JP2008015083A - Optical scanning device and image forming apparatus using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、例えば電子写真プロセスを有するレーザビームプリンタやデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ(多機能プリンタ)等の画像形成装置に好適なものである。 The present invention relates to an optical scanning apparatus and an image forming apparatus using the same, and is suitable for an image forming apparatus such as a laser beam printer having an electrophotographic process, a digital copying machine, or a multifunction printer (multifunction printer).
電子写真プロセスを有するレーザビームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置として光走査装置(走査光学系)が広く用いられている。 Optical scanning devices (scanning optical systems) are widely used as image forming apparatuses such as laser beam printers and digital copying machines having an electrophotographic process.
光走査装置は、半導体レーザなどの光源手段から出射された光束(光ビーム)をコリメータレンズで平行光束に変換し、ポリゴンミラー(回転多面鏡)からなる光偏向器の偏向面(偏向反射面)に導いている。そして光偏向器によって偏向走査された光束を結像光学系(fθレンズ系)を用いて、被走査面上にスポット結像させつつ等速走査させている。 The optical scanning device converts a light beam (light beam) emitted from a light source means such as a semiconductor laser into a parallel light beam by a collimator lens, and deflects a deflecting surface (deflection reflecting surface) of an optical deflector composed of a polygon mirror (rotating polygon mirror). Leading to. The light beam deflected and scanned by the optical deflector is scanned at a constant speed while spot-imaged on the surface to be scanned by using an imaging optical system (fθ lens system).
偏向方向(主走査方向)と直交する副走査方向(副走査断面内)では、コリメータレンズから射出された平行光束をシリンドリカルレンズを用いて、偏向面に集光し、その後結像光学系で被走査面に再結像する、所謂面倒れ補正光学系を用いることもある。 In the sub-scanning direction (within the sub-scanning cross section) perpendicular to the deflection direction (main scanning direction), the parallel light beam emitted from the collimator lens is condensed on the deflection surface using a cylindrical lens, and then covered by the imaging optical system. A so-called surface tilt correction optical system that re-images on the scanning surface may be used.
一方、コリメータレンズから射出された平行光束の光束幅を主走査断面内で偏向面より狭くし、全ての光束を光偏向器で偏向走査させるアンダーフィルド走査光学系(以下「UFS」と称す。)が用いられてきた。 On the other hand, an underfilled scanning optical system (hereinafter referred to as “UFS”) in which the beam width of the parallel beam emitted from the collimator lens is made narrower than the deflection surface in the main scanning section and all the beams are deflected and scanned by the optical deflector. Has been used.
UFSは光エネルギーを無駄なく偏向走査することができる反面、偏向面をある程度大きくする必要があり、光偏向器が大型化する傾向にあった。 While UFS can deflect and scan light energy without waste, it is necessary to enlarge the deflection surface to some extent, and the optical deflector tends to increase in size.
近年、レーザビームプリンタやデジタル複写機では印字速度の向上の要望が強くなってきているが、印字速度を向上させる為には、光偏向器を高速に回転させるか、偏向面の面数を増やす必要がある。光偏向器が大型なUFSでは、更に高速回転させると光偏向器の発熱や騒音、電力等の問題点が生じる。また偏向面の面数を増やすと、さらに光偏向器が大型化し、同様に光偏向器の発熱や騒音、電力等の問題点が生じる。 In recent years, there has been a strong demand for improving the printing speed in laser beam printers and digital copying machines. To improve the printing speed, the optical deflector is rotated at a high speed or the number of deflection surfaces is increased. There is a need. In a UFS having a large optical deflector, problems such as heat generation, noise, and electric power of the optical deflector occur when the optical deflector is further rotated at a higher speed. Further, when the number of deflecting surfaces is increased, the size of the optical deflector is further increased, and similarly problems such as heat generation, noise, and electric power of the optical deflector arise.
これに対し光源手段から出射された光束を光偏向器の偏向面に対し、該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させるオーバーフィルド走査光学系(以下「OFS」と称す。)が用いられてきた。(特許文献1、2参照)。
On the other hand, there is an overfilled scanning optical system (hereinafter referred to as “OFS”) in which the light beam emitted from the light source means is incident on the deflection surface of the optical deflector in a state wider than the width of the deflection surface in the main scanning direction. Has been used. (See
OFSは、UFSに比べ光偏向器そのものが小さく、更なる高速回転や反射面数の増加が可能である。しかしOFSは光束を光偏向器の偏向面に対し、該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させ、光束の一部を偏向面で切り取るようにしているので光エネルギーの利用効率がUFSより低い分光源の出力パワーが必要という問題点がある。しかし、近年ではハイパワーの半導体レーザが登場しており、この問題点は解決されている。 OFS is smaller in optical deflector than UFS, and can further rotate at a higher speed and increase the number of reflecting surfaces. However, OFS allows the light beam to be incident on the deflecting surface of the optical deflector in a state wider than the width of the deflecting surface in the main scanning direction, and a part of the light beam is cut off by the deflecting surface. There is a problem that the output power of the light source is lower than that of UFS. However, in recent years, high-power semiconductor lasers have appeared and this problem has been solved.
UFSやOFSのいずれを用いた光走査装置においても、画像の書き出し位置を正確に制御することを目的に、画像信号を書き出す直前の走査光束位置を検知し、走査開始位置のタイミングを検知する同期信号検出手段(同期検出用センサ)を設けるのが一般的である。 In an optical scanning apparatus using either UFS or OFS, for the purpose of accurately controlling the image writing position, it detects the scanning light beam position immediately before writing the image signal and detects the timing of the scanning start position. It is common to provide signal detection means (synchronization detection sensor).
この同期検出用センサを設けた光走査装置は従来から種々と提案されている。(特許文献3,4,5参照)。
Various optical scanning devices provided with this synchronization detection sensor have been proposed. (See
図11は同期検出用センサを設けた従来の光走査装置の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)である。 FIG. 11 is a sectional view (main scanning sectional view) of the main part in the main scanning direction of a conventional optical scanning device provided with a synchronization detection sensor.
同図において1は光源手段であり、例えば半導体レーザよりなっている。2は集光レンズ(コリメータレンズ)であり、光源手段1から出射された光束を平行光束に変換している。3は開口絞りであり、コリメータレンズ2から出射された光束を所望の最適なビーム形状に成形している。41はシリンドリカルレンズであり、副走査方向のみに有限の屈折力を有している。
In the figure,
尚、コリメータレンズ2、開口絞り3、そしてシリンドリカルレンズ41の各要素は入射光学系LAの一要素を構成している。
Each element of the
6は偏向手段としての光偏向器であり、例えば回転多面鏡(ポリゴンミラー)より成り、モーター等の駆動手段(不図示)により図中矢印A方向に一定速度で回転している。
7はfθ特性を有する結像光学系であり、第1、第2の結像レンズ73,74を有しており、光偏向器6により偏向された光束を感光ドラム面(被走査面)8上にスポット状に結像させている。結像光学系7は副走査断面内において光偏向器6の偏向面62と感光ドラム面8との間を共役関係にすることにより、面倒れ補正機能を有している。
8は被走査面としての感光ドラム面である。 Reference numeral 8 denotes a photosensitive drum surface as a surface to be scanned.
63は同期検出用の同期検出用レンズであり、後述する同期検出用の同期検出用スリット(同期検出用エッジ)11面上に被走査面8上の有効画像以外の像高の光束(同期検出用光束)を結像(集光)させている。
15は反射ミラー(以下、「同期検出用ミラー」と記す。)であり、感光ドラム面8上の走査開始位置のタイミングを調整するための同期検出用光束を同期検出用センサ12側へ反射させている。
11は同期検出用の同期検出用スリットであり、そのスリット幅は通常0.5mm程度で走査方向に対して垂直方向(副走査方向)に平行な二対の直線状のエッジにより構成している。この同期検出用スリット11は必ずしもスリットである必要は無く、例えば走査方向の上流もしくは下流のみの直線状のエッジとしても設けられている。
16は同期検出用の補正レンズ(以下、「同期検出用補正レンズ」と記す。)であり、同期検出用ミラー15と同期検出用センサ12とを共役な関係にする為のものであり、同期検出用ミラー15の面倒れを補正している。これは組立精度や振動などにより同期検出用ミラー15の姿勢精度がずれても、同期検出用センサ12に同期検出用光束が到達するようにしているのである。
Reference numeral 16 denotes a correction lens for synchronization detection (hereinafter referred to as “correction lens for synchronization detection”), which is used to bring the
12は同期検出素子としての光センサ(以下、「同期検出用センサ」と記す。)であり、同図では該同期検出用センサ12からの出力信号を検知して得られた同期信号(同期検出用信号)を用いて感光ドラム面8上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。
尚、同期検出用レンズ63、同期検出用ミラー15、同期検出用スリット11、そして同期検出用補正レンズ16等の各要素は同期検知光学系(同期検出用光学系)LBの一要素を構成している。
Each element such as the
同期検出用光学系では、製造上の部品や組立精度によって同期検出用センサの検知精度が低下し、主走査方向に印字位置のずれ(ジッタ−)が発生し易いという問題点が従来から知られている。 The synchronization detection optical system has been known to have a problem that the detection accuracy of the synchronization detection sensor is lowered due to manufacturing parts and assembly accuracy, and a print position deviation (jitter) is likely to occur in the main scanning direction. ing.
部品精度のばらつきとして特許文献3では同期検出用スリットの直進性誤差の影響によるジッタ−の低減を試みている。また特許文献3では同期検出用光束の光量のばらつきも勘案し、副走査断面内において、同期検出用レンズによる同期検出用スリットの共役像を光偏向器と開口絞りとの間に設けることを提案している。これにより同期検出用スリット上で副走査断面内の同期検出用光束の集光度を緩和して、同期検出用スリットの直進性誤差の影響を受けにくくしている。
As variation in component accuracy,
また特許文献4や特許文献5では光偏向器の偏向面陵部の形状精度や反射率のばらつきによって偏向面間で同期検出用光束の光量に差が生じる場合の対策を提案している。特許文献5に述べられているように偏向面毎に同期検出用光束の光量に差がある場合、同期検出用センサに到達する光量の高低によって書き出しタイミングに誤差を出る。この結果、主走査方向の印字位置精度にずれ(ジッタ−)が発生する。この対策として、特許文献4の図1や特許文献5の図3に開示されているように光偏向器と同期検知手段(同期検出用センサ)との間に、光束の一部を主走査方向に制限する制限部材を設けている。
しかしながら上記従来の光走査装置に用いられる同期検出用光学系では、主走査方向に印字位置のずれ(ジッタ−)の対策として下記のような課題について改善の余地をもつ。 However, the synchronization detection optical system used in the above-described conventional optical scanning device has room for improvement on the following problems as countermeasures against a printing position shift (jitter) in the main scanning direction.
