JP2014142370A - Optical scanner and image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、被走査面を光によって走査する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device and an image forming apparatus, and more particularly to an optical scanning device that scans a surface to be scanned with light, and an image forming apparatus including the optical scanning device.
電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。一般的に、この画像形成装置は、感光性を有するドラムの表面をレーザ光で走査し、該ドラムの表面に潜像を形成するための光走査装置を備えている。 In electrophotographic image recording, an image forming apparatus using a laser is widely used. Generally, this image forming apparatus includes an optical scanning device for scanning the surface of a photosensitive drum with a laser beam and forming a latent image on the surface of the drum.
上記光走査装置は、光源、偏向器前光学系、回転多面鏡、及び走査光学系などを有している。光源から射出されたレーザ光は、偏向器前光学系を介して回転多面鏡に入射し、回転多面鏡の反射面で偏向された後、走査光学系を介してドラムに導光される。なお、回転多面鏡の反射面は、「偏向反射面」とも呼ばれている。 The optical scanning device includes a light source, a pre-deflector optical system, a rotary polygon mirror, and a scanning optical system. Laser light emitted from the light source enters the rotary polygon mirror via the pre-deflector optical system, is deflected by the reflecting surface of the rotary polygon mirror, and is then guided to the drum via the scanning optical system. The reflection surface of the rotary polygon mirror is also called a “deflection reflection surface”.
回転多面鏡にレーザ光を入射させる方式として、アンダーフィルドタイプとオーバーフィルドタイプがある。以下では、便宜上、アンダーフィルドタイプを「ＵＦタイプ」、オーバーフィルドタイプを「ＯＦタイプ」ともいう。 There are an underfilled type and an overfilled type as a method of making laser light enter the rotary polygon mirror. Hereinafter, for convenience, the underfilled type is also referred to as “UF type” and the overfilled type is also referred to as “OF type”.
ＵＦタイプでは、主走査方向に対応する方向に関して、上記偏向反射面の長さよりも入射光の幅が小さい（例えば、特許文献１参照）。この場合、入射光のすべてが偏向反射面で反射される。 In the UF type, the width of incident light is smaller than the length of the deflecting / reflecting surface in the direction corresponding to the main scanning direction (see, for example, Patent Document 1). In this case, all of the incident light is reflected by the deflecting reflecting surface.
ＯＦタイプでは、主走査方向に対応する方向に関して、上記偏向反射面の長さよりも入射光の幅が大きい（例えば、特許文献２参照）。この場合、入射光における周辺の光は偏向反射面に入射しない。 In the OF type, the width of incident light is larger than the length of the deflection reflection surface in the direction corresponding to the main scanning direction (see, for example, Patent Document 2). In this case, peripheral light in the incident light does not enter the deflecting reflection surface.
近年、画像形成装置に対して、さらなる画像形成の高速化、及びさらなる画像の高品質化への要求が高まっている。 In recent years, there has been an increasing demand for image forming apparatuses to further increase the speed of image formation and to further improve the quality of images.
しかしながら、従来の画像形成装置では、大型化や高コスト化を招くことなく、要求されるレベルの高速化及び高品質化を実現するのは困難であった。 However, in the conventional image forming apparatus, it has been difficult to achieve the required level of speeding up and high quality without increasing the size and cost.
本発明は、光源から射出され、Ｎ個の反射面を有する回転多面鏡で反射された光束によって、被走査面を主走査方向に沿って走査する光走査装置において、前記回転多面鏡に入射する光束の前記主走査方向に対応する方向の幅が、前記回転多面鏡の反射面の前記主走査方向に対応する方向の幅より小さく、前記回転多面鏡の回転軸に直交する平面に正射影したとき、前記回転多面鏡に入射する光束の前記主走査方向に対応する方向の幅ｄｉｎ、基準軸方向に対する入射角θｉｎ、走査領域における走査開始位置での画角θｓ、走査終了位置での画角θｅ、θ１＝（θｉｎ＋θｓ）／２−３６０／（２×Ｎ）、θ２＝（θｉｎ＋θｅ）／２＋３６０／（２×Ｎ）を用いて、前記回転多面鏡の外接円半径Ｒが、
なお、本明細書においては「走査領域」とは、被走査面上において、光走査によって画像（潜像を含む）が形成される領域を意味している。 In the present specification, the “scanning area” means an area where an image (including a latent image) is formed by optical scanning on the surface to be scanned.
本発明の光走査装置によれば、大型化や高コスト化を招くことなく、被走査面を高速で、精度良く光走査することができる。 According to the optical scanning device of the present invention, the surface to be scanned can be optically scanned at high speed with high accuracy without causing an increase in size and cost.
以下、本発明の一実施形態を図１〜図２６に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としての複合機２０００の概略構成が示されている。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a
この複合機２０００は、複写機、プリンタ、及びファクシミリの機能を有し、本体装置１００１、読取装置１００２、及び自動原稿給紙装置１００３などを備えている。
The
本体装置１００１は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、中間転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。
The
読取装置１００２は、本体装置１００１の上側に配置され、原稿を読み取る。すなわち、読取装置１００２は、いわゆるスキャナ装置である。ここで読み取られた原稿の画像情報は、本体装置１００１のプリンタ制御装置２０９０に送られる。
The
自動原稿給紙装置１００３は、読取装置１００２の上側に配置され、セットされた原稿を読取装置１００２に向けて送り出す。この自動原稿給紙装置１００３は、一般にＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）と呼ばれている。
The
通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信、及び公衆回線を介したデータ通信を制御する。
The
プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、読取装置１００２からの画像情報あるいは通信制御装置２０８０を介した画像情報を光走査装置２０１０に送る。
The
感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。
The
感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。
The
感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。
The
感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。
The
各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。 Each photosensitive drum has a photosensitive layer formed on the surface thereof. The surface of each photosensitive drum is a surface to be scanned. Each photosensitive drum is rotated in the direction of the arrow in the plane of FIG. 1 by a rotation mechanism (not shown).
各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。 Each charging device uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum.
光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて色毎に変調された光により、対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。なお、この光走査装置２０１０の構成については後述する。
The
各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジ（図示省略）からのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って中間転写ベルト２０４０の方向に移動する。
As each developing roller rotates, toner from a corresponding toner cartridge (not shown) is thinly and uniformly applied to the surface thereof. Then, when the toner on the surface of each developing roller comes into contact with the surface of the corresponding photosensitive drum, the toner moves only to a portion irradiated with light on the surface and adheres to the surface. In other words, each developing roller causes toner to adhere to the latent image formed on the surface of the corresponding photosensitive drum so as to be visualized. Here, the toner-attached image (toner image) moves in the direction of the
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで中間転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。
The yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred onto the
給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで中間転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、中間転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着ローラ２０５０に送られる。
Recording paper is stored in the
定着ローラ２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。
In the fixing
各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。 Each cleaning unit removes toner (residual toner) remaining on the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of the photosensitive drum from which the residual toner has been removed returns to the position facing the corresponding charging device again.
