JP2005062399A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、レーザプリンタやデジタル複写機等に使用される光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device used for a laser printer, a digital copying machine, and the like, and an image forming apparatus using the same.
レーザプリンタやデジタル複写機に用いる光走査装置は、光束(レーザビーム)を出射する光源(半導体レーザ素子等)と、この光源から出射された光束の断面ビーム径および断面形状を所定の大きさおよび形状に整える偏向前光学系と、この偏向前光学系により所定の大きさおよび形状に整えられた光束を記録媒体または潜像保持体に反射させて走査する偏向装置と、この偏向装置により偏向された光束を記録媒体または潜像保持体の所定位置に結像させる結像光学系とを備えて構成されている。 An optical scanning device used in a laser printer or a digital copying machine has a light source (semiconductor laser element or the like) that emits a light beam (laser beam), a cross-sectional beam diameter and a cross-sectional shape of the light beam emitted from the light source with a predetermined size and A pre-deflection optical system that adjusts the shape, a deflecting device that reflects and scans a recording medium or a latent image holder with a light beam adjusted to a predetermined size and shape by the pre-deflection optical system, and the deflecting device And an image forming optical system for forming an image of the light beam at a predetermined position of the recording medium or the latent image holding member.
前記結像光学系においては、ビーム径の均一化、偏向装置としてのポリゴンミラーの回転角度と走査位置の線形化(fθ特性)、ポリゴンミラー面の加工時の倒れによる副走査方向ピッチムラ補正の機能を持たせることが必要である。このために、一般的に結像光学系は、複数の光学部品で構成されている。
ところで、結像光学系の低価格化を図るためにはレンズ枚数を減らす必要がある。その一方で、結像光学系の性能を確保するためには、主走査方向の走査端に近づくほど正のパワーを大きくしなければならない。このため、結像光学系を1枚のレンズで構成すると、主走査方向の走査端の肉厚が薄くなる。即ち、結像光学系の主走査方向のセンター部と端部とでその肉厚が大きく変動して、主走査方向の走査端で肉厚が極端に薄くなってしまう。 By the way, it is necessary to reduce the number of lenses in order to reduce the price of the imaging optical system. On the other hand, in order to ensure the performance of the imaging optical system, the positive power must be increased as it approaches the scanning end in the main scanning direction. For this reason, when the imaging optical system is constituted by a single lens, the thickness of the scanning end in the main scanning direction is reduced. That is, the thickness of the imaging optical system varies greatly at the center and the end in the main scanning direction, and the thickness becomes extremely thin at the scanning end in the main scanning direction.
また、一般的に結像光学系は樹脂レンズで構成されており、この樹脂レンズは金型で成形される。このような金型においては、溶融した樹脂の注入口であるゲートは結像光学系の主走査方向の端部に設けられる。 In general, the imaging optical system is composed of a resin lens, and this resin lens is molded by a mold. In such a mold, a gate, which is a molten resin injection port, is provided at an end of the imaging optical system in the main scanning direction.
ところが、結像光学系の主走査方向の端部の肉厚が極端に薄いため、その主走査方向端部に設けられるゲートは小さくなってしまう。この結果、金型内に溶融した樹脂を注入する際に十分な圧力を維持することができず、高い形状精度を保つことができない。 However, since the thickness of the end portion in the main scanning direction of the imaging optical system is extremely thin, the gate provided at the end portion in the main scanning direction becomes small. As a result, a sufficient pressure cannot be maintained when the molten resin is poured into the mold, and high shape accuracy cannot be maintained.
この発明の目的は、樹脂レンズの副走査方向の寸法及び体積を大きくしないで、光束を正確に結像させることができる光走査装置及び画像形成装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an optical scanning device and an image forming apparatus that can accurately form a light beam without increasing the size and volume of a resin lens in the sub-scanning direction.
請求項1記載の発明に係る光走査装置は、前記目的を達成するためになされたものであり、光走査手段で走査された光源からの光束を走査対象物に結像させる結像光学系を備えた光走査装置において、前記結像光学系が、パワーを持つ合成樹脂製の光学部品を含むと共に、当該樹脂製光学部品の副走査方向の端部に型成形時の溶融樹脂の注入口であるゲートを備えていることを特徴とする。 An optical scanning device according to a first aspect of the present invention is made to achieve the above object, and includes an imaging optical system that forms an image of a light beam from a light source scanned by an optical scanning unit on a scanning object. In the optical scanning device, the imaging optical system includes an optical component made of synthetic resin having power, and an injection port of molten resin at the time of molding at the end of the resin optical component in the sub-scanning direction. It is characterized by having a certain gate.