同期検出用センサ上に到達する同期検出用光束の位置が安定しないと、同期検出用センサの受光部から同期検出用光束が大きく逸れたり、同期検出用光束の一部が蹴られ、同期検出用センサの受光部で得られる光量にばらつきが生じる。この結果、同期検出用センサの検知精度が低下し、主走査方向に印字位置のずれ(ジッタ−)が発生してしまう。 If the position of the synchronization detection light beam that reaches the synchronization detection sensor is not stable, the synchronization detection light beam largely deviates from the light receiving portion of the synchronization detection sensor, or a part of the synchronization detection light beam is kicked and Variations occur in the amount of light obtained at the light receiving portion of the sensor. As a result, the detection accuracy of the synchronization detection sensor is lowered, and a printing position shift (jitter) occurs in the main scanning direction.
これに対応するため従来は、製造上の部品や組立精度により同期検出用センサに向かう同期検出用光束の方向、特に副走査方向に同期検出用光束がバラついても同期検出用センサに光束が到達するような構成をとっている。特に透過型の光学素子と反射型の光学素子を比べた場合、一般的に姿勢精度による光束の振れは反射型の光学素子の方が非常に大きい。このような理由から従来から反射素子の姿勢のばらつきに注意を払い設計が行なわれている。 Conventionally, in order to cope with this, even if the synchronization detection light flux is directed toward the synchronization detection sensor, particularly in the sub-scanning direction due to manufacturing parts and assembly accuracy, the light flux reaches the synchronization detection sensor. It is configured to do. In particular, when a transmission type optical element and a reflection type optical element are compared, in general, the reflection type optical element has a much larger fluctuation of the luminous flux due to the posture accuracy. For these reasons, attention has been paid to the variation in the posture of the reflective element in the design.
例えば特許文献3の図6では同期検出用の結像レンズ(同期検出用レンズ)は、同期検出用スリット上に同期検出用光束を結像させ、同期検出用スリットと光偏向器とを共役関係にする倒れ補正構成をとっている。これにより光偏向器の各偏向面の倒れ量に差があっても同期検出用スリット上で同期検出用光束が振れない構成になっている。同様な構成が特許文献4の図4などでも示されている。
For example, in FIG. 6 of
さらに特許文献3の図6では同期検出用の共役レンズ(同期検出用共役レンズ)が設けられ、同期検出用ミラーと同期検出素子(同期検出用センサ)とが副走査断面内において共役にする倒れ補正構成をとっている。これにより同期検出用ミラーの副走査断面内で面倒れがあっても同期検出用センサ上で同期検出用光束が振れない構成になっている。同様な構成が特許文献4の図7や特許文献5の図5などでも示されている。
Further, in FIG. 6 of
このように従来は、光路途中にある反射面が副走査断面内で倒れたときの同期検出用光束の振れの影響を低減するため、各反射面と同期検出用センサ及び(同期検出用センサの)同期検出用スリットを同期検出用レンズや同期検出用共役レンズといった共役レンズを用いて共役関係としていた。このため同期検知光学系(同期検出用光学系)を構成するレンズの枚数が増加し、装置全体が大型化になり易い傾向にある。 As described above, conventionally, in order to reduce the influence of the fluctuation of the synchronization detection light beam when the reflection surface in the middle of the optical path falls in the sub-scanning cross section, each reflection surface, the synchronization detection sensor, and the synchronization detection sensor ) The synchronization detection slit is conjugated using a conjugate lens such as a synchronization detection lens or a synchronization detection conjugate lens. For this reason, the number of lenses constituting the synchronization detection optical system (synchronization detection optical system) increases, and the entire apparatus tends to be large.
また共役関係を達成するために光学系の配置自由度が低下するという課題もある。さらには光走査装置をコンパクトにまとめるために反射ミラーを多用する場合に全ての反射面に対し共役関係を達成することが難しいという課題もある。 There is also a problem that the degree of freedom of arrangement of the optical system is lowered in order to achieve the conjugate relationship. Furthermore, there is a problem that it is difficult to achieve a conjugate relationship with respect to all the reflection surfaces when a large number of reflection mirrors are used to make the optical scanning device compact.
近年、画像形成装置の高速度化によりマルチビームを利用するケースが増えている。その際上記のように反射面との共役関係を満たすよう同期検出用センサおよび同期検出用スリットに光束を集光する方式では同期検出用スリットの直線性誤差の影響によりマルチビーム間でジッタ−が生じてしまう。 In recent years, the number of cases using multi-beams is increasing due to the increase in the speed of image forming apparatuses. At that time, in the method for condensing the light flux on the synchronization detection sensor and the synchronization detection slit so as to satisfy the conjugate relationship with the reflection surface as described above, jitter is generated between the multiple beams due to the linearity error of the synchronization detection slit. It will occur.
さらに上記ジッタ−はモノトーン画像形成装置においては印字位置精度のばらつきとして観測されるが、複数色を重ね合わせるカラー画像形成装置では各色間のレジストレーションずれとして観測され、高画質化の妨げとなっている。 Further, the jitter is observed as a variation in printing position accuracy in a monotone image forming apparatus, but is observed as a registration shift between colors in a color image forming apparatus in which a plurality of colors are overlaid, which hinders high image quality. Yes.
そして高速化のために使用されるOFSでは一般に走査画角が狭くなり必要な印字幅を確保するためfθ係数はUFSに比べ長くなることが知られている。そして結像光学系全系の光路長も長くなる。また同期検出用光学系は、結像光学系に対し同期検出用光学系の焦点距離が大幅に短くなると同じ微小画角に対する走査距離が短くなり同期検出用検知精度が低下するので、例えば同期検出用光学系の焦点距離は結像光学系のfθ係数の1/3以上の焦点距離にする必要がある。この結果、OFSでは同期検出用光学系の光路長も長くなる傾向がある。光路長が長い同期検出用光学系では、光路上の反射面の倒れによって同期検出用センサ上での光束の振れが大きくなり、同期検出用センサでの同期検出用検知精度の低下に結びつく。 It is known that the OFS used for speeding up generally has a narrower scanning angle of view and a longer fθ coefficient than UFS in order to ensure the necessary print width. The optical path length of the entire imaging optical system is also increased. In addition, when the focal length of the synchronization detection optical system is significantly shortened relative to the imaging optical system, the synchronization detection optical system shortens the scanning distance for the same minute angle of view and decreases the detection accuracy for synchronization detection. The focal length of the optical system needs to be a focal length that is 1/3 or more of the fθ coefficient of the imaging optical system. As a result, the optical path length of the synchronization detection optical system tends to be longer in OFS. In the synchronization detection optical system having a long optical path length, the fluctuation of the light flux on the synchronization detection sensor increases due to the tilt of the reflecting surface on the optical path, leading to a decrease in the synchronization detection detection accuracy of the synchronization detection sensor.
本発明は主走査方向に印字位置のずれ(ジッター)のない高精度な印字品質を得ることができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an optical scanning apparatus capable of obtaining high-precision printing quality free from a printing position shift (jitter) in the main scanning direction and an image forming apparatus using the same.
請求項1の発明の光走査装置は、
光源手段から射出された光束を結像させる第1の光学系と、
該第1の光学系からの光束を偏向走査する偏向手段と、
該偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる第2の光学系と、
該偏向手段の偏向面にて偏向走査された光束の一部を該被走査面上の光束の走査開始位置のタイミングを決定する同期検知信号として検出する同期信号検出手段と、
該偏向手段の偏向面にて偏向走査された光束の一部を該同期信号検出手段に導光する同期検知光学系と、を有する光走査装置であって、
該同期検知光学系は、主走査方向と直交する副走査方向の光束の光束幅を制限する光束制限手段を有し、
該光源手段から該同期信号検出手段に至る光路中には反射ミラーを有し、該光束制限手段は該同期信号検出手段に最も近い反射ミラーと該同期信号検出手段の間の光路中に配置されていることを特徴としている。
The optical scanning device of the invention of
A first optical system for imaging a light beam emitted from the light source means;
Deflecting means for deflecting and scanning the light beam from the first optical system;
A second optical system that forms an image of the light beam deflected and scanned by the deflecting means on the surface to be scanned;
Synchronization signal detection means for detecting a part of the light beam deflected and scanned on the deflection surface of the deflection means as a synchronization detection signal for determining the timing of the scanning start position of the light beam on the scanned surface;
A synchronization detection optical system for guiding a part of the light beam deflected and scanned by the deflection surface of the deflection means to the synchronization signal detection means,
The synchronization detection optical system includes a light beam limiting unit that limits a light beam width of a light beam in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction,
A reflection mirror is provided in the optical path from the light source means to the synchronization signal detection means, and the light flux limiting means is disposed in the optical path between the reflection mirror closest to the synchronization signal detection means and the synchronization signal detection means. It is characterized by having.
請求項2の発明は請求項1の発明において、
前記同期検知光学系は、少なくとも前記第2の光学系とは異なる独立した同期検出結像手段を前記光束制限手段と該同期信号検出手段の間の光路中に有していることを特徴としている。
The invention of
The synchronization detection optical system includes an independent synchronization detection imaging unit different from the second optical system in an optical path between the light beam limiting unit and the synchronization signal detection unit. .
請求項3の発明は請求項2の発明において、
前記同期検知光学系は、前記偏向手段の偏向面にて偏向走査され前記同期信号検出手段に向かう光束の光路を分離するための光路分離反射手段を、前記偏向手段と前記光束制限手段の間の光路中に有していることを特徴としている。
The invention of
The synchronization detection optical system includes an optical path separating / reflecting means for separating an optical path of a light beam that is deflected and scanned on the deflecting surface of the deflecting means and travels toward the synchronizing signal detecting means, between the deflecting means and the light beam limiting means. It is characterized by having in the optical path.
請求項4の発明は請求項2の発明において、
前記同期検出結像手段は、主走査方向と副走査方向のパワーが異なるアナモフィック光学系を有し、該アナモフィック光学系の主走査方向の焦点距離をF_am,副走査方向の焦点距離をF_asとするとき、
F_am>F_as>0
なる条件を満足することを特徴としている。
The invention of claim 4 is the invention of
The synchronous detection imaging means has an anamorphic optical system having different powers in the main scanning direction and the sub-scanning direction, the focal length in the main scanning direction of the anamorphic optical system is F_am, and the focal length in the sub-scanning direction is F_as. When
F_am>F_as> 0
It is characterized by satisfying the following conditions.