次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。
Next, the configuration of the
光走査装置２０１０は、一例として図２〜図５に示されるように、２つの光源（２２００Ａ、２２００Ｂ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、光偏向器２１０４、４つの走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、８枚の折り返しミラー（２１０６Ａ、２１０６Ｂ、２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ、２１０８ａ、２１０８ｄ）、不図示の同期検知センサ及び走査制御装置などを備えている。そして、これらは、光学ハウジングの所定位置に組み付けられている。
2 to 5 as an example, the
なお、ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向（回転軸方向）に沿った方向をＹ軸方向、光偏向器２１０４の回転軸に沿った方向をＺ軸方向として説明する。また、以下では、便宜上、各光学部材及び光束における主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。
Here, in the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system, the direction along the longitudinal direction (rotation axis direction) of each photosensitive drum is defined as the Y-axis direction, and the direction along the rotation axis of the
光源２２００Ａと光源２２００Ｂは、Ｘ軸方向に関して離れた位置に配置されている。各光源は、いずれも２つの発光部を有しており、少なくともＺ軸方向に関して離間している２つの光束を射出する。
The
ここでは、光源２２００Ａから射出される２つの光束のうち、＋Ｚ側の光束を「光束Ｌａ」といい、−Ｚ側の光束を「光束Ｌｂ」という。また、光源２２００Ｂから射出される２つの光束のうち、＋Ｚ側の光束を「光束Ｌｄ」といい、−Ｚ側の光束を「光束Ｌｃ」という。
Here, of the two light beams emitted from the
カップリングレンズ２２０１ａは、光源２２００Ａから射出された光束Ｌａの光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
The
カップリングレンズ２２０１ｂは、光源２２００Ａから射出された光束Ｌｂの光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
The
カップリングレンズ２２０１ｃは、光源２２００Ｂから射出された光束Ｌｃの光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
The
カップリングレンズ２２０１ｄは、光源２２００Ｂから射出された光束Ｌｄの光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。
The
シリンドリカルレンズ２２０４ａは、カップリングレンズ２２０１ａを介した光束Ｌａの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。
The
シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、カップリングレンズ２２０１ｂを介した光束Ｌｂの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。
The
シリンドリカルレンズ２２０４ｃは、カップリングレンズ２２０１ｃを介した光束Ｌｃの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。
The
シリンドリカルレンズ２２０４ｄは、カップリングレンズ２２０１ｄを介した光束Ｌｄの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。
The
開口板２２０２ａは、開口部を有し、シリンドリカルレンズ２２０４ａを介した光束Ｌａを整形する。
The
開口板２２０２ｂは、開口部を有し、シリンドリカルレンズ２２０４ｂを介した光束Ｌｂを整形する。
The
開口板２２０２ｃは、開口部を有し、シリンドリカルレンズ２２０４ｃを介した光束Ｌｃを整形する。
The
開口板２２０２ｄは、開口部を有し、シリンドリカルレンズ２２０４ｄを介した光束Ｌｄを整形する。
The
各開口板の開口部を通過した光束は、光偏向器２１０４に入射する。
The light beam that has passed through the opening of each aperture plate enters the
各光源と光偏向器２１０４との間の光路上に配置されている光学系は、「偏向器前光学系」とも呼ばれている。
The optical system disposed on the optical path between each light source and the
光偏向器２１０４は、２段構造の回転多面鏡を有している。各回転多面鏡には６面の鏡面がそれぞれ形成されており、各鏡面が偏向反射面である。そして、１段目（下段）の回転多面鏡では、開口板２２０２ｂの開口部を通過した光束Ｌｂ及び開口板２２０２ｃの開口部を通過した光束Ｌｃがそれぞれ偏向され、２段目（上段）の回転多面鏡では、開口板２２０２ａの開口部を通過した光束Ｌａ及び開口板２２０２ｄの開口部を通過した光束Ｌｄがそれぞれ偏向されるように配置されている。
The
ここでは、光束Ｌａ及び光束Ｌｂは光偏向器２１０４の＋Ｘ側に偏向され、光束Ｌｃ及び光束Ｌｄは光偏向器２１０４の−Ｘ側に偏向される。
Here, the light beam La and the light beam Lb are deflected to the + X side of the
走査レンズ２１０５ａ及び走査レンズ２１０５ｂは、光偏向器２１０４の＋Ｘ側に配置され、走査レンズ２１０５ｃ及び走査レンズ２１０５ｄは、光偏向器２１０４の−Ｘ側に配置されている。
The
そして、走査レンズ２１０５ａと走査レンズ２１０５ｂはＺ軸方向に積層され、走査レンズ２１０５ａは２段目の回転多面鏡に対向し、走査レンズ２１０５ｂは１段目の回転多面鏡に対向している。また、走査レンズ２１０５ｃと走査レンズ２１０５ｄはＺ軸方向に積層され、走査レンズ２１０５ｃは１段目の回転多面鏡に対向し、走査レンズ２１０５ｄは２段目の回転多面鏡に対向している。
The
光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌａは、走査レンズ２１０５ａ、折り返しミラー２１０６Ａ、折り返しミラー２１０７ａ、及び折り返しミラー２１０８ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射され、光スポットが形成される。
The light beam La deflected by the
光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｂは、走査レンズ２１０５ｂ、折り返しミラー２１０６Ａ、及び折り返しミラー２１０７ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射され、光スポットが形成される。
The light beam Lb deflected by the
光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｃは、走査レンズ２１０５ｃ、折り返しミラー２１０６Ｂ、及び折り返しミラー２１０７ｃを介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射され、光スポットが形成される。
The light beam Lc deflected by the
光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｄは、走査レンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６Ｂ、折り返しミラー２１０７ｄ、及び折り返しミラー２１０８ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射され、光スポットが形成される。
The light beam Ld deflected by the
各感光体ドラム上の光スポットは、光偏向器２１０４の回転に伴って該感光体ドラムの長手方向に移動する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」であり、感光体ドラムの回転方向が「副走査方向」である。
The light spot on each photoconductive drum moves in the longitudinal direction of the photoconductive drum as the
光偏向器２１０４と各感光体ドラムとの間の光路上に配置されている光学系は、「走査光学系」とも呼ばれている。
The optical system disposed on the optical path between the
ここで、図６に示されるように、Ｚ軸に直交する平面に正射影したとき、光源から射出され、光偏向器２１０４に入射する光束の進行方向とＸ軸方向（基準軸方向）とのなす角をθｉｎと表記する。ここでは、θｉｎ＝６０°となるように設定されている。
Here, as shown in FIG. 6, when orthogonally projected onto a plane orthogonal to the Z axis, the traveling direction of the light beam emitted from the light source and incident on the
また、図７に示されるように、開口板の開口部を通過した光束の主走査対応方向に関する幅をｄｉｎと表記する。この光束が光偏向器２１０４に入射する。ここでは、ｄｉｎ＝４ｍｍとなるように設定されている。
Further, as shown in FIG. 7, the width of the light beam that has passed through the opening of the aperture plate in the main scanning corresponding direction is denoted as din. This light beam enters the
なお、６つの偏向反射面を区別する必要があるときは、反時計まわりに面１、面２、面３、面４、面５、面６とする（図８参照）。
When it is necessary to distinguish the six deflecting reflecting surfaces, they are referred to as
次に、光源２２００Ａから射出され、光偏向器２１０４に入射する光束（以下では、「入射光束」と略述する）と、光偏向器２１０４で偏向されて、対応する感光体ドラムの走査領域に向かう光束（以下では、「走査光束」と略述する）について図９〜図１１を用いて説明する。ここでは、回転多面鏡の面１で反射された光束が、対応する感光体ドラムの走査領域に向かうものとする。
Next, a light beam emitted from the
図９には、走査光束が走査領域における走査開始位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と反射光束とが示されている。このとき、入射光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するのではなく、入射光束の一部は面６に入射するように設定されている。そこで、主走査対応方向に関して、走査光束の幅ｄｓは、入射光束の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、光偏向器２１０４では、入射光束の一部が「ケラレ」ることとなる。この場合、ケラレ率ｋは、（ｄｉｎ−ｄｓ）／ｄｉｎで示される。
FIG. 9 shows the incident light beam and the reflected light beam with respect to the rotary polygon mirror at the timing when the scanning light beam moves toward the scanning start position in the scanning region. At this time, not all of the incident light beam is incident on the
このとき、走査光束の進行方向とＸ軸方向とのなす角θｓは、４０°である。この角度θｓは、走査光束が走査領域における走査開始位置に向かうタイミングでの画角である。 At this time, the angle θs formed by the traveling direction of the scanning light beam and the X-axis direction is 40 °. This angle θs is an angle of view at the timing when the scanning light beam travels toward the scanning start position in the scanning region.
