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JP2004138649A - Scanning optical system and image forming apparatus using same - Google Patents

Scanning optical system and image forming apparatus using same Download PDF

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JP2004138649A
JP2004138649A JP2002300640A JP2002300640A JP2004138649A JP 2004138649 A JP2004138649 A JP 2004138649A JP 2002300640 A JP2002300640 A JP 2002300640A JP 2002300640 A JP2002300640 A JP 2002300640A JP 2004138649 A JP2004138649 A JP 2004138649A
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light beam
unit
optical
light
scanning
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JP2002300640A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiroki Yoshida
吉田 博樹
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a scanning optical system, which can print with high quality at a high speed while reducing an eclipse and image plane curvature due to influence of eccentricity of a stop and a collimation optical means of the scanning optical system, and an image forming apparatus using the same. <P>SOLUTION: The scanning optical system, which has a 1st optical means 2 for imaging luminous flux projected by a light source means 1, a luminous flux limiting means 3 for limiting the luminous flux, a 2nd optical means 5 for converging the luminous flux into a desired converged state, a deflecting means 7 including a deflection surface deflecting the luminous flux, and a 3rd optical means 8 for guiding the luminous flux onto a scanned surface so that the luminous flux limiting means and the deflecting surface of the deflecting means are conjugate or nearly conjugate across the 2nd optical means, has an adjusting means 4 for adjusting the position relation of at least a portion of a member provided in an optical path from the light source means to the scanned surface. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は走査光学系及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に光源手段から射出した光束(レーザ光)を光偏向器としてのポリゴンミラーにより偏向反射させ、走査光学手段を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ(多機能プリンタ)等の画像形成装置に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、画像形成装置に使用する走査光学系は光源手段としての光源(発光部)から射出した光束をコリメータレンズ、シリンドリカルレンズ(シリンダーレンズ)等を有する入射光学手段を介して偏向手段に導き、この偏向手段で偏向反射した光束を走査光学手段を介して被走査面上にスポット状に結像且つ光走査させるようにしている。
【0003】
近年では、画像形成装置の高性能化と高機能化が進展するに伴い、走査光学系の高速化の要求も高まっている。そこで高速化の要求に応えるために複数の光源を使用することが考えられ、例えば光源として一個のチップから一直線に並んだ複数本の光束を放射するマルチビームレーザチップを光源としている(例えば、特許文献1参照。)。
【0004】
上記のマルチビームレーザチップを光源にする場合であれ、独立した光源を複数用いる場合であれ、発光部によらず共通の偏向手段及び走査光学手段を用いて被走査面を走査する場合、各発光部から射出された光束が偏向手段の偏向面上で主走査方向にずれていると、各発光部に対応するドットの位置がずれる場合がある。
【0005】
図24は各発光部(光源)91a,91bから射出した光束の光路を示した光路図であり、被走査面99上において画像中心で結像するタイミングの光束の主光線を示している。
【0006】
同図から分かるように走査光学手段98を透過屈折(ミラーを用いている場合は反射)する位置が各々異なっている。また同図が煩雑になることを避けるため図中には示していないが、実際の偏向面97aの角度は各光束でわずかに異なる。
【0007】
このため被走査面99が光軸方向に偏心していたり、走査光学手段98の屈折力が設計値通りになっていなかったり等して結像位置が相対的に被走査面99から光軸方向にずれているようなことがあると、該被走査面99を照射する位置は本来の位置に対して主走査方向にずれてしまう。
【0008】
図25はドット位置ズレの説明図であり、被走査面上で結像していた各光束(図中の破線で示された光束)が被走査面の奥(図中右側)にピントがずれた状態(実線で示された光束)を示している。
【0009】
前述したように走査光学手段を透過屈折する位置が各光束で異なるため、被走査面に対する各光束の入射角度が異なる。このためピント位置が被走査面に対し相対的にずれると各光束の照射位置は図中ドット位置ずれと示されている量だけ離間する。
【0010】
また走査線の間隔に関しても、各発光部から射出された光束が偏向面上で主走査方向にずれている走査光学系においては、該走査光学系を構成する光学素子が本来の位置に対し偏心していると、本来の走査線間隔とは異なった間隔になる(以下、「ピッチ間隔誤差」と呼ぶ。)ことがある。
【0011】
一例として図26はピッチ間隔誤差の説明図であり、走査光学手段(レンズ)が副走査方向に偏心する前後の状態を示しており、偏心前の光束を点線で、偏心後の光束を実線で描画している。
【0012】
子線の曲率半径が場所によって異なっている場合、偏心による影響が異なるため、同図に示すようにピッチ間隔誤差を生じる。また子線の曲率半径が場所に寄らず一定であっても倍率が一定になっていない場合も同様にピッチ間隔誤差を生じる。
【0013】
これらの現象を軽減する1つの方法として、絞り(光束制限手段)の共役点を偏向面上に存在するように構成し、偏向面上において光束が主走査方向にずれていない状態にする方法がある。
【0014】
但し、主走査断面に関しコリメート光学手段(第2の光学手段)を介して偏向面との共役点を求めると、共役点は光源の後ろ(より偏向面から離れる方向)になるため、この方法を用いる場合、光源を絞りよりも後ろに配置し直し、且つリレー光学手段(第1の光学手段)を用いて光源から射出された光束を元の光源の位置に結像させる必要がある。
【0015】
このように構成された走査光学系は発光部の位置によらず偏向面上において各発光部からの光束の位置を主走査方向に関して一致させることができる。このため発光部の数が増え、発光部の端々の距離が大きくなった場合でも偏向面上における光束のズレに起因する印字品位の劣化は軽微ですむ。
【特許文献1】
特開平9−54263号公報
【0016】
【発明が解決しようとする課題】
ところで上記の様なリレー光学手段を有する走査光学系において 絞りやコリメート光学手段の位置がずれていると、該コリメート光学手段から射出された光束の偏向手段上における偏向点の位置が本来の位置からずれる。
【0017】
図27は偏向点位置ずれの説明図であり、光源91から射出した光束が偏向面97aに入射する様子を模式的に表しており、破線は本来の光束を、実線は絞りが図中下方向に偏心した場合の光束を示している。
【0018】
同図では絞り93を極端に偏心させたため光束がレンズの外を通過しているが、これは同図を分かりやすくするために極端な状態を示したためであり、実際にはここまで絞り93が偏心すると光束はレンズ等で蹴られてしまう。今考察している走査光学系は前述したようにコリメート光学手段92を介して絞り93と偏向面97aが略共役な関係にあるため、図中2点破線で示した線が示すように絞り93とコリメート光学手段95を結ぶ直線上に偏向点が存在する。よって絞り93やコリメート光学手段95の偏心に応じて絞り93の共役点である偏向点の位置も偏心する。
【0019】
このような場合、偏向手段で偏向反射された光束は本来の位置からずれる。よって偏向手段で偏向反射された各光束が走査光学手段を構成する光学素子を透過屈折する際、本来の位置とは異なる位置に各光束が入射するため、像面湾曲が生じる場合がある。
【0020】
また回転速度、コストなどの兼ね合いより、偏向手段には極力小さい回転多面鏡(光偏向器)が用いられることが多い。このため有効走査領域(印字領域)のある箇所を走査中の際には偏向面の一部にしか光束が入射しない構成でも、有効走査領域を全て走査した後では光束が入射した箇所は偏向面のほぼ全域に亙っていることが一般的である。このため偏向点の位置が本来の位置からずれると、前述のように像面湾曲を発生させるばかりではなく、光束の一部が偏向面に入射できなくなり、印字結果に濃度むらを生じさせることもある。
【0021】
これらの現象を軽減するには、光軸に対し垂直な方向へコリメート光学手段や絞りの位置を調整するといった方法がある。コリメート光学手段の位置を調整する方法はリレー光学手段を持たない走査光学系では従来から知られているが、従来の調整方法は主にコリメート光学手段から射出される光束の射出方向を調整するためのものであり、射出後の光束の位置は特に問題にはされなかった。なぜならば調整後の光束の射出位置は絞りの偏心とほぼ同量しか現れず、光源からコリメート光学手段までをユニット化した光束射出ユニット(リレーユニット)の取り付け精度を考慮してもせいぜい50μm程度しかずれない。このとき走査光学手段にもよるが像面湾曲は±0.4mm程度しか発生しない。
【0022】
これに対しリレー光学手段を有する走査光学系においては絞りが偏心すると、構成上の理由により偏向点の位置は絞りの数倍ずれ無視できなくなるという問題点がある。
【0023】
本発明は偏向手段への光束の入射位置が所定の入射位置から外れることに起因する像面湾曲や偏向面でのケラレ(光束の一部が透過または反射できなくなる現象)を軽減し、且つ高速で高品位の印字が可能な走査光学系及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【0024】
【課題を解決するための手段】
(1−1)本発明の走査光学系は、
光源手段、該光源手段から射出された光束を結像する第1の光学手段、該第1の光学手段からの光束を制限する光束制限手段、該第1の光学手段により結像され、該光束制限手段を介した光束を所望の集光状態にする第2の光学手段、該第2の光学手段から導光された光束を偏向する偏向面を含む偏向手段、該偏向手段により偏向された光束を該被走査面上に導光する第3の光学手段を有し、該第2の光学手段を介して該光束制限手段と該偏向手段の偏向面が共役もしくは略共役な関係にあり、該偏向手段の回転により該被走査面を光走査する走査光学系において、
該光源手段から該被走査面に至る光路中に設けた部材の少なくとも一部の位置関係を調整する調整手段を有していることを特徴としている。
【0025】
この他、
(1−1−1)前記光束制限手段から前記第2の光学手段までの距離をL1、該第2の光学手段から前記偏向面までの距離をL2とするとき
L2/L1≦4
なる条件を満足することを特徴としている。
【0026】
(1−1−2)前記調整手段は、前記偏向手段への光束の入射位置が所定の入射位置に略一致するように、前記光源手段から該偏向手段に至る光路中に設けた部材の位置関係を調整していることを特徴としている。
【0027】
(1−1−3) 前記調整手段は、前記被走査面の有効走査範囲を光走査中に、光束の一部もしくは全部が前記偏向手段の偏向面からはみ出すことがないように、前記光源手段から該偏向手段に至る光路中に設けた部材の位置関係を調整していることを特徴としている。
【0028】
(1−1−4) 前記調整手段は、前記被走査面上における像面湾曲を軽減するように少なくとも一部の光学素子の位置関係を調整することを特徴としている。
【0029】
(1−1−5) 前記調整手段は、前記被走査面の有効走査領域外の光束の光量と、前記光束から見て有効走査領域を走査する光束群を挟んで存在する該光束の光量と本来等しい光量になるべき有効走査領域外の光束の光量が等しくなるように、該偏向手段への光束の入射位置を調整していることを特徴としている。
【0030】
(1−1−6) 前記調整手段は、前記第1の光学手段の光軸に対し垂直な方向へ前記第2の光学手段と前記光束制限手段の相対的な位置関係が調整可能な構造であることを特徴としている。
【0031】
(1−1−7) 前記第2の光学手段を保持し、且つ前記光束制限手段と一体に成形された保持手段を有することを特徴としている。
【0032】
(1−1−8) 前記調整手段は、前記第2の光学手段の位置及び向きのいずれか 若しくはその両方が調整可能な構造であることを特徴としている。
【0033】
(1−1−9) 前記光源手段から前記第2の光学手段に至る各部材は、1つのユニット部材に収納され、該ユニット部材は前記偏向手段等を搭載したハウジング部材に対し、着脱自在に装着されていることを特徴としている。
【0034】
(1−1−10) 前記調整手段は、前記ユニット部材の位置及び向きのいずれか、若しくはその両方が調整可能な構造であることを特徴としている。
【0035】
(1−1−11) 前記調整手段は、ミラーを有し、該ミラーの角度を調整していることを特徴としている。
【0036】
(1−2) 光源手段、該光源手段から射出された光束を結像する第1の光学手段、該第1の光学手段からの光束を制限する光束制限手段、該第1の光学手段により結像され、該光束制限手段を介した光束を所望の集光状態にする第2の光学手段、該第2の光学手段から導光された光束を偏向する偏向面を含む偏向手段、該偏向手段により偏向された光束を該被走査面上に導光する第3の光学手段を有し、該第2の光学手段を介して該光束制限手段と該偏向手段の偏向面が共役もしくは略共役な関係にあり、該偏向手段の回転により該被走査面を光走査する走査光学系において、
該光束制限手段から該第2の光学手段までの距離をL1、該第2の光学手段から該偏向面までの距離をL2とするとき、
L2/L1≦4
なる条件を満足することを特徴としている。
【0037】
(1−2−1) 前記調整手段は、前記第1の光学手段の光軸に対し垂直な方向へ前記第2の光学手段と前記光束制限手段の相対的な位置関係が調整可能な構造であることを特徴としている。
【0038】
(1−2−2) 前記調整手段は、前記第2の光学手段の位置及び向きのいずれか 若しくはその両方が調整可能な構造であることを特徴としている。
【0039】
(1−2−3) 前記偏向手段は、ハウジング部材に搭載されており、該ハウジング部材は前記被走査面の有効走査領域外に入射する光束の光量を測定できるように光路が確保されていることを特徴としている。
【0040】
(1−2−4) 前記光束の光量を測定する為の光路が複数確保されていることを特徴としている。
【0041】
(1−2−5) 前記光量測定用の光路は前記被走査面の有効走査領域を走査する光束群を隔てて2つ以上確保されていることを特徴としている。
【0042】
(1−2−6) 前記被走査面の有効走査領域外の光束の光量を測定する光量測定手段を有することを特徴としている。
【0043】
(1−2−7) 前記光量測定手段は、前記被走査面上における書き出しタイミングを計る同期検出手段を兼ねることを特徴としている。
【0044】
(1−2−8) 前記光量測定手段を複数有することを特徴としている。
【0045】
(1−2−9) 前記被走査面の有効走査領域を走査する光束群を隔てて、前記光量測定手段を2つ有していることを特徴としている。
【0046】
(1−2−10) 前記光源手段は、複数の発光部を持つことを特徴としている。
【0047】
本発明の画像形成装置は、
(2−1) 構成(1−1)又は(1−2)の走査光学系と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学系で走査された光ビームによって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。
【0048】
(2−2) 構成(1−1)又は(1−2)の走査光学系と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記走査光学系に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴としている。
【0049】
本発明のカラー画像形成装置は、
(3−1) 各々が構成(1−1)又は(1−2)の走査光学系の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴としている。
【0050】
この他、
(3−1−1)外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の走査光学系に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴としている。
【0051】
【発明の実施の形態】
まず本発明の目的を達成する為の技術的な手段について説明していく。
【0052】
今、絞り(光束制限手段)からコリメート光学手段(第2の光学手段)の前側主平面までの距離をL1、コリメート光学手段の後側主平面から偏向面までの空気換算距離をL2、絞りの偏心量をXとすると、絞り位置と偏向面上での偏向点は共役関係にあるから、該偏向点における変位量Pは、
P=(L2/L1)・X
だけ変位する。偏向点の変位量Pが大きいと被走査面上において大きな像面湾曲が発生するため、偏向点の変位量Pは極力小さいことが好ましい。
【0053】
偏向点の変位量Pを小さくするにはコリメート光学手段の後側主平面から偏向面までの空気換算距離L2に対して絞りからコリメート光学手段の前側主平面までの距離L1を長くするか、絞りの偏心量Xを極力小さくすればよい。
【0054】
しかしながらコリメート光学手段に対する絞りの偏心量Xを小さくするにも限度があり、現状ではせいぜい25μmまでしか追い込めない。絞りとコリメート光学手段の相対位置を調整する場合でも25μm程度の調整誤差は存在すると考えられる。また光源から偏向点までの距離は走査光学系のスペースの関係上極力小さくしたいので、L2に対しL1を無制限に大きくすることはできない。
【0055】
寸法精度、組み立て誤差、環境の変化を考えると絞りの偏心に起因する像面湾曲はせいぜい±1mm以下であることが好ましい。このとき偏向面上での偏向点の位置ズレは走査光学手段にもよるが大体125μm程度までしか許容されない。
【0056】
更にユニットの組み付け誤差により25μm程度偏向点の位置がずれるとすると、絞りの偏心による偏向点の位置ズレは100μmしか許容されない。先ほども述べたように絞りの偏心を25μm以下にすることは容易ではなく、以上を考えると、
L2/L1≦4
である必要がある。
【0057】
また偏向点の位置を調整する場合の調整方法であるが、偏向点の位置を直接観察できれば、偏向点の位置のズレ量を基に絞りとコリメート光学手段の相対的な位置関係を調整すればよい。しかしながら実際には数mmある光束の数十μmのズレを観察するのは容易ではない。そこで 以下ではある適当な光束の光量より偏向点の位置ズレ量を知る方法に付いて説明していく。
【0058】
偏向手段(光偏向器)を回転していくと偏向面は有限の大きさしかないので、いずれ光束は蹴られ始める(光束の一部が偏向面に入射できなくなること)。このため有効走査領域(印字領域)を走査中ほぼ一定の光量を保っていた光束は有効走査領域外のある箇所から急激に光量を減じていく。これは書き出し側に関しても同様のことが言える。
【0059】
偏向手段の回転による光束幅の変化は、該偏向手段の回転角度にほぼ比例するので、光束の光量を測定することで、どの程度偏向手段で光束が幅を減じられたかを知ることができる。よって設計上ケラレによって光量がどの程度になるか分かっている光束に対し光量を測定すれば、どの程度偏向点の位置が本来の位置からずれているかを知ることは可能である。
【0060】
より正確に偏向点の位置ずれを知るには、印字前後の各光束の光量測定を行えばよい。設計上ケラレがない状態における光束の光量が1の時、書き出し側で設計上の光量がaになる光束の測定光量をA、書き終わり側で設計上の光量がbになる光束の測定光量をBとすると、ケラレがない光束の実際の光量WはW=(A+B)/(a+b)と推測できる。
【0061】
よって、書き出し側の光束は(A/W−a)=(bA−aB)/(A+B)の割合だけ光量が増えており、逆に書き終わり側の光束は(B/W−b)=−(bA−aB)/(A+B)の割合だけ光量が増えている(実際にはどちらかが減る)ことが分かる。この結果、偏向点は光束幅Wに対して(bA−aB)/(A+B)wだけずれていることが分かり、コリメート光学手段の位置調整が可能になる。
【0062】
この方法の利点はケラレのない状態の光束の光量が設計値と異なっていても、調整には支障がないこと、及び、差分を利用するので比較的精度良く調整ができることである。
【0063】
次の本発明の実施形態1〜9について順次説明する。
【0064】
[実施形態1]
図1は本発明の実施形態1の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図2は本発明の実施形態1の光源ユニット1からコリメート光学手段5までをユニット化した光束射出ユニット10を示す要部断面図である。
【0065】
ここで、主走査方向とは偏向手段の回転軸及び走査光学素子の光軸に垂直な方向(偏向手段で光束が偏向反射(偏向走査)される方向)を示し、副走査方向とは偏向手段の回転軸と平行な方向を示す。また主走査断面とは主走査方向に平行で走査光学系の光軸を含む平面を示す。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面を示す。
【0066】
図1、図2において、1は光源手段としての光源ユニットであり、図3に示すように例えば半導体レーザよりなる複数の発光部1a〜1dを有している。尚、発光部は4つでなくても良い。4つの発光部1a〜1dは図3に示すように主走査方向及び副走査方向に対して各々離して配置している。発光部間の距離は図3に示すように副走査方向よりも主走査方向の方が長い。これは実際に必要な副走査方向の発光部間の距離に対し発光部間の距離の方が長く、4つの発光部1a〜1dを持つ光源ユニット1を図3に示す矢印方向に回転することによって、副走査方向の発光部間距離を所望の値にしているためである。
【0067】
2は第1の光学手段としてのリレー光学手段であり、第1、第2の2枚のリレーレンズ2a、2bを有し、各発光部1a〜1dから射出された発散光束を各々後述する光偏向器の偏向点に結像させている。
