JP2007171558A - Optical scanner - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stabilize the output of light beam emitted from a light source and to scan a scanning area with the light beam. <P>SOLUTION: Of the two lens faces possessed by a scanning lens system 66, the most proximate lens face RS1 closest to a deflector 65 has a power. Also, while movable members is kept stationary, the main beam (first main beam) PR of the light beam deflected by a deflection mirror face 651 and the optical axis OA of the scanning lens system 66 are parallel with and separated from each other in the main scanning cross section. As a result, the angle of incidence, of the light beam deflected by the deflection mirror face 651 of the stationary state, on the most proximate lens face RS1 becomes other than zero. Hence, a ghost light generated on the most proximate lens face RS1 is surely prevented from returning to the laser light source 62, thereby stabilizing the output of the light beam emitted from the laser light source 62. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、振動する偏向ミラー面によって光ビームを偏向して被走査面上で光ビームを主走査方向に走査させる光走査装置に関するものである。   The present invention relates to an optical scanning device that deflects a light beam by a vibrating deflection mirror surface and scans the light beam on a surface to be scanned in a main scanning direction.

この種の光走査装置を用いる装置としては、例えばレーザプリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの画像形成装置がある。この画像形成装置では、感光体ドラムなどの潜像担持体の表面に形成すべきトナー像に関連する画像データに対して階調再現処理などの画像処理を加えて画像信号が形成される。また、この画像形成装置では、光走査装置として露光ユニットが設けられており、該露光ユニットが画像データに対応する潜像を潜像担持体上に形成する。例えば特許文献１に記載の露光ユニットでは、光源として半導体レーザが用いられ、上記画像信号に基づき光源からの光ビームが変調されるとともに、該変調光ビームが光偏向素子（本願発明の「偏向手段」に相当）の偏向ミラー面により偏向されて主走査方向への光ビームの走査が行われる。そして、走査光ビームが走査レンズ系（本願発明の「光学系」に相当）により感光体ドラム表面に結像されてスポット潜像が形成される。こうして形成されるスポット潜像は現像部により現像されて該スポット潜像位置にドットが形成されて画像データに対応するトナー像が形成される。   Examples of apparatuses using this type of optical scanning apparatus include image forming apparatuses such as laser printers, copiers, and facsimile machines. In this image forming apparatus, an image signal such as a gradation reproduction process is added to image data related to a toner image to be formed on the surface of a latent image carrier such as a photoconductive drum to form an image signal. In this image forming apparatus, an exposure unit is provided as an optical scanning device, and the exposure unit forms a latent image corresponding to the image data on the latent image carrier. For example, in the exposure unit described in Patent Document 1, a semiconductor laser is used as a light source, and a light beam from the light source is modulated based on the image signal, and the modulated light beam is converted into an optical deflection element (the “deflection means of the present invention”). And the light beam is scanned in the main scanning direction. The scanning light beam is imaged on the surface of the photosensitive drum by a scanning lens system (corresponding to the “optical system” of the present invention) to form a spot latent image. The spot latent image formed in this way is developed by the developing unit, dots are formed at the spot latent image position, and a toner image corresponding to the image data is formed.

このように構成された露光ユニット（光走査装置）では、光偏向素子により光ビームを走査しながら該走査光ビームを走査レンズ系により感光体ドラムの表面（被走査面）に結像しているため、走査光ビームと走査レンズ系との相対関係が重要となってくる。そこで、この従来技術では、光偏向素子を静止させた状態で半導体レーザを点灯させている。また、光偏向素子により反射された光ビームを、走査レンズ系の対称中心、つまり光軸上の配置されたフォトダイオードなどの半導体光電変換素子に入射させて該フォトダイオードからの出力信号をモニターしながら、光偏向素子の位置を変位させる。そして、信号出力が最大になる位置で光偏向素子を固定している。このような調整作業により走査光ビームと走査レンズ系との相対な配置関係を調整している。   In the exposure unit (optical scanning device) configured as described above, the scanning light beam is imaged on the surface (scanned surface) of the photosensitive drum by the scanning lens system while scanning the light beam by the light deflection element. For this reason, the relative relationship between the scanning light beam and the scanning lens system becomes important. Therefore, in this prior art, the semiconductor laser is turned on with the optical deflection element stationary. In addition, the light beam reflected by the light deflection element is incident on a semiconductor photoelectric conversion element such as a photodiode disposed on the symmetry center of the scanning lens system, that is, on the optical axis, and the output signal from the photodiode is monitored. However, the position of the light deflection element is displaced. The light deflection element is fixed at a position where the signal output is maximized. By such adjustment work, the relative arrangement relationship between the scanning light beam and the scanning lens system is adjusted.

特開平９−８０３４８号公報（［００６３］、［００６７］、図１および図４）Japanese Patent Laid-Open No. 9-80348 ([0063], [0067], FIGS. 1 and 4)

上記したように、従来装置では静止状態にある光偏向素子の偏向ミラー面で反射された光ビームの主光線（以下「第１主光線」という）と走査レンズ系の光軸とが完全に一致するように光偏向素子の位置を変位させることによって、光偏向素子と走査レンズ系との相対的な配置関係が調整される。しかしながら、第１主光線と走査レンズ系の光軸とを完全に一致させた場合には、走査レンズ系のレンズ面、特に光偏向素子に最も近接する最近接レンズ面で正反射されたゴースト光が光偏向素子の偏向ミラー面を介して半導体レーザに戻ってくる。そのため、半導体レーザの発振が乱れてしまい、光ビームの出力が安定しないまま光走査を行うこととなり、その結果、良好な画像を得ることができないという問題が発生することがあった。   As described above, in the conventional apparatus, the principal ray of the light beam (hereinafter referred to as “first principal ray”) reflected by the deflecting mirror surface of the light deflecting element in a stationary state completely coincides with the optical axis of the scanning lens system. Thus, the relative arrangement relationship between the light deflection element and the scanning lens system is adjusted by displacing the position of the light deflection element. However, when the first principal ray and the optical axis of the scanning lens system are completely matched, the ghost light that is regularly reflected by the lens surface of the scanning lens system, particularly the closest lens surface closest to the light deflection element. Returns to the semiconductor laser through the deflection mirror surface of the optical deflection element. For this reason, the oscillation of the semiconductor laser is disturbed, and the optical scanning is performed with the output of the light beam being unstable. As a result, there is a problem that a good image cannot be obtained.

この発明は上記課題に鑑みなされたものであり、光源から射出される光ビームの出力を安定させて光ビームを被走査面上に走査させることができる光走査装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of stabilizing the output of a light beam emitted from a light source and allowing the light beam to scan on a surface to be scanned. .

この発明にかかる光走査装置は、被走査面上で光ビームを主走査方向に走査させる光走査装置であって、上記目的を達成するため、光ビームを射出する光源と、光源からの光ビームを反射する偏向ミラー面を有する可動部材を主走査方向とほぼ直交する駆動軸回りに振動させて光ビームを主走査方向に偏向させる偏向手段と、１枚または複数枚のレンズを有し、偏向ミラー面により偏向された偏向光ビームを被走査面に結像する光学系とを備え、可動部材を静止させた状態で偏向ミラー面により偏向される光ビームの主光線を第１主光線としたとき、第１主光線と光学系の光軸とが互いに平行で且つ離間するように可動部材と光学系とが配置され、しかも、光学系が有する複数のレンズ面のうち偏向手段に最も近い最近接レンズ面がパワーを有していることを特徴としている。   An optical scanning apparatus according to the present invention is an optical scanning apparatus that scans a light beam in a main scanning direction on a surface to be scanned. In order to achieve the above object, a light source that emits a light beam and a light beam from the light source A deflecting means for deflecting the light beam in the main scanning direction by oscillating a movable member having a deflecting mirror surface for reflecting light around a driving axis substantially orthogonal to the main scanning direction, and one or a plurality of lenses. And an optical system for imaging the deflected light beam deflected by the mirror surface on the surface to be scanned, and the principal ray of the light beam deflected by the deflecting mirror surface with the movable member stationary is defined as the first principal ray. In this case, the movable member and the optical system are arranged so that the first principal ray and the optical axis of the optical system are parallel to each other and spaced apart from each other, and among the plurality of lens surfaces of the optical system, Close lens surface gives power It is characterized in that it is.