図１０には、走査光束が走査領域の中央位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と走査光束とが示されている。このとき、入射光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するように設定されている。そこで、主走査対応方向に関して、走査光束の幅ｄｃは、入射光束の幅ｄｉｎと同じである。すなわち、光偏向器２１０４では、入射光束の「ケラレ」はない。
FIG. 10 shows the incident light beam and the scanning light beam with respect to the rotary polygon mirror at the timing when the scanning light beam moves toward the center position of the scanning region. At this time, all the incident light beams are set to enter the
図１１には、走査光束が走査領域における走査終了位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と反射光束とが示されている。このとき、入射光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するのではなく、入射光束の一部は面２に入射するように設定されている。そこで、主走査対応方向に関して、走査光束の幅ｄｅは、入射光束の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、光偏向器２１０４では、入射光束の一部が「ケラレ」ることとなる。この場合、ケラレ率ｋは、（ｄｉｎ−ｄｅ）／ｄｉｎで示される。
FIG. 11 shows the incident light flux and the reflected light flux with respect to the rotary polygon mirror at the timing when the scanning light flux goes to the scanning end position in the scanning region. At this time, not all of the incident light beam is incident on the
このとき、走査光束の進行方向とＸ軸方向とのなす角θｅは、−４０．０°である。この角度θｅは、走査光束が走査領域における走査終了位置に向かうタイミングでの画角である。 At this time, an angle θe formed by the traveling direction of the scanning light beam and the X-axis direction is −40.0 °. This angle θe is an angle of view at the timing when the scanning light beam travels toward the scanning end position in the scanning region.
｜θｓ｜＋｜θｅ｜は、いわゆる走査画角に対応する角度であり、ここでは８０°である。 | Θs | + | θe | is an angle corresponding to a so-called scanning angle of view, and is 80 ° here.
感光体ドラムの走査領域における走査開始位置は、主走査方向に関する該走査領域の一側端部であり、感光体ドラムの走査領域における走査終了位置は、主走査方向に関する該走査領域の他側端部である。 The scanning start position in the scanning area of the photosensitive drum is one end of the scanning area in the main scanning direction, and the scanning end position in the scanning area of the photosensitive drum is the other end of the scanning area in the main scanning direction. Part.
なお、光源２２００Ｂから射出され、光偏向器２１０４に入射する光束についても、上記光源２２００Ａから射出された光束の場合と同様に設定されている。
The luminous flux emitted from the
図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）には、本実施形態における開口板として用いることができる開口板の例が示されている。本実施形態における開口板の開口部は、副走査対応方向に関する長さ（開口幅）が、主走査対応方向における両端部分で、主走査対応方向における中央部分よりも小さくなる形状を有している。この場合は、走査領域の両端部と中央部での光量差及びスポット径の差を小さくすることができる。 FIGS. 12A to 12D show examples of aperture plates that can be used as aperture plates in the present embodiment. The opening portion of the aperture plate in the present embodiment has a shape in which the length (opening width) in the sub-scanning corresponding direction is smaller at both end portions in the main scanning corresponding direction than in the central portion in the main scanning corresponding direction. . In this case, it is possible to reduce the difference in the light amount and the spot diameter between the both ends and the center of the scanning region.
なお、比較例として、図１３（Ａ）には、従来のＵＦタイプの光走査装置で用いられている開口板の例が示され、図１３（Ｂ）には、従来のＯＦタイプの光走査装置で用いられている開口板の例が示されている。 As a comparative example, FIG. 13A shows an example of an aperture plate used in a conventional UF type optical scanning device, and FIG. 13B shows a conventional OF type optical scanning. An example of an aperture plate used in the apparatus is shown.
次に、本実施形態において、回転多面鏡の大きさを導出する過程について説明する。ここでは、Ｚ軸方向に直交する平面内で、回転多面鏡の中心を原点とするｘｙ座標系を用いる。ｘ座標値はＸ軸方向に関する位置を示し、ｙ座標値はＹ軸方向に関する位置を示す。また、回転多面鏡に外接する円の半径をＲ、回転多面鏡に内接する円の半径をＡ、回転多面鏡における鏡面の数をＮとする。さらに、回転多面鏡の面１で反射された光束が、対応する感光体ドラムの走査領域に向かうものとする。
Next, the process of deriving the size of the rotating polygon mirror in the present embodiment will be described. Here, an xy coordinate system having the origin of the center of the rotary polygon mirror in a plane orthogonal to the Z-axis direction is used. The x coordinate value indicates a position in the X axis direction, and the y coordinate value indicates a position in the Y axis direction. The radius of the circle circumscribing the rotating polygon mirror is R, the radius of the circle inscribed in the rotating polygon mirror is A, and the number of mirror surfaces in the rotating polygon mirror is N. Furthermore, it is assumed that the light beam reflected by the
そして、走査光束が走査領域における走査開始位置に向かうタイミングでの、面１と面６の境界部Ｂ１のｘｙ座標系における座標値を（ｘ１，ｙ１）とする（図１４参照）。このとき、原点と境界部Ｂ１とを結ぶ線分のＸ軸方向からの傾斜角をθ１とする。ｘｙ座標系において、原点と境界部Ｂ１とを結ぶ線分の長さはＲである。
Then, the coordinate value in the xy coordinate system of the boundary portion B1 between the
さらに、走査光束が走査領域における走査終了位置に向かうタイミングでの、面１と面２の境界部Ｂ２のｘｙ座標系における座標値を（ｘ２，ｙ２）とする（図１５参照）。このとき、原点と境界部Ｂ２とを結ぶ線分のＸ軸方向からの傾斜角をθ２とする。
Further, the coordinate value in the xy coordinate system of the boundary portion B2 between the
また、入射光束において、境界部Ｂ１と境界部Ｂ２の間の領域に入射する光束の主走査対応方向に関する幅をｄｂとする（図１６参照）。 In the incident light flux, the width of the light flux incident on the region between the boundary portion B1 and the boundary portion B2 in the main scanning corresponding direction is set to db (see FIG. 16).
