JP5593858B2 - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光ビームにより被走査面を走査する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus, and more particularly, to an optical scanning apparatus that scans a surface to be scanned with a light beam, and an image forming apparatus including the optical scanning apparatus.
光走査装置は、レーザプリンタ等に関連して広く知られている。一般に、光走査装置では、光源から射出された光ビームを光偏向器で偏向し、fθレンズ等の走査光学系で被走査面に向けて集光し、被走査面上に光スポットを形成している。この光スポットは、光偏向器の回転に伴って被走査面上を主走査方向に移動する。このとき、被走査面の実体をなすものは光導電性を有する感光体の感光面である。 Optical scanning devices are widely known in connection with laser printers and the like. In general, in an optical scanning device, a light beam emitted from a light source is deflected by an optical deflector and condensed toward a scanned surface by a scanning optical system such as an fθ lens to form a light spot on the scanned surface. ing. This light spot moves in the main scanning direction on the surface to be scanned as the optical deflector rotates. At this time, what constitutes the substance of the scanned surface is the photosensitive surface of the photoconductive photoconductor.
また、記録紙の搬送方向に沿って配列された複数の感光体と、各感光体に対応した複数の光源と、各感光体に対応した複数の走査光学系とを備えるカラー画像形成装置が知られている。この画像形成装置では、複数の光源から射出された各光ビームを1つの光偏向器で偏向し、対応する走査光学系を介して対応する感光体の感光面に潜像を形成している。そして、これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの互いに異なる色の現像剤を用いて可視化したのち、同一の記録紙に順次重ね合わせて転写、定着している。 In addition, a color image forming apparatus having a plurality of photoconductors arranged along the conveyance direction of the recording paper, a plurality of light sources corresponding to the photoconductors, and a plurality of scanning optical systems corresponding to the photoconductors is known. It has been. In this image forming apparatus, each light beam emitted from a plurality of light sources is deflected by one optical deflector, and a latent image is formed on a photosensitive surface of a corresponding photosensitive member via a corresponding scanning optical system. These latent images are visualized using different color developers such as yellow, magenta, cyan, and black, and then sequentially superimposed and transferred and fixed on the same recording paper.
このように、光学系と感光体の組み合わせを2組以上用いて、2色画像や多色画像、カラー画像等を得るようにした画像形成装置は「タンデム式カラー画像形成装置」として知られている。 As described above, an image forming apparatus that uses two or more combinations of an optical system and a photoreceptor to obtain a two-color image, a multicolor image, a color image, or the like is known as a “tandem color image forming apparatus”. Yes.
さらに最近では、カラー画像形成装置の低コスト化を図るため、光源から射出された光ビームを光偏向器の偏向反射面に導く偏向器前光学系として、光偏向器の回転軸に直交する面に対して傾斜した方向から光ビームを入射させる斜入射光学系を備えた光走査装置が考案された(例えば、特許文献1参照)。 More recently, in order to reduce the cost of a color image forming apparatus, a surface perpendicular to the rotation axis of the optical deflector is used as a pre-deflector optical system that guides the light beam emitted from the light source to the deflecting reflective surface of the optical deflector. An optical scanning device having an oblique incidence optical system that makes a light beam incident from a direction inclined with respect to the angle has been devised (see, for example, Patent Document 1).
この光走査装置では、複数の光源から射出され、対応する斜入射光学系を介した各光ビームは、それぞれ同一の偏向反射面で偏向反射された後、折り返しミラーなどで分離され、対応する感光体に導かれる。 In this optical scanning device, each light beam emitted from a plurality of light sources and passing through a corresponding oblique incident optical system is deflected and reflected by the same deflecting and reflecting surface, and then separated by a folding mirror or the like, and corresponding photosensitive Guided to the body.
このとき、偏向反射面に対する各光ビームの入射角(以下では、「斜入射角」ともいう)は、折り返しミラーなどで分離可能な角度に設定されている。 At this time, the incident angle of each light beam with respect to the deflecting reflection surface (hereinafter also referred to as “oblique incident angle”) is set to an angle that can be separated by a folding mirror or the like.
この斜入射光学系を用いることで、光偏向器の回転軸方向に関して、偏向反射面の寸法を長くすることなく、光偏向器を介した複数の光ビームの所定位置における隣接する光ビームの間隔を、折り返しミラーなどで分離可能な間隔とすることができる。すなわち、光偏向器の小型化を図ることができる。 By using this oblique incidence optical system, the interval between adjacent light beams at a predetermined position of a plurality of light beams via the light deflector without increasing the size of the deflection reflection surface in the rotation axis direction of the light deflector. Can be separated by a folding mirror or the like. That is, it is possible to reduce the size of the optical deflector.
そこで、例えば、光偏向器としてポリゴンミラーを用いた場合には、高速回転に大きなエネルギを必要とせず、高速回転させたときの「風切り音」も小さくできる。 Therefore, for example, when a polygon mirror is used as the optical deflector, large energy is not required for high-speed rotation, and “wind noise” when rotating at high speed can be reduced.
しかしながら、斜入射光学系を用いると、特に、走査レンズに入射する際、主走査方向に関して、走査レンズの光軸から離れた位置に入射する光ビームは、ねじれた状態で走査レンズに入射することとなり、波面収差が増大する。そのため、感光体表面に形成される光スポットのスポット径が太ってしまい、高画質化が妨げられるという不都合があった。 However, when the oblique incidence optical system is used, particularly when entering the scanning lens, the light beam entering the position away from the optical axis of the scanning lens in the main scanning direction is incident on the scanning lens in a twisted state. Thus, wavefront aberration increases. For this reason, the spot diameter of the light spot formed on the surface of the photosensitive member is increased, which hinders the improvement of the image quality.
更に、斜入射光学系を用いると、走査線曲がりが大きくなる。このときの走査線曲がりの程度は、上記斜入射角に依って異なるため、出力画像に色ずれが生じる。 Further, when the oblique incidence optical system is used, the scanning line bending becomes large. Since the degree of scanning line bending at this time varies depending on the oblique incident angle, a color shift occurs in the output image.
そこで、本出願人は、斜め入射方式の光走査装置における走査線曲がりと波面収差の劣化を有効に補正することができる光走査装置及び画像形成装置を提案した(特許文献2参照)。 Therefore, the present applicant has proposed an optical scanning apparatus and an image forming apparatus that can effectively correct scanning line bending and wavefront aberration degradation in an oblique incidence type optical scanning apparatus (see Patent Document 2).
しかしながら、特許文献2に開示されている光走査装置では、2枚構成の走査レンズが必要であった。そして、被走査面側に配置される走査レンズは長尺で、かつ、各色に個別に設けられるため、光偏向器から被走査面に向かう光路をレイアウトする際、設計の自由度を狭めることとなっていた。特に、小型化を狙う画像形成装置では、搭載される光走査装置の小型化が強く求められるため、被走査面側の走査レンズの配置は小型化の弊害になっていた。 However, the optical scanning device disclosed in Patent Document 2 requires a two-lens scanning lens. And since the scanning lens arranged on the scanning surface side is long and is provided for each color individually, when laying out the optical path from the optical deflector to the scanning surface, the degree of freedom of design is reduced. It was. In particular, in an image forming apparatus aiming at miniaturization, the optical scanning device to be mounted is strongly required to be miniaturized, and therefore, the arrangement of the scanning lens on the scanning surface side has been an adverse effect of miniaturization.
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、走査精度を低下させることなく、低コスト化及び小型化を図ることができる光走査装置を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the present invention is to provide an optical scanning device that can be reduced in cost and size without degrading scanning accuracy.
また、本発明の第2の目的は、高い画像品質を維持しつつ、低コスト化及び小型化を図ることができる画像形成装置を提供することにある。 A second object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of reducing cost and size while maintaining high image quality.
本発明は、第1の観点からすると、複数の被走査面をそれぞれ光ビームにより主走査方向に走査する光走査装置であって、前記複数の被走査面に対応する複数の光源と;主走査方向に直交する副走査方向に平行な軸回りに複数の偏向反射面を回転させ、前記複数の光源からの光ビームを偏向する光偏向器と;少なくとも1枚の走査レンズを含み、前記光偏向器で偏向された複数の光ビームをそれぞれ対応する被走査面上に集光する走査光学系と;を備え、前記複数の光ビームは、いずれも前記光偏向器の回転軸に直交する面に対して傾斜した方向から前記光偏向器の偏向反射面に入射し、前記走査レンズは、光ビームの入射側及び射出側が、それぞれ前記複数の光ビームに対応する複数の光学面を有し、前記入射側の複数の光学面それぞれと、主走査方向における任意の位置で主走査方向に直交する仮想平面との交線は、副走査方向に対して傾斜している直線であり、前記入射側の複数の光学面それぞれと、副走査方向における任意の位置で副走査方向に直交する仮想平面との交線は、曲線であることを特徴とする光走査装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device that scans a plurality of scanned surfaces in the main scanning direction with a light beam, and a plurality of light sources corresponding to the plurality of scanned surfaces; An optical deflector that rotates a plurality of deflecting reflecting surfaces around an axis parallel to a sub-scanning direction orthogonal to the direction and deflects a light beam from the plurality of light sources; and includes at least one scanning lens; A scanning optical system for condensing the plurality of light beams deflected by the deflectors on the corresponding scanned surfaces, respectively, and the plurality of light beams are all on a surface orthogonal to the rotation axis of the light deflector. The scanning lens is incident on the deflecting / reflecting surface of the optical deflector from an inclined direction, and the scanning lens has a plurality of optical surfaces respectively corresponding to the plurality of light beams on an incident side and an exit side of the light beam, each of the plurality of optical surfaces on the incident side and Intersection line between a virtual plane perpendicular to the main scanning direction at any position in the main scanning direction, Ri straight der which is inclined with respect to the sub-scanning direction, and a plurality of optical surfaces of said incident side subscanning The optical scanning device is characterized in that a line of intersection with a virtual plane orthogonal to the sub-scanning direction at an arbitrary position in the direction is a curve .
これによれば、走査精度を低下させることなく、低コスト化及び小型化を図ることができる。 According to this, cost reduction and size reduction can be achieved without reducing scanning accuracy.
本発明は、第2の観点からすると、複数の像担持体と;前記複数の像担持体をそれぞれ対応する画像情報に応じて変調された光ビームにより走査する本発明の光走査装置と;を備える画像形成装置である。 According to a second aspect of the present invention, there are provided a plurality of image carriers; and the optical scanning device of the present invention that scans the plurality of image carriers with a light beam modulated according to corresponding image information. An image forming apparatus provided.