前記構成により、前記樹脂製光学部品の副走査方向の端部にゲートを備えたので、ゲートの断面積を大きくすることができ、樹脂製光学部品を型成形する場合に、型内に注入される樹脂の流れをスムーズにすることができ、寸法精度に優れた樹脂製光学部品を成形することができる。 With the above configuration, since the gate is provided at the end of the resin optical component in the sub-scanning direction, the cross-sectional area of the gate can be increased, and the resin optical component is injected into the mold when molding the resin optical component. The resin flow can be made smooth, and a resin optical component with excellent dimensional accuracy can be molded.
請求項5記載の発明に係る画像形成装置は、前記光走査装置と、この光走査装置から出射される光ビームに基づいて潜像画像が作成される感光体と、この感光体の外周面に形成された潜像画像にトナーを供給する現像装置と、前記感光体の外周面に現像されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置とを備えたことを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising: the optical scanning device; a photoreceptor on which a latent image is created based on a light beam emitted from the optical scanning device; and an outer peripheral surface of the photoreceptor. The image forming apparatus includes a developing device that supplies toner to the formed latent image, and a transfer device that transfers the toner image developed on the outer peripheral surface of the photoreceptor to a recording medium.
これにより、前記同様の作用、効果を奏することができる。 Thereby, there can exist the same operation and effect as described above.
以上詳述したように、本発明の光走査装置及び画像形成装置では次のような効果を奏することができる。 As described above in detail, the optical scanning device and the image forming apparatus of the present invention can provide the following effects.
結像光学系の樹脂製光学部品の副走査方向の端部に型成形時の溶融樹脂の注入口であるゲートを備えたので、樹脂製光学部品の型成形を正確にかつ効率的に行うことができる。このように、正確に型成形できるため、寸法誤差の分を考慮して樹脂製光学部品の副走査方向の寸法及び体積を大きくしないでも、正確な光走査を行うことができる。また、樹脂製光学部品の型成形を効率的に行うことができるため、樹脂製光学部品の生産性を大幅に向上させることができる。この結果、製造コストの低減を図ることができる。 Resin optical parts of the imaging optical system are equipped with a gate, which is an injection port for molten resin at the time of molding, at the end in the sub-scanning direction, so that plastic optical parts can be molded accurately and efficiently Can do. As described above, since the mold can be accurately formed, accurate optical scanning can be performed without taking into account the size error and without increasing the size and volume of the resin optical component in the sub-scanning direction. In addition, since the resin optical component can be efficiently molded, the productivity of the resin optical component can be greatly improved. As a result, the manufacturing cost can be reduced.
また、樹脂製光学部品のゲート側端部を遮光する遮光板を備えたので、正確な型成形をしても生じる誤差を考慮して樹脂製光学部品を大きく成形しなくても、誤差の生ずる可能性のある部分を光束が通過するのを遮光板で防止することができる。この結果、高い走査精度を維持しながら樹脂製光学部品の小型化及び製造コストの低減を図ることができる。 In addition, since a light-shielding plate that shields the gate side end of the resin optical component is provided, an error occurs even if the resin optical component is not largely molded in consideration of the error that occurs even if accurate molding is performed. The light shielding plate can prevent the luminous flux from passing through a possible portion. As a result, it is possible to reduce the size and manufacturing cost of the resin optical component while maintaining high scanning accuracy.
以下、本発明に係る画像形成装置及び画像形成方法の実施形態を説明する。 Embodiments of an image forming apparatus and an image forming method according to the present invention will be described below.
[実施例1]
図2は、本実施形態に係る光走査装置を有する画像形成装置としてのデジタル複写機を示す概略構成図である。
[Example 1]
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a digital copying machine as an image forming apparatus having the optical scanning device according to the present embodiment.