座標ｘ１は、次の（１）式で示すことができる。
ｘ１＝Ｒｃｏｓθ１ ……（１）
The coordinate x1 can be expressed by the following equation (1).
x1 = R cos θ1 (1)
座標ｙ１は、次の（２）式で示すことができる。
ｙ１＝Ｒｓｉｎθ１ ……（２）
The coordinate y1 can be expressed by the following equation (2).
y1 = Rsin θ1 (2)
θ１は、次の（３）式で示すことができる。
θ１＝（θｉｎ＋θｓ）／２−３６０／（２×Ｎ） ……（３）
θ1 can be expressed by the following equation (3).
θ1 = (θin + θs) / 2-360 / (2 × N) (3)
座標ｘ２は、次の（４）式で示すことができる。
ｘ２＝Ｒｃｏｓθ２ ……（４）
The coordinate x2 can be expressed by the following equation (4).
x2 = R cos θ2 (4)
座標ｙ２は、次の（５）式で示すことができる。
ｙ２＝Ｒｓｉｎθ２ ……（５）
The coordinate y2 can be expressed by the following equation (5).
y2 = Rsin θ2 (5)
θ２は、次の（６）式で示すことができる。
θ２＝（θｉｎ＋θｅ）／２＋３６０／（２×Ｎ） ……（６）
θ2 can be expressed by the following equation (6).
θ2 = (θin + θe) / 2 + 360 / (2 × N) (6)
境界部Ｂ２を通り、入射光束の進行方向に平行な直線は、次の（７）式で示すことができる。
ｙ＝ｔａｎθｉｎ×ｘ＋ｂ ……（７）
A straight line passing through the boundary portion B2 and parallel to the traveling direction of the incident light beam can be expressed by the following equation (7).
y = tan θin × x + b (7)
上記（７）式におけるｂは、次の（８）式で示される。
ｂ＝Ｒｓｉｎθ２−ｔａｎθｉｎ×Ｒｃｏｓθ２ ……（８）
B in the above equation (7) is represented by the following equation (8).
b = Rsin θ2−tan θin × Rcos θ2 (8)
境界部Ｂ１と上記（７）式の直線との距離ｄは、次の（９）式で示される。 The distance d between the boundary portion B1 and the straight line of the above expression (7) is expressed by the following expression (9).
上記（９）式に、上記（１）式、（２）式、（８）式を代入すると、次の（１０）式を得ることができる。 By substituting the above formulas (1), (2), and (8) into the above formula (9), the following formula (10) can be obtained.
上記（１０）式から、次の（１１）式を得ることができる。 From the above equation (10), the following equation (11) can be obtained.
回転多面鏡に外接する円の半径が、上記（１１）式において、ｄ＝ｄｉｎとしたときのＲであれば、走査光束が走査領域における走査開始位置に向かうタイミング及び走査終了位置に向かうタイミングのいずれであっても、入射光束の全てが面１で反射される。一方、ｄ＜ｄｉｎとしたときのＲであれば、走査光束が走査開始位置に向かうタイミングあるいは走査終了位置に向かうタイミングで、入射光束の一部が「ケラレ」る。すなわち、次の（１２）式が、走査光束が走査開始位置に向かうタイミングあるいは走査終了位置に向かうタイミングで、入射光束の一部が「ケラレ」るための条件式である。
If the radius of the circle circumscribing the rotary polygon mirror is R when d = din in the above equation (11), the timing of the scanning light flux toward the scanning start position and the timing toward the scanning end position in the scanning region In any case, all of the incident light beam is reflected by the
ところで、入射光束の一部が「ケラレ」ると、走査光束の光量が低下し、画像における濃度低下を招くおそれがある。この場合、対応する走査タイミングで光源の出力を上げるような光量補正を行うことにより、画像濃度の均一性を保つことができる。なお、レーザ光の光強度は、ガウス分布に近いため、ケラレ率ｋに比例して走査光束の光量が低下するわけではないが、ケラレ率ｋが小さいほど光量補正が容易である。具体的には、ケラレ率ｋが０．２以下であれば、光量補正が容易である。 By the way, if a part of the incident light beam is “vignetted”, the light amount of the scanning light beam is decreased, which may cause a decrease in density in the image. In this case, the uniformity of the image density can be maintained by correcting the light amount so as to increase the output of the light source at the corresponding scanning timing. Since the light intensity of the laser light is close to a Gaussian distribution, the light amount of the scanning light beam does not decrease in proportion to the vignetting rate k, but the light amount correction is easier as the vignetting rate k is smaller. Specifically, if the vignetting rate k is 0.2 or less, the light amount correction is easy.
従来、ｆθレンズやｆθミラーを介したレーザ光は、そのビーム強度が像高によって異なる特性であるシェーディング特性を有している。このシェーディング特性は、通常１０数％あることが知られている（例えば、特開２０１１‐１９８９１９号公報参照）。なお、像高とは、感光体ドラムにおける主走査方向に関する位置であり、感光体ドラムの中心を基準としている。 Conventionally, laser light that passes through an fθ lens or an fθ mirror has a shading characteristic in which the beam intensity varies depending on the image height. It is known that this shading characteristic is usually 10% or more (see, for example, JP 2011-198919 A). The image height is a position in the main scanning direction on the photosensitive drum, and is based on the center of the photosensitive drum.
像高によってビーム強度が異なるのは、光源から射出されてから被走査面に到達するまでにレーザ光が介するガラス、レンズ、ミラー等の光学素子の反射率や透過率（すなわち、光利用効率）がレーザ光の入射角によって異なることや、ｆθレンズの厚みが像高で異なることなどに起因する。 The beam intensity differs depending on the image height because the reflectance and transmittance of optical elements such as glass, lenses, and mirrors through which the laser light passes from the light source until it reaches the surface to be scanned (that is, light utilization efficiency). Is different depending on the incident angle of the laser beam, and the thickness of the fθ lens is different depending on the image height.
