JP6217966B2 - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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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（以下では、「感光体ドラム」ともいう）の表面をレーザ光で走査し、感光体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 scans the surface of a photosensitive drum (hereinafter also referred to as “photosensitive drum”) with a laser beam, and forms light on the surface of the photosensitive drum. A scanning device is provided.
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感光体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. The 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 photosensitive 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、入射光のすべてが感光体ドラムに導光される。 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 guided to the photosensitive drum.
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感光体ドラムに導光されない。 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, ambient light in the incident light is not guided to the photosensitive drum.
近年、画像形成装置に対して更なる小型化及び画像形成の高速化に対する要求が高くなってきている。そのため、光走査装置に対しても更なる小型化及び高速化が求められている。 In recent years, there has been an increasing demand for further downsizing and speeding up of image formation for image forming apparatuses. Therefore, further downsizing and speeding up of the optical scanning device are required.
しかしながら、従来の光走査装置では、高コスト化及び画像品質の低下を招くことなく、更なる小型化及び高速化を図るのは困難であった。 However, in the conventional optical scanning device, it has been difficult to further reduce the size and speed without increasing the cost and degrading the image quality.
本発明は、光源から射出され、複数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、走査領域を主走査方向に走査する光走査装置において、前記回転多面鏡で反射された光束が前記走査領域の中央部に向かうタイミングでは、前記回転多面鏡に入射する光束の全てが一の反射面で反射され、前記回転多面鏡で反射された光束が前記走査領域の両端部のうちの少なくとも一側の端部に向かうタイミングでは、前記回転多面鏡に入射する光束の一部が前記一の反射面で反射され、その残りが前記一の反射面に隣接する他の反射面で反射され、前記光源と前記回転多面鏡との間の光路上に開口部を有する開口部材を備え、前記開口部は、前記主走査方向に対応する第１方向に関して、中央部である第１位置と端部である第２位置との間に設けられた第３位置から前記第２位置に向かって、前記第１方向に直交する第２方向の開口幅が小さくなり、前記第１位置での前記第２方向の開口幅ａと、前記第２位置での前記第２方向の開口幅ｂと、前記第３位置での前記第２方向の開口幅ｃとの間に、ｂ＜ａ≦ｃ、の関係を有し、前記回転多面鏡で反射された光束が前記走査領域の両端部のうちの少なくとも一側の端部に向かうタイミングにおいて、前記光源から射出され前記他の反射面に入射する光束は、前記開口部における前記第３位置と前記第２位置との間を通過することを特徴とする光走査装置である。 The present invention provides an optical scanning device that scans a scanning region in a main scanning direction with a light beam emitted from a light source and reflected by a rotating polygon mirror having a plurality of reflecting surfaces, and the light beam reflected by the rotating polygon mirror is At the timing toward the center of the scanning area, all of the light beam incident on the rotary polygon mirror is reflected by one reflecting surface, and the light beam reflected by the rotary polygon mirror is at least one of both ends of the scanning area. At the timing toward the end on the side, a part of the light beam incident on the rotary polygon mirror is reflected by the one reflecting surface, and the rest is reflected by another reflecting surface adjacent to the one reflecting surface, An opening member having an opening on an optical path between a light source and the rotary polygon mirror is provided, and the opening is at a first position and an end that are a central portion with respect to a first direction corresponding to the main scanning direction. Between the second position The opening width in the second direction perpendicular to the first direction is reduced from the third position to the second position, the opening width a in the second direction at the first position, and the second position and the opening width b of the second direction at a position between the second direction of the opening width c in the third position, possess b <a ≦ c, the relationship reflected by the rotating polygon mirror The light beam emitted from the light source and incident on the other reflecting surface at a timing when the emitted light beam travels to at least one end of both ends of the scanning region, and the third position in the opening and the third position An optical scanning device that passes between the second position and the second position .
本発明の光走査装置によれば、高コスト化及び画像品質の低下を招くことなく、更なる小型化及び高速化を図ることができる。 According to the optical scanning device of the present invention, it is possible to further reduce the size and increase the speed without increasing the cost and degrading the image quality.
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３７に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る複合機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他の装置との双方向の通信を制御する。
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、アナログ信号をデジタル信号に変換する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. 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。すなわち、ここでは、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面であり、各感光体ドラムが像担持体である。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
ところで、各感光体ドラムにおいて、光によって走査される領域は「走査領域」と呼ばれている。また、各感光体ドラムにおける回転軸に平行な方向は「主走査方向」と呼ばれ、各感光体ドラムの回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。 By the way, in each photosensitive drum, an area scanned with light is called a “scanning area”. Further, the direction parallel to the rotation axis of each photosensitive drum is referred to as “main scanning direction”, and the rotational direction of each photosensitive drum is referred to as “sub-scanning direction”.
