JP5135482B2 - Optical scanning device and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は,光源から出射された光を感光体ドラムの表面等の被走査面に結像させつつ一の直線方向(主走査方向)に走査させる光走査装置及びそれを備えた画像形成装置に関するものである。 The present invention relates to an optical scanning apparatus that scans light emitted from a light source in one linear direction (main scanning direction) while forming an image on a surface to be scanned such as a surface of a photosensitive drum, and an image forming apparatus including the same. Is.
電子写真方式の画像形成装置は,被走査面(感光体ドラム表面)に静電潜像書き込み用の光をポリゴンミラー等の光走査部によって走査させつつfθレンズを通じて結像させる光走査装置を備えている。このような光走査装置において,高精度の画像形成(静電潜像の書き込み)を行うには,次の3つの光学特性を充足することが重要である。
即ち,第1の光学特性は,被走査面における像面湾曲が小さいこと(スポット径が揃っていること)である。第2の光学特性は,被走査面上の主走査方向における光の主走査方向の走査速度が一定であること(fθ特性が良好であること)である。第3の光学特性は,主走査方向に直交する副走査方向の倍率(副走査倍率)が小さいことである。副走査倍率が小さければ,光走査部の光反射面の角度に多少のばらつきがあっても,有効走査全域に渡って副走査方向のスポット径が揃うからである。この第3の光学特性は,複数の光束を同時に走査させるマルチビーム走査装置において,走査線のピッチ間隔を一定にする上で特に重要である。
さらに,画像形成装置の省スペース化ニーズへの対応のため,光走査装置のコンパクト化が望まれている。
従来,例えば特許文献1には,光束の入射面側にシリンドリカルレンズ面,出射面側にトーリック面を有するガラストーリックレンズとプラスチックトーリックレンズとの組み合わせからなるfθレンズ系が示されている。
また,特許文献2には,主走査方向にのみパワーを有するホログラフィックfθレンズと,副走査方向にパワーを有する円柱レンズとを備えた光学系により,fθ特性と面倒れ補正及び1次回折光とその他の次数の回折光の分離等を行う技術について示されている。
An electrophotographic image forming apparatus includes an optical scanning device that forms an image through an fθ lens while scanning light for writing an electrostatic latent image on a surface to be scanned (photosensitive drum surface) by an optical scanning unit such as a polygon mirror. ing. In such an optical scanning device, it is important to satisfy the following three optical characteristics in order to perform highly accurate image formation (writing of an electrostatic latent image).
That is, the first optical characteristic is that the curvature of field on the surface to be scanned is small (spot diameters are uniform). The second optical characteristic is that the scanning speed of light in the main scanning direction on the surface to be scanned is constant (the fθ characteristic is good). The third optical characteristic is that the magnification (sub scanning magnification) in the sub scanning direction orthogonal to the main scanning direction is small. This is because if the sub-scanning magnification is small, the spot diameter in the sub-scanning direction is uniform over the entire effective scanning range even if there is some variation in the angle of the light reflecting surface of the light scanning unit. This third optical characteristic is particularly important in making the pitch interval of the scanning lines constant in a multi-beam scanning device that simultaneously scans a plurality of light beams.
Furthermore, in order to meet the space saving needs of the image forming apparatus, it is desired to make the optical scanning device compact.
Conventionally, for example,
In
しかしながら,特許文献1に示されるfθレンズ系は,1面をシリンドリカル面としているため,収差補正に関して自由度が少なく像面湾曲が大きくなるというという問題点があった。さらに,特許文献1の実施形態1に示されるfθレンズ系は,被走査面側に配置されるガラストーリックレンズの主走査方向のパワーが,ポリゴンミラー側に配置されるプラスチックトーリックレンズの主走査方向のパワーよりも大きいため,前記ガラストーリックレンズの主走査方向の寸法を比較的大きくする必要があり,装置のコンパクト化に反するという問題点があった。さらに,特許文献1の実施形態2に示されるfθレンズ系は,前記プラスチックトーリックレンズの副走査方向のパワーと,前記ガラストーリックレンズの副走査方向のパワーとが共に正のパワーであるため,装置のコンパクト化のために両レンズをポリゴンミラー側に近づけると,副走査倍率が大きくなってしまうという問題が生じる。副走査倍率が大きいと,光走査部(ポリゴンミラー等)の反射面のばらつきに対する被走査面における光のスポット径のばらつきが大きくなる。なお,特許文献1には,副走査倍率の均一化について特に記載されていない。
また,特許文献2に示される光学系において,例えば前記円柱レンズの材質がガラスである場合,複数のレンズを組み合わせたfθレンズよりはコスト的に有利ではあるものの,プラスチックレンズに比べるとやはり高価であるという問題点があった。また,特許文献2に示される光学系において,例えば前記円柱レンズの材質がプラスチックである場合,光束の発振波長の変化や環境変化(特に温度変化)によって副走査方向のピントずれが生じるという問題点があった。また,そのピントずれの発生を回避するために,前記円柱レンズを被走査面に近づけると,その円柱レンズの主走査方向の寸法を大きくする必要が生じる結果,装置のコンパクト化に反するとともに,コストも高くなるという問題点が生じる。
従って,本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり,その目的とするところは,コンパクトな装置構成により,被走査面における像面湾曲,副走査倍率及び主走査方向の光走査速度のばらつきを小さくでき,また,光束の発振波長の変化や環境変化に対し,被走査面上における副走査方向のピント移動量が小さい光走査装置及びそれを具備する画像形成装置を提供することにある。
However, the fθ lens system disclosed in
Further, in the optical system disclosed in
Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to achieve variations in field curvature, sub-scanning magnification, and optical scanning speed in the main scanning direction on the surface to be scanned by a compact device configuration. An optical scanning device having a small focus movement amount in the sub-scanning direction on the surface to be scanned with respect to changes in the oscillation wavelength of the light beam and environmental changes, and an image forming apparatus including the same.
