JP5273559B2 - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably form a high quality image by performing a stable and accurate optical scanning, thereby attaining reduction in color misregistration, high precision in scanning line pitch of multiple beams and switching of writing density, and making the improvements realized with compatibility with the attainment of optical characteristics, such as, superior wavefront aberrations. <P>SOLUTION: A divergent luminous flux emitted from a semiconductor laser 1 is transformed into a predetermined luminous flux with a coupling lens 2 held as a unit. The luminous flux emitted from the coupling lens 2 is condensed in sub scanning direction with a cylindrical lens 5 successively via a liquid deflecting element 3 and an aperture 4, reflected on a deflective reflecting face of a polygon mirror 6, condensed by an imaging optical system 7, focused on a face to be scanned on the outer periphery of a photoreceptor drum 9 via a folding mirror 8 to form a light spot, and scans the face to be scanned. The long-side direction and the short-side direction of a liquid-sealed part of the liquid crystal deflecting element 3 are made to correspond to the long-side direction and the short-side direction of the cross section of the luminous flux, respectively. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、ディジタル複写機、レーザプリンタおよびレーザファクシミリ等の、いわゆる電子写真方式による画像形成装置に係り、特に、画像形成に好適な光走査装置、並びにこのような光走査装置を用いる画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a so-called electrophotographic image forming apparatus such as a digital copying machine, a laser printer, and a laser facsimile, and more particularly, an optical scanning apparatus suitable for image formation, and an image forming apparatus using such an optical scanning apparatus. It is about.

電子写真方式による画像記録には、光学的な画像形成装置が広く用いられており、この種の画像形成装置には、通常の場合、レーザを用いた光走査装置が設けられている。光走査装置は、レーザ光源からの光ビーム(光束)を、外周面に感光性を有するドラムに、例えば、ポリゴンミラーによる光偏向器を介して入射させ、ドラムの軸に平行な方向(主走査方向)に光偏向器を用いて走査させつつ、軸を中心としてドラムを副走査方向に回転させて、ドラム外周面に潜像を形成する方法が一般的である。ドラム外周面上では、fθレンズ等の結像光学系により光ビームが集光されて光スポットを形成している。この場合、ドラム外周面に形成される光スポットの副走査方向に関する位置が所要の位置からずれていると、画像形成装置によって形成され出力される画像(出力画像)の品質を低下させるおそれがある。
フルカラー画像形成装置の一例として、いわゆるタンデム方式の画像形成装置について説明する。この種の画像形成装置は、4つの感光体ドラムを記録紙の搬送方向に順次配列しており、これらの各感光体にそれぞれ対応する複数の光源装置から放射された光ビームを偏向手段によって偏向走査させ、各感光体に対応する複数の結像光学系により各感光体をほぼ同時に露光させて潜像をつくり、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック等の各々異なる色の現像剤を使用する現像器によって、前記潜像を可視像化した後に、これらの可視像を同一の記録紙に順次重ね合わせて転写し定着させることによって、カラー画像を得られるように構成されている。このようなフルカラー画像形成装置においては、各色に対応するドラムの外周面に形成される光スポットの副走査方向に関する位置が所要の適正な位置からずれていると、各色を重ね合わせた時に色ずれとなって画像品質を著しく低下させてしまう。
An optical image forming apparatus is widely used for electrophotographic image recording, and this type of image forming apparatus is usually provided with an optical scanning device using a laser. The optical scanning device causes a light beam (light beam) from a laser light source to enter a photosensitive drum on an outer peripheral surface through, for example, an optical deflector using a polygon mirror, and in a direction parallel to the drum axis (main scanning). In general, a method of forming a latent image on the outer peripheral surface of the drum by rotating the drum in the sub-scanning direction about the axis while scanning using an optical deflector in the direction). On the outer peripheral surface of the drum, a light beam is condensed by an imaging optical system such as an fθ lens to form a light spot. In this case, if the position of the light spot formed on the outer peripheral surface of the drum in the sub-scanning direction is deviated from the required position, the quality of the image (output image) formed and output by the image forming apparatus may be deteriorated. .
As an example of a full-color image forming apparatus, a so-called tandem image forming apparatus will be described. In this type of image forming apparatus, four photosensitive drums are sequentially arranged in the conveyance direction of the recording paper, and light beams emitted from a plurality of light source devices respectively corresponding to the respective photosensitive members are deflected by deflection means. A developer that uses a developer of different colors such as yellow, magenta, cyan, and black to scan and expose each photoconductor almost simultaneously by a plurality of imaging optical systems corresponding to each photoconductor to form a latent image Thus, after the latent image is made visible, these visible images are sequentially superimposed and transferred and fixed on the same recording paper to obtain a color image. In such a full-color image forming apparatus, if the position in the sub-scanning direction of the light spot formed on the outer peripheral surface of the drum corresponding to each color is deviated from a required proper position, the color misregistration is performed when the respective colors are superimposed. As a result, the image quality is significantly reduced.

従来のこの種の画像形成装置の構成は、例えば、特許文献1(特開平11−133326号)、特許文献2(特開平9−131920号)、特許文献3(特開2005−292349号)および特許文献4(特開2005−166084号)等に示されている。
近年、画像形成装置においては、画像品質を向上させるために、画像を高密度化することおよび操作性を向上させるために、画像出力を高速化することが求められている。このような高密度化と高速化を両立させる方法の一つとして、複数の光ビームを用いて同時に走査する、いわゆるマルチビーム化が考えられている。そして、複数の発光部を有するマルチビーム光源を用いてマルチビーム化を実現するためには、マルチビーム光源から射出される複数の光ビーム(光束)の副走査方向に関するピッチ(走査線間隔)の適正な調整が必要である。
このような、副走査方向に関してのピッチの調整方法としては、例えば特許文献1(特開平11−133326号)に開示されているように、マルチビーム光源が含まれる光源ユニットを光軸回りに回転する方法や、例えば特許文献2(特開平9−131920号)に開示されているように、ピッチ調整用の光学素子を用いる方法などが提案されている。
The configuration of this type of conventional image forming apparatus includes, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-133326, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-131920, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-292349, and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-292349. Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-166084) and the like.
In recent years, in an image forming apparatus, in order to improve the image quality, it is required to increase the image density and to increase the image output speed in order to improve operability. As one method for achieving both high density and high speed, so-called multi-beam scanning, in which scanning is performed simultaneously using a plurality of light beams, is considered. In order to realize multi-beam using a multi-beam light source having a plurality of light emitting units, a pitch (scan line interval) in the sub-scanning direction of a plurality of light beams (light beams) emitted from the multi-beam light source is used. Proper adjustment is required.
As a method for adjusting the pitch in the sub-scanning direction, for example, as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 11-133326), a light source unit including a multi-beam light source is rotated around the optical axis. For example, as disclosed in Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 9-131920), a method using a pitch adjusting optical element has been proposed.

また、上述のようなピッチ調整によって、書込密度の切り替えを行って、例えば出力画像に応じて600dpi、1200dpi等のように、マルチビーム光源から射出される複数の光ビームの副走査方向についてのピッチ(走査線間隔)をユーザが切り替えることができるようにすることも提案されている。
また、例えば特許文献3(特開2005−292349号)に開示されているように、上述したようなピッチ調整の手段として、液晶素子を用いて光路を偏向させ、偏向角度を可変制御することが提案されている。このような、液晶素子は、低電圧駆動、無発熱、無騒音、無振動および小型/軽量等の優れた特徴を有しているため、ドラム外周部表面に形成される光スポットの副走査方向に関する位置ずれの補正あるいは複数の光束の副走査方向に関するピッチの調整に適していると考えられる。
そして、例えば特許文献4(特開2005−166084号)には、液晶素子を装置に固定する方法の例が開示されている。
Further, by switching the writing density by the pitch adjustment as described above, for example, 600 dpi, 1200 dpi, etc. according to the output image, the sub-scanning direction of the plurality of light beams emitted from the multi-beam light source is changed. It has also been proposed that the user can switch the pitch (scan line interval).
Further, as disclosed in, for example, Patent Document 3 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-292349), as a pitch adjusting means as described above, a liquid crystal element is used to deflect an optical path and a deflection angle can be variably controlled. Proposed. Such a liquid crystal element has excellent characteristics such as low voltage driving, no heat generation, no noise, no vibration, and small / light weight, and therefore, the sub-scanning direction of the light spot formed on the outer peripheral surface of the drum This is considered to be suitable for the correction of the positional deviation related to or the adjustment of the pitch in the sub-scanning direction of a plurality of light beams.
For example, Patent Document 4 (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-166084) discloses an example of a method for fixing a liquid crystal element to an apparatus.

上述したように、液晶素子による光ビームの偏向は多くの効果があるが、その一方で液晶素子の形状誤差による波面収差の劣化、液晶素子の駆動/非駆動による波面収差の変化など、液晶素子を光走査装置に実装する際の光学特性への影響が懸念され、このような光学特性への影響に対処することが課題となっている。
すなわち、光走査装置においては、安定して高い精度の光走査を行って、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ、これらと良好な波面収差等の光学特性の達成とを両立させることが望まれている。また、画像形成装置においては、上述のような光走査装置により、高品質の画像を安定に形成することが望まれている。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ、これらの実現と良好な波面収差等の光学特性の達成とを両立させることを可能とする光走査装置およびこのような光走査装置によって、高品質の画像の安定な形成を可能とする画像形成装置を提供することを目的としている。
As described above, the deflection of the light beam by the liquid crystal element has many effects, but on the other hand, the liquid crystal element such as deterioration of wavefront aberration due to shape error of the liquid crystal element, change of wavefront aberration due to driving / non-driving of the liquid crystal element, etc. There is a concern about the influence on the optical characteristics when mounting the device on the optical scanning device, and it is a problem to deal with the influence on the optical characteristics.
That is, in the optical scanning device, stable and highly accurate optical scanning is performed to reduce color misregistration, increase the accuracy of the multi-beam scanning line interval, and change the writing density. It is desired to achieve both achievement of optical characteristics such as good wavefront aberration. In addition, in an image forming apparatus, it is desired to stably form a high-quality image using the optical scanning device as described above.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and realizes stable and highly accurate optical scanning, reduction of color misregistration, high precision of multi-beam scanning line intervals, and switching of writing density. In addition, it is possible to achieve both of these realizations and achievement of good optical characteristics such as wavefront aberration, and stable formation of high-quality images by such an optical scanning device. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus.

本発明の請求項1の目的は、特に、より一層効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項2の目的は、特に、効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項3の目的は、特に、より効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項4の目的は、特に、さらに効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することを可能とする光走査装置を提供することにある。
The object of the first aspect of the present invention is to perform stable and high-precision optical scanning more effectively , in particular, to reduce color misregistration, to increase the accuracy of multi-beam scanning line intervals, and to switch writing density. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device that realizes optical characteristics such as wavefront aberration and the like.
The object of claim 2 of the present invention is to effectively perform stable and highly accurate optical scanning, reduce color misregistration, increase the accuracy of multi-beam scanning line spacing, and switch writing density. The present invention also provides an optical scanning device that can achieve good optical characteristics such as wavefront aberration.
The object of the third aspect of the present invention is to perform stable and high-precision optical scanning more effectively, reduce color misregistration, increase the accuracy of multi-beam scanning line intervals, and switch writing density. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device which can be realized and can achieve good optical characteristics such as wavefront aberration.
The object of claim 4 of the present invention is to perform stable and high-precision optical scanning more effectively, reduce color misregistration, increase the accuracy of multi-beam scanning line intervals, and switch writing density. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device which can be realized and can achieve good optical characteristics such as wavefront aberration.

発明の請求項の目的は、特に、さらに一層効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することを可能とする光走査装置を提供することにある。
本発明の請求項の目的は、特に、光走査装置により、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成して、高品質の画像の安定な形成を可能とする画像形成装置を提供することにある。
The object of claim 5 of the present invention is to perform stable and highly accurate optical scanning, particularly more effectively, to reduce color misregistration, to increase the accuracy of scanning line intervals of multi-beams, and to switch writing density. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device that realizes optical characteristics such as wavefront aberration and the like.
The object of claim 6 of the present invention is to perform stable and highly accurate optical scanning, particularly with an optical scanning device, to reduce color misregistration, to increase the accuracy of scanning line intervals of multi-beams, and to switch writing density. It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus that achieves optical characteristics such as wavefront aberration that is realized and enables stable formation of a high-quality image.