光学レンズは、像高が大きくなるに従い透過率が小さくなるので、どの像高位置でも像高０の位置と同じ強度の光量で露光されるように、像高に合わせて光源から射出されるレーザ光の光量を補正している。このような補正は、「シェーディング補正」と呼ばれている。
Since the optical lens has a lower transmittance as the image height increases, a laser emitted from the light source in accordance with the image height so that the light is exposed at the same intensity as the position of the
本実施形態では、入射光束のケラレによる光量の低下が従来のシェーディング特性に重畳されるため、入射光束のケラレによる光量の低下を考慮したシェーディング補正が必要となる。 In the present embodiment, since the decrease in the light amount due to the vignetting of the incident light beam is superimposed on the conventional shading characteristics, the shading correction in consideration of the decrease in the light amount due to the vignetting of the incident light beam is necessary.
従来、シェーディング補正では８ビットのＤＡＣ（Ｄ／Ａ変換器）が用いられ、±２５％の範囲内を０．２％刻みで光量補正が可能である。原理的には、ＤＡＣのビット数を上げれば補正範囲を広げることは可能であるが、高コスト化を招く。ケラレ率が０．２の場合は、新たに入射光束のケラレによる光量の低下（１０数％）が加わって、補正範囲が２０数％になるが、この範囲であれば、高コスト化を招くことなく、従来のシェーディング補正をそのまま用いることができる。そこで、ケラレ率としては０．２以下とするのが好ましい。 Conventionally, an 8-bit DAC (D / A converter) is used for shading correction, and light quantity correction can be performed in 0.2% increments within a range of ± 25%. In principle, if the number of DAC bits is increased, the correction range can be expanded, but the cost is increased. When the vignetting rate is 0.2, the amount of light is reduced (10% by several percent) due to the vignetting of the incident light flux, and the correction range becomes 20%, but this range leads to an increase in cost. The conventional shading correction can be used as it is. Therefore, the vignetting rate is preferably 0.2 or less.
また、シェーディング補正の範囲が広くなるほど、１走査中での光量制御範囲が大きくなり、走査端における光量低下に対し、発光素子の駆動電流を大きくしなければならない。出力が大きい発光素子を使用すればこれに対応できるが、高コスト化を招く。一方、従来と同じ発光素子を用いる場合、極端な光量増加は寿命を低下させるおそれがあるため、新たな光量増加は１０数％程度に抑えるのが好ましい。そこで、ケラレ率としては０．２以下とするのが好ましい。 Further, as the shading correction range becomes wider, the light amount control range during one scan becomes larger, and the drive current of the light emitting element has to be increased with respect to the light amount decrease at the scanning end. If a light emitting element having a large output is used, this can be dealt with, but the cost increases. On the other hand, when the same light emitting element as the conventional one is used, an extreme increase in the amount of light may reduce the lifetime, and therefore it is preferable to suppress the new increase in the amount of light to about 10% or more. Therefore, the vignetting rate is preferably 0.2 or less.
さらに、画像形成の際、走査開始位置を揃えるために、本実施形態においても同期検知センサが設けられている。通常、同期検知センサは走査開始の画角より、数°〜１０°程度外側になる画角で設けられるが、本実施形態では入射光束のケラレにより、画角１°に対し、２〜３％の割合で光量が低下し、同期検知位置では１０数％〜３０％程度の光量低下が発生する。この光量低下に対しては、同期検知センサの感度を上げることで対応可能であるが、高コスト化を招く。一方、従来と同様の同期検知センサ及び発光素子を用いる場合、同期検知位置での光量低下は５０％以下にするのが好ましく、画像形成の走査端での光量低下は１０数％程度に抑えるのが好ましい。そこで、ケラレ率としては０．２以下とするのが好ましい。 Further, in the present embodiment, a synchronization detection sensor is provided in order to align the scanning start position during image formation. Normally, the synchronization detection sensor is provided with an angle of view that is about several degrees to 10 degrees outside the angle of view at which scanning is started. In this embodiment, however, it is 2-3% with respect to an angle of view of 1 degree due to vignetting of the incident light beam. The amount of light decreases at a rate of approximately 10% to 30% at the synchronization detection position. This reduction in the amount of light can be dealt with by increasing the sensitivity of the synchronization detection sensor, but this leads to an increase in cost. On the other hand, when using the same synchronization detection sensor and light emitting element as in the prior art, it is preferable to reduce the amount of light at the synchronization detection position to 50% or less, and to suppress the decrease in the amount of light at the scanning end of image formation to about 10% or less. Is preferred. Therefore, the vignetting rate is preferably 0.2 or less.
走査光束が走査開始位置に向かうタイミングと、走査光束が走査終了位置に向かうタイミングとでケラレ率ｋが等しい場合には、図１６におけるｄｂは、（１−２ｋ）ｄｉｎとなる。そこで、上記（１１）式におけるｄに（１−２ｋ）ｄｉｎを代入すると、次の（１３）式が得られる。 When the vignetting rate k is equal between the timing when the scanning light beam moves toward the scanning start position and the timing when the scanning light beam moves toward the scanning end position, db in FIG. 16 is (1-2k) din. Therefore, substituting (1-2k) din into d in the above equation (11) yields the following equation (13).
図１７〜図２６には、種々のＮについて、上記（１３）式から得られたケラレ率ｋと回転多面鏡の大きさとの関係が示されている。なお、図１７、図１９、図２１、図２３、図２５における符号Ａは、回転多面鏡の内接円半径を示している。Ｎ＝４の場合が図１７及び図１８に示され、Ｎ＝５の場合が図１９及び図２０に示され、Ｎ＝６の場合が図２１及び図２２に示されている。また、Ｎ＝７の場合が図２３及び図２４に示され、Ｎ＝８の場合が図２５及び図２６に示されている。 17 to 26 show the relationship between the vignetting rate k obtained from the above equation (13) and the size of the rotary polygon mirror for various Ns. In FIG. 17, FIG. 19, FIG. 21, FIG. 23, and FIG. 25, the symbol A indicates the inscribed circle radius of the rotary polygon mirror. The case where N = 4 is shown in FIGS. 17 and 18, the case where N = 5 is shown in FIGS. 19 and 20, and the case where N = 6 is shown in FIGS. The case of N = 7 is shown in FIGS. 23 and 24, and the case of N = 8 is shown in FIGS.
ところで、感光体ドラム上での主走査方向のビーム径を６０〜１００μｍとするには、走査光束の主走査対応方向に関する幅は３〜４ｍｍが必要である。 Incidentally, in order to set the beam diameter in the main scanning direction on the photosensitive drum to 60 to 100 μm, the width of the scanning light beam in the main scanning corresponding direction needs to be 3 to 4 mm.
ケラレ率ｋは０．２以下に抑えることが好ましい。そこで、次の（１４）式が満足されるように、回転多面鏡の外接円半径を設定することで、適切な光量補正を容易に行うことが可能である。 The vignetting rate k is preferably suppressed to 0.2 or less. Therefore, it is possible to easily perform appropriate light quantity correction by setting the circumscribed circle radius of the rotary polygon mirror so that the following expression (14) is satisfied.