上記目的を達成するために本発明に係る光走査装置は,以下の(1)〜(4)に示す各構成要素を具備するものである。
(1)光源から出射された光束を反射面で反射しつつ所定の被走査面(像担持体の表面など)に向けて一の直線方向である主走査方向に走査させる光走査手段(例えば,ポリゴンミラー等)。
(2)前記光走査手段と前記被走査面との間に配置され前記光走査手段により走査される走査光を前記被走査面上に結像させるとともに,その被走査面上での前記走査光の走査速度を略一定化させる結像手段。
(3)前記結像手段が備えるものであり,前記主走査方向に正のパワーを有するとともに前記主走査方向に直交する副走査方向に負のパワーを有する第1のレンズ。
(4)前記結像手段が備えるものであり,前記第1のレンズよりも前記被走査面側に配置され,前記主走査方向に負のパワーを有するとともに前記副走査方向に正のパワーを有する第2のレンズ。
より具体的には,本発明に係る光走査装置が,前記第1のレンズ及び前記第2のレンズを合わせた前記結像手段の前記主走査方向におけるパワーをφtm,前記第1のレンズの前記主走査方向におけるパワーをφ1m,前記第2のレンズの前記主走査方向におけるパワーをφ2mとした場合に,少なくとも次の(a1)式又は(a2)式のいずれかの条件を満たしていることが望ましい。
−1.20≦φ2m/φtm≦−0.48…(a1)
1.32≦φ1m/φtm≦ 2.00…(a2)
また,本発明に係る光走査装置において,前記第1のレンズの前記副走査方向におけるパワーをφ1s,前記第2のレンズの前記副走査方向におけるパワーをφ2sとした場合に,次の(b1)式の条件を満たしていることが望ましい。
−2.98≦φ1s/φ2s≦−0.81…(b1)
なお,前記第1のレンズ及び前記第2のレンズは,その加工性(生産性)の高さから,樹脂製のレンズであることが望ましい。
In order to achieve the above object, an optical scanning device according to the present invention comprises the components shown in the following (1) to (4).
(1) Optical scanning means for scanning a light beam emitted from a light source in a main scanning direction which is a linear direction toward a predetermined scanning surface (such as the surface of an image carrier) while reflecting on a reflecting surface (for example, Polygon mirror, etc.).
(2) The scanning light disposed between the optical scanning unit and the scanned surface and scanned by the optical scanning unit forms an image on the scanned surface, and the scanning light on the scanned surface Imaging means for making the scanning speed of the lens substantially constant.
(3) A first lens that is provided in the imaging unit and has a positive power in the main scanning direction and a negative power in the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction.
(4) The imaging means is provided and is disposed closer to the surface to be scanned than the first lens and has a negative power in the main scanning direction and a positive power in the sub-scanning direction. Second lens.
More specifically, in the optical scanning device according to the present invention, the power in the main scanning direction of the imaging means that combines the first lens and the second lens is φ tm , When the power in the main scanning direction is φ 1m and the power of the second lens in the main scanning direction is φ 2m , at least one of the following conditions (a1) or (a2) is satisfied: It is desirable.
-1.20 ≦ φ 2m / φ tm ≦ −0.48 (a1)
1.32 ≦ φ 1m / φ tm ≦ 2.00 (a2)
Further, in the optical scanning device according to the present invention, when the power of the first lens in the sub-scanning direction is φ 1s and the power of the second lens in the sub-scanning direction is φ 2s , the following ( It is desirable that the condition of the formula b1) is satisfied.
-2.98 ≦ φ 1s / φ 2s ≦ −0.81 (b1)
The first lens and the second lens are preferably resin lenses because of their high workability (productivity).
本発明に係る光走査装置において,前記第1のレンズ及び前記第2のレンズを備えた前記結像手段が,fθレンズ系を構成している。
一般に,2つのレンズからなるfθレンズ系において,光進行方向下流側(前記被走査面に近い側)の第2のレンズを前記被走査面に近づけること,即ち,副走査方向における光束の幅がより広い位置に前記第2のレンズを配置することにより,被走査面における走査光の副走査倍率を下げることができるが,そうすると,主走査方向における前記第2のレンズの寸法を大きくする必要が生じ,装置のコンパクト化に反することになる。
これに対し,本発明では,前記結像手段において,副走査方向のパワーが負である前記第1のレンズにより,その第1のレンズを通過後の走査光の副走査方向における幅が従来(前記第1のレンズのパワーが正)よりも広がる。このため,前記被走査面から遠い位置(前記光走査手段の反射面に近い位置)に前記第2のレンズを配置しても,前記被走査面における走査光の副走査倍率を小さくすることができる。また,前記光走査手段に近い位置では,光の走査範囲が比較的狭いため,その位置に配置される前記第2のレンズの主走査方向の寸法は小さくて済む。従って,本発明によれば,装置のコンパクト化を図りつつ,前記被走査面における副走査方向の像面湾曲も小さくできる。
なお,前記第1及び第2のレンズの位置を前記被走査面から遠ざけると,走査光を前記被走査面に結像(収束)させるためにそのレンズ形状を回転対称非球面とする必要があるが,前記第1のレンズ及び前記第2のレンズとして樹脂製のレンズを採用することにより,前記第2のレンズを比較的容易に製造(加工)することができる。さらに,前記第1のレンズの副走査方向のパワーが負であるため,前記第2のレンズの副走査方向の寸法(高さ)が若干大きくなるが,それよりも前記第2のレンズの主走査方向の寸法(幅)を小さくできることの方が,装置のコンパクト化への寄与が大きい。
In the optical scanning device according to the present invention, the image forming means including the first lens and the second lens constitutes an fθ lens system.
In general, in an fθ lens system composed of two lenses, the second lens on the downstream side in the light traveling direction (the side closer to the scanned surface) is brought closer to the scanned surface, that is, the width of the light beam in the sub-scanning direction is reduced. By disposing the second lens in a wider position, the sub-scanning magnification of the scanning light on the surface to be scanned can be reduced. However, it is necessary to increase the size of the second lens in the main scanning direction. This is contrary to the downsizing of the device.
In contrast, according to the present invention, in the imaging means, the width of the scanning light in the sub-scanning direction after passing through the first lens by the first lens having a negative power in the sub-scanning direction is conventionally ( The power of the first lens is wider than positive). For this reason, even if the second lens is arranged at a position far from the surface to be scanned (position near the reflecting surface of the optical scanning means), the sub-scanning magnification of the scanning light on the surface to be scanned can be reduced. it can. Further, since the light scanning range is relatively narrow at a position close to the light scanning means, the dimension in the main scanning direction of the second lens disposed at that position may be small. Therefore, according to the present invention, the field curvature in the sub-scanning direction on the surface to be scanned can be reduced while reducing the size of the apparatus.
When the positions of the first and second lenses are moved away from the surface to be scanned, the lens shape needs to be a rotationally symmetric aspherical surface in order to focus (converge) the scanning light on the surface to be scanned. However, by using resin lenses as the first lens and the second lens, the second lens can be manufactured (processed) relatively easily. Further, since the power in the sub-scanning direction of the first lens is negative, the size (height) of the second lens in the sub-scanning direction is slightly larger, but the main lens of the second lens is more than that. The fact that the size (width) in the scanning direction can be reduced greatly contributes to the downsizing of the apparatus.