このように構成された発明では、可動部材が主走査方向とほぼ直交する駆動軸回りに振動し、この可動部材に設けられた偏向ミラー面によって光源からの光ビームを偏向している。また、偏向光ビームは光学系により被走査面に結像される。そして、本発明では、次の２つの構成要件(1)、(2)、つまり
(1)可動部材を静止させた状態で偏向ミラー面により偏向される光ビームの主光線（第１主光線）と光学系の光軸とが互いに平行で且つ離間するように可動部材と光学系とが配置されているという構成要件、
(2)光学系が有する複数のレンズ面のうち偏向手段に最も近い最近接レンズ面がパワーを有しているという構成要件、
をともに備えている。このため、最近接レンズ面への第１主光線の入射角はゼロ以外の値をとる。したがって、最近接レンズ面で発生するゴースト光が光源に戻るのを確実に防止して光源から射出される光ビームの出力が安定化される。 In the invention configured as described above, the movable member vibrates around the drive axis substantially orthogonal to the main scanning direction, and the light beam from the light source is deflected by the deflection mirror surface provided on the movable member. The deflected light beam is imaged on the surface to be scanned by the optical system. In the present invention, the following two structural requirements (1) and (2), that is,
(1) The movable member and the optical system so that the principal ray (first principal ray) of the light beam deflected by the deflection mirror surface and the optical axis of the optical system are parallel and separated from each other while the movable member is stationary. And the configuration requirement that
(2) The configuration requirement that the closest lens surface closest to the deflecting means among the plurality of lens surfaces of the optical system has power,
With both. For this reason, the incident angle of the first chief ray on the closest lens surface takes a value other than zero. Therefore, the ghost light generated on the closest lens surface is reliably prevented from returning to the light source, and the output of the light beam emitted from the light source is stabilized.

図１は本発明にかかる光走査装置の一実施形態を装備した画像形成装置を示す図である。また、図２は図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、いわゆる４サイクル方式のカラープリンタである。この画像形成装置では、ユーザからの画像形成要求に応じてホストコンピュータなどの外部装置から画像形成指令がメインコントローラ１１に与えられると、このメインコントローラ１１は画像形成指令に含まれる画像データに対して階調再現処理などの画像処理を加えて作成した画像信号をエンジン部ＥＧに与えるとともに画像形成指令に対応する制御信号をエンジンコントローラ１０に与える。そして、エンジンコントローラ１０はエンジン部ＥＧの各部を制御して複写紙、転写紙、用紙およびＯＨＰ用透明シートなどのシートに画像形成指令に対応する画像を形成する。   FIG. 1 is a diagram showing an image forming apparatus equipped with an embodiment of an optical scanning device according to the present invention. FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus of FIG. This image forming apparatus is a so-called four-cycle color printer. In this image forming apparatus, when an image forming command is given to the main controller 11 from an external device such as a host computer in response to an image forming request from a user, the main controller 11 responds to image data included in the image forming command. An image signal created by applying image processing such as gradation reproduction processing is supplied to the engine unit EG, and a control signal corresponding to an image formation command is supplied to the engine controller 10. The engine controller 10 controls each unit of the engine unit EG to form an image corresponding to the image formation command on a sheet such as copy paper, transfer paper, paper, and an OHP transparent sheet.

このエンジン部ＥＧでは、感光体２が図１の矢印方向（副走査方向）に回転自在に設けられている。また、この感光体２の周りにその回転方向に沿って、帯電ユニット３、ロータリー現像ユニット４およびクリーニング部（図示省略）がそれぞれ配置されている。帯電ユニット３には帯電制御部１０３が電気的に接続されており、所定の帯電バイアスを印加している。このバイアス印加によって感光体２の外周面が所定の表面電位に均一に帯電される。また、これらの感光体２、帯電ユニット３およびクリーニング部は一体的に感光体カートリッジを構成しており、感光体カートリッジが一体として装置本体５に対し着脱自在となっている。   In the engine unit EG, the photosensitive member 2 is provided so as to be rotatable in the arrow direction (sub-scanning direction) in FIG. Further, a charging unit 3, a rotary developing unit 4, and a cleaning unit (not shown) are arranged around the photoconductor 2 along the rotation direction. A charging controller 103 is electrically connected to the charging unit 3 and applies a predetermined charging bias. By applying this bias, the outer peripheral surface of the photoreceptor 2 is uniformly charged to a predetermined surface potential. Further, the photosensitive member 2, the charging unit 3, and the cleaning unit integrally constitute a photosensitive member cartridge, and the photosensitive member cartridge is integrally detachable from the apparatus main body 5.

そして、この帯電ユニット３によって帯電された感光体２の外周面に向けて露光ユニット６から光ビームＬが照射される。この露光ユニット６は露光制御部１０２からの電気信号に基づき光ビームＬを感光体２上に走査して画像信号に対応する静電潜像を形成する。このように露光ユニット６は、本発明にかかる光走査装置に相当するが、その構成および動作については後で詳述する。   Then, the light beam L is irradiated from the exposure unit 6 toward the outer peripheral surface of the photosensitive member 2 charged by the charging unit 3. The exposure unit 6 scans the photosensitive member 2 with a light beam L based on an electric signal from the exposure control unit 102 to form an electrostatic latent image corresponding to the image signal. As described above, the exposure unit 6 corresponds to the optical scanning device according to the present invention, and the configuration and operation thereof will be described in detail later.

こうして形成された静電潜像は現像ユニット４によってトナー現像される。すなわち、この実施形態では、現像ユニット４は、軸中心に回転自在に設けられた支持フレーム４０、支持フレーム４０に対して着脱自在のカートリッジとして構成されてそれぞれの色のトナーを内蔵するイエロー用の現像器４Ｙ、マゼンタ用の現像器４Ｍ、シアン用の現像器４Ｃ、およびブラック用の現像器４Ｋを備えている。そして、エンジンコントローラ１０の現像器制御部１０４からの制御指令に基づいて、現像ユニット４が回転駆動されるとともにこれらの現像器４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが選択的に感光体２と当接してまたは所定のギャップを隔てて対向する所定の現像位置に位置決めされると、当該現像器に設けられて選択された色のトナーを担持する現像ローラ４４から感光体２の表面にトナーを付与する。これによって、感光体２上の静電潜像が選択トナー色で顕像化される。   The electrostatic latent image thus formed is developed with toner by the developing unit 4. That is, in this embodiment, the developing unit 4 is configured as a support frame 40 that is rotatably provided around the axis, and a cartridge that is detachable with respect to the support frame 40, and for yellow that contains toner of each color. A developing unit 4Y, a magenta developing unit 4M, a cyan developing unit 4C, and a black developing unit 4K are provided. Then, based on a control command from the developing device controller 104 of the engine controller 10, the developing unit 4 is driven to rotate, and the developing devices 4Y, 4C, 4M, and 4K are selectively brought into contact with the photoreceptor 2. Alternatively, when positioned at a predetermined developing position facing each other with a predetermined gap, toner is applied to the surface of the photoreceptor 2 from a developing roller 44 provided in the developing unit and carrying toner of a selected color. As a result, the electrostatic latent image on the photoreceptor 2 is visualized with the selected toner color.

上記のようにして現像ユニット４で現像されたトナー像は、一次転写領域ＴＲ1で転写ユニット７の中間転写ベルト７１上に一次転写される。転写ユニット７は、複数のローラ７２、７３等に掛け渡された中間転写ベルト７１と、ローラ７３を回転駆動することで中間転写ベルト７１を所定の回転方向に回転させる駆動部（図示省略）とを備えている。   The toner image developed by the developing unit 4 as described above is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 71 of the transfer unit 7 in the primary transfer region TR1. The transfer unit 7 includes an intermediate transfer belt 71 that is stretched over a plurality of rollers 72, 73, and the like, and a drive unit (not shown) that rotates the intermediate transfer belt 71 in a predetermined rotation direction by rotationally driving the roller 73. It has.

また、ローラ７２の近傍には、転写ベルトクリーナ（図示省略）、濃度センサ７６（図２）および垂直同期センサ７７（図２）が配置されている。これらのうち、濃度センサ７６は、中間転写ベルト７１の表面に対向して設けられており、中間転写ベルト７１の外周面に形成されるパッチ画像の光学濃度を測定する。また、垂直同期センサ７７は、中間転写ベルト７１の基準位置を検出するためのセンサであり、中間転写ベルト７１の副走査方向への回転駆動に関連して出力される同期信号、つまり垂直同期信号Ｖsyncを得るための垂直同期センサとして機能する。そして、この装置では、各部の動作タイミングを揃えるとともに各色のトナー像を正確に重ね合わせるために、装置各部の動作はこの垂直同期信号Ｖsyncに基づいて制御される。   In the vicinity of the roller 72, a transfer belt cleaner (not shown), a density sensor 76 (FIG. 2), and a vertical synchronization sensor 77 (FIG. 2) are arranged. Among these, the density sensor 76 is provided facing the surface of the intermediate transfer belt 71 and measures the optical density of the patch image formed on the outer peripheral surface of the intermediate transfer belt 71. The vertical synchronization sensor 77 is a sensor for detecting the reference position of the intermediate transfer belt 71, and is a synchronization signal output in association with the rotational drive of the intermediate transfer belt 71 in the sub-scanning direction, that is, a vertical synchronization signal. It functions as a vertical sync sensor for obtaining Vsync. In this apparatus, the operation of each part of the apparatus is controlled based on the vertical synchronization signal Vsync in order to align the operation timing of each part and to superimpose toner images of each color accurately.

