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JP4800897B2 - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents

Optical scanning apparatus and image forming apparatus Download PDF

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JP4800897B2
JP4800897B2 JP2006290595A JP2006290595A JP4800897B2 JP 4800897 B2 JP4800897 B2 JP 4800897B2 JP 2006290595 A JP2006290595 A JP 2006290595A JP 2006290595 A JP2006290595 A JP 2006290595A JP 4800897 B2 JP4800897 B2 JP 4800897B2
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浩司 酒井
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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、光源からの光束により被走査面上を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 apparatus and an image forming apparatus, and more particularly to an optical scanning apparatus that scans a surface to be scanned with a light beam from a light source and an image forming apparatus including the optical scanning apparatus.

近年、光プリンタ装置、デジタル複写機、及び光プロッタ等の画像形成装置には、更なる低価格化が求められている。また、これらの画像形成装置は、一般的に光源からの光束により被走査面上を走査する光走査装置を備えている。   In recent years, further price reduction has been demanded for image forming apparatuses such as optical printers, digital copying machines, and optical plotters. These image forming apparatuses generally include an optical scanning device that scans a surface to be scanned with a light beam from a light source.

画像形成装置の低価格化の代表的な方法として、光走査装置に用いられる光学素子の樹脂化がある。しかしながら、樹脂製レンズでは、温度変化によるレンズの曲率、厚さ、及び屈折率の変動や、光源である半導体レーザの波長変化による屈折率の変動が、ガラスレンズに比べて大きいため、ピント位置の変動が生じ、スポット径が増大して画像品質が劣化するおそれがある。   As a typical method for reducing the price of an image forming apparatus, there is resinization of an optical element used in an optical scanning apparatus. However, in the lens made of resin, the variation in the curvature, thickness, and refractive index of the lens due to temperature change and the variation in refractive index due to the wavelength change of the semiconductor laser that is the light source are larger than those of the glass lens. There is a possibility that fluctuation occurs, the spot diameter increases, and the image quality deteriorates.

そこで、例えば、特許文献1では、光源と偏向器との間の光路上に回折面を有する樹脂製レンズを配置し、温度変化によるビームスポットの変動を低減している。   Therefore, for example, in Patent Document 1, a resin lens having a diffractive surface is disposed on the optical path between the light source and the deflector to reduce the variation of the beam spot due to the temperature change.

特開2006−154701号公報JP 2006-154701 A

しかしながら、画像形成速度を高速化するために、いわゆるマルチビーム光源を用いる場合には、光源からの光束が回折面により散乱し、この散乱光が本来のビームスポットと重なり合うことによって、ビームスポット径が大きくなって他の光源からの光束と干渉を起こし、ビームスポット形状を劣化させるおそれがあった。   However, when a so-called multi-beam light source is used in order to increase the image forming speed, the light beam from the light source is scattered by the diffraction surface, and this scattered light overlaps with the original beam spot, thereby reducing the beam spot diameter. There is a risk that the beam spot shape may be deteriorated by causing interference with a light beam from another light source.

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、被走査面上に小さなビームスポットを安定して形成することができる光走査装置を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the invention is to provide an optical scanning apparatus capable of stably forming a small beam spot on a surface to be scanned.

また、本発明の第2の目的は、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a high quality image.

本発明は、第1の観点からすると、光束により被走査面上を走査する光走査装置であって、少なくとも1つの光源と;前記少なくとも1つの光源からの光束を偏向する偏向器と;前記少なくとも1つの光源と前記偏向器との間の光路上に配置され、前記少なくとも1つの光源からの光束を前記偏向器に導く第1光学系と;前記偏向器で偏向された光束を前記被走査面に導く第2光学系と;を備え、前記第1光学系は、少なくとも1つの回折面を有し、前記被走査面と、前記回折面の位置の直前に仮想光源を配置したときの前記仮想光源からの光束の主走査方向の結像位置との光軸上の距離が、前記第2光学系の主走査方向の焦点距離よりも大きいことを特徴とする光走査装置である。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an optical scanning device that scans a surface to be scanned with a light beam, comprising: at least one light source; a deflector that deflects the light beam from the at least one light source; A first optical system disposed on an optical path between one light source and the deflector and guiding a light beam from the at least one light source to the deflector; and a light beam deflected by the deflector on the surface to be scanned The first optical system has at least one diffractive surface, and the virtual light source when the virtual light source is disposed immediately before the scanned surface and the position of the diffractive surface distance on the optical axis and the main scanning direction of the imaging position of the light beam from the light source is a light scanning device being greater than the focal length in the main scanning direction of the second optical system.

これによれば、被走査面上に小さなビームスポットを安定して形成することが可能となる。 This makes it possible to stably form a small beam spot on the surface to be scanned.

なお、本明細書では、仮想光源からの光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置は、光学素子によって仮想光源からの光束における主走査方向の拡がりが収束する位置であり、仮想光源からの光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置は、光学素子によって仮想光源からの光束における副走査方向の拡がりが収束する位置である。また、第2光学系の主走査方向に関して集光するときの焦点距離は、第2光学系を介した光束における主走査方向の拡がりが収束する位置から得られる第2光学系の焦点距離であり、第2光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離は、第2光学系を介した光束における副走査方向の拡がりが収束する位置から得られる第2光学系の焦点距離である。   In the present specification, the image formation position when forming an image with respect to the main scanning direction of the light beam from the virtual light source is a position where the spread in the main scanning direction of the light beam from the virtual light source is converged by the optical element. The image formation position when forming an image with respect to the sub-scanning direction of the light beam from is a position at which the spread in the sub-scanning direction of the light beam from the virtual light source is converged by the optical element. In addition, the focal length when condensing in the main scanning direction of the second optical system is the focal length of the second optical system obtained from the position where the spread in the main scanning direction of the light beam via the second optical system converges. The focal length when condensing in the sub-scanning direction of the second optical system is the focal length of the second optical system obtained from the position where the spread in the sub-scanning direction of the light flux through the second optical system converges.

本発明は、第2の観点からすると、少なくとも1つの像担持体と;前記少なくとも1つの像担持体に対して画像情報が含まれる複数の光束を走査する少なくとも1つの本発明の光走査装置と;を備える画像形成装置である。   According to a second aspect of the present invention, there is provided at least one image carrier; and at least one optical scanning device according to the invention for scanning a plurality of light beams including image information on the at least one image carrier. An image forming apparatus.

これによれば、被走査面上に小さなビームスポットを安定して形成することができる少なくとも1つの本発明の光走査装置を備えているため、高品質の画像を形成することが可能となる。   According to this, since at least one optical scanning device of the present invention that can stably form a small beam spot on the surface to be scanned is provided, a high-quality image can be formed.

《第1の実施形態》
以下、本発明の第1の実施形態を図1〜図6(B)に基づいて説明する。図1には、本発明の第1の実施形態に係るレーザプリンタ500の概略構成が示されている。
<< First Embodiment >>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6B. FIG. 1 shows a schematic configuration of a laser printer 500 according to the first embodiment of the present invention.

図1に示されるレーザプリンタ500は、光走査装置900、感光体ドラム901、帯電チャージャ902、現像ローラ903、トナーカートリッジ904、クリーニングブレード905、給紙トレイ906、給紙コロ907、レジストローラ対908、転写チャージャ911、定着ローラ909、排紙ローラ912、及び排紙トレイ910などを備えている。   A laser printer 500 shown in FIG. 1 includes an optical scanning device 900, a photosensitive drum 901, a charging charger 902, a developing roller 903, a toner cartridge 904, a cleaning blade 905, a paper feed tray 906, a paper feed roller 907, and a registration roller pair 908. A transfer charger 911, a fixing roller 909, a paper discharge roller 912, a paper discharge tray 910, and the like.