また,前記結像手段において,主走査方向における走査光の集光は前記第1のレンズのみによって担われることになり,そのために前記第1のレンズの曲率及び厚みが大きくなる。しかしながら,主走査方向の寸法(幅)が小さな前記第1のレンズの曲率及び厚みが大きくなっても,集光の一部を主走査方向の寸法が大きな前記第2のレンズに担わせる(第2のレンズの主走査方向のパワーを正にする)よりも,装置全体をコンパクトにできる。
また,主として走査光の焦点距離を調整する前記第2のレンズが,曲率が小さく薄いレンズとなる(パワーが負である)ため,前記被走査面における主走査方向の像面湾曲を小さく抑えやすい。
例えば,前記第1のレンズ及び前記第2のレンズそれぞれの主走査方向のパワーが,前述した(a1)式又は(a2)式の条件を満たせば,前記被走査面における主走査方向の像面湾曲及び走査光の走査速度のばらつきを,その走査光により静電潜像の書き込みを行った場合の画像品質が十分な水準となる程度に小さく抑えることができる。
同様に,前記第1のレンズ及び前記第2のレンズそれぞれの副走査方向のパワーが,前述した(b1)式の条件を満たせば,前記被走査面における副走査方向の像面湾曲を,その走査光により静電潜像の書き込みを行った場合の画像品質が十分な水準となる程度に小さく抑えることができる。
また,本発明に係る光走査装置が,前記光源と前記光走査手段との間の前記光束の進路において前記光源側から順に配置されたコリメータレンズ,アパーチャ及びシリンドリカルレンズとを備え,さらに,前記光束が前記コリメータレンズを通過してから前記光走査手段に至るまでの光路に配置された回折光学素子を備えればなお好適である。例えば,前記回折光学素子が,前記シリンドリカルレンズの表面に設けられることが考えられる。
これにより,前記光源から出射される光の発振波長の変動や環境温度の変動が生じた場合に,その変動による被走査面における走査光のピント移動(ピントのずれ)を打ち消す方向に,前記回折光学素子によって前記シリンドリカルレンズの焦点距離を変化させることができる。特に,前記第1のレンズ及び前記第2のレンズが,樹脂製のレンズである場合,ガラス製のレンズに比べ,環境温度の変動による走査光のピント移動が比較的大きいため,前記回折光学素子によって顕著なピント補正効果が得られる。
また,本発明は,以上に示した本発明に係る光走査装置により,像担持体(感光体ドラムがその典型例)の表面に静電潜像書き込み用の光を走査させる画像形成装置として捉えることもできる。
In the image forming means, the condensing of the scanning light in the main scanning direction is performed only by the first lens, and therefore the curvature and thickness of the first lens are increased. However, even when the curvature and thickness of the first lens having a small size (width) in the main scanning direction are increased, a part of the condensed light is borne by the second lens having a large size in the main scanning direction (the first lens). The entire apparatus can be made more compact than making the power of the second lens in the main scanning direction positive.
In addition, since the second lens that mainly adjusts the focal length of the scanning light is a thin lens with a small curvature (power is negative), it is easy to suppress the curvature of field in the main scanning direction on the scanned surface. .
For example, if the power in the main scanning direction of each of the first lens and the second lens satisfies the condition of the above-described formula (a1) or (a2), the image plane in the main scanning direction on the scanned surface Variations in curvature and scanning speed of scanning light can be suppressed to such a level that the image quality when the electrostatic latent image is written by the scanning light becomes a sufficient level.
Similarly, if the power in the sub-scanning direction of each of the first lens and the second lens satisfies the condition of the above-described equation (b1), the field curvature in the sub-scanning direction on the surface to be scanned is It is possible to keep the image quality small enough to achieve a sufficient level when the electrostatic latent image is written by the scanning light.
The optical scanning device according to the present invention further includes a collimator lens, an aperture, and a cylindrical lens arranged in order from the light source side in the path of the light beam between the light source and the optical scanning unit, and further, the light beam It is even more preferable if a diffractive optical element is provided in the optical path from the light passing through the collimator lens to the light scanning means. For example, it is conceivable that the diffractive optical element is provided on the surface of the cylindrical lens.
As a result, when fluctuations in the oscillation wavelength of the light emitted from the light source or fluctuations in the environmental temperature occur, the diffraction is performed in a direction that cancels out the focus movement (focus shift) of the scanning light on the surface to be scanned due to the fluctuations. The focal length of the cylindrical lens can be changed by the optical element. In particular, when the first lens and the second lens are resin lenses, the diffractive optical element has a relatively large focus shift of scanning light due to environmental temperature fluctuations compared to a glass lens. A remarkable focus correction effect can be obtained.
The present invention is also regarded as an image forming apparatus that scans the surface of an image carrier (typically a photosensitive drum) with light for writing an electrostatic latent image by the optical scanning apparatus according to the present invention described above. You can also.
本発明によれば,fθレンズ系を構成する2つのレンズにおいて,被走査面側のレンズ(前記第2のレンズ)を走査光の進行方向におけるより上流側に配置することができ,また,レンズの曲率及び厚みが大きくなる正のパワーが主走査方向の寸法が小さい前記第1のレンズのみによって担われるため,装置全体をコンパクトにできる。さらに,fθレンズ系を構成する2つのレンズのパワーが前述した各式の条件を満たすことにより,被走査面における像面湾曲,副走査倍率及び主走査方向の光走査速度のばらつきを小さくでき,さらに,前記回折光学素子の作用により,光束の発振波長の変化や環境変化に対し,被走査面上における副走査方向のピント移動量(ピントのずれ)を小さくできる。その結果,本発明に係る光走査装置により走査される光によって静電潜像の書き込みを行った場合に,高精度の画像形成を行うことができる。 According to the present invention, in the two lenses constituting the fθ lens system, the lens on the surface to be scanned (the second lens) can be arranged on the upstream side in the traveling direction of the scanning light. Since the positive power for increasing the curvature and thickness of the first lens is borne only by the first lens having a small size in the main scanning direction, the entire apparatus can be made compact. Furthermore, when the powers of the two lenses constituting the fθ lens system satisfy the conditions of the above-described formulas, variations in field curvature, sub-scanning magnification, and optical scanning speed in the main scanning direction on the surface to be scanned can be reduced. In addition, the action of the diffractive optical element can reduce the amount of focus movement (focus shift) in the sub-scanning direction on the surface to be scanned with respect to changes in the oscillation wavelength of the light beam and environmental changes. As a result, when an electrostatic latent image is written with light scanned by the optical scanning device according to the present invention, high-precision image formation can be performed.