【0068】
3は光束制限手段としての開口絞り(絞り)であり、リレー光学手段2から射出した光束を所望の最適なビーム形状に整形している。本実施形態ではリレー光学手段2の後側主点から、該リレー光学手段2の焦点距離だけ後述するコリメート光学手段5側に離れた位置に配置したことで、各発光部1a〜1dの主光線の射出方向がそれぞれ設計上の光軸に対し平行になるため、各発光部1a〜1dから射出される光束の射出方向の中心と主光線の方向がほぼ一致し、主光線を中心に絞り3から射出される光束に対称な光量分布にしている。
【0069】
5は第2の光学手段としてのコリメート光学手段であり、第1、第2の2枚の集光レンズ(コリメータレンズ)5a、5bを有し、リレー光学手段2により結像させた各光束を弱収束光束に変換している。尚、本実施形態では弱収束光束に変換したが、これに限らず、例えば弱発散光束もしくは略平行光束に変換しても本発明の効果は得られる。また本実施形態ではリレー光学手段2で発生した球面収差及び像面湾曲をコリメート光学手段5でキャンセルするように構成している。
【0070】
6はレンズ系(シリンドリカルレンズ)であり、副走査方向のみに所定の屈折力を有し、コリメータ光学手段5から射出した光束を後述する光偏向器7の偏向面7a上付近に副走査断面内において結像(主走査断面においては長手の線像)させている。また後述する被走査面としての感光ドラム面9上における副走査方向の集光状態を調整可能にするため、組み立て時においては光軸方向に可動可能な状態にしておき、調整後固定している。
【0071】
7は偏向手段としての光偏向器であり、例えば回転多面鏡より成り、モータ等の駆動手段(不図示)により図中矢印A方向に一定速度で回転している。
【0072】
本実施形態ではコリメータ光学手段5を介して絞り3と光偏向器7の偏向面7aが共役又は略共役な関係にある。
【0073】
8は第3の光学手段としてのfθ特性を有する走査光学手段であり、第1、第2の2枚の光学素子(fθレンズ)8a、8bを有し、光偏向器7により偏向された4つの光束を被走査面9上にスポット状に結像させ、4本の走査線を形成している。本実施形態における走査光学手段8は副走査断面内において光偏向器7の偏向面7a近傍と被走査面9近傍との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。また第1、第2の光学素子8a、8bの光学面の子線曲率半径は光軸から主走査方向に離れるにつれて連続的に変化し、副走査方向の倍率を場所に寄らず一定にしている。
【0074】
9は被走査面としての感光ドラム面である。
【0075】
53は同期検出用の折り返しミラー(以下、「BDミラー」と記す。)であり、感光ドラム面9上の走査開始位置のタイミングを調整する為の複数の同期検出用の光束(以下、「BD光束」と記す。)を後述するBDセンサー52側へ反射している。
【0076】
50は同期検出用のスリット(以下、「BDスリット」と記す。)であり、走査光学手段8により収束された光束の集光点もしくはその近傍に配されており、画像の書き出し位置を決めている。
【0077】
51はBDミラー53と後述するBDセンサー52を共役関係にするための同期検出用のレンズ(以下「BD共役レンズ」と記す。)であり、BDミラー53の面倒れを補正している。
【0078】
52は同期検出素子としての光センサー(以下、「BDセンサー」と記す。)であり、本実施形態では該BDセンサー52からの出力信号を検知して得られた同期信号(BD信号)を用いて感光ドラム面9上への画像記録の走査開始位置のタイミングをBD光束毎に調整している。更にBDセンサー52に入射する光束の光量を測定することで偏向面上での偏向点の位置ズレの量を測定している。
【0079】
尚、上記に示したBDミラー53、BDスリット50、BD共役レンズ51、そしてBDセンサー52等の各要素は同期検出手段(BD光学系)54の一要素を構成している。この同期検出手段54は上記の如く光偏向器7の偏向点の位置ずれ量を測定する為の光量測定手段をも兼ねている。
【0080】
本実施形態において画像情報に応じて光源ユニット1から光変調され射出した4つの発散光束はリレー光学手段2によって一旦結像する。その際、絞り3によって所望のビーム形状に整形される。その後、結像した光束は再び発散するが、コリメート光学手段5により弱収束光束に変換され、シリンドリカルレンズ6に入射し、該光束は光偏向器7の偏向面7a付近に副走査方向に関して結像(主走査断面においては長手の線像)する。
【0081】
そして光偏向器7の偏向面7aで偏向反射された4つの光束は走査光学手段8により感光ドラム面9上にスポット状に結像され、該光偏向器7を矢印A方向に回転させることによって、該被走査面9上を矢印B向(主走査方向)に等速度で光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム面9上に画像記録を行っている。
【0082】
このとき感光ドラム面9上を光走査する前に該感光ドラム面9上の走査開始位置のタイミングを調整する為に、光偏向器7で偏向反射された4つの光束の一部を BDミラー53を介してBDスリット50面上に集光させた後、BD共役レンズ51を通しBDセンサー52に導光している。そしてBDセンサー52からの出力信号を検知して得られた同期信号(BD信号)を用いて感光ドラム面9上への画像記録の走査開始位置のタイミングをBD光束毎に調整している。
【0083】
本実施形態のようなリレー光学手段2を有するマルチビーム走査光学系は各光束の偏向点が揃えられるので、特に発光部の数が多くなり発光部の端々の距離が大きい場合、各光束の偏向点の位置を揃えていない他の光学系に対し、前記従来の技術で述べたように「ドット位置ズレ」や「ピッチ間隔誤差」を軽減する効果を発揮する。本実施形態ではリレー走査光学系の高速化を達成するため発光部を4つ持つ光源ユニット1を用い、上記の効果を生かしている。
【0084】
本実施形態では絞り3からコリメート光学手段5の前側主平面までの距離をL1、該コリメート光学手段5の後側主平面から光偏向器7の偏向面7aまでの空気換算距離(シリンドリカルレンズ6は肉厚を屈折率で割った距離)をL2とするとき、
L2/L1≦4    ‥‥‥(1)
なる条件を満足させている。
【0085】
条件式(1)は光偏向器7の偏向点位置の調整を可能にする為の条件であり、条件式(1)を外れると調整敏感度が高くなりすぎ、調整誤差が大きくなり過ぎることが懸念されるので良くない。
【0086】
本実施形態では
L1=23.6mm、
L2=93.8mm
L2/L1=3.97
とすることにより、上記条件式(1)を満足させ、これにより偏向点位置の調整を可能にしている。
【0087】
本実施形態における光束射出ユニット(ユニット部材)10は図2に示すように光源ユニット1、リレー光学手段2、コリメート光学手段5、該コリメート光学手段5を保持する第2保持手段12、絞りの機能を持ち、且つ光源ユニット1、リレー光学手段2、そして第2保持手段12を保持する第1保持手段11を有しており、光偏向器7等を搭載したハウジング部材(不図示)に対し、着脱自在に装着されている。
【0088】
本実施形態ではBDセンサー52に入射する光束の光量を該BDセンサー52で測定することで光偏向器7の偏向点位置のズレを算出している。そしてその算出結果に基づいてコリメート光学手段5を保持する第2保持手段12の位置を調整治工具によりリレー光学手段2の光軸Sに対して垂直方向に調整することでコリメート光学手段5から射出する光束の偏向点の位置を本来の位置に略一致させている。
【0089】
尚、上記略一致とは本来の位置から±50μm以内のことをいう。
【0090】
本実施形態では上記のような調整を実現するため第1保持手段11と第2保持手段12の嵌合部に0.3mm程度の隙間を設けている。その上で、調整治工具を用い第1保持手段11と第2保持手段12の位置関係を所望の位置関係にした後、接着剤等を塗布し、固着後、調整治工具から走査光学系を取り外している。
【0091】
さらに本実施形態では前記調整の際、第2保持手段12の位置を光軸S方向に調整することで、コリメート光学手段5から射出する光束の集光状態を所望の弱収束光束にしている。
【0092】
仮に光偏向器7への光束の入射位置を調整しない場合、これまでに述べてきたように以下に示す問題点がある。
【0093】
1.光束が走査光学手段8に入射する位置が本来の位置からずれ像面湾曲を発生し、印字品位を劣化させる、
2.光束の一部が光偏向器7で偏向反射されず、印字結果に濃度むらを発生させたりし、印字品位を劣化させる。
【0094】
本実施形態ではこの問題点を解決する為、上述の如く条件式(1)を満足するように各要素を設定し、また調整手段4によりコリメート光学手段5の位置を調整することにより、走査光学系における絞り3やコリメート光学手段5の偏心の影響によるケラレや像面湾曲等を軽減して高品位な印字を得ている。
【0095】
また本実施形態では上記の如く同期検出手段54が偏向点の位置ずれ量を測定する為の光量測定手段を兼ねることで、新たな光学素子や光学部品を増やすことなく偏向点位置の調整を可能にしている。
【0096】
また本実施形態では組み立て時にコリメート光学手段5を固定したが、走査中も光束の光量を同期検出手段54で測定し、アクティブに第2保持手段12の位置を調整してもよい。
【0097】
このように本実施形態では上述の如く光偏向器7への光束の入射位置が所定の入射位置に略一致(所定の入射位置から±50μm以内に設定)するように、または被走査面9の有効走査範囲を光走査中に光束の一部もしくは全部が光偏向器7の偏向面7aからはみ出すことがないように、または被走査面9上における像面湾曲を軽減するように、少なくとも一部の光学素子(部材)の位置関係を調整手段4により調整し、また被走査面9の有効走査領域外の光束の光量と、前記光束から見て有効走査領域を走査する光束群を挟んで存在する該光束の光量と本来等しい光量になるべき有効走査領域外の光束の光量が等しくなるように、光偏向器7への光束の入射位置を調整手段4により調整し、さらに条件式(1)を満足させることにより、走査光学系における絞り3やコリメート光学手段5の偏心の影響によるケラレや像面湾曲を軽減し、高速で高品位の印字が可能な走査光学系を得ている。
【0098】
[実施形態2]
図4は本発明の実施形態2の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図5は本発明の実施形態2の光源ユニット1からコリメート光学手段5までをユニット化した光束射出ユニット14を示す要部断面図である。図4、図5において図1、図2に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0099】
本実施形態において前述の実施形態1と異なる点は
▲1▼第1保持手段15と第2保持手段16の保持する関係が異なること、
▲2▼光束の光量測定に同期検出手段54とは別に2つの光量測定手段18,19を用いたこと、
▲3▼光偏向器7等を搭載したハウジング部材(不図示)に有効走査領域を挟んで光量測定を行う光束の光路を2つ設けたこと、
等である。その他の構成及び光学的作用は実施形態1と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【0100】
本実施形態では、絞り3からコリメート光学手段5の前側主平面までの距離L1とコリメート光学手段5の後側主平面から偏向点までの空気換算距離L2を各々
L1=30.8mm、
L2=93.8mm
L2/L1=3.0
とすることにより、上記条件式(1)を満足させ、これにより偏向点位置の調整を可能にしている。
【0101】
光束射出ユニット14は図5に示すように光源ユニット1、リレー光学手段2、コリメート光学手段5、絞りの機能を持ち、且つ光源ユニット1、リレー光学手段2を保持する第1保持手段15、コリメート光学手段5及び第1保持手段15を保持する第2保持手段16を有している。この光束射出ユニット14は図2に示した光束射出ユニット10とは第1、第2保持手段15、16の保持される関係が逆になっている。また本実施形態では第1、第2保持手段15、16に膨張係数の異なる材料を用いることで温度補償を可能にしている。
【0102】
本実施形態では図4に示す2箇所のハッチング箇所に図6に示す光量測定手段18、19を設置することで有効走査領域外(印字領域外)における2本の光束の光量を測定し、各測定値より偏向点のズレ量を算出している。尚、図6において18aは結像レンズ、18bは測定素子(センサー)である。
【0103】
この算出結果を基にして、コリメート光学手段5の位置を調整治工具によりリレー光学手段2の光軸Sに対して垂直方向に調整することでコリメート光学手段5から射出する光束の偏向点の位置を本来の位置に略一致させている。
【0104】
上記のような調整を実現するため本実施形態では図5に示すようにコリメート光学手段5と第2保持手段16の嵌合部に0.3mm程度の隙間を設けている。その上で、調整治工具を用いコリメート光学手段5と第2保持手段16の位置関係を所望の位置関係にした後、接着剤等を塗布し、固着後 調整治工具から走査光学系を取り外している。
【0105】
更に本実施形態では前記調整の際、コリメート光学手段5の位置を光軸S方向に調整することで、コリメート光学手段5から射出する光束の集光状態を所望の弱収束光束にしている。また光量測定手段18、19はコリメート光学手段5を固定後に取り外し、他の走査光学系の組み立てに用いている。
【0106】
本実施形態のように走査有効領域を挟んで2箇所で光束の光量を測定することでより正確にケラレの量を検知することができ、精度良くコリメート光学手段5の位置を補正可能にしている。また本実施形態では2つの光量測定手段18、19を設計上の光量が等しくなる箇所に設置することで偏向点のずれ量を求める演算を容易にしている
また本実施形態では前述のように調整後、2つの光量測定手段18、19を取り外すが、アクティブに調整可能にするため2つの光量測定手段18、19を取り付けたままにしてもよい。
【0107】
[実施形態3]
図7は本発明の実施形態3の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図8は本発明の実施形態3の光源ユニット1からコリメート光学手段5までをユニット化した光束射出ユニット20を示す要部断面図である。図7、図8において図1、図2に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0108】
本実施形態において前述の実施形態1と異なる点は
▲1▼第1保持手段21と第2保持手段22を保持する第3保持部材23が存在すること、
▲2▼光束の光量測定に同期検出手段54の他に更に光量測定手段18を1つ用いたこと、
▲3▼光偏向器7等を搭載したハウジング部材(不図示)に走査有効領域を挟んで同期検出手段54とは反対側に光量測定を行う光束の光路を1つ設けたこと、
▲4▼コリメート光学手段5の位置を調整する調整手段としての調整部材を有すること、
等である。その他の構成及び光学的作用は実施形態1と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【0109】
本実施形態では、前述の実施形態2と同様に絞り3からコリメート光学手段5の前側主平面までの距離L1とコリメート光学手段5の後側主平面から偏向点までの空気換算距離L2を各々
L1=30.8mm、
L2=93.8mm
L2/L1=3.0
とすることにより、上記条件式(1)を満足させ、これにより偏向点位置の調整を可能にしている。
【0110】
光束射出ユニット20は図8に示すように光源ユニット1、リレー光学手段2、コリメート光学手段5、絞りの機能を持ち、且つ光源ユニット1、リレー光学手段2を保持する第1保持手段21、コリメート光学手段5を保持する第2保持手段22、第1、第2保持手段21、22を保持する第3保持手段23、及び第3保持手段23を介してコリメート光学手段5の位置を調整する調整手段を有している。
【0111】
本実施形態において調整手段は圧電素子24とばね25等を有し、偏向点の位置ズレ量を基に第3保持手段23に対して固定された圧電素子24に電圧をかけ、第3保持手段23に対してコリメート光学手段5を保持する第2保持手段22の位置を光軸Sに対して垂直方向に変位させている。
【0112】
また前述の実施形態2と同様に第1、第3保持手段21、23に膨張係数の異なる材料を用いることで温度補償可能にしている。
【0113】
更に本実施形態では光源ユニット1の位置を光軸S方向に調整することで、コリメート光学手段5から射出する光束の集光状態を所望の弱収束光束にしている。
【0114】
本実施形態において光束の光量の測定は組み立て時において、前記図6に示す光量測定手段18を図7に示すハッチング箇所に配置し、光量測定手段18及び同期検出手段54の2個所で光束の光量を測定し、各測定値より偏向点のズレ量を算出している。この算出結果を基にして、コリメート光学手段5を保持する第2保持手段22の位置を調整手段によりリレー光学手段2の光軸Sに対して垂直方向に調整することでコリメート光学手段5から射出する光束の偏向点の位置を本来の位置に略一致させている。調整後、光量測定手段18は取り外し、他の走査光学系の組み立てに用いているが、同期検出手段54は走査中も光量を測定し、調整手段でコリメート光学手段5の位置をアクティブに調整している。
【0115】
本実施形態のように走査有効領域を挟んで2箇所で光束の光量を測定することでより正確にケラレの量を検知することができ、精度良くコリメート光学手段5の位置を補正可能にしている。また初期構成時の情報を基に同期検出手段54で調整しつづけるため、時系変化よる偏向点の位置のズレを精度良く調整しつづけることを可能にしている。
【0116】
[実施形態4]
図9は本発明の実施形態4の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図10は本発明の実施形態4の光源ユニット1からコリメート光学手段5までをユニット化した光束射出ユニット26を示す要部断面図である。図9、図10において図1、図2に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0117】
本実施形態において前述の実施形態1と異なる点は
▲1▼第1保持手段27ではなく第2保持手段28が絞り3の機能を有していること、
▲2▼主走査方向の全体倍率を調整するため書き終わり側の走査有効領域外にも光検知手段55を有すること、
▲3▼上記▲2▼の光検知手段55と同期検出手段54とで主走査方向の全体倍率を測定すること、
▲4▼上記▲2▼の光検知手段55と同期検出手段54とは偏向点位置の調整を行うための光量測定手段も兼ねていること、
▲5▼絞り3の位置を調整するための調整手段としての調整部材を有すること、
等である。その他の構成及び光学的作用は実施形態1と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【0118】
本実施形態では、実施形態1と同様に絞り3からコリメート光学手段5の前側主平面までの距離L1とコリメート光学手段5の後側主平面から偏向点までの空気換算距離L2を各々
L1=23.6mm、
L2=93.8mm
L2/L1=3.97
とすることにより、上記条件式(1)を満足させ、これにより偏向点位置の調整を可能にしている。
【0119】
光束射出ユニット26は図10に示すように光源ユニット1、リレー光学手段2、コリメート光学手段5、絞りの機能を持ち、且つコリメート光学手段5を保持する第2保持手段28、光源ユニット1、リレー光学手段2及び第2保持手段28を保持する第1保持手段27、及び圧電素子24とばね25からなる調整手段を有している。図2に示す実施形態1の光束射出ユニット10とは絞り機能を有する部材(保持手段)が異なっている。
【0120】
本実施形態における第2保持手段28はコリメート光学手段5近傍で第1保持手段27に固定され、更に絞り3の近傍において圧電素子24及びばね25を第1保持手段27に固定、且つ第2保持手段28に押し付けるように構成し、偏向点の位置に応じて圧電素子24に電圧をかけ、コリメート光学手段5に対して絞り3の位置を調整している。
【0121】
本実施形態において光束の光量の測定は組み立て時において、設計上の光量が等しくなるような箇所に書き終わり側の走査有効領域外に配した光検知手段55及び同期検出手段54の2個所で光束の光量を測定し、各測定値より偏向点のズレ量を算出している。この算出結果を基にして、コリメート光学手段5に対して絞り3の位置を調整手段により調整することでコリメート光学手段5から射出する光束の偏向点の位置を本来の位置に略一致させている。
【0122】
尚、本実施形態における光検知手段55は絞り、結像レンズ、そして測定素子(センサー)等を有している。
【0123】
本実施形態ではこのように走査有効領域を挟んで2箇所で光量を測定するため、精度良く偏向点位置を調整できる。これにより、
1.偏向点位置が本来の位置からずれることに起因する像面湾曲の発生を抑制できる、
2.光束が光偏向器で蹴られることを防止できる。
【0124】
本実施形態では走査中も走査有効領域の両側で光束の光量を測定し続けることで、アクティブに且つ精度よく調整し続けることを可能にしている。
【0125】
[実施形態5]
図11は本発明の実施形態5の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図12は本発明の実施形態5の光源ユニット1からコリメート光学手段5までをユニット化した光束射出ユニット29を示す要部断面図である。図11、図12において図4、図5に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0126】
本実施形態において前述の実施形態2と異なる点は
▲1▼第1保持部材30ではなく第2保持部材31が絞りの機能を有していること、
▲2▼偏向点位置の調整を行うための調整手段としての調整部材を有していること、
▲3▼同期検出手段54は偏向点位置の調整を行うための光量測定手段をも兼ねていること、
等である。その他の構成及び光学的作用は実施形態2と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【0127】
本実施形態では、実施形態2と同様に絞り3からコリメート光学手段5の前側主平面までの距離L1とコリメート光学手段5の後側主平面から偏向点までの空気換算距離L2を各々
L1=30.8mm、
L2=93.8mm
L2/L1=3.0
とすることにより、上記条件式(1)を満足させ、これにより偏向点位置の調整を可能にしている。
【0128】
光束射出ユニット29は図12に示すように光源ユニット1、リレー光学手段2、コリメート光学手段5、光源ユニット1及びリレー光学手段2を保持する第1保持手段30、絞りの機能を持ち且つコリメート光学手段5及び第1保持手段30を保持する第2保持手段31を有している。前記図5に示す実施形態2の光束射出ユニット14とは絞り機能を有する部材(保持手段)が異なっている。
【0129】
本実施形態では絞り3とコリメート光学手段5を保持する保持部材を同一の部材にしているため、組み立て時において両者の同軸度の精度が向上した。更に僅かに生じる偏向点の位置ズレは光束射出ユニット29を保持するハウジング部材33に対し光束射出ユニット29を傾斜させることで調整している。
【0130】
以下に調整方法について説明する。図12に示すように第2保持手段31またはハウジング部材33のいずれか(図12ではハウジング部材33側)に突起部を設け、突起部を挟むように2つのばね25を配置する。前記2つのばね25には光束射出ユニット29及びハウジング部材33を引き付けあうばねを用いている。更に調整ネジ32を用い、該調整ネジ32周辺での第2保持手段31とハウジング部材33との距離を調整できるように、例えば調整ネジ32の頭側の部材に該調整ネジ32を切っておく。上記のように構成することで、例えば調整ネジ32周辺の距離が接近するように該調整ネジ32を回すと突起部を挟んだ反対側は離間し、逆に調整ネジ32周辺が離間するように該調整ネジ32を回すと突起部を挟んだ反対側は接近するため、ハウジング部材33に対して第2保持手段31の向きを容易に調整でき、偏向点の位置の調整を可能にしている。
【0131】
尚、上記のばね25及び調整ネジ32は調整手段の一要素を構成しており、該調整手段は、光束射出ユニット(ユニット部材)29の位置及び向きのいずれか、若しくはその両方が調整可能な構造より成っている。
【0132】
