JP6007536B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents
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- G02B26/12—Scanning systems using multifaceted mirrors
- G02B26/124—Details of the optical system between the light source and the polygonal mirror
Description
この光走査装置において、入射光学系は、主走査方向のパワーと副走査方向のパワーが異なるアナモフィック集光レンズを有する。アナモフィック集光レンズは、少なくとも1つのレンズ面に回折レンズ構造を有し、当該回折レンズ構造による光路長の付加量φ[rad]を、光軸からの高さhの関数で次のように定義し、
φ(h)=M(P2・h2+P4・h4+・・・)
(ここで、
Pn:高さhのn次(nは偶数)の項の係数
M :回折次数
とする)
主走査方向の有効径hmmax[mm]、主走査方向の焦点距離fm[mm]、主走査方向の開口数NAmが、
−216≦P2≦−49
1100≦P4・(hmmax)4/(fm・NAm4)≦3800
10≦fm≦35
を満たす。また、アナモフィック集光レンズは、第1波長λ1[nm]における波面収差WFE1[λrms]が、
WFE1≦0.01
を満たす。
380≦P4・(hsmax)4/(fs・NAs4)≦780
8≦fs≦21
を満たすことが望ましい。
|WFE1−WFE2|≦0.005
を満たすことが望ましい。
画像形成装置の一例としてのレーザプリンタ1は、本体ケーシング2内に用紙3を給紙するためのフィーダ部4や、給紙された用紙3に画像を形成するための画像形成部5などを備えている。
本体ケーシング2の前側(以下の説明において、図1における右を前、左を後とする。)には、開閉自在なフロントカバー11が設けられており、フロントカバー11を開いたときにできる開口から、後述するプロセスカートリッジ30が着脱自在となっている。
フィーダ部4は、本体ケーシング2内の底部に着脱可能に装着される給紙トレイ12と、給紙トレイ12内に設けられた用紙押圧板13を備えている。また、フィーダ部4は、給紙トレイ12の一端側端部の上方に設けられる給紙ローラ14および給紙パットド15と、給紙ローラ14に対し用紙3の搬送方向の下流側に設けられる紙粉取りローラ16,17を備えている。さらに、フィーダ部4は、紙粉取りローラ16,17に対して下流側に設けられるレジストローラ18を備えている。
画像形成部5は、光走査装置の一例としてのスキャナ20、プロセスカートリッジ30、定着装置40などを備えている。
スキャナ20は、本体ケーシング2内の上部に設けられている。このスキャナ20は、入力される画像データに応じてレーザ光を明滅させながら、プロセスカートリッジ30の感光体ドラム32の表面上に走査させる。スキャナ20の構成の詳細は後述する。
プロセスカートリッジ30は、スキャナ20の下方に配設され、本体ケーシング2に対して着脱自在に装着される構造となっている。そして、このプロセスカートリッジ30は、感光体カートリッジ31と現像装置の一例としての現像カートリッジ33を備えている。
現像カートリッジ33は、感光体カートリッジ31の外枠を構成する中空の感光体フレーム31Aに対して着脱自在に装着されており、現像ローラ36、層厚規制ブレード37、供給ローラ38およびトナーホッパ39を備えている。現像ローラ36および供給ローラ38は、現像カートリッジ33の外枠を構成する中空の現像フレーム33Aに回転可能に支持されている。そして、トナーホッパ39内の現像剤の一例としてのトナーは、供給ローラ38の矢印方向(反時計方向)への回転により、現像ローラ36に供給され、このとき、供給ローラ38と現像ローラ36との間で正に摩擦帯電される。現像ローラ36上に供給されたトナーは、現像ローラ36の矢印方向(反時計方向)への回転に伴って、層厚規制ブレード37と現像ローラ36との間に進入し、一定厚さの薄層として現像ローラ36上に担持される。
感光体カートリッジ31には、感光体ドラム32、スコロトロン型帯電器34、転写ローラ35が主に設けられている。感光体ドラム32は、感光体フレーム31Aに、矢印方向(時計方向)へ回転可能に支持されている。この感光体ドラム32は、ドラム本体が接地されるとともに、その表面部分が正帯電性の感光層により形成されている。
定着装置40は、プロセスカートリッジ30の下流側に配設され、加熱ローラ41、加熱ローラ41と対向配置され加熱ローラ41との間で用紙3を挟持する加圧ローラ42、および、これら加熱ローラ41および加圧ローラ42の下流側に設けられる1対の搬送ローラ43を備えている。そして、このように構成される定着装置40では、用紙3上に転写されたトナーを、用紙3が加熱ローラ41と加圧ローラ42との間を通過する間に熱定着させ、その後、その用紙3を搬送ローラ43およびフラッパ49によって、排紙パス44に搬送するようにしている。排紙パス44に送られた用紙3は、排紙ローラ45によって排紙トレイ46上に排紙される。
図1および図2に示すように、スキャナ20は、光源の一例としての半導体レーザ21、入射光学系を構成するアナモフィック集光レンズ22、偏向手段の一例としてのポリゴンミラー23、走査レンズ24、反射鏡25,26,28、開口絞り29などを備えている。これらの各素子は、筐体20Aに支持されている。半導体レーザ21から出射されるレーザ光は、鎖線で示すように、アナモフィック集光レンズ22、開口絞り29、ポリゴンミラー23、走査レンズ24、反射鏡25,26、反射鏡28の順に通過あるいは反射して感光体ドラム32に照射される。