そして、カラー画像をシートに転写する場合には、感光体２上に形成される各色のトナー像を中間転写ベルト７１上に重ね合わせてカラー画像を形成するとともに、カセット８から１枚ずつ取り出され搬送経路Ｆに沿って二次転写領域ＴＲ2まで搬送されてくるシート上にカラー画像を二次転写する。   When transferring a color image to a sheet, each color toner image formed on the photoreceptor 2 is superimposed on the intermediate transfer belt 71 to form a color image and taken out from the cassette 8 one by one. The color image is secondarily transferred onto the sheet conveyed along the conveyance path F to the secondary transfer region TR2.

このとき、中間転写ベルト７１上の画像をシート上の所定位置に正しく転写するため、二次転写領域ＴＲ2にシートを送り込むタイミングが管理されている。具体的には、搬送経路Ｆ上において二次転写領域ＴＲ2の手前側にゲートローラ８１が設けられており、中間転写ベルト７１の周回移動のタイミングに合わせてゲートローラ８１が回転することにより、シートが所定のタイミングで二次転写領域ＴＲ2に送り込まれる。   At this time, in order to correctly transfer the image on the intermediate transfer belt 71 to a predetermined position on the sheet, the timing of feeding the sheet to the secondary transfer region TR2 is managed. Specifically, a gate roller 81 is provided on the transport path F on the front side of the secondary transfer region TR2, and the gate roller 81 rotates in accordance with the timing of the circumferential movement of the intermediate transfer belt 71. Are sent to the secondary transfer region TR2 at a predetermined timing.

また、こうしてカラー画像が形成されたシートは定着ユニット９および排出ローラ８２を経由して装置本体５の上面部に設けられた排出トレイ部５１に搬送される。また、シートの両面に画像を形成する場合には、上記のようにして片面に画像を形成されたシートを排出ローラ８２によりスイッチバック移動させる。これによってシートは反転搬送経路ＦＲに沿って搬送される。そして、ゲートローラ８１の手前で再び搬送経路Ｆに乗せられるが、このとき、二次転写領域ＴＲ2において中間転写ベルト７１と当接し画像を転写されるシートの面は、先に画像が転写された面とは反対の面である。このようにして、シートの両面に画像を形成することができる。   Further, the sheet on which the color image is formed in this way is conveyed to the discharge tray portion 51 provided on the upper surface portion of the apparatus main body 5 via the fixing unit 9 and the discharge roller 82. When images are formed on both sides of the sheet, the sheet on which the image is formed on one side as described above is switched back by the discharge roller 82. As a result, the sheet is conveyed along the reverse conveyance path FR. Then, it is put again on the transport path F before the gate roller 81. At this time, the image is transferred to the surface of the sheet that is in contact with the intermediate transfer belt 71 and transfers the image in the secondary transfer region TR2. The surface is the opposite of the surface. In this way, images can be formed on both sides of the sheet.

なお、図２において、符号１１３はホストコンピュータなどの外部装置よりインターフェース１１２を介して与えられた画像データを記憶するためにメインコントローラ１１に設けられた画像メモリであり、符号１０６はＣＰＵ１０１が実行する演算プログラムやエンジン部ＥＧを制御するための制御データなどを記憶するためのＲＯＭ、また符号１０７はＣＰＵ１０１における演算結果やその他のデータを一時的に記憶するＲＡＭである。   In FIG. 2, reference numeral 113 denotes an image memory provided in the main controller 11 for storing image data given from an external device such as a host computer via the interface 112, and reference numeral 106 is executed by the CPU 101. A ROM for storing calculation data, control data for controlling the engine unit EG, and the like, and a reference numeral 107 are RAMs for temporarily storing calculation results in the CPU 101 and other data.

図３は図１の画像形成装置に装備された露光ユニットの構成を示す主走査断面図である。また、図４は露光ユニットの副走査断面図である。また、図５および図６は露光ユニットの一構成要素たる偏向器を示す図である。さらに、図７は偏向器の動作を示す断面図である。以下、これらの図面を参照しつつ、露光ユニット６の構成および動作について詳述する。   FIG. 3 is a main scanning sectional view showing the structure of the exposure unit provided in the image forming apparatus of FIG. FIG. 4 is a sub-scan sectional view of the exposure unit. 5 and 6 are diagrams showing a deflector as one component of the exposure unit. FIG. 7 is a cross-sectional view showing the operation of the deflector. Hereinafter, the configuration and operation of the exposure unit 6 will be described in detail with reference to these drawings.

この露光ユニット６は露光筐体６１を有している。そして、露光筐体６１に単一のレーザ光源６２が固着されており、レーザ光源６２から光ビームを射出可能となっている。このレーザ光源６２はメインコントローラ１１からの画像信号に基づきＯＮ／ＯＦＦ制御されてレーザ光源６２から画像データに対応して変調された光ビームが射出される。このように本実施形態では、レーザ光源６２が本発明の「光源」に相当している。   The exposure unit 6 has an exposure housing 61. A single laser light source 62 is fixed to the exposure housing 61 so that a light beam can be emitted from the laser light source 62. The laser light source 62 is ON / OFF controlled based on an image signal from the main controller 11, and a light beam modulated in accordance with image data is emitted from the laser light source 62. Thus, in this embodiment, the laser light source 62 corresponds to the “light source” of the present invention.

また、この露光筐体６１の内部には、レーザ光源６２からの光ビームを感光体２の表面（被走査面）に走査露光するために、コリメータレンズ６３１、シリンドリカルレンズ６３２、ミラー６４、偏向器６５、走査レンズ系６６および折り返しミラー６７が設けられている。すなわち、レーザ光源６２からの光ビームは、図４（ａ）に示すように、コリメータレンズ６３１により適当な大きさのコリメート光にビーム整形された後、副走査方向Ｙにのみパワーを有するシリンドリカルレンズ６３２に入射される。そして、このコリメート光は副走査方向Ｙにのみ集束されて偏向器６５の偏向ミラー面６５１近傍位置で線状結像される。このように、この実施形態では、コリメータレンズ６３１およびシリンドリカルレンズ６３２がレーザ光源６２からの光ビームを副走査方向Ｙにおいて集束させるビーム整形系６３として機能している。また、ビーム整形系６３は集束光ビームＬiを、同図に示すように、偏向ミラー面６５１に対して斜めに入射する。すなわち、集束光ビームＬiは偏向器６５の偏向ミラー面６５１の揺動軸（本発明の「駆動軸」に相当）ＡＸと直交する基準面ＳＳに対して鋭角αをなすように偏向ミラー面６５１に入射する。   Further, in the exposure housing 61, a collimator lens 631, a cylindrical lens 632, a mirror 64, a deflector are provided in order to scan and expose the light beam from the laser light source 62 onto the surface (scanned surface) of the photosensitive member 2. 65, a scanning lens system 66 and a folding mirror 67 are provided. That is, as shown in FIG. 4A, the light beam from the laser light source 62 is shaped into collimated light of an appropriate size by a collimator lens 631, and then a cylindrical lens having power only in the sub-scanning direction Y. 632 is incident. The collimated light is focused only in the sub-scanning direction Y, and is linearly imaged in the vicinity of the deflecting mirror surface 651 of the deflector 65. Thus, in this embodiment, the collimator lens 631 and the cylindrical lens 632 function as the beam shaping system 63 that focuses the light beam from the laser light source 62 in the sub-scanning direction Y. Further, the beam shaping system 63 makes the focused light beam Li obliquely incident on the deflecting mirror surface 651 as shown in FIG. That is, the deflecting mirror surface 651 is formed such that the focused light beam Li forms an acute angle α with respect to the reference plane SS orthogonal to the swing axis (corresponding to the “drive axis” of the present invention) AX of the deflecting mirror surface 651 of the deflector 65. Is incident on.