本実施形態では実施形態1と同様にBDセンサー52に入射する光束の光量を測定することで偏向点の位置ズレ量を算出し、前述したように光束射出ユニット29の向きを調整手段により調整することで偏向点の位置ズレを調整している。更に本実施形態では前記調整とは別に、第2保持手段31に対する第1保持手段30の位置を光軸S方向に調整することで、コリメート光学手段5から射出する光束の集光状態を所望の弱収束光束にしている。
【0133】
上記のように偏向点の位置を調整することで本実施形態は、
1.偏向点位置が本来の位置からずれることに起因する像面湾曲の発生を抑制できる、
2.光束が光偏向器7で蹴られることを防止できる。
【0134】
また本実施形態では同期検出手段54が光束のケラレ量測定用の光量測定手段を兼ねることで、新たな光学素子や光学部品を増やすことなく走査有効領域外での光束の光量の測定を可能にしている。
【0135】
[実施形態6]
図13は本発明の実施形態6の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図14は本発明の実施形態6の光源ユニット1からコリメート光学手段5までをユニット化した光束射出ユニット33を示す要部断面図である。図13、図14において図7、図8に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0136】
本実施形態において前述の実施形態3と異なる点は
▲1▼第1保持手段34ではなく第2保持手段35が絞りの機能を有していること、
▲2▼光束の光量測定に同期検出手段54とは別に2つの光量測定手段18,19を用いたこと、
▲3▼光束の光量測定後、光量測定手段18、19は取り外すこと、
等である。その他の構成及び光学的作用は実施形態3と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【0137】
本実施形態では、実施形態3と同様に絞り3からコリメート光学手段5の前側主平面までの距離L1とコリメート光学手段5の後側主平面から偏向点までの空気換算距離L2を各々
L1=30.8mm、
L2=93.8mm
L2/L1=3.0
とすることにより、上記条件式(1)を満足させ、これにより偏向点位置の調整を可能にしている。
【0138】
光束射出ユニット33は図14に示すように光源ユニット1、リレー光学手段2、コリメート光学手段5、光源ユニット1及びリレー光学手段2を保持する第1保持手段34、絞りの機能を持ち、且つコリメート光学手段5を保持する第2保持手段35、第1、第2保持手段34、35を保持する第3保持手段36、及び第3保持手段36に対してコリメート光学手段5の位置を調整する調整手段を有している。
【0139】
本実施形態では調整手段としての調整ネジ32及びばね25を用いてコリメート光学手段5の位置を調整することで、光束の偏向点の位置を調整している。具体的には 絞り3近傍における第2保持手段35の外径と第3保持手段36の内径を略一致させることで絞り3が光軸Sに対して垂直方向に動かないように拘束した上で、コリメート光学手段5の近傍において第3保持手段36より光軸Sと垂直な方向から調整ネジ32をねじ込む。また調整ネジ32とは反対側にはばね25を配置しておく。偏向点の位置を調整する際は第3保持手段36から調整ネジ32を突出させる量を調整することで、コリメート光学手段5の位置を調整する。
【0140】
また実施形態3と同様に第1、第3保持手段34,36に膨張係数の異なる材料を用いることで温度補償可能にしている。
【0141】
更に本実施形態では第1保持手段34の位置を光軸S方向に調整することで、コリメート光学手段5から射出する光束の集光状態を所望の弱収束光束にしている。
【0142】
本実施形態において光束の光量の測定は組み立て時において、前記図6に示す光量測定手段18、19を図13に示す2箇所のハッチング箇所に配置し、走査有効領域を挟んで2箇所で光束の光量を測定し、各測定値より偏向点のズレ量を算出している。この算出結果を基にして、コリメート光学手段5の位置を調整手段により調整することでコリメート光学手段5から射出する光束の偏向点の位置を本来の位置に略一致させている。調整後、光量測定手段18,19は取り外し、他の走査光学系の組み立てに用いている。
【0143】
本実施形態のように走査有効領域を挟んで2箇所で光束の光量を測定することでより正確にケラレの量を検知することができ、精度良くコリメート光学手段5の位置を補正可能にしている。
【0144】
[実施形態7]
図15は本発明の実施形態7の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図16は本発明の実施形態7の光源ユニット1からコリメート光学手段5までをユニット化した光束射出ユニット37を示す要部断面図である。図15、図16において図1、図2に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0145】
本実施形態において前述の実施形態1と異なる点は、
▲1▼第1保持部材38で光源ユニット1、リレー光学手段2、コリメート光学手段5の全てを保持していること、
▲2▼コリメート光学手段5は樹脂レンズからなること、
等である。その他の構成及び光学的作用は実施形態1と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【0146】
本実施形態では、絞り3からコリメート光学手段5の前側主平面までの距離L1とコリメート光学手段5の後側主平面から偏向点までの空気換算距離L2を各々
L1=44.1mm、
L2=93.8mm
L2/L1=2.1
とすることにより、上記条件式(1)を満足させ、これにより偏向点位置の調整を可能にしている。
【0147】
光束射出ユニット37は図16に示すように光源ユニット1、リレー光学手段2、コリメート光学手段5、絞りの機能を持ち、且つ光源ユニット1、リレー光学手段2、コリメート光学手段5を保持する第1保持手段38を有している。
【0148】
本実施形態では前述の実施形態1と同様にBDセンサー52に入射する光束の光量を該BDセンサー52で測定することで光偏向器7の偏向点位置のズレを算出している。そしてその算出結果に基づいて第1保持手段38の位置をハウジング部材39等を有する調整手段によりリレー光学手段2の光軸Sに対して垂直方向に調整することでコリメート光学手段5から射出する光束の偏向点の位置を本来の位置に略一致させている。
【0149】
本実施形態では光偏向器7等を保持するハウジング部材39と第1保持手段38との嵌合部に0.3mm程度の嵌合がたを設けておき、被走査面9上での像面湾曲が極力少なくなるように第1保持手段38の位置を光軸Sに対して垂直方向に変位し調整後、固定している。
【0150】
また本実施形態ではコリメート光学手段5に樹脂レンズを用いたことで、環境の変化に起因する第1保持手段38の伸縮の影響を軽減し、温度補償を可能にしている。
【0151】
[実施形態8]
図17は本発明の実施形態8の主走査方向の要部断面図(主走査断面図),図18は本発明の実施形態8の光源ユニット1からコリメート光学手段5までをユニット化した光束射出ユニット39を示す要部断面図である。図17、図18において図15、図16に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0152】
本実施形態において前述の実施形態7と保持手段の構成はほぼ同じであるが、絞り3からコリメート光学手段5までの距離を極力長くして偏向点の位置ズレを軽減し、かつ絞り3に対するコリメート光学手段5の位置ズレを25μm以下にすることで偏向点の位置ズレに起因する像面湾曲を0.7mm以下にしている。
【0153】
本実施形態では、絞り3からコリメート光学手段5の前側主平面までの距離L1とコリメート光学手段5の後側主平面から偏向点までの空気換算距離L2を各々
L1=53.3mm、
L2=93.8mm
L2/L1=1.76
とすることにより、上記条件式(1)を十分に満足させ、これにより偏向点位置の調整レスを可能にしている。
【0154】
ちなみに、偏向点の位置ズレが1μm生じたときに、偏向点の位置ズレに起因する像面湾曲がMmm発生する光学系において、偏向点の位置ズレに起因する像面湾曲を1mm以下に抑えようとすると、偏向点の位置ズレは1/M(μm)以下にする必要がある。また絞りとコリメート光学手段の考えられる相対的な位置ずれ量をXμmとするとL1>M・X・L2となればよい。仮にM=0.008mm、X=50μm、L2=93.8mmとするとL1>37.5(mm)となる。
【0155】
光束射出ユニット39は図18に示すように光源ユニット1、リレー光学手段2、コリメート光学手段5、絞りの機能を持ち且つ光源ユニット1、リレー光学手段2、コリメート光学手段5を保持する第1保持手段40を有している。
【0156】
[実施形態9]
図19は本発明の実施形態9の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)、図20は本発明の実施形態9の光源ユニット1からコリメート光学手段5までをユニット化した光束射出ユニット41を示す要部断面図である。図19、図20において図15、図16に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【0157】
本実施形態において前述の実施形態7と保持手段の構成はほぼ同じであるが、光束射出ユニット41から偏向手段5までの光路中に調整手段として図21に示す調整ミラー43を設け、該調整ミラー43の角度を調整することで偏向面7a上における偏向点の位置を調整可能にしている。
【0158】
具体的には調整ミラー43のほぼ中央に光束射出ユニット41から射出した光束を入射させ、該調整ミラー43の中央を通る回転軸周りに回転可動となるように構成する。更に調整ネジ32等を、調整ミラー43の回転軸から半径方向に部材に伸ばした箇所に突き当て、該調整ネジ32の突出量を調整することで調整ミラー43の角度を調整する。
【0159】
調整ネジ32の変わりに圧電素子を用いてアクティブに光偏向器7上における偏向点位置を調整してもよい。
【0160】
光束射出ユニット41は図20に示すように光源ユニット1、リレー光学手段2、コリメート光学手段5、絞りの機能を持ち且つ光源ユニット1、リレー光学手段2、コリメート光学手段5を保持する第1保持手段42を有している。
【0161】
本実施形態では前述の実施形態1と同様にBDセンサー52に入射する光束の光量を該BDセンサー52で測定することで光偏向器7の偏向点位置のズレを算出している。そしてその算出結果に基づいて調整ミラー43の角度を調整することでコリメート光学手段5から射出する光束の偏向点の位置を本来の位置に略一致させている。
【0162】
本実施形態ではコリメート光学手段5に樹脂レンズを用いたことで、環境の変化に起因する第1保持手段42の伸縮の影響を軽減し、温度補償を可能にしている。
【0163】
[画像形成装置]
図22は、本発明の画像形成装置の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号104は画像形成装置を示す。この画像形成装置104には、パーソナルコンピュータ等の外部機器117からコードデータDcが入力する。このコードデータDcは、装置内のプリンタコントローラ111によって、画像データ(ドットデータ)Diに変換される。この画像データDiは、実施形態1〜9に示した構成を有する光走査ユニット(走査光学系)100に入力される。そして、この光走査ユニット100からは、画像データDiに応じて変調された光ビーム103が射出され、この光ビーム103によって感光ドラム101の感光面が主走査方向に走査される。
【0164】
静電潜像担持体(感光体)たる感光ドラム101は、モータ115によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム101の感光面が光ビーム103に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム101の上方には、感光ドラム101の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ102が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ102によって帯電された感光ドラム101の表面に、前記光走査ユニット100によって走査される光ビーム103が照射されるようになっている。
【0165】
先に説明したように、光ビーム103は、画像データDiに基づいて変調されており、この光ビーム103を照射することによって感光ドラム101の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム103の照射位置よりもさらに感光ドラム101の回転方向の下流側で感光ドラム101に当接するように配設された現像器107によってトナー像として現像される。
【0166】
現像器107によって現像されたトナー像は、感光ドラム101の下方で、感光ドラム101に対向するように配設された転写ローラ108によって被転写材たる用紙112上に転写される。用紙112は感光ドラム101の前方(図15において右側)の用紙カセット109内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット109端部には、給紙ローラ110が配設されており、用紙カセット109内の用紙112を搬送路へ送り込む。
【0167】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙112はさらに感光ドラム101後方(図22において左側)の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ(図示せず)を有する定着ローラ113とこの定着ローラ113に圧接するように配設された加圧ローラ114とで構成されており、転写部から搬送されてきた用紙112を定着ローラ113と加圧ローラ114の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙112上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ113の後方には排紙ローラ116が配設されており、定着された用紙112を画像形成装置の外に排出せしめる。
【0168】
図22においては図示していないが、プリントコントローラ111は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ115を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【0169】
[カラー画像形成装置]
図23は本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施形態は、走査光学系(光走査装置)を4個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図23において、260はカラー画像形成装置、211,212,213,214は各々実施形態1〜9に示したいずれかの構成を有する光走査装置、211,212,213,214は各々像担持体としての感光ドラム、231,232,233,234は各々現像器、51は搬送ベルトである。
【0170】
図23において、カラー画像形成装置260には、パーソナルコンピュータ等の外部機器252からR(レッド)、G(グリーン)、B(ブルー)の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ253によって、C(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各画像データ(ドットデータ)に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置211,212,213,214に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム241,242,243,244が射出され、これらの光ビームによって感光ドラム221,222,223,224の感光面が主走査方向に走査される。
【0171】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は光走査装置(211,212,213,214)を4個並べ、各々がC(シアン),M(マゼンタ),Y(イエロー)、B(ブラック)の各色に対応し、各々平行して感光ドラム221,222,223,224面上に画像信号(画像情報)を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
【0172】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く4つの光走査装置211,212,213,214により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム221,222,223,224面上に形成している。その後、記録材に多重転写して1枚のフルカラー画像を形成している。
【0173】
前記外部機器252としては、例えばCCDセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置260とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【0174】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く走査光学系を構成する複数の光学素子(部材)のうち、少なくとも一部の光学素子の位置を調整手段により調整又は/及び条件式(1)を満足させることで、走査光学系における絞りやコリメート光学手段の偏心の影響によるケラレや像面湾曲を軽減し、高速で高品位の印字が可能な走査光学系及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態1の主走査断面図
【図2】本発明の実施形態1の光束射出ユニットの要部断面図
【図3】各発光部の配置を示す説明図
【図4】本発明の実施形態2の主走査断面図
【図5】本発明の実施形態2の光束射出ユニットの要部断面図
【図6】光量測定手段の要部概略図
【図7】本発明の実施形態3の主走査断面図
【図8】本発明の実施形態3の光束射出ユニットの要部断面図
【図9】本発明の実施形態4の主走査断面図
【図10】本発明の実施形態4の光束射出ユニットの要部断面図
【図11】本発明の実施形態5の主走査断面図
【図12】本発明の実施形態5の光束射出ユニットの要部断面図
【図13】本発明の実施形態6の主走査断面図
【図14】本発明の実施形態6の光束射出ユニットの要部断面図
【図15】本発明の実施形態7の主走査断面図
【図16】本発明の実施形態7の光束射出ユニットの要部断面図
【図17】本発明の実施形態8の主走査断面図
【図18】本発明の実施形態8の光束射出ユニットの要部断面図
【図19】本発明の実施形態9の主走査断面図
【図20】本発明の実施形態9の光束射出ユニットの要部断面図
【図21】調整ミラーの要部概略図
【図22】本発明の画像形成装置の要部概略図
【図23】本発明のカラー画像形成装置の要部概略図
【図24】各発光部から射出した光束の光路図
【図25】ドット位置ズレの説明図
【図26】ピッチ間隔誤差の説明図
【図27】偏向点位置ずれの説明図
【符号の説明】
1a,1b,1c,1d 発光部(半導体レーザ)
1 光源手段(光源ユニット)
2a,2b リレーレンズ
2 第1の光学手段(リレー光学手段)
3 開口絞り
5a,5b 集光レンズ(コリメータレンズ)
5 第2の光学手段(コリメート光学手段)
6 レンズ系(シリンドリカルレンズ)
7 偏向手段(光偏向器)
7a 偏向面
8 第3の光学手段(走査光学手段)
8a 第1の光学素子
8b 第2の光学素子
9 被走査面(感光ドラム面)
10、14、20、26、29、33、37、39、41 光束射出ユニット
11、15、21、27、30、34、38、40、42 第1保持手段
12、16、22、28、31、35、 第2保持手段
17、19,33,39 ハウジング部材
18、19 光量測定手段
23、36 第3保持手段
24 圧電素子
25 ばね
32 調整ネジ
43 調整ミラー
50 BDスリット
51 BD共役レンズ
52 BDセンサー
53 BDミラー
100 走査光学系
101 感光ドラム
102 帯電ローラ
103 光ビーム
104 画像形成装置
107 現像装置
108 転写ローラ
109 用紙カセット
110 給紙ローラ
111 プリンタコントローラ
112 転写材(用紙)
113 定着ローラ
114 加圧ローラ
115 モータ
116 排紙ローラ
117 外部機器
211、212、213、214 走査光学系
221、222、223、224 像担持体(感光ドラム)
231、232、233、234 現像器
241 搬送ベルト
251 マルチビームレーザー
252 外部機器
253 プリンタコントローラ
260 カラー画像形成装置
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning optical system and an image forming apparatus using the same, and in particular, deflects and reflects a light beam (laser light) emitted from a light source means by a polygon mirror as an optical deflector, and scans the light beam on a surface to be scanned via the scanning optical means. This is suitable for an image forming apparatus such as a laser beam printer having an electrophotographic process, a digital copying machine, a multi-function printer (multi-function printer), or the like, in which image information is recorded by optical scanning.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a scanning optical system used in an image forming apparatus guides a light flux emitted from a light source (light emitting unit) as a light source means to a deflecting means via an incident optical means having a collimator lens, a cylindrical lens (cylinder lens) and the like. The light beam deflected and reflected by the deflecting means is focused on the surface to be scanned through a scanning optical means and is optically scanned.
[0003]
In recent years, as the performance and function of the image forming apparatus have been improved, the demand for a higher-speed scanning optical system has been increased. Therefore, it is conceivable to use a plurality of light sources in order to respond to the demand for high speed. For example, a multi-beam laser chip that emits a plurality of light beams aligned in a straight line from one chip is used as the light source (for example, see Patent Reference 1).
