JP4616735B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、デジタル複写機やレーザプリンタなどの画像形成装置に含まれる光走査装置に関するものであり、特に、印刷ドット密度を切り換える機能を備えた装置に関する。 The present invention relates to an optical scanning device included in an image forming apparatus such as a digital copying machine or a laser printer, and more particularly to an apparatus having a function of switching a print dot density.
複数のレーザ光線を走査する光走査装置において、印刷ドット密度の切り換えを行なう技術が知られている。例えば、アフォーカルアナモフィックズームレンズを実装した構成がある(例えば、特許文献1参照。)。このズームレンズにより、光源と回転多面鏡の間の副走査方向の結像倍率を変えて、印刷ドット密度の切り換えを行なうものである。また、光路中に軸対称な光学系を挿脱自在に移動させるようにしており、この出し入れにより、複数ビームの間隔とビームを切り換える構成もある(例えば、特許文献2参照。)。 In an optical scanning device that scans a plurality of laser beams, a technique for switching the print dot density is known. For example, there is a configuration in which an afocal anamorphic zoom lens is mounted (see, for example, Patent Document 1). With this zoom lens, the print dot density is switched by changing the imaging magnification in the sub-scanning direction between the light source and the rotary polygon mirror. In addition, an axially symmetric optical system is removably moved in the optical path, and there is a configuration in which the interval between a plurality of beams and the beam are switched by this insertion / extraction (see, for example, Patent Document 2).
上記した特許文献1,2いずれの方式でも、印刷ドット密度切り換えと同時にスポット径が変化する。つまり、印刷ドット密度を高くするとスポット径は小さくなる。 In any of the systems disclosed in Patent Documents 1 and 2, the spot diameter changes simultaneously with the switching of the print dot density. That is, when the printing dot density is increased, the spot diameter is decreased.
また、光走査装置内の各光学部品は、製造誤差、調整、配置誤差があり、走査面が必ずしも焦点と一致していないことがある。走査面と焦点がずれると、スポット径は増大する。同じ焦点ずれがある場合、焦点位置のスポット径が小さい方が、焦点ずれ時のスポット径の変化率が大きくなる。そのため、焦点ずれ量、切り換える印刷ドット密度によっては、印刷ドット密度の高い方がスポット径が大きくなってしまうといったことが発生していた。 In addition, each optical component in the optical scanning device has manufacturing errors, adjustments, and placement errors, and the scanning surface may not always coincide with the focal point. When the focus is shifted from the scanning plane, the spot diameter increases. When there is the same defocus, the smaller the spot diameter at the focal position, the greater the rate of change of the spot diameter at the time of defocus. For this reason, depending on the amount of defocus and the print dot density to be switched, the higher the print dot density, the larger the spot diameter.
以下に、焦点ずれ時のスポット径の変化について具体的に説明する。例えば、波長488nmの光源を用い、2枚のレンズを光軸に挿入しない時には480dpiとなり、挿入時には600dpiになるとする。 Hereinafter, a change in the spot diameter at the time of defocus will be specifically described. For example, it is assumed that a light source having a wavelength of 488 nm is used and 480 dpi is obtained when two lenses are not inserted into the optical axis, and 600 dpi when inserted.
走査面と走査スポットの焦点位置ずれが0であれば、走査間隔、走査スポット径とも480dpi時に約53μm、600dpi時に約42μmとなる。しかし、調整誤差などにより、走査面と走査スポットの焦点位置が仮に5mmずれていたとすると、走査間隔は前記同様の値となるが、走査スポット径は、下記の式により、480dpi時に約79μm、600dpi時に約85μmとなる。 If the focal position deviation between the scanning surface and the scanning spot is 0, both the scanning interval and the scanning spot diameter are about 53 μm at 480 dpi and about 42 μm at 600 dpi. However, if the focal position of the scanning surface and the scanning spot is shifted by 5 mm due to an adjustment error or the like, the scanning interval becomes the same value as described above, but the scanning spot diameter is about 79 μm and 600 dpi at 480 dpi according to the following formula. Sometimes about 85 μm.
このため、本来、小さいスポット径となる600dpi時の方が、逆に大きいスポット径となってしまう。スポット径が大きくなると、線幅等が太くなってしまい、良好な画質が得られなくなる。 For this reason, the spot diameter of 600 dpi, which is originally a small spot diameter, becomes a large spot diameter. When the spot diameter is increased, the line width and the like are increased, and good image quality cannot be obtained.