以下添付図面を参照しながら,本発明の実施の形態について説明し,本発明の理解に供する。尚,以下の実施の形態は,本発明を具体化した一例であって,本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに,図1は本発明の実施形態に係る光走査装置Yを備えた画像形成装置Xの主要部(画像形成部)の概略構成図,図2は副走査方向から見た光走査装置Y及びビーム光の光路の概略図,図3は主走査方向から見た光走査装置Yの断面及び走査光の光路の概略図,図4は光走査装置Yの実施条件の一例を示す図,図5は光走査装置Yにおける走査光レンズの主走査方向の第1のパワー条件の変更走査光のリニアリティに与える影響を評価した実験結果を表すグラフ,図6は光走査装置Yにおける走査光レンズの主走査方向の第1のパワー条件の変更主走査方向の象面湾曲に与える影響を評価した実験結果を表すグラフ,図7は光走査装置Yにおける走査光レンズの主走査方向の第1のパワー条件の変更副走査方向の象面湾曲に与える影響を評価した実験結果を表すグラフ,図8は光走査装置Yにおける走査光レンズの主走査方向の第2のパワー条件の変更走査光のリニアリティに与える影響を評価した実験結果を表すグラフ,図9は光走査装置Yにおける走査光レンズの主走査方向の第2のパワー条件の変更主走査方向の象面湾曲に与える影響を評価した実験結果を表すグラフ,図10は光走査装置Yにおける走査光レンズの主走査方向の第2のパワー条件の変更副走査方向の象面湾曲に与える影響を評価した実験結果を表すグラフ,図11は光走査装置Yにおける走査光レンズの副走査方向のパワー条件の変更走査光のリニアリティに与える影響を評価した実験結果を表すグラフ,図12は光走査装置Yにおける走査光レンズの副走査方向のパワー条件の変更主走査方向の象面湾曲に与える影響を評価した実験結果を表すグラフ,図13は光走査装置Yにおける走査光レンズの副走査方向のパワー条件の変更副走査方向の象面湾曲に与える影響を評価した実験結果を表すグラフ,図14は光走査装置Yによる走査光のスポットダイアグラム,図15〜図18は光走査装置Yにおける走査光レンズの主走査方向の第1のパワー条件を変更したときの走査光のスポットダイアグラム,図19〜図22は光走査装置Yにおける走査光レンズの主走査方向の第2のパワー条件を変更したときの走査光のスポットダイアグラム,図23〜図26は光走査装置Yにおける走査光レンズの副走査方向のパワー条件を変更したときの走査光のスポットダイアグラムである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings so that the present invention can be understood. The following embodiment is an example embodying the present invention, and does not limit the technical scope of the present invention.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a main part (image forming unit) of an image forming apparatus X including an optical scanning device Y according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an optical scanning device Y viewed from the sub-scanning direction. 3 is a schematic view of the optical path of the beam light, FIG. 3 is a schematic view of the cross section of the optical scanning device Y and the optical path of the scanning light viewed from the main scanning direction, and FIG. 5 is a graph showing experimental results for evaluating the influence of the change of the first power condition in the main scanning direction of the scanning light lens in the optical scanning device Y on the linearity of the scanning light, and FIG. Change in first power condition in main scanning direction Graph showing experimental results for evaluating influence on quadrant curvature in main scanning direction, FIG. 7 shows first power in the main scanning direction of the scanning light lens in optical scanning device Y Changing the conditions The effect on the quadrant curvature in the sub-scanning direction FIG. 8 is a graph showing experimental results for evaluating the influence of the second power condition in the main scanning direction of the scanning light lens in the optical scanning device Y on the linearity of the changed scanning light, and FIG. FIG. 10 is a graph showing experimental results of evaluating the influence of the scanning light lens on the quadrant curvature in the main scanning direction of the scanning light lens in the optical scanning device Y. FIG. 10 shows the scanning light lens in the optical scanning device Y. FIG. 11 is a graph showing experimental results of evaluating the influence of the second power condition in the main scanning direction on the ellipsoidal curvature in the sub-scanning direction. FIG. 11 shows the power condition in the sub-scanning direction of the scanning light lens in the optical scanning device Y. FIG. 12 is a graph showing an experimental result of evaluating the influence of the changed scanning light on the linearity, and FIG. 12 shows the power condition in the sub-scanning direction of the scanning light lens in the optical scanning device Y. FIG. 13 is a graph showing an experimental result of evaluating the influence on the music, and FIG. 13 shows an experimental result of evaluating the influence of the scanning light lens in the optical scanning device Y on the quadrant curvature in the sub-scanning direction. 14 is a spot diagram of scanning light by the optical scanning device Y, and FIGS. 15 to 18 are spot diagrams of scanning light when the first power condition in the main scanning direction of the scanning light lens in the optical scanning device Y is changed. 19 to 22 are spot diagrams of scanning light when the second power condition in the main scanning direction of the scanning light lens in the optical scanning device Y is changed, and FIGS. 23 to 26 are scanning light lenses in the optical scanning device Y. 5 is a spot diagram of scanning light when the power condition in the sub-scanning direction is changed.
まず,図1に示す概略構成図を参照しつつ,本発明の実施形態に係る光走査装置Yを備えた画像形成装置Xの主要部の構成について説明する。
画像形成装置Xは,トナーを用いて画像形成を行う複写機,プリンタ,ファクシミリ装置等の電子写真方式の画像形成装置である。
画像形成装置Xは,トナー像を形成して記録紙に画像形成を行う画像形成部(図1に示す部分)や,その記録紙を前記画像形成部に供給する給紙部(不図示)及び画像形成の行われた記録紙の排出がなされる排紙部(不図示)等を備えている。
図1に示すように,画像形成装置Xは,トナー像を担持する感光体ドラム1(像担持体),その感光体ドラム1の表面を一様に帯電させる帯電装置3,前記感光体ドラム1表面にビーム光を走査させ,その走査光によって露光することにより静電潜像を書き込む光走査装置Y,その静電潜像にトナーを供給することによりトナー像として現像する現像装置2,そのトナー像を記録紙に転写させる転写ローラ4,トナー像を記録紙に転写後の前記感光体ドラム1表面の除電を行う除電装置5等を備えて概略構成される。
前記帯電装置3は,前記感光体ドラム1の表面をその軸方向に沿って一様に帯電させるものである。
前記現像装置2は,前記感光体ドラム1にトナーを供給する現像ローラを備え,その感光体ドラム1上の静電潜像をトナーにより顕像化するものである。前記現像ローラに印加された電位(現像バイアス電位)と前記感光体ドラム1表面の電位との電位ギャップに応じて,前記現像ローラ上のトナーが前記感光体ドラム1の面上に引き寄せられ,前記静電潜像がトナー像として顕像化される。
なお,画像形成装置Xは,一般的な電子写真方式の画像形成装置が備える他の周知の構成要素も備えているが,ここでは説明を省略する。
First, the configuration of the main part of the image forming apparatus X including the optical scanning device Y according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic configuration diagram shown in FIG.
The image forming apparatus X is an electrophotographic image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine that forms an image using toner.
The image forming apparatus X includes an image forming unit (a portion shown in FIG. 1) that forms a toner image and forms an image on a recording paper, a paper feeding unit (not shown) that supplies the recording paper to the image forming unit, and A paper discharge section (not shown) for discharging recording paper on which image formation has been performed is provided.