請求項1に記載した本発明に係る光走査装置は、上述した目的を達成するために、
光源より射出される光束を、前記光源と一体的に保持されるカップリングレンズにより所要の光束状態に変換し、該光束を光偏向器により偏向した後に結像光学系で被走査面に集光させる光走査装置において、
光源と光偏向器の間の光路には、光束の進行方向を変化させる液晶偏向素子を配備し、
前記液晶偏向素子における液晶が封入されている液晶封入部位の長手方向および短手方向を、光束の横断面の長手方向および短手方向に対応させてなり、
前記液晶封入部位には、液晶が駆動される有効領域が、該液晶封入部位の長手方向に複数個並置され、
前記液晶封入部位の長手方向について、液晶駆動の各有効領域間の間隔は、当該液晶封入部位の端部から有効領域までの距離よりも短い
ことを特徴としている。
請求項2に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項1の光走査装置であって、
前記液晶偏向素子にて偏向する方向は、該液晶偏向素子における前記液晶封入部位の短手方向に対応することを特徴としている。
請求項3に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項1または請求項2の光走査装置であって、
温度上昇時に、前記結像光学系で発生する光軸方向の結像位置ずれと、前記液晶偏向素子で発生する光軸方向の結像位置ずれとは、互いに相殺する方向であることを特徴としている。
In order to achieve the above-described object, an optical scanning device according to the present invention described in claim 1 is provided.
The light beam emitted from the light source is converted into a required light beam state by a coupling lens held integrally with the light source, and the light beam is deflected by an optical deflector and then condensed on the surface to be scanned by the imaging optical system. In the optical scanning device to be
In the optical path between the light source and the optical deflector, a liquid crystal deflecting element that changes the traveling direction of the light beam is provided.
The longitudinal and lateral direction of the liquid crystal filling portion in which the liquid crystal in the liquid crystal deflection element is sealed, Ri Na in correspondence with the longitudinal direction and the transverse direction of the cross-section of the light beam,
A plurality of effective areas in which the liquid crystal is driven are juxtaposed in the longitudinal direction of the liquid crystal sealing part in the liquid crystal sealing part,
With respect to the longitudinal direction of the liquid crystal sealing portion, the interval between the effective regions for driving the liquid crystal is shorter than the distance from the end of the liquid crystal sealing portion to the effective region .
An optical scanning device according to the present invention described in claim 2 is the optical scanning device according to claim 1,
The direction deflected by the liquid crystal deflecting element corresponds to the short direction of the liquid crystal sealing portion in the liquid crystal deflecting element.
An optical scanning device according to a third aspect of the present invention is the optical scanning device according to the first or second aspect,
The imaging position deviation in the optical axis direction generated in the imaging optical system and the imaging position deviation in the optical axis direction generated in the liquid crystal deflecting element when the temperature rises are directions that cancel each other. Yes.

請求項4に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項1〜請求項3のいずれか1項の光走査装置であって、
前記光源と前記カップリングレンズとを共通の保持部材によって一体的に保持し、且つ
前記保持部材の線膨張係数は、温度上昇時に前記結像光学系で発生する光軸方向の結像位置ずれに対して不足するように補正す
とを特徴としている
An optical scanning device according to a fourth aspect of the present invention is the optical scanning device according to any one of the first to third aspects,
The light source and the coupling lens are integrally held by a common holding member, and the linear expansion coefficient of the holding member is caused by an imaging position shift in the optical axis direction generated in the imaging optical system when the temperature rises. It corrected so as to lack for
It is characterized a call.

請求項に記載した本発明に係る光走査装置は、請求項の光走査装置であって、
液晶駆動の各有効領域に電圧を印加する入力端子を、当該液晶偏向素子の端部側に配置してなることを特徴としている。
請求項に記載した本発明に係る画像形成装置は、
電子写真プロセスを用いて画像を形成する画像形成装置において、
前記電子写真プロセスにおける露光プロセスを実行する露光処理手段として、
請求項1〜請求項のいずれか1項の光走査装置を具備することを特徴としている。
An optical scanning device according to the present invention described in claim 5 is the optical scanning device according to claim 4 ,
An input terminal for applying a voltage to each effective area of liquid crystal driving is arranged on the end side of the liquid crystal deflecting element.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus according to the present invention.
In an image forming apparatus that forms an image using an electrophotographic process,
As an exposure processing means for performing an exposure process in the electrophotographic process,
The optical scanning device according to any one of claims 1 to 5 is provided.

本発明によれば、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ、これらの実現と良好な波面収差等の光学特性の達成とを両立させることを可能とする光走査装置およびこのような光走査装置によって、高品質の画像の安定な形成を可能とする画像形成装置を提供することができる。
すなわち本発明の請求項1の光走査装置によれば、
光源より射出される光束を、前記光源と一体的に保持されるカップリングレンズにより所要の光束状態に変換し、該光束を光偏向器により偏向した後に結像光学系で被走査面に集光させる光走査装置において、
光源と光偏向器の間の光路には、光束の進行方向を変化させる液晶偏向素子を配備し、
前記液晶偏向素子における液晶が封入されている液晶封入部位の長手方向および短手方向を、光束の横断面の長手方向および短手方向に対応させてなり、
前記液晶封入部位には、液晶が駆動される有効領域が、該液晶封入部位の長手方向に複数個並置され、
前記液晶封入部位の長手方向について、液晶駆動の各有効領域間の間隔は、当該液晶封入部位の端部から有効領域までの距離よりも短い
ことにより、
特に、より一層効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することが可能となる。
According to the present invention, stable and highly accurate optical scanning is performed, color misregistration is reduced, multi-beam scanning line spacing is highly accurate, and writing density is switched. It is possible to provide an optical scanning device capable of achieving both achievement of optical characteristics such as wavefront aberration and an image forming device capable of stably forming a high-quality image by using such an optical scanning device. .
That is, according to the optical scanning device of claim 1 of the present invention,
The light beam emitted from the light source is converted into a required light beam state by a coupling lens held integrally with the light source, and the light beam is deflected by an optical deflector and then condensed on the surface to be scanned by the imaging optical system. In the optical scanning device to be
In the optical path between the light source and the optical deflector, a liquid crystal deflecting element that changes the traveling direction of the light beam is provided.
The longitudinal and lateral direction of the liquid crystal filling portion in which the liquid crystal in the liquid crystal deflection element is sealed, Ri Na in correspondence with the longitudinal direction and the transverse direction of the cross-section of the light beam,
A plurality of effective areas in which the liquid crystal is driven are juxtaposed in the longitudinal direction of the liquid crystal sealing part in the liquid crystal sealing part,
With respect to the longitudinal direction of the liquid crystal encapsulated part, the interval between the effective areas of the liquid crystal drive is shorter than the distance from the end of the liquid crystal encapsulated part to the effective area ,
In particular, more effective, stable and highly accurate optical scanning is achieved, color shift reduction, multi-beam scanning line interval accuracy, writing density switching, and good wavefront aberration, etc. It is possible to achieve the optical characteristics of

また、本発明の請求項2の光走査装置によれば、請求項1の光走査装置において、
前記液晶偏向素子にて偏向する方向は、該液晶偏向素子における前記液晶封入部位の短手方向に対応することにより、
特に、効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することが可能となる。
本発明の請求項3の光走査装置によれば、請求項1または請求項2の光走査装置において、
温度上昇時に、前記結像光学系で発生する光軸方向の結像位置ずれと、前記液晶偏向素子で発生する光軸方向の結像位置ずれとは、互いに相殺する方向であることにより、
特に、より効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することが可能となる。
According to the optical scanning device of claim 2 of the present invention, in the optical scanning device of claim 1,
The direction deflected by the liquid crystal deflecting element corresponds to the short direction of the liquid crystal encapsulating part in the liquid crystal deflecting element,
In particular, it effectively performs stable and high-precision optical scanning, reduces color misregistration, increases the accuracy of multi-beam scanning line spacing, switches the writing density, and provides excellent optical properties such as wavefront aberration. It is possible to achieve the characteristics.
According to the optical scanning device of claim 3 of the present invention, in the optical scanning device of claim 1 or 2,
When the temperature rises , the imaging position deviation in the optical axis direction that occurs in the imaging optical system and the imaging position deviation in the optical axis direction that occurs in the liquid crystal deflection element are directions that cancel each other,
In particular, more effective and stable optical scanning is performed, color misregistration is reduced, multi-beam scanning line spacing is highly accurate, and writing density is switched. Optical characteristics can be achieved.

本発明の請求項4の光走査装置によれば、請求項1〜請求項3のいずれか1項の光走査装置において、
前記光源と前記カップリングレンズとを共通の保持部材によって一体的に保持し、且つ
前記保持部材の線膨張係数は、温度上昇時に前記結像光学系で発生する光軸方向の結像位置ずれに対して不足するように補正す
とにより、
特に、さらに効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することが可能となる
According to an optical scanning device of a fourth aspect of the present invention, in the optical scanning device of any one of the first to third aspects,
The light source and the coupling lens are integrally held by a common holding member, and the linear expansion coefficient of the holding member is caused by an imaging position shift in the optical axis direction generated in the imaging optical system when the temperature rises. It corrected so as to lack for
By and this,
In particular, more effective and stable optical scanning is performed, color shift reduction, multi-beam scanning line spacing accuracy, writing density switching, and excellent wavefront aberration are achieved. Optical characteristics can be achieved .

本発明の請求項の光走査装置によれば、請求項の光走査装置において、
液晶駆動の各有効領域に電圧を印加する入力端子を、当該液晶偏向素子の端部側に配置してなることにより、
特に、さらに一層効果的に、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成することが可能となる。
また、本発明の請求項の画像形成装置によれば、
電子写真プロセスを用いて画像を形成する画像形成装置において、
前記電子写真プロセスにおける露光プロセスを実行する露光処理手段として、
請求項1〜請求項のいずれか1項の光走査装置を具備することにより、
特に、光走査装置により、安定した高い精度の光走査を行い、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化、そして書込密度の切り替えを実現し、且つ良好な波面収差等の光学特性を達成して、高品質の画像の安定な形成が可能となる。
According to the optical scanning device of claim 5 of the present invention, in the optical scanning device of claim 4 ,
By arranging an input terminal for applying a voltage to each effective area of the liquid crystal drive on the end side of the liquid crystal deflection element,
In particular, even more effective, stable and highly accurate optical scanning is achieved, color shift reduction, multi-beam scanning line spacing accuracy, writing density switching, and good wavefront aberration, etc. It is possible to achieve the optical characteristics of
According to the image forming apparatus of claim 6 of the present invention,
In an image forming apparatus that forms an image using an electrophotographic process,
As an exposure processing means for performing an exposure process in the electrophotographic process,
By comprising the optical scanning device according to any one of claims 1 to 5 ,
In particular, the optical scanning device performs stable and high-precision optical scanning, achieves color shift reduction, multi-beam scanning line interval high accuracy, and writing density switching, and good wavefront aberration, etc. By achieving the optical characteristics, it is possible to stably form a high-quality image.

本発明の第1の実施の形態に係る光走査装置の要部の構成を模式的に示す斜視図である。1 is a perspective view schematically showing a configuration of a main part of an optical scanning device according to a first embodiment of the present invention. 図1の光走査装置に用いられる液晶偏向素子の一例の構成を模式的に示す側方から見た断面図である。It is sectional drawing seen from the side which shows typically the structure of an example of the liquid-crystal deflection | deviation element used for the optical scanning device of FIG. 図1の光走査装置に用いられる液晶偏向素子の一例における第1の透明電極の構成を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the structure of the 1st transparent electrode in an example of the liquid crystal deflection | deviation element used for the optical scanning device of FIG. 図1の光走査装置に用いられる液晶偏向素子の一例における液晶層の有効領域の概念を模式的に示す正面図である。It is a front view which shows typically the concept of the effective area | region of the liquid-crystal layer in an example of the liquid-crystal deflection | deviation element used for the optical scanning device of FIG. 図1の光走査装置に用いられる液晶偏向素子の一例における20℃における液晶偏向素子に印加される実効電圧とリタデーションとの関係の一例を示す電圧−位相変調特性図である。FIG. 2 is a voltage-phase modulation characteristic diagram showing an example of a relationship between an effective voltage applied to a liquid crystal deflecting element at 20 ° C. and retardation in an example of the liquid crystal deflecting element used in the optical scanning device of FIG. 1. 図1の光走査装置に用いられる液晶偏向素子の一例における偏向動作の原理を説明するため、入力端子T1およびT2に同じ電位の電圧が印加されたときの液晶分子の配向状態を模式的に示す側面断面図である。In order to explain the principle of the deflection operation in one example of the liquid crystal deflection element used in the optical scanning device of FIG. 1, the alignment state of the liquid crystal molecules when the same potential voltage is applied to the input terminals T1 and T2 is schematically shown. It is side surface sectional drawing. 図1の光走査装置に用いられる液晶偏向素子の一例における偏向動作の原理を説明するため、入力端子T1およびT2に異なる電位の電圧が印加されたときの液晶分子の配向状態を模式的に示す側面断面図である。In order to explain the principle of the deflection operation in one example of the liquid crystal deflection element used in the optical scanning device of FIG. 1, the alignment state of the liquid crystal molecules when voltages having different potentials are applied to the input terminals T1 and T2 is schematically shown. It is side surface sectional drawing. 図1の光走査装置に用いられる液晶偏向素子の一例における液晶層の有効領域のZ方向の変位により直線的に電位が変化する電位勾配を示す変位−電圧特性図である。FIG. 2 is a displacement-voltage characteristic diagram showing a potential gradient in which the potential changes linearly with displacement in the Z direction of an effective region of a liquid crystal layer in an example of a liquid crystal deflecting element used in the optical scanning device of FIG. 図1の光走査装置に用いられる液晶偏向素子の一例における液晶層の有効領域のZ方向の変位により直線的に屈折率が変化する屈折率分布勾配を示す変位−屈折率特性図である。FIG. 3 is a displacement-refractive index characteristic diagram showing a refractive index distribution gradient in which the refractive index changes linearly with displacement in the Z direction of an effective region of a liquid crystal layer in an example of a liquid crystal deflection element used in the optical scanning device of FIG. 1. 図1の光走査装置に用いられる液晶偏向素子の一例の液晶層における波面収差の発生原理を説明するための模式的断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the principle of generation of wavefront aberration in a liquid crystal layer as an example of a liquid crystal deflection element used in the optical scanning device of FIG. 1. 図1の光走査装置に用いられる液晶偏向素子の一例における液晶封入部位、有効領域および光ビームの光束横断面の概念的な配置関係を模式的に示す正面図である。FIG. 2 is a front view schematically showing a conceptual arrangement relationship of a liquid crystal sealing portion, an effective region, and a light beam cross section of an optical beam in an example of a liquid crystal deflection element used in the optical scanning device of FIG. 1. 本発明の第4の実施の形態に係る光走査装置の液晶偏向素子の一例における2つの有効領域および光ビームの光束横断面の概念的な配置関係を模式的に示す正面図である。FIG. 10 is a front view schematically showing a conceptual arrangement relationship between two effective areas and a light beam transverse section in an example of a liquid crystal deflection element of an optical scanning device according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第5の実施の形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the image forming apparatus which concerns on the 5th Embodiment of this invention.