本実施形態では、図２１におけるｍｏｄｅｌ２〜ｍｏｄｅｌ５のいずれかが採用されている。
In the present embodiment, any of
Ａ３サイズの記録紙に対応可能な従来のＵＦタイプの画像形成装置では、Ｎ＝６の回転多面鏡が用いられる場合、Ｒ≒２０ｍｍ、回転数は３５０００〜４００００ｒｐｍ以下であった。 In a conventional UF type image forming apparatus compatible with A3 size recording paper, when N = 6 rotary polygon mirror is used, R≈20 mm and the rotation speed is 35000 to 40000 rpm or less.
本実施形態では、図２１及び図２２に示されるように、ケラレ率ｋ＝０．１のとき、Ｒ≒１０ｍｍ、ケラレ率ｋ＝０．２のとき、Ｒ≒８ｍｍの回転多面鏡を用いることができる。このように、本実施形態では、回転多面鏡の外接円半径を従来の１/２以下にすることができ、そのため、回転数を６００００〜７００００ｒｐｍまであげることが可能となる。 In this embodiment, as shown in FIGS. 21 and 22, when the vignetting rate k = 0.1, a rotating polygon mirror with R≈10 mm is used, and when the vignetting rate k = 0.2, R≈8 mm is used. Can do. As described above, in this embodiment, the circumscribed radius of the rotary polygon mirror can be reduced to 1/2 or less of the conventional one. Therefore, the rotational speed can be increased to 60000-70000 rpm.
さらに、例えば、副走査方向の画素密度が１２００ｄｐｉの画像を形成する場合、従来の画像形成装置では、１つの感光体ドラムに４ビームを用いた書き込みが必要であったとすると、本実施形態では、回転多面鏡の回転数を従来の２倍にすることができるため、１つの感光体ドラムに２ビームを用いた書き込みで良い。そこで、本実施形態では、従来の画像形成装置に対して光源数を半減することができる。 Further, for example, when an image having a pixel density of 1200 dpi in the sub-scanning direction is formed, if the conventional image forming apparatus requires writing using four beams on one photosensitive drum, Since the rotational speed of the rotary polygon mirror can be doubled as compared with the prior art, writing using two beams on one photosensitive drum is sufficient. Therefore, in this embodiment, the number of light sources can be halved compared to the conventional image forming apparatus.
なお、特許文献１に開示されている光束分割方式でも、光源数の半減が可能である。しかしながら、光束を２分割する光学素子が必要になるほか、書き込み対象の感光体ドラムの切り替え制御が複雑になるため、光束分割方式は、本実施形態より高コストである。
Note that even with the light beam splitting method disclosed in
ところで、回転多面鏡で「ケラレ」た光束は、不要なゴースト光となる。本実施形態では、走査光束が走査終了位置に向かうタイミングで「ケラレ」た光束が光源に戻り、光源の発振状態を不安定にするおそれがある。そこで、ゴースト光が、書き込み中に光源に戻らないように入射光束の入射角θｉｎを設定するのが好ましい。ここでは、次の（１５）式が満足されるように設定されている。
｜θｉｎ｜＋｜θｅ｜＜７２０／Ｎ ……（１５）
By the way, the light beam “vignetted” by the rotary polygon mirror becomes unnecessary ghost light. In the present embodiment, the “vignetting” light beam returns to the light source at the timing when the scanning light beam moves toward the scanning end position, which may make the oscillation state of the light source unstable. Therefore, it is preferable to set the incident angle θin of the incident light beam so that the ghost light does not return to the light source during writing. Here, the following equation (15) is set to be satisfied.
| Θin | + | θe | <720 / N (15)
例えば、Ｎ＝６の場合は、｜θｉｎ｜＋｜θｅ｜が１２０°より小さく、Ｎ＝７の場合は、｜θｉｎ｜＋｜θｅ｜が１０２．８°より小さく、Ｎ＝８の場合は、｜θｉｎ｜＋｜θｅ｜が９０°より小さく設定するのが好ましい。なお、図１７、図１９、図２１、図２３、図２５では、上記（１５）式の条件が満足されている。 For example, when N = 6, | θin | + | θe | is smaller than 120 °, when N = 7, | θin | + | θe | is smaller than 102.8 °, and when N = 8 , | Θin | + | θe | is preferably set to be smaller than 90 °. In FIG. 17, FIG. 19, FIG. 21, FIG. 23, and FIG. 25, the condition of the above expression (15) is satisfied.
本実施形態における光走査装置２０１０は、従来のＵＦタイプの光走査装置よりも、回転多面鏡を小型化することができる。そのため、消費電力を増加させることなく、回転多面鏡を高速で回転させることが可能となる。そして、光源数を増加させることなく、すなわち、高コスト化を招くことなく、画像形成の高速化や画素密度の高密度化に対応することができる。
The
また、光走査装置２０１０は、従来のＯＦタイプの光走査装置よりも、走査画角を大きくすることができる。そのため、大型化を招くことなく、画像形成の高速化や画素密度の高密度化に対応することができる。
Further, the
ところで、光走査装置２０１０を組立てる際に、走査領域と光学的に等価な位置にビーム径検出器を配置し、走査領域の両端におけるビーム径が同等になるように、回転多面鏡への入射光束の入射位置が調整される。なお、光走査装置２０１０を組立てる際に、走査領域と光学的に等価な位置に光パワーメータ等の光量検出器を配置し、走査領域の両端における光強度が同等になるように、回転多面鏡への入射光束の入射位置が調整されても良い。
By the way, when assembling the
以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、２つの光源（２２００Ａ、２２００Ｂ）、偏向器前光学系、光偏向器２１０４、及び走査光学系などを備えている。
As described above, the
光偏向器２１０４は、入射光束の主走査対応方向の幅ｄｉｎが、各鏡面（反射面）の主走査対応方向の幅より小さく、外接円半径Ｒが上記（１２）式を満足する回転多面鏡を有している。
The
このとき、走査光束が走査領域の中央部に向かうタイミングでは、入射光束の全てが、一の反射面で反射され、走査光束が走査領域における走査開始位置に向かうタイミング及び走査終了位置に向かうタイミングの少なくとも一方では、入射光束の一部が「ケラレ」ることとなる。 At this time, at the timing when the scanning light beam is directed toward the center of the scanning region, all of the incident light beam is reflected by one reflecting surface, and the scanning light beam is directed toward the scanning start position and the scanning end position in the scanning region. At least one part of the incident light beam is “vignetted”.
この場合、回転多面鏡を小型化するとともに、走査画角を大きくすることができる。そこで、大型化や高コスト化を招くことなく、被走査面を高速で、精度良く光走査することができる。 In this case, it is possible to reduce the size of the rotary polygon mirror and increase the scanning angle of view. Therefore, the surface to be scanned can be optically scanned at high speed with high accuracy without causing an increase in size and cost.