これによれば、本発明の光走査装置を備えているため、結果として、高い画像品質を維持しつつ、低コスト化及び小型化を図ることができる。 According to this, since the optical scanning device of the present invention is provided, as a result, it is possible to achieve cost reduction and size reduction while maintaining high image quality.
以下、本発明の一実施形態を図1〜図30に基づいて説明する。図1には、一実施形態に係るカラープリンタ2000の概略構成が示されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
このカラープリンタ2000は、4色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)を重ね合わせて多色のカラー画像を形成するタンデム方式のカラープリンタであり、4つの感光体ドラム(K1、C1、M1、Y1)、4つのドラム帯電装置(K2、C2、M2、Y2)、4つの現像装置(K4、C4、M4、Y4)、4つのドラムクリーニング装置(K5、C5、M5、Y5)、4つの転写装置(K6、C6、M6、Y6)、光走査装置2010、ベルト帯電装置2030、ベルト分離装置2031、ベルト除電装置2032、搬送ベルト2040、ベルトクリーニング装置2042、定着装置2050、給紙コロ2054、レジストローラ対2056、排紙ローラ2058、給紙トレイ2060、通信制御装置2080、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置2090などを備えている。
The
なお、本明細書では、XYZ3次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をY軸方向、4つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をX軸方向として説明する。 In this specification, in the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system, the direction along the longitudinal direction of each photosensitive drum is described as the Y-axis direction, and the direction along the arrangement direction of the four photosensitive drums is described as the X-axis direction.
通信制御装置2080は、ネットワークなどを介した上位装置(例えばパソコン)との双方向の通信を制御する。
The
プリンタ制御装置2090は、通信制御装置2080を介して受信した上位装置からの多色の画像情報(ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報)を光走査装置2010に通知する。
The
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図1における面内で矢印方向に回転するものとする。 Each photosensitive drum has a photosensitive layer formed on the surface thereof. That is, the surface of each photoconductive drum is a surface to be scanned. Each photosensitive drum is rotated in the direction of the arrow in the plane of FIG. 1 by a rotation mechanism (not shown).
感光体ドラムK1、ドラム帯電装置K2、現像装置K4、ドラムクリーニング装置K5、及び転写装置K6は、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Kステーション」ともいう)を構成する。 The photosensitive drum K1, the drum charging device K2, the developing device K4, the drum cleaning device K5, and the transfer device K6 are used as a set and form an image forming station for forming a black image (hereinafter also referred to as “K station” for convenience). ).
感光体ドラムC1、ドラム帯電装置C2、現像装置C4、ドラムクリーニング装置C5、及び転写装置C6は、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Cステーション」ともいう)を構成する。 The photosensitive drum C1, the drum charging device C2, the developing device C4, the drum cleaning device C5, and the transfer device C6 are used as a set and form an image forming station for forming a cyan image (hereinafter also referred to as “C station” for convenience). ).
感光体ドラムM1、ドラム帯電装置M2、現像装置M4、ドラムクリーニング装置M5、及び転写装置M6は、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Mステーション」ともいう)を構成する。 The photosensitive drum M1, the drum charging device M2, the developing device M4, the drum cleaning device M5, and the transfer device M6 are used as a set and form an image forming station (hereinafter also referred to as “M station” for convenience). ).
感光体ドラムY1、ドラム帯電装置Y2、現像装置Y4、ドラムクリーニング装置Y5、及び転写装置Y6は、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Yステーション」ともいう)を構成する。 The photosensitive drum Y1, the drum charging device Y2, the developing device Y4, the drum cleaning device Y5, and the transfer device Y6 are used as a set and form an yellow image forming station (hereinafter also referred to as “Y station” for convenience). ).
各ドラム帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。 Each drum charging device uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum.
光走査装置2010は、プリンタ制御装置2090からの多色の画像情報(ブラック画像情報、マゼンタ画像情報、シアン画像情報、イエロー画像情報)に基づいて、各色毎に変調された光ビームを、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。なお、この光走査装置2010の構成については後述する。
The
現像装置K4は、感光体ドラムK1の表面に形成された潜像にブラックのトナーを付着させて顕像化させる。 The developing device K4 causes a black toner to adhere to the latent image formed on the surface of the photosensitive drum K1 to make it visible.
現像装置C4は、感光体ドラムC1の表面に形成された潜像にシアンのトナーを付着させて顕像化させる。 The developing device C4 causes cyan toner to adhere to the latent image formed on the surface of the photosensitive drum C1 to make it visible.
現像装置M4は、感光体ドラムM1の表面に形成された潜像にマゼンタのトナーを付着させて顕像化させる。 The developing device M4 causes a magenta toner to adhere to the latent image formed on the surface of the photosensitive drum M1 to make a visible image.
現像装置Y4は、感光体ドラムY1の表面に形成された潜像にイエローのトナーを付着させて顕像化させる。 The developing device Y4 causes yellow toner to adhere to the latent image formed on the surface of the photosensitive drum Y1 to make it visible.
各現像装置によってトナーが付着した像(以下、便宜上「トナー画像」という)は、感光体ドラムの回転に伴って対応する転写装置の方向に移動する。 An image to which toner is attached by each developing device (hereinafter referred to as “toner image” for convenience) moves in the direction of the corresponding transfer device as the photosensitive drum rotates.
給紙トレイ2060には記録紙が格納されている。この給紙トレイ2060の近傍には給紙コロ2054が配置されており、該給紙コロ2054は、記録紙を給紙トレイ2060から1枚ずつ取り出し、レジストローラ対2056に搬送する。該レジストローラ対2056は、所定のタイミングで記録紙を搬送ベルト2040に向けて送り出す。
Recording paper is stored in the
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで、対応する転写装置によって搬送ベルト2040上の記録紙に順次転写され、重ね合わされてカラー画像となる。そして、各トナー画像が転写された記録紙は、定着装置2050に送られる。
The yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred onto a recording sheet on the conveying
定着装置2050では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによって各トナー画像が記録紙上に定着される。この記録紙は、排紙ローラ2058を介して排紙トレイに送られ、排紙トレイ上に順次スタックされる。
In the
各ドラムクリーニング装置は、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。 Each drum cleaning device removes toner (residual toner) remaining on the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of the photosensitive drum from which the residual toner has been removed returns to the position facing the corresponding charging device again.
ベルト帯電装置2030は、搬送ベルト2040の表面を帯電させる。これにより、記録紙が搬送ベルト2040の表面に静電吸着される。
The
ベルト分離装置2031は、搬送ベルト2040上に静電吸着されている記録紙の吸着を解除する。
The
ベルト除電装置2032は、搬送ベルト2040の表面を除電する。
The
ベルトクリーニング装置2042は、搬送ベルト2040の表面に付着している異物を除去する。
The
次に、前記光走査装置2010の構成について説明する。
Next, the configuration of the
光走査装置2010は、一例として図2〜図5に示されるように、4つの光源(2200a、2200b、2200c、2200d)、4つのカップリングレンズ(2201a、2201b、2201c、2201d)、4つの開口板(2202a、2202b、2202c、2202d)、2つのシリンドリカルレンズ(2204A、2204B)、ポリゴンミラー2104、2つの走査レンズ(2105A、2105B)、6枚の折り返しミラー(2106a、2106b、2106c、2106d、2108b、2108c)、4枚の防塵ガラス(2109a、2109b、2109c、2109d)、及び不図示の走査制御装置などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング2300(図2〜図4では図示省略、図5参照)の所定位置に組み付けられている。
2 to 5 as an example, the
なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。 In the following, for convenience, the direction corresponding to the main scanning direction is abbreviated as “main scanning corresponding direction”, and the direction corresponding to the sub scanning direction is abbreviated as “sub scanning corresponding direction”.
ここでは、Z軸方向からみたときに、光源2200bと光源2200cは、X軸方向に関して離れた位置に配置されている。そして、光源2200aは光源2200bの−Z側に配置されている。また、光源2200dは光源2200cの−Z側に配置されている。
Here, when viewed from the Z-axis direction, the
そして、シリンドリカルレンズ2204Aの光軸方向を「w1方向」とし、シリンドリカルレンズ2204Bの光軸方向を「w2方向」とする。また、光源2200a及び光源2200bにおける主走査対応方向を「m1方向」とし、光源2200c及び光源2200dにおける主走査対応方向を「m2方向」とする。
The optical axis direction of the
カップリングレンズ2201aは、光源2200aから射出された光ビーム(以下では、「光ビームLBa」ともいう)の光路上に配置され、該光ビームを略平行光ビームとする。
The
カップリングレンズ2201bは、光源2200bから射出された光ビーム(以下では、「光ビームLBb」ともいう)の光路上に配置され、該光ビームを略平行光ビームとする。
The
カップリングレンズ2201cは、光源2200cから射出された光ビーム(以下では、「光ビームLBc」ともいう)の光路上に配置され、該光ビームを略平行光ビームとする。
The
カップリングレンズ2201dは、光源2200dから射出された光ビーム(以下では、「光ビームLBd」ともいう)の光路上に配置され、該光ビームを略平行光ビームとする。
The
開口板2202aは、開口部を有し、カップリングレンズ2201aを介した光ビームを整形する。
The
開口板2202bは、開口部を有し、カップリングレンズ2201bを介した光ビームを整形する。
The
開口板2202cは、開口部を有し、カップリングレンズ2201cを介した光ビームを整形する。
The
開口板2202dは、開口部を有し、カップリングレンズ2201dを介した光ビームを整形する。
The
シリンドリカルレンズ2204Aは、開口板2202aの開口部を通過した光ビーム、及び開口板2202bの開口部を通過した光ビームを、ポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。
The
シリンドリカルレンズ2204Bは、開口板2202cの開口部を通過した光ビーム、及び開口板2202dの開口部を通過した光ビームを、ポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。
The
各シリンドリカルレンズには、温度変動に起因する結像位置のZ軸方向における変化を補正する機能を有する回折面が設けられている。この場合は、走査レンズの副走査対応方向の倍率が高くても、温度変動を補正し安定した光学性能を得ることができる。 Each cylindrical lens is provided with a diffractive surface having a function of correcting a change in the image forming position in the Z-axis direction due to temperature fluctuations. In this case, even if the magnification of the scanning lens in the sub-scanning corresponding direction is high, the temperature fluctuation can be corrected and stable optical performance can be obtained.