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus X includes a photosensitive drum 1 (image carrier) that carries a toner image, a
The charging
The developing
The image forming apparatus X includes other well-known constituent elements included in a general electrophotographic image forming apparatus, but the description thereof is omitted here.
次に,図2に示す平面図(副走査方向から見た図)及び図3に示す断面図を参照しつつ,本発明の実施形態に係る光走査装置Yの構成について説明する。
図2及び図3に示すように,光走査装置Yは,光源10,入射光調整光学機器20,ポリゴンミラー30,結像光学機器40(fθレンズ系)を備えている。
前記光源10は,静電潜像書き込み用のビーム光(光束)を出射する半導体レーザ等の光源である。
前記入射光調整光学機器20は,前記光源10と前記ポリゴンミラー30との間のビーム光(光束)の進路おいて前記光源10側から順に配置されたコリメータレンズ21,アパーチャ22及びシリンドリカルレンズ23を備え,これらの光学機器によって光源10からの出射光(ビーム光)を前記ポリゴンミラー30への入射前に成形するものである。
前記光源10から出射されたビーム光は,前記コリメータレンズ21を通過することにより平行光に変換され,その後前記アパーチャ22を通過することにより整形され,さらに前記シリンドリカルレンズ23によって光径が調整された後に前記ポリゴンミラー30に到達する。
また,前記シリンドリカルレンズ23の表面には,回折光学素子24が設けられている。この回折光学素子24は,ビーム光(光束)が前記コリメータレンズ21を通過してから前記ポリゴンミラー30に至るまでの光路であれば,他の位置に配置されてもよい。この回折光学素子24の作用については後述する。
Next, the configuration of the optical scanning device Y according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the plan view shown in FIG. 2 (viewed from the sub-scanning direction) and the sectional view shown in FIG.
As shown in FIGS. 2 and 3, the optical scanning device Y includes a
The
The incident light adjusting
The beam light emitted from the
A diffractive
前記ポリゴンミラー30は,複数の反射面30aを有する回転体であり,光源10から出射された静電潜像書き込み用のビーム光(光束)をその反射面30aで反射しつつ,被走査面である感光体ドラム1の表面に向けて一の直線方向である主走査方向(感光体ドラム1の回転軸1gに平行な方向)に走査させるものである(前記光走査手段の一例)。なお,ビーム光の走査手段としては,前記ポリゴンミラー30の他,MEMSミラー等を採用することも考えられる。
前記結像光学機器40は,前記ポリゴンミラー30と感光体ドラム1の表面との間に配置され,前記ポリゴンミラー30により走査されるビーム光(以下,走査光という)を感光体ドラム1の表面に結像させる(所望のスポット径に調整して照射する)とともに,感光体ドラム1表面上での前記走査光の走査速度をほぼ一定化させるいわゆるfθレンズとして機能するレンズ系である(前記結像手段の一例)。図2及び図3に示すように,前記結像光学機器40は,走査光の進行方向上流側から順に配置された第1の走査光レンズ41と第2の走査光レンズ42とを備えている。
図3は,前記主走査方向の光の走査範囲の中心位置(前記第1の走査光レンズ41及び前記第2の走査光レンズ42の主走査方向における中心位置)における断面図である。また,図2に示す走査光の光路は,前記ポリゴンミラー30による走査光が主走査範囲(主走査方向における全走査範囲)の中心位置にあるときの光路である。
The
The imaging
FIG. 3 is a cross-sectional view at the center position of the light scanning range in the main scanning direction (the center position of the first
前記第1の走査光レンズ41は,前記第2の走査光レンズ42よりも前記ポリゴンミラー30に近い位置に配置され,走査光を通過させるようその主走査方向に伸びて形成されたレンズである。この第1の走査光レンズ41は,前記主走査方向に正のパワーを有するとともに前記主走査方向に直交する方向(感光体ドラム1の回転軸1gに直行する方向,以下,副走査方向という)に負のパワーを有するレンズである(前記第1のレンズに相当)。
また,前記第2の走査光レンズ42は,前記第1の走査光レンズ41よりも感光体ドラム1表面側に配置され,走査光を通過させるようその主走査方向に伸びて形成されたレンズである。前記第2の走査光レンズ42は,その位置が前記第1の走査光レンズ41よりも前記ポリゴンミラー30から遠い分だけ走査光の走査範囲が広いため,前記第1の走査光レンズ41よりも主走査方向の寸法(幅)が大きい。この第2の走査光レンズ42は,前記主走査方向に負のパワーを有するとともに前記副走査方向に正のパワーを有するレンズである(前記第2のレンズに相当)。
ここで,前記第1の走査光レンズ41及び前記第2の走査光レンズ42は,前記ポリゴンミラー30の反射面30a及び感光体ドラム1表面の中間位置より前記ポリゴンミラー30の反射面30aに近い側に配置されている。即ち,前記ポリゴンミラー30の反射面30aから感光体ドラム1表面までの距離をL,前記ポリゴンミラー30の反射面30aから前記第2の走査光レンズ42の感光体ドラム1側の面42bまでの距離をdとした場合,(d<L/2)である。
The first
The second
Here, the first
光走査装置Yの前記結像光学機器40においては,図3に示すように,副走査方向のパワーが負である前記第1の走査光レンズ41により,その第1の走査光レンズ41を通過後の走査光の副走査方向における幅が広がる。このため,光走査装置Yにおいては,前記感光体ドラム1表面から比較的遠い位置(ポリゴンミラー30に近い位置)に前記第2の走査光レンズ42が配置されても,感光体ドラム1表面における走査光の副走査倍率(副走査方向の倍率)を小さくすることができる。また,前記ポリゴンミラー30に近い位置(d<L/2)では,光の走査範囲が比較的狭いため,その位置に配置される前記第2の走査光レンズ42の主走査方向の寸法は小さくて済む。従って,光走査装置Yは,コンパクトであるとともに,感光体ドラム1表面における副走査方向の像面湾曲も小さい。
ここで,前記第1の走査光レンズ41及び前記第2の走査光レンズ42の位置を感光体ドラム1表面から遠ざけると,走査光を感光体ドラム1表面に結像(収束)させるためにそれらレンズ41,42の形状を回転対称非球面とする必要がある。これに対し,前記第1及び第2の走査光レンズ41,42として,樹脂製のレンズを採用することにより,両レンズ41,42を比較的容易に製造(加工)することができる。
前記第1の走査光レンズ41の各面(走査光入射側の面41a及び同出射側の面41b)及び前記第2の走査光レンズ42の各面(走査光入射側の面42a及び同出射側の面42b)の副走査方向の断面形状(回転対称非球面)は,次の(c1)式により表すことができる。
なお,前記第1の走査光レンズ41の副走査方向のパワーが負であるため,前記第2の走査光レンズ42の副走査方向の寸法(高さ)が若干大きくなるが,それよりも前記第2の走査光レンズ42の主走査方向の寸法(幅)を小さくできることの方が,装置のコンパクト化への寄与が大きい。
In the imaging
Here, when the positions of the first
Each surface of the first scanning light lens 41 (the
Since the power in the sub-scanning direction of the first
また,前記結像光学機器40において,主走査方向における走査光の集光は前記第1の走査光レンズ41のみによって担われることになり,そのために前記第1の走査光レンズ41の曲率及び厚みが大きくなる。しかしながら,主走査方向の寸法(幅)が小さな前記第1の走査光レンズ41の曲率及び厚みが大きくなっても,集光の一部を主走査方向の寸法が大きな前記第2の走査光レンズ42に担わせる(第2の走査光レンズ42の主走査方向のパワーを正にする)よりも,装置全体をコンパクトにできる。
また,主として走査光の焦点距離を調整する前記第2の走査光レンズ42が,曲率が小さく薄いレンズとなる(パワーが負である)ため,感光体ドラム1表面における主走査方向の像面湾曲を小さく抑えやすい。
図4に光走査装置Yの実施条件の一例を示す。
なお,図4に示す条件において,光走査光レンズの面番号「1」〜「4」は,それぞれ前記第1の走査光レンズ41の走査光入射側の面41a,同出射側の面41b,前記第2の走査光レンズ42の走査光入射側の面42a及び同出射側の面42bを指す識別番号である。また,非球面係数及びコーニック係数は,前記(c1)式に適用される係数である。
Further, in the imaging
Further, since the second
FIG. 4 shows an example of implementation conditions for the optical scanning device Y.