この偏向器６５は半導体製造技術を応用して微小機械を半導体基板上に一体形成するマイクロマシニング技術を用いて形成されるものであり、偏向ミラー面６５１で反射した光ビームを主走査方向Ｘに偏向可能となっている。より具体的には、偏向器６５は次のように構成されている。この偏向器６５は、所定間隔だけ離間して設けられた第１および第２支持部６５２ａ，６５２ｂを有するベース部６５２を有している。そして、第１および第２支持部６５２ａ，６５２ｂに第１および第２振動子６５３ａ、６５３ｂがそれぞれ取り付けられている。すなわち、第１（左側）振動子６５３ａについては、その左外側端部が第１（左側）支持部６５２ａに固定され、その内側端部が自由端である２本の第１アーム部６５４ａ，６５４ａとなっている。また、第２（右側）振動子６５３ｂについては、その左外側端部が第２（右側）支持部６５２ｂに固定され、その内側端部が自由端である２本の第２アーム部６５４ｂ，６５４ｂとなっている。また、その重心位置６５５（図７）を通る揺動軸ＡＸが第１アーム部６５４ａ，６５４ａと第２アーム部６５４ｂ，６５４ｂとの中間位置で各アーム部６５４ａ，６５４ｂとほぼ平行となるように、矩形平板状の可動部材６５６が配置されている。この可動部材６５６では、重心位置６５５の一方側（左側）部位が第１捩じりバネ部６５７ａ，６５７ａにより第１アーム部６５４ａ，６５４ａと連結されるとともに、重心位置６５５の他方側（右側）部位が第２捩じりバネ部６５７ｂ，６５７ｂにより第２アーム部６５４ｂ，６５４ｂと連結されている。つまり、偏向器６５では、第１（左側）振動子６５３ａと第２（右側）振動子６５３ｂとが互いに対向して外枠部を形成するとともに、第１および第２振動子６５３ａ，６５３ｂは第１および第２捩じりバネ部６５７ａ，６５７ａ，６５７ｂ，６５７ｂを介して可動部材６５６と一体に接続されている。なお、この可動部材６５６の表面には、アルミニューム膜などが偏向ミラー面６５１として成膜されている。   The deflector 65 is formed by using a micromachining technique in which a micromachine is integrally formed on a semiconductor substrate by applying a semiconductor manufacturing technique. The deflector 65 reflects the light beam reflected by the deflection mirror surface 651 in the main scanning direction X. Deflection is possible. More specifically, the deflector 65 is configured as follows. The deflector 65 has a base portion 652 having first and second support portions 652a and 652b that are spaced apart by a predetermined distance. The first and second vibrators 653a and 653b are attached to the first and second support portions 652a and 652b, respectively. That is, with respect to the first (left) vibrator 653a, the two left first arm portions 654a and 654a whose left outer end is fixed to the first (left) support portion 652a and whose inner end is a free end. It has become. The second (right) vibrator 653b has two left arm portions 654b and 654b whose left outer end is fixed to the second (right) support portion 652b and whose inner end is a free end. It has become. Further, the swing axis AX passing through the center of gravity position 655 (FIG. 7) is substantially parallel to each of the arm portions 654a and 654b at an intermediate position between the first arm portions 654a and 654a and the second arm portions 654b and 654b. A movable member 656 having a rectangular flat plate shape is disposed. In the movable member 656, one side (left side) portion of the gravity center position 655 is connected to the first arm portions 654a and 654a by the first torsion spring portions 657a and 657a, and the other side (right side) of the gravity center position 655. The site | part is connected with 2nd arm part 654b, 654b by 2nd torsion spring part 657b, 657b. That is, in the deflector 65, the first (left) vibrator 653a and the second (right) vibrator 653b face each other to form an outer frame portion, and the first and second vibrators 653a and 653b The first and second torsion spring portions 657a, 657a, 657b, and 657b are integrally connected to the movable member 656. Note that an aluminum film or the like is formed as a deflection mirror surface 651 on the surface of the movable member 656.

また、上記可動部材６５６を揺動軸ＡＸ回りに振動させるために、偏向器６５には振動駆動部６５８が設けられている。この振動駆動部６５８は、揺動軸ＡＸに対する一方側（左側）に配置された第１積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ａと、揺動軸ＡＸに対する他方側（右側）に配置された第２積層圧電アクチュエータ部６５９ｂ，６５９ｂとを備えている。すなわち、第１積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ａは、ベース部６５２の左側上下端部６５２ｃ，６５２ｃと、第１振動子６５３ａの２本のアーム部６５４ａ，６５４ａの自由端部との間に配置されており、その上下端面はベース部６５２と第１アーム部６５４ａ，６５４ａにそれぞれ固定されている。また、第２積層圧電アクチュエータ部６５９ｂ，６５９ｂは、ベース部６５２の右側上下端部６５２ｄ，６５２ｄと、第２振動子６５３ｂの２本のアーム部６５４ｂ，６５４ｂの自由端部との間に配置されており、その上下端面はベース部６５２と第２アーム部６５４ｂ，６５４ｂにそれぞれ固定されている。そして、第１および第２積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂには互いに逆位相のミラー駆動信号が露光制御部１０２のミラー駆動部（図示省略）から周期的に印加される。   In addition, a vibration drive unit 658 is provided in the deflector 65 in order to vibrate the movable member 656 around the swing axis AX. The vibration driving unit 658 includes first laminated piezoelectric actuator portions 659a and 659a disposed on one side (left side) with respect to the swing axis AX, and a second stacked piezoelectric element disposed on the other side (right side) with respect to the swing axis AX. Actuators 659b and 659b are provided. That is, the first laminated piezoelectric actuator portions 659a and 659a are disposed between the upper left and lower ends 652c and 652c of the base portion 652 and the free ends of the two arm portions 654a and 654a of the first vibrator 653a. The upper and lower end surfaces are fixed to the base portion 652 and the first arm portions 654a and 654a, respectively. The second laminated piezoelectric actuator portions 659b and 659b are disposed between the upper right and lower lower end portions 652d and 652d of the base portion 652 and the free end portions of the two arm portions 654b and 654b of the second vibrator 653b. The upper and lower end surfaces thereof are fixed to the base portion 652 and the second arm portions 654b and 654b, respectively. The first and second laminated piezoelectric actuator units 659a and 659b are periodically applied with mirror drive signals having opposite phases to each other from a mirror drive unit (not shown) of the exposure control unit 102.

各積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂは印加される電圧によって積層方向（法線方向Ｚ）に体積変動するため、第１および第２積層圧電アクチュエータ部６５９ａ，６５９ｂに対して逆位相の電圧が印加されると、可動部材６５６が重心位置６５５を通る揺動軸ＡＸを中心として揺動する。第１積層圧電アクチュエータ部６５９ａのみに電圧が与えられると、例えば図７に示すように第１振動子６５３ａのアーム部６５４ａが法線方向（同図の上方向）Ｚに移動する。すると、アーム部６５３ａの移動が第１捩じりバネ部６５７ａを介して可動部材６５６に伝達され、これが回転トルクとなって可動部材６５６が重心位置６５５を通る揺動軸ＡＸを中心として時計方向に揺動する。また、第２積層圧電アクチュエータ部６５９ｂのみに電圧が与えられると、第２振動子６５３ｂのアーム部６５４ｂが法線方向（同図の上方向）Ｚに移動し、可動部材６５６に対して上記と逆方向の回転トルクが与えられ、その結果、可動部材６５６が揺動軸ＡＸを中心として反時計方向に揺動する。   Since each of the laminated piezoelectric actuator portions 659a and 659b varies in volume in the lamination direction (normal direction Z) depending on the applied voltage, voltages having opposite phases are applied to the first and second laminated piezoelectric actuator portions 659a and 659b. Then, the movable member 656 swings about the swing axis AX passing through the center of gravity position 655. When a voltage is applied only to the first laminated piezoelectric actuator portion 659a, for example, as shown in FIG. 7, the arm portion 654a of the first vibrator 653a moves in the normal direction (upward direction) Z. Then, the movement of the arm portion 653a is transmitted to the movable member 656 via the first torsion spring portion 657a, and this becomes rotational torque, and the movable member 656 is clockwise about the swing axis AX passing through the center of gravity position 655. Rocks. Further, when a voltage is applied only to the second laminated piezoelectric actuator portion 659b, the arm portion 654b of the second vibrator 653b moves in the normal direction (upward direction in the figure) Z, and the above is applied to the movable member 656. A reverse rotational torque is applied, and as a result, the movable member 656 swings counterclockwise about the swing axis AX.