カップリングレンズ2201aと開口板2202aとシリンドリカルレンズ2204Aとからなる光学系は、光源2200aの偏向器前光学系(以下では、「偏向器前光学系A」という)である。
An optical system including the
カップリングレンズ2201bと開口板2202bとシリンドリカルレンズ2204Aとからなる光学系は、光源2200bの偏向器前光学系(以下では、「偏向器前光学系B」という)である。
An optical system including the
すなわち、シリンドリカルレンズ2204Aは、2つの偏向器前光学系で共用されている。
That is, the
カップリングレンズ2201cと開口板2202cとシリンドリカルレンズ2204Bとからなる光学系は、光源2200cの偏向器前光学系(以下では、「偏向器前光学系C」という)である。
An optical system including the
カップリングレンズ2201dと開口板2202dとシリンドリカルレンズ2204Bとからなる光学系は、光源2200dの偏向器前光学系(以下では、「偏向器前光学系D」という)である。
An optical system including the
すなわち、シリンドリカルレンズ2204Bは、2つの偏向器前光学系で共用されている。
That is, the
ポリゴンミラー2104は、Z軸に平行な軸回りに回転する4面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。すなわち、ポリゴンミラー2104は、4つの偏向反射面を有している。
The
ここでは、シリンドリカルレンズ2204Aからの光ビームLBa及び光ビームLBbは、ポリゴンミラー2104における−X側に位置する同一の偏向反射面に入射する。
Here, the light beam LBa and the light beam LBb from the cylindrical lens 2204 </ b> A are incident on the same deflecting / reflecting surface located on the −X side of the
一方、シリンドリカルレンズ2204Bからの光ビームLBc及び光ビームLBdは、ポリゴンミラー2104における+X側に位置する同一の偏向反射面に入射する。
On the other hand, the light beam LBc and the light beam LBd from the
ここでは、光ビームLBaが、w1方向に対して−Z側に角度θaだけ傾斜した方向から偏向反射面に入射するように、光源2200a及び偏向器前光学系Aが配置されている。また、光ビームLBbが、w1方向に対して+Z側に角度θbだけ傾斜した方向から偏向反射面に入射するように、光源2200b及び偏向器前光学系Bが配置されている。すなわち、偏向器前光学系Aは斜入射角が−θaの斜入射光学系であり、偏向器前光学系Bは斜入射角がθbの斜入射光学系である。
Here, the
さらに、光ビームLBcが、w2方向に対して+Z側に角度θcだけ傾斜した方向から偏向反射面に入射するように、光源2200c及び偏向器前光学系Cが配置されている。また、光ビームLBdが、w2方向に対して−Z側に角度θdだけ傾斜した方向から偏向反射面に入射するように、光源2200d及び偏向器前光学系Dが配置されている。すなわち、偏向器前光学系Cは斜入射角がθcの斜入射光学系であり、偏向器前光学系Dは斜入射角が−θdの斜入射光学系である。
Further, the
なお、以下では、光ビームが偏向反射面に入射する際に、副走査対応方向(ここでは、Z軸方向)に直交する面に対して傾斜した方向から入射することを「斜入射」といい、副走査対応方向に直交する面に平行な方向から入射することを「水平入射」という。 Hereinafter, when the light beam is incident on the deflecting / reflecting surface, it is referred to as “oblique incidence” to be incident from a direction inclined with respect to a surface orthogonal to the sub-scanning corresponding direction (here, the Z-axis direction). The incident from a direction parallel to the plane orthogonal to the sub-scanning corresponding direction is called “horizontal incidence”.
そして、シリンドリカルレンズ2204Aからの光ビームLBa及び光ビームLBbは、ポリゴンミラー2104の−X側に偏向される。一方、シリンドリカルレンズ2204Bからの光ビームLBc及び光ビームLBdは、ポリゴンミラー2104の+X側に偏向される。
Then, the light beam LBa and the light beam LBb from the
偏向反射面に入射した光ビームLBaは、一例として図6に示されるように、副走査対応方向に直交する面に対して+Z側に角度θaだけ傾斜した方向に反射される。また、偏向反射面に入射した光ビームLBbは、一例として図6に示されるように、副走査対応方向に直交する面に対して−Z側に角度θbだけ傾斜した方向に反射される。 As an example, as shown in FIG. 6, the light beam LBa incident on the deflecting / reflecting surface is reflected in a direction inclined by an angle θa on the + Z side with respect to the surface orthogonal to the sub-scanning corresponding direction. As an example, as shown in FIG. 6, the light beam LBb incident on the deflecting / reflecting surface is reflected in a direction inclined by an angle θb on the −Z side with respect to a surface orthogonal to the sub-scanning corresponding direction.
偏向反射面に入射した光ビームLBcは、一例として図7に示されるように、副走査対応方向に直交する面に対して−Z側に角度θcだけ傾斜した方向に反射される。また、偏向反射面に入射した光ビームLBdは、一例として図7に示されるように、副走査対応方向に直交する面に対して+Z側に角度θdだけ傾斜した方向に反射される。 As an example, as shown in FIG. 7, the light beam LBc incident on the deflecting / reflecting surface is reflected in a direction inclined by an angle θc on the −Z side with respect to a surface orthogonal to the sub-scanning corresponding direction. As an example, as shown in FIG. 7, the light beam LBd incident on the deflecting / reflecting surface is reflected in a direction inclined by an angle θd on the + Z side with respect to a surface orthogonal to the sub-scanning corresponding direction.
走査レンズ2105Aは、ポリゴンミラー2104の−X側に配置され、走査レンズ2105Bは、ポリゴンミラー2104の+X側に配置されている。
The
そして、ポリゴンミラー2104で偏向された光ビームLBaは、走査レンズ2105Aと折り返しミラー2106aと防塵ガラス2109aを介して、感光体ドラムK1に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラムK1の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラムK1上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラムK1での「主走査方向」であり、感光体ドラムK1の回転方向が、感光体ドラムK1での「副走査方向」である。
The light beam LBa deflected by the
また、ポリゴンミラー2104で偏向された光ビームLBbは、走査レンズ2105Aと折り返しミラー2106bと折り返しミラー2108bと防塵ガラス2109bを介して、感光体ドラムC1に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラムC1の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラムC1上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラムC1での「主走査方向」であり、感光体ドラムC1の回転方向が、感光体ドラムC1での「副走査方向」である。
The light beam LBb deflected by the
また、ポリゴンミラー2104で偏向された光ビームLBcは、走査レンズ2105Bと折り返しミラー2106cと折り返しミラー2108cと防塵ガラス2109cを介して、感光体ドラムM1に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラムM1の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラムM1上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラムM1での「主走査方向」であり、感光体ドラムM1の回転方向が、感光体ドラムM1での「副走査方向」である。
The light beam LBc deflected by the
また、ポリゴンミラー2104で偏向された光ビームLBdは、走査レンズ2105Bと折り返しミラー2106dと防塵ガラス2109dを介して、感光体ドラムY1に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラムY1の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラムY1上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラムY1での「主走査方向」であり、感光体ドラムY1の回転方向が、感光体ドラムY1での「副走査方向」である。
The light beam LBd deflected by the
ポリゴンミラー2104と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。
An optical system disposed on the optical path between the
本実施形態では、走査レンズ2105Aと折り返しミラー2106aと防塵ガラス2109aとからKステーションの走査光学系が構成されている。
In the present embodiment, the scanning optical system of the K station is configured by the
また、走査レンズ2105Aと2枚の折り返しミラー(2106b、2108b)と防塵ガラス2109bとからCステーションの走査光学系が構成されている。
The scanning optical system of the C station is constituted by the
すなわち、走査レンズ2105Aは、2つの走査光学系で共用されている。
That is, the
また、走査レンズ2105Bと2枚の折り返しミラー(2106c、2108c)と防塵ガラス2109cとからMステーションの走査光学系が構成されている。
Further, the scanning optical system of the M station is configured by the
また、走査レンズ2105Bと折り返しミラー2106dと防塵ガラス2109dとからYステーションの走査光学系が構成されている。
The scanning optical system of the Y station is composed of the
すなわち、走査レンズ2105Bは、2つの走査光学系で共用されている。
That is, the
ここで、具体的な設計値の一例について説明する。 Here, an example of specific design values will be described.
各光源から射出される光ビームの波長は659nmである。 The wavelength of the light beam emitted from each light source is 659 nm.
各カップリングレンズは、波長が659nmの光に対する屈折率が1.6894のガラス製である。そして、各カップリングレンズの焦点距離は約27mmである。 Each coupling lens is made of glass having a refractive index of 1.6894 for light having a wavelength of 659 nm. The focal length of each coupling lens is about 27 mm.
各開口板の開口部は、Y軸方向の幅が約2.3mm、X軸方向の幅が約2.1mmである。 The opening of each aperture plate has a width in the Y-axis direction of about 2.3 mm and a width in the X-axis direction of about 2.1 mm.
各シリンドリカルレンズは、副走査対応方向にのみ光学的パワーを持ち、波長が659nmの光に対する屈折率が1.5271の樹脂製である。 Each cylindrical lens has optical power only in the sub-scanning corresponding direction and is made of a resin having a refractive index of 1.5271 for light having a wavelength of 659 nm.
各光ビームの斜入射角は、|θa|=|θb|=|θc|=|θd|=1°である。 The oblique incident angle of each light beam is | θa | = | θb | = | θc | = | θd | = 1 °.
X軸方向に対するw1方向の傾斜角θA、及びX軸方向に対するw2方向の傾斜角θB(図2参照)の大きさ(絶対値)は、いずれも約68°である。 The magnitude (absolute value) of the inclination angle θ A in the w1 direction with respect to the X-axis direction and the inclination angle θ B (see FIG. 2) in the w2 direction with respect to the X-axis direction are both about 68 °.
ポリゴンミラー2104の内接円の半径は約7mmである。
The radius of the inscribed circle of the
ポリゴンミラー2104の偏向反射面の副走査対応方向に関する長さ(図8におけるDp、以下では、「偏向反射面の厚さ」ともいう)は約4mmである。また、同一の偏向反射面に入射する2つの光ビームの、該偏向反射面における各入射位置は、副走査対応方向に関して約2.5mm(図8におけるDb)離れている。
The length of the deflection reflection surface of the
ポリゴンミラー2104の回転中心から各走査レンズの入射側の面の中心までの距離は約40.9mmである(図9参照)。また、ポリゴンミラー2104の回転中心から各被走査面までの距離は約210mmである(図9参照)。なお、図9は、各光ビームがそれぞれ1本の直線となるようにXZ面上に展開した図である。
The distance from the rotation center of the
各走査レンズは、波長が659nmの光に対する屈折率が1.5271の樹脂製である。 Each scanning lens is made of a resin having a refractive index of 1.5271 with respect to light having a wavelength of 659 nm.