上記帯電チャージャ902、現像ローラ903、転写チャージャ911及びクリーニングブレード905は、それぞれ感光体ドラム901の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム901の回転方向(図1における矢印方向)に関して、帯電チャージャ902→現像ローラ903→転写チャージャ911→クリーニングブレード905の順に配置されている。   The charging charger 902, the developing roller 903, the transfer charger 911, and the cleaning blade 905 are disposed in the vicinity of the surface of the photosensitive drum 901, respectively. Then, the charging charger 902, the developing roller 903, the transfer charger 911, and the cleaning blade 905 are arranged in this order with respect to the rotation direction of the photosensitive drum 901 (the arrow direction in FIG. 1).

前記感光体ドラム901の表面には、感光層が形成されている。この感光体ドラム901の表面が被走査面である。   A photosensitive layer is formed on the surface of the photosensitive drum 901. The surface of the photosensitive drum 901 is a scanned surface.

前記帯電チャージャ902は、感光体ドラム901の表面を均一に帯電させる。   The charging charger 902 uniformly charges the surface of the photosensitive drum 901.

前記光走査装置900は、帯電チャージャ902で帯電された感光体ドラム901の表面に、上位装置(例えばパソコン)からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、感光体ドラム901の表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム901の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム901の回転に伴って前記現像ローラ903の方向に移動する。なお、感光体ドラム901の長手方向(回転軸に沿った方向)は「主走査方向」と呼ばれている。この光走査装置900の構成については後述する。   The optical scanning device 900 irradiates the surface of the photosensitive drum 901 charged by the charging charger 902 with light modulated based on image information from a host device (for example, a personal computer). As a result, on the surface of the photosensitive drum 901, the charge is lost only in the portion irradiated with light, and a latent image corresponding to the image information is formed on the surface of the photosensitive drum 901. The latent image formed here moves in the direction of the developing roller 903 as the photosensitive drum 901 rotates. The longitudinal direction (direction along the rotation axis) of the photosensitive drum 901 is referred to as “main scanning direction”. The configuration of the optical scanning device 900 will be described later.

前記トナーカートリッジ904にはトナーが格納されており、該トナーは前記現像ローラ903に供給される。このトナーカートリッジ904内のトナー量は、電源投入時や印刷終了時などにチェックされ、残量が少ないときには不図示の表示部に交換を促すメッセージが表示される。   The toner cartridge 904 stores toner, and the toner is supplied to the developing roller 903. The amount of toner in the toner cartridge 904 is checked when the power is turned on or when printing is completed. When the remaining amount is low, a message prompting replacement is displayed on a display unit (not shown).

前記現像ローラ903は、回転に伴ってその表面にトナーカートリッジ904から供給されたトナーが帯電されて薄く均一に付着される。また、この現像ローラ903には、感光体ドラム901における帯電している部分(光が照射されなかった部分)と帯電していない部分(光が照射された部分)とで互いに逆方向の電界が生じるような電圧が印加されている。そして、この電圧によって、現像ローラ903の表面に付着しているトナーは、感光体ドラム901の表面の光が照射された部分にだけ付着する。すなわち、現像ローラ903は、感光体ドラム901の表面に形成された潜像にトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。トナーが付着された潜像(以下、便宜上「トナー画像」という)は、感光体ドラム901の回転に伴って前記転写チャージャ911の方向に移動する。   As the developing roller 903 rotates, the toner supplied from the toner cartridge 904 is charged and thinly and uniformly attached to the surface thereof. Further, the developing roller 903 has an electric field in the opposite direction between a charged portion (a portion not irradiated with light) and an uncharged portion (a portion irradiated with light) in the photosensitive drum 901. A voltage is generated to generate. By this voltage, the toner adhering to the surface of the developing roller 903 adheres only to the portion irradiated with light on the surface of the photosensitive drum 901. That is, the developing roller 903 causes the toner to adhere to the latent image formed on the surface of the photosensitive drum 901 and visualizes the image information. A latent image to which toner is attached (hereinafter referred to as “toner image” for convenience) moves in the direction of the transfer charger 911 as the photosensitive drum 901 rotates.

前記給紙トレイ906には記録紙913が格納されている。この給紙トレイ906の近傍には前記給紙コロ907が配置されており、該給紙コロ907は、記録紙913を給紙トレイ906から1枚づつ取り出し、前記レジストローラ対908に搬送する。該レジストローラ対908は、前記転写ローラ911の近傍に配置され、給紙コロ907によって取り出された記録紙913を一旦保持するとともに、該記録紙913を感光体ドラム901の回転に合わせて感光体ドラム901と転写チャージャ911との間隙部に向けて送り出す。   Recording paper 913 is stored in the paper feed tray 906. The paper feed roller 907 is disposed in the vicinity of the paper feed tray 906, and the paper feed roller 907 takes out the recording paper 913 one by one from the paper feed tray 906 and conveys it to the registration roller pair 908. The registration roller pair 908 is disposed in the vicinity of the transfer roller 911, temporarily holds the recording paper 913 taken out by the paper feed roller 907, and the recording paper 913 is synchronized with the rotation of the photosensitive drum 901. It is sent out toward the gap between the drum 901 and the transfer charger 911.

前記転写チャージャ911には、感光体ドラム901の表面上のトナーを電気的に記録紙913に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム901の表面のトナー画像が記録紙913に転写される。ここで転写された記録紙913は、前記定着ローラ909に送られる。   A voltage having a polarity opposite to that of the toner is applied to the transfer charger 911 in order to electrically attract the toner on the surface of the photosensitive drum 901 to the recording paper 913. With this voltage, the toner image on the surface of the photosensitive drum 901 is transferred to the recording paper 913. The recording sheet 913 transferred here is sent to the fixing roller 909.

この定着ローラ909では、熱と圧力とが記録紙913に加えられ、これによってトナーが記録紙913上に定着される。ここで定着された記録紙913は、前記排紙ローラ912を介して前記排紙トレイ910に送られ、排紙トレイ910上に順次スタックされる。   In the fixing roller 909, heat and pressure are applied to the recording paper 913, whereby the toner is fixed on the recording paper 913. The recording paper 913 fixed here is sent to the paper discharge tray 910 via the paper discharge roller 912 and sequentially stacked on the paper discharge tray 910.

前記クリーニングブレード905は、感光体ドラム901の表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム901の表面は、再度帯電チャージャ902の位置に戻る。   The cleaning blade 905 removes toner remaining on the surface of the photosensitive drum 901 (residual toner). The removed residual toner is used again. The surface of the photosensitive drum 901 from which the residual toner has been removed returns to the position of the charging charger 902 again.

次に、前記光走査装置900の構成について図2を用いて説明する。   Next, the configuration of the optical scanning device 900 will be described with reference to FIG.

この光走査装置900は、2個の光源(104a、104b)、2個のカップリングレンズ(105a、105b)、開口板106、アナモフィックレンズ107、反射ミラー108、ポリゴンミラー103、該ポリゴンミラー103を回転させる不図示のポリゴンモータ、及び走査レンズ101などを備えている。図2では、紙面上下方向が主走査方向であり、紙面に垂直な方向が副走査方向である。   The optical scanning device 900 includes two light sources (104a and 104b), two coupling lenses (105a and 105b), an aperture plate 106, an anamorphic lens 107, a reflection mirror 108, a polygon mirror 103, and the polygon mirror 103. A polygon motor (not shown) that rotates and a scanning lens 101 are provided. In FIG. 2, the vertical direction of the paper is the main scanning direction, and the direction perpendicular to the paper is the sub-scanning direction.

光源104a及び光源104bは、いずれも単一のレーザ光を射出する半導体レーザを有している。そして、各半導体レーザの前面には、それぞれ厚さ0.3mmのカバーガラスが配置されている。   Each of the light source 104a and the light source 104b includes a semiconductor laser that emits a single laser beam. A cover glass having a thickness of 0.3 mm is disposed on the front surface of each semiconductor laser.