[0004]
Regardless of whether the above-described multi-beam laser chip is used as a light source or a case where a plurality of independent light sources are used, when scanning the surface to be scanned using a common deflecting unit and scanning optical unit regardless of the light emitting unit, each light emission If the luminous flux emitted from the unit is shifted in the main scanning direction on the deflecting surface of the deflecting unit, the position of the dot corresponding to each light emitting unit may be shifted.
[0005]
FIG. 24 is an optical path diagram showing an optical path of a light beam emitted from each of the light emitting units (light sources) 91a and 91b, and shows a principal ray of the light beam at a timing of forming an image at the center of an image on the surface to be scanned 99.
[0006]
As can be seen from the figure, the positions at which the scanning optical means 98 transmits and refracts (reflects when a mirror is used) are different from each other. Although not shown in the figure to avoid complicating the figure, the actual angle of the deflecting surface 97a is slightly different for each light beam.
[0007]
For this reason, the scanned surface 99 is decentered in the optical axis direction, or the refractive power of the scanning optical unit 98 is not as designed, and the image forming position is relatively shifted from the scanned surface 99 in the optical axis direction. If the position is shifted, the position where the surface to be scanned 99 is irradiated is shifted in the main scanning direction from the original position.
[0008]
FIG. 25 is an explanatory diagram of the dot position shift, in which each light beam (light beam indicated by a broken line in the figure) formed on the surface to be scanned is out of focus (right side in the figure) on the surface to be scanned. (A luminous flux shown by a solid line).
[0009]
As described above, since the position at which the light is transmitted and refracted through the scanning optical means is different for each light beam, the angle of incidence of each light beam on the surface to be scanned is different. For this reason, when the focus position is relatively shifted with respect to the surface to be scanned, the irradiation position of each light beam is separated by an amount shown as a dot position shift in the figure.
[0010]
Regarding the interval between scanning lines, in a scanning optical system in which the light beam emitted from each light emitting unit is shifted on the deflection surface in the main scanning direction, the optical elements constituting the scanning optical system are deviated from their original positions. If they are in mind, the intervals may be different from the original scanning line intervals (hereinafter, referred to as “pitch interval errors”).
[0011]
As an example, FIG. 26 is an explanatory diagram of a pitch interval error, showing a state before and after the scanning optical unit (lens) is decentered in the sub-scanning direction. A light beam before decentering is indicated by a dotted line, and a light beam after decentering is indicated by a solid line. I'm drawing.
[0012]
When the radius of curvature of the sagittal wire differs depending on the location, the influence of the eccentricity differs, so that a pitch interval error occurs as shown in FIG. Even when the curvature radius of the sagittal wire is constant regardless of the location and the magnification is not constant, a pitch interval error similarly occurs.
[0013]
As one method of reducing these phenomena, there is a method in which the conjugate point of the stop (light beam limiting means) is present on the deflection surface, and the light beam is not shifted in the main scanning direction on the deflection surface. is there.
[0014]
However, when a conjugate point with the deflecting surface with respect to the main scanning section is obtained via the collimating optical means (second optical means), the conjugate point is located behind the light source (in a direction away from the deflecting surface). In the case of using the light source, it is necessary to rearrange the light source after the stop, and to form an image of the light beam emitted from the light source at the original position of the light source by using the relay optical means (first optical means).
[0015]
The scanning optical system thus configured can make the positions of the light beams from the respective light emitting units coincide with each other in the main scanning direction on the deflection surface regardless of the position of the light emitting unit. For this reason, even if the number of light-emitting portions increases and the distance between the ends of the light-emitting portions increases, the deterioration of the print quality due to the deviation of the light beam on the deflection surface is negligible.
[Patent Document 1]
JP-A-9-54263
[0016]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the scanning optical system having the relay optical means as described above, if the positions of the diaphragm and the collimating optical means are shifted, the position of the deflecting point of the light beam emitted from the collimating optical means on the deflecting means is shifted from the original position. Shift.
[0017]
FIG. 27 is an explanatory view of the deviation of the deflection point position. FIG. 27 schematically shows a state in which a light beam emitted from the light source 91 is incident on the deflection surface 97a. 3 shows a light beam when decentered.
[0018]
In the figure, the luminous flux passes through the outside of the lens because the diaphragm 93 is extremely decentered. This is because an extreme state is shown in order to make the figure easier to understand. When decentered, the light beam is kicked by a lens or the like. In the scanning optical system under consideration, the stop 93 and the deflecting surface 97a are in a substantially conjugate relationship via the collimating optical means 92 as described above, so that the stop 93 is indicated by a two-dot broken line in FIG. There is a deflection point on a straight line connecting the light and the collimating optical means 95. Therefore, the position of the deflecting point, which is the conjugate point of the stop 93, is also eccentric according to the eccentricity of the stop 93 and the collimating optical means 95.
[0019]
In such a case, the light beam deflected and reflected by the deflecting means is shifted from its original position. Therefore, when each light beam deflected and reflected by the deflecting unit is transmitted and refracted through the optical element constituting the scanning optical unit, each light beam enters a position different from the original position, and thus field curvature may occur.
[0020]
In addition, a rotating polygon mirror (optical deflector) that is as small as possible is often used for the deflecting means in consideration of the rotational speed, cost, and the like. Therefore, even when the light beam is incident on only a part of the deflecting surface when scanning a certain portion of the effective scanning area (printing area), after the entire effective scanning area is scanned, the light beam is incident on the deflecting surface. Generally covers almost the entire area. Therefore, if the position of the deflecting point deviates from the original position, not only does the curvature of field occur as described above, but also a part of the light beam cannot enter the deflecting surface, which may cause uneven density in the printing result. is there.
[0021]
In order to reduce these phenomena, there is a method of adjusting the position of the collimating optical means and the stop in the direction perpendicular to the optical axis. A method for adjusting the position of the collimating optical means is conventionally known in a scanning optical system having no relay optical means. However, the conventional adjusting method mainly adjusts the emission direction of a light beam emitted from the collimating optical means. The position of the luminous flux after the emission was not particularly considered. This is because the position of the emitted light beam after the adjustment appears to be almost the same as the eccentricity of the stop, and is only about 50 μm at most even considering the mounting accuracy of the light beam emitting unit (relay unit) that integrates the unit from the light source to the collimating optical means. It does not slip. At this time, depending on the scanning optical means, the curvature of field occurs only about ± 0.4 mm.
[0022]
On the other hand, in the scanning optical system having the relay optical means, when the stop is decentered, there is a problem that the position of the deflecting point cannot be displaced by several times the stop because of the configuration.
[0023]
The present invention reduces the curvature of field and vignetting on the deflecting surface (a phenomenon that a part of the light beam cannot be transmitted or reflected) due to the incident position of the light beam on the deflecting device deviating from a predetermined incident position, and achieves high speed. It is an object of the present invention to provide a scanning optical system capable of performing high-quality printing at high speed and an image forming apparatus using the same.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
(1-1) The scanning optical system of the present invention includes:
Light source means, first optical means for forming an image of the light beam emitted from the light source means, light beam limiting means for restricting the light beam from the first optical means, and the light beam formed by the first optical means. A second optical unit for bringing the light beam passing through the restricting unit into a desired condensed state, a deflecting unit including a deflecting surface for deflecting the light beam guided from the second optical unit, and a light beam deflected by the deflecting unit A third optical means for guiding the light onto the surface to be scanned, and the light beam restricting means and the deflecting surface of the deflecting means are in a conjugate or substantially conjugate relationship via the second optical means. In a scanning optical system that optically scans the surface to be scanned by rotating the deflecting means,
It is characterized by having adjusting means for adjusting a positional relationship of at least a part of a member provided in an optical path from the light source means to the surface to be scanned.
[0025]
In addition,
(1-1-1) When the distance from the light beam restricting unit to the second optical unit is L1, and the distance from the second optical unit to the deflecting surface is L2.