以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係る光走査装置およびそれを用いた本発明の画像形成装置を詳細に説明する。   Hereinafter, based on an embodiment of the present invention, an optical scanning device according to the present invention and an image forming apparatus of the present invention using the same will be described in detail with reference to the drawings.

〔第1の実施の形態〕
図1は、本発明の第1の実施の形態(請求項1に対応する)に係る光走査装置の構成を示す斜視図であり、光走査装置の要部の構成を模式的に示している。
図1に示す光走査装置は、半導体レーザ1、カップリングレンズ2、液晶偏向素子3、アパーチャ4、シリンドリカルレンズ5、ポリゴンミラー6、結像光学系7、折り返しミラー8、感光体ドラム9および同期検知センサ10を具備している。
図1において、光源としての半導体レーザ1から放射された発散性の光束は、例えば共通の保持部材によって半導体レーザ1と一体的に保持されたカップリングレンズ2により以後の光学系に適した光ビームの光束形態に変換される。カップリングレンズ2により変換された光束形態は、平行光束であってもよく、弱い発散性または弱い集束性の光束であってもよい。カップリングレンズ2から射出された光束は、液晶偏向素子3およびアパーチャ4を順次介してシリンドリカルレンズ5に入射し、シリンドリカルレンズ5によって副走査方向に対応する方向について集光され、光偏向器としてのポリゴンミラー6の偏向反射面に入射する。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view showing a configuration of an optical scanning device according to a first embodiment (corresponding to claim 1) of the present invention, and schematically shows a configuration of a main part of the optical scanning device. .
1 includes a semiconductor laser 1, a coupling lens 2, a liquid crystal deflecting element 3, an aperture 4, a cylindrical lens 5, a polygon mirror 6, an imaging optical system 7, a folding mirror 8, a photosensitive drum 9, and a synchronization. A detection sensor 10 is provided.
In FIG. 1, a divergent light beam emitted from a semiconductor laser 1 serving as a light source is a light beam suitable for a subsequent optical system by a coupling lens 2 held integrally with the semiconductor laser 1 by a common holding member, for example. Is converted into a luminous flux form. The form of the light beam converted by the coupling lens 2 may be a parallel light beam, or may be a weak divergent or weakly convergent light beam. The light beam emitted from the coupling lens 2 enters the cylindrical lens 5 sequentially through the liquid crystal deflecting element 3 and the aperture 4, and is condensed in the direction corresponding to the sub-scanning direction by the cylindrical lens 5, and serves as an optical deflector. The light enters the deflecting / reflecting surface of the polygon mirror 6.

ポリゴンミラー6の偏向反射面により反射された光束は、ポリゴンミラー6の等速回転とともに等角速度的に偏向され、fθレンズ(走査レンズ)等を含む結像光学系7で集光され、折り返しミラー8で反射偏向されて、感光体ドラム9の外周の被走査面上に結像される。このようにして、ポリゴンミラー6によって偏向された光束は、感光体ドラム9の被走査面上に光スポットを形成し、被走査面を光走査する。
なお、同期検知センサ10は、回転するポリゴンミラー6によって偏向走査される光束を、偏向走査範囲の端縁部(有効走査範囲からわずかに外れている)において検知して、ポリゴンミラー6による主走査の同期情報を得る。また、図1において、同期検知センサ10は、結像光学系7から射出した光束が直接入射されるようにしているが、ミラーによって折り返した光束を検知するようにしてもよい。
次に、上述した液晶偏向素子3の構造および作用について説明する。液晶偏向素子3は、図1においては、カップリングレンズ2とアパーチャ4との間に、アパーチャ4に近接して設けるものとしたが、アパーチャ4とポリゴンミラー6との間のアパーチャ4の近傍に配置するなど、半導体レーザ1等の光源とポリゴンミラー6等の光偏向器との間で且つアパーチャ4の近傍の都合の良い個所に適宜配置することができる。
The light beam reflected by the deflecting and reflecting surface of the polygon mirror 6 is deflected at an equal angular speed along with the constant speed rotation of the polygon mirror 6, condensed by the imaging optical system 7 including an fθ lens (scanning lens), and the folding mirror. 8 is reflected and deflected to form an image on the scanning surface on the outer periphery of the photosensitive drum 9. Thus, the light beam deflected by the polygon mirror 6 forms a light spot on the surface to be scanned of the photosensitive drum 9 and optically scans the surface to be scanned.
The synchronization detection sensor 10 detects the light beam deflected and scanned by the rotating polygon mirror 6 at the edge of the deflection scanning range (slightly deviated from the effective scanning range), and performs main scanning by the polygon mirror 6. Get synchronization information. In FIG. 1, the synchronization detection sensor 10 directly enters the light beam emitted from the imaging optical system 7, but may detect the light beam folded by a mirror.
Next, the structure and operation of the liquid crystal deflection element 3 described above will be described. In FIG. 1, the liquid crystal deflecting element 3 is provided between the coupling lens 2 and the aperture 4 in the vicinity of the aperture 4, but in the vicinity of the aperture 4 between the aperture 4 and the polygon mirror 6. For example, it can be appropriately disposed between a light source such as the semiconductor laser 1 and an optical deflector such as the polygon mirror 6 and at a convenient location near the aperture 4.

図2は、液晶偏向素子3の詳細な構成の一例を説明するために、液晶偏向素子3の断面構造を示す模式的な断面図である。図2における座標は、図示右方向を(+)X方向、図における裏面側から表面側に近付く手前向き方向(紙面に垂直)を(+)Y方向、そして図示上方向を(+)Z方向としている。図2に示す液晶偏向素子3は、液晶層31、第1の配向膜32、第2の配向膜33、第1の透明電極34、第2の透明電極35、第1のガラス基板36および第2のガラス基板37を備えている。
図2に示す液晶偏向素子3は、液晶層31が第1の配向膜32と第2の配向膜33とで挟持され、これらが第1の透明電極34と第2の透明電極35とで挟持され、これらがさらに、第1のガラス基板36と第2のガラス基板37とで挟持されている。そして、これら第1および第2のガラス基板36および37並びにこれらの間の積層構造の周縁部は、シール材(明確には図示していない)で密封され、いわゆるセル構造となっている。
液晶層31の厚さ、すなわち図示X軸方向の長さ、は、数[μm]〜数十[μm]程度である。ここでは、液晶層31として、ネマティック型の液晶分子がホモジニアスに配列された液晶層を用いている。液晶層31の+X側にある第2の透明電極35は、共通電位であるグラウンド(GND)に接続されている。液晶層31の−X側にある第1の透明電極34は、例えば、図3のように構成する。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a cross-sectional structure of the liquid crystal deflecting element 3 in order to explain an example of a detailed configuration of the liquid crystal deflecting element 3. The coordinates in FIG. 2 are (+) X direction in the right direction in the figure, (+) Y direction in the forward direction (perpendicular to the paper surface) approaching from the back side to the front side in the figure, and (+) Z direction in the up direction in the figure. It is said. 2 includes a liquid crystal layer 31, a first alignment film 32, a second alignment film 33, a first transparent electrode 34, a second transparent electrode 35, a first glass substrate 36, and a first glass substrate 36. Two glass substrates 37 are provided.
In the liquid crystal deflection element 3 shown in FIG. 2, the liquid crystal layer 31 is sandwiched between the first alignment film 32 and the second alignment film 33, and these are sandwiched between the first transparent electrode 34 and the second transparent electrode 35. These are further sandwiched between the first glass substrate 36 and the second glass substrate 37. The first and second glass substrates 36 and 37 and the peripheral portion of the laminated structure between them are sealed with a sealing material (not clearly shown) to form a so-called cell structure.
The thickness of the liquid crystal layer 31, that is, the length in the X-axis direction in the drawing, is about several [μm] to several tens [μm]. Here, a liquid crystal layer in which nematic liquid crystal molecules are homogeneously arranged is used as the liquid crystal layer 31. The second transparent electrode 35 on the + X side of the liquid crystal layer 31 is connected to a ground (GND) that is a common potential. For example, the first transparent electrode 34 on the −X side of the liquid crystal layer 31 is configured as shown in FIG. 3.

図3における座標は、図における表面側から裏面側に遠ざかる奥向き方向(紙面に垂直)を(+)X方向、図示右方向を(+)Y方向、図示上方向を(+)Z方向としている。すなわち、第1の透明電極34は、それぞれY軸方向を長手方向としてストライプ状をなし、Z軸方向に配列されてなる複数のストライプ電極34Aと、これらストライプ電極34Aの−Y側端部に、全ストライプ電極34Aにわたって接続され、所定の抵抗値を有する細線電極34Bとを有している。
そして、細線電極34Bの−Z側端部に入力端子T1が、+Z側端部に入力端子T2が設けられている。また、この場合の液晶が駆動される有効領域の一例が、図4に示されている。なお、この場合、外部からの電気信号により液晶が駆動され、入射光の位相を変調することが可能な領域を有効領域と称している。また、図4における座標も、図3と同様に、図における表面側から裏面側に遠ざかる奥向き方向(紙面に垂直)を(+)X方向、図示右方向を(+)Y方向、図示上方向を(+)Z方向としている。
The coordinates in FIG. 3 are defined as the (+) X direction in the back direction (perpendicular to the paper surface) moving away from the front side to the back side in the drawing, the (+) Y direction in the right direction in the drawing, and the (+) Z direction in the upper direction in the drawing Yes. That is, each of the first transparent electrodes 34 has a stripe shape with the Y-axis direction as the longitudinal direction, and a plurality of stripe electrodes 34A arranged in the Z-axis direction, and −Y side end portions of these stripe electrodes 34A, A thin wire electrode 34B having a predetermined resistance value is connected across all the stripe electrodes 34A.
An input terminal T1 is provided at the −Z side end of the thin wire electrode 34B, and an input terminal T2 is provided at the + Z side end. An example of an effective area in which the liquid crystal is driven in this case is shown in FIG. In this case, a region where the liquid crystal is driven by an external electric signal and the phase of incident light can be modulated is referred to as an effective region. In addition, the coordinates in FIG. 4 are the same as in FIG. 3, the back direction (perpendicular to the paper surface) moving away from the front side to the back side in the drawing is the (+) X direction, the right direction in the figure is the (+) Y direction, The direction is the (+) Z direction.

入力端子T1およびT2の各々に印加される電圧は、周波数が数百Hzから数kHz程度で、直流成分をもたない交流電圧である。そして、以下においては、入力端子T1に印加される交流電圧の実効値を印加電圧V1、入力端子T2に印加される交流電圧の実効値を印加電圧V2と称する。   The voltage applied to each of the input terminals T1 and T2 is an AC voltage having a frequency of about several hundred Hz to several kHz and having no DC component. In the following, the effective value of the alternating voltage applied to the input terminal T1 is referred to as an applied voltage V1, and the effective value of the alternating voltage applied to the input terminal T2 is referred to as an applied voltage V2.