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）、２つの同期検知センサ（２１１５Ａ、２１１５Ｂ）、２つの同期光学系（２１１６Ａ、２１１６Ｂ）、及び不図示の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２３００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、各光学部材において、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。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。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。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
開口板２２０２ａは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ａを介した光束Ｌａの大きさを規制する。開口板２２０２ｂは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｂを介した光束Ｌｂの大きさを規制する。開口板２２０２ｃは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｃを介した光束Ｌｃの大きさを規制する。開口板２２０２ｄは、開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｄを介した光束Ｌｄの大きさを規制する。
The
シリンドリカルレンズ２２０４ａは、開口板２２０２ａの開口部を通過した光束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。シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、開口板２２０２ｂの開口部を通過した光束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。シリンドリカルレンズ２２０４ｃは、開口板２２０２ｃの開口部を通過した光束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。シリンドリカルレンズ２２０４ｄは、開口板２２０２ｄの開口部を通過した光束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
各シリンドリカルレンズを介した光束は、光偏向器２１０４に入射する。
The light beam that has passed through each cylindrical lens 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７つ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、光束Ｌｂ及び光束Ｌｃがそれぞれ偏向され、２段目（上段）の回転多面鏡では、光束Ｌａ及び光束Ｌｄがそれぞれ偏向されるように配置されている。各回転多面鏡は、図２における面内で矢印方向に回転する。
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に照射される。
The light beam Ld deflected by the
各感光体ドラム上の光スポットは、回転多面鏡の回転に伴って主走査方向に沿って移動する。感光体ドラム２０３０ａ及び感光体ドラム２０３０ｂでは、−Ｙ方向に光走査が行われ、感光体ドラム２０３０ｃ及び感光体ドラム２０３０ｄでは、＋Ｙ方向に光走査が行われる（図６参照）。
The light spot on each photosensitive drum moves along the main scanning direction as the rotary polygon mirror rotates. The
感光体ドラム２０３０ａ及び感光体ドラム２０３０ｂ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＋Ｙ側端部であり、走査終了位置は、主走査方向に関する該走査領域の−Ｙ側端部である。
The scanning start position in the scanning region of the
感光体ドラム２０３０ｃ及び感光体ドラム２０３０ｄ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−Ｙ側端部であり、走査終了位置は、主走査方向に関する該走査領域の＋Ｙ側端部である。
The scanning start position in the scanning region of the
被走査面上の走査領域における主走査方向の位置は像高と呼ばれている。そして、以下では、主走査方向に関して、走査領域の中央位置を「中央像高」ともいい、走査領域の両端部を「周辺像高」ともいう。なお、一般的に、像高は、中央像高を０とする座標で表現される。例えば、主走査方向に関する走査領域の長さが３４０ｍｍの場合、中央像高が０ｍｍ、一側の周辺像高が＋１７０ｍｍ、他側の周辺像高が−１７０ｍｍである。 The position in the main scanning direction in the scanning area on the surface to be scanned is called the image height. In the following, with respect to the main scanning direction, the center position of the scanning region is also referred to as “center image height”, and both ends of the scanning region are also referred to as “peripheral image height”. In general, the image height is expressed by coordinates where the central image height is zero. For example, when the length of the scanning region in the main scanning direction is 340 mm, the central image height is 0 mm, the peripheral image height on one side is +170 mm, and the peripheral image height on the other side is −170 mm.
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
同期検知センサ２１１５Ａは、光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌａであって、感光体ドラム２０３０ａへの書き込み開始前の光束が入射する位置に配置されている。なお、以下では、同期検知センサ２１１５Ａに入射する上記光束を「同期光束Ｌａ」ともいう。
The
同期光学系２１１６Ａは、光偏向器２１０４と同期検知センサ２１１５Ａとの間の同期光束Ｌａの光路上に配置され、同期光束Ｌａを集光する。
The synchronization
同期検知センサ２１１５Ｂは、光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｄであって、感光体ドラム２０３０ｄへの書き込み開始前の光束が入射する位置に配置されている。なお、以下では、同期検知センサ２１１５Ｂに入射する上記光束を「同期光束Ｌｄ」ともいう。
The
同期光学系２１１６Ｂは、光偏向器２１０４と同期検知センサ２１１５Ｂとの間の同期光束Ｌｄの光路上に配置され、同期光束Ｌｄを集光する。
The synchronization
各同期検知センサは、受光光量に応じた信号を走査制御装置に出力する。走査制御装置は、同期検知センサ２１１５Ａの出力信号に基づいて、感光体ドラム２０３０ａ及び感光体ドラム２０３０ｂへの書き込み開始タイミングを求める。また、走査制御装置は、同期検知センサ２１１５Ｂの出力信号に基づいて、感光体ドラム２０３０ｃ及び感光体ドラム２０３０ｄへの書き込み開始タイミングを求める。
Each synchronization detection sensor outputs a signal corresponding to the amount of received light to the scanning control device. Based on the output signal of the
図７に示されるように、Ｚ軸方向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（入射方向）と基準軸方向とのなす角をθｉｎと表記する。ここでは、θｉｎ＝６２°となるように設定されている。なお、基準軸は、各回転多面鏡の回転中心を通り主走査方向に直交する方向に平行な軸である。そこで、基準軸方向はＸ軸方向と同じである。
As shown in FIG. 7, when orthogonally projected onto a plane orthogonal to the Z-axis direction, the angle formed between the traveling direction (incident direction) of the light beam emitted from the light source and incident on the
また、図８に示されるように、Ｚ軸方向に直交する平面に正射影したとき、各開口板の開口部を通過した光束の幅をｄｉｎと表記する。ここでは、ｄｉｎ＝３．６ｍｍとなるように設定されている。ｄｉｎは、１つの偏向反射面の主走査対応方向に関する長さ（以下では、「偏向反射面の幅」ともいう）よりも小さい。すなわち、本実施形態では、従来のＵＦタイプと同様に、Ｚ軸方向に直交する平面に正射影したとき、光偏向器２１０４に入射する光束の幅ｄｉｎは、１つの偏向反射面の幅よりも小さい。
Further, as shown in FIG. 8, when orthogonally projected onto a plane orthogonal to the Z-axis direction, the width of the light beam that has passed through the aperture of each aperture plate is denoted as din. Here, din is set to be 3.6 mm. din is smaller than the length of one deflecting / reflecting surface in the main scanning direction (hereinafter also referred to as “width of the deflecting / reflecting surface”). That is, in this embodiment, as in the conventional UF type, when orthogonally projected onto a plane orthogonal to the Z-axis direction, the width din of the light beam incident on the
各回転多面鏡に内接する円（図９参照）の直径は２６ｍｍである。そこで、各回転多面鏡では、回転中心から各偏向反射面に下ろした垂線の長さは１３ｍｍである。また、各回転多面鏡において、７つの偏向反射面を区別する必要があるときは、回転方向と逆まわりに面１、面２、面３、面４、面５、面６、面７とする（図９参照）。
The diameter of a circle (see FIG. 9) inscribed in each rotary polygon mirror is 26 mm. Therefore, in each rotating polygonal mirror, the length of the perpendicular drawn from the center of rotation to each deflecting reflecting surface is 13 mm. Further, in each rotary polygon mirror, when it is necessary to distinguish the seven deflection reflection surfaces, the
