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JP4430143B2 - Optical device - Google Patents

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JP4430143B2
JP4430143B2 JP19597798A JP19597798A JP4430143B2 JP 4430143 B2 JP4430143 B2 JP 4430143B2 JP 19597798 A JP19597798 A JP 19597798A JP 19597798 A JP19597798 A JP 19597798A JP 4430143 B2 JP4430143 B2 JP 4430143B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、光ビームを用いて静電像を形成し、その静電像を現像して可視像を得る画像形成装置であるレーザプリンタ装置およびデジタル複写装置等に利用可能な、光ビームを露光走査する光学装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、光ビームを用いて静電像を形成し、その静電像を現像して可視像を得る画像形成装置であるレーザプリンタ装置およびデジタル複写装置等に利用可能な、光ビームを露光走査する光学装置としては、画像データに対応する光ビームを放射する半導体レーザ素子、半導体レーザ素子から放射された光ビームの断面ビーム径を所定の大きさおよび形状に絞り込む第1のレンズ群、第1のレンズ群により所定の大きさおよび形状に絞り込まれた光ビームを可視像を保持する記録媒体が搬送される方向と直交する方向に連続的に反射して偏向する偏向装置および偏向装置により偏向された光ビームを記録媒体の所定位置に結像させる第2のレンズ群などを有している。
【0003】
上述した光学装置においては、第1のレンズ群は、例えば半導体レーザ素子の近傍に位置されたコリメートレンズおよびコリメートレンズを通過した平行な光ビームに所定の断面ビーム径および形状を与えるシリンドリカルレンズ等からなる。
【0004】
また、第2のレンズ群は、偏向装置により所定の方向に連続して反射される光ビームに関し、偏向角に対して異なる収束性を与えるとともに、連続して反射されることにより定義される偏向方向と直交する方向において、結像位置のビーム径を最適な大きさに設定する2枚のレンズを含む。
【0005】
なお、第1および第2のレンズ群には、同一の材質のレンズが用いられることで、第1のレンズ群に用いられる全てのレンズの材質がガラスで第2のレンズ群に用いられる全てのレンズの材質がプラスチック、例えばPMMAである場合に、温度が0°Cから50°Cの間で変化すると、屈折率nが、1.4876から1.4789まで変化することにより第2のレンズ群を通過された光ビームが実際に集光される結像位置が±12mm程度変動する光学装置に比較して、温度の変化による屈折率nの変動に伴って発生する結像位置の変動を、±0.5mm程度に抑えることのできるレンズが組み込まれている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した光学装置においては、偏向装置により生じる振動あるいは騒音を低減するとともに偏向装置を構成するモータおよびポリゴンミラーに要求されるコストを低減するために、ポリゴンミラーの直径およびポリゴンミラーの各反射面の大きさ(長さ)を小さく(短く)する方法が提案されている。
【0007】
しかしながら、ポリゴンミラーの各反射面の大きさ(長さ)を小さく(短く)することにより、各反射面の接続部分あるいはその近傍で反射される光ビームも画像形成に寄与することになるため、画像形成ユニット内の感光体ドラムに照射される際の光ビームの断面ビーム径が変動する問題がある。
【0008】
また、上述したように、第1のレンズ群と第2のレンズ群のそれぞれに同一の材質のレンズを組み込むために、多くの場合、シリンドリカルレンズに、プラスチックレンズとガラスレンズを組み合わせた複合レンズを用いる方法が提案されているが、例えばガラスレンズのレンズ面にプラスチックレンズを一体成形する方法を用いた場合、プラスチックレンズの成形誤差が大きく、均一な光学特性が得られない問題がある。
【0009】
この発明の目的は、光ビームを用いて静電像を形成し、その静電像を現像して可視像を得る画像形成装置であるレーザプリンタ装置およびデジタル複写装置等に利用可能な、光ビームを露光走査する光学装置において、光ビームを偏向走査する偏向装置のポリゴンミラーの直径およびポリゴンミラーの各反射面の大きさ(長さ)を小さく(短く)でき、しかもレンズ面の形状誤差の管理幅が広くレンズコストを低減可能な光学装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、光源から出射された光ビームに対して所定の光学特性を与える第1の光学部材と、この第1の光学部材によって所定の光学特性が与えられた光ビームを第1の方向に集束させる第2の光学部材と、第1の方向に沿った回転軸を回転中心として回転可能に形成された反射面を有し、この反射面を第1の方向と直交する第2の方向に回転させることで光ビームを走査する走査手段と、この