請求項5の発明は請求項2の発明において、
前記同期検出結像手段の副走査方向の屈折力は、前記偏向手段から前記同期信号検出手段に至る光学素子の中で最大であることを特徴としている。
The invention of claim 5 is the invention of
The refractive power in the sub-scanning direction of the synchronization detection imaging means is the largest among the optical elements from the deflection means to the synchronization signal detection means.
請求項6の発明は請求項2の発明において、
前記光束制限手段と前記同期信号検出手段が副走査断面内に共役となるように前記同期検出結像手段が配置されていることを特徴としている。
The invention of
The synchronization detection imaging means is arranged so that the light beam limiting means and the synchronization signal detection means are conjugate in the sub-scan section.
請求項7の発明は請求項2の発明において、
前記光源手段から前記同期信号検出手段に至る反射面の数をNとし、
前記光束制限手段から前記同期検出結像手段に至る光路に沿った距離をS1、
前記同期検出結像手段から前記同期信号検出手段に至る光路に沿った距離をL、
前記同期検出結像手段の副走査方向の焦点距離をF_as、
前記同期信号検出手段の副走査方向の受光領域の巾をWとするとき、
|(S1/F_as−1)×L−S1|≦250×W/3/N
なる条件を満足することを特徴としている。
The invention of
The number of reflection surfaces from the light source means to the synchronization signal detection means is N,
The distance along the optical path from the light beam limiting means to the synchronous detection imaging means is S1,
L, the distance along the optical path from the synchronization detection imaging means to the synchronization signal detection means,
The focal length in the sub-scanning direction of the synchronous detection imaging means is F_as,
When the width of the light receiving region in the sub-scanning direction of the synchronization signal detecting means is W,
| (S1 / F_as-1) × L-S1 | ≦ 250 × W / 3 / N
It is characterized by satisfying the following conditions.
請求項8の発明は請求項2の発明において、
前記偏向手段から前記光束制限手段に至る光路に沿った距離をS0、
前記光束制限手段から前記同期検出結像手段に至る光路に沿った距離をS1、
前記同期検出結像手段から同期信号検出手段に至る光路に沿った距離をL、
前記同期検出結像手段の副走査方向の焦点距離をF_as、
前記同期信号検出手段の副走査方向の受光領域の巾をW
前記光束制限手段の副走査方向の巾をWapとするとき、
Wap×〔(L/F_as−1)×(S0+S1)―L〕/S0≦W
なる条件を満足することを特徴としている。
The invention of claim 8 is the invention of
The distance along the optical path from the deflecting means to the light flux limiting means is S0,
The distance along the optical path from the light beam limiting means to the synchronous detection imaging means is S1,
L, the distance along the optical path from the synchronization detection imaging means to the synchronization signal detection means,
The focal length in the sub-scanning direction of the synchronous detection imaging means is F_as,
The width of the light receiving area in the sub-scanning direction of the synchronization signal detecting means is W
When the width of the light beam limiting means in the sub-scanning direction is Wap,
Wap × [(L / F_as−1) × (S0 + S1) −L] / S0 ≦ W
It is characterized by satisfying the following conditions.
請求項9の発明は請求項1の発明において、
前記同期信号検出手段と前記光束制限手段の少なくとも1つは、副走査断面内で傾けられていることを特徴としている。
The invention of
At least one of the synchronization signal detecting unit and the light beam limiting unit is inclined in the sub-scan section.
請求項10の発明は請求項1の発明において、
前記第1の光学系は、主走査断面内において、前記光源手段から発せられた光束を前記偏向手段の偏向面の幅より光束幅が広い平行光束に変換していることを特徴としている。
The invention of
The first optical system is characterized in that, in the main scanning section, the light beam emitted from the light source means is converted into a parallel light beam having a light beam width wider than the width of the deflection surface of the deflection means.
請求項11の発明は請求項1から10の何れか1項の発明において、
前記光源手段は複数の発光点を有しており、該複数の発光点のうち少なくとも2つの光束が前記同期信号検出手段に導かれ、前記同期検知信号の発生に用いられていることを特徴としている。
The invention of
The light source means has a plurality of light emitting points, and at least two light fluxes of the plurality of light emitting points are guided to the synchronization signal detecting means and used for generating the synchronization detection signal. Yes.
請求項12の発明は請求項1から11の何れか1項の発明において、
前記光源手段を複数個有し、各光源手段から射出された光束は、前記偏向手段の偏向面に導光されており、
該偏向手段で偏向走査された複数の光束は、光束ごとに設けられた複数の被走査面上に結像させており、
該偏向手段で偏向走査された複数の光束のうち、少なくとも1つの光束が前記同期検知光学系に導光されていることを特徴としている。
The invention of
A plurality of the light source means, the light beam emitted from each light source means is guided to the deflection surface of the deflection means,
A plurality of light beams deflected and scanned by the deflecting means are imaged on a plurality of scanned surfaces provided for each light beam,
Among the plurality of light beams deflected and scanned by the deflecting means, at least one light beam is guided to the synchronization detection optical system.
請求項13の発明は請求項12の発明において、
前記複数の光源手段から前記複数の被走査面に至る光路上に設けられた反射面の数が一番少ない光路に対応する光源手段からの光束を前記同期検知光学系により前記同期信号検出手段に導いていることを特徴としている。
The invention of claim 13 is the invention of
The light beam from the light source unit corresponding to the optical path having the smallest number of reflection surfaces provided on the optical path from the plurality of light source units to the plurality of scanned surfaces is transmitted to the synchronization signal detection unit by the synchronization detection optical system. It is characterized by guiding.
請求項14の発明の画像形成装置は、
請求項1から13の何れか1項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光ドラムと、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光ドラム上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。
An image forming apparatus according to a fourteenth aspect is provided.
The optical scanning device according to
請求項15の発明の画像形成装置は、
請求項1から13の何れか1項に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴としている。
An image forming apparatus according to a fifteenth aspect of the present invention provides:
The optical scanning device according to
請求項16の発明のカラー画像形成装置は、
各々が請求項1から13の何れか1項に記載の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴としている。
The color image forming apparatus of the invention of claim 16
Each of the optical scanning devices according to any one of
請求項17の発明は請求項16の発明において、
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴としている。
The invention of claim 17 is the invention of claim 16,
It is characterized by having a printer controller that converts color signals input from an external device into image data of different colors and inputs them to each optical scanning device.
本発明によれば同期信号検出手段(同期検出用センサ)に入射する光束の一部を、全ての反射面の光出射側に配置された光束制限手段により適切に制限することにより、主走査方向の印字位置のずれ(ジッター)を低減させることができる。これにより高精度な印字品質を得ることができる光走査装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。 According to the present invention, a part of the light beam incident on the synchronization signal detection means (synchronization detection sensor) is appropriately limited by the light beam limiting means arranged on the light emission side of all the reflection surfaces, thereby allowing the main scanning direction. The printing position shift (jitter) can be reduced. As a result, it is possible to achieve an optical scanning device capable of obtaining high-precision printing quality and an image forming apparatus using the same.
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の光走査装置の実施例1の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)である。図2から図5は各々図1に示した光走査装置の副走査方向の要部断面図(副走査断面図)である。図2は光源手段から反射ミラーまでの副走査断面図、図3は反射ミラーから被走査面までの副走査断面図、図4は光偏向器から同期検知手段までの副走査断面図、図5は光束制限手段から同期検知手段までの副走査断面図である。 FIG. 1 is a sectional view (main scanning sectional view) of a main part in the main scanning direction of an optical scanning device according to a first embodiment of the present invention. 2 to 5 are cross-sectional views (sub-scanning cross-sectional views) in the sub-scanning direction of the optical scanning device shown in FIG. 2 is a sub-scan sectional view from the light source means to the reflecting mirror, FIG. 3 is a sub-scan sectional view from the reflecting mirror to the surface to be scanned, FIG. 4 is a sub-scan sectional view from the optical deflector to the synchronization detecting means, FIG. FIG. 4 is a sub-scan sectional view from a light beam limiting unit to a synchronization detection unit.
尚、以下の説明において、主走査方向とは回転多面鏡の回転軸及び結像光学系の光軸に垂直な方向(回転多面鏡で光束が偏向走査(偏向走査)される方向)である。副走査方向とは回転多面鏡の回転軸と平行な方向である。また主走査断面とは主走査方向と結像光学系の光軸を含む平面である。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面である。 In the following description, the main scanning direction is a direction perpendicular to the rotation axis of the rotating polygon mirror and the optical axis of the imaging optical system (the direction in which the light beam is deflected and scanned (deflected scanning) by the rotating polygon mirror). The sub-scanning direction is a direction parallel to the rotation axis of the rotary polygon mirror. The main scanning section is a plane including the main scanning direction and the optical axis of the imaging optical system. The sub-scanning section is a section perpendicular to the main scanning section.
図中、1は光源手段であり、例えば半導体レーザーより成っている。
In the figure,
2は集光レンズ(コリメータレンズ)であり、光源手段1より出射された光束を平行光束(もしくは発散光束もしくは収束光束)に変換している。 A condensing lens (collimator lens) 2 converts the light beam emitted from the light source means 1 into a parallel light beam (or a divergent light beam or a convergent light beam).
3は開口絞りであり、集光レンズ2から出射された光束を最適なビーム形状に成形している。
4はシリンドリカルレンズ(シリンダレンズ)であり、副走査方向(副走査断面内)のみに有限のパワー(屈折力)を有している。 A cylindrical lens (cylinder lens) 4 has a finite power (refractive power) only in the sub-scanning direction (within the sub-scanning section).
5はアナモフィックレンズ(入射アナモレンズ)であり、入射面が主走査方向(主走査断面内)と副走査方向とで互いに異なるパワーを持つアナモフィックな非球面より成っている。またアナモフィックレンズ5は、その出射面に回折光学素子が付与されている。 Reference numeral 5 denotes an anamorphic lens (incident anamorphic lens), which has an incident surface composed of anamorphic aspheric surfaces having different powers in the main scanning direction (in the main scanning section) and in the sub-scanning direction. The anamorphic lens 5 is provided with a diffractive optical element on its exit surface.