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、単に「入射光束」ともいう）と、光偏向器２１０４で偏向された光束について図１０〜図１３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、同期検知センサ２１１５Ａ及び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１０には、光源２２００Ａから射出され、光偏向器２１０４で偏向された光束が、同期検知センサ２１１５Ａ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同期光束Ｌａとが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するのではなく、光偏向器２１０４に入射する光束の一部は面７に入射するように設定されている。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の一部が「けられ」ることとなる。
FIG. 10 shows an incident light beam and a synchronous light beam La with respect to the rotary polygon mirror at a timing when the light beam emitted from the
図１１には、光源２２００Ａから射出され、光偏向器２１０４で偏向された光束が、対応する感光体ドラムの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、光偏向器２１０４に入射する光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するのではなく、光偏向器２１０４に入射する光束の一部は面７に入射するように設定されている。そこで、回転多面鏡の面１で反射されて、対応する感光体ドラムの走査開始位置に向かう光束の幅ｄｓは、光偏向器２１０４に入射する光束の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の一部が「けられ」ることとなる。ここでは、ｄｓは３．３ｍｍである。
In FIG. 11, the incident light beam and the reflected light beam with respect to the rotary polygon mirror at the timing when the light beam emitted from the
このとき、回転多面鏡の面１で反射された光束の進行方向と基準軸方向とのなす角をθｓと表示する。ここでは、｜θｓ｜は３７°である。
At this time, the angle between the traveling direction of the light beam reflected by the
図１２には、光源２２００Ａから射出され、光偏向器２１０４で偏向された光束が、対応する感光体ドラムの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反射光束とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する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、回転多面鏡の面１で反射されて、対応する感光体ドラムの走査領域の中央位置に向かう光束の幅ｄｃは、光偏向器２１０４に入射する光束の幅ｄｉｎと同じである。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の「けられ」はない。
In FIG. 12, the incident light beam and the reflected light beam with respect to the rotary polygon mirror at the timing when the light beam emitted from the
図１３には、光源２２００Ａから射出され、光偏向器２１０４で偏向された光束が、対応する感光体ドラムの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、光偏向器２１０４に入射する光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するのではなく、光偏向器２１０４に入射する光束の一部は面２に入射するように設定されている。そこで、回転多面鏡の面１で反射されて、対応する感光体ドラムの走査終了位置に向かう光束の幅ｄｅは、光偏向器２１０４に入射する光束の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の一部が「けられ」ることとなる。ここでは、ｄｅは３．３ｍｍである。
In FIG. 13, the incident light beam and the reflected light beam with respect to the rotary polygon mirror at the timing when the light beam emitted from the
このとき、回転多面鏡の面１で反射された光束の進行方向と基準軸方向とのなす角をθｅと表示する。ここでは、｜θｅ｜は３７°である。
At this time, the angle formed between the traveling direction of the light beam reflected by the
｜θｓ｜＋｜θｅ｜は、いわゆる走査画角に対応する角度であり（図１４参照）、ここでは７４°である。また、｜θｓ｜及び｜θｅ｜は、「走査半画角」とも呼ばれている。 | Θs | + | θe | is an angle corresponding to a so-called scanning angle of view (see FIG. 14), and is 74 ° here. | Θs | and | θe | are also called “scanning half angle of view”.
また、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。
Further, the luminous flux emitted from the
すなわち、光源２２００Ｂから射出され、光偏向器２１０４で偏向された光束が、同期検知センサ２１１５Ｂに向かうタイミングでは、入射光束の一部が光偏向器２１０４で「けられ」る。
That is, at the timing when the light beam emitted from the
また、光源２２００Ｂから射出され、光偏向器２１０４で偏向された光束が、対応する感光体ドラムの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、入射光束の一部が光偏向器２１０４で「けられ」る。
Further, at the timing when the light beam emitted from the
また、光源２２００Ｂから射出され、光偏向器２１０４で偏向された光束が、対応する感光体ドラムの走査領域の中央位置に向かうタイミングでは、入射光束の光偏向器２１０４での「けられ」はない。
Further, at the timing when the light beam emitted from the
また、光源２２００Ｂから射出され、光偏向器２１０４で偏向された光束が、対応する感光体ドラムの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、入射光束の一部が光偏向器２１０４で「けられ」る。
Further, at the timing when the light beam emitted from the
ところで、従来のＵＦタイプの光走査装置では、光源数を増加させて、いわゆるマルチビーム書込方式を用いることにより、回転多面鏡の回転数を上げることなく、画像形成の高速化及び画素密度の高密度化を図ることが可能である。しかしながら、光源数の増加は、その駆動回路の大型化を招き、光源部のコストが大幅に高くなる。光走査装置において、光源部のコスト比率は高く、光走査装置を安価で提供するためには大きな弊害となる。特に、フルカラー機に対応する光走査装置では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの異なる色に対応した複数の光源が必要であり、光源数は更に増加する。 By the way, in the conventional UF type optical scanning device, by increasing the number of light sources and using the so-called multi-beam writing method, the image forming speed and the pixel density can be increased without increasing the rotational speed of the rotary polygon mirror. It is possible to increase the density. However, an increase in the number of light sources leads to an increase in the size of the drive circuit, and the cost of the light source unit is significantly increased. In the optical scanning device, the cost ratio of the light source unit is high, which is a serious problem for providing the optical scanning device at a low cost. In particular, an optical scanning device corresponding to a full color machine requires a plurality of light sources corresponding to different colors such as yellow, magenta, cyan, and black, and the number of light sources further increases.
また、従来のＯＦタイプの光走査装置では、回転多面鏡の内接円直径を大きくしないで偏向反射面の幅を小さくし、偏向反射面の数を増加させることにより、回転多面鏡の回転数を上げることなく、画像形成の高速化及び画素密度の高密度化を図ることができる。しかしながら、この場合は、偏向反射面で偏向できる角度が狭いため、被走査面上で所望の主走査方向の書込み幅を確保するには、偏向反射面から被走査面までの光路長が長くなり、光走査装置が大型化してしまう。また、光偏向器に入射する光束を切り出して走査するため、中心像高から周辺像高に向かい光量が低下する。 Further, in the conventional OF type optical scanning device, the rotational speed of the rotating polygon mirror is reduced by reducing the width of the deflecting reflecting surface without increasing the inscribed circle diameter of the rotating polygon mirror and increasing the number of deflecting reflecting surfaces. The image forming speed and the pixel density can be increased without increasing the image quality. However, in this case, since the angle that can be deflected by the deflecting / reflecting surface is narrow, the optical path length from the deflecting / reflecting surface to the scanned surface becomes long in order to secure a desired writing width in the main scanning direction on the scanned surface. As a result, the size of the optical scanning device increases. Further, since the light beam incident on the optical deflector is cut out and scanned, the amount of light decreases from the center image height toward the peripheral image height.