走査手段で走査された光ビームを通過させて走査対象物に結像させる結像手段と、前記走査手段により第2の方向に走査された光ビームの位置を特定するために光ビームを検出する光検出器と、を有する光学装置において、前記第1の光学部材は、第1の方向および第2の方向のそれぞれに概ね等しいパワーを持つ第1のレンズを含み、前記第2の光学部材は、ガラスシリンドリカルレンズとプラスチックシリンドリカルレンズが一体化されたレンズであって、前記第1のレンズを通過した光ビームの第1の方向にのみ収束性を与える第2のレンズと、第1の方向および第2の方向のそれぞれと直交する第3の方向から見た状態で所定形状となる開口を有し、第1および第2のレンズの間に、第1のレンズを通過した光ビームが第2のレンズにより収束性が与えられる方向である第2の方向と直交する第1の方向に関して非対称、かつ前記走査手段により光ビームが走査される際の走査開始端からの距離が大きくなる側において、通過光量が大きくなるよう配置され、第2のレンズに向かう光ビームの光強度を任意の割合に設定する光量設定部材とを有し、前記第1の光学部材からの光ビームを、第2のレンズにおいて、第2の方向の概ね中央付近を通過させるとともに前記第2の光学部材を出射する光ビームに対して、前記走査手段の反射面でのビーム径が、反射面よりも小さくなるよう光ビームのビーム径を制御し、前記光検出器は、前記走査手段の反射面の接続点及び隣接する反射面で反射されることで、走査対象物に静電潜像が形成される画像領域以外の領域で光ビームを検出するように設けられ、前記走査手段の反射面の接続点及び隣接する反射面で反射された光ビームを検出することを特徴とする光学装置を提供するものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照してこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
図1は、この発明の実施の形態である光学装置を有する画像形成装置としてのデジタル複写機を示すものである。
【0012】
図1に示されるように、デジタル複写装置1は、例えば画像読みとり手段としての10と画像形成手段としてのプリンタ部20を有している。
スキャナ部10は、矢印の方向に移動可能に形成された第1キャリッジ11、第1キャリッジ11に従動して移動される第2キャリッジ12、第2キャリッジ12からの光に所定の結像特性を与える光学レンズ13、光学レンズ13により所定の結像特性が与えられた光を光電変換して電気信号を出力する光電変換素子14、原稿Dを保持する原稿台15、原稿台15に原稿Dを押しつける原稿固定カバー16等を有している。
【0013】
第1キャリッジ11には、原稿Dを照明する光源17、光源17が放射する光で照明されて原稿Dから反射された反射光を、第2キャリッジ12に向けて反射するミラー18aが設けられている。
【0014】
第2キャリッジ12には、第1キャリッジ11のミラー18aから伝達された光を90゜折り曲げるミラー18b、ミラー18bで折り曲げられた光をさらに90゜折り曲げるミラー18cを有している。
【0015】
原稿台15に載置された原稿Dは、光源17によって照明され、画像の有無に対応する光の明暗が分布する反射光を反射する。この原稿Dの反射光は、原稿Dの画像情報として、ミラー18a,18bおよび18cを経由して、光学レンズ13に入射される。
【0016】
光学レンズ13に案内された原稿Dからの反射光は、光学レンズ13により、光電変換素子(CCDセンサ)14の受光面に集光される。
以下、図示しない操作パネルまたは外部装置から画像形成の開始が入力されると、図示しないキャリッジ駆動用モータの駆動により第1キャリッジ11と第2キャリッジ12が原稿台15に対して所定の位置関係となるよう定められているホーム位置に一旦移動されたのち、原稿台15に沿って所定の速度で移動されることで、原稿Dの画像情報すなわち原稿Dから反射された画像光が、ミラー18aが延出されている方向すなわち主走査方向に沿った所定の幅で切り出されて、ミラー18bに向けて反射されるとともに、ミラー18aが延出されている方向と直交する方向すなわち副走査方向に関してミラー18aにより切り出された幅を単位として、順次取り出され、原稿Dの全ての画像情報がCCDセンサ14に案内される。なお、CCDセンサ14から出力される電気信号はアナログ信号であり、図示しないA/Dコンバータによりデジタル信号に変換されて、画像信号として図示しない画像メモリに、一時的に記憶される。
【0017】
以上のようにして、原稿台15上に載置された原稿Dの画像は、CCDセンサ14により、ミラー18aが延出されている第1の方向に沿った1ラインごとに図示しない画像処理部において画像の濃淡を示す例えば8ビットのデジタル画像信号に変換される。
【0018】
プリンタ部20は、図2および図3を用いて後段に説明する露光装置としての光学装置21および被画像形成媒体である記録用紙P上に画像形成が可能な電子写真方式の画像形成部22を有している。
【0019】