各半導体レーザは、25℃での発光波長が785nmの半導体レーザである。なお、各半導体レーザは、温度が45℃になると、発光波長が790nmに変化する特性を有している。   Each semiconductor laser is a semiconductor laser having an emission wavelength of 785 nm at 25 ° C. Each semiconductor laser has a characteristic that the emission wavelength changes to 790 nm when the temperature reaches 45 ° C.

カップリングレンズ105aは、光源104aから射出された光束の光路上に配置され、光源104aから射出された光束を略平行光とする。また、カップリングレンズ105bは、光源104bから射出された光束の光路上に配置され、光源104bから射出された光束を略平行光とする。   The coupling lens 105a is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 104a, and makes the light beam emitted from the light source 104a substantially parallel light. The coupling lens 105b is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 104b, and makes the light beam emitted from the light source 104b substantially parallel light.

ここでは、各カップリングレンズは、一例として、いずれも厚さ(図3における符号d2)が3.0mmの樹脂製のレンズであり、各光源からの光路長(図3における符号d1)が12.686mmの位置に配置されている。各カップリングレンズの素材の樹脂は、25℃における波長785nmの光束の屈折率が1.523867であり、線膨張係数が7.0×10−5−1である。 Here, as an example, each coupling lens is a resin lens having a thickness (reference numeral d2 in FIG. 3) of 3.0 mm, and an optical path length from each light source (reference numeral d1 in FIG. 3) is 12. It is arranged at a position of 686 mm. The resin of the material of each coupling lens has a refractive index of 1.523867 and a linear expansion coefficient of 7.0 × 10 −5 K −1 at 25 ° C. with a wavelength of 785 nm.

カップリングレンズ105aの形状が、一例として図4(A)及び図4(B)に示されている。カップリングレンズ105bの形状もカップリングレンズ105aの形状と同じである。   The shape of the coupling lens 105a is shown in FIGS. 4A and 4B as an example. The shape of the coupling lens 105b is the same as the shape of the coupling lens 105a.

各カップリングレンズの光源側の面(第1面)は、次の(1)式で示される非球面上に同心円の回折格子が形成された回折面である。ここで、xは光軸方向のデプス(mm)、hは光軸からの距離(mm)、Rは近軸曲率半径、Kは円錐定数である。本第1の実施形態では、R=−8.9239mm、K=−1.0である。このように、各カップリングレンズの第1面には、いずれも軸対称な回折面が形成されている。   The surface on the light source side (first surface) of each coupling lens is a diffraction surface in which concentric diffraction gratings are formed on the aspherical surface represented by the following equation (1). Here, x is a depth in the optical axis direction (mm), h is a distance (mm) from the optical axis, R is a paraxial radius of curvature, and K is a conic constant. In the first embodiment, R = −8.9239 mm and K = −1.0. As described above, an axially symmetric diffraction surface is formed on the first surface of each coupling lens.

Figure 0004800897
Figure 0004800897

また、回折面の位相関数φ(h)は、次の(2)式で示される。ここで、C1は位相係数であり、本第1の実施形態では、C1=−2.935×10−2である。 The phase function φ (h) of the diffractive surface is expressed by the following equation (2). Here, C1 is a phase coefficient, and in the first embodiment, C1 = −2.935 × 10 −2 .

φ(h)=C1・h ……(2) φ (h) = C1 · h 2 (2)

各カップリングレンズの像側の面(第2面)は、いずれも正のパワーを持ち、次の(3)式で示される非球面形状の屈折面である。ここで、xは光軸方向のデプス(mm)、hは光軸からの距離(mm)、Rは近軸曲率半径、Kは円錐定数、A、A、A、A10、…はそれぞれ係数である。 The image-side surface (second surface) of each coupling lens has a positive power and is an aspherical refracting surface represented by the following equation (3). Here, x is a depth in the optical axis direction (mm), h is a distance (mm) from the optical axis, R is a paraxial radius of curvature, K is a conic constant, A 4 , A 6 , A 8 , A 10 ,. Are coefficients.

Figure 0004800897
Figure 0004800897

本第1の実施形態では、R=−7.68560mm、K=−0.78146、A=−6.29096×10−6、A=−7.66286×10−5、A=2.44685×10−5、A10=−2.53351×10−6、である。 In the first embodiment, R = −7.668560 mm, K = −0.78146, A 4 = −6.29096 × 10 −6 , A 6 = −7.666286 × 10 −5 , A 8 = 2. 44685 × 10 −5 , A 10 = −2.53351 × 10 −6 .

さらに、各カップリングレンズは、入射光の波長変化による屈折角変化の方向(傾向)が、第1面と第2面とで互いに逆の方向(傾向)となるように設定されている。   Further, each coupling lens is set such that the direction (trend) of the change in the refraction angle due to the change in the wavelength of the incident light is opposite to the direction (trend) between the first surface and the second surface.

そして、各光源と各カップリングレンズは、アルミニウム製の同一の保持部材に固定されている。この保持部材の線膨張係数は4.0×10−5−1である。 Each light source and each coupling lens are fixed to the same holding member made of aluminum. The linear expansion coefficient of this holding member is 4.0 × 10 −5 K −1 .

開口板106は、各カップリングレンズとアナモフィックレンズ107との間の光路上に配置され、各カップリングレンズを介した光束のビーム径を規定する。   The aperture plate 106 is disposed on the optical path between each coupling lens and the anamorphic lens 107, and defines the beam diameter of the light beam that passes through each coupling lens.

アナモフィックレンズ107は、開口板106と反射ミラー108との間の光路上に配置され、開口板106の開口部を通過した光束を、反射ミラー108を介してポリゴンミラー103の偏向反射面近傍に副走査方向に関して結像する。   The anamorphic lens 107 is disposed on the optical path between the aperture plate 106 and the reflection mirror 108, and the light beam that has passed through the aperture of the aperture plate 106 is sub-positioned near the deflection reflection surface of the polygon mirror 103 via the reflection mirror 108. An image is formed in the scanning direction.

ここでは、アナモフィックレンズ107は、一例として、厚さ(図3における符号d4)が3.0mmのガラス製のレンズであり、各カップリングレンズの第2面からの光路長(図3における符号d3)が18.0mmの位置に配置されている。アナモフィックレンズ107の素材のガラスは、25℃における波長785nmの光束の屈折率が1.514371、45℃における波長659nmの光束の屈折率が1.514291、25℃における波長656nmの光束の屈折率が1.511084であり、線膨張係数が7.5×10−6−1である。 Here, as an example, the anamorphic lens 107 is a glass lens having a thickness (symbol d4 in FIG. 3) of 3.0 mm, and the optical path length from the second surface of each coupling lens (symbol d3 in FIG. 3). ) Is arranged at a position of 18.0 mm. The glass of the material of the anamorphic lens 107 has a refractive index of 1.514371 at 25 ° C. and a refractive index of 1.514291 at 45 ° C. and a refractive index of 656 nm at 25 ° C. 1.511084, and the linear expansion coefficient is 7.5 × 10 −6 K −1 .

また、アナモフィックレンズ107の第1面は、主走査方向に関しては平面であり、副走査方向に関しては半径19.25mmの円弧形状をしている。そして、アナモフィックレンズ107の第2面は平面である。   The first surface of the anamorphic lens 107 is a flat surface in the main scanning direction and has an arc shape with a radius of 19.25 mm in the sub scanning direction. The second surface of the anamorphic lens 107 is a flat surface.