一方、誤差のバラツキからみると、スポット径が小さくなるほどその影響が大きい。このため、スポット径を小さくした場合、或る走査位置では太く、或る走査位置では適正になるというような線幅のバラツキが生じる(不安定な画質)。この時、全体の印刷の印象が悪化してしまう。 On the other hand, from the viewpoint of variation in error, the influence becomes greater as the spot diameter becomes smaller. For this reason, when the spot diameter is reduced, there is a variation in line width that is thick at a certain scanning position and appropriate at a certain scanning position (unstable image quality). At this time, the overall printing impression is deteriorated.
本来、高密度に切り替えたときは、その印刷ドット密度に応じてスポット径を小さくするのが好ましい。しかし、スポット径を小さくすると、前記したように誤差のバラツキが影響してくる。 Originally, when switching to high density, it is preferable to reduce the spot diameter according to the print dot density. However, when the spot diameter is reduced, the error variation is affected as described above.
そのため、いずれの影響も受けないように、印刷密度を変えた時にもスポット径を一定とすることが考えられる。 For this reason, it is conceivable to make the spot diameter constant even when the printing density is changed so as not to be affected by any influence.
本発明は、高ドット密度時の方が低ドット密度時より小さい場合、感光体上の焦点ずれが生じると、高ドット密度時の方が低ドット密度時よりも大きくなってしまうというという課題を解決し、安定した印刷が可能な画像形成装置とすることを目的とする。 The present invention has a problem that when the defocusing on the photosensitive member occurs when the high dot density is smaller than the low dot density, the high dot density becomes larger than the low dot density. It is an object of the present invention to solve this problem and to provide an image forming apparatus capable of stable printing.
上記課題を解決するため、本発明では、変調周波数と光量を切り換え可能な複数の光源と、光源からの光を概略平行光線にするコリメータレンズと、前記光源からの光線を偏向走査する回転多面鏡と、光源と回転多面鏡の間の光軸上に凹レンズと凸レンズからなる2枚のレンズを光源の変調周波数に応じて挿脱する光走査装置を有する画像形成装置において、スリットを前記2枚のレンズの光出射面と回転多面鏡の間に配置し、光源の変調周波数が高い時に光源の光量を大きくするようにしている。 In order to solve the above problems, in the present invention, a plurality of light sources capable of switching the modulation frequency and the amount of light, a collimator lens that makes light from the light sources substantially parallel rays, and a rotating polygon mirror that deflects and scans the rays from the light source And an image forming apparatus having an optical scanning device that inserts and removes two lenses, which are a concave lens and a convex lens, on the optical axis between the light source and the rotating polygon mirror according to the modulation frequency of the light source. It is arranged between the light exit surface of the lens and the rotary polygon mirror so that the light quantity of the light source is increased when the modulation frequency of the light source is high.
本発明の構成により、印刷ドット密度、すなわち走査間隔を切り換えても、スポット径と光量が変化せず、焦点ずれがあっても高ドット密度印刷の方が大きなスポット径になることが無く安定した印刷が可能な画像形成装置を得ることが出来た。 With the configuration of the present invention, even when the printing dot density, that is, the scanning interval is switched, the spot diameter and the light amount do not change, and even if there is a defocus, the high dot density printing is stable without a larger spot diameter. An image forming apparatus capable of printing was obtained.
図2に、本発明を適用した場合の画像形成装置の一例を示す。トナー像を形成するための記録媒体であるドラム形状の感光体18は、回転駆動している。この感光体18は、帯電装置10にて特定の極性に均一に帯電された後、後述する光走査装置11からのレーザビームにより露光されることで静電潜像が形成される。
FIG. 2 shows an example of an image forming apparatus when the present invention is applied. A drum-
この露光位置の回転下流側には、現像装置12が配置されている。この現像装置12にて現像された感光体18上のトナー像は、搬送装置14で搬送された印刷用紙13の背面にトナーと逆極性の帯電が転写装置15によってなされることで、感光体18上のトナー像が印刷用紙13上に転写される。
A developing
転写後は、図示しない剥離手段にて印刷用紙13が感光体18より剥離され、また、転写されなかったトナーは、清掃装置16によって除去される。
After the transfer, the