61は反射ミラーであり、アナモフィックレンズ5を通過した光束を主走査方向に対して偏向させて、後述する光偏向器6に導いている。
A
尚、集光レンズ2、開口絞り3、シリンドリカルレンズ4、アナモフィックレンズ5、そして後述する第1の結像レンズ71の各要素は第1の光学系(入射光学系)LAの一要素を構成している。
Each element of the
6は偏向手段としての光偏向器であり、モーター等の駆動手段(不図示)により図中矢印A方向に一定速度で回転している。本実施例における光偏向器6はφ23(直径23mm)に内接する10面のポリゴンミラーより成り、該ポリゴンミラー6の偏向面62の主走査方向の幅が7.11mmより成っている。OFSではこの偏向面62の幅が主走査方向の実質的な絞りの役目を果たす。
An
7は第2の光学系としての結像光学系であり、主走査断面内と副走査断面内とで異なるパワーを有する第1、第2の結像レンズ(アナモフィックレンズ)71,72を有している。結像光学系7は、光偏向器6によって偏向走査された画像情報に基づく光束を主走査断面内において被走査面としての感光ドラム面8上にスポットに結像させている。かつ副走査断面内において光偏向器6の偏向面62と感光ドラム面8との間を光学的に共役関係にすることにより、面倒れ補正を行っている。また第1の結像レンズ71は入射光学系LAの一部をも構成している。
An imaging
また本実施例では光偏向器6に入射する光束(入射光束)が第1の結像レンズ71を通過し、該光偏向器6で偏向された光束(走査光束)が再度第1の結像レンズ71に入射するダブルパス構成としている。
In this embodiment, the light beam (incident light beam) incident on the
8は被走査面としての感光ドラム面である。 Reference numeral 8 denotes a photosensitive drum surface as a surface to be scanned.
63は光路分離反射手段としての反射ミラー反射ミラー(以下、「同期検出用ミラー」と記す。)であり、被走査面8の有効画像領域以外の像高に向かう光束(同期検出用光束)の光路を分離しており、光偏向器6と後述する同期検出用絞り9との間に設けられている。
この反射ミラー反射ミラー63は感光ドラム面8上の走査開始位置のタイミングを決定する同期検知信号を生成するための同期検出用光束を後述する同期検出用センサ12側へ反射させている。
The
9は光束制限手段としての同期検知用絞り(以下、「同期検出用絞り」と記す。)であり、主走査方向と直交する副走査方向の光束を制限している。本実施例における同期検出用絞り9は、光源手段1から同期検出用センサ12に至る反射ミラーのうち同期検出用センサ12に最も近い反射ミラーと同期検出用センサ12との間の光路中に配置されている。
10は同期検出結像手段であり、主走査方向と副走査方向とで互いにパワーが異なるアナモフィック光学系としての同期検知用レンズ(以下、「同期検出用レンズ」と記す。)より成り、結像光学系7とは異なる独立して同期検出用絞り9の光出射側の光路中に設けられている。
この同期検出用レンズ10は同期検出用ミラー63と同期検出用センサ12とを共役な関係にする為のものであり、同期検出用ミラー63の面倒れを補正している。
The
11は同期検知用のエッジ部(以下、「同期検出用エッジ」と記す。)であり、直線状のエッジより成り、画像の書き出し位置を決めている。
12は同期信号検出手段としての光センサ(以下、「同期検出用センサ」と記す。)であり、本実施例では該同期検出用センサ12からの出力信号を検知して得られた同期信号(同期検出用信号)を用いて感光ドラム面8上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。
尚、同期検出用ミラー63、同期検出用絞り9、同期検出用レンズ10、そして同期検出用エッジ11等の各要素は同期検知光学系(同期検出用光学系)LBの一要素を構成している。
Each element such as the
本実施例において、半導体レーザー1から光変調され出射した発散光束は集光レンズ2によって平行光束に変換され、絞り3により光束径が制限される。そして制限された光束はシリンドリカルレンズ4によって一度収束光束に変換されてアナモフィックレンズ5に入射している。アナモフィックレンズ5に入射した光束のうち、副走査断面内における光束は収束して第1の結像レンズ71を通過(ダブルパス構成)して光偏向器6の偏向面62に入射し、該偏向面62に線像(主走査方向に長手の線像)として結像している。このとき偏向面62に入射する光束を光偏向器6の回転軸と結像光学系7の光軸を含む副走査断面内から、該光偏向器6の回転軸と垂直な平面(光偏向器6の回転平面)に対して有限の角度(θ=+1.5度)をもって斜め方向から入射させている。これにより入射光束と偏向光束とを分離している(斜入射光学系)。
In the present embodiment, the divergent light beam that is light-modulated and emitted from the
一方、主走査断面内における光束は発散して第1の結像レンズ71を通過することによって平行光束に変換され、光偏向器6の偏向角の中央から偏向面62に入射している(正面入射)。
On the other hand, the light beam in the main scanning section diverges and is converted into a parallel light beam by passing through the
このときの平行光束の光束幅は主走査方向において光偏向器6の偏向面62のファセット幅に対して十分広くなるように設定している(オーバーフィルド光学系)。
The beam width of the parallel beam at this time is set to be sufficiently larger than the facet width of the deflecting
そして光偏向器6の偏向面62で偏向反射された光束は第1、第2の結像レンズ71、72を介して感光ドラム面8に導光され、該光偏向器6を矢印A方向に回転させることによって、該感光ドラム面8上を矢印B方向(主走査方向)に等速走査している。
The light beam deflected and reflected by the deflecting
これにより記録媒体としての感光ドラム面8上に画像記録を行っている。 Thereby, an image is recorded on the photosensitive drum surface 8 as a recording medium.
このとき感光ドラム面8上を光走査する前に該感光ドラム面8上の光束の走査開始位置のタイミングを決定する為に、光偏向器6で偏向走査された光束の一部を同期検出用ミラー63を介して同期検出用絞り9、同期検出用レンズ10により同期検出用エッジ11面上に集光させている。そして同期検出用エッジ11面上に光束を集光させた後、同期検出用センサ12に導光している。そして同期検出用センサ12からの出力信号を検知して得られた同期検知信号(同期検出用信号)を用いて感光ドラム面8上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。
At this time, in order to determine the timing of the scanning start position of the light beam on the photosensitive drum surface 8 before optical scanning on the photosensitive drum surface 8, a part of the light beam deflected and scanned by the
次に実施例1における光走査装置の光学系の諸元を表1に示す。また各レンズの非球面形状を表2に示す。 Next, Table 1 shows the specifications of the optical system of the optical scanning device in Example 1. Table 2 shows the aspherical shape of each lens.
ただし、表現式を以下のように定義する。 However, the expression is defined as follows.
・ レンズ面形状(トーリック形状) ...主走査方向が10次までの関数で表せる非球面形状、光軸との交点を原点とし、光軸方向をx軸、主走査面内において光軸と直交する軸をy軸、副走査面内において光軸と直交する軸をz軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向が、 ・ Lens surface shape (toric shape). . . An aspherical shape whose main scanning direction can be expressed by a function up to the 10th order, the intersection point with the optical axis as the origin, the optical axis direction as the x axis, the axis perpendicular to the optical axis in the main scanning plane, the y axis, and the sub scanning plane When the axis perpendicular to the optical axis is the z axis, the bus direction corresponding to the main scanning direction is
(但し、R は曲率半径、K、B4、B6、B8、B10 は非球面係数)
副走査方向(光軸を含み主走査方向に対して直交する方向)と対応する子線方向が、
(Where R is the radius of curvature, and K, B 4 , B 6 , B 8 , and B 10 are aspheric coefficients)
The sub-scanning direction (the direction including the optical axis and orthogonal to the main scanning direction) and the sub-line direction are
ここで r’=r0(1+D2Y2+D4Y4+D6Y6+D8Y8+D10Y10)
(但し、r0は光軸上の子線曲率半径、D2、D4、D6、D8、D10は係数)
・ 回折格子 ...主走査方向が10次まで、副走査方向が主走査方向の位置により異なる2次の位相関数で表される回折面
φ=mλ= b2Y2+ b4Y4+ b6Y6+ b8Y8+ b10Y10
+(d0+d1Y+d2Y2+d3Y3+d4Y4)Z2
(但し、mは回折次数:+1次回折光を使用)
次に第1の光学系LAの光学的作用について説明する。
Where r ′ = r 0 (1 + D 2 Y 2 + D 4 Y 4 + D 6 Y 6 + D 8 Y 8 + D 10 Y 10 )
(Where r 0 is the radius of curvature on the optical axis on the optical axis, and D 2 , D 4 , D 6 , D 8 and D 10 are coefficients)
· Diffraction grating . . . Diffraction surface represented by a second-order phase function whose main scanning direction is up to the 10th order and whose sub-scanning direction varies depending on the position in the main scanning direction φ = mλ = b 2 Y 2 + b 4 Y 4 + b 6 Y 6 + b 8 Y 8 + b 10 Y 10
+ (D 0 + d 1 Y + d 2 Y 2 + d 3 Y 3 + d 4 Y 4 ) Z 2
(However, m is the diffraction order: + 1st order diffracted light is used.)
Next, the optical action of the first optical system LA will be described.
光源手段1から放射された発散光束は集光レンズ2によって平行光束に変換された後に、絞り3によりビーム整形される。平行光束はシリンドリカルレンズ4、アナモフィックレンズ5、第1の結像レンズ71を通じて次のような光学的作用を受ける。主走査方向においては、シリンドリカルレンズ4、アナモフィックレンズ5及び第1の結像レンズ71を通過することでビームエキスパンドされ、光偏向器6の1つの偏向面62の主走査方向の幅より広い光束幅で光偏向器6に入射する。
The divergent light beam emitted from the light source means 1 is converted into a parallel light beam by the
また副走査断面内ではシリンドリカルレンズ4、アナモフィックレンズ5及び第1の結像レンズ71を通過することで収束光束に変換され偏向面62に結像される。よって偏向面62に光束は線像を形成している。光路の途中にある反射ミラー反射ミラー61は光路を折り曲げることで装置全体の小型化に寄与している。
In the sub-scan section, the light passes through the cylindrical lens 4, the anamorphic lens 5, and the
次に光偏向器(ポリゴンミラー)6の光学的作用を説明する。 Next, the optical action of the optical deflector (polygon mirror) 6 will be described.