画像形成部22は、図3を用いて説明するメインモータにより外周面が所定の速度で移動するよう回転され、光学装置21からレーザビームLが照射されることで画像データすなわち原稿Dの画像に対応する静電潜像が形成されるドラム状の感光体(以下、感光体ドラムと示す)23、感光体ドラム23の表面に所定極性の表面電位を与える帯電装置24、感光体ドラム23に光学装置により形成された静電潜像に可視化材としてのトナーを選択的に供給して現像する現像装置25、現像装置25により感光体ドラム23の外周に形成されたトナー像に所定の電界を与えて記録用紙Pに転写する転写装置26、転写装置でトナー像が転写された記録用紙Pおよび記録用紙Pと感光体ドラム23との間のトナーを、感光体ドラム23との静電吸着から解放して(感光体ドラム23から)分離する分離装置27および感光体ドラム23の外周面に残った転写残りトナーを除去し、感光体ドラム23の電位分布を帯電装置24により表面電位が供給される以前の状態に戻すクリーニング装置28等を有している。なお、帯電装置24、現像装置25、転写装置26、分離装置27およびクリーニング装置28は、感光体ドラム23が回転される矢印方向に沿って、順に配列されている。また、光学装置21からのレーザビームLは、帯電装置24と現像装置25と間の感光体ドラム23上の所定位置Xに照射される。
【0020】
スキャナ部10で原稿Dから読み取られた画像信号は、図示しない画像処理部において、例えば輪郭補正あるいは中間調表示のための階調処理等の処理により印字信号に変換され、さらに光学装置21の以下に説明する半導体レーザ素子から放射されるレーザビームの光強度を、帯電装置24により所定の表面電位が与えられている感光体ドラム23の外周に静電潜像を記録可能な強度と静電潜像を記録しない強度とのいづれかに変化させるためのレーザ変調信号に変換される。
【0021】
光学装置21の以下に示すそれぞれの半導本レーザ素子は、上述したレーザ変調信号に従って強度変調され、所定の画像データに対応して感光体ドラム23の所定位置に静電潜像を記録するよう、発光する。この半導本レーザ素子からの光は、光学装置21内の以下に説明する偏向装置によりスキャナ部10の読み取りラインと同一の方向である第1の方向に偏向されて、感光体ドラム23の外周上の所定位置Xに、照射される。
【0022】
以下、感光体ドラム23が所定速度で矢印方向に回転されることで、スキャナ部10の第1キャリッジ11および第2キャリッジ12が原稿台7に沿って移動されると同様に、偏向装置により順次偏向される半導体レーザ素子からのレーザビームが1ライン毎に、感光体ドラム23上の外周に所定間隔で露光される。
【0023】
このようにして、感光体ドラム23の外周上に、画像信号に応じた静電潜像が形成される。
感光体ドラム23の外周に形成ざれた静電潜像は、現像装置25からのトナーにより現像され、感光体ドラム23の回転により転写装置26と対向する位置に搬送され、用紙カセット29から、給紙ローラ30および分離ローラ31により1枚取り出され、アライニングローラ32でタイミングが整合されて供給される記録用紙P上に、転写装置26からの電界によって転写される。
【0024】
トナー像が転写された記録用紙Pは、分離装置27によりトナーとともに分離され、搬送装置33により定着装置34に案内される。
定着装置34に案内された記録用紙Pは、定着装置34からの熱と圧力によりトナー(トナー像)が定着されたのち、排紙ローラ35によりトレイ36に排出される。
【0025】
一方、転写装置26によりトナー像(トナー)を記録用紙Pに転写させた後の感光体ドラム23は、引き続く回転の結果、クリーニング装置28と対向され、外周に残っている転写残りトナー(残留トナー)が除去されて、さらに帯電装置24により表面電位が供給される以前の状態に初期状態に戻され、次の画像形成が可能となる。
【0026】
以上のプロセスが繰り返されることで、連続した画像形成動作が可能となる。
このように、原稿台15にセットされた原稿Dは、スキャナ部10で画像情報が読み取られ、読み取られた画像情報がプリンタ部20でトナー像に変換されて記録用紙Pに出力されることで、複写される。
【0027】
図2は、図1に示した光学装置21の内部構造を説明する概略図である。
図2に示されるように、光学装置21は、
所定の波長のレーザビームLを出射する半導体レーザ素子41、
半導体レーザ素子41から出射されたレーザビームLの断面ビーム径すなわちビームスポットの大きさを所定の大きさに整えるコリメートレンズ42、
コリメートレンズ42を通過されたレーザビームLを、以下に説明する光偏向装置により偏向走査される走査方向および偏向走査される方向と直交する副走査方向のそれぞれに関して所定の断面ビーム径に収束するシリンドリカルレンズ43、
シリンドリカルレンズ43とコリメートレンズ42の間に配置され、シリンドリカルレンズ43を経由して所定の収束性が与えられるレーザビームLのビーム断面に所定の特性を与える絞り44、
回転可能に形成された複数の反射面を有するポリゴンミラーとポリゴンミラーを回転するポリゴンモータ45Aを含み、ポリゴンミラーを回転させながらシリンドリカルレンズ43により所定の収束性が与えられたレーザビームLを感光体ドラム23に向けて連続的に反射することで偏向(走査)する光偏向装置45、
光偏向装置45と感光体ドラム23の間に配置され、光偏向装置45により感光体ドラム23とレーザビームLとのなす角θが、ポリゴンミラーが回転される方向すなわち走査方向に関して連続的に変化されながら感光体ドラム23の外周面の所定位置すなわち図1に示した露光位置Xにおいて感光体ドラム23の長手(軸線)方向の一端から他の一端に照射されるレーザビームLを、感光体ドラム23上のどの位置においても所定のビームスポットサイズとなるよう、ポリゴンミラーが回転される角度θと焦点距離が所定の関数となるような収束性を提供可能な第1および第2の結像レンズ51および52を含む結像光学系50、および