各走査レンズは、その入射側及び射出側に、いずれも副走査対応方向に並ぶ2つの光学面を有している(図10及び図11参照)。 Each scanning lens has two optical surfaces arranged in the sub-scanning corresponding direction on both the incident side and the exit side (see FIGS. 10 and 11).
ここでは、入射側の2つの光学面のうち、+Z側の光学面を第1入射光学面、−Z側の光学面を第2入射光学面という。また、射出側の2つの光学面のうち、+Z側の光学面を第1射出光学面、−Z側の光学面を第2射出光学面という。 Of the two incident-side optical surfaces, the + Z-side optical surface is referred to as a first incident optical surface, and the −Z-side optical surface is referred to as a second incident optical surface. Of the two optical surfaces on the exit side, the + Z side optical surface is referred to as a first exit optical surface, and the −Z side optical surface is referred to as a second exit optical surface.
走査レンズ2105Aにおける第1入射光学面と第1射出光学面は、光ビームLBaに対応する光学面であり、第2入射光学面と第2射出光学面は、光ビームLBbに対応する光学面である。
In the
また、走査レンズ2105Bにおける第1入射光学面と第1射出光学面は、光ビームLBdに対応する光学面であり、第2入射光学面と第2射出光学面は、光ビームLBcに対応する光学面である。
Further, the first incident optical surface and the first emission optical surface in the
各走査レンズにおける第1入射光学面の基準軸と第2入射光学面の基準軸とは一致している。なお、以下では、第1入射光学面の基準軸と第2入射光学面の基準軸を総称して「入射側基準軸」ともいう。この入射側基準軸は、主走査対応方向及び副走査対応方向のいずれにも直交し、副走査対応方向に関して、第1入射光学面と第2入射光学面の接点を通る。また、この入射側基準軸は、走査対応方向に関して、ポリゴンミラー2104の回転中心に対して光源側(ここでは、+Y側)に約3.8mmずれている。
The reference axis of the first incident optical surface and the reference axis of the second incident optical surface in each scanning lens coincide with each other. Hereinafter, the reference axis of the first incident optical surface and the reference axis of the second incident optical surface are collectively referred to as “incident side reference axis”. The incident side reference axis is orthogonal to both the main scanning corresponding direction and the sub scanning corresponding direction, and passes through the contact point between the first incident optical surface and the second incident optical surface in the sub scanning corresponding direction. Further, the incident side reference axis is deviated by about 3.8 mm toward the light source side (here, + Y side) with respect to the rotation center of the
このように、第1入射光学面の基準軸と第2入射光学面の基準軸とを一致させることにより、各走査レンズを成形する際に用いられる金型を作製するときに第1入射光学面及び第2入射光学面に対応する2つの面を同時に加工することが可能であり、加工精度を向上させることができる。 In this way, by making the reference axis of the first incident optical surface coincide with the reference axis of the second incident optical surface, the first incident optical surface is produced when a mold used for molding each scanning lens is manufactured. In addition, two surfaces corresponding to the second incident optical surface can be processed at the same time, and the processing accuracy can be improved.
入射側基準軸上における各入射光学面の副走査対応方向に対する傾斜角の絶対値は約0.5°である。 The absolute value of the inclination angle of each incident optical surface on the incident side reference axis with respect to the sub-scanning corresponding direction is about 0.5 °.
各走査レンズにおける第1射出光学面の基準軸は、主走査対応方向及び副走査対応方向のいずれにも直交し、副走査対応方向に関して、第1射出光学面の中心を通る。また、各走査レンズにおける第2射出光学面の基準軸は、主走査対応方向及び副走査対応方向のいずれにも直交し、副走査対応方向に関して、第2射出光学面の中心を通る。第1射出光学面の基準軸と第2射出光学面の基準軸は平行であり、主走査対応方向に関しては、上記入射側基準軸と同じ位置にある。そして、副走査対応方向に関しては、第1射出光学面の基準軸は、入射側基準軸に対して+Z側に約2.06mm離れた位置にあり、第2射出光学面の基準軸は、入射側基準軸に対して−Z側に約2.06mm離れた位置にある。 The reference axis of the first emission optical surface in each scanning lens is orthogonal to both the main scanning corresponding direction and the sub scanning corresponding direction, and passes through the center of the first emission optical surface with respect to the sub scanning corresponding direction. Further, the reference axis of the second emission optical surface in each scanning lens is orthogonal to both the main scanning corresponding direction and the sub scanning corresponding direction, and passes through the center of the second emission optical surface with respect to the sub scanning corresponding direction. The reference axis of the first exit optical surface and the reference axis of the second exit optical surface are parallel, and the main scanning correspondence direction is at the same position as the incident side reference axis. Regarding the sub-scanning corresponding direction, the reference axis of the first exit optical surface is located approximately 2.06 mm away on the + Z side with respect to the entrance side reference axis, and the reference axis of the second exit optical surface is the entrance. The position is about 2.06 mm away from the side reference axis on the -Z side.
各走査レンズの各入射光学面は、次の(1)式で表現される特殊面である。 Each incident optical surface of each scanning lens is a special surface expressed by the following equation (1).
上記(1)式では、主走査対応方向に関する入射側基準軸からの距離をyとし、副走査対応方向に関する入射側基準軸からの距離をzとしている(図12(A)及び図12(B)参照)。すなわち、主走査対応方向及び副走査対応方向に関しては、入射側基準軸の位置を原点としている。そして、入射側基準軸を含み、主走査対応方向に平行な断面である「主走査断面」内の近軸曲率半径をRy、入射側基準軸を含み、主走査断面に直交する「副走査断面」内の近軸曲率半径をRzとしている。また、高次の係数をA、B、C、D…としている。さらに、Cm=1/Ry、Cs(y)=1/Rz、である。 In the above equation (1), the distance from the incident side reference axis in the main scanning corresponding direction is y, and the distance from the incident side reference axis in the sub scanning corresponding direction is z (FIGS. 12A and 12B). )reference). That is, with respect to the main scanning corresponding direction and the sub-scanning corresponding direction, the position of the incident side reference axis is set as the origin. The paraxial curvature radius in the “main scanning section” that includes the incident-side reference axis and is parallel to the main scanning-corresponding direction is Ry, includes the incident-side reference axis, and is orthogonal to the main scanning section. The paraxial radius of curvature in "" is Rz. Further, the higher-order coefficients are A, B, C, D. Furthermore, Cm = 1 / Ry and Cs (y) = 1 / Rz.
ところで、上記(1)式における(F0+F1・y+F2・y2+F3・y3+F4・y4+・・・・)zは、副走査対応方向に対する傾き量(以下では、「チルト量」ともいう)を表す部分である。このチルト量は、主走査対応方向の位置によって異なっている。なお、チルト量を持たないときには、F0,F1,F2,・・・、は全て0である。 By the way, (F0 + F1 · y + F2 · y 2 + F3 · y 3 + F4 · y 4 +...) Z in the above equation (1) is an inclination amount with respect to the sub-scanning corresponding direction (hereinafter also referred to as “tilt amount”). It is a part showing. This tilt amount differs depending on the position in the main scanning corresponding direction. When there is no tilt amount, F0, F1, F2,.
走査レンズ2105Bにおける第2入射光学面の上記(1)式におけるRy、Rz、及び各係数の具体例が図13に示されている。
A specific example of Ry, Rz, and each coefficient in the above equation (1) of the second incident optical surface in the
すなわち、各走査レンズの各入射光学面は、副走査対応方向に対する傾きが主走査対応方向の位置によって異なる平面である。なお、同一の面形状を上記(1)式とは別の式を用いて特定することも可能である。また、上記(1)式における原点を、2つの入射光学面で個別に設定しても良い。 That is, each incident optical surface of each scanning lens is a plane whose inclination with respect to the sub-scanning corresponding direction differs depending on the position in the main scanning corresponding direction. It is also possible to specify the same surface shape using an expression different from the above expression (1). Further, the origin in the above equation (1) may be set individually for the two incident optical surfaces.
各走査レンズの各射出光学面は、次の(2)式で表現される非球面である。 Each exit optical surface of each scanning lens is an aspherical surface expressed by the following equation (2).
第1射出光学面については、上記(2)式では、主走査対応方向に関する第1射出光学面の基準軸からの距離をyとし、副走査対応方向に関する第1射出光学面の基準軸からの距離をzとしている(図14(A)及び図14(B)参照)。すなわち、主走査対応方向及び副走査対応方向に関しては、第1射出光学面の基準軸の位置を原点としている。そして、第1射出光学面の基準軸を含み、主走査対応方向に平行な断面である「主走査断面」内の近軸曲率半径をRy、第1射出光学面の基準軸を含み、主走査断面に直交する「副走査断面」内の近軸曲率半径をRzとしている。また、高次の係数をA、B、C、D…としている。さらに、Cm=1/Ry、Cs(y)=1/Rz+ay+by2+cy3+dy4+ey5+fy6+gy7+hy8+iy9+jy10…、である。 For the first exit optical surface, in the above equation (2), the distance from the reference axis of the first exit optical surface in the main scanning correspondence direction is y, and the distance from the reference axis of the first exit optical surface in the sub scan correspondence direction is y. The distance is z (see FIGS. 14A and 14B). That is, with respect to the main scanning corresponding direction and the sub-scanning corresponding direction, the position of the reference axis of the first emission optical surface is the origin. The paraxial radius of curvature in the “main scanning section”, which is a section parallel to the main scanning corresponding direction, including the reference axis of the first emission optical surface, includes the reference axis of the first emission optical surface, and includes main scanning. The paraxial radius of curvature in the “sub-scanning cross section” orthogonal to the cross section is Rz. Further, the higher-order coefficients are A, B, C, D. Furthermore, Cm = 1 / Ry, Cs (y) = 1 / Rz + ay + by 2 + cy 3 + dy 4 + ey 5 + fy 6 + hy 7 + hy 8 + y 9 + ji 10 .