20℃における液晶偏向素子に印加される実効電圧とリタデーションとの関係(電圧−位相変調特性)の一例を図5に示している。
〔1〕各入力端子T1およびT2に電圧が印加されていないとき
すなわち、印加電圧V1=0[V]および印加電圧V2=0[V]のとき、液晶層31の液晶分子は、図2に示されるように、Z軸にほぼ平行な配向状態を示す。通常は、応答性を良好にするため、配向膜32および33の作用により液晶分子がZ軸に対してわずかにX方向に傾斜するように設定されている。つまり、液晶分子は、Z軸に対して完全に平行ではない。なお、液晶分子のZ軸に対するX方向への傾斜角は、配向角と称する。各入力端子T1およびT2に電圧が印加されると、液晶層31の液晶分子は、印加電圧に応じた配向角を有する配向状態を示す。
〔2〕各入力端子T1およびT2に同じ電位の電圧が印加されたとき
すなわち、印加電圧V1=1.5[V]および印加電圧V2=1.5[V]のときの液晶分子の配向状態を図6に示している。図2と同様に、図6における座標も、図示右方向を(+)X方向、図における裏面側から表面側に近付く手前向き方向(紙面に垂直)を(+)Y方向、そして図示上方向を(+)Z方向としている。なお、図6においては、容易に理解できるようにするため、液晶分子は、液晶層31の厚さ方向(ここでは、X方向)に関して同じ配向角としている。この場合、液晶層では、Z方向に関して電位が一様であるため、液晶偏向素子3に入射した光束は、その光路が曲げられることなく透過する。
An example of the relationship between the effective voltage applied to the liquid crystal deflecting element at 20 ° C. and the retardation (voltage-phase modulation characteristics) is shown in FIG.
[1] When no voltage is applied to the input terminals T1 and T2, that is, when the applied voltage V1 = 0 [V] and the applied voltage V2 = 0 [V], the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 31 are as shown in FIG. As shown, the alignment state is substantially parallel to the Z-axis. Usually, in order to improve the responsiveness, the alignment films 32 and 33 are set so that the liquid crystal molecules are slightly tilted in the X direction with respect to the Z axis. That is, the liquid crystal molecules are not completely parallel to the Z axis. The tilt angle of the liquid crystal molecules in the X direction with respect to the Z axis is referred to as an orientation angle. When a voltage is applied to each input terminal T1 and T2, the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 31 exhibit an alignment state having an alignment angle corresponding to the applied voltage.
[2] When the same potential voltage is applied to each of the input terminals T1 and T2, that is, the alignment state of the liquid crystal molecules when the applied voltage V1 = 1.5 [V] and the applied voltage V2 = 1.5 [V] Is shown in FIG. As in FIG. 2, the coordinates in FIG. 6 are also the (+) X direction in the right direction in the figure, the forward direction (perpendicular to the page) approaching from the back side to the front side in the figure (+) Y direction, and the upward direction in the figure. Is the (+) Z direction. In FIG. 6, the liquid crystal molecules have the same orientation angle with respect to the thickness direction of the liquid crystal layer 31 (here, the X direction) for easy understanding. In this case, in the liquid crystal layer, since the potential is uniform in the Z direction, the light beam incident on the liquid crystal deflecting element 3 is transmitted without bending its optical path.

〔3〕各入力端子T1およびT2に異なる電位の電圧が印加されたとき
すなわち、印加電圧V1=1.7[V]および印加電圧V2=1.3[V]のときの液晶分子の配向状態を図7に示している。図2と同様に、図7における座標も、図示右方向を(+)X方向、図における裏面側から表面側に近付く手前向き方向(紙面に垂直)を(+)Y方向、そして図示上方向を(+)Z方向としている。
この場合、液晶層31においては、図8に示すように、有効領域の+Z側端部と−Z側端部との間に、Z方向の変位によって直線的に電位が変化する電位勾配が生じ、この電位勾配に従って液晶分子の配向状態が漸次変化する。そして、この電位勾配に応じて、図9に示すように、有効領域の+Z側端部と−Z側端部との間に、位相差Δφに対応して位置により直線的に変化する屈折率分布、すなわち屈折率勾配、が生じる。そこで、液晶偏向素子3に入射した光束は、その光路が、電位勾配に応じた角度、すなわち偏向角、θだけ、Z方向に曲げられる。なお、Z軸方向についての有効領域の幅をH、有効領域におけるZ軸方向の両端部間の位相差をΔφとすると、偏向角θは、
tanθ=Δφ/H
であらわされる。
[3] When voltages having different potentials are applied to the input terminals T1 and T2, that is, the alignment state of liquid crystal molecules when the applied voltage V1 = 1.7 [V] and the applied voltage V2 = 1.3 [V]. Is shown in FIG. As in FIG. 2, the coordinates in FIG. 7 are also the (+) X direction in the right direction in the figure, the forward direction (perpendicular to the page) approaching from the back side to the front side in the figure (+) Y direction, and the upward direction in the figure. Is the (+) Z direction.
In this case, in the liquid crystal layer 31, as shown in FIG. 8, a potential gradient in which the potential changes linearly due to the displacement in the Z direction is generated between the + Z side end and the −Z side end of the effective region. The alignment state of the liquid crystal molecules gradually changes according to this potential gradient. In accordance with this potential gradient, as shown in FIG. 9, the refractive index linearly changes depending on the position corresponding to the phase difference Δφ between the + Z side end and the −Z side end of the effective region. A distribution, i.e. a refractive index gradient, occurs. Therefore, the optical path of the light beam incident on the liquid crystal deflecting element 3 is bent in the Z direction by an angle corresponding to the potential gradient, that is, the deflection angle, θ. When the width of the effective region in the Z-axis direction is H and the phase difference between both ends in the Z-axis direction in the effective region is Δφ, the deflection angle θ is
tan θ = Δφ / H
It is expressed.

以上においては、液晶偏向素子3による光束の偏向の原理について説明した。このような液晶偏向素子3を用いることによって、感光体ドラム9の外周面に形成される光スポットの副走査方向に関する位置が、所要の位置からずれている場合には、その位置ずれを補正することが可能となる。
感光体ドラム9の外周面における光スポットの副走査方向の移動量をΔz、Z軸方向についての有効領域の幅をH、ポリゴンミラー6と感光体ドラム9との間の光路上にある結像光学系7の副走査方向に対応する方向に関する倍率をm、そしてシリンドリカルレンズ5の焦点距離をFcylとし、有効領域におけるZ軸方向の両端部間における位相差をΔφとすると、次の(1)式の関係が成り立つ。
Δφ=(Δz×H)/(m×Fcyl) … (1)
例えば、H=2.0[mm]、m=1.5倍、Fcyl=100[mm]とすると、光スポットを副走査方向に+10.6[μm]移動させるためには、入射光束の波長λ(この場合、例えば、655nm)を単位として、Δφ=0.22[λ]となる位相分布(勾配)を発生させる必要がある。
In the above, the principle of light beam deflection by the liquid crystal deflection element 3 has been described. By using such a liquid crystal deflecting element 3, when the position of the light spot formed on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 9 in the sub-scanning direction is deviated from a required position, the position deviation is corrected. It becomes possible.
The amount of movement of the light spot in the sub-scanning direction on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 9 is Δz, the width of the effective area in the Z-axis direction is H, and the image is on the optical path between the polygon mirror 6 and the photosensitive drum 9. When the magnification in the direction corresponding to the sub-scanning direction of the optical system 7 is m, the focal length of the cylindrical lens 5 is Fcyl, and the phase difference between both ends in the Z-axis direction in the effective region is Δφ, the following (1) The relationship of the formula holds.
Δφ = (Δz × H) / (m × Fcyl) (1)
For example, when H = 2.0 [mm], m = 1.5 times, and Fcyl = 100 [mm], in order to move the light spot in the sub-scanning direction by +10.6 [μm], the wavelength of the incident light beam It is necessary to generate a phase distribution (gradient) that satisfies Δφ = 0.22 [λ] in units of λ (in this case, for example, 655 nm).

すなわち、液晶偏向素子3が、(V1−V2)=1.0[V]のときに、Δφ=0.55[λ]となる特性を有している場合に、Δφ=0.22[λ]の位相差を得るには、(V1−V2)=0.4[V]とすれば良い。感光体ドラム9の外周面における副走査方向の移動量を最適に設定することによって、光学素子の形状ばらつき、組付けばらつきなどにより生じる副走査方向の位置変動を補正することが可能となる。
上述において説明したような効果を得る一方で、液晶偏向素子3が屈折力を持ってしまい、光走査装置に実装する際に像面湾曲を発生させるという問題を生じる。液晶偏向素子3は、光ビームの偏向機能を有する素子であり、屈折力は持たないことが望ましい。
That is, when the liquid crystal deflecting element 3 has a characteristic of Δφ = 0.55 [λ] when (V1−V2) = 1.0 [V], Δφ = 0.22 [λ. ] To obtain the phase difference of (V1−V2) = 0.4 [V]. By optimally setting the amount of movement in the sub-scanning direction on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 9, it is possible to correct the position variation in the sub-scanning direction caused by variations in the shape of the optical element, assembly variations, and the like.
While the effects described above are obtained, the liquid crystal deflecting element 3 has a refractive power, which causes a problem of generating curvature of field when mounted on the optical scanning device. The liquid crystal deflection element 3 is an element having a light beam deflection function, and preferably has no refractive power.

現在各メーカにて工業的に生産されているレーザプリンタやディジタル複写機等の画像形成装置に適用されている光走査装置においては、その出力における画像品質を確保するため、被走査面(感光体ドラム9の外周表面)付近のビームスポット形状を良好に維持する必要がある。そのためには光走査装置における光学系にて発生する波面収差を極力抑制することが望ましい。ところが、ガラス基板36および37の表面の面精度や、液晶層31の密封時の圧力管理のばらつきの影響や、液晶構造による影響などにて、液晶偏向素子3の非駆動時にも、例えばλ/10以上の透過波面収差が発生するおそれがある。この透過波面収差は、特に光ビームの収束・発散作用を持つパワー成分の発生が多く、被走査面(感光体ドラム9の外周表面)で像面湾曲を発生させることによって、ビームスポット径が太くなり画像品質を低下させることとなる。   In an optical scanning apparatus applied to an image forming apparatus such as a laser printer or a digital copying machine that is currently industrially produced by each manufacturer, a surface to be scanned (photosensitive member) in order to ensure image quality at the output. It is necessary to maintain a good beam spot shape in the vicinity of the outer peripheral surface of the drum 9. For this purpose, it is desirable to suppress the wavefront aberration generated in the optical system in the optical scanning device as much as possible. However, even when the liquid crystal deflecting element 3 is not driven due to the surface accuracy of the glass substrates 36 and 37, the influence of variations in pressure management when the liquid crystal layer 31 is sealed, the influence of the liquid crystal structure, etc., for example, λ / There is a possibility that 10 or more transmitted wavefront aberrations may occur. This transmitted wavefront aberration is particularly likely to generate a power component having a light beam converging / diverging action. By generating curvature of field on the surface to be scanned (the outer peripheral surface of the photosensitive drum 9), the beam spot diameter is increased. As a result, the image quality is degraded.

前記波面収差の発生は、図10に模式的に示すような液晶偏向素子3の構造により発生するものが大きい。液晶偏向素子3の2枚の平板ガラスからなるガラス基板36および37は、周囲をシール材38で密封されたセル構造になっていることは、既に説明した通りである。この中に液晶を封入して液晶層31を形成しているが、液晶層31の内部には2枚のガラス基板の間隔、すなわちガラス基板36とガラス基板37との間隔、を保つためのスペーサ39として機能する物質が混合されている。   The generation of the wavefront aberration is largely caused by the structure of the liquid crystal deflection element 3 as schematically shown in FIG. As already described, the glass substrates 36 and 37 made of two flat glass plates of the liquid crystal deflecting element 3 have a cell structure in which the periphery is sealed with a sealing material 38. A liquid crystal layer 31 is formed by encapsulating liquid crystal therein, and a spacer for keeping the distance between the two glass substrates, that is, the distance between the glass substrate 36 and the glass substrate 37 inside the liquid crystal layer 31. A substance functioning as 39 is mixed.

図10に示されるように、ガラス基板36とガラス基板37とは、スペーサ39により間隔を保つようにして配設されるが、周縁部のシール材38にてガラス基板36とガラス基板37を接着する際に、シール材38の近傍、つまり周縁部近傍でガラス基板36とガラス基板37が変形し屈折力を持つようになる(図10の例では、凸の屈折力を持つ)。この結果、この液晶偏向素子3を透過する光束は、液晶が駆動していない状態においても、凸の屈折力(パワー)成分の影響を受け、像面湾曲を発生させてしまう。つまり、被走査面としての感光体ドラム9の外周面でビームスポット径が劣化し、画像品質を低下させることとなる。
そこで、本発明の第1の実施の形態であるこの光走査装置においては、さらに、液晶偏向素子3における液晶が封入されている部位の長手方向および短手方向を、光束の断面における長手方向および短手方向にそれぞれ対応させるようにしている。
既に述べたように、液晶偏向素子3は、カップリングレンズ2とシリンドリカルレンズ5との間のアパーチャ4の近傍、この場合、例えば図1に示したようにカップリングレンズ2とアパーチャ4との間でアパーチャ4の近傍に配置される。カップリングレンズ2以降の光束はほぼ平行光束になっている。アパーチャ4の形状は、光学系の倍率の違いなどから主走査方向と副走査方向で寸法が異なっているのが一般的であり、液晶偏向素子3を透過する光束の断面も長手方向と短手方向とを有するほぼ長方形等の形状となる(長方形ではなく楕円形状等の場合もあるが、その場合でも長手方向と短手方向を有する形状である)。
As shown in FIG. 10, the glass substrate 36 and the glass substrate 37 are disposed so as to be spaced apart by a spacer 39, but the glass substrate 36 and the glass substrate 37 are bonded together by a sealing material 38 at the periphery. In doing so, the glass substrate 36 and the glass substrate 37 are deformed and have refractive power in the vicinity of the sealing material 38, that is, in the vicinity of the peripheral edge (in the example of FIG. 10, it has convex refractive power). As a result, the light beam transmitted through the liquid crystal deflecting element 3 is affected by the convex refractive power component even when the liquid crystal is not driven, thereby causing curvature of field. That is, the beam spot diameter deteriorates on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 9 as the surface to be scanned, and the image quality is lowered.
Therefore, in the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention, the longitudinal direction and the short direction of the liquid crystal deflecting element 3 where the liquid crystal is sealed are further defined as the longitudinal direction in the cross section of the light beam and It corresponds to each short direction.
As already described, the liquid crystal deflecting element 3 is provided in the vicinity of the aperture 4 between the coupling lens 2 and the cylindrical lens 5, in this case, for example, between the coupling lens 2 and the aperture 4 as shown in FIG. In the vicinity of the aperture 4. The light flux after the coupling lens 2 is almost a parallel light flux. The shape of the aperture 4 is generally different in dimensions in the main scanning direction and the sub-scanning direction due to differences in magnification of the optical system, and the cross section of the light beam transmitted through the liquid crystal deflecting element 3 is also short and long. It has a shape such as a rectangle having a direction (in some cases, it may be an ellipse instead of a rectangle, but in this case, it is a shape having a longitudinal direction and a short direction).