光偏向器6では偏向面62の主走査方向の幅より広い状態で入射してきた入射光束の一部を偏向面62で切り取るようにして光束を偏向し結像光学系7に導いている。よって被走査面8上の像高に応じて、光偏向器6への入射光束の異なる部分を使用することになる。例えば被走査面8上の中央部に導かれる光束は光偏向器6への入射光束の中央部分が使用され、周辺部に導かれる光束は光偏向器6への入射光束の周辺部分が使用されるのである。
In the
次に第2の光学系としての結像光学系7の光学的作用について説明する。
Next, the optical action of the imaging
光偏向器5で偏向走査された光束を被走査面8上に結像しビームスポットを形成すると共に被走査面8上を等速走査する。表1に示すごとく、主に主走査方向にパワーを有する第1の結像レンズ71は、そのレンズ面形状が与式の関数で表現された非球面形状である。副走査方向に対してはノンパワーである。
The light beam deflected and scanned by the optical deflector 5 is imaged on the scanned surface 8 to form a beam spot, and the scanned surface 8 is scanned at a constant speed. As shown in Table 1, the
ただし必ずしもこれに限られず、例えば両面が副走査方向にフラットなシリンダー形状でもよい。入射した光束に対し主に主走査方向の結像及び等速走査性を達成することになる。一方の第2の結像レンズ72は主に副走査方向にパワーを持つアナモフィックレンズである。こちらもやはり非球面レンズであり、レンズ面形状は与式の関数で表現された非球面形状である。主走査方向に対してはノンパワーである。入射した光束に対し主に副走査方向の結像及び主走査方向の若干の歪曲収差補正を担当している。第1、第2の結像レンズ71、72からなる結像光学系7による副走査方向の結像関係は偏向面62と被走査面8とが共役関係となる所謂倒れ補正光学系となっている。第1、第2の結像レンズ71、72は共に樹脂製で既知の成形技術により製造できる。
However, the present invention is not necessarily limited thereto, and for example, a cylinder shape in which both surfaces are flat in the sub-scanning direction may be used. For the incident light beam, image formation in the main scanning direction and constant speed scanning are mainly achieved. One
尚、結像光学系(fθレンズ)7は必ずしも表1に示されるようなパワー配置や使用枚数、硝材特性に限定されるものではなく、1枚または3枚以上のレンズ構成、別のパワー配置、関数表現式、硝材など既知の結像光学系の構成で合っても良い。 The imaging optical system (fθ lens) 7 is not necessarily limited to the power arrangement, the number of used sheets, and the glass material characteristics as shown in Table 1. One or three or more lens configurations and other power arrangements are used. Alternatively, a known expression optical system such as a function expression or a glass material may be used.
次に第1の光学系LAの一要素を構成するアナモフィックレンズ5の光学的作用について説明する。 Next, the optical action of the anamorphic lens 5 constituting one element of the first optical system LA will be described.
アナモフィックレンズ5はシリンドリカルレンズ4及び第1の結像レンズ71と共働し、集光レンズ2からの発散光束を主走査方向において平行光束に変換する。それとともに光偏向器6の1つの偏向面62の主走査方向の幅より広い状態で入射させる第1の光学系LAをも成している。アナモフィックレンズ5は上述の如く入射面が主走査方向と副走査方向とが互いに異なるパワーを持つアナモフィックな非球面である。出射面には回折光学素子が付与されている。回折面は結像光学系の使用温度が変動した際に、光源手段1の波長変動や硝材の屈折率変動が発生し、光学性能が劣化するのを補償する効果がある。
The anamorphic lens 5 cooperates with the cylindrical lens 4 and the
次に同期検知光学系(同期検出用光学系)LBの光学的作用について説明する。 Next, the optical action of the synchronization detection optical system (synchronization detection optical system) LB will be described.
同期検出用光学系LBは被走査面8上の有効画像領域以外の像高の光束(同期検出用光束)を同期検出用ミラー63によって反射して光路分離し、同期検出用絞り9、同期検出用レンズ10、同期検出用エッジ(スリット)11を介して同期検出用センサ12に導く構成より成っている。このとき第1の結像レンズ71と同期検出用レンズ10が同期検出用光学系LBの結像に作用しており、第1の結像レンズ71も同期検出用光学系LBの一部を成している。主走査方向においては同期検出用エッジ11に結像する構成が望ましい。
The synchronization detection optical system LB reflects the light path of the image height (synchronization detection light beam) other than the effective image area on the scanned surface 8 by the
同期検出用エッジ11は走査方向の上流もしくは下流に設けられ、走査方向に対して垂直方向(副走査方向)に直線状のエッジである。もしくは走査方向に対して垂直方向(副走査方向)に平行な二対の直線状のエッジを主走査方向の幅が0.5mm程度で離したスリット形状である。尚、同期検出用センサ12の受光部の形状が矩形で境界域が十分に直線性であるときは、同期検出用エッジ11は省略しても良い。その際は同期検出用センサ12を同期検出用エッジ11の位置までオフセットさせれば良い。
The
同期検出用センサ12上に同期検出用光束が到達すると電気信号が出力される。その信号の立ち上がり波形もしくは立下り波形に対し、特定のスライスレベルの信号出力に達した時間を同期検出用検知時間とする。この同期検出用検知時間を基準に画像を書き始める時間までをカウンターにて計測して、画像信号にて光源1を駆動点灯させることで書き始め位置を常に一定に保つことができる。このような同期信号検出の電気的な駆動方法は既知の方法により行なわれる。
When the synchronization detection light beam reaches the
光偏向器6の偏向面62から同期検出用センサ12に至る光学配置を表3に示す。また同期検出用レンズ10の形状を表4に示す。
Table 3 shows an optical arrangement from the
図1から明らかなように光源手段1から同期検出用センサ12(同期信号検出手段)に至る光路上には反射ミラー反射ミラー61、偏向面62、同期検出用ミラー63の3つの反射面が存在する。本実施例では、これら3つ目の反射面63の光反射側の光路中に同期検出用絞り9を配置している。この同期検出用絞り9は副走査方向に光束を制限するスリット形状をなしている。
As is apparent from FIG. 1, there are three reflecting surfaces, that is, a reflecting
さらに上記の如く同期検出用絞り9の後方に結像光学系7とは異なる独立した同期検出用レンズ10を配置している。この同期検出用レンズ10は入射面が球面(R1=37.5)、出射面が副走査方向のみに曲率を有する非球面(R=-29.0)より成り、その材質の屈折率nがn=1.491より成っている。
Further, as described above, an independent
本実施例においては同期検出用レンズ10の主走査方向の焦点距離をF_am,副走査方向の焦点距離をF_asとするとき、
F_am>F_as>0‥‥‥(1)
なる条件を満足させている。
In this embodiment, when the focal length in the main scanning direction of the
F_am>F_as> 0 (1)
Satisfy the following conditions.
条件式(1)は、同期検出結像手段10がアナモフィックレンズであり、副走査方向のパワーは主走査方向のパワーより大きい事を示している。 Conditional expression (1) indicates that the synchronization detection imaging means 10 is an anamorphic lens, and the power in the sub-scanning direction is larger than the power in the main scanning direction.
本実施例における同期検出用レンズ10の主走査方向及び副走査方向の焦点距離F_am、F_asは、それぞれ
F_am=76.389、
F_as=33.646
である。これは条件式(1)を満足させている。
In the present embodiment, the focal lengths F_am and F_as in the main scanning direction and the sub-scanning direction of the
F_as = 33.646
It is. This satisfies the conditional expression (1).
また表1から分かるように第1の結像レンズ71は主に主走査方向にパワーを有しており、副走査方向はノンパワーである。このため光偏向器6から同期検出用センサ12に至る光学素子の中で同期検出用レンズ10の副走査方向のパワーが最大である。
As can be seen from Table 1, the
本実施例では上記の如く被走査面8に向かう光束(走査光束)と同期検出用光束との光路を分離するため同期検出用ミラー63を光偏向器6と同期検出用絞り9との間の光路中に設けている。
In this embodiment, as described above, in order to separate the optical path between the light beam (scanning light beam) traveling toward the scanning surface 8 and the synchronization detection light beam, the
本実施例では光源手段1から同期検出用センサ12に至る反射面の数をNとする。
In this embodiment, the number of reflecting surfaces from the light source means 1 to the
また、同期検出用絞り9から同期検出用レンズ10に至る光路に沿った距離をS1、同期検出用レンズ10から同期検出用センサ12に至る光路に沿った距離をL、同期検出用レンズ10の副走査方向の焦点距離をF_as、同期検出用センサ12の副走査方向の受光領域の巾をWとする。
Further, the distance along the optical path from the
そのとき、
|(S1/F_as−1)×L−S1|≦250×W/3/N‥‥‥(2)
なる条件を満足するように各要素を設定している。
then,
| (S1 / F_as-1) × L-S1 | ≦ 250 × W / 3 / N (2)
Each element is set to satisfy the following conditions.
条件式(2)は、副走査断面内で、副走査方向の光束径を決定する副走査絞り以前に設置された反射面の傾き誤差によって、副走査方向の光束径を決定する副走査絞りを通過する光束が傾きを生じる。 Conditional expression (2) indicates that the sub-scanning aperture that determines the beam diameter in the sub-scanning direction is determined by the tilt error of the reflecting surface installed before the sub-scanning aperture that determines the beam diameter in the sub-scanning direction within the sub-scanning section. The light beam passing through causes an inclination.
その傾きの問題が生じた場合に、副走査方向の光束径を決定する副走査絞り以降の同期検出結像手段の屈折作用で同期検知手段(同期検出用センサー)上の光束が振れる範囲を規定したものである。光束が振れる範囲をセンサー幅の半分とした場合を示す。 Defines the range in which the light beam on the synchronization detection means (synchronization detection sensor) can be swung by the refraction action of the synchronization detection imaging means after the sub-scanning diaphragm that determines the beam diameter in the sub-scanning direction when the tilt problem occurs. It is a thing. The case where the range in which the luminous flux swings is half the sensor width is shown.
本実施例では図1、図4、図5及び表3、表4より
光源手段1から同期検出用センサ12に至る反射面の数N=3、
同期検出用絞り9から同期検出用レンズ10に至る光路に沿った距離S1=69.5、
同期検出用レンズ10から同期検出用センサ12に至る光路に沿った距離L=52.8
同期検出用レンズ10の副走査方向の焦点距離F_as=33.645、
同期検出用センサ12の副走査方向の受光領域の巾W=1.35、
としている。これにより上記条件式(2)の左辺、及び右辺の値は、
左辺=13.23、
右辺=37.5
となり、これは条件式(2)を満たしている。
In this embodiment, the number N of reflection surfaces from the light source means 1 to the
A distance S1 = 69.5 along the optical path from the
Distance L = 52.8 along the optical path from the
Focal length F_as = 33.645 in the sub-scanning direction of the
The width W of the light receiving region in the sub-scanning direction of the
It is said. As a result, the values on the left and right sides of the conditional expression (2) are
Left side = 13.23,
Right side = 37.5
This satisfies the conditional expression (2).