φ(h)=M(P2・h2+P4・h4+・・・) (1)
(ここで、
Pn:高さhのn次(nは偶数)の項の係数
M :回折次数
とする)
具体的には、アナモフィック集光レンズ22は、主走査方向の有効径hmmax[mm]、主走査方向の焦点距離fm[mm]、主走査方向の開口数NAmが、
−216≦P2≦−49 (2)
1100≦P4・(hmmax)4/(fm・NAm4)≦3800 (3)
10≦fm≦35 (4)
を満たし、第1波長λ1[nm]における波面収差WFE1[λrms]が、
WFE1≦0.01 (5)
を満たす構造を有している。ここでの第1波長は、スキャナ20の使用波長(半導体レーザ21が発する光の波長)であり、例えば、790nm前後である。
380≦P4・(hsmax)4/(fs・NAs4)≦780 (6)
8≦fs≦21 (7)
を満たすことが望ましい。
|WFE1−WFE2|≦0.005 (8)
を満たすことが望ましい。ここでの第2波長λ2は、アナモフィック集光レンズ22の評価(検査)をする波長であり、例えば、高精度な干渉計を比較的容易に入手し易い633nm前後である。
具体的には、図3に示した代表的な光学系において、図4に示す線膨張係数αと、半導体レーザ21とアナモフィック集光レンズ22の距離を変えることで、主走査方向の焦点距離fm、副走査方向の焦点距離fsを変更した。線膨張係数αは、半導体レーザ21とアナモフィック集光レンズ22を支持する部材(この2つの素子間を規定する部材)の線膨張係数である。ここで、半導体レーザの波長変化率を0.25[nm/℃]とし、温度範囲−5〜55[℃]の温度変化が生じた際に像面付近での主方向の焦点移動が最少になるようにRy及びP2が設定されている。
この図5の結果から最適な係数P4から求めたP4・(hmmax)4/(fm・NAm4),P4・(hsmax)4/(fs・NAs4)の値、係数P4の上限値、下限値から求めたP4・(hmmax)4/(fm・NAm4),P4・(hsmax)4/(fs・NAs4)の上限値、下限値を図6に示した。また、これらをそれぞれ図7および図8でグラフに示した。なお、図7、図8において、◆は最適値である。
図7に示すように、fmが10〜35mmの範囲において、
1100≦P4・(hmmax)4/(fm・NAm4)≦3800
の範囲で、WFE1を0.01以下に抑えることができた。
380≦P4・(hsmax)4/(fs・NAs4)≦780
の範囲で、WFE1を0.01以下に抑えることができた。
なお、ここでは、波長が145nm異なる場合について確認を行ったが、波長790nm前後のレーザは、810nm程度まで変化するので、波長の違い|λ1−λ2|は、望ましくは180nm(=810nm−633nm)以下であり、より望ましくは145nm以下である。
5 画像形成部
20 スキャナ
20A 筐体
21 半導体レーザ
22 アナモフィック集光レンズ
23 ポリゴンミラー
23A ミラー面
24 走査レンズ
27 補正レンズ
30 プロセスカートリッジ
40 定着装置
Claims (4)
- 光源と、前記光源からの光を主走査方向に偏向する偏向手段と、前記光源と前記偏向手段の間に設けられ前記光源からの光を前記偏向手段の偏向面上または当該偏向面の近傍で主走査方向に長い線状に結像させる入射光学系と、前記偏向手段により偏向された光を被走査面上に点状に結像させる走査レンズとを備えた光走査装置であって、
前記入射光学系は、主走査方向のパワーと副走査方向のパワーが異なるアナモフィック集光レンズを有し、
前記アナモフィック集光レンズは、
少なくとも1つのレンズ面に回折レンズ構造を有し、当該回折レンズ構造による光路長の付加量φ[rad]を、光軸からの高さhの関数で次のように定義し、
φ(h)=M(P2・h2+P4・h4+・・・)
(ここで、
Pn:高さhのn次(nは偶数)の項の係数
M :回折次数
とする)
主走査方向の有効径hmmax[mm]、主走査方向の焦点距離fm[mm]、主走査方向の開口数NAmが、
−216≦P2≦−49
1100≦P4・(hmmax)4/(fm・NAm4)≦3800
10≦fm≦35
を満たし、
第1波長λ1[nm]における波面収差WFE1[λrms]が、
WFE1≦0.01
を満たすことを特徴とする光走査装置。 - 前記アナモフィック集光レンズは、
副走査方向の有効径hsmax[mm]、副走査方向の焦点距離fs[mm]、副走査方向の開口数NAsが、
380≦P4・(hsmax)4/(fs・NAs4)≦780
8≦fs≦21
を満たすことを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。 - 前記アナモフィック集光レンズは、第1波長λ1を788[nm]、第2波長λ2を633[nm]としたとき、第2波長λ2[nm]における波面収差WFE2[λrms]が、
|WFE1−WFE2|≦0.005
を満たす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。 - 請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の光走査装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
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JP2012067246A JP6007536B2 (ja) | 2012-03-23 | 2012-03-23 | 光走査装置および画像形成装置 |
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