このデジタル複写機1は、スキャナ部10と、プリンタ部20とを有して構成されている。
The
スキャナ部10は、図中の矢印の方向に移動可能に形成された第1キャリッジ11、第1キャリッジ11に従動して移動される第2キャリッジ12、第2キャリッジ12からの光に所定の結像特性を与える光学レンズ13、光学レンズ13により所定の結像特性が与えられた光を光電変換して電気信号を出力する光電変換素子14、原稿Dを保持する原稿台15、原稿台15に原稿Dを押しつける原稿固定カバー16等を有している。
The
プリンタ部20は、原稿の情報に対応して光を走査させる光走査装置21と、記録用紙P上に画像を形成する画像形成部22とを有して構成されている。
The
画像形成部22は、静電潜像が形成される感光体ドラム23、感光体ドラム23の表面に所定極性の表面電位を与える帯電装置24、感光体ドラム23に光走査装置21により形成された静電潜像にトナーを供給して現像する現像装置25、現像装置25により感光体ドラム23の外周に形成されたトナー像に所定の電界を与えて記録用紙Pに転写する転写装置26、転写装置でトナー像が転写された記録用紙Pおよび記録用紙Pと感光体ドラム23との間のトナーを、感光体ドラム23との静電吸着から解放して(感光体ドラム23から)分離する分離装置27、転写後に感光体ドラム23の外周面に残ったトナーを除去すると共に感光体ドラム23の電位分布を帯電装置24により表面電位が供給される以前の状態に戻すクリーニング装置28等を有している。
The
スキャナ部10で原稿Dから読み取られた画像信号は、図示しない画像処理部において、輪郭補正や階調処理等の処理により印字信号に変換され、さらにレーザ変調信号に変換される。
An image signal read from the document D by the
光走査装置21は、前記レーザ変調信号に従って強度変調された光源からの光を走査して、前記感光体ドラム23の所定位置に静電潜像を記録するための装置である。この光走査装置21は、オーバーフィルド方式でもアンダーフィルド方式でもよい。
The
光走査装置21は、図3,4に示すように、半導体レーザ31と、コリメータレンズ32と、遮光板33と、シリンドリカルレンズ34と、折り返しミラー35と、ポリゴンミラー36と、fθレンズ37とから構成されている。
3 and 4, the
半導体レーザ31は光源である。この半導体レーザ31は波長が780nmのものを用いた。半導体レーザ31は、前記レーザ変調信号に基づいて光が強度変調される。なお、半導体レーザ31として波長が780nmのものを用いるが、650nmや630nmのもの、さらに短波長のものでもよい。波長の短いものを用いれば、像面でのビーム径を小径化することが可能となる。また、光源としては、半導体レーザ31に限らず、発光ダイオード等の他の発光手段を用いてもよい。
The
コリメータレンズ32は、半導体レーザ31からの発散光を平行光に変換するための光学素子である。半導体レーザ31からの発散光が平行光に整えられる。なお、コリメータレンズ32の代わりに有限レンズを用いて、収束光や発散光に変換される場合もある。設計に応じてコリメータレンズ32や有限レンズを適宜選択する。
The
遮光板33は、fθレンズ37のゲート側端部37A(図1参照)を遮光するための部材である。遮光板33は、コリメータレンズ32とシリンドリカルレンズ34との間に設けられている。この遮光板33には、図5に示すように、スリット33Aが設けられている。このスリット33Aは、その大きさ及び設置位置が正確に設定されている。具体的には、スリット33Aの大きさ(面積)は、半導体レーザ31からの光束が像面39で一点に絞られたときに必要な光量等に合わせて設定されている。スリット33Aの位置は、半導体レーザ31からの光束の中心軸(図中の一点鎖線)からずれた位置(図5においては上方へずれた位置)に設けられている。一般にゲート付近では、形状誤差が大きくなり、その部分を通過する光線は集光特性が悪く、ビームプロファイル等が悪化する。そこで、スリット33Aを通過した光束が、シリンドリカルレンズ34、折り返しミラー35及びポリゴンミラー36を通ってfθレンズ37に入射する際に、fθレンズ37の形状誤差の大きいゲート側端部37Aを避けて他の領域に入射するようになる。このため、スリット33Aの位置は、fθレンズ37に入射する光束が、fθレンズ37のゲート側端部37Aを設定寸法だけ避けて入射するように設定されている。これにより、fθレンズ37のゲート側端部37Aに形状誤差が生じている場合でもその部分を光束が通過することがなくなって、光束を正確に結像させることができるようになっている。
The
この遮光板33のスリット33Aの設置位置の設定を図6〜図9を基に説明する。図6,7に示すように、半導体レーザ31からの発散光がコリメータレンズ32で平行光に変換され、遮光板33のスリット33Aで必要な位置だけ光束が透過される。即ち、fθレンズ37のゲート側端部37A以外に光束が入射するように、ゲート側端部37Aに透過する光速が遮光される。この遮光される位置を斜線で示す。この遮光板33のスリット33Aで遮光された部分(斜線部分)は、図8,9に示すように、ポリゴンミラー36で反射されて、fθレンズ37のゲート側端部37Aに達している。このため、遮光板33の位置を設定してビーム径及びビーム形状が良好な状態になるようにする。