In the conditions shown in FIG. 4, the surface numbers “1” to “4” of the optical scanning light lens are the
次に,図5〜図26を参照しつつ,2つの走査光レンズ41,42の適正な条件について説明する。
図14は,図4に示した実施条件を満たす光走査装置Yにおける走査光のスポットダイアグラム(感光体ドラム1表面におけるスポット中心位置のばらつき)を表す。
また,図5〜図7及び図15〜図18は,図4に示した実施条件を基準として2つの走査光レンズ41,42の主走査方向のパワーに関する後述する条件(以下,第1の主走査方向パワー条件という)を変更したときの走査光のリニアリティ,主走査方向の象面湾曲(主走査象面湾曲),副走査方向の像面湾曲(副走査像面湾曲),スポット中心位置のばらつきを表すグラフである。
また,図8〜図10及び図19〜図22は,図4に示した実施条件を基準として2つの走査光レンズ41,42の主走査方向のパワーに関する後述する条件(以下,第2の主走査方向パワー条件という)を変更したときの走査光のリニアリティ,主走査方向の象面湾曲(主走査象面湾曲),副走査方向の像面湾曲(副走査像面湾曲),スポット中心位置のばらつきを表すグラフである。
また,図11〜図13及び図23〜図26は,図4に示した実施条件を基準として2つの走査光レンズ41,42の副走査方向のパワーに関する後述する条件(以下,副走査方向パワー条件という)を変更したときの走査光のリニアリティ(理想像高に対する相対的なズレ),主走査方向の象面湾曲(主走査象面湾曲),副走査方向の像面湾曲(副走査像面湾曲),スポット中心位置のばらつきを表すグラフである。なお,走査光のリニアリティとは,走査光が感光体ドラム1表面において目標とする一定の速度で主走査方向に走査される状態(リニアな状態)を基準とし,その基準状態での走査位置(理想像高)に対する実際の走査位置のズレの大小を表す。
なお,図5〜図13において,横軸は像高(主走査範囲の中心を基準とする主走査方向の位置)である。また,図5〜図26において,「OK範囲」と示される範囲は,その範囲内で潜像書き込み用のビーム光(走査光)の幾何光学収差に理想状態に対するズレが生じた場合でも,目視上問題となる程度の画質悪化につながらない範囲(許容範囲)である。また,図14〜図26において,(a)「軸上」とは,主走査範囲の中心位置のことであり,(b)「周辺」とは,主走査範囲における走査開始位置(又は走査終了位置)付近の位置のことである。
以下,前記第1の走査光レンズ41及び前記第2の走査光レンズ42を合わせた前記結像光学機器40の主走査方向におけるパワーをφtm,前記第1の走査光レンズ41の主走査方向におけるパワーをφ1m,前記第2の走査光レンズ42の主走査方向におけるパワーをφ2m,前記第1の走査光レンズ41の副走査方向におけるパワーをφ1s,前記第2の走査光レンズ42の副走査方向におけるパワーをφ2sとする。
Next, appropriate conditions for the two
FIG. 14 shows a spot diagram of the scanning light in the optical scanning device Y that satisfies the implementation condition shown in FIG. 4 (variation of the spot center position on the surface of the photosensitive drum 1).
FIGS. 5 to 7 and FIGS. 15 to 18 show conditions (hereinafter referred to as the first main condition), which will be described later, regarding the power in the main scanning direction of the two
FIGS. 8 to 10 and FIGS. 19 to 22 show the conditions (hereinafter referred to as the second main condition) described later regarding the power in the main scanning direction of the two
FIGS. 11 to 13 and FIGS. 23 to 26 show conditions (hereinafter referred to as sub-scanning direction powers), which will be described later, regarding the power in the sub-scanning direction of the two
5 to 13, the horizontal axis represents the image height (position in the main scanning direction with reference to the center of the main scanning range). 5 to 26, the range indicated as “OK range” is visually observed even when the geometric optical aberration of the beam light (scanning light) for writing the latent image is shifted from the ideal state within the range. This is a range (allowable range) that does not lead to deterioration of image quality, which is a problem. 14 to 26, (a) “on the axis” means the center position of the main scanning range, and (b) “periphery” means the scanning start position (or scanning end) in the main scanning range. It is a position in the vicinity of (position).