結像光学系50を通ったレーザビームLが感光体ドラム23の露光位置Xを感光体ドラム23の軸線(長手)方向に延長した位置である等価露光位置上に配置され、結像光学系50を通ったレーザビームLの一部を受光して光電変換して、水平同期信号を発生するためのタイミングを検出する水平同期用光検出器53、
等を有している。
【0028】
なお、第1および第2の結像レンズ51,52と感光体ドラム23との間には、必要に応じて、光学装置21の平面的な大きさを低減することのできるミラーが配列されてもよい。
【0029】
図3は、図2に示した、光学装置21を用いた複写装置1の駆動回路の一例を示す概略ブロック図である。
主制御装置としてのCPU101には、所定の動作規則やイニシャルデータが記憶されているROM(読み出し専用メモリ)102、入力された制御データを一時的に記憶するRAM103、CCDセンサ14からの画像データまたは外部装置から供給される画像データを保持するとともに、以下に示す画像処理回路に対して画像データを出力する共有(画像)RAM104、バッテリバックアップにより、複写装置1への通電が遮断された場合であってもそれまでに記憶されたデータを保持するNVM(不揮発性メモリ)105、および画像RAM104に記憶されている画像データに所定の画像処理を付加して、以下に説明するレーザドライバに出力する画像処理装置106等が接続されている。
【0030】
CPU101にはまた、光学装置21の半導体レーザ素子41を駆動するレーザドライバ121、光偏向装置45のポリゴンミラーを回転するポリゴンモータ45Aを駆動するポリゴンモータドライバ122および感光体ドラム23と付随する用紙の搬送機構等、を回転するメインモータ23Aを駆動するメインモータドライバ123等が接続されている。
【0031】
以下に、露光動作について簡単に説明する。
CPU101は、ROM101に保持されているプログラムに基づいて、ポリゴンモータドライバ122およびメインモータドライバ123へ所定の駆動信号、すなわちポリゴンモータドライバ122へは、ポリゴンモータの回転を制御するPMCLK信号およびポリゴンモータの回転を起動し、または停止するPMON信号を、メインモータドライバ123へは、感光体ドラム23の回転数を制御する基準クロックMMCLK信号およびモータ23AをON/OFF制御するMMON信号を、それぞれ、送出する。
【0032】
一方、半導体レーザ素子41は、CPU101によりレーザドライバ121へ出力されるレーザ駆動信号に対応してレーザドライバ121からレーザ素子41に供給されるレーザ駆動電流に応じて、所定のタイミングで、所定強度のレーザビームLを出射する。なお、レーザドライバ121には、画像処理回路106において例えばビットマップに展開された画像情報に基づいて任意の位置でレーザビームの強度を感光体ドラム23が静電潜像を形成しない程度まで低減するための図示しない変調信号も重畳される。従って、光偏向装置45のポリゴンミラーにより走査されて感光体ドラム23の軸方向に照射されるレーザビームにより、画像情報の有無に対応する静電潜像が形成される。
【0033】
図4は、図2に示した光学装置21のうちの光偏向装置45のポリゴンミラーと半導体レーザ素子41との間に配置される光学素子すなわち偏向前光学系40におけるコリメートレンズ42、絞り44およびシリンドリカルレンズ43を通過するレーザビームLの状態を説明する概略図である。なお、図4は、レーザビームLを、光偏向装置45のポリゴンミラーによりレーザビームLが偏向される(ポリゴンミラーが回転することにより走査される)方向と直交する副走査方向断面を示している。
【0034】
図4に示されるように、レーザ素子41を出射されたレーザビームLは、コリメートレンズ42により、少なくとも副走査方向に関して平行な平行ビームに変換される。なお、図2を用いて既に説明したように、レーザビームLは、ポリゴンミラーが回転される方向である走査方向に関しても概ね平行な平行ビームに変換される。
【0035】
コリメートレンズ42を通過したレーザビームLは、レーザビームLの中心に対して副走査方向の中心がオフセットされている絞り(光量設定部材)44を通ってシリンドリカルレンズ43に入射される。なお、絞り44の開口の形状は、感光体ドラム23にレーザビームLが結像される際に要求されるビーム断面形状を提供可能な、所定の形状であって、例えば図5(a)または図5(b)のいづれかに示すように、走査方向の中心に対して非対称な楕円形または、走査方向の中心に対して非対称な矩形に設定される。また、絞り44がオフセットされる際に通過光量が大きくなるよう設定される側は、以下に説明する光偏向装置のポリゴンミラーによりレーザビームLが偏向走査される際に、走査開始端からの距離が大きくなる側に一致されている。
【0036】