The setting of the installation position of the
これにより、図10に示すようになる。この図10は、遮光板33のスリット33Aの副走査方向の中心を、光線中心と一致させたとき(従来技術である点線)と、光線中心からずらしたとき(本発明である実線)のサイドローブの比較である。光線中心から副走査方向にずらした方がサイドローブが小さく、ビームプロファイルは良いことが分かる。ここで、サイドローブの定義を図11に示す。図示するように、潜像形成に使用される中央の波長の光の両側にできる緩衝光のことである。
As a result, it becomes as shown in FIG. FIG. 10 shows the side when the center in the sub-scanning direction of the
図12は、遮光板33のスリット33Aの副走査方向の中心を、光線中心と一致させたとき(従来技術である点線)と、光線中心からずらしたとき(本発明である実線)のビーム径の比較である。光線中心から副走査方向にずらした方がビーム径のばらつきが小さいことが分かる。
FIG. 12 shows the beam diameter when the center in the sub-scanning direction of the
このように、サイドローブ及びビーム径が最適状態になるように、遮光板33のスリット33Aの位置を設定する。
In this manner, the position of the
シリンドリカルレンズ34は、副走査方向のみに所定のパワー(屈折力)をもつ結像光学系としてのレンズである。レンズ32で平行光、又は収束光、又は発散光に整えられた光束は、シリンドリカルレンズ34によって、副走査方向のみに収束される。具体的には、ポリゴンミラー36の反射面近傍に収束され、ポリゴンミラー36の反射面では光束は線状になる。
The
折り返しミラー35は、シリンドリカルレンズ34を通過した光束をポリゴンミラー36へ入射させるための部材である。
The
ポリゴンミラー36は、折り返しミラー35からの光束を反射させて走査するための部材である。ポリゴンミラー36の本体は内接円直径Dpが29mmの正12面体によって構成されている。ここで、ポリゴンミラー36の画幅Wpは、ポリゴンミラー面数をNとすると、Wp:tan(π/N)×Dpで表される。よって、Wp=tan(π/12)×29=7.77mmである。一方、ポリゴンミラーへ入射される主走査方向のビーム幅は32mmであり、ポリゴンミラー単面の主走査幅よりも入射ビームの主走査径の方が広くなっている。このポリゴンミラー36は、回転軸36A(図2参照)で回転自在に支持されて、高速で回転するようになっている。
The
fθレンズ37は、結像光学系を構成する光学部品としてのレンズである。結像光学系は低価格化を図るために1枚のレンズで構成されている。即ち、結像光学系は、パワーを持つ合成樹脂製のレンズとしてのfθレンズ37で構成されている。なお、結像光学系は1枚のfθレンズ37のみで構成されるが、設計によっては2枚以上のレンズで構成される場合もある。
The
fθレンズ37は、具体的には図1、図13〜図14に示すように構成されている。fθレンズ37は、主走査方向に正のパワーが持たされていると共に、副走査方向にも正のパワーが持たされている。この主走査方向及び副走査方向の正のパワーによって、像面39上で光束が一点に絞られる。さらに、主走査方向の正のパワーによって、像面39上で一点に絞られた光束が像面39に正確に走査されるようになっている。また、副走査方向の正のパワーによって、ポリゴンミラー面の倒れ等による反射光の副走査方向のずれを補正して、像面39上で一点に絞られた光束が像面39に正確に走査されるようになっている。なお、fθレンズ37には補強枠40が取り付けられている。補強枠40はfθレンズ37を補強するための部材である。fθレンズ37は、補強枠40で支持された状態で光走査装置21に組み込まれている。
Specifically, the
fθレンズ37の屈折率は1.50337である。このfθレンズ37の光軸でのデフォーカス方向の肉厚(最大肉厚)は24mmである。また、主走査端でのレンズ肉厚(最小肉厚)は8.8mmである。これにより、肉厚変動比は24/8.8=2.72となっている。また、fθレンズ37の長手方向長さは163.9mm、副走査方向長さは18.5mmである。
The refractive index of the
fθレンズ37では、ゲート37Bが副走査方向の端部に設けられている。このゲート37Bは、型成形時に合成樹脂を溶融させて型内に注入するときに溶融樹脂の注入口となる部分である。
In the
結像光学系を構成する樹脂レンズであるfθレンズ37を成形する場合、一般的にはレンズの長手方向端部から樹脂を注入するが、上述したように、レンズ端部の肉厚が小さいと溶融樹脂の注入量が小さくなり、金型内の圧力がかかりにくくなる。その結果、ひけが発生する。そこで、成形時に溶融樹脂を注入するゲート37Bを副走査方向端部に配設することで、ゲート37Bの断面積を大きくすることができると共に、ゲート37Bから金型の最も遠い部分までの距離を従来の半分以下にすることができ、必要な圧力を確保することができるようになる。即ち、細長いfθレンズ37の長手方向中央部分にゲート37Bを設けて、ゲート37Bから金型の末端までの距離を短縮し、さらにゲート37Bを大きくしたので、溶融樹脂を金型内にスムーズに短時間で注入することができると共に、溶融樹脂が金型内に充填する際に十分な圧力をかけることができるようになる。