一方、感光体18より剥離された印刷用紙13は、定着装置17へ搬送される。定着装置17は、加熱制御されるヒートロールとヒートロールに圧接する加圧ローラとから構成されている。従って、印刷用紙13上に保持されたトナー像は加圧溶融され、圧力の作用にて定着される。この定着処理を終えた印刷用紙13は、画像形成が終了したとして画像形成装置の外部に排出処理される。
On the other hand, the
図3は、図2の光走査装置11の構成を示したものである。複数レーザ光源20から発した光線21は、コリメータレンズ22で平行光線にされ、走査方向のみ所定の曲率をもつシリンドリカルレンズ23を通り、球面レンズ24をへて回転多面鏡25によって、偏向走査され、Fθレンズ26を介して折り返しミラー29で反射し、図示しない感光体18上に結像され静電潜像が作成される。なお、偏向走査された光線の一部はミラー27によって、センサ28へ入射され、そこからの出力信号により、複数レーザ光源20から発せられる光線の書き込みのための変調を開始する。
FIG. 3 shows the configuration of the
次に、複数レーザ光源20と回転多面鏡25の間の光学系を図4から図6に示す。図では4ビーム走査の場合を示している。
Next, an optical system between the plural
図4は、走査方向断面図である。複数レーザ光源20から出る光線のうちの1つの光線35を図示したものである。コリメータレンズ22を通過した光線は、シリンドリカルレンズ23と球面レンズ24でビーム幅が広げられ、平行光線で回転多面鏡25へ到達する。シリンドリカルレンズ23の焦点距離をa、球面レンズ24の焦点距離をbとすると、シリンドリカルレンズ23と球面レンズ24の主点間距離はa+bとすればよい。このときビーム幅はb/a倍に拡大される。
FIG. 4 is a sectional view in the scanning direction. One of the light beams emitted from the plurality of
図5は、副走査方向断面図である。複数レーザ光源20から出る光線のうちの1つの光線36を図示したものである。コリメータレンズ22を通過した光線は、シリンドリカルレンズ23を通過し、球面レンズ24で回転多面鏡25上に集光する。球面レンズ24の焦点距離がbの場合、球面レンズ24と回転多面鏡25の距離をbとしている。
FIG. 5 is a sectional view in the sub-scanning direction. One of the light beams emitted from the multiple
図6は、走査方向断面図である。複数レーザ光源20から出る光線のうちの4つの光線の主光線(中心線)37を図示したものである。4つの主光線はコリメータレンズ22を通過後、一旦交差して、シリンドリカルレンズ23で平行になるようにしており、球面レンズ24により回転多面鏡25上で交差するようにしている。コリメータレンズ22の焦点距離をc、シリンドリカルレンズ23の焦点距離をaとすると、コリメータレンズ22とシリンドリカルレンズ23の距離をc+aとすればよい。
FIG. 6 is a cross-sectional view in the scanning direction. The principal rays (center lines) 37 of four rays out of the rays emitted from the plurality of
図7は、切り換えレンズ組であり、この例では、走査方向には同じ断面形状をしているシリンドリカルレンズ2枚からなっており、後述するベース30に実装されている。このレンズの挿脱方向は、シリンドリカルレンズの母線方向にしている。切り換えレンズ組は2枚構成であり、それぞれ、第1レンズ32の焦点距離はd、第2レンズ33の焦点距離はeとし、2つのレンズの主点距離をLとし、2枚の切り換えレンズ組を光軸からはずした時に480dpi、光軸に挿入した時に600dpiとすると、式(1)、式(2)を満たすようなd、e、Lとすればよい。
FIG. 7 shows a switching lens group. In this example, the lens group includes two cylindrical lenses having the same cross-sectional shape in the scanning direction, and is mounted on a
−e/d=600/480 ……(1)
L=e+d ………………………(2)
なお、Lの値は、第1レンズ32及び第2レンズ33の焦点距離の製造誤差を吸収するため、調整して固定できるようにすると良い。仮に、d=−80mmとすれば、式(1)、式(2)からe=100mm、L=20mmが求められる。このレンズを挿入すれば、印刷ドット密度を480dpiから600dpiに切り換えできる。600dpi時の走査間隔が42.3μm、副走査方向スポット径が42.3μmとすれば、480dpi時の走査間隔は52.9μm、スポット径は52.9μmとなる。
-E / d = 600/480 (1)
L = e + d ……………………… (2)
Note that the value of L is preferably adjusted and fixed so as to absorb manufacturing errors in the focal lengths of the
図1に、本発明の実施例を示す。切り換えレンズ組を挿脱する位置は、図1に示すようにコリメータレンズ22の後が好ましい。この位置は、図4、図5に示すように走査方向、副走査方向とも平行光であるから、収差やレンズ挿脱による焦点ずれが生じないためである。本発明の特徴は、スリット31を切り換えレンズ組と回転多面鏡25の間に実装していることであり、且つ、光源20の変調周波数の高い時に光源の光量を大きくすることである。これにより、印刷ドット密度すなわち走査間隔を切り換えても、走査スポット径と走査光量が変わらないので、焦点ずれがあっても高ドット密度印刷の方が大きなスポット径にならないので安定した印刷が行なえる。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. The position where the switching lens set is inserted / removed is preferably after the
以下、具体例を示す。切り換えレンズ組が挿入された時に600dpi、外された時に480dpiとする。切り換えレンズ組が外されたときの副走査方向光線幅が仮に4mmの場合、スリット31の副走査方向幅を4mmとすれば、課題で示したような、5mmの焦点位置ずれがあっても、480dpi時のスポット径は79μmで、600dpi時でも79μmと同じスポット径にすることができる。これは、スポット径とビーム幅の関係が下式の関係を有するためである。
Specific examples are shown below. 600 dpi when the switching lens set is inserted and 480 dpi when the switching lens set is removed. If the light beam width in the sub-scanning direction when the switching lens group is removed is 4 mm, if the sub-scanning direction width of the
d=4×λ×f/(π×D)………(3)
dはスポット径、λは波長、fはレンズの焦点距離、πは円周率、Dはビーム幅である。
d = 4 × λ × f / (π × D) (3)
d is the spot diameter, λ is the wavelength, f is the focal length of the lens, π is the circumference, and D is the beam width.