L2 / L1 ≦ 4
It is characterized by satisfying certain conditions.
[0026]
(1-1-2) The adjusting unit is configured to adjust a position of a member provided in an optical path from the light source unit to the deflecting unit such that an incident position of the light beam on the deflecting unit substantially coincides with a predetermined incident position. The feature is that the relationship is adjusted.
[0027]
(1-1-3) The adjusting unit is configured to control the light source unit so that a part or all of the light flux does not protrude from the deflecting surface of the deflecting unit during optical scanning of the effective scanning range of the surface to be scanned. It is characterized in that the positional relationship of the members provided in the optical path from to the deflecting means is adjusted.
[0028]
(1-1-4) The adjustment means adjusts the positional relationship of at least some of the optical elements so as to reduce the curvature of field on the surface to be scanned.
[0029]
(1-1-5) The adjusting unit is configured to determine a light amount of a light beam outside the effective scanning area on the surface to be scanned and a light amount of the light beam existing across a light beam group that scans the effective scanning region when viewed from the light beam. It is characterized in that the incident position of the light beam on the deflecting means is adjusted so that the light amount of the light beam outside the effective scanning area, which should be the same light amount, is equal.
[0030]
(1-1-6) The adjusting means has a structure capable of adjusting a relative positional relationship between the second optical means and the light beam restricting means in a direction perpendicular to the optical axis of the first optical means. It is characterized by having.
[0031]
(1-1-7) It is characterized by having a holding means which holds the second optical means and is formed integrally with the light beam limiting means.
[0032]
(1-1-8) The adjustment means has a structure in which one or both of the position and the orientation of the second optical means can be adjusted.
[0033]
(1-1-9) Each member from the light source means to the second optical means is housed in one unit member, and the unit member is detachably attached to a housing member on which the deflecting means and the like are mounted. It is characterized by being worn.
[0034]
(1-1-10) The adjustment means has a structure in which one or both of the position and the orientation of the unit member can be adjusted.
[0035]
(1-1-11) The adjustment means has a mirror, and adjusts the angle of the mirror.
[0036]
(1-2) a light source means, a first optical means for forming an image of a light beam emitted from the light source means, a light beam restricting means for restricting a light beam from the first optical means, A second optical unit for forming a light beam which is imaged and passed through the light beam restricting unit into a desired condensing state, a deflecting unit including a deflecting surface for deflecting the light beam guided from the second optical unit, and the deflecting unit And a third optical means for guiding the light beam deflected by the light beam onto the surface to be scanned. The light beam restricting means and the deflecting surface of the deflecting means are conjugated or substantially conjugated via the second optical means. In a scanning optical system that optically scans the surface to be scanned by rotation of the deflecting means,
When the distance from the light beam limiting means to the second optical means is L1, and the distance from the second optical means to the deflection surface is L2,
L2 / L1 ≦ 4
It is characterized by satisfying certain conditions.
[0037]
(1-2-1) The adjusting means has a structure capable of adjusting a relative positional relationship between the second optical means and the light beam restricting means in a direction perpendicular to the optical axis of the first optical means. It is characterized by having.
[0038]
(1-2-2) The adjustment means is characterized in that one or both of the position and the orientation of the second optical means can be adjusted.
[0039]
(1-2-3) The deflecting unit is mounted on a housing member, and the housing member has an optical path secured so that the light amount of a light beam incident outside the effective scanning area on the surface to be scanned can be measured. It is characterized by:
[0040]
(1-2-4) A plurality of optical paths for measuring the light amount of the light beam are provided.
[0041]
(1-2-5) It is characterized in that two or more light paths for the light quantity measurement are secured with a light beam group for scanning the effective scanning area of the scanned surface separated.
[0042]
(1-2-6) It is characterized by having a light amount measuring means for measuring the light amount of the light beam outside the effective scanning area of the surface to be scanned.
[0043]
(1-2-7) The light quantity measuring means also serves as a synchronization detecting means for measuring a writing start timing on the surface to be scanned.
[0044]
(1-2-8) It is characterized by having a plurality of the light quantity measuring means.
[0045]
(1-2-9) The apparatus is characterized in that two light quantity measuring means are provided so as to separate a light flux group for scanning an effective scanning area of the scanned surface.
[0046]
(1-2-10) The light source unit has a plurality of light emitting units.
[0047]
The image forming apparatus of the present invention includes:
(2-1) The scanning optical system of the constitution (1-1) or (1-2), the photosensitive member arranged on the surface to be scanned, and the photosensitive member on the photosensitive member by a light beam scanned by the scanning optical system. A developing device that develops the electrostatic latent image formed on the toner image as a toner image, a transfer device that transfers the developed toner image to a transfer material, and a fixing device that fixes the transferred toner image to the transfer material. It is characterized by having.
[0048]
(2-2) A scanning optical system having the configuration (1-1) or (1-2), and a printer controller for converting code data input from an external device into an image signal and inputting the image signal to the scanning optical system. It is characterized by having.
[0049]
The color image forming apparatus of the present invention includes:
(3-1) A plurality of image carriers each of which is arranged on the surface to be scanned of the scanning optical system of the configuration (1-1) or (1-2) and forms images of different colors. Features.
[0050]
In addition,
(3-1-1) It is characterized by having a printer controller that converts color signals input from an external device into image data of different colors and inputs the image data to each scanning optical system.
[0051]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, technical means for achieving the object of the present invention will be described.
[0052]
Now, the distance from the stop (light flux limiting means) to the front principal plane of the collimating optical means (second optical means) is L1, the air conversion distance from the rear principal plane of the collimating optical means to the deflection surface is L2, Assuming that the amount of eccentricity is X, the stop position and the deflection point on the deflection surface are in a conjugate relationship, so the displacement amount P at the deflection point is
P = (L2 / L1) · X
Only displace. If the displacement amount P of the deflection point is large, a large curvature of field occurs on the surface to be scanned. Therefore, the displacement amount P of the deflection point is preferably as small as possible.
[0053]
In order to reduce the displacement amount P of the deflection point, the distance L1 from the stop to the front main plane of the collimating optical means with respect to the air-equivalent distance L2 from the rear principal plane of the collimating optical means to the deflecting surface is increased or the diaphragm is stopped. May be reduced as much as possible.
[0054]
However, there is a limit in reducing the amount of eccentricity X of the stop with respect to the collimating optical means, and at present, the eccentric amount can be reduced to only 25 μm at most. Even when adjusting the relative position between the stop and the collimating optical means, it is considered that there is an adjustment error of about 25 μm. In addition, since the distance from the light source to the deflection point is desired to be as small as possible due to the space of the scanning optical system, L1 cannot be increased without limit to L2.
[0055]
Considering dimensional accuracy, assembly errors, and changes in the environment, it is preferable that the curvature of field due to the eccentricity of the stop be at most ± 1 mm. At this time, the positional deviation of the deflection point on the deflection surface is allowed only up to about 125 μm, depending on the scanning optical means.
[0056]
Further, if the position of the deflection point is displaced by about 25 μm due to an error in assembling the unit, the deviation of the deflection point due to the eccentricity of the diaphragm is allowed only 100 μm. As mentioned earlier, it is not easy to reduce the eccentricity of the aperture to 25 μm or less.
L2 / L1 ≦ 4
Need to be
[0057]
In addition, this is an adjustment method for adjusting the position of the deflection point.If the position of the deflection point can be directly observed, if the relative positional relationship between the diaphragm and the collimating optical means is adjusted based on the amount of deviation of the position of the deflection point, Good. However, actually, it is not easy to observe a displacement of several tens μm of a light beam having a length of several mm. Therefore, a method for determining the deviation amount of the deflection point from the light amount of an appropriate light beam will be described below.
[0058]
As the deflecting means (optical deflector) is rotated, the deflecting surface has only a finite size, so that the light flux will be kicked off eventually (a part of the luminous flux cannot enter the deflecting surface). For this reason, the luminous flux, which has maintained a substantially constant light amount while scanning the effective scanning area (printing area), rapidly decreases from a certain position outside the effective scanning area. The same can be said for the writing side.
[0059]
Since the change in the light beam width due to the rotation of the deflecting means is substantially proportional to the rotation angle of the deflecting means, it is possible to know how much the deflecting means has reduced the light beam width by measuring the amount of light beam. Therefore, by measuring the amount of light with respect to the light flux whose degree of light is known by vignetting in design, it is possible to know how much the position of the deflection point deviates from the original position.
[0060]
In order to know the displacement of the deflection point more accurately, the light quantity of each light beam before and after printing may be measured. When the light amount of the light beam is 1 in a state where there is no vignetting in the design, the measured light amount of the light beam having the designed light amount a on the writing side is A, and the measured light amount of the light beam having the designed light amount b on the writing end side is Assuming B, the actual light amount W of the light beam without vignetting can be estimated as W = (A + B) / (a + b).
[0061]
Therefore, the light beam on the writing side has an increased light amount by the ratio of (A / W-a) = (bA-aB) / (A + B), while the light beam on the writing end side has (B / W-b) =- It can be seen that the light amount is increased by the ratio of (bA-aB) / (A + B) (actually, one of them is reduced). As a result, it is found that the deflection point is shifted by (bA-aB) / (A + B) w with respect to the light beam width W, and the position of the collimating optical unit can be adjusted.
[0062]
The advantage of this method is that even if the light amount of the light beam in a state without vignetting is different from the design value, there is no problem in the adjustment, and the difference can be used to make the adjustment relatively accurately.
[0063]
Next, Embodiments 1 to 9 of the present invention will be sequentially described.
[0064]
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a sectional view of a main part in the main scanning direction (main scanning sectional view) of the first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a light beam emission unitized from the light source unit 1 to the collimating optical unit 5 of the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a main part showing the unit 10.
[0065]
Here, the main scanning direction indicates a direction perpendicular to the rotation axis of the deflecting unit and the optical axis of the scanning optical element (the direction in which the light beam is deflected and reflected (deflection scanning) by the deflecting unit), and the sub-scanning direction is the deflecting unit. 3 shows a direction parallel to the rotation axis. The main scanning section indicates a plane parallel to the main scanning direction and including the optical axis of the scanning optical system. The sub-scanning section indicates a section perpendicular to the main scanning section.
[0066]
1 and 2, reference numeral 1 denotes a light source unit as light source means, and has a plurality of light emitting units 1a to 1d made of, for example, a semiconductor laser as shown in FIG. Note that the number of light emitting units need not be four. As shown in FIG. 3, the four light emitting portions 1a to 1d are arranged apart from each other in the main scanning direction and the sub scanning direction. As shown in FIG. 3, the distance between the light emitting units is longer in the main scanning direction than in the sub scanning direction. This is because the light source unit 1 having four light emitting units 1a to 1d is rotated in the direction of the arrow shown in FIG. 3 in which the distance between the light emitting units is longer than the actually required distance between the light emitting units in the sub-scanning direction. Thereby, the distance between the light emitting units in the sub-scanning direction is set to a desired value.
[0067]
Reference numeral 2 denotes a relay optical unit as a first optical unit, which has first and second two relay lenses 2a and 2b, and emits divergent light beams emitted from the light emitting units 1a to 1d, respectively, as described later. An image is formed at the deflection point of the deflector.
[0068]
Reference numeral 3 denotes an aperture stop (aperture) as a light beam limiting unit, which shapes the light beam emitted from the relay optical unit 2 into a desired optimum beam shape. In the present embodiment, the principal ray of each of the light emitting units 1a to 1d is disposed at a position separated from the rear principal point of the relay optical unit 2 by the focal length of the relay optical unit 2 toward the collimating optical unit 5 described later. Are parallel to the designed optical axis, so that the center of the emission direction of the light beam emitted from each of the light emitting portions 1a to 1d and the direction of the principal ray substantially coincide, and the stop 3 The light amount distribution is symmetrical with respect to the light beam emitted from.
[0069]
Reference numeral 5 denotes a collimating optical unit serving as a second optical unit. The collimating optical unit 5 includes first and second two condensing lenses (collimator lenses) 5a and 5b. It is converted to a weakly convergent light beam. In the present embodiment, the light beam is converted into a weakly convergent light beam. However, the present invention is not limited to this. For example, even if the light beam is converted into a weakly divergent light beam or a substantially parallel light beam, the effects of the present invention can be obtained. In this embodiment, the spherical aberration and the field curvature generated by the relay optical unit 2 are canceled by the collimating optical unit 5.
[0070]
Reference numeral 6 denotes a lens system (cylindrical lens) which has a predetermined refractive power only in the sub-scanning direction, and converts a light beam emitted from the collimator optical means 5 to a position near a deflection surface 7a of an optical deflector 7 which will be described later. (In the main scanning section, a long line image). In addition, in order to make it possible to adjust the light condensing state in the sub-scanning direction on the photosensitive drum surface 9 as a surface to be scanned, which will be described later, it is made movable in the optical axis direction at the time of assembly, and fixed after adjustment. .
[0071]
Reference numeral 7 denotes an optical deflector as a deflecting means, which is formed of, for example, a rotating polygon mirror, and is rotated at a constant speed in a direction indicated by an arrow A in the figure by a driving means (not shown) such as a motor.
[0072]
In the present embodiment, the stop 3 and the deflecting surface 7a of the optical deflector 7 have a conjugate or substantially conjugate relationship via the collimator optical means 5.
[0073]
Reference numeral 8 denotes a scanning optical unit having a fθ characteristic as a third optical unit. The scanning optical unit 8 includes first and second two optical elements (fθ lenses) 8a and 8b, and is deflected by the optical deflector 7. The two light fluxes form a spot on the surface 9 to be scanned, thereby forming four scanning lines. The scanning optical means 8 in this embodiment has a tilt correction function by making the vicinity of the deflecting surface 7a of the optical deflector 7 and the vicinity of the scanned surface 9 conjugate in the sub-scanning cross section. The sagittal radius of curvature of the optical surfaces of the first and second optical elements 8a and 8b continuously changes as the distance from the optical axis in the main scanning direction changes, and the magnification in the sub-scanning direction is kept constant regardless of the location. .
[0074]
Reference numeral 9 denotes a photosensitive drum surface as a surface to be scanned.
[0075]
Reference numeral 53 denotes a folding mirror (hereinafter, referred to as a “BD mirror”) for synchronization detection, and a plurality of synchronization detection light beams (hereinafter, “BD mirror”) for adjusting the timing of the scanning start position on the photosensitive drum surface 9. (Referred to as “light flux”) toward the BD sensor 52 described later.
[0076]
Reference numeral 50 denotes a slit for detecting synchronization (hereinafter, referred to as a “BD slit”), which is disposed at or near the light-converging point of the light beam converged by the scanning optical means 8 and determines a writing position of an image. I have.
[0077]
Reference numeral 51 denotes a synchronization detection lens (hereinafter, referred to as a “BD conjugate lens”) for establishing a conjugate relationship between the BD mirror 53 and a BD sensor 52 described later, and corrects the tilt of the BD mirror 53.
[0078]
Reference numeral 52 denotes an optical sensor (hereinafter, referred to as a “BD sensor”) as a synchronization detection element. In the present embodiment, a synchronization signal (BD signal) obtained by detecting an output signal from the BD sensor 52 is used. Thus, the timing of the scanning start position of the image recording on the photosensitive drum surface 9 is adjusted for each BD light beam. Further, the amount of displacement of the deflection point on the deflection surface is measured by measuring the light amount of the light beam incident on the BD sensor 52.
[0079]
Note that the above-described components such as the BD mirror 53, the BD slit 50, the BD conjugate lens 51, and the BD sensor 52 constitute one element of a synchronization detection unit (BD optical system) 54. The synchronization detecting means 54 also serves as a light quantity measuring means for measuring the displacement of the deflection point of the optical deflector 7 as described above.
[0080]
In the present embodiment, the four divergent light beams that are light-modulated and emitted from the light source unit 1 according to the image information are once imaged by the relay optical unit 2. At this time, the beam is shaped into a desired shape by the stop 3. Thereafter, the imaged light beam diverges again, but is converted into a weakly convergent light beam by the collimating optical means 5 and enters the cylindrical lens 6. The light beam forms an image near the deflection surface 7 a of the optical deflector 7 in the sub-scanning direction. (Long line image in main scanning section).
[0081]
The four light beams deflected and reflected by the deflecting surface 7a of the optical deflector 7 are spot-formed on the photosensitive drum surface 9 by the scanning optical means 8, and the optical deflector 7 is rotated in the direction of arrow A by Optical scanning is performed on the scanned surface 9 in the direction of arrow B (main scanning direction) at a constant speed. Thus, an image is recorded on the photosensitive drum surface 9 as a recording medium.