すなわち、光偏向装置による偏向走査に関連して、レーザビームの断面ビーム径が変動する場合、絞り44の開口部の面積を少なくすることで、断面ビーム径の変動を抑えることができる。しかしながら、絞り44の開口部の面積を少なくすることにより、感光体ドラム23に到達するレーザビームの断面ビーム径が増大することが知られている。このため、図2を用いて示されるように光偏向装置45のポリゴンミラーの反射点とポリゴンミラーにより反射されて感光体ドラム23の軸方向の端部(2カ所)に到達されるレーザビームのそれぞれに関し、ポリゴンミラー面上で、ケラレが発生している場合、ケラレ量の大きい側の絞り開口部を小さく、ケラレ量の小さい側の絞りの開口部を大きく設定することで、主走査端でのビーム径の増大を防ぎ、且つビーム径が均一に大きくならなくなる。感光体ドラム走査端部を走査する際に、ポリゴンミラー面上で、ケラレが発生していない場合でも、ポリゴンミラー面上で、反射面端面側のビームの外角光と反射面端面の距離が大きい側を、絞り開口部を大きく、距離が小さい側を、絞り開口部を小さくしてもよい。
【0037】
シリンドリカルレンズ43は、ガラスシリンドリカルレンズ43gの半導体レーザ素子41に面する側にプラスチックシリンドリカルレンズ43pが接合されて一体化された複合レンズである。なお、プラスチックシリンドリカルレンズ43pの材質は、結像光学系50の第1および第2のレンズ51、52のそれぞれと同一の材質で形成されている。これにより、光学装置21(複写装置2)が設置される位置で温度および湿度が変動した場合であっても、レーザビームLの断面ビーム径の変動は、最小に制御される。また、シリンドリカルレンズ43のガラスシリンドリカルレンズ43gは、副走査方向に凸に形成され、プラスチックシリンドリカルレンズ43pは、副走査方向に凹に形成されている。このため、プラスチックシリンドリカルレンズ43pの肉厚は、副走査方向の中央付近で最小となり、(副走査方向の)両端部で最大となる。また、プラスチックシリンドリカルレンズ43pは、コストの低い成形加工で加工される。従って、プラスチックシリンドリカルレンズ43pに生じることのある形状誤差は、通常、副走査方向に関し、図10に示すような、W型になることが知られている。
【0038】
次に、光偏向装置45のポリゴンミラーの直径およびポリゴンミラーの複数の反射面のそれぞれの走査方向長さと結像光学系50を通るレーザビームLの関係について説明する。
【0039】
図6は、光偏向装置45のポリゴンミラー45aの直径とシリンドリカルレンズ43を通過したレーザビームLが反射される状態とを示す概略図である。
図6(a)は、一例として反射面が6面で、その反射面の接続点と外接する円の直径を66mmとしたポリゴンミラー45aによりレーザビームLが反射される状態を、図6(b)は、図6(a)に示したと同様に反射面を6面とし、その反射面の接続点と外接する円の直径を40mmとしたポリゴンミラー45aによりレーザビームLが反射される状態を、それぞれ模式的に示している。
【0040】
図6(b)に示されるように、レーザビームLの断面ビーム径、光路あるいはポリゴンミラー45aに向かう角度等を同一とした場合、ポリゴンミラー45aの各反射面における走査方の大きさ(長さ)が小さく(短く)なることにより、各接続点および隣接する反射面において反射されたレーザビームLも結像光学系50に案内されることになる。この場合、各反射面の接続点および隣接する反射面で反射されたレーザビームLは、各反射面の接続点および隣接する反射面でのケラレにより、結像光学系50には入射するものの、断面ビーム径は大きく変化され、光強度も低下されることになる。
【0041】
このように、反射面の接続点および隣接する反射面で反射されたレーザビームLは、上述したように、ケラレにより、光強度が低下されるとともにビーム径が変化されることで、感光体ドラム23に静電潜像を提供可能な状態を逸脱する。しかしながら、図2に示した位置に配置されている水平同期検出用光検出器53に対して、水平同期信号に利用されるタイミングを提供することは可能である。
【0042】
この場合、水平同期検出用光検出器53の受光感度は、ポリゴンミラー45aによるケラレに起因して拡散している状態のレーザビームLの光強度および断面ビーム径に合わせて最適化される。なお、例えばケラレによるビーム径の変化は、図7および図8に示すように、計測によって容易に求められる。
【0043】
図7および図8は、光偏向装置45のポリゴンミラー45aの反射面を6面とし、感光体ドラム23の有効長さをA4サイズの用紙の長手方向長さ(297mm)を許容できるように設定し、結像光学系50の第1および第2の結像レンズ51,52を通過したレーザビームLの断面ビーム径を、感光体ドラム23に相当する位置で計測した結果を示している。
【0044】
図7から明らかなように、走査方向の一端部においては、断面ビーム径が急激に増大することが認められる。その一方で、図8に示されるよう、本実施例の断面ビーム径の変動は、比較的少ない。
【0045】
このことから、水平同期検出用光検出器53は、走査方向の所定位置、例えば感光体ドラム23上で−160mmに対応する位置に配置し、画像領域を−150mmから+147mmにすることで、光偏向装置45のポリゴンミラー45aの各反射面の接続点によるケラレの影響を受けることなく、水平同期信号に利用されるレーザビームLの入射タイミングを検出可能とし、且つ画像領域では、均一で小さいビーム径が得られ、良好な画像が得られる。
【0046】
図9は、感光体ドラム23の結像位置に対応する位置でのレーザビームLの光強度の変動の程度を示す概略図である。