そして、上記のようにして偏向器６５は可動部材６５６を揺動させて光源６２からの光ビームを偏向して主走査方向Ｘに走査する。この走査光ビームは、アークサインレンズ特性を有する走査レンズ系６６および折り返しミラー６７を介して感光体２に結像され、感光体表面（被走査面）に光ビームのスポットが形成される。このように、本実施形態では走査レンズ系６６が本発明の「光学系」に相当している。なお、この実施形態では、図３や図４に示すように、走査レンズ（光学系）６６を構成するレンズ枚数は１枚であるが、構成レンズ枚数はこれに限定されるものではなく、例えば後述する「実施例」のごとく２枚のレンズを組み合わせた光学系であってもよい。   As described above, the deflector 65 swings the movable member 656, deflects the light beam from the light source 62, and scans in the main scanning direction X. This scanning light beam forms an image on the photosensitive member 2 through a scanning lens system 66 having arcsine lens characteristics and a folding mirror 67, and a light beam spot is formed on the surface of the photosensitive member (scanned surface). Thus, in this embodiment, the scanning lens system 66 corresponds to the “optical system” of the present invention. In this embodiment, as shown in FIGS. 3 and 4, the number of lenses constituting the scanning lens (optical system) 66 is one, but the number of constituting lenses is not limited to this. For example, It may be an optical system in which two lenses are combined as in an “Example” described later.

ここで、本実施形態にかかる露光ユニット（光走査装置）６が有する大きな特徴は次の２点である。まず第１点目の特徴は走査レンズ系６６が有する２つのレンズ面のうち偏向器６５に最も近い最近接レンズ面ＲＳ1がパワーを有している点である。また、第２点目の特徴は、図３に示すように、可動部材６５６を静止させた状態で偏向ミラー面６５１により偏向される光ビームＬsの主光線（第１主光線）ＰＲと走査レンズ系６６の光軸ＯＡとが主走査断面において互いに平行で且つ離間するように可動部材６５６と走査レンズ系６６とが配置されている点である。一方、副走査断面においては、図４（ｂ）に示すように、第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとは重なり合って一致している。   Here, the major features of the exposure unit (optical scanning device) 6 according to the present embodiment are the following two points. First, the first feature is that the closest lens surface RS1 closest to the deflector 65 of the two lens surfaces of the scanning lens system 66 has power. The second feature is that, as shown in FIG. 3, the principal ray (first principal ray) PR of the light beam Ls deflected by the deflection mirror surface 651 with the movable member 656 being stationary and the scanning lens. The movable member 656 and the scanning lens system 66 are arranged so that the optical axis OA of the system 66 is parallel to and separated from each other in the main scanning section. On the other hand, in the sub-scan section, as shown in FIG. 4B, the first principal ray PR and the optical axis OA overlap and coincide with each other.

また、この実施形態では、偏向器６５が露光筐体６１に対して変位自在に設けられており、オペレータが走査レンズ系６６に対して偏向器６５を変位させることで、第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとが上記相対関係を満足するように偏向器６５の位置を機械的に調整可能となっている。もちろん、走査レンズ系６６のみ、または両者を変位させて上記相対関係を満足させるように調整してもよい。   Further, in this embodiment, the deflector 65 is provided so as to be freely displaceable with respect to the exposure housing 61. When the operator displaces the deflector 65 with respect to the scanning lens system 66, the first principal ray PR is obtained. The position of the deflector 65 can be mechanically adjusted so that the optical axis OA satisfies the above relative relationship. Of course, the scanning lens system 66 alone or both may be displaced so as to satisfy the above relative relationship.

なお、この実施形態では、図３に示すように、偏向器６５からの走査光ビームＬsの開始（または終端）を折り返しミラー６９ａにより光検知センサ６０に導いている。すなわち、この実施形態では、光検知センサ６０を、主走査方向Ｘにおける同期信号、つまり水平同期信号を得るための水平同期用読取センサとして機能させている。   In this embodiment, as shown in FIG. 3, the start (or end) of the scanning light beam Ls from the deflector 65 is guided to the light detection sensor 60 by the folding mirror 69a. That is, in this embodiment, the light detection sensor 60 functions as a horizontal synchronization reading sensor for obtaining a synchronization signal in the main scanning direction X, that is, a horizontal synchronization signal.

以上のように、この実施形態では、上記した２つの構成上の特徴を有しているため、静止状態の偏向ミラー面６５１により偏向された光ビームＬsが最近接レンズ面ＲＳ1に入射する角度はゼロ以外の値となる。したがって、最近接レンズ面ＲＳ1で発生するゴースト光が偏向ミラー面６５１、ミラー６４、レンズ６３２、６３１を介してレーザ光源６２に戻るのを確実に防止することができる。つまり、レーザ光源６２から射出される光ビームの出力を安定化して光ビームを被走査面上に走査させることができる。   As described above, since this embodiment has the above-described two structural features, the angle at which the light beam Ls deflected by the stationary deflection mirror surface 651 is incident on the closest lens surface RS1 is as follows. It is a non-zero value. Therefore, it is possible to reliably prevent the ghost light generated on the closest lens surface RS1 from returning to the laser light source 62 via the deflecting mirror surface 651, the mirror 64, and the lenses 632 and 631. That is, the output of the light beam emitted from the laser light source 62 can be stabilized and the light beam can be scanned on the surface to be scanned.

また、この実施形態では、偏向ミラー面６５１の振動中心が静止状態の偏向ミラー面６５１により偏向された光ビームＬsの主光線、つまり第１主光線ＰＲと一致しており、光ビームの走査中心が走査レンズ系（アークサインθレンズ）６６の光軸ＯＡと平行となっている。その結果、優れた等速走査性で光ビームを感光体２の表面上で走査させることができる。以下、その理由について説明する。   In this embodiment, the vibration center of the deflection mirror surface 651 coincides with the principal ray of the light beam Ls deflected by the stationary deflection mirror surface 651, that is, the first principal ray PR. Is parallel to the optical axis OA of the scanning lens system (arc sine θ lens) 66. As a result, the light beam can be scanned on the surface of the photoreceptor 2 with excellent constant speed scanning. The reason will be described below.

アークサインθレンズ６６を用いた光走査装置において、光ビームの等速走査性は光ビームの走査中心とアークサインθレンズ６６との相対的な関係を考慮する必要がある。すなわち、この実施形態のように走査中心とレンズ６６の光軸ＯＡとが一致していない場合には、光軸OAに対する第１主光線ＰＲの相対角度βを考慮する必要がある。というのも、この角度βがゼロ以外の値となると、例えば図８に示すように、実際に感光体表面に形成されるスポット位置が等速走査された時のスポット位置（理想位置）からずれてしまうからである。このように第１主光線ＰＲが感光体表面と交わる中心位置ＣＰから各スポット位置まで距離（像高）が大きくなるにしたがって、実際のスポット位置と理想位置との絶対誤差は増大してしまう。これに対し、本実施形態では、ズレ角βをゼロに調整する、つまり第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとを平行に調整しているため、走査範囲の全域にわたって絶対誤差をほぼゼロに抑えて優れた等速走査性が得られる。   In the optical scanning device using the arc sine θ lens 66, it is necessary to consider the relative relationship between the scanning center of the light beam and the arc sine θ lens 66 for the constant speed scanning of the light beam. That is, as in this embodiment, when the scanning center and the optical axis OA of the lens 66 do not coincide with each other, it is necessary to consider the relative angle β of the first principal ray PR with respect to the optical axis OA. This is because if the angle β is a value other than zero, for example, as shown in FIG. 8, the spot position actually formed on the surface of the photosensitive member is deviated from the spot position (ideal position) when it is scanned at a constant speed. Because it will end up. As described above, the absolute error between the actual spot position and the ideal position increases as the distance (image height) from the center position CP where the first principal ray PR intersects the photoreceptor surface to each spot position increases. On the other hand, in the present embodiment, the deviation angle β is adjusted to zero, that is, the first principal ray PR and the optical axis OA are adjusted in parallel, so that the absolute error is suppressed to almost zero over the entire scanning range. Excellent constant speed scanning.