Hereinafter, the power in the main scanning direction of the imaging
以下,前記第1の主走査方向パワー条件の適正範囲について説明する。
前記第1の主走査方向パワー条件は,φ2m/φtmがどのように設定されているかという条件である。
より具体的には,図4に示した実施条件における前記第1の主走査方向パワー条件d1Mは,φ2m/φtm=−0.75である。また,図5〜図7及び図15〜図18には,それ以外の前記第1の主走査方向パワー条件として,(φ2m/φtm)が,−1.22であるとき(条件d1L’),−1.20であるとき(条件d1L),−0.48であるとき(条件d1H),−0.50であるとき(条件d1H’)の状態について示している。
図6に示すグラフからわかるように,前記第1の主走査方向パワー条件が(φ2m/φtm<−1.20)又は(φ2m/φtm>−0.48)となると(条件d1L’又は条件d1H’のグラフを参照),感光体ドラム1表面における走査光の主走査方向の象面湾曲が適正範囲(OK範囲)を超えて大きくなる。
また,図17及び図18からわかるように,前記第1の主走査方向パワー条件が(φ2m/φtm<−1.20)又は(φ2m/φtm>−0.48)となると(条件d1L’又は条件d1H’のグラフを参照),感光体ドラム1表面における走査光のスポット位置のばらつきが適正範囲(OK範囲)を超えて大きくなる。
一方,図5〜図7及び図14〜図16に示すグラフからわかるように,前記第1の主走査方向パワー条件が次の(a1)式を満たせば,感光体ドラム1表面における走査光のリニアリティ,主走査方向の象面湾曲及び副走査方向の像面湾曲,並びにスポット位置のばらつきが全て適正範囲に収まる。
−1.20≦φ2m/φtm≦−0.48…(a1)
Hereinafter, an appropriate range of the first main scanning direction power condition will be described.
The first power condition in the main scanning direction is a condition on how φ 2m / φ tm is set.
More specifically, the first main scanning direction power condition d1M in the implementation condition shown in FIG. 4 is φ 2m / φ tm = −0.75. Further, in FIGS. 5 to 7 and FIGS. 15 to 18, when (φ 2m / φ tm ) is −1.22 as other first main scanning direction power conditions (condition d1L ′ ), −1.20 (condition d1L), −0.48 (condition d1H), and −0.50 (condition d1H ′).
As can be seen from the graph shown in FIG. 6, when the power condition in the first main scanning direction is (φ 2m / φ tm <−1.20) or (φ 2m / φ tm > −0.48) (condition d1L (Or see the graph of condition d1H)), the quadrant curvature in the main scanning direction of the scanning light on the surface of the
As can be seen from FIGS. 17 and 18, when the first main scanning direction power condition is (φ 2m / φ tm <−1.20) or (φ 2m / φ tm > −0.48), The variation of the spot position of the scanning light on the surface of the
On the other hand, as can be seen from the graphs shown in FIG. 5 to FIG. 7 and FIG. 14 to FIG. 16, if the power condition in the first main scanning direction satisfies the following expression (a1), Linearity, ellipsoidal curvature in the main scanning direction, field curvature in the sub-scanning direction, and spot position variations are all within the appropriate range.
-1.20 ≦ φ 2m / φ tm ≦ −0.48 (a1)
次に,前記第2の主走査方向パワー条件の適正範囲について説明する。
前記第2の主走査方向パワー条件は,φ1m/φtmがどのように設定されているかという条件である。
より具体的には,図4に示した実施条件における前記第2の主走査方向パワー条件d2Mは,φ1m/φtm=1.65である。また,図8〜図10及び図19〜図22には,それ以外の前記第2の主走査方向パワー条件として,(φ1m/φtm)が,1.30であるとき(条件d2L’),1.32であるとき(条件d2L),2.00であるとき(条件d2H),2.02であるとき(条件d2H’)の状態について示している。
図8に示すグラフからわかるように,前記第2の主走査方向パワー条件が(φ1m/φtm>2.00)となると(条件d2H’のグラフを参照),感光体ドラム1表面における走査光のリニアリティが適正範囲(OK範囲)を超えて悪化する。
また,図9に示すグラフからわかるように,前記第2の主走査方向パワー条件が(φ1m/φtm<1.32)となると(条件d2L’のグラフを参照),感光体ドラム1表面における主走査光の主走査方向の象面湾曲が適正範囲(OK範囲)を超えて大きくなる。
さらに,図21からわかるように,前記第2の主走査方向パワー条件が(φ1m/φtm<1.32)となると(条件d2L’のグラフを参照),感光体ドラム1表面における走査光のスポット位置のばらつきが適正範囲(OK範囲)を超えて大きくなる。
一方,図8〜図10,図14及び図19〜図22に示すグラフからわかるように,前記第2の主走査方向パワー条件が次の(a2)式を満たせば,感光体ドラム1表面における走査光のリニアリティ,主走査方向の象面湾曲及び副走査方向の像面湾曲,並びにスポット位置のばらつきが全て適正範囲に収まる。
1.32≦φ1m/φtm≦2.00…(a2)
Next, the appropriate range of the second power condition in the main scanning direction will be described.
The power condition in the second main scanning direction is a condition on how φ 1m / φ tm is set.
More specifically, the second main scanning direction power condition d2M in the implementation condition shown in FIG. 4 is φ 1m / φ tm = 1.65. Further, in FIGS. 8 to 10 and FIGS. 19 to 22, when (φ 1m / φ tm ) is 1.30 as other second main scanning direction power conditions (condition d2L ′). , 1.32 (condition d2L), 2.00 (condition d2H), and 2.02 (condition d2H ′).
As can be seen from the graph shown in FIG. 8, when the power condition in the second main scanning direction is (φ 1m / φ tm > 2.00) (see the graph of condition d2H ′), the scanning on the surface of the
As can be seen from the graph shown in FIG. 9, when the power condition in the second main scanning direction is (φ 1m / φ tm <1.32) (see the graph of condition d2L ′), the surface of the
Further, as can be seen from FIG. 21, when the power condition in the second main scanning direction is (φ 1m / φ tm <1.32) (see the graph of the condition d2L ′), the scanning light on the surface of the
On the other hand, as can be seen from the graphs shown in FIGS. 8 to 10, 14 and 19 to 22, if the power condition in the second main scanning direction satisfies the following expression (a2), The linearity of the scanning light, the ellipsoidal curvature in the main scanning direction, the field curvature in the subscanning direction, and the spot position variation are all within the appropriate range.
1.32 ≦ φ 1m / φ tm ≦ 2.00 (a2)
次に,前記副走査方向パワー条件の適正範囲について説明する。
前記副走査方向パワー条件は,φ1s/φ2sがどのように設定されているかという条件である。
より具体的には,図4に示した実施条件における前記副走査方向パワー条件d3Mは,φ1s/φ2s=−2.52である。また,図11〜図13及び図23〜図26には,それ以外の前記副走査方向パワー条件として,(φ1s/φ2s)が,−3.00であるとき(条件d3L’),−2.98であるとき(条件d3L),−0.81であるとき(条件d3H),−0.81であるとき(条件d3H’)の状態について示している。
図13に示すグラフからわかるように,前記副走査方向パワー条件が(φ1s/φ2s<−2.98)又は(φ1s/φ2s>−0.81)となると(条件d3L’,条件d3H’のグラフを参照),感光体ドラム1表面における主走査光の副走査方向の象面湾曲が適正範囲(OK範囲)を超えて大きくなる。
さらに,図25及び図26からわかるように,前記副走査方向パワー条件が(φ1s/φ2s<−2.98)又は(φ1s/φ2s>−0.81)となると(条件d3L’,条件d3H’のグラフを参照),感光体ドラム1表面における走査光のスポット位置のばらつきが適正範囲(OK範囲)を超えて大きくなる。
一方,図11〜図13,図14及び図23〜図26に示すグラフからわかるように,前記副走査方向パワー条件が次の(b1)式を満たせば,感光体ドラム1表面における走査光のリニアリティ,主走査方向の象面湾曲及び副走査方向の像面湾曲,並びにスポット位置のばらつきが全て適正範囲に収まる。
−2.98≦φ1s/φ2s≦−0.81…(b1)
なお,図24〜図26におけるスポット中心位置の大きなばらつきは,走査光の収差のばらつきに起因するものである。
Next, the appropriate range of the power condition in the sub-scanning direction will be described.