図9に示されるように、レーザビームLの光強度は、走査方向に関連して、両端部、特に、ポリゴンミラー45aによりケラレが生じる−155mmから外側の部分で低下することが認められる。しかしながら、上述したように、予め水平同期検出用光検出器53の感度を最適に設定することで、水平同期信号として用いることのできるレーザビームLの入射タイミングを検出可能となる。
【0047】
以上説明したように、光偏向装置45のポリゴンミラー45aの直径を小さくした場合であっても、図7ないし図9に示した特性に合わせて水平同期検出用光検出器53の位置(図2に示した位置)および感度を最適に設定することで、各反射面の接続部でのケラレによりレーザビームLのビーム径および光強度が変動したとしても、水平同期信号を得るためのレーザビームLを検出可能である。すなわち、ポリゴンミラー45aを小型化できる。これにより、騒音および振動が低減される。また、ポリゴンミラー45aが小型化されることにより、ミラーを回転させるポリゴンミラーモータ45Aの大きさを小型化でき、また出力を低減できる。
【0048】
ところで、図4に示したように、偏向前光学系40においてシリンドリカルレンズ43をレーザビームLが通過する位置は、副走査方向において概ね中心に設定されている。以下、シリンドリカルレンズ43を通過するレーザビームLが副走査方向に関して、移動した場合について考察する。
【0049】
図10は、レーザビームLが、図4に示したように、シリンドリカルレンズ43の副走査方向の概ね中心を通過した場合に、シリンドリカルレンズ43のプラスチックシリンドリカルレンズ43pの形状誤差とレーザビームLの通過位置との関係を示すもので、プラスチックシリンドリカルレンズ43pの形状誤差が、図10の曲線で示される場合に、レーザビームLが斜線で示す副走査方向の概ね中央を通る場合には、形状誤差は、レーザビームLに対して、副走査方向で概ね対象に、近似的に円弧に、寄与することになる。この場合、曲率半径が変わるのみの影響であり、シリンドリカルレンズを光線方向に移動して焦点調整すれば、収差の増大はなく、感光体ドラム23の位置におけるビーム形状は、図11に示すように、僅かにサイドローブが生じているのみである(図12に比較のために示す設計値と遜色がない)ことが認められる。
【0050】
一方、図10に交差斜線で示すように、レーザビームLの通過位置がプラスチックシリンドリカルレンズ43pの中央と異なる位置である場合には、副走査方向でのレンズ面形状が非対称になるため、副走査方向ビーム形状におけるサイドローブの程度が図13に示すように、大幅に増大することが認められる。
【0051】
以上説明したように、副走査方向に形状誤差を伴うことの多い、プラスチック成形シリンドリカルレンズ43pを含む偏向前光学系40を用いる場合、レーザビームLを、形状誤差が対称で近似的に円弧である領域すなわち副走査方向の中央付近を通過させることにより、シリンドリカルレンズの副走査方向の形状誤差の影響が感光体ドラム上の画像に悪影響を及ぼすことを防止できる。このことは、換言すると、シリンドリカルレンズのレンズ面の形状誤差の許容値をゆるめたとしても、レンズを通過するレーザビームLの位置を最適化することで利用可能なレンズの管理幅を広げることとなり、成形マージンが広がりレンズのコストを低減できることを示している。なお、シリンドリカルレンズの形状誤差は、レンズの肉厚の変動率の小さい領域すなわちレンズの副走査方向の概ね中央付近で最小となることから、シリンドリカルレンズ43を保持する図示しない保持部材に、例えば副走査方向に位置を調整可能な機構を設けることで、利用可能なレンズの管理幅を広げて部品コストを低減することができる。
【0052】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の光学装置によれば、走査方向の中心に対して非対称な楕円形または矩形に設定される絞りにより、全走査領域でポリゴンミラー端面で、ビームがケラレの影響を受けることなく、均一で且つ小さなビーム径が得られる。これにより、感光体ドラムに案内された光ビームの断面ビーム径の変動が低減される。
【0053】
また、水平同期検出用光検出器を、走査方向の所定位置、例えば感光体ドラムの軸方向の端部のうちの所定の位置で、ビーム径が増大する位置に配置することにより、画像中心領域では、光偏向装置のポリゴンミラーの各反射面の接続点によるケラレの影響を受けることなく、水平同期信号に利用されるレーザビームLの入射タイミングを検出可能となる。従って、ポリゴンミラーの大きさを低減でき、コストも低く抑えることができる。
【0054】
さらに、副走査方向に形状誤差を伴うことの多い、プラスチック成形シリンドリカルレンズを含む偏向前光学系を用いる場合、レーザビームLを形状誤差が少なく、近似的に円弧の少ない領域すなわち副走査方向の中央付近を通過させることにより、シリンドリカルレンズの副走査方向の形状誤差の影響が感光体ドラム上の画像に悪影響を及ぼすことを防止できる。これにより、シリンドリカルレンズのレンズ面に必要なレンズ面の形状誤差の許容値をゆるめたとしても、レンズを通過するレーザビームLの位置を最適化することで利用可能なレンズの管理幅を広げることとなり、レンズのコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態が適用されるデジタル複写装置(画像形成装置)を説明する概略図。