この第1の実施の形態による光走査装置においては、図11に示すように、液晶偏向素子3の液晶が封入されている部位、すなわち液晶封入部位CAの長短辺方向(長手方向および短手方向)と光束LBの長短辺方向(長手方向および短手方向)を一致させるように対応配置している。液晶偏向素子3の周辺は、先に説明した通り波面収差の劣化が発生し屈折力を持つ。しかしながら、中心近傍はスペーサ39の効果にも助けられて波面収差の劣化は小さい。そこでこの実施の形態においては、中心近傍において光束LBを通過させるように液晶偏向素子3のサイズを決定している、つまり、主走査方向に長く副走査方向に短い光束に対し、液晶偏向素子3の液晶封入部位CAも主走査方向に長く副走査方向に短い形状とすることによって、光束通過位置の波面収差の劣化を低減することが可能となる。
光束LBの断面の短手方向を、液晶偏向素子3の液晶封入部位CAの長手方向に一致させるようにすると、液晶偏向素子3が無駄に大型化してしまい、コスト面でも、光走査装置の小型化の面でも、ほとんどメリットはない。
In the optical scanning device according to the first embodiment, as shown in FIG. 11, the portion of the liquid crystal deflecting element 3 in which the liquid crystal is sealed, that is, the long and short sides (longitudinal and short sides) of the liquid crystal filling portion CA. ) And the long and short side directions (longitudinal direction and short side direction) of the light beam LB. As described above, the wavefront aberration is deteriorated around the liquid crystal deflecting element 3 and has a refractive power. However, the vicinity of the center is also helped by the effect of the spacer 39, and the deterioration of the wavefront aberration is small. Therefore, in this embodiment, the size of the liquid crystal deflecting element 3 is determined so as to allow the light beam LB to pass in the vicinity of the center, that is, the liquid crystal deflecting element 3 with respect to the light beam that is long in the main scanning direction and short in the sub scanning direction. Since the liquid crystal sealing portion CA is also formed in a shape that is long in the main scanning direction and short in the sub-scanning direction, it is possible to reduce deterioration of wavefront aberration at the light beam passage position.
If the short direction of the cross section of the light beam LB is made to coincide with the longitudinal direction of the liquid crystal sealing portion CA of the liquid crystal deflecting element 3, the liquid crystal deflecting element 3 becomes unnecessarily large, and the optical scanning device is small in terms of cost. There is almost no merit in terms of conversion.

〔第2の実施の形態〕
次に、本発明の第2の実施の形態(請求項2に対応する)に係る光走査装置について説明する。本発明の第2の実施の形態に係る光走査装置の基本的な構成は、先に説明した本発明の第1の実施の形態に係る光走査装置とおおむね同様である。
本発明の第2の実施の形態に係る光走査装置の構成においては、液晶偏向素子3にて偏向する方向を、液晶偏向素子3の液晶封入部位CAの短手方向に一致させるものとしている。
先に本発明の目的として挙げた色ずれ低減に向けた副走査方向の位置ずれ補正のためなど多くの場合、液晶偏向素子3による偏向方向は副走査方向となる。この時、液晶偏向素子3の液晶封入部位CAの短手方向を副走査方向とし、上述した第1の実施の形態において既に説明したように、光束の短手方向も副走査方向になるように光学系の倍率などを設定することが望ましい。
液晶偏向素子3の副走査方向の寸法が短いと、光走査装置の副走査方向の小型化に寄与する。近年、装置の小型化への要望が多い傾向にあり、光走査装置としては薄型化が求められていて、液晶偏向素子3の副走査方向は光走査装置の高さ方向に対応することが多いため、この方向の寸法が短くなると光走査装置の高さが低くなり、光走査装置の薄型化の効果も得ることが可能となる。
[Second Embodiment]
Next, an optical scanning device according to a second embodiment (corresponding to claim 2) of the present invention will be described. The basic configuration of the optical scanning device according to the second embodiment of the present invention is substantially the same as that of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention described above.
In the configuration of the optical scanning device according to the second embodiment of the present invention, the direction deflected by the liquid crystal deflecting element 3 is made to coincide with the short direction of the liquid crystal sealing portion CA of the liquid crystal deflecting element 3.
In many cases, such as for the purpose of correcting misregistration in the sub-scanning direction for reducing color misregistration as mentioned above, the deflection direction by the liquid crystal deflecting element 3 is the sub-scanning direction. At this time, the short direction of the liquid crystal sealing portion CA of the liquid crystal deflecting element 3 is set as the sub-scanning direction, and the short direction of the light flux is also set to the sub-scanning direction as already described in the first embodiment. It is desirable to set the magnification of the optical system.
If the dimension of the liquid crystal deflection element 3 in the sub-scanning direction is short, it contributes to miniaturization of the optical scanning device in the sub-scanning direction. In recent years, there is a tendency that there is a large demand for downsizing of the apparatus, and the optical scanning apparatus is required to be thin, and the sub-scanning direction of the liquid crystal deflecting element 3 often corresponds to the height direction of the optical scanning apparatus. Therefore, when the dimension in this direction is shortened, the height of the optical scanning device is reduced, and the effect of thinning the optical scanning device can be obtained.

また、光ビームの偏向のために液晶を駆動する際にも、液晶偏向素子3によって偏向する方向は、液晶偏向素子3の液晶封入部位CAの短手方向であることが望ましい。この点については、以下においてさらに詳細に説明する。
液晶素子自体の構造等に起因して発生する波面収差については、液晶封入部位と光ビームの横断面の長手方向および短手方向を最適に設定することによって低減可能であることを上述した本発明の第1の実施の形態において説明した。つまり、液晶が非駆動状態であれば、液晶素子において発生する波面収差による光学特性劣化を低減可能であるとした。しかしながら、液晶素子の駆動時に、液晶素子の有効領域内に一定の電位勾配を与えた場合には、屈折率分布は一定の勾配とはならず、実質的に曲線状となってしまう。このような屈折率分布に起因して、液晶素子から射出される光ビームには波面収差が発生してしまうことになる。
液晶素子によって所望の偏向角を得るためには、適切な電位差を与える必要がある。偏向方向について、有効領域の寸法が大きいと、この電位差は大きく設定することが可能であり、有効領域の寸法が小さいと電位差は小さく設定することが可能である。図5に示したように、電位差が小さければ、グラフの傾きが直線的な部分を選択し易い。このことは、位相が位置によって直線的に変化していれば、屈折率が直線的な分布勾配を持つこととなるため、パワー成分による波面収差の発生が少ないことを意味する。
Also, when driving the liquid crystal for deflecting the light beam, it is desirable that the direction deflected by the liquid crystal deflecting element 3 is the short direction of the liquid crystal sealing portion CA of the liquid crystal deflecting element 3. This point will be described in more detail below.
The present invention described above that the wavefront aberration caused by the structure of the liquid crystal element itself can be reduced by optimally setting the longitudinal direction and the transverse direction of the cross section of the liquid crystal sealing portion and the light beam. The first embodiment has been described. That is, if the liquid crystal is in a non-driven state, it is possible to reduce optical characteristic deterioration due to wavefront aberration generated in the liquid crystal element. However, when a constant potential gradient is applied in the effective region of the liquid crystal element when the liquid crystal element is driven, the refractive index distribution does not have a constant gradient but is substantially curved. Due to such a refractive index distribution, a wavefront aberration occurs in the light beam emitted from the liquid crystal element.
In order to obtain a desired deflection angle by the liquid crystal element, it is necessary to give an appropriate potential difference. With respect to the deflection direction, this potential difference can be set large if the size of the effective region is large, and the potential difference can be set small if the size of the effective region is small. As shown in FIG. 5, if the potential difference is small, it is easy to select a portion where the slope of the graph is linear. This means that if the phase changes linearly depending on the position, the refractive index has a linear distribution gradient, so that the occurrence of wavefront aberration due to the power component is small.

つまり、液晶偏向素子によって偏向する方向を、液晶偏向素子の液晶封入部位の短手方向とすることによって、液晶駆動時の波面収差の影響を大幅に低減することが可能となる。液晶が駆動されて光ビームを偏向させるのは有効領域内であるが、液晶偏向素子の液晶封入部位の短手方向で有効領域も短くなることはいうまでもない。
さらに、この場合、光ビームの横断面の短手方向を副走査方向に対応させており、長手方向に対し走査光学系の倍率が低くなるためその影響を低減することが可能となる。すなわち、この実施の形態の光走査装置のように、液晶偏向素子3によって光束を偏向させる方向を、液晶偏向素子3の液晶封入部位の短手方向に対応させ、液晶偏向素子を透過する光ビームの横断面の短手方向に対応させて、実質的には液晶偏向素子での偏向方向を副走査方向に一致させ、光ビームの横断面の短手方向を副走査方向に対応させるように走査光学系の倍率を設定することによって、液晶駆動により発生する波面収差の影響を走査光学系の倍率が低い副走査方向に対応させることが可能となり、光学特性の劣化を低減することが可能となる。
これに対して、走査光学系の倍率が高く、液晶透過時の光ビームの横断面が副走査方向に大きい(副走査方向に長手となる)場合には、液晶素子駆動時に発生する波面収差の影響が拡大され光学特性が大幅に劣化する。また、液晶素子自体の大きさも大きくなり、光走査装置の大型化、コストアップにつながってしまうなど、多くの問題を生じることとなる。
That is, by making the direction deflected by the liquid crystal deflecting element the short direction of the liquid crystal encapsulating portion of the liquid crystal deflecting element, it becomes possible to greatly reduce the influence of wavefront aberration when driving the liquid crystal. The liquid crystal is driven to deflect the light beam within the effective region, but it goes without saying that the effective region is also shortened in the short direction of the liquid crystal sealing portion of the liquid crystal deflecting element.
Further, in this case, the transverse direction of the cross section of the light beam corresponds to the sub-scanning direction, and the magnification of the scanning optical system is reduced with respect to the longitudinal direction, so that the influence can be reduced. That is, as in the optical scanning device of this embodiment, the direction in which the light beam is deflected by the liquid crystal deflecting element 3 is made to correspond to the short direction of the liquid crystal sealing portion of the liquid crystal deflecting element 3, and the light beam transmitted through the liquid crystal deflecting element. Scanning is performed so that the deflection direction of the liquid crystal deflecting element substantially coincides with the sub-scanning direction, and the transverse direction of the light beam cross-section corresponds to the sub-scanning direction. By setting the magnification of the optical system, the influence of wavefront aberration caused by driving the liquid crystal can be made to correspond to the sub-scanning direction where the magnification of the scanning optical system is low, and the deterioration of the optical characteristics can be reduced. .
On the other hand, when the magnification of the scanning optical system is high and the cross section of the light beam when transmitted through the liquid crystal is large in the sub-scanning direction (long in the sub-scanning direction), the wavefront aberration generated when the liquid crystal element is driven The effect is magnified and the optical properties are greatly degraded. In addition, the size of the liquid crystal element itself increases, which causes many problems such as an increase in the size and cost of the optical scanning device.

〔第3の実施の形態〕
次に、本発明の第3の実施の形態(請求項3および請求項4に対応する)に係る光走査装置について説明する。本発明の第3の実施の形態に係る光走査装置の基本的な構成も、先に説明した本発明の第1の実施の形態に係る光走査装置とおおむね同様である。
高温時に、結像光学系7で発生する光軸方向の結像位置ずれと、液晶偏向素子3で発生する光軸方向の結像位置ずれは、相殺する方向であることが望ましい。
すなわち、高温時には、樹脂製の走査レンズ等のような通常の光学素子は、膨張して、ピント位置がずれ、結像位置が、感光体ドラム9の外周部の表面から内部にめり込む方向に移動する。このため、感光体ドラム9の外周部の表面におけるビームスポット径は大きくなり、画像品質を低下させることとなる。
一方、液晶偏向素子3は、数[μm]〜数十[μm]程度の液晶層31を、2枚のガラス基板36と37で挟み、これらガラス基板36と37で挟まれた部分を、シール材38によって密封したセル構造となっている。そのため、周囲の温度が変化した場合、雰囲気温度の上昇に伴い、比較的膨張率の高い液晶層31が熱膨張し、液晶偏向素子3の中央部が膨んで、結果として正のパワーのレンズ効果を発生する。
[Third Embodiment]
Next, an optical scanning device according to a third embodiment of the present invention (corresponding to claims 3 and 4) will be described. The basic configuration of the optical scanning device according to the third embodiment of the present invention is also substantially the same as that of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention described above.
It is desirable that the imaging position deviation in the optical axis direction generated by the imaging optical system 7 and the imaging position deviation in the optical axis direction generated by the liquid crystal deflecting element 3 cancel each other at a high temperature.
That is, when the temperature is high, a normal optical element such as a resin scanning lens expands, the focus position shifts, and the image formation position moves in the direction of indenting from the outer peripheral surface of the photosensitive drum 9 to the inside. To do. For this reason, the beam spot diameter on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 9 is increased, and the image quality is deteriorated.
On the other hand, the liquid crystal deflecting element 3 has a liquid crystal layer 31 of about several [μm] to several tens [μm] sandwiched between two glass substrates 36 and 37, and a portion sandwiched between these glass substrates 36 and 37 is sealed. The cell structure is sealed with a material 38. Therefore, when the ambient temperature changes, the liquid crystal layer 31 having a relatively high expansion coefficient thermally expands as the ambient temperature rises, and the central portion of the liquid crystal deflecting element 3 expands, resulting in a positive power lens effect. Is generated.