第2射出光学面については、上記(2)式では、主走査対応方向に関する第2射出光学面の基準軸からの距離をyとし、副走査対応方向に関する第2射出光学面の基準軸からの距離をzとしている(図15(A)及び図15(B)参照)。すなわち、主走査対応方向及び副走査対応方向に関しては、第2射出光学面の基準軸の位置を原点としている。そして、第2射出光学面の基準軸を含み、主走査対応方向に平行な断面である「主走査断面」内の近軸曲率半径をRy、第2射出光学面の基準軸を含み、主走査断面に直交する「副走査断面」内の近軸曲率半径をRzとしている。 For the second exit optical surface, in the above equation (2), the distance from the reference axis of the second exit optical surface in the main scanning correspondence direction is y, and the distance from the reference axis of the second exit optical surface in the sub scan correspondence direction is y. The distance is z (see FIGS. 15A and 15B). That is, with respect to the main scanning corresponding direction and the sub-scanning corresponding direction, the position of the reference axis of the second emission optical surface is set as the origin. The paraxial radius of curvature in the “main scanning section”, which is a section parallel to the main scanning corresponding direction, including the reference axis of the second exit optical surface, includes the reference axis of the second exit optical surface, and includes main scanning. The paraxial radius of curvature in the “sub-scanning cross section” orthogonal to the cross section is Rz.
上記(2)式におけるRy、Rz、及び各係数の具体例が図13に示されている。すなわち、各射出光学面は、副走査対応方向に関して強い光学的パワーを持つ面である。 Specific examples of Ry, Rz, and each coefficient in the above equation (2) are shown in FIG. That is, each exit optical surface is a surface having strong optical power in the sub-scanning corresponding direction.
走査レンズの肉厚は、光軸方向に関する上記(1)式の原点から上記(2)式の原点までの距離である(図16参照)。ここでは、各走査レンズの肉厚は約14mmである。 The thickness of the scanning lens is the distance from the origin of the above equation (1) to the origin of the above equation (2) in the optical axis direction (see FIG. 16). Here, the thickness of each scanning lens is about 14 mm.
各防塵ガラスは、主走査対応方向及び副走査対応方向のいずれも光学的パワーを持たない。各防塵ガラスの板厚は約1.9mmである。そして、各防塵ガラスと対応する感光体ドラム表面(被走査面)までの距離は約90mmである(図9参照)。 Each dustproof glass has no optical power in either the main scanning corresponding direction or the sub-scanning corresponding direction. The thickness of each dustproof glass is about 1.9 mm. The distance from each dustproof glass to the corresponding photosensitive drum surface (scanned surface) is about 90 mm (see FIG. 9).
各防塵ガラスは、その表面が副走査対応方向に対して14°傾斜している(図17参照)。なお、図17は、各光ビームがそれぞれ1本の直線となるようにXZ面上に展開した図である。 The surface of each dustproof glass is inclined by 14 ° with respect to the sub-scanning corresponding direction (see FIG. 17). FIG. 17 is a diagram developed on the XZ plane so that each light beam becomes one straight line.
また、各防塵ガラスは、その一方の面が上記(1)式で表現される特殊面である。各防塵ガラスの、上記(1)式におけるRy、Rz、及び各係数の具体例が図18に示されている。 Each dust-proof glass is a special surface whose one surface is expressed by the above formula (1). Specific examples of Ry, Rz, and coefficients in the above equation (1) of each dustproof glass are shown in FIG.
各感光体ドラム表面(被走査面)に形成された光スポットのスポット径は、主走査方向で約65μm、副走査方向で約70μmであった。 The spot diameter of the light spot formed on each photosensitive drum surface (surface to be scanned) was about 65 μm in the main scanning direction and about 70 μm in the sub scanning direction.
ところで、一例として図19に示されるように、ポリゴンミラー2104の回転中心から各偏向反射面までの距離にばらつき(図19ではΔd)があると、光ビームが偏向反射面に斜入射されたとき、偏向反射面での反射位置が副走査対応方向(ここでは、Z軸方向)に関して変化(図19ではΔS)する。そして、偏向反射面での反射位置が副走査対応方向に関して変化すると、被走査面においても副走査対応方向に関して結像位置が変化する。これは、被走査面における走査線のピッチ変動を招く。
As an example, as shown in FIG. 19, when there is a variation in the distance from the center of rotation of the
そこで、上記ばらつきがあると、偏向反射面を4面もっているポリゴンミラーでは、4ライン周期で走査線のピッチ変動が発生する。 Therefore, when there is the above-described variation, the polygon mirror having four deflecting and reflecting surfaces causes the pitch variation of the scanning lines at a cycle of four lines.
走査線のピッチ変動は、走査レンズの副走査対応方向における倍率をβとすると、△S×βとなる。そして、この値が5μm以上になると、出力画像上で濃度むらとなり、画像品質が大きく低下する。 The pitch variation of the scanning line is ΔS × β, where β is the magnification of the scanning lens in the sub-scanning corresponding direction. When this value is 5 μm or more, the density becomes uneven on the output image, and the image quality is greatly deteriorated.
なお、光ビームが偏向反射面に水平入射される場合には、上記ばらつきがあっても、副走査対応方向に関して反射位置は変化しないため、被走査面上の結像位置も変化しない。 When the light beam is incident horizontally on the deflecting / reflecting surface, the reflection position does not change in the sub-scanning corresponding direction even if there is the above-described variation, so that the imaging position on the surface to be scanned does not change.
上記画像品質の低下を抑制する第1の方法として、走査レンズとポリゴンミラーとの距離を大きくして、上記倍率βを小さくすることが考えられる。この場合は、走査レンズの主走査対応方向の長さを長くする必要があり、走査レンズのコスト上昇、光走査装置の大型化を招く。また、画角を一定とし、倍率βを小さくするには、ポリゴンミラーと感光体ドラムとの間の光路長を長くする必要があり、画像形成装置の大型化を招く。 As a first method for suppressing the deterioration of the image quality, it is conceivable to increase the distance β between the scanning lens and the polygon mirror to reduce the magnification β. In this case, it is necessary to lengthen the length of the scanning lens in the main scanning correspondence direction, which increases the cost of the scanning lens and increases the size of the optical scanning device. Further, in order to keep the angle of view constant and reduce the magnification β, it is necessary to increase the optical path length between the polygon mirror and the photosensitive drum, which leads to an increase in the size of the image forming apparatus.
上記画像品質の低下を抑制する第2の方法として、光ビームの斜入射角を小さくすることが考えられる。斜入射角が小さいと、副走査対応方向に関する偏向反射面での反射位置のずれΔSが小さくなる。 As a second method for suppressing the deterioration of the image quality, it is conceivable to reduce the oblique incident angle of the light beam. When the oblique incident angle is small, the reflection position shift ΔS on the deflecting reflecting surface in the sub-scanning corresponding direction is small.
しかしながら、光ビームの斜入射角が小さいと、同一の偏向反射面で反射された2つの光ビームのなす角度も小さくなり、一例として図20に示されるように、2つの光ビームを分離するための折り返しミラーと偏向反射面との距離が長くなる。すなわち、光走査装置の大型化を招く。 However, when the oblique incidence angle of the light beam is small, the angle formed by the two light beams reflected by the same deflecting reflection surface is also small, and as shown in FIG. 20 as an example, the two light beams are separated. The distance between the folding mirror and the deflecting reflecting surface becomes longer. That is, the optical scanning device is increased in size.
また、光ビームを斜入射させると、波面収差が増大する。副走査対応方向からみたときに、走査レンズの入射側の面の形状が、偏向反射面での反射位置を中心とする円弧形状でない限り、偏向反射面での反射位置から走査レンズにおける入射位置までの光路長は主走査対応方向の位置によって異なる。 Further, when the light beam is obliquely incident, the wavefront aberration increases. When viewed from the sub-scanning corresponding direction, unless the shape of the surface on the incident side of the scanning lens is an arc shape centered on the reflection position on the deflection reflection surface, from the reflection position on the deflection reflection surface to the incidence position on the scanning lens The optical path length differs depending on the position in the main scanning corresponding direction.
走査レンズの入射側の面の形状を上記円弧形状にすることは、光学性能を維持する上で困難である。そこで、通常、ポリゴンミラーで偏向され走査レンズに入射する光ビームは、主走査対応方向からみたときに、光軸以外の位置では、光学面に対し垂直に入射することはなく、0°以外の入射角で入射する(図21参照)。 It is difficult to keep the shape of the surface on the incident side of the scanning lens in the arc shape in order to maintain optical performance. Therefore, normally, the light beam deflected by the polygon mirror and incident on the scanning lens does not enter perpendicularly to the optical surface at a position other than the optical axis when viewed from the direction corresponding to the main scanning, and other than 0 °. Incident at an incident angle (see FIG. 21).
また、ポリゴンミラーで反射された光ビームは、主走査対応方向にある幅を持っており、該光ビーム内で主走査対応方向の両端の光線は、偏向反射面から走査レンズの入射位置までの光路長が異なり、かつ、副走査対応方向に対して傾斜している。そこで、該光ビームは、ねじれた状態で走査レンズに入射することになる。 In addition, the light beam reflected by the polygon mirror has a certain width in the main scanning direction, and the light beams at both ends in the main scanning direction in the light beam travel from the deflection reflection surface to the incident position of the scanning lens. The optical path lengths are different and are inclined with respect to the sub-scanning corresponding direction. Therefore, the light beam is incident on the scanning lens in a twisted state.
このねじれた状態の光ビームが副走査対応方向に関して強い光学的パワーを持つ走査レンズに入射すると波面収差を増大させる。つまり、副走査対応方向に関して強い光学的パワーを持つ面に、スキュー特性をもつ光ビームが入射することで、該光ビーム内で主走査対応方向の両端の光線の屈折角が異なり、被走査面上では各光線は一点に集まらず、光スポットに太りが生じる。 When this twisted light beam is incident on a scanning lens having strong optical power in the sub-scanning corresponding direction, the wavefront aberration is increased. That is, when a light beam having a skew characteristic is incident on a surface having strong optical power in the sub-scanning corresponding direction, the refraction angles of the light beams at both ends in the main scanning corresponding direction in the light beam are different. In the above, each light beam is not collected at one point, and the light spot becomes fat.
また、入射光ビームにおける主走査対応方向の両端の光線の副走査対応方向に関する走査レンズへの入射位置の差は、一般的な走査レンズでは、該光ビームの主走査対応方向に関する入射位置が光軸から離れるほど大きくなる。すなわち、光ビームの主走査対応方向に関する入射位置が光軸から離れるほど、該光ビームのねじれが大きくなり、被走査面上での光スポットは、波面収差の劣化による太りが大きくなる。 In addition, the difference in the incident position of the light beam at both ends of the incident light beam in the main scanning corresponding direction to the scanning lens in the sub scanning corresponding direction is that the incident position of the light beam in the main scanning corresponding direction is light. The larger the distance from the axis, the larger. That is, the farther the incident position of the light beam in the direction corresponding to the main scanning is away from the optical axis, the greater the twist of the light beam, and the light spot on the scanned surface becomes thicker due to the deterioration of wavefront aberration.