When the
その一方で、ゲート37Bの寸法を無制限に大きくすると、ゲートカット時の熱及び応力の影響によって寸法誤差が生じたり、カットして捨てる材料が多くなったりするため、この点も考慮してゲート37Bの寸法が設定されている。
On the other hand, if the dimension of the
具体的には、ゲート37Bの主走査方向は80mm、光線進行方向は3mmに設定されている。なお、このゲート37Bの寸法は、金型の樹脂注入口の内径寸法である。
Specifically, the main scanning direction of the
ポリゴンミラー36の反射面で偏向された光束はfθレンズ37によって絞られて、像面39でのビーム径が均一にされる。また、ポリゴンミラー36の回転角度と像面39上(被走査面上)で走査されるビーム位置が比例関係をもつように補正される。すなわち、像面39上で走査されるビームの速度が全走査領域で一定となるように補正される。更に、ポリゴンミラー36の各反射面の副走査方向面倒れ量のばらつきによって生じる副走査方向走査位置ずれも補正される。
The light beam deflected by the reflection surface of the
なお、fθレンズ37と像面39との間には防塵ガラス38が設けられている。
A
一方、ゲート37Bをfθレンズ37の副走査方向端部に配設した場合、型成形時の溶融樹脂の流れにより、ゲート37B付近で形状誤差が大きくなる。もし、ゲートカット部と、レンズとしての使用領域を大きくした場合、副走査方向にレンズは大きくなり、レンズ体積は大きくなる。その結果、上述したように、冷却時間が短くなり、成形時間が長くなってしまい、生産量が低下して、コストアップになる。このため、上述のように、遮光板33を設け、この遮光板33のスリット33Aによって、ゲート37B近傍の光線をカットすることで、光学特性を悪化させる形状誤差の大きい部分を使用しないようにして、ビーム径が悪化するのを防止している。
On the other hand, when the
また、図15に示すように、ポリゴンミラー36への入射ビームを主走査平面でほぼ正面から入射させる場合、その入射ビームはポリゴンミラー36の反射面で反射され、このビームはfθレンズ37面で反射される。この反射ビームは更にポリゴンミラー36の反射面で反射され、画像領域ヘビームが入り画像を悪化させる。特に、fθレンズ37面に透過率を向上させるコーティングを施していない場合は影響が大きい。
As shown in FIG. 15, when the incident beam to the
これを回避するためにはポリゴンミラー面への入射ビームは、主走査断面でfθレンズ37の光軸に対して傾きを持たせる必要がある。しかし、傾きがある場合、図2に示すように、走査角度によりポリゴンミラーによる主走査方向の反射ビーム径のばらつきが大きくなる。この例では、入射側の主走査ビーム径をDa、走査領域センター位置のビーム径をDb、入射側と反対側のビーム径をDcとすると、Da>Db>Dcとなる。すなわち、結像光学系の焦点距離をf、ポリゴンミラー上の主走査方向反射ビーム径をDとすると、f/Dで定義されるFナンバーが走査位置・角度により異なる。像面のビーム径はFナンバーにほぼ比例するので、像面ビーム径をそれぞれωa、ωb、ωcとするとωa<ωb<ωcとなり、ビーム径にばらつきが生じ、画像が悪化する。また、像面ビーム径ωは収束角度をθ、ビームの波長をλとすると、ω≒λ/(π・tanθ)でも表される。よって、ビーム径ばらつきを低減するには、像面での収束角度のばらつきを低減させる必要がある。
In order to avoid this, the incident beam on the polygon mirror surface needs to be inclined with respect to the optical axis of the
図16,17は、全走査領域で収束角度のばらつきを低減させ、ビーム径ばらつきを低減させる説明図である。図16は、ポリゴンミラー36上での主走査反射ビーム径が大きいとき、すなわちFナンバーが小さい場合である。図2では(a)に相当する。この場合、像面での収束角度は大きくなり、主走査ビーム径は小さくなる。ここで、図16に示すように、fθレンズ37の主走査方向の入射面形状が凸形状の場合、入射ビームは収束光になる。そして、出射位置のビーム径は入射位置のビーム径よりも小さくなる。
16 and 17 are explanatory diagrams for reducing the variation in the convergence angle in the entire scanning region and reducing the variation in the beam diameter. FIG. 16 shows a case where the main scanning reflected beam diameter on the