さらに望ましくは上記条件式(2)を次の如く設定するのが良い。 More preferably, the conditional expression (2) should be set as follows.
|(S1/F_as−1)×L−S1|≦100×W/3/N‥‥‥(2a)
上記条件式(2a)の左辺、及び右辺の値は、
左辺=13.23、
右辺=15
となり、これは条件式(2a)を満たしている。
| (S1 / F_as-1) × L-S1 | ≦ 100 × W / 3 / N (2a)
The values of the left side and right side of the conditional expression (2a) are
Left side = 13.23,
Right side = 15
This satisfies the conditional expression (2a).
尚、上記条件式(2)及び条件式(2a)の左辺が
(S1/F_as−1)×L−S1=0
となるとき、即ち、
1/F_as=1/S1+1/L
となることから、同期検出用レンズ10によって同期検出用絞り9と同期検出用センサ12は共役関係になることが分かる。
It should be noted that the left side of the conditional expression (2) and the conditional expression (2a) is (S1 / F_as−1) × L−S1 = 0.
That is,
1 / F_as = 1 /
Therefore, it can be understood that the
さらに本実施例では光偏向器6から同期検出用絞り9に至る光路に沿った距離をS0、
同期検出用絞り9の副走査方向の巾をWapとするとき、
Wap×〔(L/F_as−1)×(S0+S1)―L〕/S0≦W‥‥‥(3)
なる条件を満足するように各要素を設定している。
Further, in this embodiment, the distance along the optical path from the
When the width of the
Wap × [(L / F_as−1) × (S0 + S1) −L] / S0 ≦ W (3)
Each element is set to satisfy the following conditions.
条件式(3)は、同期検知手段12(同期検出用センサー)上の光線の広がりを規定する式であり、概ねセンサー幅以下の光束幅になるような結像条件を表している。 Conditional expression (3) is an expression that prescribes the spread of the light beam on the synchronization detection means 12 (synchronization detection sensor), and expresses an imaging condition such that the light beam width is approximately equal to or smaller than the sensor width.
本実施例では図4、図5、表3、表4より
偏向面62から同期検出用絞り9に至る光路に沿った距離S0=200.19
同期検出用絞り9の副走査方向の巾Wap=0.96
としている。これにより条件式(3)の左辺、及び右辺の値は、
左辺=0.48、
右辺=1.35
となり、これは条件式(3)を満たしている。
In this embodiment, from FIG. 4, FIG. 5, Table 3, and Table 4, the distance S0 = 200.19 along the optical path from the deflecting
Width Wap = 0.96 in the sub-scanning direction of the
It is said. As a result, the values on the left and right sides of conditional expression (3) are
Left side = 0.48,
Right side = 1.35
This satisfies the conditional expression (3).
同期検出用センサ12は一般的に半導体で作成されることから、表面反射が20〜40%ある。このため同期検出用センサ12に入射した同期検出用光束が同期検出用センサ12の表面で反射し、フレアとなることがある。このフレア光を適正に除去する方法としては同期検出用センサ12を副走査断面内で傾けて表面反射光を同期検出用絞り9の裏面にぶつけると良い。また同期検出用光束の一部が同期検出用絞り9の表面で反射してフレアとなる場合は同期検出用絞り9を副走査断面内で傾けて表面反射光が上下方向に逃げるように構成すると良い。
Since the
本実施例では上記の如く光走査装置の光学系としてOFSを採用している。このOFSでは前述の如く同期検出用光学系の光路も長くなることの弊害として光路上の反射面の姿勢精度による同期検出用検知精度が低下するという課題を改善している。 In this embodiment, OFS is employed as the optical system of the optical scanning device as described above. In this OFS, as described above, the problem that the detection accuracy for synchronization detection is lowered due to the attitude accuracy of the reflecting surface on the optical path as an adverse effect of the length of the optical path of the synchronization detection optical system is improved.
尚、本実施例において光源手段1の発光点の数は1でも良いし、2以上でも良い。特に複数発光点であるときは、そのうちの2以上の光束を上記同期検出用光学系で同期検出用センサ12に導き、同期信号を検知してもよい。
In this embodiment, the number of light emitting points of the light source means 1 may be 1 or 2 or more. In particular, when there are a plurality of light emission points, two or more of the light beams may be guided to the
次に同期検出用光学系LBが上記のような構成を取ることで得られる光学性能について説明する。 Next, optical performance obtained by the above-described configuration of the synchronization detection optical system LB will be described.
上記のように光源手段1から同期検出用センサ12までの光路中には、反射ミラー反射ミラー61、偏向面62、同期検出用ミラー63の3つの反射面がある。これらの反射面が部品精度や取り付け精度によって姿勢がばらついた時の同期検出用センサ12上でどの程度光束が触れるかの敏感度を算出した結果を表5に示す。比較のために本構成の同期検出用絞り9を廃止した場合の敏感度も示す。尚、各反射素子の姿勢の振れは、おじぎ方向に10分である。また同期検出用センサ12上の光束幅も合わせて示す。
As described above, in the optical path from the light source means 1 to the
上記のように同期検出用センサ12の副走査方向の受光領域の幅W=1.35に対して、同期検出用絞り9を挿入することで同期検出用センサ12上の光束の振れ幅はセンサ幅に対して十分に小さいことが分かる。また光束幅もセンサ内に収まっていることが分かる。
As described above, with respect to the width W = 1.35 of the light receiving region in the sub-scanning direction of the
表5に示すように同期検出用センサ12上では副走査方向に光ビームは広がりを有するので、前記特許文献3の課題で挙げられたような直進性誤差の影響を受けにくくしている。
As shown in Table 5, since the light beam spreads in the sub-scanning direction on the
本実施例ではOFSを示したが、必ずしもこれに限定されるものではない。例えば同じ光学素子を使用したUFSでも実施可能である。具体的には偏向面62が広くなるように光偏向器6の直径を大きくし、面数を減らしたもの、例えばφ40の6面の光偏向器に変更し、開口絞り3の主走査方向の幅を狭くして光偏向器6での光束幅を7.11mmとなるようにして挙げればよい。
In this embodiment, OFS is shown, but the present invention is not necessarily limited to this. For example, UFS using the same optical element can also be implemented. Specifically, the diameter of the
また本実施例では光偏向器としてポリゴンミラーを用いたが、これに限らず、例えばガルバノミラーを用いても良い。 In this embodiment, a polygon mirror is used as an optical deflector. However, the present invention is not limited to this, and a galvanometer mirror, for example, may be used.
図6、図7は各々本発明の実施例2の副走査断面図であり、図6は光源手段から反射ミラー反射ミラーまでの副走査断面図、図7は反射ミラー反射ミラーから被走査面までの副走査断面図である。
FIGS. 6 and 7 are sub-scan sectional views of
本実施例において前述の実施例1と異なる点は実施例1に示した光走査装置の光学系(走査光学系)を上下(副走査方向)に2つ結合させ、コンパクト化のために光路を折り曲げて構成したことである。よって主走査断面図は実施例1に示した図1と同様と成る。その他の構成及び光学的作用は実施例1と同様であり、これにより同様な効果を得ている。 This embodiment differs from the first embodiment described above in that two optical systems (scanning optical systems) of the optical scanning apparatus shown in the first embodiment are coupled vertically (in the sub-scanning direction), and the optical path is reduced for compactness. It is constructed by bending. Therefore, the main scanning sectional view is the same as FIG. 1 shown in the first embodiment. Other configurations and optical actions are the same as those in the first embodiment, and the same effects are obtained.
即ち、前述の実施例1の斜入射光学系は副走査断面内の斜入射角度をθ=+1.5°としたが、本実施例では斜入射角度をθ=±1.5°として構成している。 That is, the oblique incidence optical system of Example 1 described above has an oblique incidence angle in the sub-scan section of θ = + 1.5 °, but in this embodiment, the oblique incidence angle is configured as θ = ± 1.5 °. ing.
本実施例において第1の被走査面である感光ドラム81Aに向かう光束が通過する光学系をAステーション、第2の被走査面である感光ドラム81Bに向かう光束が通過する光学系をBステーションと称す。図6、図7より明らかなように本実施例では副走査断面内で、AステーションとBステーションの光路が反射ミラー反射ミラー61で光路がクロスし、光偏向器6の偏向面62上で上下(副走査方向)に約6mm離間する構成となっている。
In this embodiment, the optical system through which the light beam toward the
またAステーションとBステーションはそれぞれ反射ミラー反射ミラー64,65,66を有しており、光偏向器6の偏向面62で偏向走査された走査光束をそれぞれ対応する感光ドラム81Aと感光ドラム81Bに導いている。
The A station and the B station have reflection mirrors 64, 65, and 66, respectively. The scanning light beams deflected and scanned by the deflecting
また反射ミラー反射ミラー61と光偏向器6と第1の結像レンズ71を各ステーションで共用しており、図中、番号は実施例1と同じ光学素子を使用している。それ以外の各ステーション固有に配置される光学素子は実施例1の番号に符号A、Bを付加して標記している。
Further, the reflecting
本実施例において光源手段1A、1Bから光偏向器6に至る第1の光学系及び第1の結像レンズ71と第2の結像レンズ72A,72Bからなる結像光学系7は実施例1と同様のものであり、その諸元は表1、表2に示される。
In this embodiment, the first optical system from the light source means 1A, 1B to the
本実施例では同期信号検知(同期検出用検知)をAステーション側の走査光束にて検知している。即ち、本実施例では感光ドラム81A上の有効画像以外の像高の光束を同期検出用ミラー63によって反射して光路分離し、不図示の同期検出用絞り9、同期検出用レンズ10、同期検出用エッジ(スリット)11を介して同期検出用センサ12に導く同期検出用光学系LBを構成している。このとき第1の結像レンズ71と同期検出用レンズ10とが同期検出用光学系LBの結像に作用しており、第1の結像レンズ71も同期検出用光学系LBの一部をなしている。光偏向器6から同期検出用センサ12に至る光学配置は実施例1と同様のものであり、その諸元は表3に示され、図4と同じ構成となる。
In this embodiment, synchronization signal detection (synchronization detection detection) is detected by the scanning light beam on the A station side. That is, in this embodiment, a light beam having an image height other than the effective image on the
本実施例においては、実施例1と同様の同期検出用光学系LBとなることから、光源手段1から同期検出用センサ12に至る光路上には反射ミラー反射ミラー61、偏向面62、同期検出用ミラー63の3つの反射面が存在する。同期検出用絞り9は、これら3つ目の反射面63の光反射側の光路中に配置されている。また同期検出用絞り9は副走査方向に光束を制限するスリット形状をなしている。さらに同期検出用絞り9の光反射側の光路中には、結像光学系7とは異なる独立した同期検出用レンズ10を配置している。
In the present embodiment, since the synchronization detection optical system LB is the same as that in the first embodiment, the reflection
本実施例において前記の条件式(2)と条件式(3)の右辺には光源手段1Aから感光ドラム81Aに至る光路上に設けられた反射面の数Nがパラメータとして使われている。反射面の数Nが小さいほど条件式(2)と条件式(3)の右辺は大きくなり、左辺に対するマージンが増える。よって光源手段1Aもしくは光源手段1Bから感光ドラム81に至る光路上に設けられた反射面の数が一番少ない光路に対応する光源手段の光束を同期信号検知する方が有利になる。
In this embodiment, the number N of reflection surfaces provided on the optical path from the light source means 1A to the
また各光源手段1から各感光ドラム81に至る光路上に設けられた反射面の数はAステーションが3面、Bステーションが4面である。これに対し光源手段1Aから同期検出用センサ12に至る光路の反射面数は3面であり、各ステーションの反射面の枚数より多くない。
The number of reflecting surfaces provided on the optical path from each light source means 1 to each
本実施例においては同期検出用光学系LBの反射面数Nをできるだけ少なく構成したことで、組立精度や部品精度のばらつきで同期検出用センサ12上の光束のばらつきを低減できるので同期検出用検知精度が向上する。
In this embodiment, since the number N of reflection surfaces of the synchronization detection optical system LB is made as small as possible, variations in the light flux on the
尚、本実施例で同期検出用光学系LBが上記のような構成を取ることで得られる光学性能については、前述の実施例1と同等である。 In this embodiment, the optical performance obtained when the synchronization detection optical system LB has the above-described configuration is the same as that of the first embodiment.