本実施形態における各走査レンズでは、一例として図22に示されるように、入射側の面が副走査対応方向に対して傾斜しているため、入射側の面を透過した2つの光ビームのなす角度(θout)を、入射時の角度(θin)よりも大きくすることができる。 In each scanning lens in the present embodiment, as shown in FIG. 22 as an example, since the incident side surface is inclined with respect to the sub-scanning corresponding direction, it is formed by two light beams transmitted through the incident side surface. The angle (θout) can be made larger than the incident angle (θin).
そこで、一例として図23に示されるように、2つの光ビームの斜入射角が小さくても、2つの光ビームを分離するための折り返しミラーと偏向反射面との距離を短くすることができる。 Therefore, as shown in FIG. 23 as an example, even if the oblique incident angles of the two light beams are small, the distance between the folding mirror for separating the two light beams and the deflecting reflection surface can be shortened.
この結果、2つの光ビームの斜入射角を小さくすることができるため、前記偏向反射面での反射位置のずれΔSが小さくなり、上記倍率βを小さくすることなく、すなわち、走査レンズをポリゴンミラーから遠ざけることなしに、走査線のピッチ変動を低減することができる。 As a result, since the oblique incident angle of the two light beams can be reduced, the deviation ΔS of the reflection position on the deflecting reflection surface is reduced, so that the magnification β is not reduced. The pitch variation of the scanning line can be reduced without being away from the scanning line.
次に、本実施形態における各走査レンズの上記特殊面の形状を平面形状としている理由について説明する。 Next, the reason why the shape of the special surface of each scanning lens in the present embodiment is a planar shape will be described.
仮に、特殊面が副走査対応方向に関して曲率を持っていると、副走査対応方向に関する位置毎に主走査対応方向の形状が大きく異なることとなる。このとき、温度変動や光学素子の組み付け誤差に起因して副走査対応方向に関する光ビームの入射位置がずれると、大きな倍率誤差が発生する。そして、多色の画像形成装置においては、各色間での被走査面における光スポットの位置にずれを生じ、その結果、出力画像に色ずれが発生する。 If the special surface has a curvature in the sub-scanning corresponding direction, the shape in the main-scanning corresponding direction is greatly different for each position in the sub-scanning corresponding direction. At this time, if the incident position of the light beam in the sub-scanning corresponding direction is shifted due to temperature variation or an optical element assembly error, a large magnification error occurs. In a multicolor image forming apparatus, the position of the light spot on the surface to be scanned between the colors is shifted, and as a result, the output image has a color shift.
一方、特殊面の形状が平面形状の場合には、副走査対応方向に関する位置による主走査対応方向の形状変化を小さくでき、副走査対応方向に関する光ビームの入射位置がずれても、倍率誤差が大きくなることはない。 On the other hand, when the shape of the special surface is a planar shape, the change in shape in the main scanning correspondence direction due to the position in the sub scanning correspondence direction can be reduced, and even if the incident position of the light beam in the sub scanning correspondence direction is deviated, the magnification error does not occur. It will never grow.
なお、本実施形態における各走査レンズの特殊面は、副走査対応方向の位置に応じて主走査対応方向に関する形状が異なるが、副走査対応方向に関して曲率を持つ場合に比べて、主走査対応方向に関する形状変化は極めて小さい。 Note that the special surface of each scanning lens in the present embodiment has a different shape in the main scanning corresponding direction depending on the position in the sub scanning corresponding direction, but the main scanning corresponding direction as compared with the case of having a curvature in the sub scanning corresponding direction. The shape change for is very small.
また、仮に、特殊面が副走査対応方向に関して曲率を持っていると、入射光線が副走査対応方向にシフトした場合、入射側の面を透過した光線の進行方向が変化する(図24参照)。この場合には、被走査面上において大きな走査線曲がりが発生する。また、光ビームのスキューが発生し、波面収差の増大、光スポットのスポット径の太りが生じる。 Also, if the special surface has a curvature in the sub-scanning corresponding direction, the traveling direction of the light transmitted through the incident-side surface changes when the incident light is shifted in the sub-scanning corresponding direction (see FIG. 24). . In this case, a large scanning line curve occurs on the surface to be scanned. In addition, light beam skew occurs, which increases wavefront aberration and increases the spot diameter of the light spot.
一方、特殊面の形状が平面形状の場合には、入射光線が副走査対応方向にシフトしても、入射側の面を透過した光線の進行方向はシフトするのみで、その変化は小さい(図25参照)。 On the other hand, when the shape of the special surface is a planar shape, even if the incident light beam is shifted in the sub-scanning corresponding direction, the traveling direction of the light beam transmitted through the incident side surface is only shifted, and the change is small (see FIG. 25).
以上の理由から、本実施形態における各走査レンズの特殊面は、平面形状としている。 For the above reasons, the special surface of each scanning lens in the present embodiment has a planar shape.
ところで、波面収差を補正するには、副走査対応方向に関して強い光学的パワーを持つ光学面への入射位置を補正し、被走査面上で一点に集光するようにする必要がある。なお、1枚構成の走査レンズにおいては、副走査対応方向に関して強い光学的パワーを持つ光学面は射出側の光学面である。 By the way, in order to correct the wavefront aberration, it is necessary to correct the incident position on the optical surface having a strong optical power in the sub-scanning corresponding direction so that the light is condensed at one point on the surface to be scanned. In the single-lens scanning lens, the optical surface having strong optical power in the sub-scanning corresponding direction is the exit-side optical surface.
本実施形態における各走査レンズでは、入射光学面における副走査対応方向に対する傾斜角を、主走査対応方向に関する位置に応じて異ならせることで、副走査対応方向に関して強い光学的パワーを持つ射出光学面への光線の入射位置を調整し、波面収差を補正している。すなわち、斜入射光学系を用いることによる波面収差の増大を補正している。 In each scanning lens according to the present embodiment, an emission optical surface having strong optical power in the sub-scanning corresponding direction is obtained by varying the inclination angle of the incident optical surface with respect to the sub-scanning corresponding direction according to the position in the main scanning corresponding direction. The wavefront aberration is corrected by adjusting the incident position of the light beam. That is, the increase in wavefront aberration due to the use of the oblique incidence optical system is corrected.
なお、本実施形態における各走査レンズでは、入射側基準軸の近傍においても、入射光学面は、副走査対応方向に対して傾斜しているが、入射側基準軸の近傍では、主走査対応方向における走査レンズの端部近傍に比べて、光ビームのスキューは極めて小さいため不都合は生じない。 In each scanning lens according to the present embodiment, the incident optical surface is inclined with respect to the sub-scanning corresponding direction even in the vicinity of the incident-side reference axis. Compared with the vicinity of the end of the scanning lens in FIG. 4, the skew of the light beam is extremely small, so there is no problem.
また、本実施形態における各走査レンズの入射側の面は、光ビームが透過する主走査対応方向の全領域において、副走査対応方向に対して傾斜している。 In addition, the surface on the incident side of each scanning lens in this embodiment is inclined with respect to the sub-scanning corresponding direction in the entire region in the main scanning corresponding direction through which the light beam is transmitted.
走査レンズの入射側の面を、各光学面から射出された2つの光ビームの間隔が副走査対応方向に関して広がるような形状とすることで、該走査レンズの入射側の面を成形するのに用いられる金型部品の形状を、図26に示されるように、主走査対応方向全域で山形(光学面としては谷形)とすることができる。金型部品側の形状が谷形の場合、各面の副走査対応方向の稜線部の加工が困難となる。具体的には、加工時のバイトの逃げ部が必要となるため、副走査対応方向に並ぶレンズ面の間隔を広げる必要が生じ、走査レンズが大型化してしまう。副走査対応方向に並ぶレンズ面の間隔が広がると、斜入射角を大きくする必要が生じる等の不都合が発生する。 The surface on the incident side of the scanning lens is shaped so that the distance between the two light beams emitted from each optical surface is widened in the sub-scanning corresponding direction, thereby forming the surface on the incident side of the scanning lens. As shown in FIG. 26, the shape of the mold part used can be a mountain shape (a valley shape as an optical surface) in the entire main scanning direction. When the shape on the mold part side is a valley shape, it is difficult to process the ridge line portion in the sub-scanning corresponding direction of each surface. Specifically, since a clearance portion for the cutting tool is required at the time of processing, it is necessary to widen the distance between the lens surfaces arranged in the sub-scanning corresponding direction, and the scanning lens becomes large. When the interval between the lens surfaces arranged in the sub-scanning corresponding direction is widened, there arises a disadvantage that the oblique incident angle needs to be increased.
ところで、仮に、走査レンズにおける射出光学面が1面の場合には、一例として図27に示されるように、副走査対応方向に関して軸外を光ビームが通過するため、走査レンズから射出される2つの光ビームは、副走査対応方向に関して互いの間隔が徐々に狭くなる。この場合は、2つの光ビームを分離するための折り返しミラーの配置位置を設定するのが難しくなる。 By the way, if there is only one exit optical surface in the scanning lens, as shown in FIG. 27 as an example, the light beam passes off-axis in the sub-scanning corresponding direction, so that it is emitted from the scanning lens 2. The intervals between the two light beams are gradually narrowed in the sub-scanning corresponding direction. In this case, it is difficult to set the arrangement position of the folding mirror for separating the two light beams.
一方、本実施形態における各走査レンズでは、一例として図28に示されるように、2つの光ビームは、各射出光学面の基準軸近傍を通過しているため、副走査対応方向への屈折を抑制することができる。つまり、本実施形態における各走査レンズの射出側の面は、結像作用を有しつつ、2つの光ビームのなす角度を維持することができる。 On the other hand, in each scanning lens according to the present embodiment, as shown in FIG. 28 as an example, the two light beams pass through the vicinity of the reference axis of each exit optical surface, so that they are refracted in the sub-scanning corresponding direction. Can be suppressed. That is, the surface on the exit side of each scanning lens in the present embodiment can maintain the angle formed by the two light beams while having an imaging function.
また、本実施形態では、同一の偏向反射面に入射する2つの光ビームは、該偏向反射面に入射する前に、副走査対応方向からみたときに交差している。そして、その交差位置近傍にシリンドリカルレンズが配置されている。ここでの交差は、必ずしも2つの光ビームがぶつかり合う必要はなく、単に、副走査対応方向からみたときに交差しているようにみえれば良い。 In the present embodiment, two light beams incident on the same deflecting / reflecting surface intersect when viewed from the sub-scanning corresponding direction before entering the deflecting / reflecting surface. A cylindrical lens is disposed in the vicinity of the intersection position. The intersection here does not necessarily need to collide with the two light beams, but it may simply appear as if they intersect when viewed from the sub-scanning corresponding direction.