そして、このビームを出射面で像面近傍が焦点位置になるように補正すれば、fθレンズ37を通さない場合よりも収束角度は小さくなる。一方、図17の場合、fθレンズ37の主走査方向の入射面形状の曲率が凹形状の場合、出射位置のビーム径は入射位置のビーム径よりも大きくなる。そして、出射面で像面が焦点位置になるように補正すれば、fθレンズ37を通さない場合よりも収束角度は大きくなる。凹形状の場合を説明したが、入射面が凸形状であっても曲率が小さい場合は同じ効果が得られる。このように、走査位置により、入射面と出射面の曲率の比を変えることにより、像面でのビーム収束角度のばらつきを低減することが可能となり、ビーム径を均一にすることが可能となる。よって、fθレンズ面の反射光による画像悪化を回避するためにビームをポリゴンミラー36へ主走査断面で斜めから入射させる場合、fθレンズ37の形状は主走査方向に非対称にすれば説明した効果が得られ、高画質化が可能となる。すなわち、従来技術である主走査方向に対称形状の結像レンズを通したのでは、このように収束角度を一定にする作用はなく、これを補正するにはパワーをもつ光学部品を多く必要とする。しかし、本発明では、少ない光学部品でビーム径を均一にすることが可能となる。ここで、fθレンズ37のレンズ面形状は次式で表される。
更に、fθレンズ37にビームを複数通すマルチビーム光学系の場合は、(1)式に於いて、非球面項のZの次数が奇数項も含むように定義する方が性能を確保しやすい。即ち、(2)式で定義するのが望ましい。
fθレンズ37の金型には、fθレンズ37の副走査方向の端部に、ゲート37Bとなる注入口が設けられている。溶融樹脂は、この注入口から注入される。このとき、注入口をfθレンズ37の副走査方向の端部に設けて、この注入口に要求される寸法を確保しているため、溶融樹脂は金型内にスムーズに流入して、短時間で金型の隅々まで行き渡る。さらに、注入口に要求される寸法を確保しているため、溶融樹脂が金型内に充填した後に十分な圧力をかけることができる。
The mold of the
これにより、ひけの少ない高精度のfθレンズ37を成形することができる。
As a result, a highly
このようにして成形したfθレンズ37を補強枠40に取り付けて、光走査装置21内に組み込む。遮光板33も、そのスリット33Aの位置を設定して光走査装置21内に組み込む。
The thus formed
これにより、半導体レーザ31から発した発散光は、レンズ32によって収束光に変換され、遮光板33のスリット33Aによって光束の光量及び通過位置が規制される。そして、副走査方向のみに所定のパワー(屈折力)をもつシリンドリカルレンズ34によって副走査方向のみにポリゴンミラー36の反射面近傍に収束され、ポリゴンミラー面ではビームは線状になる。ポリゴンミラー36の反射面で偏向された光束は、fθレンズ37、防塵ガラス38を介して像面39に走査される。ポリゴンミラー36をに回転させることで、感光体ドラム23面を主走査方向に走査して、所定位置に静電潜像を記録する。
Thereby, the divergent light emitted from the
[実施例2]
図3は、ポリゴンミラー36への入射ビームを走査領域の内側から入射させた場合である。ポリゴンミラー36への入射光とfθレンズ37の光軸をそれぞれ走査平面に投影したそれぞれの成す角度をαとするときαは5°である。入射ビームと走査平面との成す角度は2°である。図4に折り返しミラー35の後の副走査方向断面図を示す。式(1)における各係数を図29の表1に示す。
[Example 2]
FIG. 3 shows a case where the incident beam to the
式(2)における各係数を表1に示す。fθレンズ37の材質は樹脂であり、屈折率は1.483987である。レンズ肉厚は光軸上のデフオーカス方向で24mm、副走査方向高さは25mmである。一方、走査端部のデフォーカス方向の肉厚は3.91mmであり、肉厚変動比は24/3.91=6.13となる。この肉厚変動比は、2.72倍以上となっている。又、レンズの長手方向の長さは162mm、副走査方向の長さは19.6mmである。
Table 1 shows the coefficients in Equation (2). The material of the
図18はfθレンズ37がない場合のポリゴンミラー回転角度と走査位置の関係、図19は結像光学系がないときの走査角度と理想走査位置とのずれ量を示す。図の様に走査端になるほど理想位置からのずれは大きくなり、レンズにはセンター方向へ屈折させる作用が必要になる。すなわち、正のパワーが必要になり走査端での肉厚が小さくなる。図20は正のパワーが必要になり、凸形状になることの説明図である。図21は実施例の肉厚変動が大きい場合のfθ特性を示す。これにより、fθ特性はバランスよく補正される。すなわち、レンズ枚数を削減するためには、肉厚変動を大きくしなければいけないことがわかる。
18 shows the relationship between the polygon mirror rotation angle and the scanning position when there is no
[実施例3]