上記の式(3)より、480dpi時のビーム幅が4mm、600dpi時もビーム幅が4mmであれば、スポット径は同じになる。 From the above equation (3), if the beam width at 480 dpi is 4 mm and the beam width is 4 mm at 600 dpi, the spot diameter is the same.
なお、光学系倍率は切り換えレンズにより変化しており走査間隔は適正に変化されるため問題無い。なお、変調周波数の高い、すなわち、高印刷ドット密度のときは、低い場合に比べ、スリット31で遮る光量が大きくなる。そのため、この遮られた量と同じだけ、光源本体の光量を大きくする必要がある。
There is no problem because the optical system magnification is changed by the switching lens and the scanning interval is appropriately changed. When the modulation frequency is high, that is, when the printing dot density is high, the amount of light blocked by the
例えば、上記の場合、480dpi時のスリット31を通過する光量を100%とすると、600dpi時は2枚のレンズにより光が広がるので、20%の光はスリットで遮られる。よって、600dpi時、スリット31を通過する光量は480dpi時の約80%になる。だから、光源本体の光量を20%大きくするように制御すれば良い。実際には、2枚のレンズの透過率にも影響されるため、切り換えレンズ組を挿脱しても、スリット31から出てくる光量が変わらないように光源の光量を調整すれば良い。
For example, in the above case, if the amount of light passing through the
なお、本実施例(図1)では、シリンドリカルレンズ23と第1・第2レンズの間にスリット31実装しているが、他に、シリンドリカルレンズ23と回転多面鏡25の間であれっても同様の効果がある。
In this embodiment (FIG. 1), the
また、上記実施例は、切り換えレンズ組が挿入されている時に600dpi、挿入されていない時に480dpiとしたが、逆であっても上記実施例と同様の効果が得られる。また、本発明は、600,480dpiの組み合わせに限定されない。 In the above embodiment, 600 dpi is set when the switching lens set is inserted, and 480 dpi is set when the switching lens group is not inserted. However, the same effect as the above embodiment can be obtained even if the reverse is set. Further, the present invention is not limited to the combination of 600,480 dpi.
10…帯電装置、11…光走査装置、12…現像装置、13…印刷用紙、14…搬送装置、15…転写装置、16…清掃装置、17…定着装置、18…感光体、20…複数レーザ光源、21…光線、22…コリメータレンズ、23…シリンドリカルレンズ、24…球面レンズ、25…回転多面鏡、26…Fθレンズ、27…ミラー、28…センサ、29…折り返しミラー、30…ベース、31…スリット、32…第一のレンズ、33…第二のレンズ、35…光線、36…光線、37…主光線である。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
スリットを前記2枚のレンズの光出射面と回転多面鏡の間に配置し、光源の変調周波数が高い時に光源の光量を大きくすることを特徴とする画像形成装置。
A plurality of light sources capable of switching the modulation frequency and the amount of light, a collimator lens that makes light from the light sources substantially parallel rays, a rotating polygon mirror that deflects and scans the light rays from the light source, and light between the light source and the rotating polygon mirror In an image forming apparatus having an optical scanning device that inserts and removes two lenses consisting of a concave lens and a convex lens on the axis according to the modulation frequency of the light source,
An image forming apparatus, wherein a slit is disposed between a light exit surface of the two lenses and a rotary polygon mirror, and the light amount of the light source is increased when the modulation frequency of the light source is high.
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JPH05212899A (en) * | 1992-02-05 | 1993-08-24 | Mitsubishi Electric Corp | Laser printer |
JPH09109458A (en) * | 1995-08-11 | 1997-04-28 | Hitachi Koki Co Ltd | Electrophotographic equipment |
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