これにより、一例として図29及び図30に示されるように、ポリゴンミラーと走査レンズとの距離を長くすることなく、斜入射角を小さくすることができる。 Thereby, as shown in FIG. 29 and FIG. 30 as an example, the oblique incidence angle can be reduced without increasing the distance between the polygon mirror and the scanning lens.
この場合、2つの光ビームは、副走査対応方向に関して、同一の偏向反射面の異なる位置に入射するため、従来の斜入射光学系を用いた場合よりも、偏向反射面の厚さを厚くする必要がある。但し、本実施形態では、偏向反射面の厚さを約4mmと抑えているため、高コスト化、消費電力の増加、騒音の増大を招来することは、ほとんどない。なお、2つの光ビームがそれぞれ水平入射され、2つの走査レンズを副走査対応方向に重ねて配置した場合、偏向反射面の厚さは8〜10mm程度になることが多い。 In this case, since the two light beams are incident on different positions of the same deflecting / reflecting surface with respect to the sub-scanning corresponding direction, the thickness of the deflecting / reflecting surface is made thicker than when the conventional oblique incidence optical system is used. There is a need. However, in this embodiment, since the thickness of the deflecting reflection surface is suppressed to about 4 mm, there is almost no increase in cost, increase in power consumption, and increase in noise. When the two light beams are horizontally incident and the two scanning lenses are arranged so as to overlap each other in the sub-scanning corresponding direction, the thickness of the deflection reflection surface is often about 8 to 10 mm.
また、従来の斜入射光学系を用いた場合では、斜入射角は、3〜5°程度に設定されることが多いが、本実施形態では、斜入射角を1°程度とすることができる。 In addition, when a conventional oblique incidence optical system is used, the oblique incidence angle is often set to about 3 to 5 °, but in this embodiment, the oblique incidence angle can be set to about 1 °. .
また、本実施形態では、シリンドリカルレンズを、同一の偏向反射面に向かう2つの光ビームで共用し、かつ、2つの光ビームが偏向反射面に入射する前に、副走査対応方向からみたときに交差する位置に配置している。この場合、部品点数を減らすことができる。 In this embodiment, the cylindrical lens is shared by two light beams directed to the same deflection reflection surface, and when viewed from the sub-scanning corresponding direction before the two light beams enter the deflection reflection surface. It is arranged at the crossing position. In this case, the number of parts can be reduced.
各防塵ガラスの特殊面は、主走査対応方向の位置に応じて副走査対応方向に対する傾斜角が異なっている。そこで、各防塵ガラスに入射した光ビームは、該光ビームの主走査対応方向に関する入射位置に応じて、その光路が副走査対応方向に関して曲げられる。ここでは、これにより、感光体ドラム表面での走査線曲がりを補正している。本実施形態では、走査線曲がりを20μm以下とすることができた。なお、走査線曲がりとは、感光体ドラム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のPV(Peak to Valley)値である。 The special surfaces of each dustproof glass have different inclination angles with respect to the sub-scanning corresponding direction depending on the position in the main-scanning corresponding direction. Therefore, the optical path of the light beam incident on each dustproof glass is bent in the sub-scanning corresponding direction according to the incident position of the light beam in the main scanning corresponding direction. Here, this corrects the scanning line curve on the surface of the photosensitive drum. In this embodiment, the scanning line bending can be set to 20 μm or less. The scanning line bending is a PV (Peak to Valley) value at a position in the sub-scanning direction of a light spot formed on the surface of the photosensitive drum.
ところで、特に主走査対応方向に関して光ビームが絞られていない場所に、走査線曲がり補正用の特殊面を配置すると、光ビームがねじれ状態となって波面収差を増大させるおそれがある。そこで、本実施形態では、主走査対応方向に関して光ビームが絞られている場所、つまり感光体ドラムに近い位置に走査線曲がり補正用の特殊面を配置している。これにより、波面収差を増大させることなく走査線曲がりを補正することができる。 By the way, if a special surface for correcting the scanning line curvature is arranged at a place where the light beam is not particularly focused in the main scanning correspondence direction, the light beam may be twisted to increase the wavefront aberration. Therefore, in the present embodiment, a special surface for correcting the scanning line curve is arranged at a position where the light beam is focused in the main scanning direction, that is, at a position close to the photosensitive drum. Thereby, it is possible to correct the scanning line bending without increasing the wavefront aberration.
また、感光体ドラムに近い位置では、主走査方向に関して、感光体ドラムの各位置に向かう光ビームがより分離されており、隣り合う光ビームの重なりが小さい。このため、各防塵ガラスの特殊面における傾き量を細かく設定することができる。 Further, at a position close to the photosensitive drum, the light beams directed to the respective positions of the photosensitive drum are further separated in the main scanning direction, and the overlapping of adjacent light beams is small. For this reason, the inclination amount in the special surface of each dustproof glass can be set finely.
また、各防塵ガラスは、主走査対応方向及び副走査対応方向ともに光学的パワーを持っていない。この場合は、各防塵ガラスは略平行平板状とすることができ、ほぼ一様な肉厚となる。また、その材質を樹脂とした場合には、成形が容易で形状精度が向上する。なお、実際には、特殊面を有しているため、完全に一様な肉厚とはならないが、特殊面における副走査対応方向に対するチルト量は小さく、成形上は平行平板とみなすことができる。 In addition, each dustproof glass has no optical power in both the main scanning corresponding direction and the sub-scanning corresponding direction. In this case, each dustproof glass can be made into a substantially parallel flat plate shape, and has a substantially uniform thickness. Further, when the material is resin, molding is easy and shape accuracy is improved. Actually, since it has a special surface, it does not have a completely uniform thickness, but the tilt amount with respect to the sub-scanning corresponding direction on the special surface is small, and can be regarded as a parallel plate for molding. .
更に、各防塵ガラスは、光走査装置内にトナーや埃が入り込むのを防止する機能を有しているため、部品点数を増加させることなく、良好な光学性能を有する光走査装置を提供することができる。 Furthermore, since each dustproof glass has a function of preventing toner and dust from entering the optical scanning device, an optical scanning device having good optical performance can be provided without increasing the number of components. Can do.
なお、防塵ガラス2109a及び防塵ガラス2109bは、光ビームLBa及び光ビームLBbがそれぞれ1本の直線となるようにXZ面上に展開したとき、走査レンズ2105Aの入射側基準軸を含み、XY面に平行な面に対し、配置位置、面形状ともに対称である。
The dust-
同様に、防塵ガラス2109c及び防塵ガラス2109dは、光ビームLBc及び光ビームLBdがそれぞれ1本の直線となるようにXZ面上に展開したとき、走査レンズ2105Bの入射側基準軸を含み、XY面に平行な面に対し、配置位置、面形状ともに対称である。
Similarly, the dust-
以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置2010によると、4つの光源(2200a〜2200e)、複数の偏向反射面を有し、各光源から射出された光ビーム(LBa〜LBd)を偏向するポリゴンミラー2104、該ポリゴンミラー2104で偏向された2つの光ビーム(LBa、LBb)が入射する走査レンズ2105A、該ポリゴンミラー2104で偏向された2つの光ビーム(LBc、LBd)が入射する走査レンズ2105B、各走査レンズを通過した光ビームを対応する感光体ドラムに導く複数の折り返しミラー、及び折り返しミラーを介した光ビームが通過する4つの防塵ガラスなどを備えている。
As described above, according to the
各光源から射出された光ビーム(LBa〜LBd)は、いずれもポリゴンミラー2104に斜入射される。
All the light beams (LBa to LBd) emitted from the respective light sources are obliquely incident on the
そして、走査レンズ2105Aは、光ビームLBaに対応する第1入射光学面と第1射出光学面、及び光ビームLBbに対応する第2入射光学面と第2射出光学面を有している。
The
また、走査レンズ2105Bは、光ビームLBdに対応する第1入射光学面と第1射出光学面、及び光ビームLBcに対応する第2入射光学面と第2射出光学面を有している。
Further, the
各走査レンズの各入射光学面は、副走査対応方向に対する傾きが主走査対応方向の位置によって異なる平面である。また、各走査レンズの各射出光学面は、副走査対応方向に関して強い光学的パワーを持つ面である。 Each incident optical surface of each scanning lens is a flat surface whose inclination with respect to the sub-scanning corresponding direction differs depending on the position in the main scanning corresponding direction. Each exit optical surface of each scanning lens is a surface having strong optical power in the sub-scanning corresponding direction.
これにより、同一の偏向反射面で偏向された2つの光ビームを分離するための折り返しミラーと偏向反射面との距離を短くするとともに、同一の偏向反射面に入射する2つの光ビームの斜入射角を小さくすることができる。また、斜入射による波面収差を小さくすることができる。さらに、各走査レンズを成形する際に用いられる金型部品を容易に精度良く作製することができる。 This shortens the distance between the folding mirror for separating two light beams deflected by the same deflecting reflection surface and the deflecting reflecting surface, and oblique incidence of the two light beams incident on the same deflecting reflecting surface. The corner can be reduced. In addition, wavefront aberration due to oblique incidence can be reduced. Furthermore, it is possible to easily and accurately produce a mold part used when molding each scanning lens.
また、主走査対応方向からみたときに、同一の偏向反射面に入射する2つの光ビームは、交差してから該偏向反射面に入射している。この場合、斜入射角を小さくすることなく、ポリゴンミラー2104と各走査レンズとの距離を短くすることができる。
Further, when viewed from the main scanning corresponding direction, the two light beams incident on the same deflecting / reflecting surface enter the deflecting / reflecting surface after intersecting each other. In this case, the distance between the
また、各防塵ガラスは、主走査対応方向及び副走査対応方向のいずれに関しても光学的パワーを持たず、少なくとも一面に、主走査対応方向の位置に応じて副走査対応方向に対する傾斜角が異なる特殊面を有している。この場合、感光体ドラム表面での走査線曲がりを小さくすることができ、複数のトナー画像を重ねた際の色ずれを少なくすることができる。 In addition, each dustproof glass has no optical power in either the main scanning corresponding direction or the sub scanning corresponding direction, and at least one surface has a special inclination angle with respect to the sub scanning corresponding direction depending on the position in the main scanning corresponding direction. Has a surface. In this case, the scanning line curve on the surface of the photosensitive drum can be reduced, and color misregistration when a plurality of toner images are superimposed can be reduced.