さらに、アナモフィックレンズ107とポリゴンミラー103との間、及びポリゴンミラー103と走査レンズ101との間には、厚さ1.9mm(25℃)の防音ガラス201が配置されている(図2参照)。この防音ガラス201の素材のガラスは、アナモフィックレンズ107の素材と同じガラスである。   Further, a soundproof glass 201 having a thickness of 1.9 mm (25 ° C.) is disposed between the anamorphic lens 107 and the polygon mirror 103 and between the polygon mirror 103 and the scanning lens 101 (see FIG. 2). . The material of the soundproof glass 201 is the same glass as the material of the anamorphic lens 107.

ところで、各光源とポリゴンミラー103との間の光路上に配置される光学系は、カップリング光学系とも呼ばれている。本第1の実施形態では、カップリング光学系は、カップリングレンズ105aとカップリングレンズ105bと開口板106とアナモフィックレンズ107と反射ミラー108とから構成されている。   By the way, the optical system arranged on the optical path between each light source and the polygon mirror 103 is also called a coupling optical system. In the first embodiment, the coupling optical system includes a coupling lens 105a, a coupling lens 105b, an aperture plate 106, an anamorphic lens 107, and a reflection mirror 108.

ポリゴンミラー103は、4つの偏向反射面を有し、副走査方向に平行な回転軸の周りに等速回転する。ここでは、一例として、ポリゴンミラー103は、アナモフィックレンズ107の第2面から回転軸までの光路長が37.7mmの位置に配置されている。   The polygon mirror 103 has four deflecting reflection surfaces and rotates at a constant speed around a rotation axis parallel to the sub-scanning direction. Here, as an example, the polygon mirror 103 is disposed at a position where the optical path length from the second surface of the anamorphic lens 107 to the rotation axis is 37.7 mm.

走査レンズ101は、ポリゴンミラー103で偏向された光束の光路上に配置され、ポリゴンミラー103で偏向された光束を感光体ドラム901の表面に集光する。   The scanning lens 101 is disposed on the optical path of the light beam deflected by the polygon mirror 103 and condenses the light beam deflected by the polygon mirror 103 on the surface of the photosensitive drum 901.

ここでは、一例として、走査レンズ101は、中心(光軸上)肉厚(図3における符号d7)が13.5mmの樹脂製レンズであり、ポリゴンミラー13の回転軸から走査レンズ101の第1面までの光路長(図3における符号d6)が31.5mmの位置に配置されている。走査レンズ101の素材の樹脂は、各カップリングレンズの素材と同じ樹脂である。   Here, as an example, the scanning lens 101 is a resin lens having a center (on the optical axis) thickness (symbol d7 in FIG. 3) of 13.5 mm, and the first of the scanning lens 101 from the rotation axis of the polygon mirror 13. The optical path length to the surface (symbol d6 in FIG. 3) is arranged at a position of 31.5 mm. The material of the scanning lens 101 is the same resin as that of each coupling lens.

また、走査レンズ101の主走査方向に関する焦点距離は160.0mmであり、副走査方向に関する焦点距離は31.6mmである。   The focal length of the scanning lens 101 in the main scanning direction is 160.0 mm, and the focal length in the sub scanning direction is 31.6 mm.

走査レンズ101の第1面は、主走査方向及び副走査方向のいずれとも平行な仮想的断面(以下、「主走査断面」という)内における面形状が、次の(4)式で示される非円弧形状をなしている。ここで、xは光軸方向のデプス(mm)、yは光軸からの主走査方向の距離(mm)、Rmは主走査方向の近軸曲率半径、Kは円錐定数、A、A、A、A10、…はそれぞれ係数である。なお、光軸方向及び副走査方向のいずれとも平行な仮想的断面(以下、「副走査断面」という)内の曲率半径は96.399mmで一定である。 The surface of the first surface of the scanning lens 101 in a virtual cross section (hereinafter referred to as “main scanning cross section”) parallel to both the main scanning direction and the sub scanning direction is represented by the following equation (4). It has an arc shape. Here, x is the depth in the optical axis direction (mm), y is the distance in the main scanning direction from the optical axis (mm), Rm is the paraxial radius of curvature in the main scanning direction, K is the conic constant, A 4 , A 6 , A 8 , A 10 ,... Are coefficients. Note that the radius of curvature in a virtual cross section (hereinafter referred to as “sub-scan cross section”) parallel to both the optical axis direction and the sub-scan direction is constant at 96.399 mm.

Figure 0004800897
Figure 0004800897

本第1の実施形態では、Rm=179.0mm、K=−5.35548×10、A=−1.38469×10−6、A=−1.57916×10−9、A=3.65531×10−12、A10=−8.30685×10−15、A12=1.12844×10−17、A14=−5.98173×10−21、である。 In the first embodiment, Rm = 179.0 mm, K = −5.35548 × 10, A 4 = −1.38469 × 10 −6 , A 6 = −1.57916 × 10 −9 , A 8 = 3.65531 × 10 −12 , A 10 = −8.330685 × 10 −15 , A 12 = 1.112844 × 10 −17 , A 14 = −5.998173 × 10 −21 .

走査レンズ101の第2面は、主走査断面内における面形状が、上記(4)式で示される非円弧形状をなしている。また、副走査断面内の曲率Cs(mm−1)は、次の(5)式に従って主走査方向に変化している。ここで、yは光軸からの主走査方向の距離、Rは副走査方向の近軸曲率半径、B、B、B、…はそれぞれ係数である。 The second surface of the scanning lens 101 has a non-arc shape whose surface shape in the main scanning section is represented by the above equation (4). Further, the curvature Cs (mm −1 ) in the sub-scanning cross section changes in the main scanning direction according to the following equation (5). Here, y is the distance in the main scanning direction from the optical axis, R s is the paraxial radius of curvature in the sub-scanning direction, and B 1 , B 2 , B 3 ,.

Figure 0004800897
Figure 0004800897

本第1の実施形態では、Rm=−157.258mm、Rs=−19.327mm、K=1.94524、A=−9.04035×10−7、A=−1.03608×10−9、A=1.32700×10−12、A10=−3.07707×10−15、A12=3.39516×10−18、A14=−1.38719×10−21、B=−2.08484×10−5、B=1.67626×10−5、B=−1.08187×10−8、B=−1.01661×10−8、B=4.95931×10−12、B=9.76946×10−14、である。 In the first embodiment, Rm = −157.258 mm, Rs = −19.327 mm, K = 1.94524, A 4 = −9.004035 × 10 −7 , A 6 = −1.03608 × 10 − 9 , A 8 = 1.32700 × 10 −12 , A 10 = −3.07707 × 10 −15 , A 12 = 3.339516 × 10 −18 , A 14 = −1.38719 × 10 −21 , B 1 = −2.08484 × 10 −5 , B 2 = 1.67626 × 10 −5 , B 3 = −1.08187 × 10 −8 , B 4 = −1.01661 × 10 −8 , B 5 = 4. 95931 × 10 −12 and B 6 = 9.76946 × 10 −14 .

なお、走査レンズ101は、光軸方向及び主走査方向が含まれる面内において、その長手方向が主走査方向に対して反時計方向に0.68°傾斜して配置されている。   Note that the scanning lens 101 is arranged such that its longitudinal direction is inclined by 0.68 ° counterclockwise with respect to the main scanning direction in a plane including the optical axis direction and the main scanning direction.

ところで、ポリゴンミラー103と感光体ドラム901との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本第1の実施形態では、走査光学系は、走査レンズ101から構成されている。   Incidentally, the optical system disposed on the optical path between the polygon mirror 103 and the photosensitive drum 901 is also called a scanning optical system. In the first embodiment, the scanning optical system includes the scanning lens 101.