また、本実施形態では、回転多面鏡の外接円半径Ｒは、上記（１４）式を満足している。この場合は、適切な光量補正を容易に行うことが可能である。 In the present embodiment, the circumscribed circle radius R of the rotary polygon mirror satisfies the above expression (14). In this case, appropriate light amount correction can be easily performed.
また、本実施形態では、上記（１５）式が満足されるように設定されている。この場合は、回転多面鏡で「ケラレ」た光束が光源に戻るのを抑制することができる。そこで、別途、戻り光対策を行う必要がない。 Further, in the present embodiment, it is set so that the above expression (15) is satisfied. In this case, it is possible to suppress the light beam “vignetted” by the rotary polygon mirror from returning to the light source. Therefore, it is not necessary to take a countermeasure against return light separately.
また、偏向器前光学系は、光源から射出された光束を整形する開口部を有する４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）を含んでいる。各開口板の開口部は、副走査対応方向に関する開口幅が、主走査対応方向に関して中央部よりも両端部のほうが小さい形状である。この場合は、走査領域における中央部に対する両端部での光量低下を抑制することができる。 The pre-deflector optical system includes four aperture plates (2202a, 2202b, 2202c, and 2202d) each having an aperture that shapes the light beam emitted from the light source. The opening of each aperture plate has a shape in which the opening width in the sub-scanning corresponding direction is smaller at both end portions than in the central portion in the main scanning corresponding direction. In this case, it is possible to suppress a decrease in light amount at both ends with respect to the central portion in the scanning region.
そして、複合機２０００は、光走査装置２０１０を備えているため、結果として、大型化や高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成することができる。
Since the
なお、上記実施形態では、ｄｉｎが４ｍｍの場合について説明したがこれに限定されるものではなく、ｄｉｎが各鏡面（反射面）の主走査対応方向の幅より小さく、外接円半径Ｒが上記（１２）式を満足する回転多面鏡を光偏向器２１０４が有していれば良い。一例として、ｄｉｎが３．５ｍｍの場合が図２７〜図２９に示されている。
In the above embodiment, the case where din is 4 mm has been described. However, the present invention is not limited to this, and din is smaller than the width of each mirror surface (reflection surface) in the main scanning correspondence direction, and the circumscribed circle radius R is the above ( It is sufficient that the
図２７には、走査光束が走査領域における走査開始位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と走査光束とが示されている。このとき、ｄｓ＝３．２ｍｍであり、ｄｓ＜ｄｉｎの関係にある。そして、走査光束の進行方向とＸ軸方向とのなす角θｓは、４０°である。 FIG. 27 shows the incident light beam and the scanning light beam with respect to the rotary polygon mirror at the timing when the scanning light beam is directed to the scanning start position in the scanning region. At this time, ds = 3.2 mm, and ds <din. The angle θs formed between the traveling direction of the scanning light beam and the X-axis direction is 40 °.
図２８には、走査光束が走査領域の中央位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と走査光束とが示されている。このとき、ｄｃ＝３．５ｍｍであり、ｄｃ＝ｄｉｎの関係にある。 FIG. 28 shows the incident light beam and the scanning light beam with respect to the rotary polygon mirror at the timing when the scanning light beam moves toward the center position of the scanning region. At this time, dc = 3.5 mm and dc = din.
図２９には、走査光束が走査領域における走査終了位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と走査光束とが示されている。このとき、ｄｅ＝３．５ｍｍであり、ｄｅ＝ｄｉｎの関係にある。そして、走査光束の進行方向とＸ軸方向とのなす角θｅは、−４０°である。 FIG. 29 shows the incident light beam and the scanning light beam with respect to the rotary polygon mirror at the timing when the scanning light beam moves toward the scanning end position in the scanning region. At this time, de = 3.5 mm and de = din. The angle θe formed by the traveling direction of the scanning light beam and the X-axis direction is −40 °.
この場合、走査領域における走査開始位置に向かうタイミングでは、入射光束は光偏向器２１０４で「ケラレ」るが、走査領域における走査終了位置に向かうタイミングでは、入射光束は光偏向器２１０４で「ケラレ」ない。この場合の走査画角は８０°である。
In this case, at the timing toward the scanning start position in the scanning region, the incident light beam is “vignetted” by the
また、上記実施形態では、Ｎ＝６の場合について説明したがこれに限定されるものではなく、ｄｉｎが各鏡面（反射面）の主走査対応方向の幅より小さく、外接円半径Ｒが上記（１２）式を満足する回転多面鏡を光偏向器２１０４が有していれば良い。一例として、Ｎ＝７の場合が図３０に示されている。
In the above embodiment, the case of N = 6 has been described. However, the present invention is not limited to this, and din is smaller than the width of each mirror surface (reflection surface) in the main scanning corresponding direction, and the circumscribed circle radius R is the above ( It is sufficient that the
ここでは、入射光束の進行方向とＸ軸方向とのなす角θｉｎは、６０°となるように設定されている。また、７つの偏向反射面を区別する必要があるときは、反時計まわりに面１、面２、面３、面４、面５、面６、面７とする（図３１参照）。そして、一例として、ｄｉｎが３．５ｍｍの場合が図３２〜図３４に示されている。
Here, the angle θin formed between the traveling direction of the incident light beam and the X-axis direction is set to be 60 °. Further, when it is necessary to distinguish the seven deflecting reflecting surfaces, they are designated as
図３２には、走査光束が走査領域における走査開始位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と走査光束とが示されている。このとき、ｄｓ＝３．５ｍｍであり、ｄｓ＝ｄｉｎの関係にある。そして、走査光束の進行方向とＸ軸方向とのなす角θｓは、３６°である。 FIG. 32 shows the incident light beam and the scanning light beam with respect to the rotary polygon mirror at the timing when the scanning light beam is directed to the scanning start position in the scanning region. At this time, ds = 3.5 mm and ds = din. The angle θs between the traveling direction of the scanning light beam and the X-axis direction is 36 °.
図３３には、走査光束が走査領域の中央位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と走査光束とが示されている。このとき、ｄｃ＝３．５ｍｍであり、ｄｃ＝ｄｉｎの関係にある。 FIG. 33 shows the incident light beam and the scanning light beam with respect to the rotary polygon mirror at the timing when the scanning light beam moves toward the center position of the scanning region. At this time, dc = 3.5 mm and dc = din.
図３４には、走査光束が走査領域における走査終了位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と走査光束とが示されている。このとき、ｄｅ＝３．３５ｍｍであり、ｄｅ＜ｄｉｎの関係にある。また、走査光束の進行方向とＸ軸方向とのなす角θｅは、−３６°である。 FIG. 34 shows the incident light beam and the scanning light beam with respect to the rotary polygon mirror at the timing when the scanning light beam moves toward the scanning end position in the scanning region. At this time, de = 3.35 mm, and de <din. Further, the angle θe formed by the traveling direction of the scanning light beam and the X-axis direction is −36 °.