[0082]
At this time, in order to adjust the timing of the scanning start position on the photosensitive drum surface 9 before optically scanning the photosensitive drum surface 9, a part of the four light beams deflected and reflected by the optical deflector 7 is reflected by a BD mirror 53. The light is condensed on the surface of the BD slit 50 through the lens, and then guided to the BD sensor 52 through the BD conjugate lens 51. The timing of the scanning start position of image recording on the photosensitive drum surface 9 is adjusted for each BD light beam using a synchronization signal (BD signal) obtained by detecting an output signal from the BD sensor 52.
[0083]
In the multi-beam scanning optical system having the relay optical unit 2 as in the present embodiment, since the deflection points of the light beams are aligned, particularly when the number of light emitting units is large and the distance between the light emitting units is large, deflection of each light beam is performed. As described in the above related art, the present invention exerts an effect of reducing “dot position deviation” and “pitch interval error” with respect to other optical systems in which the positions of points are not aligned. In the present embodiment, the light source unit 1 having four light emitting units is used in order to increase the speed of the relay scanning optical system, and the above effects are utilized.
[0084]
In this embodiment, the distance from the stop 3 to the front main plane of the collimating optical unit 5 is L1, and the air-equivalent distance from the rear main plane of the collimating optical unit 5 to the deflection surface 7a of the optical deflector 7 (the cylindrical lens 6 is When L2 is the distance obtained by dividing the thickness by the refractive index,
L2 / L1 ≦ 4 ‥‥‥ (1)
Satisfies certain conditions.
[0085]
Conditional expression (1) is a condition for enabling the adjustment of the deflection point position of the optical deflector 7, and if conditional expression (1) is not satisfied, the adjustment sensitivity becomes too high, and the adjustment error becomes too large. Not good because of concern.
[0086]
In this embodiment,
L1 = 23.6 mm,
L2 = 93.8 mm
L2 / L1 = 3.97
As a result, the conditional expression (1) is satisfied, whereby the deflection point position can be adjusted.
[0087]
As shown in FIG. 2, a light beam emitting unit (unit member) 10 in the present embodiment includes a light source unit 1, a relay optical unit 2, a collimating optical unit 5, a second holding unit 12 for holding the collimating optical unit 5, and a function of a diaphragm. And a first holding means 11 for holding the light source unit 1, the relay optical means 2, and the second holding means 12, and a housing member (not shown) on which the light deflector 7 and the like are mounted. It is attached detachably.
[0088]
In the present embodiment, the deviation of the deflection point position of the optical deflector 7 is calculated by measuring the light quantity of the light beam incident on the BD sensor 52 with the BD sensor 52. Then, based on the calculation result, the position of the second holding means 12 holding the collimating optical means 5 is adjusted in a direction perpendicular to the optical axis S of the relay optical means 2 by an adjusting jig, so that the light is emitted from the collimating optical means 5. The position of the deflecting point of the luminous flux is substantially matched with the original position.
[0089]
It should be noted that the above substantially coincidence means within ± 50 μm from the original position.
[0090]
In the present embodiment, a gap of about 0.3 mm is provided in the fitting portion between the first holding means 11 and the second holding means 12 to realize the above adjustment. Then, after adjusting the positional relationship between the first holding means 11 and the second holding means 12 to a desired positional relationship using an adjusting jig, an adhesive or the like is applied, and after fixing, the scanning optical system is adjusted from the adjusting jig. Removed.
[0091]
Further, in the present embodiment, at the time of the adjustment, the position of the second holding means 12 is adjusted in the direction of the optical axis S, so that the light-collecting state of the light emitted from the collimating optical means 5 is set to a desired weakly converged light.
[0092]
If the incident position of the light beam on the light deflector 7 is not adjusted, there are the following problems as described above.
[0093]
1. The position at which the light beam enters the scanning optical unit 8 is deviated from the original position, causing a curvature of field, deteriorating the print quality,
2. A part of the light beam is not deflected and reflected by the light deflector 7, causing density unevenness in a printing result or deteriorating printing quality.
[0094]
In this embodiment, in order to solve this problem, each element is set so as to satisfy the conditional expression (1) as described above, and the position of the collimating optical unit 5 is adjusted by the adjusting unit 4, so that the scanning optical system is adjusted. Vignetting and curvature of field due to the eccentricity of the stop 3 and the collimating optical means 5 in the system are reduced to obtain high quality printing.
[0095]
Further, in the present embodiment, as described above, the synchronization detecting means 54 also serves as a light quantity measuring means for measuring the displacement of the deflection point, so that the deflection point position can be adjusted without increasing the number of new optical elements and optical components. I have to.
[0096]
In the present embodiment, the collimating optical unit 5 is fixed at the time of assembly. However, the position of the second holding unit 12 may be actively adjusted by measuring the light amount of the light beam by the synchronization detecting unit 54 even during scanning.
[0097]
As described above, in the present embodiment, as described above, the incident position of the light beam on the light deflector 7 substantially coincides with the predetermined incident position (set within ± 50 μm from the predetermined incident position), or the scanning surface 9 is scanned. At least a part of the effective scanning range so that part or all of the light flux does not protrude from the deflecting surface 7a of the optical deflector 7 during optical scanning, or to reduce field curvature on the surface 9 to be scanned. The positional relationship of the optical elements (members) is adjusted by the adjusting means 4 and the light amount of the light beam outside the effective scanning area on the surface to be scanned 9 and the light beam group that scans the effective scanning area viewed from the light beam are present. The incident position of the light beam on the light deflector 7 is adjusted by the adjusting means 4 so that the light amount of the light beam outside the effective scanning area, which should be the same light amount as the light beam, is adjusted. By satisfying the scanning A scanning optical system capable of reducing vignetting and field curvature due to the eccentricity of the stop 3 and the collimating optical means 5 in the optical system and capable of high-speed printing with high quality is obtained.
[0098]
[Embodiment 2]
FIG. 4 is a sectional view of a main part in the main scanning direction (main scanning sectional view) of the second embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a light beam emission unitized from the light source unit 1 to the collimating optical unit 5 of the second embodiment of the present invention. FIG. 2 is a sectional view of a main part showing a unit 14. 4 and 5, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
[0099]
This embodiment is different from the first embodiment in that
(1) the holding relationship between the first holding means 15 and the second holding means 16 is different;
(2) Two light quantity measuring means 18 and 19 are used separately from the synchronization detecting means 54 for measuring the light quantity of the light beam;
{Circle around (3)} A housing member (not shown) on which the light deflector 7 and the like are mounted is provided with two light paths for a light beam for measuring the amount of light across the effective scanning area;
And so on. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the first embodiment, and thus, similar effects are obtained.
[0100]
In the present embodiment, the distance L1 from the stop 3 to the front principal plane of the collimating optical means 5 and the air-equivalent distance L2 from the rear principal plane of the collimating optical means 5 to the deflection point are respectively defined.
L1 = 30.8 mm,
L2 = 93.8 mm
L2 / L1 = 3.0
As a result, the conditional expression (1) is satisfied, whereby the deflection point position can be adjusted.
[0101]
As shown in FIG. 5, the light beam emitting unit 14 has a light source unit 1, a relay optical unit 2, a collimating optical unit 5, a stop function, and a first holding unit 15, which holds the light source unit 1 and the relay optical unit 2, a collimating unit. It has a second holding means 16 for holding the optical means 5 and the first holding means 15. In the light beam emitting unit 14, the holding relationship of the first and second holding means 15, 16 is opposite to that of the light beam emitting unit 10 shown in FIG. In the present embodiment, temperature compensation is made possible by using materials having different expansion coefficients for the first and second holding units 15 and 16.
[0102]
In the present embodiment, by installing the light amount measuring means 18 and 19 shown in FIG. 6 at two hatched portions shown in FIG. 4, the light amounts of two light beams outside the effective scanning area (outside the printing area) are measured. The deviation amount of the deflection point is calculated from the measured value. In FIG. 6, reference numeral 18a denotes an imaging lens, and 18b denotes a measuring element (sensor).
[0103]
Based on the calculation result, the position of the collimating optical means 5 is adjusted in the direction perpendicular to the optical axis S of the relay optical means 2 by an adjusting jig, so that the position of the deflection point of the light beam emitted from the collimating optical means 5 is adjusted. Is substantially matched with the original position.
[0104]
In the present embodiment, a gap of about 0.3 mm is provided in the fitting portion between the collimating optical means 5 and the second holding means 16 as shown in FIG. Then, after adjusting the positional relationship between the collimating optical means 5 and the second holding means 16 to a desired positional relationship using an adjusting jig, an adhesive or the like is applied, and after fixing, the scanning optical system is removed from the adjusting jig. I have.
[0105]
Further, in the present embodiment, at the time of the adjustment, the position of the collimating optical unit 5 is adjusted in the direction of the optical axis S, so that the condensing state of the light beam emitted from the collimating optical unit 5 is set to a desired weakly converging light beam. The light quantity measuring means 18 and 19 are removed after fixing the collimating optical means 5 and used for assembling another scanning optical system.
[0106]
As in the present embodiment, the amount of vignetting can be detected more accurately by measuring the light amount of the light beam at two places across the effective scanning area, and the position of the collimating optical means 5 can be corrected with high accuracy. . In the present embodiment, the calculation of the deviation amount of the deflection point is facilitated by installing the two light amount measuring means 18 and 19 at the positions where the designed light amounts are equal.
Further, in the present embodiment, the two light quantity measuring means 18 and 19 are removed after the adjustment as described above, but the two light quantity measuring means 18 and 19 may be left attached so as to enable active adjustment.
[0107]
[Embodiment 3]
FIG. 7 is a cross-sectional view (main scanning cross-sectional view) of a main portion in the main scanning direction according to the third embodiment of the present invention. FIG. 8 is a light beam emission unitized from the light source unit 1 to the collimating optical unit 5 according to the third embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view of a main part showing a unit 20. 7 and 8, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
[0108]
This embodiment is different from the first embodiment in that
(1) The presence of the third holding member 23 for holding the first holding means 21 and the second holding means 22;
(2) In addition to the synchronization detecting means 54, one light quantity measuring means 18 is used for measuring the light quantity of the light beam;
(3) A housing member (not shown) on which the light deflector 7 and the like are mounted has one optical path of a light beam for measuring the amount of light provided on the opposite side of the synchronization detecting means 54 across the effective scanning area;
(4) having an adjusting member as adjusting means for adjusting the position of the collimating optical means 5;
And so on. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the first embodiment, and thus, similar effects are obtained.
[0109]
In this embodiment, the distance L1 from the stop 3 to the front principal plane of the collimating optical means 5 and the air-equivalent distance L2 from the rear principal plane of the collimating optical means 5 to the deflection point are respectively set in the same manner as in the second embodiment.
L1 = 30.8 mm,
L2 = 93.8 mm
L2 / L1 = 3.0
As a result, the conditional expression (1) is satisfied, whereby the deflection point position can be adjusted.
[0110]
As shown in FIG. 8, the light beam emitting unit 20 has a light source unit 1, a relay optical unit 2, a collimating optical unit 5, a stop function, and a first holding unit 21 that holds the light source unit 1 and the relay optical unit 2. The second holding means 22 for holding the optical means 5, the third holding means 23 for holding the first and second holding means 21 and 22, and the adjustment for adjusting the position of the collimating optical means 5 via the third holding means 23. Means.
[0111]
In the present embodiment, the adjusting means has a piezoelectric element 24, a spring 25, and the like, and applies a voltage to the piezoelectric element 24 fixed to the third holding means 23 based on the amount of displacement of the deflection point. The position of the second holding means 22 for holding the collimating optical means 5 with respect to 23 is displaced in the direction perpendicular to the optical axis S.
[0112]
As in the second embodiment, the first and third holding means 21 and 23 are made of materials having different expansion coefficients to enable temperature compensation.
[0113]
Further, in the present embodiment, by adjusting the position of the light source unit 1 in the direction of the optical axis S, the focusing state of the light beam emitted from the collimating optical unit 5 is set to a desired weakly convergent light beam.
[0114]
In this embodiment, when measuring the light quantity of the light beam, the light quantity measuring means 18 shown in FIG. 6 is arranged at the hatched portion shown in FIG. Is measured, and the deviation amount of the deflection point is calculated from each measured value. Based on the calculation result, the position of the second holding unit 22 holding the collimating optical unit 5 is adjusted by the adjusting unit in the direction perpendicular to the optical axis S of the relay optical unit 2 so that the light is emitted from the collimating optical unit 5. The position of the deflecting point of the luminous flux is substantially matched with the original position. After the adjustment, the light quantity measuring means 18 is removed and used for assembling another scanning optical system. However, the synchronization detecting means 54 measures the light quantity even during scanning, and actively adjusts the position of the collimating optical means 5 by the adjusting means. ing.
[0115]
As in the present embodiment, the amount of vignetting can be detected more accurately by measuring the light amount of the light beam at two places across the effective scanning area, and the position of the collimating optical means 5 can be corrected with high accuracy. . In addition, since the synchronization detecting means 54 continuously adjusts the position based on the information at the time of the initial configuration, it is possible to continuously adjust the deviation of the position of the deflection point due to a change in the time system with high accuracy.
[0116]
[Embodiment 4]
FIG. 9 is a cross-sectional view (main scanning cross-sectional view) of a main portion of the fourth embodiment of the present invention in the main scanning direction. FIG. 10 is a light beam emission unitized from the light source unit 1 to the collimating optical unit 5 of the fourth embodiment of the present invention. FIG. 3 is a sectional view of a main part showing a unit 26. 9 and 10, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
[0117]
This embodiment is different from the first embodiment in that
(1) The second holding means 28, not the first holding means 27, has the function of the diaphragm 3.
(2) having a light detecting means 55 outside the effective scanning area on the writing end side in order to adjust the overall magnification in the main scanning direction;
(3) measuring the overall magnification in the main scanning direction with the light detection means 55 and the synchronization detection means 54 of (2);
(4) The light detection means 55 and the synchronization detection means 54 of (2) also serve as light quantity measurement means for adjusting the deflection point position;
(5) having an adjusting member as an adjusting means for adjusting the position of the diaphragm 3;
And so on. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the first embodiment, and thus, similar effects are obtained.
[0118]
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, the distance L1 from the stop 3 to the front main plane of the collimating optical unit 5 and the air-equivalent distance L2 from the rear main plane of the collimating optical unit 5 to the deflection point are each set.
L1 = 23.6 mm,
L2 = 93.8 mm
L2 / L1 = 3.97
As a result, the conditional expression (1) is satisfied, whereby the deflection point position can be adjusted.
[0119]
As shown in FIG. 10, the light beam emitting unit 26 has a light source unit 1, a relay optical unit 2, a collimating optical unit 5, a diaphragm, and a second holding unit 28 that holds the collimating optical unit 5, a light source unit 1, and a relay. It has a first holding means 27 for holding the optical means 2 and the second holding means 28, and an adjusting means comprising a piezoelectric element 24 and a spring 25. A member (holding means) having a diaphragm function is different from the light beam emitting unit 10 of the first embodiment shown in FIG.
[0120]
In the present embodiment, the second holding means 28 is fixed to the first holding means 27 near the collimating optical means 5, and further, the piezoelectric element 24 and the spring 25 are fixed to the first holding means 27 near the stop 3 and the second holding means. A pressure is applied to the piezoelectric element 24 in accordance with the position of the deflection point, and the position of the diaphragm 3 is adjusted with respect to the collimating optical means 5.
[0121]
In the present embodiment, the measurement of the light amount of the light beam is performed at the time of assembling at two positions of the light detection unit 55 and the synchronization detection unit 54 arranged outside the effective scanning area on the writing end side at a position where the designed light amount becomes equal. Is measured, and the deviation amount of the deflection point is calculated from each measured value. Based on the calculation result, the position of the diaphragm 3 is adjusted with respect to the collimating optical unit 5 by the adjusting unit, so that the position of the deflection point of the light beam emitted from the collimating optical unit 5 substantially matches the original position. .
[0122]
Note that the light detecting means 55 in the present embodiment has an aperture, an imaging lens, a measuring element (sensor), and the like.
[0123]
In the present embodiment, since the light quantity is measured at two locations with the scanning effective area interposed therebetween, the deflection point position can be adjusted with high accuracy. This allows
1. It is possible to suppress the occurrence of the field curvature caused by the deviation of the deflection point position from the original position,
2. The light beam can be prevented from being kicked by the light deflector.
[0124]
In the present embodiment, by continuously measuring the light amount of the light beam on both sides of the scanning effective area even during scanning, it is possible to continuously and actively adjust the light quantity.
[0125]
[Embodiment 5]
FIG. 11 is a cross-sectional view (main scanning cross-sectional view) of a main part in a main scanning direction according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 12 is a light beam emission unitized from the light source unit 1 to the collimating optical unit 5 according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view of a main part showing a unit 29. 11 and 12, the same elements as those shown in FIGS. 4 and 5 are denoted by the same reference numerals.
[0126]
This embodiment is different from the second embodiment in that
{Circle around (1)} that the second holding member 31, not the first holding member 30, has the function of a diaphragm;
(2) having an adjusting member as adjusting means for adjusting the deflection point position;
(3) that the synchronization detecting means 54 also serves as a light quantity measuring means for adjusting the position of the deflection point;
And so on. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the second embodiment, and the same effects are obtained.