そして、本第1の実施形態では、走査レンズ101の第2面から感光体ドラム901までの光路長(図3における符号d8)が176.0mmとなるように、光走査装置900が配置されている。なお、走査レンズ101と感光体ドラム901との間には、肉厚1.9mm(25℃)の防塵ガラス202が配置されている。この防塵ガラス202の素材のガラスは、アナモフィックレンズ107の素材と同じガラスである。   In the first embodiment, the optical scanning device 900 is arranged so that the optical path length (the symbol d8 in FIG. 3) from the second surface of the scanning lens 101 to the photosensitive drum 901 is 176.0 mm. Yes. A dust-proof glass 202 having a thickness of 1.9 mm (25 ° C.) is disposed between the scanning lens 101 and the photosensitive drum 901. The material glass of the dustproof glass 202 is the same glass as the material of the anamorphic lens 107.

ところで、回折面では製造誤差により光が散乱することがある。特に表面の凹凸により回折効果を得るレリーフ型の回折格子では、角部分のだれや段差部分の傾きにより散乱光が発生しやすい。   By the way, light may be scattered on the diffraction surface due to manufacturing errors. In particular, in a relief type diffraction grating that obtains a diffraction effect due to unevenness on the surface, scattered light is likely to be generated due to a corner portion or a step portion inclination.

本第1の実施形態では、一例として図5に示されるように、カップリングレンズ105aの回折面の直前(図5における符号Pの位置)に仮想光源を配置したときに、該仮想光源から射出された光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置と、被走査面との間隔が、走査光学系の主走査方向に関して集光するときの焦点距離より大きくなるように設定されている。また、前記仮想光源から射出された光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置と、被走査面との間隔が、走査光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離より大きくなるように設定されている。   In the first embodiment, as shown in FIG. 5 as an example, when a virtual light source is arranged immediately before the diffraction surface of the coupling lens 105a (position P in FIG. 5), the virtual light source emits the light. The distance between the image forming position when the focused light beam is focused in the main scanning direction and the surface to be scanned is set to be larger than the focal length when the scanning optical system is focused in the main scanning direction. . In addition, the distance between the imaging position when the light emitted from the virtual light source forms an image in the sub-scanning direction and the surface to be scanned is larger than the focal length when the light is condensed in the sub-scanning direction of the scanning optical system. It is set to be.

具体的には、仮想光源から射出された光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置は、被走査面から光源方向に406.0mmの位置であり、仮想光源から射出された光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置は、被走査面から光源方向に133.6mmの位置である。すなわち、主走査方向に関する結像位置と被走査面との間隔(図6(A)における符号dm1)は406.0mmであり、副走査方向に関して結像するときの結像位置と被走査面との間隔(図6(B)における符号ds1)は133.6mmである。なお、走査レンズ101の主走査方向に関して集光するときの焦点距離は160.0mmであり、副走査方向に関して集光するときの焦点距離は31.6mmである。   Specifically, the image formation position when forming an image with respect to the main scanning direction of the light beam emitted from the virtual light source is a position of 406.0 mm from the scanned surface in the light source direction, and the light beam emitted from the virtual light source is The imaging position when imaging in the sub-scanning direction is a position of 133.6 mm from the surface to be scanned in the light source direction. That is, the distance between the imaging position in the main scanning direction and the surface to be scanned (symbol dm1 in FIG. 6A) is 406.0 mm, and the imaging position and the surface to be scanned when imaging is performed in the sub-scanning direction. Is 133.6 mm (symbol ds1 in FIG. 6B). The focal length of the scanning lens 101 when condensing in the main scanning direction is 160.0 mm, and the focal length when condensing in the sub-scanning direction is 31.6 mm.

これにより、被走査面では散乱光は大きく広がるため、被走査面上での散乱光の単位面積当たりの強度は無視できるほど小さくなり、本来のビームスポットに散乱光が重なり合うことによるビームスポット径の太りが防止でき、ビームスポット径を小さくすることができる。   As a result, the scattered light greatly spreads on the scanned surface, so that the intensity per unit area of the scattered light on the scanned surface becomes negligibly small, and the beam spot diameter due to the overlap of the scattered light with the original beam spot is reduced. Thickening can be prevented and the beam spot diameter can be reduced.

以上説明したように、本第1の実施形態に係る光走査装置900によると、光源104aから射出された光束を略平行光とするカップリングレンズ105a、及び光源104bから射出された光束を略平行光とするカップリングレンズ105bは、それぞれ回折面を有し、被走査面と、回折面の位置の直前に仮想光源を配置したときの前記仮想光源からの光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定されている。   As described above, according to the optical scanning device 900 according to the first embodiment, the light beam emitted from the light source 104a and the light beam emitted from the light source 104b and the light beam emitted from the light source 104b are substantially parallel. The coupling lens 105b to be light has a diffractive surface, and forms an image with respect to the scanning surface and the sub-scanning direction of the light beam from the virtual light source when the virtual light source is disposed immediately before the position of the diffractive surface. Is set to be larger than the focal length when the light is condensed in the sub-scanning direction of the scanning optical system.

また、前記被走査面と、前記仮想光源からの光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の主走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定されている。   In addition, an interval between the surface to be scanned and an image forming position when the light beam from the virtual light source is imaged in the main scanning direction is larger than a focal length when the light is condensed in the main scanning direction of the scanning optical system. It is set to be.

従って、本来のビームスポットに散乱光が重なり合うことによるビームスポット径の太りが防止でき、感光体ドラム901の表面上に小さなビームスポットを安定して形成することが可能となる。   Therefore, the beam spot diameter can be prevented from becoming thick due to the scattered light overlapping the original beam spot, and a small beam spot can be stably formed on the surface of the photosensitive drum 901.

また、本第1の実施形態に係るレーザプリンタ500によると、感光体ドラム901の表面上に小さなビームスポットを安定して形成することができる光走査装置900を備えているため、高品質の画像を形成することが可能となる。   Further, according to the laser printer 500 according to the first embodiment, since the optical scanning device 900 that can stably form a small beam spot on the surface of the photosensitive drum 901 is provided, a high-quality image is provided. Can be formed.

《第2の実施形態》
次に、本発明の第2の実施形態を図7〜図11(B)に基づいて説明する。
<< Second Embodiment >>
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

この第2の実施形態は、図7に示されるように、前述した第1の実施形態の光走査装置900において、前記カップリングレンズ105a、105bに代えてカップリングレンズ115a、115bを用い、前記アナモフィックレンズ107に代えてアナモフィックレンズ117を用い、開口板116を追加した点に特徴を有する。その他の構成は、第1の実施形態と同様である。従って、以下においては、第1の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、第1の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。   As shown in FIG. 7, the second embodiment uses coupling lenses 115a and 115b in place of the coupling lenses 105a and 105b in the optical scanning apparatus 900 of the first embodiment described above. It is characterized in that an anamorphic lens 117 is used in place of the anamorphic lens 107 and an aperture plate 116 is added. Other configurations are the same as those of the first embodiment. Accordingly, the following description will be focused on the differences from the first embodiment, and the same reference numerals will be used for the same or equivalent components as in the first embodiment, and the description thereof will be simplified or omitted. Shall.

カップリングレンズ115aは、光源104aから射出された光束の光路上に配置され、光源104aから射出された光束を略平行光とする。また、カップリングレンズ115bは、光源104bから射出された光束の光路上に配置され、光源104bから射出された光束を略平行光とする。   The coupling lens 115a is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 104a, and makes the light beam emitted from the light source 104a substantially parallel light. The coupling lens 115b is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 104b, and makes the light beam emitted from the light source 104b substantially parallel light.

ここでは、各カップリングレンズは、一例として、いずれも厚さ(図8における符号d12)が3.0mmのガラス製のレンズであり、各光源からの光路長(図8における符号d11)が12.669mmの位置に配置されている。各カップリングレンズの素材のガラスは、第1の実施形態におけるアナモフィックレンズ107の素材と同じガラスである。   Here, as an example, each coupling lens is a glass lens having a thickness (reference numeral d12 in FIG. 8) of 3.0 mm, and an optical path length from each light source (reference numeral d11 in FIG. 8) is 12. 669 mm. The glass of the material of each coupling lens is the same glass as the material of the anamorphic lens 107 in the first embodiment.