2枚のガラス基板36と37をそれぞれ厚くしたり、液晶の膨張を逃がす構造にすることによって液晶偏向素子が正のパワーを持つことを低減することができるが、液晶が高温時に正のパワーを持つようにすることによって、液晶偏向素子で発生する光軸方向の結像位置ずれを感光体ドラム9の外周部の表面からポリゴンミラー(光偏向器)側に移動させることができ、結像光学系7における結像位置ずれを低減することができる。
さらに、半導体レーザ1等の光源と、カップリングレンズ2との間の保持部材の線膨張係数は、高温時に結像光学系7にて発生する結像位置ずれに対して補正不足となるように設定されることが望ましい。
すなわち、この実施の形態において、光源としての半導体レーザ1と、カップリングレンズ2とは、明確に図示してはいないが、例えば共通の保持部材によって一体的に保持されており、半導体レーザ1と、カップリングレンズ2との間の保持部材の線膨張係数は、高温時に結像光学系7にて発生する結像位置ずれに対し補正不足となるように設定している。
先に説明した通り、高温時おいては、結像光学系7に含まれる樹脂製のfθレンズ等のような通常の光学素子が膨張して、結像位置が感光体ドラム9の外周部の表面からめり込む方向に移動する。
By increasing the thickness of the two glass substrates 36 and 37 or by releasing the liquid crystal, it is possible to reduce the liquid crystal deflecting element from having a positive power. By having it, the image forming position shift in the optical axis direction generated by the liquid crystal deflecting element can be moved from the outer peripheral surface of the photosensitive drum 9 to the polygon mirror (optical deflector) side. The imaging position shift in the system 7 can be reduced.
Further, the linear expansion coefficient of the holding member between the light source such as the semiconductor laser 1 and the coupling lens 2 is insufficiently corrected with respect to the imaging position shift generated in the imaging optical system 7 at a high temperature. It is desirable to set.
That is, in this embodiment, the semiconductor laser 1 as the light source and the coupling lens 2 are not clearly illustrated, but are integrally held by, for example, a common holding member. The linear expansion coefficient of the holding member between the coupling lens 2 and the coupling lens 2 is set so as to be insufficiently corrected with respect to the imaging position shift generated in the imaging optical system 7 at a high temperature.
As described above, at a high temperature, a normal optical element such as a resin-made fθ lens included in the imaging optical system 7 expands so that the imaging position of the outer periphery of the photosensitive drum 9 is increased. Move in the direction of sinking from the surface.

一方、光源となる半導体レーザ1とカップリングレンズ2を一体的に保持する保持部材(図示せず)も高温になることによって、膨張して伸長し、半導体レーザ1とカップリングレンズ2との間隔が広くなることによって結像位置は感光体ドラム9の表面から離れて光偏向器としてのポリゴンミラー6側に移動する。上述したように、液晶偏向素子3は、その構成に起因して、通常の光学素子とは異なり、高温時に凸のパワー、すなわち正の屈折力を持つ。このため、fθレンズ等の結像光学系7における結像位置の移動を、半導体レーザ1等の光源部で完全に補正せずに、補正不足としておき、高温時に感光体ドラム9の外周部の表面からめり込む方向となるようにしておくことが望ましい。
このようにしたことにより、結果として、液晶偏向素子3が高温で正の屈折力(凸のパワー)を示す際にも、感光体ドラム9の外周部の表面に結像位置を戻すことが可能となる。光源となる半導体レーザ1およびカップリングレンズ2の保持部材の線膨張係数を適正に選定することによって、環境の変動に対しても安定した光学特性を維持することが可能となる。
これに対して、従来の光走査装置のように、結像光学系に含まれる光学素子による結像位置変化を光源部で補正した場合には、液晶偏向素子を用いることによって補正過剰となり結像位置が感光体ドラムの表面からポリゴンミラー6等の光偏向器側に移動して、光学特性を劣化させてしまう。したがって、結像光学系7で発生する結像位置ずれを、液晶偏向素子3と光源部とで相殺するために、光源部の材質を、高温時に結像光学系7にて発生する結像位置ずれに対して、補正不足となるように線膨張係数を設定することが望ましいのである。
On the other hand, a holding member (not shown) that integrally holds the semiconductor laser 1 and the coupling lens 2 as a light source also expands and expands due to a high temperature, and the distance between the semiconductor laser 1 and the coupling lens 2 is increased. The image forming position moves away from the surface of the photosensitive drum 9 and moves toward the polygon mirror 6 as an optical deflector. As described above, the liquid crystal deflecting element 3 has a convex power, that is, a positive refractive power at a high temperature, unlike a normal optical element, due to its configuration. For this reason, the movement of the imaging position in the imaging optical system 7 such as the fθ lens is not completely corrected by the light source unit such as the semiconductor laser 1, but is insufficiently corrected. It is desirable to be in the direction of sinking from the surface.
By doing so, as a result, even when the liquid crystal deflecting element 3 exhibits a positive refractive power (convex power) at a high temperature, the imaging position can be returned to the outer peripheral surface of the photosensitive drum 9. It becomes. By appropriately selecting the linear expansion coefficients of the holding members of the semiconductor laser 1 and the coupling lens 2 serving as the light source, it is possible to maintain stable optical characteristics against environmental changes.
On the other hand, when the change of the imaging position due to the optical elements included in the imaging optical system is corrected by the light source unit as in the conventional optical scanning device, the correction becomes overcorrected by using the liquid crystal deflecting element. The position is moved from the surface of the photosensitive drum to the side of the optical deflector such as the polygon mirror 6 and the optical characteristics are deteriorated. Therefore, in order to cancel out the imaging position shift generated in the imaging optical system 7 between the liquid crystal deflecting element 3 and the light source unit, the imaging position generated in the imaging optical system 7 at a high temperature is used as the material of the light source unit. It is desirable to set the linear expansion coefficient so that the correction is insufficient for the deviation.

低温時には、液晶層31は収縮してもガラス基板36と37の間隔を維持するためのスペーサ39が混入されているため、負の屈折力(凹のパワー)の発生は極めて小さい。つまり、液晶偏向素子3は高温時に正の屈折力を持つようになるが、低温時における変化は小さい。低温時には、液晶偏向素子3による結像位置の変化はほとんど生じないが、他の光学素子による結像位置の変動は生じる。通常、光偏向器および光源等の熱源となる素子が光走査装置の内部に配置されるため、光走査装置の温度は高くなることが多い。また、上述した通り液晶偏向素子3の温度変動分が高温側で大きく結像位置の変動も高温側で大きくなることから、実質的な問題となる高温時の光学特性の劣化を低減することの効果のほうが大きい。
液晶層31の膨張は、液晶が封入されている部分、すなわち液晶封入部位CAの短手方向のほうが大きな波面収差を発生する。先に説明したように、液晶封入部位CAの短手方向は、光ビームLBの横断面も短手方向に対応しており、走査光学系の倍率は低い。このため、この波面収差の影響は低減することができる。主走査方向については、倍率は高いが、波面収差の発生も小さいため、この実施の形態の構成が環境変動にも適している。
もちろん、波面収差の発生はゼロではないため、より安定した光学特性を得るために、光源の半導体レーザ1とカップリングレンズ2との間の保持部材の線膨張係数は、高温時に結像光学系7にて発生する結像位置ずれに対して補正不足となるように設定して、環境変動を小さくすることが望ましい。
At low temperatures, even when the liquid crystal layer 31 contracts, the spacer 39 for maintaining the distance between the glass substrates 36 and 37 is mixed therein, so that the generation of negative refractive power (concave power) is extremely small. That is, the liquid crystal deflecting element 3 has a positive refractive power at a high temperature, but a change at a low temperature is small. At a low temperature, the image forming position is hardly changed by the liquid crystal deflecting element 3, but the image forming position is changed by other optical elements. In general, since elements serving as heat sources such as an optical deflector and a light source are disposed inside the optical scanning device, the temperature of the optical scanning device often increases. Further, as described above, the temperature variation of the liquid crystal deflecting element 3 is large on the high temperature side, and the variation of the image forming position is also large on the high temperature side, so that it is possible to reduce the deterioration of the optical characteristics at a high temperature, which is a substantial problem. The effect is greater.
The expansion of the liquid crystal layer 31 generates a larger wavefront aberration in the portion where the liquid crystal is sealed, that is, in the short direction of the liquid crystal sealing portion CA. As described above, the lateral direction of the liquid crystal sealing portion CA corresponds to the lateral direction of the light beam LB, and the magnification of the scanning optical system is low. For this reason, the influence of this wavefront aberration can be reduced. In the main scanning direction, the magnification is high, but the occurrence of wavefront aberration is also small, so the configuration of this embodiment is suitable for environmental fluctuations.
Of course, since the occurrence of wavefront aberration is not zero, in order to obtain more stable optical characteristics, the linear expansion coefficient of the holding member between the semiconductor laser 1 of the light source and the coupling lens 2 is an imaging optical system at high temperatures. It is desirable to set so that the correction of the image formation position deviation occurring at 7 is insufficiently corrected to reduce the environmental fluctuation.

〔第4の実施の形態〕
次に、本発明の第4の実施の形態(請求項および請求項に対応する)に係る光走査装置について説明する。本発明の第4の実施の形態に係る光走査装置の基本的な構成も、先に説明した本発明の第1の実施の形態に係る光走査装置とおおむね同様である。
この実施の形態の光走査装置においては、液晶偏向素子3の1つの形態として図12に示されるように、2つの有効領域VA1およびVA2を有する液晶偏向素子3Aを用いる。
図12は、液晶偏向素子3Aの詳細な構成の一例を説明するために、液晶偏向素子3Aの液晶封入部位の構造を示す模式的な正面図である。図12における座標は、図における表面側から裏面側に遠ざかる奥向き方向(紙面に垂直)を(+)X方向、図示右方向を(+)Y方向、図示上方向を(+)Z方向としている。
図12において、液晶偏向素子3Aは、2つの有効領域VA1およびVA2を有する液晶素子を用いている。有効領域VA1とVA2は、同じ構造であり、ここでは、有効領域VA2は、有効領域VA1を、X軸に平行な軸回りに180度回転させた状態と同様であり、有効領域VA1の(+)Y側に配置されている。
[Fourth Embodiment]
Next, an optical scanning device according to a fourth embodiment (corresponding to claims 1 and 5 ) of the present invention will be described. The basic configuration of the optical scanning device according to the fourth embodiment of the present invention is also substantially the same as that of the optical scanning device according to the first embodiment of the present invention described above.
In the optical scanning device of this embodiment, as one form of the liquid crystal deflecting element 3, as shown in FIG. 12, a liquid crystal deflecting element 3A having two effective areas VA1 and VA2 is used.
FIG. 12 is a schematic front view showing the structure of the liquid crystal sealing portion of the liquid crystal deflection element 3A in order to explain an example of the detailed configuration of the liquid crystal deflection element 3A. The coordinates in FIG. 12 are the (+) X direction in the back direction (perpendicular to the paper surface) moving away from the front side to the back side in the drawing, the (+) Y direction in the right direction in the figure, and the (+) Z direction in the up direction in the figure. Yes.
In FIG. 12, the liquid crystal deflecting element 3A uses a liquid crystal element having two effective areas VA1 and VA2. The effective areas VA1 and VA2 have the same structure. Here, the effective area VA2 is the same as the state in which the effective area VA1 is rotated 180 degrees around an axis parallel to the X axis. ) It is arranged on the Y side.