これまで、画像形成の高速化及び画素密度の高密度化を図る技術は種々開示されているが、画像形成の高速化及び画素密度の高密度化とともに、小型化、低コスト化、光学特性の維持の全てを満足させることは困難であった。 Until now, various technologies for speeding up image formation and increasing the pixel density have been disclosed. However, along with increasing the speed of image formation and the pixel density, downsizing, cost reduction, and optical characteristics have been improved. It was difficult to satisfy all of the maintenance.
また、画像形成の高速化及び画素密度の高密度化には、回転多面鏡の小型化が有効である。しかしながら、通常、偏向反射面の面数を変えないで回転多面鏡の内接円直径を小さくすると、偏向反射面の幅が小さくなり、偏向可能な角度が狭くなる。つまり、走査画角が狭くなる。 In addition, miniaturization of the rotating polygon mirror is effective for increasing the speed of image formation and increasing the pixel density. However, usually, if the inscribed circle diameter of the rotary polygon mirror is reduced without changing the number of the deflecting reflecting surfaces, the width of the deflecting reflecting surface is reduced and the deflectable angle is narrowed. That is, the scanning angle of view becomes narrow.
本実施形態では、光偏向器２１０４による偏向範囲内の周辺部（図１５参照）でのみ、入射光束の一部が光偏向器２１０４で「けられ」た光束が反射光束となるような構成とし、偏向反射面の幅が小さくても、走査画角が狭くならないようにしている。なお、以下では、煩雑さを避けるため、光偏向器２１０４による偏向範囲内において、入射光束の一部が光偏向器２１０４で「けられ」た光束が反射光束となる範囲を単に「けられ範囲」ともいう。図１５では、周辺部が「けられ範囲」である。
In the present embodiment, the configuration is such that only in the peripheral portion within the deflection range by the optical deflector 2104 (see FIG. 15), a part of the incident light beam is “scratched” by the
そして、従来は内接円直径が３２ｍｍ〜３６ｍｍであった回転多面鏡に代えて、内接円直径が２６ｍｍの回転多面鏡を用いることができる。すなわち、走査画角を狭くすることなく回転多面鏡の小型化が可能である。これにより、風損を低減することができる。更に、回転多面鏡の重量低減により、軸受けの小径化が可能となり、摩擦力を低下させることができる。 In place of the rotating polygonal mirror having an inscribed circle diameter of 32 mm to 36 mm, a rotating polygonal mirror having an inscribed circle diameter of 26 mm can be used. That is, it is possible to reduce the size of the rotary polygon mirror without narrowing the scanning field angle. Thereby, a windage loss can be reduced. Furthermore, by reducing the weight of the rotary polygon mirror, the diameter of the bearing can be reduced, and the frictional force can be reduced.
そのため、本実施形態の光走査装置２０１０では、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。また、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。
Therefore, in the
ところで、本実施形態では、上記「けられ範囲」が、走査領域の内側に向かって大きくなるほど、偏向反射面の幅をより小さくすることができる。しかしながら、「けられ範囲」が大きいと、走査領域の端部での光量低下が無視できないレベルとなる。 By the way, in the present embodiment, the width of the deflection reflection surface can be made smaller as the above-mentioned “squeezing range” becomes larger toward the inner side of the scanning region. However, if the “squeezing range” is large, the reduction in the amount of light at the end of the scanning area becomes a level that cannot be ignored.
そこで、本実施形態では、偏向器前光学系に含まれている開口板によって、ビームスポット径深度を大きく損なうことなく、光偏向器２１０４での「けられ」による光量低下の傾きを小さく抑えている。
Therefore, in the present embodiment, the aperture plate included in the pre-deflector optical system suppresses the inclination of the light amount decrease due to the “deletion” in the
図１６には、本実施形態で用いることができる開口板の一例が示されている。この開口板の開口部は、２つの特徴を有している。第１の特徴は、主走査対応方向における端部で副走査対応方向に関する開口幅が狭くなる形状をしていることである。なお、以下では、煩雑さを避けるため、副走査対応方向に関する開口幅を、単に「開口幅」ともいう。第２の特徴は、主走査対応方向において、中央部と端部との間に変曲部（図１７参照）があることである。この変曲部は、端部に向かって開口幅が狭くなりはじめる位置であり、該変曲部の開口幅は、中央部における開口幅と等しいか、あるいは大きくなるように設定されている。すなわち、変曲部と端部との間の領域は、開口幅が狭くなる領域である。以下では、この領域を「幅減少領域」ともいう。 FIG. 16 shows an example of an aperture plate that can be used in this embodiment. The opening of the opening plate has two features. The first feature is that the opening width in the sub-scanning corresponding direction becomes narrow at the end in the main scanning corresponding direction. Hereinafter, in order to avoid complexity, the opening width in the sub-scanning corresponding direction is also simply referred to as “opening width”. A second feature is that there is an inflection (see FIG. 17) between the center and the end in the main scanning direction. The inflection portion is a position where the opening width starts to become narrower toward the end portion, and the opening width of the inflection portion is set to be equal to or larger than the opening width in the central portion. That is, the area between the inflection part and the end part is an area where the opening width is narrowed. Hereinafter, this region is also referred to as a “width reduction region”.
ここで、主走査対応方向に関して、中央部から端部までの長さをＤ、中央部から変曲部までの長さをＬ、変曲部から端部までの長さをｄとする。また、副走査対応方向に関して、中央部での開口幅をａ、変曲部での開口幅をｃ、端部での開口幅をｂとする。 Here, with respect to the main scanning corresponding direction, the length from the center to the end is D, the length from the center to the inflection is L, and the length from the inflection to the end is d. Further, regarding the sub-scanning corresponding direction, the opening width at the center is a, the opening width at the inflection portion is c, and the opening width at the end is b.