The power condition in the sub-scanning direction is a condition on how φ 1s / φ 2s is set.
More specifically, the sub-scanning direction power condition d3M in the implementation condition shown in FIG. 4 is φ 1s / φ 2s = −2.52. Further, in FIGS. 11 to 13 and FIGS. 23 to 26, as the other power condition in the sub-scanning direction, (φ 1s / φ 2s ) is −3.00 (condition d3L ′), − The state is shown when 2.98 (condition d3L), -0.81 (condition d3H), and -0.81 (condition d3H ').
As can be seen from the graph shown in FIG. 13, when the power condition in the sub-scanning direction is (φ 1s / φ 2s <−2.98) or (φ 1s / φ 2s > −0.81) (condition d3L ′, condition d3H ′ (see the graph of d3H ′), the quadrant curvature in the sub-scanning direction of the main scanning light on the surface of the
Further, as can be seen from FIGS. 25 and 26, when the power condition in the sub-scanning direction is (φ 1s / φ 2s <−2.98) or (φ 1s / φ 2s > −0.81) (condition d3L ′ , See the graph of condition d3H ′), the variation in the spot position of the scanning light on the surface of the
On the other hand, as can be seen from the graphs shown in FIGS. 11 to 13, 14 and 23 to 26, if the power condition in the sub-scanning direction satisfies the following expression (b1), the scanning light on the surface of the
-2.98 ≦ φ 1s / φ 2s ≦ −0.81 (b1)
Note that the large variation in the spot center position in FIGS. 24 to 26 is caused by the variation in the aberration of the scanning light.
以上に示したように,光走査装置Yにおいて,前記第1の走査光レンズ41及び前記第2の走査光レンズ42それぞれの主走査方向のパワーが,少なくとも前述した(a1)式又は(a2)式のいずれかの条件を満たせば,感光体ドラム1表面(被走査面)における主走査方向の像面湾曲及び走査光の走査速度のばらつき(リニアリティ)を,その走査光により静電潜像の書き込みを行った場合の画像品質が十分な水準となる程度に小さく抑えることができる。
同様に,前記第1の走査光レンズ41及び前記第2の走査光レンズ42それぞれの副走査方向のパワーが,前述した(b1)式の条件を満たせば,感光体ドラム1表面における副走査方向の像面湾曲を,その走査光により静電潜像の書き込みを行った場合の画像品質が十分な水準となる程度に小さく抑えることができる。
As described above, in the optical scanning device Y, the power in the main scanning direction of each of the first
Similarly, if the power in the sub-scanning direction of each of the first
次に,前記回折光学素子24の作用について説明する。
半導体レーザ等の前記光源10は,その使用条件によって出射するビーム光の発振波長が変動する。また,前記第1の走査光レンズ41や前記第2の走査光レンズ42は,環境温度の変動に応じてその屈折率が無視できない程度に変化する。このため,光走査装置Yの使用条件の変動が,感光体ドラム1表面における走査光のピント移動(ピントずれ)のが生じる。
これに対し,前記コリメータレンズ21からポリゴンミラー30までの間のビーム光の光路に配置された前記回折光学素子24は,前記光源10から出射されるビーム光の発振波長の変動や環境温度の変動が生じた場合に,その変動による走査光のピント移動(ピントのずれ)を打ち消す方向に,前記シリンドリカルレンズ23を通過したビーム光の焦点距離を変化させることができる。特に,前記第1の走査光レンズ41及び前記第2の走査光レンズ42が,樹脂製のレンズであるため,それらがガラス製のレンズである場合に比べ,環境温度の変動による屈折率変化(即ち,走査光のピント移動量)が比較的大きいため,前記回折光学素子24によって顕著なピント補正効果が得られる。
Next, the operation of the diffractive
In the
On the other hand, the diffractive
本発明は,光走査装置及びそれを備えた画像形成装置に利用可能である。 The present invention is applicable to an optical scanning device and an image forming apparatus having the same.
X :本発明の実施形態に係る画像形成装置
Y :光走査装置
10:光源
1 :感光体ドラム
2 :現像装置
3 :帯電装置
5 :除電装置
10:光源
20:入射光調整光学機器
21:コリメータレンズ
22:アパーチャ
23:シリンドリカルレンズ
24:回析光学素子
30:ポリゴンミラー
40:結像光学機器
41:第1の走査光レンズ
42:第2の走査光レンズ
X: Image forming apparatus according to an embodiment of the present invention Y: Optical scanning device 10: Light source 1: Photosensitive drum 2: Developing device 3: Charging device 5: Charge removing device 10: Light source 20: Incident light adjusting optical device 21: Collimator Lens 22: Aperture 23: Cylindrical lens 24: Diffraction optical element 30: Polygon mirror 40: Imaging optical device 41: First scanning light lens 42: Second scanning light lens
Claims (4)
前記主走査方向に正のパワーを有するとともに前記主走査方向に直交する副走査方向に負のパワーを有する第1のレンズと,
前記第1のレンズよりも前記被走査面側に配置され,前記主走査方向に負のパワーを有するとともに前記副走査方向に正のパワーを有する第2のレンズと,
を具備してなり、
前記第1のレンズの前記副走査方向におけるパワーをφ1s,前記第2のレンズの前記副走査方向におけるパワーをφ2sとした場合に,−2.98≦φ1s/φ2s≦−2.52の条件を満たしてなることを特徴とする結像光学系。 An imaging optical system that forms an image of scanning light scanned in the main scanning direction on a surface to be scanned and substantially constants the scanning speed of the scanning light on the surface to be scanned,
A first lens having a positive power in the main scanning direction and a negative power in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction;
A second lens disposed closer to the scanned surface than the first lens and having a negative power in the main scanning direction and a positive power in the sub-scanning direction;
Comprising
When the power of the first lens in the sub-scanning direction is φ 1s and the power of the second lens in the sub-scanning direction is φ 2s , −2.98 ≦ φ 1s / φ 2s ≦ −2. An imaging optical system characterized by satisfying the condition of 52.
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