図8は本発明の実施例3の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)である。同図において図1に示した要素同一要素には同符番を付している。 FIG. 8 is a sectional view (main scanning sectional view) of the main part in the main scanning direction according to the third embodiment of the present invention. In the figure, the same elements as those shown in FIG.
本実施例において前述の実施例1と異なる点は主走査断面内においても第1の光学系LAを斜入射光学系より構成したこと、偏向面62で偏向走査された光束(同期検出用光束)を第1の結像レンズ71を介さないで同期検出用センサ12に導いたことである。その他の構成及び光学的作用は実施例1と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
This embodiment differs from the first embodiment described above in that the first optical system LA is composed of an oblique incidence optical system even in the main scanning section, and the light beam deflected and scanned by the deflection surface 62 (synchronous detection light beam). Is guided to the
本実施例おいて光源手段1から出射した発散光束はコリメータレンズ2により平行光束に変換され、絞り3によって該光束を制限して副走査方向にのみ有限の屈折力を有するシリンドリカルレンズ41に入射している。シリンドリカルレンズ41に入射した平行光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては集束して回転多面鏡から成る光偏向器6の偏向面62に線像として結像している。
In this embodiment, the divergent light beam emitted from the light source means 1 is converted into a parallel light beam by the
尚、本実施例においても前述の実施例1と同様に入射光学系にOFSを用いている。 In this embodiment as well, OFS is used for the incident optical system as in the first embodiment.
そして光偏向器6の偏向面62で偏向された光束を結像光学系7を介して被走査面としての感光ドラム面8上に導光する。そして光偏向器6を矢印A方向に回転させることによって該感光ドラム面8上を矢印B方向に等速走査して画像情報の記録を行なっている。
Then, the light beam deflected by the deflecting
このとき感光ドラム面8上を光走査する前に該感光ドラム面8上の走査開始位置のタイミングを調整する為に、光偏向器6で偏向走査された光束の一部を同期検出用ミラー63を介して同期検出用絞り9、同期検出用レンズ10により同期検出用エッジ11面上に集光させている。
At this time, in order to adjust the timing of the scanning start position on the photosensitive drum surface 8 before optical scanning on the photosensitive drum surface 8, a part of the light beam deflected and scanned by the
そして同期検出用エッジ11面上に光束を集光させた後、同期検出用センサ12に導光している。そして同期検出用センサ12からの出力信号を検知して得られた同期検知信号(同期検出用信号)を用いて感光ドラム面8上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。
Then, the light beam is condensed on the surface of the
本実施例における第1、第2の結像レンズ73,74は共にアナモフィックなパワーを有し、面形状は既知の関数で表現された非球面形状より成っている。また第1、第2の結像レンズ73,74を樹脂製で既知の成形技術により製造できる。
The first and
尚、結像光学系7は必ずしも上記のようなパワー配置や使用枚数、硝材特性に限定されるものではなく、1枚または3枚以上のレンズ構成、別のパワー配置、関数表現式、硝材など既知の結像光学系の構成であっても良い。
The imaging
本実施例における偏向面62から同期検出用センサ12に至る光学配置を表6に示す。また同期検出用レンズ10の形状を表7に示す。
Table 6 shows the optical arrangement from the
本実施例における同期検出用レンズ10は上記表6、表7に示すように入射面が副走査方向のみに曲率を有する非球面(R=19.61)より成り、出射面が球面(R=-30.83)より成り、その材質の屈折率nがn=1.491より成っている。
As shown in Tables 6 and 7, the
本実施例における同期検出用レンズ10の主走査方向及び副走査方向の焦点距離F_am、F_asは、それぞれ
F_am=62.8、
F_as=24.9
である。これは前記条件式(1)を満足している。
In the present embodiment, the focal lengths F_am and F_as of the
F_as = 24.9
It is. This satisfies the conditional expression (1).
また図8から分かるように同期検出用光束は第1の結像レンズ73を介在しておらず、同期検出用レンズ10のみによって同期検出用センサ12上に結像されている。よって光偏向器6から同期検出用センサ12に至る光学素子の中で、同期検出用レンズ10の副走査方向のパワーが最大である。
Further, as can be seen from FIG. 8, the synchronization detection light beam is imaged on the
本実施例においても前述の実施例1と同様に被走査面に向かう走査光束と同期検出用光束との光路を分離するため同期検出用ミラー63を光偏向器6と同期検出用絞り9との間の光路中に設けている。
Also in this embodiment, in order to separate the optical paths of the scanning light beam and the synchronization detection light beam traveling toward the scanning surface in the same manner as in the first embodiment, the
本実施例では図8及び表6より
光源手段1から同期検出用センサ12に至る反射面の数N=2、
同期検出用絞り9から同期検出用レンズ10に至る光路に沿った距離S1=27.1、
同期検出用レンズ10から同期検出用センサ12に至る光路に沿った距離L=62.8
同期検出用レンズ10の副走査方向の焦点距離F_as=24.90、
同期検出用センサ12の副走査方向の受光領域の巾W=1.35、
としている。これにより前記条件式(2)の左辺、及び右辺の値は、
左辺=21.55、
右辺=56.25
となり、これは条件式(2)を満たしている。
In this embodiment, from FIG. 8 and Table 6, the number N of reflection surfaces from the light source means 1 to the
A distance S1 = 27.1 along the optical path from the
Distance L = 62.8 along the optical path from the
Focal length F_as = 24.90 in the sub-scanning direction of the
The width W of the light receiving region in the sub-scanning direction of the
It is said. Thereby, the values of the left side and the right side of the conditional expression (2) are
Left side = 21.55,
Right side = 56.25
This satisfies the conditional expression (2).
さらに前記条件式(2a)の左辺、及び右辺の値は、
左辺=21.55、
右辺=22.50
となり、これは条件式(2a)を満たしている。
Furthermore, the values on the left side and right side of the conditional expression (2a) are:
Left side = 21.55,
Right side = 22.50
This satisfies the conditional expression (2a).
尚、条件式(2)及び条件式(2a)の左辺が
(S1/F_as−1)×L−S1=0
となるとき、即ち、
1/F_as=1/S1+1/L
となることから、同期検出用レンズ10によって同期検出用絞り9と同期検出用センサ12は共役関係になることが分かる。
Note that the left side of conditional expression (2) and conditional expression (2a) is (S1 / F_as-1) × L-S1 = 0.
That is,
1 / F_as = 1 /
Therefore, it can be understood that the
さらに本実施例では表6より
偏向面62から同期検出用絞り9に至る光路に沿った距離S0=98.0
同期検出用絞り9の副走査方向の巾Wap=0.90
としている。これにより前記条件式(3)の左辺、及び右辺の値は、
左辺=1.17、
右辺=1.35
となり、これは条件式(3)を満たしている。
Further, in this embodiment, from Table 6, the distance S0 = 98.0 along the optical path from the deflecting
Width Wap = 0.90 in the sub-scanning direction of the
It is said. Thereby, the values of the left side and the right side of the conditional expression (3) are
Left side = 1.17,
Right side = 1.35
This satisfies the conditional expression (3).
次に同期検出用光学系LBが上記のような構成を取ることで得られる光学性能について説明する。 Next, optical performance obtained by the above-described configuration of the synchronization detection optical system LB will be described.