[0127]
In the present embodiment, the distance L1 from the stop 3 to the front principal plane of the collimating optical means 5 and the air-equivalent distance L2 from the rear principal plane of the collimating optical means 5 to the deflection point are each set as in the second embodiment.
L1 = 30.8 mm,
L2 = 93.8 mm
L2 / L1 = 3.0
As a result, the conditional expression (1) is satisfied, whereby the deflection point position can be adjusted.
[0128]
As shown in FIG. 12, the light beam emitting unit 29 has a light source unit 1, a relay optical unit 2, a collimating optical unit 5, a first holding unit 30 for holding the light source unit 1 and the relay optical unit 2, a stop function, and collimating optics. A second holding means 31 for holding the means 5 and the first holding means 30 is provided. A member (holding means) having a diaphragm function is different from the light beam emitting unit 14 of the second embodiment shown in FIG.
[0129]
In the present embodiment, the holding member for holding the stop 3 and the collimating optical means 5 is the same member, so that the accuracy of the coaxiality of the two during the assembly is improved. Further, the slight deviation in the position of the deflection point is adjusted by inclining the light beam emitting unit 29 with respect to the housing member 33 holding the light beam emitting unit 29.
[0130]
The adjustment method will be described below. As shown in FIG. 12, a protrusion is provided on either the second holding means 31 or the housing member 33 (in FIG. 12, on the side of the housing member 33), and two springs 25 are arranged so as to sandwich the protrusion. As the two springs 25, springs that attract the light beam emitting unit 29 and the housing member 33 are used. Further, the adjusting screw 32 is cut into a member on the head side of the adjusting screw 32 so that the distance between the second holding means 31 and the housing member 33 around the adjusting screw 32 can be adjusted using the adjusting screw 32. . With the above-described configuration, for example, when the adjustment screw 32 is turned so that the distance around the adjustment screw 32 becomes closer, the opposite side of the protrusion is separated, and conversely, the periphery of the adjustment screw 32 is separated. When the adjustment screw 32 is turned, the opposite side across the projection approaches, so that the direction of the second holding means 31 with respect to the housing member 33 can be easily adjusted, and the position of the deflection point can be adjusted.
[0131]
The spring 25 and the adjusting screw 32 constitute one element of the adjusting means, and the adjusting means can adjust one or both of the position and the orientation of the light emitting unit (unit member) 29. Made of structure.
[0132]
In the present embodiment, similarly to the first embodiment, the amount of displacement of the deflection point is calculated by measuring the amount of the light beam incident on the BD sensor 52, and the direction of the light beam emitting unit 29 is adjusted by the adjusting means as described above. This adjusts the position shift of the deflection point. Further, in the present embodiment, separately from the adjustment, the position of the first holding means 30 with respect to the second holding means 31 is adjusted in the direction of the optical axis S, so that the light-collecting state of the light beam emitted from the collimating optical means 5 can be adjusted to a desired state. A weakly convergent light beam is used.
[0133]
By adjusting the position of the deflection point as described above,
1. It is possible to suppress the occurrence of the field curvature caused by the deviation of the deflection point position from the original position,
2. The light beam can be prevented from being kicked by the light deflector 7.
[0134]
Further, in the present embodiment, since the synchronization detecting means 54 also functions as a light quantity measuring means for measuring the vignetting amount of the light flux, it becomes possible to measure the light quantity of the light flux outside the scanning effective area without increasing new optical elements and optical components. ing.
[0135]
[Embodiment 6]
FIG. 13 is a sectional view (main scanning sectional view) of a main scanning direction according to a sixth embodiment of the present invention, and FIG. 14 is a light beam emission unitized from the light source unit 1 to the collimating optical unit 5 according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view of a main part showing a unit 33. 13 and 14, the same elements as those shown in FIGS. 7 and 8 are denoted by the same reference numerals.
[0136]
This embodiment is different from the third embodiment in that
(1) that the second holding means 35, not the first holding means 34, has an aperture function;
(2) Two light quantity measuring means 18 and 19 are used separately from the synchronization detecting means 54 for measuring the light quantity of the light beam;
(3) After measuring the light amount of the light beam, remove the light amount measuring means 18 and 19;
And so on. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the third embodiment, and thus, similar effects are obtained.
[0137]
In the present embodiment, similarly to the third embodiment, the distance L1 from the stop 3 to the front main plane of the collimating optical unit 5 and the air-equivalent distance L2 from the rear main plane of the collimating optical unit 5 to the deflection point are each set.
L1 = 30.8 mm,
L2 = 93.8 mm
L2 / L1 = 3.0
As a result, the conditional expression (1) is satisfied, whereby the deflection point position can be adjusted.
[0138]
The light beam emitting unit 33 has a light source unit 1, a relay optical unit 2, a collimating optical unit 5, a first holding unit 34 for holding the light source unit 1 and the relay optical unit 2 as shown in FIG. The second holding means 35 for holding the optical means 5, the third holding means 36 for holding the first and second holding means 34, 35, and the adjustment for adjusting the position of the collimating optical means 5 with respect to the third holding means 36. Means.
[0139]
In this embodiment, the position of the deflection point of the light beam is adjusted by adjusting the position of the collimating optical unit 5 using the adjusting screw 32 and the spring 25 as the adjusting unit. Specifically, by making the outer diameter of the second holding means 35 near the stop 3 substantially equal to the inner diameter of the third holding means 36, the stop 3 is restrained so as not to move in the direction perpendicular to the optical axis S. Then, the adjusting screw 32 is screwed in the direction perpendicular to the optical axis S from the third holding means 36 near the collimating optical means 5. The spring 25 is arranged on the side opposite to the adjustment screw 32. When adjusting the position of the deflection point, the position of the collimating optical unit 5 is adjusted by adjusting the amount by which the adjusting screw 32 projects from the third holding unit 36.
[0140]
Further, as in the third embodiment, the first and third holding means 34 and 36 are made of materials having different expansion coefficients to enable temperature compensation.
[0141]
Further, in the present embodiment, by adjusting the position of the first holding unit 34 in the direction of the optical axis S, the light-collecting state of the light beam emitted from the collimating optical unit 5 is set to a desired weakly convergent light beam.
[0142]
In the present embodiment, the light quantity measurement of the light flux is performed at the time of assembly by disposing the light quantity measuring means 18 and 19 shown in FIG. 6 at two hatched locations shown in FIG. The amount of light is measured, and the deviation amount of the deflection point is calculated from each measured value. Based on the calculation result, the position of the collimating optical unit 5 is adjusted by the adjusting unit, so that the position of the deflection point of the light beam emitted from the collimating optical unit 5 substantially matches the original position. After the adjustment, the light amount measuring units 18 and 19 are removed and used for assembling another scanning optical system.
[0143]
As in the present embodiment, the amount of vignetting can be detected more accurately by measuring the light amount of the light beam at two places across the effective scanning area, and the position of the collimating optical means 5 can be corrected with high accuracy. .
[0144]
[Embodiment 7]
FIG. 15 is a sectional view (main scanning sectional view) of a main portion in the main scanning direction according to the seventh embodiment of the present invention, and FIG. 16 is a light beam emission unitized from the light source unit 1 to the collimating optical unit 5 according to the seventh embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view of a main part showing a unit 37. 15 and 16, the same elements as those shown in FIGS. 1 and 2 are denoted by the same reference numerals.
[0145]
This embodiment is different from the first embodiment in that:
(1) The first holding member 38 holds all of the light source unit 1, the relay optical unit 2, and the collimating optical unit 5,
(2) the collimating optical means 5 is made of a resin lens;
And so on. Other configurations and optical functions are substantially the same as those of the first embodiment, and thus, similar effects are obtained.
[0146]
In the present embodiment, the distance L1 from the stop 3 to the front principal plane of the collimating optical means 5 and the air-equivalent distance L2 from the rear principal plane of the collimating optical means 5 to the deflection point are respectively defined.
L1 = 44.1 mm,
L2 = 93.8 mm
L2 / L1 = 2.1
As a result, the conditional expression (1) is satisfied, whereby the deflection point position can be adjusted.
[0147]
As shown in FIG. 16, the light beam emitting unit 37 has a light source unit 1, a relay optical unit 2, a collimating optical unit 5, and a stop function, and holds a light source unit 1, a relay optical unit 2, and a collimating optical unit 5. Holding means 38 is provided.
[0148]
In the present embodiment, the deviation of the deflection point position of the optical deflector 7 is calculated by measuring the amount of the light beam incident on the BD sensor 52 with the BD sensor 52 as in the first embodiment. Based on the calculation result, the position of the first holding means 38 is adjusted in the direction perpendicular to the optical axis S of the relay optical means 2 by adjusting means having a housing member 39 and the like, so that the light flux emitted from the collimating optical means 5 The position of the deflection point is substantially matched with the original position.
[0149]
In this embodiment, a fitting portion of about 0.3 mm is provided at a fitting portion between the housing member 39 for holding the optical deflector 7 and the first holding means 38, and an image plane on the surface 9 to be scanned 9 is provided. The position of the first holding means 38 is displaced in the direction perpendicular to the optical axis S so as to minimize the bending, and is fixed after being adjusted.
[0150]
Further, in the present embodiment, the use of the resin lens for the collimating optical unit 5 reduces the influence of expansion and contraction of the first holding unit 38 due to a change in the environment, and enables temperature compensation.
[0151]
[Embodiment 8]
FIG. 17 is a cross-sectional view of main parts in the main scanning direction (main scanning cross-sectional view) of the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 18 is a light beam emission unitized from the light source unit 1 to the collimating optical unit 5 of the eighth embodiment of the present invention. FIG. 4 is a sectional view of a main part showing a unit 39. 17 and 18, the same elements as those shown in FIGS. 15 and 16 are denoted by the same reference numerals.
[0152]
In this embodiment, the structure of the holding means is almost the same as that of the above-described embodiment 7, but the distance from the stop 3 to the collimating optical means 5 is made as long as possible to reduce the displacement of the deflection point, and the collimation with respect to the stop 3 By setting the displacement of the optical means 5 to 25 μm or less, the field curvature caused by the displacement of the deflection point is reduced to 0.7 mm or less.
[0153]
In the present embodiment, the distance L1 from the stop 3 to the front principal plane of the collimating optical means 5 and the air-equivalent distance L2 from the rear principal plane of the collimating optical means 5 to the deflection point are respectively defined.
L1 = 53.3 mm,
L2 = 93.8 mm
L2 / L1 = 1.76
By satisfying the above condition (1), the conditional expression (1) can be sufficiently satisfied, thereby making it possible to adjust the deflection point without adjustment.
[0154]
By the way, in the optical system in which the deflection of the deflection point is 1 μm and the deflection of the deflection point is Mmm, the deflection of the deflection point is suppressed to 1 mm or less. Then, the deviation of the position of the deflection point needs to be 1 / M (μm) or less. If the relative displacement between the stop and the collimating optical unit is assumed to be X μm, L1> MXXL2 may be satisfied. If M = 0.008 mm, X = 50 μm, and L2 = 93.8 mm, L1> 37.5 (mm).
[0155]
As shown in FIG. 18, the light beam emitting unit 39 has a light source unit 1, a relay optical unit 2, a collimating optical unit 5, a function of a stop, and a first holding unit that holds the light source unit 1, the relay optical unit 2, and the collimating optical unit 5. It has means 40.
[0156]
[Embodiment 9]
FIG. 19 is a cross-sectional view (main scanning cross-sectional view) of a main part in the main scanning direction according to the ninth embodiment of the present invention. FIG. FIG. 4 is a sectional view of a main part showing a unit 41. 19 and 20, the same elements as those shown in FIGS. 15 and 16 are denoted by the same reference numerals.
[0157]
In this embodiment, the structure of the holding means is almost the same as that of the above-described seventh embodiment, but an adjusting mirror 43 shown in FIG. 21 is provided as an adjusting means in the optical path from the light beam emitting unit 41 to the deflecting means 5. By adjusting the angle of 43, the position of the deflection point on the deflection surface 7a can be adjusted.
[0158]
Specifically, the light beam emitted from the light beam emitting unit 41 is made to enter substantially the center of the adjustment mirror 43, and is configured to be rotatable around a rotation axis passing through the center of the adjustment mirror 43. Further, the adjusting screw 32 and the like are abutted against a portion extending from the rotation axis of the adjusting mirror 43 to the member in the radial direction, and the amount of the adjusting screw 32 is adjusted to adjust the angle of the adjusting mirror 43.
[0159]
The position of the deflection point on the optical deflector 7 may be actively adjusted by using a piezoelectric element instead of the adjustment screw 32.
[0160]
As shown in FIG. 20, the light beam emitting unit 41 has a light source unit 1, a relay optical unit 2, a collimating optical unit 5, a function of a stop, and a first holding unit that holds the light source unit 1, the relay optical unit 2, and the collimating optical unit 5. Means 42 are provided.
[0161]
In the present embodiment, the deviation of the deflection point position of the optical deflector 7 is calculated by measuring the amount of the light beam incident on the BD sensor 52 with the BD sensor 52 as in the first embodiment. Then, by adjusting the angle of the adjustment mirror 43 based on the calculation result, the position of the deflection point of the light beam emitted from the collimating optical unit 5 is made substantially coincident with the original position.
[0162]
In the present embodiment, the use of the resin lens for the collimating optical unit 5 reduces the influence of expansion and contraction of the first holding unit 42 due to a change in environment, and enables temperature compensation.
[0163]
[Image forming apparatus]
FIG. 22 is a cross-sectional view of a main part in the sub-scanning direction showing an embodiment of the image forming apparatus of the present invention. In the figure, reference numeral 104 denotes an image forming apparatus. Code data Dc is input to the image forming apparatus 104 from an external device 117 such as a personal computer. The code data Dc is converted into image data (dot data) Di by the printer controller 111 in the apparatus. This image data Di is input to the optical scanning unit (scanning optical system) 100 having the configuration shown in the first to ninth embodiments. Then, a light beam 103 modulated according to the image data Di is emitted from the optical scanning unit 100, and the photosensitive surface of the photosensitive drum 101 is scanned in the main scanning direction by the light beam 103.
[0164]
The photosensitive drum 101 serving as an electrostatic latent image carrier (photoconductor) is rotated clockwise by a motor 115. With this rotation, the photosensitive surface of the photosensitive drum 101 moves in the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction with respect to the light beam 103. Above the photosensitive drum 101, a charging roller 102 for uniformly charging the surface of the photosensitive drum 101 is provided so as to contact the surface. The surface of the photosensitive drum 101 charged by the charging roller 102 is irradiated with a light beam 103 scanned by the optical scanning unit 100.
[0165]
As described above, the light beam 103 is modulated based on the image data Di, and by irradiating the light beam 103, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 101. This electrostatic latent image is developed as a toner image by a developing device 107 disposed so as to contact the photosensitive drum 101 on the downstream side in the rotation direction of the photosensitive drum 101 from the irradiation position of the light beam 103.
[0166]
The toner image developed by the developing device 107 is transferred onto a sheet 112 as a transfer material by a transfer roller 108 disposed below the photosensitive drum 101 so as to face the photosensitive drum 101. The sheet 112 is stored in a sheet cassette 109 in front of the photosensitive drum 101 (right side in FIG. 15), but can be fed manually. A paper feed roller 110 is provided at an end of the paper cassette 109, and feeds the paper 112 in the paper cassette 109 to a transport path.
[0167]
As described above, the sheet 112 onto which the unfixed toner image has been transferred is further conveyed to the fixing device behind the photosensitive drum 101 (left side in FIG. 22). The fixing device includes a fixing roller 113 having a fixing heater (not shown) therein and a pressure roller 114 disposed so as to be in pressure contact with the fixing roller 113, and the paper conveyed from the transfer unit. The unfixed toner image on the sheet 112 is fixed by heating the sheet 112 while pressing it at a pressure contact portion between the fixing roller 113 and the pressure roller 114. Further, a paper discharge roller 116 is disposed behind the fixing roller 113, and discharges the fixed paper 112 to the outside of the image forming apparatus.
[0168]
Although not shown in FIG. 22, the print controller 111 controls not only the above-described data conversion but also control of various parts in the image forming apparatus including the motor 115 and a polygon motor in the optical scanning unit described later. I do.
[0169]
[Color image forming apparatus]
FIG. 23 is a schematic view of a main part of a color image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. This embodiment is a tandem-type color image forming apparatus in which four scanning optical systems (optical scanning devices) are arranged and image information is recorded in parallel on a photosensitive drum surface as an image carrier. In FIG. 23, reference numeral 260 denotes a color image forming apparatus, 211, 212, 213, and 214 each denote an optical scanning device having any of the configurations shown in the first to ninth embodiments, and 211, 212, 213, and 214 denote image carriers, respectively. , 231, 232, 233, and 234 are developing devices, and 51 is a transport belt.