図１８（Ａ）〜図１８（Ｃ）には、開口部が上記２つの特徴を有している開口板の他の例が示されている。 18 (A) to 18 (C) show other examples of an aperture plate in which the aperture has the above two characteristics.
入射光束の一部が光偏向器２１０４で「けられ」る場合、光偏向器２１０４で「けられ」る光束は、一例として図１９に示されるように、開口板の開口部における主走査対応方向の一側端部近傍を通過する光束である。そして、回転多面鏡が回転すると、開口板において光偏向器２１０４で「けられ」る光束が通過する領域が変化する。
When a part of the incident light beam is “cleared” by the
開口板の開口部を通過する光束の主走査対応方向に関する光量分布が正規分布であり、光束の端部近傍における光量が一様であれば、光偏向器２１０４で「けられ」る光束の断面積と被走査面での光量の低下量とは略比例する。そして、それぞれの微分量も同様の関係を有する。上記断面積の変化量は、開口部の開口幅と関係している。そこで、一例として図２０に示されるように、開口部の開口幅と光量低下の傾きも略比例する。
If the light quantity distribution in the main scanning correspondence direction of the light beam passing through the opening of the aperture plate is a normal distribution and the light quantity in the vicinity of the end of the light beam is uniform, the breakage of the light beam that is “squeezed” by the
図２１には、開口部の形状が六角形の開口板（図１６参照）を用いたとき、及び従来例として開口部の形状が矩形の開口板を用いたときの、走査領域の端部での光量低下の様子が示されている。なお、図２１における縦軸は、像高０ｍｍでの光量を１００％としたときの光量であり、これを光量比（％）という。 FIG. 21 shows the end of the scanning region when a hexagonal aperture plate (see FIG. 16) is used and when a rectangular aperture plate is used as a conventional example. This shows how the amount of light decreases. Note that the vertical axis in FIG. 21 is a light amount when the light amount at an image height of 0 mm is 100%, and this is referred to as a light amount ratio (%).
開口部の形状が六角形の開口板が用いられた場合、例えば、光偏向器２１０４で偏向された光束が向かう方向が、像高１５１ｍｍから像高１５１＋δｍｍに微小変化したとき、光偏向器２１０４で「けられ」る光束のうち増加した光束が通過する部分の開口幅が１．０ｍｍであれば（図２２（Ａ）参照）、像高１５１ｍｍにおける光量低下傾き（図２１における矢印Ａの傾き）は−０．２９（％／ｍｍ）である。
When a hexagonal aperture plate is used, for example, when the direction in which the light beam deflected by the
また、開口部の形状が六角形の開口板が用いられた場合、例えば、光偏向器で偏向された光束が向かう方向が、像高１６０ｍｍから像高１６０＋δｍｍに微小変化したとき、光偏向器で「けられ」る光束のうち増加した光束が通過する部分の開口幅が１．６ｍｍであれば（図２２（Ｂ）参照）、像高１６０ｍｍにおける光量低下傾き（図２１における矢印Ｂの傾き）は−０．４３（％／ｍｍ）である。 Further, when a hexagonal aperture plate is used, for example, when the direction in which the light beam deflected by the optical deflector slightly changes from an image height of 160 mm to an image height of 160 + δ mm, the optical deflector If the aperture width of the portion through which the increased luminous flux passes among the “squeezed” luminous flux is 1.6 mm (see FIG. 22B), the light amount decreasing slope at the image height of 160 mm (slope of arrow B in FIG. 21). Is -0.43 (% / mm).
一方、開口部の形状が矩形の開口板が用いられた場合、例えば、光偏向器で偏向された光束が向かう方向が、像高１５１ｍｍから像高１５１＋δｍｍに微小変化したとき、光偏向器で「けられ」る光束のうち増加した光束が通過する部分の開口幅が１．６ｍｍであれば（図２３（Ａ）参照）、像高１５１ｍｍにおける光量低下傾き（図２１における矢印Ｃの傾き）は−０．４３（％／ｍｍ）である。 On the other hand, when an aperture plate having a rectangular opening is used, for example, when the direction in which the light beam deflected by the optical deflector slightly changes from an image height of 151 mm to an image height of 151 + δ mm, If the aperture width of the portion through which the increased luminous flux passes among the luminous fluxes that are “squeezed” is 1.6 mm (see FIG. 23A), the light amount decrease slope at the image height of 151 mm (the slope of the arrow C in FIG. 21) is -0.43 (% / mm).
また、開口部の形状が矩形の開口板が用いられた場合、例えば、光偏向器で偏向された光束が向かう方向が、像高１６０ｍｍから像高１６０＋δｍｍに微小変化したとき、光偏向器で「けられ」る光束のうち増加した光束が通過する部分の開口幅も１．６ｍｍであり（図２３（Ｂ）参照）、像高１６０ｍｍにおける光量低下傾き（図２１における矢印Ｄの傾き）は−０．４３（％／ｍｍ）である。すなわち、開口部の形状が矩形の開口板が用いられた場合、光量低下の傾きは略一定であり、比較的急な傾斜で光量が低下する。 When an aperture plate having a rectangular opening is used, for example, when the direction in which the light beam deflected by the optical deflector slightly changes from an image height of 160 mm to an image height of 160 + δ mm, The aperture width of the portion through which the increased luminous flux passes among the luminous fluxes that are “squeezed” is also 1.6 mm (see FIG. 23B), and the light amount decrease slope at the image height of 160 mm (the slope of the arrow D in FIG. 21) is − 0.43 (% / mm). In other words, when an aperture plate having a rectangular opening is used, the gradient of the light amount decrease is substantially constant, and the light amount decreases with a relatively steep inclination.
以上より、開口部における主走査対応方向の端部の開口幅を小さくすると、光量低下の傾きは小さくなり、「けられ」による影響を緩和することができる。 As described above, when the opening width of the end portion of the opening in the main scanning direction is reduced, the inclination of the light amount decrease is reduced, and the influence of “skipping” can be mitigated.