上記のように光源手段1から同期検出用センサ12には、偏向面62、同期検出用ミラー63の2つの反射面がある。これらの反射面が部品精度や取り付け精度によって姿勢がばらついた時の同期検出用センサ12上でどの程度光束が触れるかの敏感度を算出した結果を表8に示す。比較のために、本構成の同期検出用絞りを廃止した場合の敏感度も示す。なお各反射素子の姿勢の振れはおじぎ方向に10分である。また同期検出用センサ12上の光束幅も合わせて示す。
As described above, the light source means 1 to the
上記のように同期検出用センサ12の副走査方向の幅W=1.35に対して、同期検出用絞り9を挿入することで同期検出用センサ12上の光束の振れ幅はセンサー幅に対して十分に小さいことがわかる。また光束幅もセンサー内に収まっていることが分かる。
As described above, with respect to the width W = 1.35 of the
表8に示すように同期検出用センサ12上では、副走査方向にビームは広がりを有するので、前記特許文献3の課題で挙げられたような直進性誤差の影響を受けにくくしている。
As shown in Table 8, on the
[画像形成装置]
図9は、本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号104は画像形成装置を示す。この画像形成装置104には、パーソナルコンピュータ等の外部機器117からコードデータDcが入力する。このコードデータDcは、装置内のプリンタコントローラ111によって、画像データ(ドットデータ)Diに変換される。この画像データDiは、実施例1、3のいずれかに示した構成を有する光走査ユニット100に入力される。そして、この光走査ユニット100からは、画像データDiに応じて変調された光ビーム103が出射され、この光ビーム103によって感光ドラム101の感光面が主走査方向に走査される。
[Image forming apparatus]
FIG. 9 is a cross-sectional view of the main part in the sub-scanning direction showing an embodiment of the image forming apparatus of the present invention. In the figure,
静電潜像担持体(感光ドラム)たる感光ドラム101は、モータ115によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム101の感光面が光ビーム103に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム101の上方には、感光ドラム101の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ102が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ102によって帯電された感光ドラム101の表面に、前記光走査ユニット100によって走査される光ビーム103が照射されるようになっている。
The
先に説明したように、光ビーム103は、画像データDiに基づいて変調されており、この光ビーム103を照射することによって感光ドラム101の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム103の照射位置よりもさらに感光ドラム101の回転方向の下流側で感光ドラム101に当接するように配設された現像器107によってトナー像として現像される。
As described above, the
現像器107によって現像されたトナー像は、感光ドラム101の下方で、感光ドラム101に対向するように配設された転写ローラ108によって被転写材たる用紙112上に転写される。用紙112は感光ドラム101の前方(図9において右側)の用紙カセット109内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット109端部には、給紙ローラ110が配設されており、用紙カセット109内の用紙112を搬送路へ送り込む。
The toner image developed by the developing
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙112はさらに感光ドラム101後方(図9において左側)の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ(図示せず)を有する定着ローラ113とこの定着ローラ113に圧接するように配設された加圧ローラ114とで構成されている。そして転写部から搬送されてきた用紙112を定着ローラ113と加圧ローラ114の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙112上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ113の後方には排紙ローラ116が配設されており、定着された用紙112を画像形成装置の外に排出せしめる。
As described above, the
図9においては図示していないが、プリントコントローラ111は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ115を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のモータなどの制御を行う。
Although not shown in FIG. 9, the
本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、1200dpi以上の画像形成装置において本発明の実施例1〜3の構成はより効果を発揮する。 The recording density of the image forming apparatus used in the present invention is not particularly limited. However, considering that higher recording density requires higher image quality, the configurations of the first to third embodiments of the present invention are more effective in an image forming apparatus of 1200 dpi or more.
なお、本発明の画像形成装置はモノトーンでプリントするタイプのものであるが、複数の感光ドラムを有し、複数のビームで走査描画するカラー画像形成装置に転用できる事は言うまでもない。例えば4色の画像を重ねるカラーが像形成装置で4本の感光ドラムを有する場合、実施例1、3の光走査装置(走査光学系)では同じ光走査装置を4つ並列すればよい。また実施例2の光走査装置では同じ光走査装置を2つ並列すればよい。
Although the image forming apparatus of the present invention is of a type that prints in monotone, it goes without saying that the image forming apparatus can be diverted to a color image forming apparatus that has a plurality of photosensitive drums and performs scanning and drawing with a plurality of beams. For example, when the image forming apparatus has four photosensitive drums for superimposing four color images, the optical scanning apparatuses (scanning optical systems) of
[カラー画像形成装置]
図10は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、実施例1、3の光走査装置(走査光学系)を4個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図10において、60はカラー画像形成装置、81,82,83,84は各々実施例1、3に示したいずれかの構成を有する光走査装置、21,22,23,24は各々像担持体としての感光ドラム、31,32,33,34は各々現像器、51は搬送ベルトである。尚、図10においては現像器で現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器(不図示)と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器(不図示)とを有している。
[Color image forming apparatus]
FIG. 10 is a schematic view of a main part of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This embodiment is a tandem type color image forming apparatus in which four optical scanning devices (scanning optical systems) of
図10において、カラー画像形成装置60には、パーソナルコンピュータ等の外部機器52からR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ53によって、C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各画像データ(ドットデータ)に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置81,82,83,84に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム41,42,43,44が射出され、これらの光ビームによって感光ドラム21,22,23,24の感光面が主走査方向に走査される。
In FIG. 10, R (red), G (green), and B (blue) color signals are input to the color
本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置(81,82,83,84)を4個並べ、各々がC(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各色に対応している。そして各々平行して感光ドラム21,22,23,24面上に画像信号(画像情報)を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
The color image forming apparatus in this embodiment has four optical scanning devices (81, 82, 83, 84) arranged in each color of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black). It corresponds. In parallel, image signals (image information) are recorded on the surfaces of the
本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く4つの光走査装置81,82,83,84により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム21,22,23,24面上に形成している。その後、記録材に多重転写して1枚のフルカラー画像を形成している。
As described above, the color image forming apparatus according to this embodiment uses the light beams based on the respective image data by the four
前記外部機器52としては、例えばCCDセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置60とで、カラーデジタル複写機が構成される。
As the
1 光源手段(半導体レーザ)
2 集光レンズ
3 開口絞り
4 シリンドリカルレンズ
5 アナモフィックレンズ
61 反射ミラー
6 偏向手段(ポリゴンミラー)
7 結像光学系
71,72 結像レンズ
73,74 結像レンズ
8 被走査面
63 同期検出用ミラー
9 同期検出用絞り
10 同期検出用レンズ
11 同期検出用エッジ
12 同期検出用センサー
LA 第1の光学系
81,82,83,84 光走査装置
21、22、23、24 像担持体(感光ドラム)
31、32、33、34 現像器
41、42、43、44 光ビーム
51 搬送ベルト
52 外部機器
53 プリンタコントローラ
60 カラー画像形成装置
100 光走査装置
101 感光ドラム
102 帯電ローラ
103 光ビーム
104 画像形成装置
107 現像装置
108 転写ローラ
109 用紙カセット
110 給紙ローラ
111 プリンタコントローラ
112 転写材(用紙)
113 定着ローラ
114 加圧ローラ
115 モータ
116 排紙ローラ
117 外部機器
1 Light source means (semiconductor laser)
2 Condensing
7 imaging
31, 32, 33, 34
113
Claims (17)
該第1の光学系からの光束を偏向走査する偏向手段と、
該偏向手段で偏向走査された光束を被走査面上に結像させる第2の光学系と、
該偏向手段の偏向面にて偏向走査された光束の一部を該被走査面上の光束の走査開始位置のタイミングを決定する同期検知信号として検出する同期信号検出手段と、
該偏向手段の偏向面にて偏向走査された光束の一部を該同期信号検出手段に導光する同期検知光学系と、を有する光走査装置であって、
該同期検知光学系は、主走査方向と直交する副走査方向の光束の光束幅を制限する光束制限手段を有し、
該光源手段から該同期信号検出手段に至る光路中には反射ミラーを有し、該光束制限手段は該同期信号検出手段に最も近い反射ミラーと該同期信号検出手段の間の光路中に配置されていることを特徴とする光走査装置。 A first optical system for imaging a light beam emitted from the light source means;
Deflecting means for deflecting and scanning the light beam from the first optical system;
A second optical system that forms an image of the light beam deflected and scanned by the deflecting means on the surface to be scanned;
Synchronization signal detection means for detecting a part of the light beam deflected and scanned on the deflection surface of the deflection means as a synchronization detection signal for determining the timing of the scanning start position of the light beam on the scanned surface;
A synchronization detection optical system for guiding a part of the light beam deflected and scanned by the deflection surface of the deflection means to the synchronization signal detection means,
The synchronization detection optical system includes a light beam limiting unit that limits a light beam width of a light beam in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction,
A reflection mirror is provided in the optical path from the light source means to the synchronization signal detection means, and the light flux limiting means is disposed in the optical path between the reflection mirror closest to the synchronization signal detection means and the synchronization signal detection means. An optical scanning device characterized by comprising:
F_am>F_as>0
なる条件を満足することを特徴とする請求項2に記載の光走査装置。 The synchronous detection imaging means has an anamorphic optical system having different powers in the main scanning direction and the sub-scanning direction, the focal length in the main scanning direction of the anamorphic optical system is F_am, and the focal length in the sub-scanning direction is F_as. When
F_am>F_as> 0
The optical scanning device according to claim 2, wherein the following condition is satisfied.
前記光束制限手段から前記同期検出結像手段に至る光路に沿った距離をS1、
前記同期検出結像手段から前記同期信号検出手段に至る光路に沿った距離をL、
前記同期検出結像手段の副走査方向の焦点距離をF_as、
前記同期信号検出手段の副走査方向の受光領域の巾をWとするとき、
|(S1/F_as−1)×L−S1|≦250×W/3/N
なる条件を満足することを特徴とする請求項2に記載の光走査装置。 The number of reflection surfaces from the light source means to the synchronization signal detection means is N,
The distance along the optical path from the light beam limiting means to the synchronous detection imaging means is S1,
L, the distance along the optical path from the synchronization detection imaging means to the synchronization signal detection means,
The focal length in the sub-scanning direction of the synchronous detection imaging means is F_as,
When the width of the light receiving region in the sub-scanning direction of the synchronization signal detecting means is W,
| (S1 / F_as-1) × L-S1 | ≦ 250 × W / 3 / N
The optical scanning device according to claim 2, wherein the following condition is satisfied.
前記光束制限手段から前記同期検出結像手段に至る光路に沿った距離をS1、
前記同期検出結像手段から同期信号検出手段に至る光路に沿った距離をL、
前記同期検出結像手段の副走査方向の焦点距離をF_as、
前記同期信号検出手段の副走査方向の受光領域の巾をW
前記光束制限手段の副走査方向の巾をWapとするとき、
Wap×〔(L/F_as−1)×(S0+S1)―L〕/S0≦W
なる条件を満足することを特徴とする請求項2に記載の光走査装置。 The distance along the optical path from the deflecting means to the light flux limiting means is S0,
The distance along the optical path from the light beam limiting means to the synchronous detection imaging means is S1,
L, the distance along the optical path from the synchronization detection imaging means to the synchronization signal detection means,
The focal length in the sub-scanning direction of the synchronous detection imaging means is F_as,
The width of the light receiving area in the sub-scanning direction of the synchronization signal detecting means is W
When the width of the light beam limiting means in the sub-scanning direction is Wap,
Wap × [(L / F_as−1) × (S0 + S1) −L] / S0 ≦ W
The optical scanning device according to claim 2, wherein the following condition is satisfied.
該偏向手段で偏向走査された複数の光束は、光束ごとに設けられた複数の被走査面上に結像させており、
該偏向手段で偏向走査された複数の光束のうち、少なくとも1つの光束が前記同期検知光学系に導光されていることを特徴とする請求項1から11の何れか1項に記載の光走査装置。 A plurality of the light source means, the light beam emitted from each light source means is guided to the deflection surface of the deflection means,
A plurality of light beams deflected and scanned by the deflecting means are imaged on a plurality of scanned surfaces provided for each light beam,
12. The optical scanning according to claim 1, wherein at least one of the plurality of light beams deflected and scanned by the deflecting unit is guided to the synchronization detection optical system. apparatus.
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