なお、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。例えば、上記実施形態では、オペレータが走査レンズ系６６に対して偏向器６５を変位させて第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとが互いに平行となるように調整しているが、積層圧電アクチュエータ部にオフセット電圧を印加してズレ角βを微調整するように構成してもよい。すなわち、上記したように構成された偏向器６５では、積層圧電アクチュエータ部に与える電圧に応じて振動子のアーム部が法線方向Ｚに移動して可動部材６５６を揺動軸ＡＸを中心として回動変位させることができる。したがって、ズレ角βに応じて積層圧電アクチュエータ部にオフセット電圧を印加することで可動部材６５６が回動変位して光軸ＯＡに対する第１主光線ＰＲの傾きが調整される。例えば第１積層圧電アクチュエータ部６５９ａのみにオフセット電圧が与えられると、図７に示すように第１振動子６５３ａのアーム部６５４ａが法線方向（同図の上方向）Ｚに移動して可動部材６５６が揺動軸ＡＸを中心として同図の紙面において時計方向に揺動して第１主光線ＰＲの傾きが変化してズレ角βを微調整することができる。したがって、オペレータがズレ角βを計測し、そのズレ角βに応じたオフセット電圧を設定することで第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとの相対関係を高精度に調整することができる。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications other than those described above can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above embodiment, the operator displaces the deflector 65 with respect to the scanning lens system 66 and adjusts the first principal ray PR and the optical axis OA to be parallel to each other. Alternatively, the offset angle β may be applied to finely adjust the deviation angle β. That is, in the deflector 65 configured as described above, the arm portion of the vibrator moves in the normal direction Z according to the voltage applied to the laminated piezoelectric actuator portion, and the movable member 656 is rotated about the swing axis AX. It can be displaced dynamically. Therefore, the movable member 656 is rotationally displaced by applying an offset voltage to the laminated piezoelectric actuator unit according to the deviation angle β, and the inclination of the first principal ray PR with respect to the optical axis OA is adjusted. For example, when an offset voltage is applied only to the first laminated piezoelectric actuator portion 659a, the arm portion 654a of the first vibrator 653a moves in the normal direction (upward direction) Z as shown in FIG. 656 swings clockwise about the swing axis AX on the paper surface of the figure, and the inclination of the first principal ray PR changes to finely adjust the shift angle β. Accordingly, the relative angle between the first principal ray PR and the optical axis OA can be adjusted with high accuracy by the operator measuring the deviation angle β and setting an offset voltage corresponding to the deviation angle β.

また、上記実施形態では、走査レンズ系６６としてアークサインθレンズを用いているが、いわゆるｆθレンズを用いた光走査装置（露光ユニット）に対しても本発明を適用することができ、上記実施形態と同様の作用効果が得られる。すなわち、ｆθレンズが有する２つのレンズ面のうち偏向器６５に最も近い最近接レンズ面ＲＳ1がパワーを有し、しかも、第１主光線ＰＲとｆθレンズの光軸ＯＡとが主走査断面において互いに平行で且つ離間するように構成することができる。これによって、最近接レンズ面ＲＳ1で発生するゴースト光が偏向ミラー面６５１、ミラー６４、レンズ６３２、６３１を介してレーザ光源６２に戻るのを確実に防止して光ビームの出力を安定化することができる。   In the above embodiment, the arc sine θ lens is used as the scanning lens system 66. However, the present invention can also be applied to an optical scanning apparatus (exposure unit) using a so-called fθ lens. The same effect as the form can be obtained. That is, of the two lens surfaces of the fθ lens, the closest lens surface RS1 closest to the deflector 65 has power, and the first principal ray PR and the optical axis OA of the fθ lens are mutually in the main scanning section. It can be configured to be parallel and spaced apart. This stabilizes the output of the light beam by reliably preventing the ghost light generated on the closest lens surface RS1 from returning to the laser light source 62 via the deflecting mirror surface 651, the mirror 64, and the lenses 632 and 631. Can do.

ここで、ｆθレンズを用いた場合、等速走査性を確保するためには、各スポット（印字ドット）が主走査方向に等間隔に配置するように画像信号を制御する必要がある。より具体的には、画像信号を作成する際に使用されるビデオクロックを偏向ミラー面６５１の走査角度に応じて調整する必要がある。ただし、ビデオクロックを調整したとしても、第１主光線ＰＲとｆθレンズの光軸ＯＡとが非平行である場合には、アークサインθレンズを用いた光走査装置と同様の問題が生じる。例えば図９に示すように、第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとのズレ角βが０．２゜である場合、実際に感光体表面に形成されるスポット位置が等速走査された時のスポット位置（理想位置）からずれてしまう。これに対し、第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとを平行に調整してズレ角βをゼロとした光走査装置では、走査範囲の全域にわたって絶対誤差をほぼゼロに抑えて優れた等速走査性が得られる。   Here, when the fθ lens is used, it is necessary to control the image signal so that the spots (printing dots) are arranged at equal intervals in the main scanning direction in order to ensure uniform scanning performance. More specifically, it is necessary to adjust the video clock used when creating the image signal according to the scanning angle of the deflecting mirror surface 651. However, even if the video clock is adjusted, if the first principal ray PR and the optical axis OA of the fθ lens are non-parallel, the same problem as in the optical scanning device using the arc sine θ lens occurs. For example, as shown in FIG. 9, when the deviation angle β between the first principal ray PR and the optical axis OA is 0.2 °, the spot position actually formed on the surface of the photosensitive member is scanned at a constant speed. It deviates from the spot position (ideal position). On the other hand, in the optical scanning device in which the first principal ray PR and the optical axis OA are adjusted in parallel so that the deviation angle β is zero, the absolute error is suppressed to almost zero over the entire scanning range and excellent constant speed scanning is performed. Sex is obtained.

また、上記実施形態では、第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとが主走査断面において互いに平行で且つ離間するように構成しているが、光軸ＯＡに対する第１主光線ＰＲの平行離間方向はこれに限定されるものではなく、第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとが上記相対関係を満足する限り任意である。例えば図１０および図１１に示すように、第１主光線ＰＲと光軸ＯＡとが主走査断面において互いに重なり合う一方、副走査断面において平行で且つ離間するように構成してもよい。   In the above embodiment, the first principal ray PR and the optical axis OA are configured to be parallel to and separated from each other in the main scanning section. However, the parallel separation direction of the first principal ray PR with respect to the optical axis OA is as follows. The present invention is not limited to this, and is arbitrary as long as the first principal ray PR and the optical axis OA satisfy the above-described relative relationship. For example, as shown in FIGS. 10 and 11, the first principal ray PR and the optical axis OA may overlap with each other in the main scanning section, while being parallel and separated in the sub-scanning section.

また、上記実施形態では、４個の積層圧電アクチュエータ部により可動部材６５６を駆動して偏向ミラー面６５１を振動させているが、積層圧電アクチュエータ部の個数や可動部材６５６の駆動方式はこれに限定されるものではなく、任意である。つまり、偏向ミラー面を有する可動部材を振動させて光ビームを主走査方向に走査させる光走査装置に本発明を適用することができる。   In the above embodiment, the movable member 656 is driven by the four laminated piezoelectric actuator units to vibrate the deflection mirror surface 651. However, the number of laminated piezoelectric actuator units and the driving method of the movable member 656 are limited to this. It is not intended to be optional. That is, the present invention can be applied to an optical scanning device that vibrates a movable member having a deflection mirror surface and scans a light beam in the main scanning direction.

また、上記実施形態では、４サイクル方式のカラー画像形成装置の露光ユニットに本発明にかかる光走査装置を適用しているが、本発明の適用対象はこれに限定されるものではなく、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置あるいは単色画像を形成するモノクロ画像形成装置の露光ユニットに本発明を適用することができる。また、光走査装置の適用対象は画像形成装置に装備される露光ユニットに限定されるものではなく、光ビームを被走査面上に走査させる光走査装置全般に適用することができる。   In the above embodiment, the optical scanning device according to the present invention is applied to the exposure unit of a four-cycle color image forming apparatus. However, the application target of the present invention is not limited to this, and so-called tandem. The present invention can be applied to an exposure unit of a type color image forming apparatus or a monochrome image forming apparatus for forming a monochromatic image. The application target of the optical scanning device is not limited to the exposure unit provided in the image forming apparatus, and can be applied to all optical scanning devices that scan a scanning surface with a light beam.

次に本発明の実施例を示すが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に含まれる。   Next, examples of the present invention will be shown. However, the present invention is not limited by the following examples as a matter of course, and it is needless to say that the present invention can be implemented with appropriate modifications within a range that can meet the gist of the preceding and following descriptions. These are all included in the technical scope of the present invention.