そこで、走査精度を低下させることなく、低コスト化及び小型化を図ることができる。 Thus, cost reduction and size reduction can be achieved without reducing the scanning accuracy.
また、偏向反射面に入射する光ビームを斜入射させているため、光走査装置を構成する部品の中でコスト比率の高いポリゴンミラーの厚さを、水平入射させる場合よりも小さくすることができる。すなわち、ポリゴンミラーを小型化することができる。この小型化に伴い、コストを下げるだけでなく、消費電力や騒音を低減し環境を考慮した光走査装置の提供が可能となる。 Further, since the light beam incident on the deflecting / reflecting surface is obliquely incident, the thickness of the polygon mirror having a high cost ratio among the components constituting the optical scanning device can be made smaller than that in the case where it is incident horizontally. . That is, the polygon mirror can be reduced in size. With this miniaturization, it is possible to provide an optical scanning device that not only lowers the cost but also reduces power consumption and noise and considers the environment.
また、1つの走査レンズが2つの画像形成ステーションで共用されているため、部品点数を低減し低コスト化を図ることができる。 In addition, since one scanning lens is shared by two image forming stations, the number of parts can be reduced and the cost can be reduced.
また、各走査レンズでは、副走査対応方向に沿って並ぶ2つ光学面を近接することが可能であり、従来のように2つの走査レンズを副走査対応方向に重ねて配置する場合に比べて、斜入射角を小さくしたり、走査レンズを小型化することができる。 In addition, each scanning lens allows two optical surfaces arranged along the sub-scanning corresponding direction to be close to each other, as compared with the case where two scanning lenses are arranged in the sub-scanning corresponding direction as in the prior art. The oblique incident angle can be reduced, and the scanning lens can be reduced in size.
また、ポリゴンミラー2104から感光体ドラムに至る光学レイアウトの自由度が高い。特に、各走査レンズをポリゴンミラー2104の近くに配置することができるため、副走査対応方向において光走査装置の小型化(薄型化)を図ることができる。
Further, the degree of freedom in optical layout from the
また、本実施形態に係るカラープリンタ2000によると、光走査装置2010を備えているため、結果として、高い画像品質を維持しつつ、低コスト化及び小型化を図ることができる。
Further, since the
なお、上記実施形態では、偏向反射面に光ビームを斜入射させるため、光源及び偏向器前光学系が、XY面に対して傾斜して配置される場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、偏向器前光学系にミラーを加え、該ミラーによって光ビームを傾斜させても良い。 In the above-described embodiment, the light source and the pre-deflector optical system are inclined with respect to the XY plane in order to make the light beam obliquely incident on the deflecting / reflecting surface. However, the present invention is not limited thereto. It is not a thing. For example, a mirror may be added to the pre-deflector optical system, and the light beam may be tilted by the mirror.
また、上記実施形態において、各光源がそれぞれ複数の発光部を有していても良い。この場合には、複数の光ビームで被走査面を同時に走査することができ、画像形成の高速化、及び画像の高密度化を図ることができる。 Moreover, in the said embodiment, each light source may each have a some light emission part. In this case, the surface to be scanned can be scanned simultaneously with a plurality of light beams, so that the image formation speed can be increased and the image density can be increased.
また、上記実施形態において、同一の偏向反射面に入射する2つの光ビームを射出する2つの光源を主走査対応方向に離間させ、2つのシリンドリカルレンズを各光源に対応して設けても良い。この場合は、走査レンズの副走査対応方向に沿って並ぶ2つの光学面の形状を互いに異ならせることで良好な光学特性を得ることが可能である。 In the above-described embodiment, two light sources that emit two light beams incident on the same deflecting / reflecting surface may be separated in the main scanning corresponding direction, and two cylindrical lenses may be provided corresponding to the respective light sources. In this case, it is possible to obtain good optical characteristics by making the shapes of the two optical surfaces arranged along the sub-scanning corresponding direction of the scanning lens different from each other.
また、上記実施形態において、同一の偏向反射面に入射する2つの光ビームに対してシリンドリカルレンズを共用化しつつ、カップリングレンズの干渉を避けるため、該2つの光ビームを射出する2つの光源を主走査対応方向に離間させても良い。この場合、副走査対応方向からみたときに、偏向反射面近傍で該2つの光ビームを交差させることが望ましい。また、2つの光源の主走査対応方向に関する離間距離が小さいときには、走査レンズの副走査対応方向に沿って並ぶ2つの光学面の形状を同一形状としても良い。 In the above embodiment, in order to avoid the interference of the coupling lens while sharing the cylindrical lens with respect to the two light beams incident on the same deflecting / reflecting surface, the two light sources for emitting the two light beams are used. They may be separated in the main scanning corresponding direction. In this case, it is desirable that the two light beams intersect in the vicinity of the deflecting reflection surface when viewed from the sub-scanning corresponding direction. Further, when the separation distance between the two light sources in the main scanning correspondence direction is small, the shapes of the two optical surfaces arranged along the sub scanning correspondence direction of the scanning lens may be the same.
また、上記実施形態では、画像形成装置が4つの感光体ドラムを有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、画像形成装置が5つの感光体ドラムを有していても良い。 In the above embodiment, the case where the image forming apparatus has four photosensitive drums has been described. However, the present invention is not limited to this. For example, the image forming apparatus may have five photosensitive drums. good.
また、上記実施形態では、走査線曲がり補正用の特殊面が防塵ガラスに設けられている場合について説明したが、これに限定されるものではなく、防塵ガラスとは別に走査線曲がり補正用の特殊面を有する光学素子を備えていても良い。 In the above embodiment, the case where the special surface for correcting the scanning line curvature is provided on the dustproof glass is not limited to this, and the special surface for correcting the scanning line curvature is separate from the dustproof glass. An optical element having a surface may be provided.
また、上記実施形態では、光走査装置2010がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。
In the above embodiment, the case where the
以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、走査精度を低下させることなく、低コスト化及び小型化を図るのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高い画像品質を維持しつつ、低コスト化及び小型化を図るのに適している。 As described above, the optical scanning device of the present invention is suitable for cost reduction and size reduction without reducing the scanning accuracy. The image forming apparatus according to the present invention is suitable for cost reduction and size reduction while maintaining high image quality.
2000…カラープリンタ(画像形成装置)、2010…光走査装置、K1,C1,M1,Y1…感光体ドラム(像担持体)、2104…ポリゴンミラー(光偏向器)、2105A…走査レンズ、2105B…走査レンズ、2109a〜2109d…防塵ガラス(光学素子)、2200a〜2200d…光源、2204A…シリンドリカルレンズ、2204B…シリンドリカルレンズ。 2000 ... color printer (image forming apparatus), 2010 ... optical scanning device, K1, C1, M1, Y1 ... photosensitive drum (image carrier), 2104 ... polygon mirror (optical deflector), 2105A ... scanning lens, 2105B ... Scanning lens, 2109a to 2109d ... dustproof glass (optical element), 2200a to 2200d ... light source, 2204A ... cylindrical lens, 2204B ... cylindrical lens.
Claims (9)
前記複数の被走査面に対応する複数の光源と;
主走査方向に直交する副走査方向に平行な軸回りに複数の偏向反射面を回転させ、前記複数の光源からの光ビームを偏向する光偏向器と;
少なくとも1枚の走査レンズを含み、前記光偏向器で偏向された複数の光ビームをそれぞれ対応する被走査面上に集光する走査光学系と;を備え、
前記複数の光ビームは、いずれも前記光偏向器の回転軸に直交する面に対して傾斜した方向から前記光偏向器の偏向反射面に入射し、
前記走査レンズは、光ビームの入射側及び射出側が、それぞれ前記複数の光ビームに対応する複数の光学面を有し、
前記入射側の複数の光学面それぞれと、主走査方向における任意の位置で主走査方向に直交する仮想平面との交線は、副走査方向に対して傾斜している直線であり、
前記入射側の複数の光学面それぞれと、副走査方向における任意の位置で副走査方向に直交する仮想平面との交線は、曲線であることを特徴とする光走査装置。 An optical scanning device that scans a plurality of scanned surfaces with a light beam in the main scanning direction,
A plurality of light sources corresponding to the plurality of scanned surfaces;
An optical deflector that rotates a plurality of deflection reflecting surfaces around an axis parallel to a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction to deflect light beams from the plurality of light sources;
A scanning optical system including at least one scanning lens, and condensing a plurality of light beams deflected by the optical deflector on a corresponding scanned surface, respectively.
The plurality of light beams are incident on the deflection reflection surface of the optical deflector from a direction inclined with respect to a plane orthogonal to the rotation axis of the optical deflector,
The scanning lens has a plurality of optical surfaces respectively corresponding to the plurality of light beams on an incident side and an exit side of the light beam,
The line of intersection of a plurality of optical surfaces on the incident side respectively, a virtual plane perpendicular to the main scanning direction at any position in the main scanning direction, Ri straight der which is inclined with respect to the sub-scanning direction,
An optical scanning device characterized in that an intersection line between each of the plurality of incident-side optical surfaces and a virtual plane orthogonal to the sub-scanning direction at an arbitrary position in the sub-scanning direction is a curve .
前記入射側の各光学面の副走査方向に対する傾斜角は、該入射側の各光学面から射出された2つの光ビームの間隔が副走査方向に関して広がるように設定されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の光走査装置。 The plurality of light beams are two light beams;
An inclination angle of each optical surface on the incident side with respect to the sub-scanning direction is set such that an interval between two light beams emitted from the respective optical surfaces on the incident side is widened in the sub-scanning direction. The optical scanning device according to claim 1.
前記光学素子は、主走査方向及び副走査方向のいずれに関しても光学的パワーを持たず、一方の面は、主走査方向の位置に応じて副走査方向に対する傾斜角が異なることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の光走査装置。 An optical element disposed between the scanning lens and the surface to be scanned;
The optical element has no optical power in any of the main scanning direction and the sub-scanning direction, and one surface has an inclination angle with respect to the sub-scanning direction depending on a position in the main scanning direction. Item 7. The optical scanning device according to any one of Items 1 to 6.
前記複数の像担持体を、それぞれ対応する画像情報に応じて変調された光ビームにより走査する請求項1〜8のいずれか一項に記載の光走査装置と;を備える画像形成装置。 A plurality of image carriers;
An image forming apparatus comprising: the optical scanning device according to claim 1, wherein each of the plurality of image carriers is scanned with a light beam modulated according to corresponding image information.
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