各カップリングレンズの第1面は、平面である。   The first surface of each coupling lens is a flat surface.

各カップリングレンズの第2面は、上記(3)式で示される非球面形状の屈折面である。本第2の実施形態では、R=−7.499mm、K=−0.78146、A=−6.29096×10−6、A=−7.66286×10−5、A=2.44685×10−5、A10=−2.53351×10−6、である。 The second surface of each coupling lens is an aspherical refracting surface represented by the above equation (3). In the second embodiment, R = −7.499 mm, K = −0.78146, A 4 = −6.29096 × 10 −6 , A 6 = −7.666286 × 10 −5 , A 8 = 2. 44685 × 10 −5 , A 10 = −2.53351 × 10 −6 .

アナモフィックレンズ117は、開口板106と反射ミラー108との間の光路上に配置され、開口板106の開口部を通過した光束を、反射ミラー108を介してポリゴンミラー103の偏向反射面近傍に副走査方向に関して結像する。   The anamorphic lens 117 is disposed on the optical path between the aperture plate 106 and the reflection mirror 108, and the light beam that has passed through the aperture of the aperture plate 106 is sub-positioned near the deflection reflection surface of the polygon mirror 103 via the reflection mirror 108. An image is formed in the scanning direction.

ここでは、アナモフィックレンズ117は、一例として、厚さ(図8における符号d14)が3.0mmの樹脂製のレンズであり、各カップリングレンズの第2面からの光路長(図8における符号d13)が18.0mmの位置に配置されている。アナモフィックレンズ117の素材の樹脂は、第1の実施形態における各カップリングレンズの素材と同じ樹脂である。   Here, as an example, the anamorphic lens 117 is a resin lens having a thickness (symbol d14 in FIG. 8) of 3.0 mm, and the optical path length from the second surface of each coupling lens (symbol d13 in FIG. 8). ) Is arranged at a position of 18.0 mm. The resin of the material of the anamorphic lens 117 is the same resin as the material of each coupling lens in the first embodiment.

アナモフィックレンズ117の第1面の形状は、主走査方向に関しては平面であり、副走査方向に関しては半径19.72mmの円弧形状である。   The shape of the first surface of the anamorphic lens 117 is a flat surface in the main scanning direction and an arc shape with a radius of 19.72 mm in the sub-scanning direction.

アナモフィックレンズ117の第2面の形状は、一例として図9(A)及び図9(B)に示されるように、次の(6)式で示される副走査方向の非円弧上に副走査方向に延びる複数の線状の回折格子が形成された回折面である。ここで、xは光軸方向のデプス(mm)、zは光軸からの副走査方向の距離(mm)、Rは近軸曲率半径、Kは円錐定数である。本第2の実施形態では、R=16.774mm、K=−1.0である。このように、アナモフィックレンズ117の第2面には、副走査方向の断面形状が主走査方向の位置によらずに同一である回折面が形成されている。   The shape of the second surface of the anamorphic lens 117 is, for example, as shown in FIGS. 9A and 9B, in the sub-scanning direction on the non-arc in the sub-scanning direction expressed by the following equation (6). A diffraction surface on which a plurality of linear diffraction gratings extending in the direction is formed. Here, x is a depth (mm) in the optical axis direction, z is a distance (mm) in the sub-scanning direction from the optical axis, R is a paraxial radius of curvature, and K is a conic constant. In the second embodiment, R = 16.774 mm and K = −1.0. Thus, on the second surface of the anamorphic lens 117, a diffractive surface whose cross-sectional shape in the sub-scanning direction is the same regardless of the position in the main scanning direction is formed.

Figure 0004800897
Figure 0004800897

また、回折面の位相関数φ(z)は、次の(7)式で示される。ここで、C1は位相係数であり、本第2の実施形態では、C1=−1.562×10−2である。 Further, the phase function φ (z) of the diffraction surface is expressed by the following equation (7). Here, C1 is a phase coefficient, and in the second embodiment, C1 = −1.562 × 10 −2 .

φ(z)=C1・z ……(7) φ (z) = C1 · z 2 (7)

ここでは、一例として、ポリゴンミラー103は、アナモフィックレンズ117の第2面から回転軸までの光路長が37.7mmの位置に配置されている。また、図8におけるd16=31.5mm、d17=13.5mm、d18=176.0mmである。   Here, as an example, the polygon mirror 103 is disposed at a position where the optical path length from the second surface of the anamorphic lens 117 to the rotation axis is 37.7 mm. Further, in FIG. 8, d16 = 31.5 mm, d17 = 13.5 mm, and d18 = 176.0 mm.

本第2の実施形態では、一例として図10に示されるように、アナモフィックレンズ117の回折面の直前(図10における符号P´の位置)に仮想光源を配置したときに、該仮想光源から射出された光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置と、被走査面との間隔が、走査光学系の主走査方向に関して集光するときの焦点距離より大きくなるように設定されている。また、前記仮想光源から射出された光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置と、被走査面との間隔が、走査光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離より大きくなるように設定されている。   In the second embodiment, as shown in FIG. 10 as an example, when a virtual light source is arranged immediately before the diffractive surface of the anamorphic lens 117 (position P ′ in FIG. 10), the virtual light source emits light. The distance between the image forming position when the focused light beam is focused in the main scanning direction and the surface to be scanned is set to be larger than the focal length when the scanning optical system is focused in the main scanning direction. . In addition, the distance between the imaging position when the light emitted from the virtual light source forms an image in the sub-scanning direction and the surface to be scanned is larger than the focal length when the light is condensed in the sub-scanning direction of the scanning optical system. It is set to be.

具体的には、仮想光源から射出された光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置は、被走査面から光源方向に271.4mmの位置であり、仮想光源から射出された光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置は、被走査面から光源方向に111.0mmの位置である。すなわち、主走査方向に関して結像するときの結像位置と被走査面との間隔(図11(A)における符号dm2)は271.4mmであり、副走査方向に関して結像するときの結像位置と被走査面との間隔(図11(B)における符号ds2)は111.0mmである。なお、走査レンズ101の主走査方向に関して集光するときの焦点距離は160.0mmであり、副走査方向に関して集光するときの焦点距離は31.6mmである。   Specifically, the image formation position when forming an image with respect to the main scanning direction of the light beam emitted from the virtual light source is a position of 271.4 mm in the light source direction from the scanned surface, and the light beam emitted from the virtual light source. The imaging position when imaging in the sub-scanning direction is a position of 111.0 mm from the surface to be scanned in the light source direction. That is, the distance between the imaging position and the surface to be scanned when imaging is performed in the main scanning direction (symbol dm2 in FIG. 11A) is 271.4 mm, and the imaging position when imaging is performed in the sub-scanning direction. And the scanned surface (reference numeral ds2 in FIG. 11B) is 111.0 mm. The focal length of the scanning lens 101 when condensing in the main scanning direction is 160.0 mm, and the focal length when condensing in the sub-scanning direction is 31.6 mm.

これにより、第1の実施形態と同様に、被走査面では散乱光は大きく広がるため、本来のビームスポットに散乱光が重なり合うことによるビームスポット径の太りが防止でき、ビームスポット径を小さくすることができる。   Thus, similar to the first embodiment, the scattered light greatly spreads on the surface to be scanned, so that it is possible to prevent the beam spot diameter from becoming thick due to the overlap of the scattered light with the original beam spot, and to reduce the beam spot diameter. Can do.