上記実施形態では、図３や図４に示すように単レンズを用いて走査レンズ系６６を構成しているが、複数枚のレンズを用いたレンズ系を走査レンズ系６６として用いることができる。以下、図１２および図１３を参照しつつ本発明にかかる光走査装置に好適な走査レンズ系の構成について説明する。   In the above embodiment, the scanning lens system 66 is configured using a single lens as shown in FIGS. 3 and 4, but a lens system using a plurality of lenses can be used as the scanning lens system 66. The configuration of a scanning lens system suitable for the optical scanning device according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

図１２は本発明の実施例にかかる光走査装置（露光ユニット）を示す図である。また、図１３は図１２の光走査装置の面形状と位置を説明するための副走査断面図である。この実施例では、図１２に示すように、走査レンズ系６６は２枚のレンズ６６１、６６２により構成されている。また、これらのレンズ６６１、６６２が有するレンズ面はいずれも自由曲面（ＸＹ多項式面）であり、各自由曲面は次の〔数１〕で定義される。   FIG. 12 is a view showing an optical scanning device (exposure unit) according to an embodiment of the present invention. FIG. 13 is a sub-scan sectional view for explaining the surface shape and position of the optical scanning device of FIG. In this embodiment, as shown in FIG. 12, the scanning lens system 66 includes two lenses 661 and 662. The lens surfaces of these lenses 661 and 662 are both free-form surfaces (XY polynomial surfaces), and each free-form surface is defined by the following [Equation 1].

また、光走査装置である露光ユニット６におけるレンズデータを〔表２〕に示す。

Further, Table 2 shows lens data in the exposure unit 6 that is an optical scanning device.

同表および後で説明する表３〜表６において、レンズデータ中で、特に断らない限りは、通常の同軸系のレンズデータと同様に、曲率半径、面間隔、屈折率（ｎd ）、アッベ数（ｖd ）が示されている。   In Table 3 and Table 3 to be described later, unless otherwise specified in the lens data, the radius of curvature, the surface interval, the refractive index (nd), and the Abbe number are the same as in the case of normal coaxial lens data. (Vd) is shown.

この〔表２〕から明らかなように、コリメータレンズ６３１では、レンズ面（面番号２）が平面形状を仕上げられる一方、レンズ面（面番号３）が球面形状に仕上げられている。また、シリンドリカルレンズ６３２では、レンズ面（面番号４）が副走査方向にのみ正のパワーを有するシリンドリカル面に仕上げられる一方、レンズ面（面番号５）が平面形状に仕上げられている。このため、レーザ光源（面番号１）６２からの光ビームは、図１２に示すように、コリメータレンズ６３１により適当な大きさのコリメート光にビーム整形された後、副走査方向Ｙにのみ集束されて偏向器６５の偏向ミラー面６５１近傍位置で線状結像される。なお、〔表２〕から明らかなように、球面、非球面等の曲率半径の中心がその面より射出側に位置するときに正、入射側に位置するときに負と定義される。   As is apparent from [Table 2], in the collimator lens 631, the lens surface (surface number 2) is finished in a planar shape, while the lens surface (surface number 3) is finished in a spherical shape. In the cylindrical lens 632, the lens surface (surface number 4) is finished to a cylindrical surface having a positive power only in the sub-scanning direction, while the lens surface (surface number 5) is finished to a planar shape. For this reason, as shown in FIG. 12, the light beam from the laser light source (surface number 1) 62 is shaped into collimated light of an appropriate size by the collimator lens 631, and then focused only in the sub-scanning direction Y. Thus, a linear image is formed at a position near the deflecting mirror surface 651 of the deflector 65. As apparent from [Table 2], it is defined as positive when the center of the radius of curvature of a spherical surface, aspherical surface, etc. is located on the exit side from the surface, and negative when located on the incident side.

面番号６で表現される仮想面は、その面より後の面の偏心量を与えるためのものであり、この場合のα回転角は、図１３の副走査断面をｙ−ｚ断面としたときに、図１３の紙面の表から裏に向くｘ軸正方向に対して左周りを正、右周りを負とするα回転角を定義するための面である。ここで、α回転角：６は、図１３の面で左周りに６°回転していることを示しており、ビーム整形系６３の中心軸（光軸）ＯＡiに対して静止状態の偏向ミラー面６５１の面法線が左周りに６°回転するように、偏向器６５が配置されている。したがって、静止状態で偏向ミラー面６５１が正面方向を向いている場合（法線がｙ−ｚ面内にあるとき）、偏向ミラー面６５１の斜め下方向６°から光源６１からの光ビーム（照明光）Ｌiが偏向ミラー面６５１に入射する。そのとき、入射光ビームＬiは副走査方向において偏向ミラー面６５１上に集束する。この偏向ミラー面６５１は表２中の面番号７で示すミラー面である。   The virtual surface represented by the surface number 6 is for giving the amount of eccentricity of the surface after the surface. In this case, the α rotation angle is obtained when the sub-scan section of FIG. 13 is a yz section. FIG. 13 is a plane for defining an α rotation angle in which the left rotation is positive and the right rotation is negative with respect to the positive x-axis direction from the front to the back of FIG. Here, α rotation angle: 6 indicates that it is rotated 6 ° counterclockwise in the plane of FIG. 13, and is a stationary deflection mirror with respect to the central axis (optical axis) OAi of the beam shaping system 63. The deflector 65 is arranged so that the surface normal of the surface 651 rotates 6 ° counterclockwise. Therefore, when the deflecting mirror surface 651 faces the front direction in a stationary state (when the normal line is in the yz plane), the light beam (illumination) from the light source 61 from the diagonally downward direction 6 ° of the deflecting mirror surface 651. Light) Li is incident on the deflecting mirror surface 651. At that time, the incident light beam Li is focused on the deflection mirror surface 651 in the sub-scanning direction. This deflection mirror surface 651 is a mirror surface indicated by surface number 7 in Table 2.

また、面番号８で表現される仮想面は、その面より後の面を定義する座標の偏心量を与えるためのものであり、走査レンズ系６６を定義する座標をｘ軸の周りでα回転角：６°だけ図１３の紙面において左周りに回転させている。   The virtual surface represented by the surface number 8 is for giving an eccentric amount of coordinates defining the surface after the surface, and the coordinates defining the scanning lens system 66 are rotated α around the x axis. Angle: Rotated counterclockwise by 6 ° on the paper surface of FIG.

走査レンズ系６６は上記したように２枚のレンズ６６１、６６２により構成されており、面番号９〜１２で表現されるレンズ面の形状データはそれぞれ〔表３〕〜〔表６〕に示すとおりである。なお、これらの表において、面間隔は光の進行方向に沿って正で表現されている。また例えば“Ｅ−０７”は“×１０^−７”を意味する。 The scanning lens system 66 is constituted by the two lenses 661 and 662 as described above, and the shape data of the lens surfaces represented by the surface numbers 9 to 12 are as shown in [Table 3] to [Table 6], respectively. It is. In these tables, the surface interval is expressed as positive along the traveling direction of light. For example, “E-07” means “× 10 ⁻⁷ ”.

走査レンズ６６１では、その入射側、つまり偏向ミラー面６５１を向いた走査レンズ６６１のレンズ面（面番号９：本発明の「最近接レンズ面」に相当）ＲＳ1は自由曲面（ＸＹ多項式面）であり、〔表３〕に示す形状データを有している。また、その射出側のレンズ面（面番号１０）は〔表４〕に示す形状データを有する自由曲面（ＸＹ多項式面）となっている。   In the scanning lens 661, the incident side, that is, the lens surface of the scanning lens 661 facing the deflection mirror surface 651 (surface number 9: corresponding to the “closest lens surface” of the present invention) RS1 is a free-form surface (XY polynomial surface). Yes, it has the shape data shown in [Table 3]. The lens surface (surface number 10) on the exit side is a free-form surface (XY polynomial surface) having the shape data shown in [Table 4].

もう一方の走査レンズ６６２では、その入射側のレンズ面（面番号１１）は〔表５〕に示す形状データを有する自由曲面（ＸＹ多項式面）となっている。そして、この面を定義する座標は、図１３に示すように、前の面（走査レンズ６６１の射出側のレンズ面）を定義する座標に対して、ｙ軸方向に−２４．９２８２ｍｍシフトしている。さらに、走査レンズ６６２の射出側のレンズ面（面番号１２）は〔表６〕に示す形状データを有する自由曲面（ＸＹ多項式面）となっている。   In the other scanning lens 662, the lens surface (surface number 11) on the incident side is a free-form surface (XY polynomial surface) having the shape data shown in [Table 5]. Then, the coordinates defining this surface are shifted by −24.9282 mm in the y-axis direction with respect to the coordinates defining the previous surface (lens surface on the exit side of the scanning lens 661), as shown in FIG. Yes. Further, the exit-side lens surface (surface number 12) of the scanning lens 662 is a free-form surface (XY polynomial surface) having the shape data shown in [Table 6].