図22は、別の実施形態である。光走査手段への入射光と前記結像光学系の光軸をそれぞれ走査平面に投影したそれぞれの成す角度をαとするときαは5°である。入射ビームと走査平面との成す角度は2°である。図22に折り返しミラー35の後の副走査方向断面図を示す。式(1)における各係数を図30の表2に示す。
[Example 3]
FIG. 22 shows another embodiment. Α is 5 °, where α is the angle formed between the light incident on the optical scanning means and the optical axis of the imaging optical system projected onto the scanning plane. The angle formed by the incident beam and the scanning plane is 2 °. FIG. 22 shows a sectional view in the sub-scanning direction after the
図23に偏向後の断面図を示す。式(2)における各係数を表2に示す。fθレンズ37の材質は合成樹脂であり、その屈折率は1.50337である。光軸でのデフォーカス方向の肉厚は24mmである。ポリゴンミラー36は、内接円直径29mmの正12面体である。また、走査端でのレンズ肉厚は8.8mmであり、肉厚変動比は、前記実施形態1と同様に、24/8.8=2.72となっている。
FIG. 23 shows a sectional view after deflection. Table 2 shows the coefficients in Equation (2). The material of the
図24は本実施形態でのポリゴンミラー回転角度と走査位置の線形性、いわゆるf特性を示す。グラフの縦軸はポリゴンミラー36の回転角度と走査位置に線形性がある場合の走査位置(目標位置)と設計値とのずれ量を示す。fθ特性は良好であることが分かる。すなわち、レンズ枚数を削減するためには、肉厚変動を大きくしなければいけないことがわかる。
FIG. 24 shows the linearity of the polygon mirror rotation angle and the scanning position in this embodiment, so-called f characteristics. The vertical axis of the graph indicates the amount of deviation between the scanning position (target position) and the design value when the rotation angle of the
[実施例4]
図25は実施形態1と同じ結像レンズを用いて、ポリゴンミラーへの入射ビームをポリゴンミラー面幅よりも小さくしたアンダーフィルド方式の例である。図26は副走査方向断面図を示す。ここで、ポリゴンミラーはφ40mmで9面である。図27は、実施形態1と同様に、スリット33Aの中心を光線中心と一致させたときと光線中心から副走査方向にずらしたときのサイドローブの比較である。光線中心から副走査方向にずらした方がサイドローブが小さく、ビームプロファイルは良いことが分かる。
[Example 4]
FIG. 25 shows an example of the underfill method in which the same imaging lens as that of
図28は、同様に副走査方向のスリット33Aの中心を光線中心と一致させたときと光線中心からずらしたときのビーム径の比較である。光線中心から副走査方向にずらした方がビーム径のばらつきが小さいことが分かる。
FIG. 28 is a comparison of the beam diameter when the center of the
の比較である。
1:デジタル複写機、10:スキャナ部、11:第1キャリッジ、12:第2キャリッジ、13:光学レンズ、14:光電変換素子、15:原稿台、16:原稿固定カバー、20:プリンタ部、21:光走査装置、22:画像形成部、23:感光体ドラム、24:帯電装置、25:現像装置、26:転写装置、27:分離装置、28:クリーニング装置、31:半導体レーザ、32:コリメータレンズ、33:遮光板、33A:スリット、34:シリンドリカルレンズ、35:折り返しミラー、36:ポリゴンミラー、36A:回転軸、37:fθレンズ、37A:ゲート側端部、37B:ゲート、38:防塵ガラス、39:像面、40:補強枠。 1: digital copier, 10: scanner unit, 11: first carriage, 12: second carriage, 13: optical lens, 14: photoelectric conversion element, 15: document table, 16: document fixing cover, 20: printer unit, 21: optical scanning device, 22: image forming unit, 23: photosensitive drum, 24: charging device, 25: developing device, 26: transfer device, 27: separation device, 28: cleaning device, 31: semiconductor laser, 32: Collimator lens, 33: light shielding plate, 33A: slit, 34: cylindrical lens, 35: folding mirror, 36: polygon mirror, 36A: rotating shaft, 37: fθ lens, 37A: gate side end, 37B: gate, 38: Dust-proof glass, 39: image plane, 40: reinforcement frame.