図２４には、被走査面での平均光量低下傾きとｄ／Ｄとの関係が示されている。ｄ／Ｄが０の場合は、開口部は矩形形状（図２５（Ａ）参照）であり、ｄ／Ｄが１．０の場合は、開口部は菱形形状（図２５（Ｂ）参照）である。また、平均光量低下傾きとは、一例として図２６に示されるように、走査領域内で「けられ」が起こる領域を平均化の範囲とし、「けられ」が始まる像高での光量比と周辺像高での光量比とから算出される。例えば、「けられ」が始まる像高をＭ１、該像高Ｍ１での光量比をｐ１、周辺像高をＭ２、該周辺像高Ｍ２での光量比をｐ２とすると、（ｐ２−ｐ１）／（Ｍ２−Ｍ１）で算出される値を平均光量低下傾きとする。図２４によると、ｄ／Ｄの値が大きくなると平均光量低下傾きが大幅に小さくなることがわかる。 FIG. 24 shows the relationship between the average light amount decrease gradient on the surface to be scanned and d / D. When d / D is 0, the opening has a rectangular shape (see FIG. 25A), and when d / D is 1.0, the opening has a rhombus shape (see FIG. 25B). is there. In addition, as shown in FIG. 26 as an example, the average light amount decrease slope is a light amount ratio at an image height at which “deletion” starts, where an area where “deletion” occurs in the scanning region is an averaging range. It is calculated from the light amount ratio at the peripheral image height. For example, if the image height at which "Kere" starts is M1, the light quantity ratio at the image height M1 is p1, the peripheral image height is M2, and the light quantity ratio at the peripheral image height M2 is p2, (p2-p1) / The value calculated by (M2−M1) is defined as the average light amount decrease slope. According to FIG. 24, it can be seen that as the value of d / D increases, the average light quantity decrease slope decreases significantly.
図２７には、被走査面でのビームスポット径深度とｄ／Ｄとの関係が示されている。ｄ／Ｄの値が大きいほどビームスポット径深度は浅くなる。これは、同じビームスポット径を目標値とした場合、ｄ／Ｄの値を大きくすると開口部の主走査対応方向に関する寸法が大きくなり、開口部を通過した光束が主走査方向に関して長くなり、走査光学系で光束がより強く収束されるためである。 FIG. 27 shows the relationship between the beam spot diameter depth on the surface to be scanned and d / D. The larger the value of d / D, the shallower the beam spot diameter. This is because, when the same beam spot diameter is set as a target value, if the value of d / D is increased, the size of the opening in the main scanning direction increases, and the light beam that has passed through the opening becomes longer in the main scanning direction. This is because the light beam is more strongly converged in the optical system.
ここで、平均光量低下傾きの絶対値を求め、最大値を１とする数値変換（単位はａ．ｕ．）を行った。その結果が図２８に示されている。また、ビームスポット径深度についても、最大値を１とする数値変換（単位はａ．ｕ．）を行った。その結果が図２９に示されている。 Here, the absolute value of the average light amount decrease slope was obtained, and numerical conversion (unit: au) with the maximum value being 1 was performed. The result is shown in FIG. The beam spot diameter depth was also converted numerically (unit: au) with a maximum value of 1. The result is shown in FIG.
そして、平均光量低下傾き（ａ．ｕ．）及びビームスポット径深度（ａ．ｕ．）とｄ／Ｄとの関係が図３０に示されている。 FIG. 30 shows the relationship between the average light amount decrease gradient (au) and the beam spot diameter depth (au) and d / D.
図３０によると、ｄ／Ｄの値を調整することで、開口部の形状が矩形の開口板が用いられた場合に対して、ビームスポット径深度を大きく低下させることなく光量低下傾きを小さくすることが可能である。また、開口部の形状が菱形の開口板が用いられた場合に対して、光量低下傾きを小さく保ったまま、ビームスポット径深度を深くすることが可能である。 According to FIG. 30, by adjusting the value of d / D, the light intensity decrease gradient is reduced without greatly reducing the beam spot diameter depth when an aperture plate having a rectangular opening is used. It is possible. Moreover, it is possible to increase the beam spot diameter depth while keeping the light amount decrease slope small, as compared with the case where an opening plate having a rhombus shape is used.
すなわち、開口部が上記２つの特徴を有する開口板を用いることで、ビームスポット径深度の確保及び光量低下傾きの低減を同時に満足させることが可能となる。 That is, by using the aperture plate having the above-mentioned two features for the aperture, it is possible to simultaneously satisfy the securing of the beam spot diameter depth and the reduction of the light amount decrease gradient.
ところで、上記「けられ範囲」は物理的に決定されることから、「けられ範囲」での光量やビームスポット径の変動を小さくすることが必要である。そこで、光偏向器２１０４での「けられ」の影響を良好に低減するには、入射光束における光偏向器２１０４で「けられ」る光束が、開口部における幅減少領域内を通過することが好ましい。
By the way, since the “defocused range” is physically determined, it is necessary to reduce fluctuations in the amount of light and the beam spot diameter in the “defocused range”. Therefore, in order to satisfactorily reduce the influence of “deletion” in the
例えば、開口部において、ｄの値がＬの値よりも０．５ｍｍ小さいと、ビームスポット径深度は、開口部が矩形形状のときよりも約０．９ｍｍ浅くなるが、逆にｄの値がＬの値よりも０．５ｍｍ大きいと、ビームスポット径深度は、開口部が矩形形状のときよりも約３．０ｍｍ浅くなる。これは、ｄの値がＬの値よりも大きくなることで、相対的にｄ／Ｄの値が大きくなることに起因する。従って、開口部が矩形形状のときと比べてビームスポット径深度を大きく低下させないことを前提にすれば、ｄ＜Ｌの範囲で構成された開口部を有する開口板を用いることが好ましい。 For example, if the value of d is 0.5 mm smaller than the value of L at the opening, the beam spot diameter depth is about 0.9 mm shallower than when the opening is rectangular, but conversely the value of d is When it is 0.5 mm larger than the value of L, the beam spot diameter depth becomes shallower by about 3.0 mm than when the opening has a rectangular shape. This is due to the fact that the value of d / D is relatively increased when the value of d is greater than the value of L. Therefore, it is preferable to use an aperture plate having an aperture configured in a range of d <L, on the assumption that the beam spot diameter depth is not greatly reduced compared to when the aperture is rectangular.