【図2】図1に示した複写装置に組み込まれる光学装置の一例を示す概略図。
【図3】図2に示した光学装置の制御ブロックを説明する概略ブロック図。
【図4】図2に示した光学装置のシリンドリカルレンズの断面方向でのレーザビームLの通過位置を示す概略図。
【図5】図2に示した光学装置の絞りをレーザビームLが進行する方向と直交する方向から見た状態を示す概略図。
【図6】図2に示した光学装置の光偏向装置のポリゴンミラーの直径とレーザビームの反射の状態を説明する概略図。
【図7】図2に示した光学装置の光偏向装置のポリゴンミラーの反射面を6面、外接円の直径を40mmとし、感光体ドラムの有効長さをA4サイズの用紙の長手方向長さを許容できるように設定したときの結像光学系の第1,第2の結像レンズを通過したレーザビームLの走査方向の断面ビーム径を、感光体ドラムに相当する位置で計測した結果を示すグラフ。
【図8】図2に示した光学装置の光偏向装置のポリゴンミラーの反射面を6面、外接円の直径を40mmとし、感光体ドラムの有効長さをA4サイズの用紙の長手方向長さを許容できるように設定したときの結像光学系の第1,第2の結像レンズを通過したレーザビームLの走査方向の断面ビーム径を、感光体ドラムに相当する位置で計測した結果を示すグラフ。
【図9】図2に示した光学装置において、図7および図8に示した断面ビーム径を提供可能な条件において、感光体ドラムの結像位置に対応する位置でのレーザビームLの光強度の変動の程度を示すグラフ。
【図10】図2に示した光学装置のシリンドリカルレンズのプラスチックシリンドリカルレンズの形状誤差とレーザビームLの通過位置との関係を示すグラフ。
【図11】図2に示した光学装置においてレーザビームLがプラスチックシリンドリカルレンズの副走査方向の概ね中央を通過した際のビーム径の変動の程度を示すグラフ。
【図12】図2に示した光学装置においてレーザビームLがプラスチックシリンドリカルレンズの副走査方向の概ね中央を通過した際のビーム径の変動の程度であって、設計上の理論値を示すグラフ。
【図13】図2に示した光学装置においてレーザビームLがプラスチックシリンドリカルレンズの副走査方向の中央付近から所定距離の位置を通過した際のビーム径の変動の程度を示すグラフ。
【符号の説明】
1 ・・・デジタル複写装置、
10 ・・・スキャナ部、
11 ・・・第1キャリッジ、
14 ・・・CCDセンサ、
20 ・・・プリンタ部、
21 ・・・光学装置、
22 ・・・画像形成部、
23 ・・・感光体ドラム、
23A・・・メインモータ、
32 ・・・アライニングローラ、
40 ・・・偏向前光学系、
41 ・・・半導体レーザ素子、
42 ・・・コリメートレンズ、
43 ・・・シリンドリカルレンズ、
44 ・・・絞り、
45 ・・・光偏向装置、
45A・・・ポリゴンモータ、
50 ・・・結像光学系、
51 ・・・第1の結像レンズ、
52 ・・・第2の結像レンズ、
53 ・・・水平同期検出用光検出器、
101 ・・・CPU、
102 ・・・ROM、
103 ・・・RAM、
104 ・・・共有(画像)メモリ、
105 ・・・NVM(不揮発性メモリ)、
106 ・・・画像処理装置、
111 ・・・基準クロック発生回路、
121 ・・・レーザドライバ、
122 ・・・ポリゴンモータドライバ、
123 ・・・メインモータドライバ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a light beam that can be used in a laser printer apparatus, a digital copying apparatus, or the like, which is an image forming apparatus that forms an electrostatic image using a light beam and develops the electrostatic image to obtain a visible image. The present invention relates to an optical device that performs exposure scanning.
[0002]
[Prior art]
For example, a light beam can be used for laser printers and digital copying machines, which are image forming devices that form an electrostatic image with a light beam and develop the electrostatic image to obtain a visible image. The optical device includes a semiconductor laser element that emits a light beam corresponding to image data, a first lens group that narrows the cross-sectional beam diameter of the light beam emitted