Claims (5)
前記結像光学系が、パワーを持つ合成樹脂製の光学部品を含むと共に、当該樹脂製光学部品の副走査方向の端部に型成形時の溶融樹脂の注入口であるゲートを備えていることを特徴とする光走査装置。 In an optical scanning device provided with an imaging optical system that forms an image of a light beam from a light source scanned by an optical scanning unit on a scanning object,
The imaging optical system includes an optical component made of synthetic resin having power, and a gate that is an injection port of molten resin at the time of molding at the end of the resin optical component in the sub-scanning direction. An optical scanning device characterized by the above.
前記樹脂製光学部品が1枚で構成されたことを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1,
An optical scanning device characterized in that the resin optical component is composed of a single sheet.
前記樹脂製光学部品のゲート側端部を遮光する遮光部材を備えたことを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to claim 1 or 2,
An optical scanning device comprising a light shielding member that shields a gate side end of the resin optical component.
前記遮光部材が、前記光源からの光束のうち前記樹脂製光学部品のゲート側端部を通る光束を遮るスリットを設けて構成されたことを特徴とする光走査装置。 The optical scanning device according to any one of claims 1 to 3,
2. An optical scanning device according to claim 1, wherein the light blocking member is provided with a slit that blocks a light beam from the light source that passes through a gate side end of the resin optical component.
この光走査装置から出射される光ビームに基づいて潜像画像が作成される感光体と、
この感光体の外周面に形成された潜像画像にトナーを供給する現像装置と、
前記感光体の外周面に現像されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。 The optical scanning device according to claim 1,
A photoreceptor on which a latent image is created based on a light beam emitted from the optical scanning device;
A developing device for supplying toner to the latent image formed on the outer peripheral surface of the photoreceptor;
An image forming apparatus comprising: a transfer device that transfers a toner image developed on the outer peripheral surface of the photosensitive member to a recording medium.
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