各有効領域VA1およびVA2は、それぞれを透過する各光ビームLB1およびLB2を偏向させるが、それぞれの偏向方向は180度ずれている。これら光ビームLB1およびLB2は感光体ドラム9の被走査面を副走査方向に並んで走査する。光ビームLB1およびLB2は、例えば、液晶偏向素子3Aが駆動されていない状態では、被走査面を副走査方向に約42μm離れて走査して、600dpiの画像を形成する。また、液晶偏向素子3Aの駆動時には、光ビームLB1およびLB2は、各々が感光体ドラム9の被走査面上で互いに約10.5μずつ近付く方向に偏向され、約21μmの副走査方向の間隔を持つことによって、1200dpiの高画質な画像を形成することが可能となる。このとき、各光ビームLB1およびLB2は、副走査方向の間隔を狭める方向に動くため、液晶偏向素子3Aでは、各有効領域VA1およびVA2における偏向方向は逆方向となる(偏向量および有効領域VA1およびVA2は同一のサイズであるため、各々における電位差は同じ)。
このように、液晶封入部位CAに液晶が駆動される有効領域が長手方向に複数個並設される液晶偏向素子3Aにおいては、液晶封入部位CAの長手方向について、各有効領域間の間隔は、液晶封入部位CAの端部から、当該端部に最も近い有効領域までの距離よりも短いことが望ましい。
The effective areas VA1 and VA2 deflect the light beams LB1 and LB2 that pass through the effective areas VA1 and VA2, respectively, but their deflection directions are shifted by 180 degrees. These light beams LB1 and LB2 scan the surface to be scanned of the photosensitive drum 9 side by side in the sub-scanning direction. For example, when the liquid crystal deflection element 3A is not driven, the light beams LB1 and LB2 scan the surface to be scanned at a distance of about 42 μm in the sub-scanning direction to form a 600 dpi image. Further, when the liquid crystal deflecting element 3A is driven, the light beams LB1 and LB2 are deflected in directions in which the light beams LB1 and LB2 approach each other by about 10.5 μm on the surface to be scanned of the photosensitive drum 9, and the sub-scanning direction interval of about 21 μm is provided. By having it, it becomes possible to form a high-quality image of 1200 dpi. At this time, since the light beams LB1 and LB2 move in the direction of narrowing the interval in the sub-scanning direction, in the liquid crystal deflection element 3A, the deflection directions in the effective areas VA1 and VA2 are opposite (the deflection amount and the effective area VA1). And VA2 are the same size, the potential difference in each is the same).
As described above, in the liquid crystal deflecting element 3A in which a plurality of effective areas in which the liquid crystal is driven are arranged in the longitudinal direction in the liquid crystal encapsulating part CA, the interval between the effective areas in the longitudinal direction of the liquid crystal enclosing part CA is It is desirable that the distance is shorter than the distance from the end portion of the liquid crystal sealing portion CA to the effective area closest to the end portion.

上述した本発明の第1の実施の形態に関連して既に説明したように、液晶偏向素子は、その構造から、シール材38の近傍、つまり液晶が封入されている液晶封入部位の周辺で(屈折力、つまりパワー成分が生じ)波面収差が大きく発生する。このため、有効領域は液晶が封入されている液晶封入部位内の中心に近いことが望ましい。上述したこの実施の形態の構成、すなわち、液晶封入部位に、該液晶封入部位の長手方向に複数個並置される各有効領域間の間隔が、前記液晶封入部位の長手方向について、当該液晶封入部位の端部から最も近い有効領域までの距離よりも短い構成、とすることにより、有効領域を複数有する液晶偏向素子においても、波面収差の劣化による影響を低減でき、良好な光学特性を得ることが可能となる。
さらに、図12に示した例のように、2個の有効領域VA1およびVA2が並置される場合には、液晶層31を駆動して光ビームを偏向させるための電圧を印加する入力端子T1a、T2a、T1bおよびT2bを、液晶偏向素子3Aの端部側に設けることによって、2個の有効領域VA1とVA2の相互間の間隔を狭く設定することが可能となる。なお、図3および図4の場合と同様に、入力端子T1aおよびT2aは、透明電極である細線電極RLaの両端に、そして入力端子T1bおよびT2bは、透明電極である細線電極RLbの両端に設けられている。
透明電極としては、多くの場合、ITO(Indium Tin Oxide〜酸化インジウムスズ)が用いられるが、電圧入力のための透明電極のITOパターンは、波面収差の発生には無関係であり、有効領域としては使用しづらい端部側を通すことによって、有効領域VA1とVA2の間隔を狭め、且つ、シール材近傍を有効に利用することができるため、液晶偏向素子3A自体を無駄に大きくすることなく効果的な構成とすることができる。
As already described in relation to the first embodiment of the present invention described above, the liquid crystal deflecting element has a structure in the vicinity of the sealing material 38, that is, in the vicinity of the liquid crystal sealing portion where the liquid crystal is sealed ( A large wavefront aberration is generated). For this reason, it is desirable that the effective area is close to the center in the liquid crystal sealing portion where the liquid crystal is sealed. The configuration of this embodiment described above, that is, the interval between the effective regions arranged in parallel with the liquid crystal sealing portion in the longitudinal direction of the liquid crystal sealing portion is the liquid crystal sealing portion in the longitudinal direction of the liquid crystal sealing portion. By adopting a configuration that is shorter than the distance from the end portion of the liquid crystal to the nearest effective region, even in a liquid crystal deflecting element having a plurality of effective regions, it is possible to reduce the influence of wavefront aberration deterioration and obtain good optical characteristics. It becomes possible.
Further, when two effective areas VA1 and VA2 are juxtaposed as in the example shown in FIG. 12, an input terminal T1a for applying a voltage for driving the liquid crystal layer 31 to deflect the light beam, By providing T2a, T1b, and T2b on the end side of the liquid crystal deflecting element 3A, it is possible to set a narrow interval between the two effective areas VA1 and VA2. 3 and 4, the input terminals T1a and T2a are provided at both ends of the thin wire electrode RLa which is a transparent electrode, and the input terminals T1b and T2b are provided at both ends of the thin wire electrode RLb which is a transparent electrode. It has been.
In many cases, ITO (Indium Tin Oxide) is used as the transparent electrode, but the ITO pattern of the transparent electrode for voltage input is irrelevant to the occurrence of wavefront aberration, and as an effective region By passing the end portion which is difficult to use, the interval between the effective areas VA1 and VA2 can be narrowed and the vicinity of the sealing material can be used effectively, so that the liquid crystal deflecting element 3A itself is effective without increasing wastefully. It can be set as a simple structure.

〔第5の実施の形態〕
次に、本発明に係る光走査装置を用いる本発明の第5の実施の形態(請求項に対応する)に係る画像形成装置について説明する。
図13は、本発明の第5の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を模式的に示しており、この画像形成装置は、上述した本発明に係る光走査装置をいわゆるタンデム型のフルカラーレーザプリンタに適用したものである。
図13に示すタンデム型のフルカラーレーザプリンタである画像形成装置は、光源部(図には現れていない)、光走査光学系106(106Y、106M、106C、106K)、感光体ドラム107(107Y、107M、107C、107K)、帯電チャージャ108(108Y、108M、108C、108K)、現像装置110(110Y、110M、110C、110K)、転写チャージャ111(111Y、111M、111C、111K)、クリーニング装置112(112Y、112M、112C、112K)、給紙カセット113、給紙ローラ114、給送ローラ115、レジストローラ116、搬送ベルト117、第1のベルトプーリ118、第2のベルトプーリ119、ベルト帯電チャージャ120、ベルト分離チャージャ121、ベルト除電チャージャ122、ベルトクリーニング装置123、定着装置124、排紙ローラ125および排紙トレイ126を備えている。
[Fifth Embodiment]
Next, an image forming apparatus according to a fifth embodiment (corresponding to claim 6 ) of the present invention using the optical scanning device according to the present invention will be described.
FIG. 13 schematically shows a schematic configuration of an image forming apparatus according to the fifth embodiment of the present invention. This image forming apparatus is a so-called tandem type full-color optical scanning apparatus according to the present invention. This is applied to a laser printer.
An image forming apparatus which is a tandem type full color laser printer shown in FIG. 13 includes a light source unit (not shown in the figure), an optical scanning optical system 106 (106Y, 106M, 106C, 106K), and a photosensitive drum 107 (107Y, 107M, 107C, 107K), charger 108 (108Y, 108M, 108C, 108K), developing device 110 (110Y, 110M, 110C, 110K), transfer charger 111 (111Y, 111M, 111C, 111K), cleaning device 112 ( 112Y, 112M, 112C, 112K), paper feed cassette 113, paper feed roller 114, feed roller 115, registration roller 116, transport belt 117, first belt pulley 118, second belt pulley 119, belt charging charger 120. The belt separation cha Ja 121, belt discharger 122, and a belt cleaning device 123, a fixing device 124, paper discharging roller 125 and the discharge tray 126.

図13において、画像形成装置内の下部側には、ほぼ水平に配設された給紙カセット113から給紙ローラ114によって1枚ずつ取り出され、給送ローラ115およびレジストローラ116を介して給紙される転写紙Sを搬送する搬送ベルト117が、第1のベルトプーリ118と第2のベルトプーリ119との間に張設されている。この搬送ベルト117上には、イエロー(Y)用の感光体ドラム107Y、マゼンタ(M)用の感光体ドラム107M、シアン(C)用の感光体ドラム107Cおよびブラック(K)用の感光体ドラム107Kが、転写紙Sの搬送方向の上流側から下流側に向かって順次等間隔で配設されている。なお、ここでは、感光体ドラムのように各色毎に設けられる構成については、参照符号の末尾に添字Y、M、CおよびKを付することによって適宜区別するものとする。これら感光体ドラム107Y、107M、107Cおよび107Kは、全て同一の直径に形成されており、各感光体ドラムの周囲には、電子写真プロセスにしたがった各プロセスを実行する処理手段が順次配設されている。イエロー(Y)用の感光体ドラム107Yを例にとれば、感光体ドラム107Yの周囲には、それぞれイエロー(Y)用の、帯電チャージャ108Y、光走査光学系106Y、現像装置110Y、転写チャージャ111Y、そしてクリーニング装置112Y等が、図示時計方向に、順次配設されている。このような構成は、他の色の感光体ドラム107M、107Cそして107Kについても同様である。   In FIG. 13, on the lower side in the image forming apparatus, sheets are taken out one by one by a sheet feeding roller 114 from a sheet feeding cassette 113 arranged almost horizontally, and fed through a feeding roller 115 and a registration roller 116. A conveying belt 117 that conveys the transfer sheet S to be transferred is stretched between a first belt pulley 118 and a second belt pulley 119. On the conveyor belt 117, a yellow (Y) photosensitive drum 107Y, a magenta (M) photosensitive drum 107M, a cyan (C) photosensitive drum 107C, and a black (K) photosensitive drum. 107K are sequentially arranged at equal intervals from the upstream side to the downstream side in the conveyance direction of the transfer paper S. Here, the configuration provided for each color as in the photosensitive drum is appropriately distinguished by adding subscripts Y, M, C, and K to the end of the reference numerals. These photosensitive drums 107Y, 107M, 107C, and 107K are all formed to have the same diameter, and processing means for executing each process according to the electrophotographic process is sequentially arranged around each photosensitive drum. ing. Taking a yellow (Y) photosensitive drum 107Y as an example, a yellow (Y) charging charger 108Y, an optical scanning optical system 106Y, a developing device 110Y, and a transfer charger 111Y are disposed around the photosensitive drum 107Y, respectively. The cleaning device 112Y and the like are sequentially arranged in the clockwise direction in the drawing. Such a configuration is the same for the photosensitive drums 107M, 107C, and 107K of other colors.

すなわち、マゼンタ(M)用の感光体ドラム107Mの周囲には、それぞれマゼンタ(M)用の、帯電チャージャ108M、光走査光学系106M、現像装置110M、転写チャージャ111M、そしてクリーニング装置112M等が、図示時計方向に、順次配設されている。シアン(C)用の感光体ドラム107Cの周囲には、それぞれシアン(C)用の、帯電チャージャ108C、光走査光学系106C、現像装置110C、転写チャージャ111C、そしてクリーニング装置112C等が、図示時計方向に、順次配設されている。そして、ブラック(K)用の感光体ドラム107Kの周囲には、それぞれブラック(K)用の、帯電チャージャ108K、光走査光学系106K、現像装置110K、転写チャージャ111K、そしてクリーニング装置112K等が、図示時計方向に、順次配設されている。
したがって、この実施の形態においては、感光体ドラム107Y、107M、107Cおよび107Kの各外周部表面を、それぞれ各色毎に設定された被照射面すなわち被走査面としており、各感光体ドラム107Y、107M、107Cおよび107Kに対して光走査装置による光走査が行われる。
That is, around the photosensitive drum 107M for magenta (M), there are a charging charger 108M, an optical scanning optical system 106M, a developing device 110M, a transfer charger 111M, a cleaning device 112M, etc. for magenta (M), respectively. They are sequentially arranged in the clockwise direction in the figure. Around the photosensitive drum 107C for cyan (C), a charging charger 108C, an optical scanning optical system 106C, a developing device 110C, a transfer charger 111C, a cleaning device 112C and the like for cyan (C) are shown in the figure. It is sequentially arranged in the direction. Around the black (K) photosensitive drum 107K, there are a black (K) charging charger 108K, an optical scanning optical system 106K, a developing device 110K, a transfer charger 111K, a cleaning device 112K, and the like. They are sequentially arranged in the clockwise direction in the figure.
Therefore, in this embodiment, the outer peripheral surface of each of the photosensitive drums 107Y, 107M, 107C, and 107K is an irradiated surface that is set for each color, that is, a scanned surface, and each of the photosensitive drums 107Y, 107M. , 107C and 107K are optically scanned by the optical scanning device.