また、アナモフィックレンズ117と反射ミラー108の間の光路上に、回折面による散乱光を遮光する開口板116を配置している。これにより、更に回折面から散乱光がビームスポットに影響を与えないようにしている。   In addition, an aperture plate 116 that blocks scattered light from the diffraction surface is disposed on the optical path between the anamorphic lens 117 and the reflection mirror 108. This further prevents scattered light from affecting the beam spot from the diffraction surface.

以上説明したように、本第2の実施形態に係る光走査装置900によると、各光源から射出され、各カップリングレンズ及び開口板106を介した光束をポリゴンミラー103に導くアナモフィックレンズ117は、回折面を有し、被走査面と、回折面の位置の直前に仮想光源を配置したときの前記仮想光源からの光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定されている。   As described above, according to the optical scanning device 900 according to the second embodiment, the anamorphic lens 117 that is emitted from each light source and guides the light flux through each coupling lens and the aperture plate 106 to the polygon mirror 103 is as follows. The distance between the surface to be scanned having a diffractive surface and the image forming position when forming an image in the sub-scanning direction of the light beam from the virtual light source when the virtual light source is arranged immediately before the position of the diffractive surface It is set to be larger than the focal length when the light is condensed in the sub scanning direction of the optical system.

また、前記被走査面と、前記仮想光源からの光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の主走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定されている。   In addition, an interval between the surface to be scanned and an image forming position when the light beam from the virtual light source is imaged in the main scanning direction is larger than a focal length when the light is condensed in the main scanning direction of the scanning optical system. It is set to be.

従って、第1の実施形態と同様に、本来のビームスポットに散乱光が重なり合うことによるビームスポット径の太りが防止でき、感光体ドラム901の表面上に小さなビームスポットを安定して形成することが可能となる。   Therefore, as in the first embodiment, the beam spot diameter can be prevented from being increased due to the scattered light overlapping the original beam spot, and a small beam spot can be stably formed on the surface of the photosensitive drum 901. It becomes possible.

また、本第2の実施形態に係るレーザプリンタ500によると、感光体ドラム901の表面上に小さなビームスポットを安定して形成することができる光走査装置900を備えているため、高品質の画像を形成することが可能となる。   Further, according to the laser printer 500 according to the second embodiment, since the optical scanning device 900 that can stably form a small beam spot on the surface of the photosensitive drum 901 is provided, a high-quality image is provided. Can be formed.

なお、上記各実施形態では、光源104a及び光源104bが、いずれも単一のレーザ光を射出する半導体レーザを有し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く、光源104a及び光源104bの少なくとも一方が複数のレーザ光を射出することができる半導体レーザアレイを有していても良い。この場合には、複数のビームスポットの裾野が重なり合った部分に更に散乱光が重なることによるビームスポット径の太りを防止することができ、ビームスポット形状の劣化を抑制することが可能である。これにより、画像形成速度を高速化することができる。   In each of the embodiments described above, the light source 104a and the light source 104b each have a semiconductor laser that emits a single laser beam. However, the present invention is not limited to this. At least one of the light sources 104b may include a semiconductor laser array that can emit a plurality of laser beams. In this case, the beam spot diameter can be prevented from becoming thicker due to the scattered light further overlapping the portion where the skirts of the plurality of beam spots overlap, and deterioration of the beam spot shape can be suppressed. Thereby, the image forming speed can be increased.

また、上記各実施形態では、各半導体レーザから射出される光束の波長が785nm(25℃)の場合について説明したが、これに限らず、感光体ドラム901の感度特性に応じた波長であれば良い。   In each of the above-described embodiments, the case where the wavelength of the light beam emitted from each semiconductor laser is 785 nm (25 ° C.) has been described. However, the present invention is not limited thereto, and any wavelength corresponding to the sensitivity characteristic of the photosensitive drum 901 may be used. good.

また、上記各実施形態では、被走査面と仮想光源からの光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定され、かつ、被走査面と仮想光源からの光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の主走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定されている場合について説明したが、被走査面と仮想光源からの光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定されているか、あるいは被走査面と仮想光源からの光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の主走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定されていても良い。   In each of the above embodiments, the distance between the surface to be scanned and the image forming position when forming an image in the sub-scanning direction of the light beam from the virtual light source is the focal length when the light is condensed in the sub-scanning direction of the scanning optical system. And the distance between the scanning surface and the image forming position when the light beam from the virtual light source forms an image in the main scanning direction is focused in the main scanning direction of the scanning optical system. In the above description, the distance between the scanning surface and the image forming position when forming an image in the sub-scanning direction of the light beam from the virtual light source is the same as that of the scanning optical system. It is set to be larger than the focal length at the time of condensing in the sub-scanning direction, or the interval between the scanning surface and the imaging position when imaging in the main scanning direction of the light beam from the virtual light source is Scanning optical system It may be set to be larger than the focal distance when collecting light in the main scanning direction.

なお、上記各実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ500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。要するに、光走査装置900を備えた画像形成装置であれば、結果として高品質の画像を形成することが可能となる。   In each of the above embodiments, the case of the laser printer 500 as the image forming apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this. In short, an image forming apparatus provided with the optical scanning device 900 can form a high-quality image as a result.

また、カラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高品質の画像を形成することが可能となる。   Further, even an image forming apparatus that forms a color image can form a high-quality image by using an optical scanning device corresponding to the color image.

また、一例として図12に示されるように、画像形成装置として、カラー画像に対応し、複数の感光体ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。この図12に示されるタンデムカラー機は、ブラック(K)用の感光体ドラムK1、帯電器K2、現像器K4、クリーニング手段K5、及び転写用帯電手段K6と、シアン(C)用の感光体ドラムC1、帯電器C2、現像器C4、クリーニング手段C5、及び転写用帯電手段C6と、マゼンダ(M)用の感光体ドラムM1、帯電器M2、現像器M4、クリーニング手段M5、及び転写用帯電手段M6と、イエロー(Y)用の感光体ドラムY1、帯電器Y2、現像器Y4、クリーニング手段Y5、及び転写用帯電手段Y6と、光走査装置900と、転写ベルト80と、定着手段30などを備えている。   As an example, as shown in FIG. 12, the image forming apparatus may be a tandem color machine corresponding to a color image and including a plurality of photosensitive drums. The tandem color machine shown in FIG. 12 includes a black (K) photosensitive drum K1, a charger K2, a developing unit K4, a cleaning unit K5, a transfer charging unit K6, and a cyan (C) photosensitive unit. Drum C1, charging device C2, developing device C4, cleaning device C5, transfer charging device C6, magenta (M) photosensitive drum M1, charging device M2, developing device M4, cleaning device M5, and transfer charging Means M6, yellow (Y) photosensitive drum Y1, charger Y2, developing unit Y4, cleaning means Y5, transfer charging means Y6, optical scanning device 900, transfer belt 80, fixing means 30, etc. It has.

この場合には、光走査装置900は、ブラック用の光源、シアン用の光源、マゼンダ用の光源、イエロー用の光源を備えることとなる。そして、ブラック用の光源からの光束は感光体ドラムK1に照射され、シアン用の光源からの光束は感光体ドラムC1に照射され、マゼンダ用の光源からの光束は感光体ドラムM1に照射され、イエロー用の光源からの光束は感光体ドラムY1に照射されるようになっている。なお、色毎に光走査装置900を備えていても良い。   In this case, the optical scanning device 900 includes a light source for black, a light source for cyan, a light source for magenta, and a light source for yellow. The light beam from the black light source is applied to the photosensitive drum K1, the light beam from the cyan light source is applied to the photoconductive drum C1, and the light beam from the magenta light source is applied to the photoconductive drum M1, The light beam from the light source for yellow is applied to the photosensitive drum Y1. An optical scanning device 900 may be provided for each color.