光量低下傾きが小さいほど光偏向器２１０４での「けられ」の影響を抑えることができ、ビームスポット径深度が大きいほど被走査面上に結像した際のピントずれを低減することができる。そこで、ビームスポット径深度（ａ．ｕ．）と平均光量低下傾き（ａ．ｕ．）との差をとり、最大値が１００となるように規格化したものを「両立性指数」として定義する（図３１参照）。
The smaller the amount of decrease in the amount of light, the more the influence of “defocusing” in the
図３２は、図３１をグラフ化したものである。これによると、開口部に幅減少領域を設けることにより、両立性指数は、開口部の形状が矩形のときよりも大きくなる。 FIG. 32 is a graph of FIG. According to this, by providing the width reduction region in the opening, the compatibility index becomes larger than when the shape of the opening is rectangular.
両立性指数が大きい領域では、ビームスポット径深度の大きな低下を抑えつつ平均光量低下傾きを小さく抑えることが可能である。従って、図３２に示されるように、両立性指数が高い領域である０．２＜ｄ／Ｄ＜０．４の範囲にある開口部を有する開口板は、光学特性の維持の面でバランスがとれ、本発明の優位性を最も効果的に引き出すことができる。 In a region where the compatibility index is large, it is possible to suppress the average light amount decrease slope while suppressing a large decrease in the beam spot diameter depth. Therefore, as shown in FIG. 32, an aperture plate having an aperture in the range of 0.2 <d / D <0.4, which is a region with a high compatibility index, is balanced in terms of maintaining optical characteristics. Thus, the advantages of the present invention can be most effectively extracted.
このように、開口部に幅減少領域を設けることにより、矩形形状の開口部に比べビームスポット径深度の低下を抑えつつ、入射光束が光偏向器で「けられ」ることによる光量低下の影響を小さく抑えることができる。 In this way, by providing a width-reduced region in the opening, it is possible to suppress the decrease in the beam spot diameter depth compared to the rectangular opening, and to reduce the amount of light due to the incident light beam being “jagged” by the optical deflector. Can be kept small.
また、開口部の形状が長円（図１８（Ａ）参照）の場合の、平均光量低下傾きの上記数値変換（単位はａ．ｕ．）結果が図３３示されている。また、ビームスポット径深度についての上記数値変換（単位はａ．ｕ．）結果が図３４に示されている。この場合、ｄ／Ｄ＝０となる開口部は、矩形形状の開口部であり、ｄ／Ｄ＝１となる開口部は、楕円形状の開口部である。 Further, FIG. 33 shows the result of the above-described numerical conversion (unit: au) of the average light amount decrease slope when the shape of the opening is an ellipse (see FIG. 18A). FIG. 34 shows the result of the numerical conversion (unit: au) for the beam spot diameter depth. In this case, the opening where d / D = 0 is a rectangular opening, and the opening where d / D = 1 is an elliptical opening.
そして、平均光量低下傾き（ａ．ｕ．）及びビームスポット径深度（ａ．ｕ．）とｄ／Ｄとの関係が図３５に示されている。また、開口部の形状が長円の場合の、両立性指数の計算結果が図３６に示されている。図３７には、両立性指数とｄ／Ｄとの関係が示されている。この場合も、両立性指数が高い領域である０．２＜ｄ／Ｄ＜０．４の範囲にある開口部を有する開口板は、光学特性の維持の面でバランスがとれ、本発明の優位性を最も効果的に引き出すことができる。 FIG. 35 shows the relationship between the average light amount decrease slope (au), the beam spot diameter depth (au), and d / D. FIG. 36 shows the calculation result of the compatibility index when the shape of the opening is an ellipse. FIG. 37 shows the relationship between the compatibility index and d / D. Also in this case, the aperture plate having the aperture in the range of 0.2 <d / D <0.4, which is a region having a high compatibility index, is balanced in terms of maintaining optical characteristics, and is superior to the present invention. Sex can be most effectively extracted.
さらに、図１８（Ｂ）及び図１８（Ｃ）に示されるように、変曲部における開口幅を中央部の開口幅より大きくすることにより、開口部の主走査対応方向における全長をより小さくすることができ、ビームスポット径深度をさらに深くすることも可能である。 Further, as shown in FIGS. 18B and 18C, by making the opening width in the inflection part larger than the opening width in the center part, the overall length of the opening part in the main scanning correspondence direction is made smaller. It is possible to further increase the beam spot diameter depth.
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、回転多面鏡を有する光偏向器２１０４、及び走査光学系などを備えている。
As described above, the
回転多面鏡の回転軸に直交する平面に正射影したとき、回転多面鏡に入射する光束の幅は、偏向反射面の幅よりも小さい。そして、回転多面鏡で反射された光束が走査領域の中央部に向かうタイミングでは、回転多面鏡に入射する光束の全てが一の偏向反射面で反射され、回転多面鏡で反射された光束が走査領域の両端部に向かうタイミングでは、回転多面鏡に入射する光束の一部が一の偏向反射面で反射され、その残りが該一の偏向反射面に隣接する他の反射面で反射される。 When orthogonal projection is performed on a plane orthogonal to the rotation axis of the rotary polygon mirror, the width of the light beam incident on the rotary polygon mirror is smaller than the width of the deflection reflection surface. At the timing when the light beam reflected by the rotary polygon mirror goes to the center of the scanning area, all the light beams incident on the rotary polygon mirror are reflected by one deflecting reflection surface, and the light beam reflected by the rotary polygon mirror is scanned. At the timing toward both ends of the region, a part of the light beam incident on the rotary polygon mirror is reflected by one deflection reflection surface, and the rest is reflected by another reflection surface adjacent to the one deflection reflection surface.