この場合、走査領域における走査終了位置に向かうタイミングでは、入射光束は光偏向器２１０４で「ケラレ」るが、走査領域における走査開始位置に向かうタイミングでは、入射光束は光偏向器２１０４で「ケラレ」ない。この場合の走査画角は７２°である。
In this case, at the timing toward the scanning end position in the scanning region, the incident light beam is “vignetted” by the
このように、反射光束が走査開始位置に向かうタイミング、又は反射光束が走査終了位置に向かうタイミングで「ケラレ」る場合、上記ｄｂは、（１−ｋ）ｄｉｎとなる。そこで、上記（１１）式におけるｄに（１−ｋ）ｄｉｎを代入すると、次の（１６）式が得られる。 As described above, when the reflected light beam is “vignetted” at the timing when the reflected light beam is directed toward the scanning start position or the reflected light beam is directed toward the scanning end position, the above db is (1−k) din. Therefore, substituting (1-k) din for d in the above equation (11) yields the following equation (16).
そして、ケラレ率ｋを０．２以下に抑えるには、次の（１７）式が満足されるように、回転多面鏡の外接円半径Ｒを設定すれば良い。 In order to suppress the vignetting rate k to 0.2 or less, the circumscribed circle radius R of the rotary polygon mirror may be set so that the following expression (17) is satisfied.
ところで、走査領域における走査開始位置に向かうタイミング及び走査終了位置に向かうタイミングのいずれかで、入射光束が光偏向器２１０４で「ケラレ」る場合、開口板の開口部は、副走査対応方向に関する長さ（開口幅）が、主走査対応方向における入射光束の「ケラレ」る側に対応する端部で、主走査対応方向における中央部分よりも小さくなる形状を有していても良い（図３５（Ａ）〜図３５（Ｄ）参照）。
By the way, when the incident light beam is “vignetted” by the
また、上記実施形態において、光源にモノリシックな端面発光レーザアレイや面発光レーザアレイを用いても良い。 In the above embodiment, a monolithic edge emitting laser array or a surface emitting laser array may be used as the light source.
また、上記実施形態では、それぞれ２つの発光部を有する２つの光源が用いられる場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、それぞれ１つの発光部を有する４つの光源を用いても良い。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where two light sources each having two light emission parts were used, it is not limited to this. For example, four light sources each having one light emitting unit may be used.
また、上記実施形態では、画像形成装置として複合機の場合について説明したが、これに限定されるものではない。画像形成装置が、単独の複写機、プリンタ、及びファクシミリ装置であっても良い。 In the above-described embodiment, the case where the image forming apparatus is a multifunction peripheral has been described. The image forming apparatus may be a single copying machine, a printer, and a facsimile machine.
また、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。 Further, an image forming apparatus that directly irradiates laser light onto a medium (for example, paper) that develops color with laser light may be used.
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。 Further, an image forming apparatus using a silver salt film as the image carrier may be used. In this case, a latent image is formed on the silver salt film by optical scanning, and this latent image can be visualized by a process equivalent to a developing process in a normal silver salt photographic process. Then, it can be transferred to photographic paper by a process equivalent to a printing process in a normal silver salt photographic process. Such an image forming apparatus can be implemented as an optical plate making apparatus or an optical drawing apparatus that draws a CT scan image or the like.
２０００…複合機（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ，２０３０ｂ，２０３０ｃ，２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４…光偏向器、２１０５ａ，２１０５ｂ，２１０５ｃ，２１０５ｄ…走査レンズ（走査光学系の一部）、２２００Ａ，２２００Ｂ…光源、２２０１ａ，２２０１ｂ，２２０１ｃ，２２０１ｄ…カップリングレンズ、２２０２ａ，２２０２ｂ，２２０２ｃ，２２０２ｄ…開口板、２２０４ａ，２２０４ｂ，２２０４ｃ，２２０４ｄ…シリンドリカルレンズ。 2000 ... MFP (image forming apparatus), 2010 ... optical scanning device, 2030a, 2030b, 2030c, 2030d ... photosensitive drum (image carrier), 2104 ... optical deflector, 2105a, 2105b, 2105c, 2105d ... scanning lens ( Part of scanning optical system), 2200A, 2200B ... light source, 2201a, 2201b, 2201c, 2201d ... coupling lens, 2202a, 2202b, 2202c, 2202d ... opening plate, 2204a, 2204b, 2204c, 2204d ... cylindrical lens.
Claims (5)
前記回転多面鏡に入射する光束の前記主走査方向に対応する方向の幅が、前記回転多面鏡の反射面の前記主走査方向に対応する方向の幅より小さく、
前記回転多面鏡の回転軸に直交する平面に正射影したとき、前記回転多面鏡に入射する光束の前記主走査方向に対応する方向の幅ｄｉｎ、基準軸方向に対する入射角θｉｎ、走査領域における走査開始位置での画角θｓ、走査終了位置での画角θｅ、θ１＝（θｉｎ＋θｓ）／２−３６０／（２×Ｎ）、θ２＝（θｉｎ＋θｅ）／２＋３６０／（２×Ｎ）を用いて、前記回転多面鏡の外接円半径Ｒが、
A width of a light beam incident on the rotary polygon mirror in a direction corresponding to the main scanning direction is smaller than a width of a reflection surface of the rotary polygon mirror in a direction corresponding to the main scanning direction;
When orthogonally projected onto a plane orthogonal to the rotation axis of the rotary polygon mirror, the width din of the light beam incident on the rotary polygon mirror in the direction corresponding to the main scanning direction, the incident angle θin with respect to the reference axis direction, and scanning in the scanning region Using the angle of view θs at the start position, the angle of view θe at the scanning end position, θ1 = (θin + θs) / 2-360 / (2 × N), θ2 = (θin + θe) / 2 + 360 / (2 × N), The circumscribed radius R of the rotary polygon mirror is
前記開口部は、前記主走査方向に直交する副走査方向に対応する方向に関する開口幅が、前記主走査方向に対応する方向に関して、少なくとも一側の端部で中央部よりも小さい形状であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。 Further comprising an aperture plate disposed on an optical path between the light source and the rotating polygon mirror, and having an aperture for shaping a light beam emitted from the light source;
The opening has a shape in which an opening width with respect to a direction corresponding to the sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction is smaller than a central portion at least at one end with respect to the direction corresponding to the main scanning direction. The optical scanning device according to any one of claims 1 to 3.
前記少なくとも１つの像担持体を画像情報によって変調された光束により走査する請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。 At least one image carrier;
An image forming apparatus comprising: the optical scanning device according to claim 1, wherein the at least one image carrier is scanned with a light beam modulated by image information.
Priority Applications (2)
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9279979B2 (en) | 2014-05-22 | 2016-03-08 | Ricoh Company, Limited | Optical scanning device and image forming apparatus |
| JP2016224141A (en) * | 2015-05-28 | 2016-12-28 | 株式会社リコー | Optical scanner, image formation device, and adjustment method of optical scanner |
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