各感光体ドラムは、図12中の矢印の方向に回転し、回転順にそれぞれ帯電器、現像器、転写用帯電手段、クリーニング手段が配置されている。各帯電器は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電器によって帯電された感光体ドラム表面に光走査装置900により光束が照射され、感光体ドラムに静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像器により感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電手段により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着手段30により記録紙に画像が定着される。   Each photosensitive drum rotates in the direction of the arrow in FIG. 12, and a charger, a developer, a transfer charging unit, and a cleaning unit are arranged in the order of rotation. Each charger uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of the photosensitive drum charged by the charger is irradiated with a light beam by the optical scanning device 900, and an electrostatic latent image is formed on the photosensitive drum. Then, a toner image is formed on the surface of the photosensitive drum by the corresponding developing device. Further, the toner images of the respective colors are transferred onto the recording paper by the corresponding transfer charging means, and finally the image is fixed on the recording paper by the fixing means 30.

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.

また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体(ポジの印画紙)を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。   Further, an image forming apparatus using a color developing medium (positive photographic paper) that develops color by the heat energy of a beam spot as an image carrier may be used. In this case, a visible image can be directly formed on the image carrier by optical scanning.

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、被走査面上に小さなビームスポットを安定して形成するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を形成するのに適している。   As described above, the optical scanning device of the present invention is suitable for stably forming a small beam spot on the surface to be scanned. The image forming apparatus of the present invention is suitable for forming a high quality image.

本発明の第1の実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of the laser printer which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1における光走査装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the optical scanning device in FIG. 図2の光走査装置における各光学素子の位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position of each optical element in the optical scanning device of FIG. 図4(A)及び図4(B)は、それぞれ図2の光走査装置におけるカップリングレンズの形状を説明するための図である。4A and 4B are diagrams for explaining the shape of the coupling lens in the optical scanning device of FIG. 仮想光源の位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position of a virtual light source. 図6(A)は仮想光源から射出された光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置を説明するための図であり、図6(B)は仮想光源から射出された光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置を説明するための図である。FIG. 6A is a diagram for explaining the imaging position when imaging is performed in the main scanning direction of the light beam emitted from the virtual light source, and FIG. It is a figure for demonstrating the image formation position when image-forming regarding a scanning direction. 本発明の第2の実施形態における光走査装置を示す概略図である。It is the schematic which shows the optical scanning device in the 2nd Embodiment of this invention. 図7の光走査装置における各光学素子の位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position of each optical element in the optical scanning device of FIG. 図9(A)及び図9(B)は、それぞれ図7の光走査装置におけるアナモフィックレンズの形状を説明するための図である。FIGS. 9A and 9B are diagrams for explaining the shape of the anamorphic lens in the optical scanning device of FIG. 仮想光源の位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position of a virtual light source. 図11(A)は仮想光源から射出された光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置を説明するための図であり、図11(B)は仮想光源から射出された光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置を説明するための図である。FIG. 11A is a diagram for explaining the imaging position when imaging is performed with respect to the main scanning direction of the light beam emitted from the virtual light source, and FIG. 11B is a diagram illustrating the sub-portion of the light beam emitted from the virtual light source. It is a figure for demonstrating the image formation position when image-forming regarding a scanning direction. タンデムカラー機の概略構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating schematic structure of a tandem color machine.

符号の説明Explanation of symbols

101…走査レンズ(第2光学系)、103…ポリゴンミラー(偏向器)、104a…光源、104b…光源、105a…カップリングレンズ(第1光学系の一部)、105b…カップリングレンズ(第1光学系の一部)、106…開口板(第1光学系の一部)、107…アナモフィックレンズ(第1光学系の一部)、108…反射ミラー(第1光学系の一部)、115a…カップリングレンズ(第1光学系の一部)、115b…カップリングレンズ(第1光学系の一部)、116…開口板(第1光学系の一部)、117…アナモフィックレンズ(第1光学系の一部)、500…レーザプリンタ(画像形成装置)、900…光走査装置、901…感光体ドラム(像担持体)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Scan lens (2nd optical system) 103 ... Polygon mirror (deflector), 104a ... Light source, 104b ... Light source, 105a ... Coupling lens (a part of 1st optical system), 105b ... Coupling lens (1st 1 part of one optical system), 106 ... an aperture plate (part of the first optical system), 107 ... anamorphic lens (part of the first optical system), 108 ... reflection mirror (part of the first optical system), 115a, coupling lens (part of the first optical system), 115b, coupling lens (part of the first optical system), 116, aperture plate (part of the first optical system), 117, anamorphic lens (first part) 1 part of an optical system), 500... Laser printer (image forming apparatus), 900... Optical scanning apparatus, 901.

Claims (7)

光束により被走査面上を走査する光走査装置であって、
少なくとも1つの光源と;
前記少なくとも1つの光源からの光束を偏向する偏向器と;
前記少なくとも1つの光源と前記偏向器との間の光路上に配置され、前記少なくとも1つの光源からの光束を前記偏向器に導く第1光学系と;
前記偏向器で偏向された光束を前記被走査面に導く第2光学系と;を備え、
前記第1光学系は、少なくとも1つの回折面を有し、
前記被走査面と、前記回折面の位置の直前に仮想光源を配置したときの前記仮想光源からの光束の主走査方向の結像位置との光軸上の距離が、前記第2光学系の主走査方向の焦点距離よりも大きいことを特徴とする光走査装置。
An optical scanning device that scans a surface to be scanned with a light beam,
At least one light source;
A deflector for deflecting a light beam from the at least one light source;
A first optical system disposed on an optical path between the at least one light source and the deflector to guide a light beam from the at least one light source to the deflector;
A second optical system for guiding the light beam deflected by the deflector to the surface to be scanned;
The first optical system has at least one diffractive surface;
The distance on the optical axis between the surface to be scanned and the imaging position in the main scanning direction of the light beam from the virtual light source when the virtual light source is disposed immediately before the position of the diffraction surface is the second optical system. An optical scanning device characterized by being larger than the focal length in the main scanning direction .
前記第2光学系は、少なくとも1つの樹脂製の光学素子を含み、
前記第1光学系は、球面あるいは非球面を有する少なくとも1つのレンズを含み、
前記少なくとも1つのレンズは、軸対称の前記回折面を有することを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
The second optical system includes at least one optical element made of resin,
The first optical system includes at least one lens having a spherical surface or an aspheric surface,
The optical scanning device according to claim 1, wherein the at least one lens includes the axially symmetric diffraction surface.
前記第2光学系は、少なくとも1つの樹脂製の光学素子を含み、
前記第1光学系は、アナモルフィック面を有する少なくとも1つのレンズを含み、
前記少なくとも1つのレンズは、副走査方向の断面形状が主走査方向の位置によらずに同一である前記回折面を有することを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
The second optical system includes at least one optical element made of resin,
The first optical system includes at least one lens having an anamorphic surface;
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the at least one lens has the diffractive surface whose sectional shape in the sub-scanning direction is the same regardless of a position in the main scanning direction.
前記第1光学系と前記第2光学系とからなる光学系は、前記回折面の後方に配置され、前記回折面による散乱光を遮光する開口板を含むことを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の光走査装置。 An optical system consisting of the second optical system and the first optical system is arranged behind the diffraction surface, according to claim 1 to 3, characterized in that it comprises an aperture plate for blocking scattered light by the diffraction surface The optical scanning device according to any one of the above. 前記少なくとも1つの光源は、複数の光源であることを特徴とする請求項1〜のいずれか一項に記載の光走査装置。 The at least one light source, an optical scanning apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that a plurality of light sources. 少なくとも1つの像担持体と;
前記少なくとも1つの像担持体に対して画像情報が含まれる複数の光束を走査する少なくとも1つの請求項1〜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: at least one optical scanning device according to any one of claims 1 to 5 that scans a plurality of light beams including image information on the at least one image carrier.
前記画像情報は、カラー画像情報であることを特徴とする請求項に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 6 , wherein the image information is color image information.
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