また、偏向器前光学系は、光源から射出された光束の大きさを規制する開口部を有する開口部材を備え、該開口部は、主走査対応方向（第１方向）に関して、中央部（第１位置）と端部（第２位置）との間に設けられた変曲部（第３位置）から端部に向かって、副走査対応方向（第２方向）の開口幅が徐々に小さくなり、中央部での開口幅ａと、端部での開口幅ｂと、変曲部での開口幅ｃとの間に、ｂ＜ａ≦ｃ、の関係を有している。 The pre-deflector optical system includes an aperture member having an aperture that regulates the size of the light beam emitted from the light source. The aperture is centered with respect to the main scanning correspondence direction (first direction). The opening width in the sub-scanning corresponding direction (second direction) gradually decreases from the inflection part (third position) provided between the first position) and the end part (second position) toward the end part. There is a relationship of b <a ≦ c between the opening width a at the central portion, the opening width b at the end portion, and the opening width c at the inflection portion.
この場合、光走査装置では、各感光体ドラムに形成される潜像の品質を低下させることなく、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、光走査装置は、高コスト化及び画像（潜像）の品質低下を招くことなく更なる小型化及び高速化を図ることができる。 In this case, in the optical scanning device, the rotary polygon mirror can be reduced in size and the scanning angle of view can be increased without degrading the quality of the latent image formed on each photosensitive drum. Therefore, the optical scanning device can be further reduced in size and speed without increasing the cost and degrading the quality of the image (latent image).
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、高コスト化及び出力画像の品質低下を招くことなく、更なる小型化及び高速化を図ることができる。
Since the
なお、上記実施形態では、光偏向器２１０４で偏向された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両方において、入射光束が光偏向器２１０４で「けられ」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く、光偏向器２１０４で偏向された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かにおいて、入射光束が光偏向器２１０４で「けられ」ても良い。
In the above-described embodiment, the incident light beam is “kicked” by the
また、上記実施形態では、回転多面鏡の内接円の直径が２６ｍｍ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。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the diameter of the inscribed circle of a rotary polygon mirror was 26 mm, it is not limited to this.
また、上記実施形態では、回転多面鏡に７つの鏡面が形成されてい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。 Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where seven mirror surfaces were formed in the rotating polygon mirror, it is not limited to this.
また、上記実施形態では、ｄｉｎが３．６ｍｍ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が偏向反射面の幅より小さければ良い。 Moreover, although the case where din was 3.6 mm was demonstrated in the said embodiment, it is not limited to this, What is necessary is just that din is smaller than the width | variety of a deflection | deviation reflective surface.
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。また、それぞれ１つの発光部を有する２つの光源を用い、各光源から射出される光束を２分割しても良い。 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. Alternatively, two light sources each having one light emitting unit may be used, and a light beam emitted from each light source may be divided into two.
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. However, the present invention is not limited to this. 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、２１１５Ａ…同期検知センサ、２１１５Ｂ…同期検知センサ、２１１６Ａ…同期光学系、２１１６Ｂ…同期光学系、２２００Ａ，２２００Ｂ…光源、２２０１ａ，２２０１ｂ，２２０１ｃ，２２０１ｄ…カップリングレンズ、２２０２ａ，２２０２ｂ，２２０２ｃ，２２０２ｄ…開口板（開口部材）、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, 2115A ... Synchronization detection sensor, 2115B ... Synchronization detection sensor, 2116A ... Synchronization optical system, 2116B ... Synchronization optical system, 2200A, 2200B ... Light source, 2201a, 2201b, 2201c, 2201d ... Coupling lens, 2202a, 2202b, 2202c, 2202d ... Opening plate (opening member), 2204a, 2204b, 2204c, 2204d... Cylindrical lens.
Claims (6)
前記回転多面鏡で反射された光束が前記走査領域の中央部に向かうタイミングでは、前記回転多面鏡に入射する光束の全てが一の反射面で反射され、
前記回転多面鏡で反射された光束が前記走査領域の両端部のうちの少なくとも一側の端部に向かうタイミングでは、前記回転多面鏡に入射する光束の一部が前記一の反射面で反射され、その残りが前記一の反射面に隣接する他の反射面で反射され、
前記光源と前記回転多面鏡との間の光路上に開口部を有する開口部材を備え、
前記開口部は、前記主走査方向に対応する第１方向に関して、中央部である第１位置と端部である第２位置との間に設けられた第３位置から前記第２位置に向かって、前記第１方向に直交する第２方向の開口幅が小さくなり、
前記第１位置での前記第２方向の開口幅ａと、前記第２位置での前記第２方向の開口幅ｂと、前記第３位置での前記第２方向の開口幅ｃとの間に、ｂ＜ａ≦ｃ、の関係を有し、
前記回転多面鏡で反射された光束が前記走査領域の両端部のうちの少なくとも一側の端部に向かうタイミングにおいて、前記光源から射出され前記他の反射面に入射する光束は、前記開口部における前記第３位置と前記第２位置との間を通過することを特徴とする光走査装置。 In an optical scanning device that scans a scanning region in a main scanning direction with a light beam emitted from a light source and reflected by a rotary polygon mirror having a plurality of reflecting surfaces,
At the timing when the light beam reflected by the rotary polygon mirror goes to the center of the scanning area, all of the light beam incident on the rotary polygon mirror is reflected by one reflection surface,
At the timing when the light beam reflected by the rotary polygon mirror is directed to at least one end of both ends of the scanning region, a part of the light beam incident on the rotary polygon mirror is reflected by the one reflection surface. The remainder is reflected by another reflecting surface adjacent to the one reflecting surface;
An opening member having an opening on an optical path between the light source and the rotary polygon mirror;
The opening is directed from a third position provided between a first position as a central portion and a second position as an end portion toward the second position with respect to a first direction corresponding to the main scanning direction. , The opening width in the second direction perpendicular to the first direction is reduced,
Between the opening width a in the second direction at the first position, the opening width b in the second direction at the second position, and the opening width c in the second direction at the third position. , b <a ≦ c, the relationship possess,
At the timing when the light beam reflected by the rotary polygon mirror is directed to at least one end of both ends of the scanning region, the light beam emitted from the light source and incident on the other reflecting surface is incident on the opening. An optical scanning device passing between the third position and the second position .
画像情報によって変調された光束により前記像担持体を走査する請求項１〜５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。
An image carrier;
An image forming apparatus including an optical scanning device, a according to any one of claims 1 to 5 for scanning the image carrier by the light beam modulated by image information.
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