表２中の面番号１１で表現される仮想面は、その面より後の感光体表面（面番号１２:本発明の「被走査面」に相当）を定義する座標の偏心量を与えるためのものであり、前の面（走査レンズ６６２の射出側の面）を定義する座標上で面間隔−１４０ｍｍ（ｚ軸正方向へ１４０ｍｍ）の位置で、前の面（走査レンズ６６２の射出側の面）を定義する座標に対して、ｙ軸方向に−９．３７０５ｍシフトし、その位置でｘ軸の周りでα回転角：−１３．０９５２°だけ回転している（図１３の面で右周り）。   The virtual surface represented by surface number 11 in Table 2 is used to give an eccentric amount of coordinates defining a photoreceptor surface (surface number 12: corresponding to “scanned surface” of the present invention) after that surface. The front surface (on the exit side of the scanning lens 662) is positioned at a position of -140 mm (140 mm in the positive z-axis direction) on the coordinates defining the front surface (the exit side surface of the scanning lens 662). Is shifted by −9.3705 m in the y-axis direction with respect to the coordinates defining the (surface), and is rotated by α rotation angle: −13.0952 ° around the x-axis at that position (right in the plane of FIG. 13) Around).

本発明にかかる光走査装置の一実施形態を装備した画像形成装置を示す図。1 is a diagram showing an image forming apparatus equipped with an embodiment of an optical scanning device according to the present invention. 図１の画像形成装置の電気的構成を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the image forming apparatus in FIG. 1. 本発明にかかる光走査装置の一実施形態を示す主走査断面図。1 is a main scanning sectional view showing an embodiment of an optical scanning device according to the present invention. 露光ユニットの副走査断面図。FIG. 6 is a sub-scanning sectional view of the exposure unit. 露光ユニットの一構成要素たる偏向器を示す図。The figure which shows the deflector which is one component of an exposure unit. 露光ユニットの一構成要素たる偏向器を示す図。The figure which shows the deflector which is one component of an exposure unit. 偏向器の動作を示す断面図。Sectional drawing which shows operation | movement of a deflector. 光軸に対する主光線の傾きによる影響を示す図。The figure which shows the influence by the inclination of the chief ray with respect to an optical axis. 光軸に対する主光線の傾きによる影響を示す図。The figure which shows the influence by the inclination of the chief ray with respect to an optical axis. 本発明にかかる光走査装置の他の実施形態を示す図。The figure which shows other embodiment of the optical scanning device concerning this invention. 図１０の光走査装置の副走査断面図。FIG. 11 is a sub-scan sectional view of the optical scanning device of FIG. 10. 本発明の実施例にかかる光走査装置を示す図。The figure which shows the optical scanning device concerning the Example of this invention. 図１２の光走査装置の面形状と位置を説明するための副走査断面図。FIG. 13 is a sub-scan sectional view for explaining a surface shape and a position of the optical scanning device in FIG. 12.

符号の説明Explanation of symbols

６…露光ユニット（光走査装置）、 ６２…レーザ光源、 ６５…偏向器（偏向手段）、 ６６…走査レンズ系（光学系）、 ６５１…偏向ミラー面、 ６５２…ベース部、 ６５２ａ…第１支持部、 ６５２ｂ…第２支持部、 ６５３ａ…第１振動子、 ６５３ｂ…第２振動子、 ６５４ａ…第１アーム部、 ６５４ｂ…第２アーム部、 ６５５…重心位置、 ６５６…可動部材、 ６５７ａ…第１捩じりバネ部、 ６５７ｂ…第２捩じりバネ部、 ６５９ａ，６５９ｂ…積層圧電アクチュエータ部（圧電アクチュエータ）、 ＡＸ…揺動軸（駆動軸）、 Ｌs…偏向光ビーム、 ＯＡ…（走査レンズ系の）光軸、 ＰＲ…（光ビームの）第１主光線、 ＲＳ1…最近接レンズ面、 Ｘ…主走査方向、 Ｙ…副走査方向   DESCRIPTION OF SYMBOLS 6 ... Exposure unit (optical scanning device) 62 ... Laser light source 65 ... Deflector (deflection means) 66 ... Scanning lens system (optical system) 651 ... Deflection mirror surface 652 ... Base part 652a ... 1st support Part, 652b ... second support part, 653a ... first vibrator, 653b ... second vibrator, 654a ... first arm part, 654b ... second arm part, 655 ... center of gravity, 656 ... movable member, 657a ... first 1 torsion spring part, 657b ... 2nd torsion spring part, 659a, 659b ... laminated piezoelectric actuator part (piezoelectric actuator), AX ... swing axis (drive shaft), Ls ... deflection light beam, OA ... (scanning) Optical axis of lens system, PR ... first principal ray (of light beam), RS1 ... closest lens surface, X ... main scanning direction, Y ... sub scanning direction

Claims (4)

被走査面上で光ビームを主走査方向に走査させる光走査装置において、
光ビームを射出する光源と、
前記光源からの光ビームを反射する偏向ミラー面を有する可動部材を前記主走査方向とほぼ直交する駆動軸回りに振動させて光ビームを前記主走査方向に偏向させる偏向手段と、
１枚または複数枚のレンズを有し、前記偏向ミラー面により偏向された偏向光ビームを前記被走査面に結像する光学系とを備え、
前記可動部材を静止させた状態で前記偏向ミラー面により偏向される光ビームの主光線を第１主光線としたとき、
前記第１主光線と前記光学系の光軸とが互いに平行で且つ離間するように前記可動部材と前記光学系とが配置され、しかも、
前記光学系が有する複数のレンズ面のうち前記偏向手段に最も近い最近接レンズ面がパワーを有している
ことを特徴とする光走査装置。 In an optical scanning device that scans a light beam in a main scanning direction on a surface to be scanned,
A light source that emits a light beam;
Deflection means for oscillating a movable member having a deflecting mirror surface for reflecting a light beam from the light source around a drive axis substantially orthogonal to the main scanning direction to deflect the light beam in the main scanning direction;
An optical system having one or a plurality of lenses and imaging the deflected light beam deflected by the deflecting mirror surface on the scanned surface;
When the principal ray of the light beam deflected by the deflecting mirror surface with the movable member stationary is set as the first principal ray,
The movable member and the optical system are arranged such that the first principal ray and the optical axis of the optical system are parallel and spaced apart from each other;
An optical scanning device characterized in that the closest lens surface closest to the deflecting means among the plurality of lens surfaces of the optical system has power. 前記第１主光線と前記光軸とは、前記偏向光ビームが走査される主走査断面において互いに平行で且つ離間する一方、前記主走査断面に直交する副走査断面において互いに重なり合っている請求項１記載の光走査装置。   2. The first principal ray and the optical axis are parallel to and separated from each other in a main scanning section in which the deflected light beam is scanned, and overlap each other in a sub-scanning section orthogonal to the main scanning section. The optical scanning device described. 前記偏向手段は前記偏向ミラー面を正弦振動させ、しかも、
前記光学系はアークサインレンズ特性を有している請求項２記載の光走査装置。 The deflecting means sine-vibrates the deflecting mirror surface, and
The optical scanning device according to claim 2, wherein the optical system has an arc sine lens characteristic. 電圧が周期的に変動するミラー駆動信号を発生させるミラー駆動部をさらに備え、前記偏向手段は少なくとも１個以上の圧電アクチュエーターの伸縮動作により前記可動部材を前記主走査方向とほぼ直交する駆動軸回りに振動駆動する振動駆動部をさらに有し、前記ミラー駆動部から前記圧電アクチュエーターに与えられるミラー駆動信号に応じて前記可動部材が振動する請求項１ないし３のいずれかに記載の光走査装置であって、
前記ミラー駆動部はオフセット電圧を前記圧電アクチュエーターの全部または一部に与えることによって前記主走査断面において前記光源からの光ビームが前記偏向ミラー面に入射する角度を制御して前記第１主光線を前記光軸に対して平行に調整する光走査装置。 A mirror driving unit for generating a mirror driving signal whose voltage periodically fluctuates; and the deflecting unit moves the movable member around a driving axis substantially orthogonal to the main scanning direction by an expansion and contraction operation of at least one piezoelectric actuator. 4. The optical scanning device according to claim 1, further comprising: a vibration driving unit that vibrates and driving, wherein the movable member vibrates according to a mirror driving signal given from the mirror driving unit to the piezoelectric actuator. There,
The mirror driving unit applies an offset voltage to all or a part of the piezoelectric actuator to control an angle at which a light beam from the light source is incident on the deflecting mirror surface in the main scanning section, so that the first principal ray is emitted. An optical scanning device that adjusts parallel to the optical axis.

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