[0170]
In FIG. 23, R (red), G (green), and B (blue) color signals are input to the color image forming apparatus 260 from an external device 252 such as a personal computer. These color signals are converted into respective image data (dot data) of C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black) by the printer controller 253 in the apparatus. These image data are input to the optical scanning devices 211, 212, 213, and 214, respectively. Then, light beams 241, 242, 243, and 244 modulated in accordance with each image data are emitted from these optical scanning devices, and the photosensitive surfaces of the photosensitive drums 221, 222, 223, and 224 are emitted by these light beams. Scanning is performed in the main scanning direction.
[0171]
In the color image forming apparatus according to the present embodiment, four optical scanning devices (211, 212, 213, 214) are arranged, each of which is for C (cyan), M (magenta), Y (yellow), and B (black). Correspondingly, image signals (image information) are recorded on the photosensitive drums 221, 222, 223, and 224 in parallel, and a color image is printed at high speed.
[0172]
As described above, the color image forming apparatus according to the present embodiment uses the four light scanning devices 211, 212, 213, and 214 to use the light beams based on the respective image data to convert the latent images of each color into the corresponding photosensitive drums 221 and 222, respectively. , 223, 224. Thereafter, multiple transfer to a recording material is performed to form one full color image.
[0173]
As the external device 252, for example, a color image reading device provided with a CCD sensor may be used. In this case, the color image reading apparatus and the color image forming apparatus 260 constitute a color digital copying machine.
[0174]
【The invention's effect】
According to the present invention, the position of at least a part of the plurality of optical elements (members) constituting the scanning optical system is adjusted by the adjusting unit and / or the conditional expression (1) is satisfied as described above. Accordingly, it is possible to reduce the vignetting and the field curvature caused by the eccentricity of the stop and the collimating optical means in the scanning optical system, and to achieve a scanning optical system capable of high-speed printing at high speed and an image forming apparatus using the same. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a main scanning sectional view of a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view of a main part of a light beam emitting unit according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an arrangement of each light emitting unit.
FIG. 4 is a main scanning sectional view according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view of a main part of a light beam emitting unit according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a schematic diagram of a main part of a light amount measuring unit.
FIG. 7 is a main scanning cross-sectional view according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a sectional view of a main part of a light beam emitting unit according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a main scanning sectional view of a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a sectional view of a main part of a light beam emitting unit according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a main scanning sectional view according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a sectional view of a main part of a light beam emitting unit according to a fifth embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a main scanning cross-sectional view according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a sectional view of a main part of a light beam emitting unit according to a sixth embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a main scanning cross-sectional view according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a sectional view of a main part of a light beam emitting unit according to a seventh embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a main scanning cross-sectional view according to the eighth embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a sectional view of a main part of a light beam emitting unit according to an eighth embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a main scanning sectional view of a ninth embodiment of the present invention.
FIG. 20 is a sectional view of a main part of a light beam emitting unit according to a ninth embodiment of the present invention;
FIG. 21 is a schematic view of a main part of an adjustment mirror.
FIG. 22 is a schematic diagram of a main part of the image forming apparatus of the present invention.
FIG. 23 is a schematic diagram of a main part of the color image forming apparatus of the present invention.
FIG. 24 is an optical path diagram of a light beam emitted from each light emitting unit.
FIG. 25 is an explanatory diagram of a dot position shift.
FIG. 26 is an explanatory diagram of a pitch interval error.
FIG. 27 is an explanatory diagram of a deflection point position shift.
[Explanation of symbols]
1a, 1b, 1c, 1d Light emitting unit (semiconductor laser)
1 light source means (light source unit)
2a, 2b relay lens
2 First optical means (relay optical means)
3 Aperture stop
5a, 5b Condenser lens (collimator lens)
5. Second optical means (collimating optical means)
6 lens system (cylindrical lens)
7. Deflection means (optical deflector)
7a Deflection surface
8 Third optical means (scanning optical means)
8a First optical element
8b Second optical element
9 Scanned surface (photosensitive drum surface)
10, 14, 20, 26, 29, 33, 37, 39, 41 Light beam emitting unit
11, 15, 21, 27, 30, 34, 38, 40, 42 First holding means
12, 16, 22, 28, 31, 35, second holding means
17, 19, 33, 39 Housing member
18, 19 Light intensity measuring means
23, 36 Third holding means
24 Piezoelectric element
25 spring
32 Adjustment screw
43 Adjustment mirror
50 BD slit
51 BD conjugate lens
52 BD sensor
53 BD mirror
100 scanning optical system
101 Photosensitive drum
102 Charging roller
103 light beam
104 Image forming apparatus
107 Developing device
108 transfer roller
109 Paper cassette
110 Paper feed roller
111 Printer Controller
112 Transfer material (paper)
113 Fixing roller
114 pressure roller
115 motor
116 Paper ejection roller
117 External device
211, 212, 213, 214 Scanning optical system
221, 222, 223, 224 Image carrier (photosensitive drum)
231, 232, 233, 234 Developer
241 Conveyor belt
251 multi-beam laser
252 External device
253 Printer Controller
260 Color Image Forming Apparatus

Claims (27)

光源手段、該光源手段から射出された光束を結像する第1の光学手段、該第1の光学手段からの光束を制限する光束制限手段、該第1の光学手段により結像され、該光束制限手段を介した光束を所望の集光状態にする第2の光学手段、該第2の光学手段から導光された光束を偏向する偏向面を含む偏向手段、該偏向手段により偏向された光束を該被走査面上に導光する第3の光学手段を有し、該第2の光学手段を介して該光束制限手段と該偏向手段の偏向面が共役もしくは略共役な関係にあり、該偏向手段の回転により該被走査面を光走査する走査光学系において、
該光源手段から該被走査面に至る光路中に設けた部材の少なくとも一部の位置関係を調整する調整手段を有していることを特徴とする走査光学系。
Light source means, first optical means for forming an image of the light beam emitted from the light source means, light beam limiting means for restricting the light beam from the first optical means, and the light beam formed by the first optical means. A second optical unit for bringing the light beam passing through the restricting unit into a desired condensed state, a deflecting unit including a deflecting surface for deflecting the light beam guided from the second optical unit, and a light beam deflected by the deflecting unit A third optical means for guiding the light onto the surface to be scanned, and the light beam restricting means and the deflecting surface of the deflecting means are in a conjugate or substantially conjugate relationship via the second optical means. In a scanning optical system that optically scans the surface to be scanned by rotating the deflecting means,
A scanning optical system comprising adjusting means for adjusting a positional relationship of at least a part of a member provided in an optical path from the light source means to the surface to be scanned.
前記光束制限手段から前記第2の光学手段までの距離をL1、該第2の光学手段から前記偏向面までの距離をL2とするとき
L2/L1≦4
なる条件を満足することを特徴とする請求項1記載の走査光学系。
When a distance from the light beam restricting means to the second optical means is L1, and a distance from the second optical means to the deflection surface is L2, L2 / L1 ≦ 4.
2. The scanning optical system according to claim 1, wherein the following condition is satisfied.
前記調整手段は、前記偏向手段への光束の入射位置が所定の入射位置に略一致するように、前記光源手段から該偏向手段に至る光路中に設けた部材の位置関係を調整していることを特徴とする請求項1又は2記載の走査光学系。The adjusting means adjusts a positional relationship of members provided in an optical path from the light source means to the deflecting means such that an incident position of the light beam on the deflecting means substantially coincides with a predetermined incident position. The scanning optical system according to claim 1, wherein: 前記調整手段は、前記被走査面の有効走査範囲を光走査中に、光束の一部もしくは全部が前記偏向手段の偏向面からはみ出すことがないように、前記光源手段から該偏向手段に至る光路中に設けた部材の位置関係を調整していることを特徴とする請求項1又は2記載の走査光学系。The optical path extending from the light source to the deflecting unit so that part or all of the light flux does not protrude from the deflecting surface of the deflecting unit during the optical scanning of the effective scanning range of the surface to be scanned. 3. The scanning optical system according to claim 1, wherein a positional relationship between members provided therein is adjusted. 前記調整手段は、前記被走査面上における像面湾曲を軽減するように少なくとも一部の光学素子の位置関係を調整することを特徴とする請求項1又は2記載の走査光学系。The scanning optical system according to claim 1, wherein the adjustment unit adjusts a positional relationship of at least a part of the optical elements so as to reduce curvature of field on the surface to be scanned. 前記調整手段は、前記被走査面の有効走査領域外の光束の光量と、前記光束から見て有効走査領域を走査する光束群を挟んで存在する該光束の光量と本来等しい光量になるべき有効走査領域外の光束の光量が等しくなるように、該偏向手段への光束の入射位置を調整していることを特徴とする請求項1又は2記載の走査光学系。The adjusting unit is configured to set the effective light amount to be essentially equal to the light amount of the light beam outside the effective scanning region on the surface to be scanned and the light amount of the light beam existing across the light beam group scanning the effective scanning region when viewed from the light beam. 3. The scanning optical system according to claim 1, wherein an incident position of the light beam on the deflecting means is adjusted so that the light amount of the light beam outside the scanning area becomes equal. 前記調整手段は、前記第1の光学手段の光軸に対し垂直な方向へ前記第2の光学手段と前記光束制限手段の相対的な位置関係が調整可能な構造であることを特徴とする請求項1又は2に記載の走査光学系。The said adjustment means has a structure which can adjust the relative positional relationship of the said 2nd optical means and the said light beam restriction means in the direction perpendicular to the optical axis of the said 1st optical means. Item 3. The scanning optical system according to item 1 or 2. 前記第2の光学手段を保持し、且つ前記光束制限手段と一体に成形された保持手段を有することを特徴とする請求項1乃至7の何れか1項に記載の走査光学系。The scanning optical system according to claim 1, further comprising a holding unit that holds the second optical unit and is formed integrally with the light beam limiting unit. 前記調整手段は、前記第2の光学手段の位置及び向きのいずれか 若しくはその両方が調整可能な構造であることを特徴とする請求項7又は8に記載の走査光学系。9. The scanning optical system according to claim 7, wherein the adjusting unit has a structure in which either or both of the position and the orientation of the second optical unit can be adjusted. 10. 前記光源手段から前記第2の光学手段に至る各部材は、1つのユニット部材に収納され、該ユニット部材は前記偏向手段等を搭載したハウジング部材に対し、着脱自在に装着されていることを特徴とする請求項1乃至9の何れか1項に記載の走査光学系。Each member from the light source unit to the second optical unit is housed in one unit member, and the unit member is detachably attached to a housing member on which the deflection unit and the like are mounted. The scanning optical system according to claim 1, wherein: 前記調整手段は、前記ユニット部材の位置及び向きのいずれか、若しくはその両方が調整可能な構造であることを特徴とする請求項10に記載の走査光学系。The scanning optical system according to claim 10, wherein the adjusting unit has a structure in which one or both of the position and the orientation of the unit member can be adjusted. 前記調整手段は、ミラーを有し、該ミラーの角度を調整していることを特徴とする請求項1、2又は3に記載の走査光学系。The scanning optical system according to claim 1, wherein the adjusting unit has a mirror, and adjusts an angle of the mirror. 光源手段、該光源手段から射出された光束を結像する第1の光学手段、該第1の光学手段からの光束を制限する光束制限手段、該第1の光学手段により結像され、該光束制限手段を介した光束を所望の集光状態にする第2の光学手段、該第2の光学手段から導光された光束を偏向する偏向面を含む偏向手段、該偏向手段により偏向された光束を該被走査面上に導光する第3の光学手段を有し、該第2の光学手段を介して該光束制限手段と該偏向手段の偏向面が共役もしくは略共役な関係にあり、該偏向手段の回転により該被走査面を光走査する走査光学系において、
該光束制限手段から該第2の光学手段までの距離をL1、該第2の光学手段から該偏向面までの距離をL2とするとき、
L2/L1≦4
なる条件を満足することを特徴とする走査光学系。
Light source means, first optical means for forming an image of the light beam emitted from the light source means, light beam limiting means for restricting the light beam from the first optical means, and the light beam formed by the first optical means. A second optical unit for bringing the light beam passing through the restricting unit into a desired condensed state, a deflecting unit including a deflecting surface for deflecting the light beam guided from the second optical unit, and a light beam deflected by the deflecting unit A third optical means for guiding the light onto the surface to be scanned, and the light beam restricting means and the deflecting surface of the deflecting means are in a conjugate or substantially conjugate relationship via the second optical means. In a scanning optical system that optically scans the surface to be scanned by rotating the deflecting means,
When the distance from the light beam limiting means to the second optical means is L1, and the distance from the second optical means to the deflection surface is L2,
L2 / L1 ≦ 4
A scanning optical system characterized by satisfying the following conditions.
前記調整手段は、前記第1の光学手段の光軸に対し垂直な方向へ前記第2の光学手段と前記光束制限手段の相対的な位置関係が調整可能な構造であることを特徴とする請求項13に記載の走査光学系。The said adjustment means has a structure which can adjust the relative positional relationship of the said 2nd optical means and the said light beam restriction means in the direction perpendicular to the optical axis of the said 1st optical means. Item 14. The scanning optical system according to item 13. 前記調整手段は、前記第2の光学手段の位置及び向きのいずれか 若しくはその両方が調整可能な構造であることを特徴とする請求項13又は14に記載の走査光学系。15. The scanning optical system according to claim 13, wherein the adjusting unit has a structure in which either or both of the position and the orientation of the second optical unit can be adjusted. 前記偏向手段は、ハウジング部材に搭載されており、該ハウジング部材は前記被走査面の有効走査領域外に入射する光束の光量を測定できるように光路が確保されていることを特徴とする請求項1乃至15の何れか1項に記載の走査光学系。The apparatus according to claim 1, wherein the deflecting unit is mounted on a housing member, and the housing member has an optical path secured to measure a light amount of a light beam incident outside the effective scanning area of the surface to be scanned. 16. The scanning optical system according to any one of 1 to 15. 前記光束の光量を測定する為の光路が複数確保されていることを特徴とする請求項16に記載の走査光学系。17. The scanning optical system according to claim 16, wherein a plurality of optical paths for measuring the light amount of the light beam are provided. 前記光量測定用の光路は前記被走査面の有効走査領域を走査する光束群を隔てて2つ以上確保されていることを特徴とする請求項17に記載の走査光学系。18. The scanning optical system according to claim 17, wherein two or more light paths for measuring the amount of light are provided with a light beam group for scanning an effective scanning area on the surface to be scanned separated. 前記被走査面の有効走査領域外の光束の光量を測定する光量測定手段を有することを特徴とする請求項1乃至18の何れか1項に記載の走査光学系。19. The scanning optical system according to claim 1, further comprising a light amount measuring unit that measures a light amount of a light beam outside the effective scanning area of the surface to be scanned. 前記光量測定手段は、前記被走査面上における書き出しタイミングを計る同期検出手段を兼ねることを特徴とする請求項19に記載の走査光学系。20. The scanning optical system according to claim 19, wherein the light amount measuring unit also functions as a synchronization detecting unit that measures a writing start timing on the surface to be scanned. 前記光量測定手段を複数有することを特徴とする請求項19に記載の走査光学系。20. The scanning optical system according to claim 19, comprising a plurality of said light quantity measuring means. 前記被走査面の有効走査領域を走査する光束群を隔てて、前記光量測定手段を2つ有していることを特徴とする請求項21に記載の走査光学系。22. The scanning optical system according to claim 21, further comprising: two light amount measuring units separated by a light beam group that scans an effective scanning area of the scanned surface. 前記光源手段は、複数の発光部を持つことを特徴とする請求項1乃至22の何れか1項に記載の走査光学系。The scanning optical system according to claim 1, wherein the light source unit has a plurality of light emitting units. 請求項1乃至23の何れか1項に記載の走査光学系と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学系で走査された光ビームによって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。A scanning optical system according to any one of claims 1 to 23, a photosensitive member disposed on the surface to be scanned, and a photosensitive member formed on the photosensitive member by a light beam scanned by the scanning optical system. It has a developing device for developing an electrostatic latent image as a toner image, a transfer device for transferring the developed toner image to a transfer material, and a fixing device for fixing the transferred toner image to the transfer material. Image forming apparatus. 請求項1乃至23の何れか1項に記載の走査光学系と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記走査光学系に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴とする画像形成装置。24. A scanning optical system according to claim 1, further comprising: a printer controller that converts code data input from an external device into an image signal and inputs the image signal to the scanning optical system. Image forming apparatus. 各々が請求項1乃至23のいずれか1項に記載の走査光学系の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴とするカラー画像形成装置。24. A color image, comprising: a plurality of image carriers each arranged on a surface to be scanned of the scanning optical system according to claim 1 and forming images of different colors. Forming equipment. 外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の走査光学系に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴とする請求項26記載のカラー画像形成装置。27. The color image forming apparatus according to claim 26, further comprising a printer controller for converting a color signal input from an external device into image data of a different color and inputting the data to each scanning optical system.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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