この場合、光走査装置は、画像形成装置の上部の排紙トレイ126のほぼ直下に配置され、各色毎の光源部、すなわち、イエロー(Y)用の光源部、マゼンタ(M)用の光源部、シアン(C)用の光源部、ブラック(K)用の光源部および各色毎の光走査光学系106、すなわち、イエロー(Y)用の光走査光学系106Y、マゼンタ(M)用の光走査光学系106M、シアン(C)用の光走査光学系106C、ブラック(K)用の光走査光学系106K、等により構成されている。この場合の光走査装置は、上述した各実施の形態による光走査装置として構成されており、光源部101には、上述した半導体レーザ1、カップリングレンズ2、液晶偏向素子3、アパーチャ4およびシリンドリカルレンズ5等の構成を含んでおり、液晶偏向素子3は、液晶層31、配向膜32、33、透明電極34、35およびガラス基板36、37等により構成されている。また、光走査光学系106には、ポリゴンミラー6および結像光学系7等の構成を含んでおり、さらに必要に応じて所要個数の折り返しミラー8を適宜配置している。各色毎の光源部101には、各色毎に構成された液晶偏向素子3を含んでいてもよいが、先に第4の実施の形態において述べたような液晶偏向素子3Aの構成を用いて複数色用の構成を一体化した形態としてもよい。
また、搬送ベルト117の周囲には、感光体ドラム107Yよりも上流側に位置させてレジストローラ116と、ベルト帯電チャージャ120が設けられており、搬送ベルト17の回転方向について、感光体ドラム107Kよりも下流側に位置させて、ベルト分離チャージャ121、ベルト除電チャージャ122、そしてクリーニング装置123等が順次設けられている。また、ベルト分離チャージャ121よりも転写紙搬送方向下流側には定着装置124が設けられており、排紙ローラ125によって排紙トレイ126に向けて排出される。
In this case, the optical scanning device is disposed almost directly below the paper discharge tray 126 at the top of the image forming apparatus, and the light source unit for each color, that is, the light source unit for yellow (Y) and the light source unit for magenta (M). , Cyan (C) light source section, black (K) light source section and optical scanning optical system 106 for each color, that is, yellow (Y) optical scanning optical system 106Y, magenta (M) optical scanning. The optical system 106M, the cyan (C) optical scanning optical system 106C, the black (K) optical scanning optical system 106K, and the like. The optical scanning device in this case is configured as the optical scanning device according to each of the above-described embodiments, and the light source unit 101 includes the semiconductor laser 1, the coupling lens 2, the liquid crystal deflecting element 3, the aperture 4, and the cylindrical. The liquid crystal deflecting element 3 includes a liquid crystal layer 31, alignment films 32 and 33, transparent electrodes 34 and 35, glass substrates 36 and 37, and the like. The optical scanning optical system 106 includes a configuration such as a polygon mirror 6 and an imaging optical system 7, and a necessary number of folding mirrors 8 are appropriately arranged as necessary. The light source unit 101 for each color may include the liquid crystal deflecting element 3 configured for each color, but a plurality of the light source units 101 are configured using the configuration of the liquid crystal deflecting element 3A as described in the fourth embodiment. The configuration for color may be integrated.
In addition, a registration roller 116 and a belt charging charger 120 are provided around the conveyance belt 117 so as to be positioned upstream of the photosensitive drum 107Y. The rotation direction of the conveyance belt 17 is greater than that of the photosensitive drum 107K. In addition, a belt separation charger 121, a belt neutralization charger 122, a cleaning device 123, and the like are sequentially provided. Further, a fixing device 124 is provided downstream of the belt separation charger 121 in the transfer paper conveyance direction, and is discharged toward the paper discharge tray 126 by the paper discharge roller 125.

このように構成された画像形成装置において、複数色モード、例えば、フルカラーモードであるときには、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の各色用の感光体ドラム107Y、107M、107Cおよび107Kに対し、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)用の各色の画像信号に基づいて、各色毎の光走査光学系106Y、106M、106Cおよび106Kにより光ビームを走査して、各色用の感光体ドラム107Y、107M、107Cおよび107Kの外周面に、各色信号に対応する静電潜像を形成する。これら各色毎の静電潜像は、各対応する現像装置110Y、110M、110Cおよび110Kにおいてそれぞれの色トナーにより現像されて可視トナー像を形成し、搬送ベルト17上に静電的に吸着されて搬送される共通の転写紙S上に順次転写されて重ね合わせられ、転写紙S上にフルカラー画像を形成する。このフルカラー像は定着装置124で定着された後、排紙ローラ125によって排紙トレイ126に排紙される。   In the image forming apparatus configured as described above, in the multi-color mode, for example, the full-color mode, the photosensitive drum 107Y for each color of yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K). , 107M, 107C and 107K, based on the image signals of the respective colors for yellow (Y), magenta (M), cyan (C) and black (K), the optical scanning optical systems 106Y, 106M, 106C for the respective colors And 106K scan the light beam to form electrostatic latent images corresponding to the respective color signals on the outer peripheral surfaces of the photosensitive drums 107Y, 107M, 107C and 107K for the respective colors. These electrostatic latent images for each color are developed with the respective color toners in the corresponding developing devices 110Y, 110M, 110C, and 110K to form visible toner images, and are electrostatically attracted onto the conveyance belt 17. The images are sequentially transferred and superimposed on the common transfer paper S to be conveyed, and a full color image is formed on the transfer paper S. This full-color image is fixed by the fixing device 124 and then discharged to the discharge tray 126 by the discharge roller 125.

上述したように、本発明に係る光走査装置においては、液晶素子を用いることで安定して高い精度の光走査を行って、色ずれの低減、マルチビームの走査線間隔の高精度化および書込密度の切り替えなどを実現し、且つそれらと良好な光学特性、すなわち良好な波面収差、との両立を可能としている。さらに、そのような光走査装置を用いて構成される画像形成装置においては、安定して高品質の画像を形成することが可能となる。
さらに、本発明に係る光走査装置および画像形成装置においては、目的に応じた液晶偏向素子の構成を用いて、液晶素子の大型化、コストアップを抑制し、近年において、高画質化および高機能化と並んで要求の高い光走査装置および画像形成装置の小型化に対応しており、光走査装置および画像形成装置の大型化を防ぎ、高画質および高機能を得ることが可能となる。
As described above, in the optical scanning device according to the present invention, by using a liquid crystal element, optical scanning is stably performed with high accuracy, color misregistration is reduced, multi-beam scanning line spacing is improved, and writing is performed. It is possible to switch the density of the recording medium and the like, and to achieve both good optical characteristics, that is, good wavefront aberration. Further, an image forming apparatus configured using such an optical scanning device can stably form a high-quality image.
Further, in the optical scanning device and the image forming apparatus according to the present invention, the configuration of the liquid crystal deflecting element according to the purpose is used to suppress the increase in size and cost of the liquid crystal element, and in recent years, high image quality and high functionality are achieved. In addition to the increase in size, the optical scanning device and the image forming apparatus, which are highly demanded, can be reduced in size, and the optical scanning device and the image forming apparatus can be prevented from being enlarged, and high image quality and high functionality can be obtained.

1 半導体レーザ
2 カップリングレンズ
3,3A 液晶偏向素子
4 アパーチャ
5 シリンドリカルレンズ
6 ポリゴンミラー
7 結像光学系
8 折り返しミラー
9 感光体ドラム
10 同期検知センサ
31 液晶層
32 第1の配向膜
33 第2の配向膜
34 第1の透明電極
35 第2の透明電極
36 第1のガラス基板
37 第2のガラス基板
106(106Y、106M、106C、106K) 光走査光学系
107(107Y、107M、107C、107K) 感光体ドラム
108(108Y、108M、108C、108K) 帯電チャージャ
110(110Y、110M、110C、110K) 現像装置
111(111Y、111M、111C、111K) 転写チャージャ
112(112Y、112M、112C、112K) クリーニング装置
113 給紙カセット
114 給紙ローラ
115 給送ローラ
116 レジストローラ
117 搬送ベルト
118 第1のベルトプーリ
119 第2のベルトプーリ
120 ベルト帯電チャージャ
121 ベルト分離チャージャ
122 ベルト除電チャージャ
123 ベルトクリーニング装置
124 定着装置
125 排紙ローラ
126 排紙トレイ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Semiconductor laser 2 Coupling lens 3, 3A Liquid crystal deflecting element 4 Aperture 5 Cylindrical lens 6 Polygon mirror 7 Imaging optical system 8 Folding mirror 9 Photosensitive drum 10 Synchronous detection sensor 31 Liquid crystal layer 32 1st alignment film 33 2nd alignment film 33 Alignment film 34 First transparent electrode 35 Second transparent electrode 36 First glass substrate 37 Second glass substrate 106 (106Y, 106M, 106C, 106K) Optical scanning optical system 107 (107Y, 107M, 107C, 107K) Photoconductor drum 108 (108Y, 108M, 108C, 108K) Charging charger 110 (110Y, 110M, 110C, 110K) Developing device 111 (111Y, 111M, 111C, 111K) Transfer charger 112 (112Y, 112M, 112C, 112K) CREE 113 Feeding device 115 Feeding roller 115 Feeding roller 116 Registration roller 117 Conveying belt 118 First belt pulley 119 Second belt pulley 120 Belt charging charger 121 Belt separation charger 122 Belt neutralization charger 123 Belt cleaning device 124 Fixing Device 125 Paper discharge roller 126 Paper output tray

特開平11−133326号公報JP-A-11-133326 特開平9−131920号公報JP-A-9-131920 特開2005−292349号公報JP 2005-292349 A 特開2005−166084号公報Japanese Patent Laying-Open No. 2005-166084

Claims (6)

光源より射出される光束を、前記光源と一体的に保持されるカップリングレンズにより所要の光束状態に変換し、該光束を光偏向器により偏向した後に結像光学系で被走査面に集光させる光走査装置において、
光源と光偏向器の間の光路には、光束の進行方向を変化させる液晶偏向素子を配備し、
前記液晶偏向素子における液晶が封入されている液晶封入部位の長手方向および短手方向を、光束の横断面の長手方向および短手方向に対応させてなり、
前記液晶封入部位には、液晶が駆動される有効領域が、該液晶封入部位の長手方向に複数個並置され、
前記液晶封入部位の長手方向について、液晶駆動の各有効領域間の間隔は、当該液晶封入部位の端部から有効領域までの距離よりも短い
ことを特徴とする光走査装置。
The light beam emitted from the light source is converted into a required light beam state by a coupling lens held integrally with the light source, and the light beam is deflected by an optical deflector and then condensed on the surface to be scanned by the imaging optical system. In the optical scanning device to be
In the optical path between the light source and the optical deflector, a liquid crystal deflecting element that changes the traveling direction of the light beam is provided.
The longitudinal and lateral direction of the liquid crystal filling portion in which the liquid crystal in the liquid crystal deflection element is sealed, Ri Na in correspondence with the longitudinal direction and the transverse direction of the cross-section of the light beam,
A plurality of effective areas in which the liquid crystal is driven are juxtaposed in the longitudinal direction of the liquid crystal sealing part in the liquid crystal sealing part,
The optical scanning device characterized in that, in the longitudinal direction of the liquid crystal encapsulated part, the interval between the liquid crystal driving effective areas is shorter than the distance from the end of the liquid crystal encapsulated part to the effective area .
前記液晶偏向素子にて偏向する方向は、該液晶偏向素子における前記液晶封入部位の短手方向に対応することを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。   2. The optical scanning device according to claim 1, wherein a direction in which the liquid crystal deflecting element deflects corresponds to a short direction of the liquid crystal sealing portion in the liquid crystal deflecting element. 温度上昇時に、前記結像光学系で発生する光軸方向の結像位置ずれと、前記液晶偏向素子で発生する光軸方向の結像位置ずれとは、互いに相殺する方向であることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の光走査装置。 The imaging position deviation in the optical axis direction that occurs in the imaging optical system and the imaging position deviation in the optical axis direction that occurs in the liquid crystal deflecting element when the temperature rises are directions that cancel each other. The optical scanning device according to claim 1 or 2. 前記光源と前記カップリングレンズとを共通の保持部材によって一体的に保持し、且つ
前記保持部材の線膨張係数は、温度上昇時に前記結像光学系で発生する光軸方向の結像位置ずれに対して不足するように補正することを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の光走査装置。
The light source and the coupling lens are integrally held by a common holding member, and the linear expansion coefficient of the holding member is caused by an imaging position shift in the optical axis direction generated in the imaging optical system when the temperature rises. the optical scanning device according to any one of claims 1 to 3, wherein the benzalkonium be corrected to insufficient against.
液晶駆動の各有効領域に電圧を印加する入力端子を、当該液晶偏向素子の端部側に配置してなることを特徴とする請求項に記載の光走査装置。 5. The optical scanning device according to claim 4 , wherein an input terminal for applying a voltage to each effective region of liquid crystal driving is disposed on an end portion side of the liquid crystal deflecting element. 電子写真プロセスを用いて画像を形成する画像形成装置において、
前記電子写真プロセスにおける露光プロセスを実行する露光処理手段として、
請求項1〜請求項のいずれか1項の光走査装置を具備することを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus that forms an image using an electrophotographic process,
As an exposure processing means for performing an exposure process in the electrophotographic process,
An image forming apparatus characterized by including the optical scanning device of any one of claims 1 to 5.
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