用紙）
113 定着ローラ
114 加圧ローラ
115 モータ
116 排紙ローラ
117 外部機器
1,12 Light source means
1a, 1b Laser emission part (semiconductor laser)
2 Aperture stop
3a, 3b, 15 First optical element (collimator lens)
4 Second optical element (cylindrical lens)
5 Deflection means (polygon mirror)
5a Deflection surface
6,16 Third optical element (scanning optical system)
7a, 7b, 9a, 9b Folding mirror
8 Scanned surface (photosensitive drum surface)
11 Incident optics
61, 62, 63, 64 Optical scanning device
21, 22, 23, 24 Image carrier (photosensitive drum)
31, 32, 33, 34 Developer
41 Conveyor belt
51 multi-beam laser
52 External equipment
53 Printer controller
60 color image forming device
100 optical scanning device
101 Photosensitive drum
102 Charging roller
103 Light beam
104 Image forming device
107 Developer
108 Transfer roller
109 Paper cassette
110 Feed roller
111 Printer controller
112 Transfer material (paper)
113 Fixing roller
114 Pressure roller
115 motor
116 Paper discharge roller
117 External equipment
Claims (4)
前記複数の第１の光学素子の各々は、主走査方向及び副走査方向にパワーを備え、前記第２の光学素子は、副走査方向にパワーを備えており、
副走査断面内において、前記第２の光学素子から出射した複数の光束は、前記第２の光学素子と前記光偏向器の間の光路中にて各々交差し、前記光偏向器の偏向面に対して斜め方向から入射しており、
前記光偏向器の偏向面で偏向走査された光束と前記第３の光学素子の光軸とが成す副走査方向の角度をθ(rad)、前記第３の光学素子の副走査方向の倍率をβ、前記複数の光束に対応して各々配置された前記第１の光学素子の主点間の副走査方向の間隔を２ｈ（≠０）(mm)、前記光偏向器の同一偏向面上での複数の光束の主光線の副走査方向の間隔を２ｈ´（≠０）(mm)、前記第１の光学素子の主点から前記第２の光学素子の主点までの前記第２の光学素子の光軸方向の距離をｓ(mm)とするとき、
なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。 Light source means having a plurality of light emitting units, an optical deflector for deflecting and scanning a plurality of light beams emitted from the plurality of light emitting units, and an arrangement corresponding to the plurality of light beams emitted from the plurality of light emitting units The plurality of first optical elements and the plurality of first optical elements are used in common corresponding to the plurality of light beams emitted from each of the plurality of first optical elements, and the plurality of light beams are applied to the same deflection surface of the optical deflector. An optical scanning device comprising: a second optical element to be incident; and a third optical element that forms an image on a surface to be scanned with a plurality of light beams deflected and scanned on the same deflection surface of the optical deflector. And
Each of the plurality of first optical elements has power in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and the second optical element has power in the sub-scanning direction,
In the sub-scan section, the plurality of light beams emitted from the second optical element intersect each other in the optical path between the second optical element and the optical deflector, and are incident on the deflection surface of the optical deflector. In contrast, it is incident from an oblique direction,
The angle in the sub-scanning direction formed by the light beam deflected and scanned by the deflecting surface of the optical deflector and the optical axis of the third optical element is θ (rad), and the magnification in the sub-scanning direction of the third optical element is β, the distance in the sub-scanning direction between the principal points of the first optical elements respectively arranged corresponding to the plurality of light beams is 2h (≠ 0) (mm) on the same deflection surface of the optical deflector The second optical element from the principal point of the first optical element to the principal point of the second optical element has an interval in the sub-scanning direction of the principal rays of the plurality of luminous fluxes of 2 h ′ (≠ 0) (mm). When the distance in the optical axis direction of the element is s (mm),
An optical scanning device characterized by satisfying the following conditions.
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