from the semiconductor laser element to a predetermined size and shape, A deflection device that continuously reflects and deflects a light beam narrowed down to a predetermined size and shape by a lens group in a direction perpendicular to a direction in which a recording medium holding a visible image is conveyed, and deflects by the deflection device A second lens group for forming an image of the light beam on a predetermined position of the recording medium.
[0003]
In the optical device described above, the first lens group includes, for example, a collimating lens positioned in the vicinity of the semiconductor laser element, a cylindrical lens that gives a predetermined cross-sectional beam diameter and shape to a parallel light beam that has passed through the collimating lens, and the like. Become.
[0004]
Further, the second lens group provides a different convergence with respect to the deflection angle with respect to the light beam continuously reflected in a predetermined direction by the deflecting device, and is defined by the continuous reflection. It includes two lenses that set the beam diameter at the imaging position to an optimum size in a direction orthogonal to the direction.
[0005]
In addition, since the lens of the same material is used for the first lens group and the second lens group, all the lenses used for the first lens group are made of glass and used for the second lens group. When the lens material is plastic, for example, PMMA, when the temperature changes between 0 ° C. and 50 ° C., the refractive index n changes from 1.4876 to 1.4789, whereby the second lens group. Compared with an optical device in which the imaging position where the light beam that has passed through the beam is actually condensed varies by about ± 12 mm, the variation in the imaging position that occurs with the variation in the refractive index n due to the change in temperature, A lens that can be suppressed to about ± 0.5 mm is incorporated.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the optical device described above, in order to reduce vibration or noise generated by the deflecting device and reduce the cost required for the motor and the polygon mirror constituting the deflecting device, the diameter of the polygon mirror and each reflection of the polygon mirror are reduced. A method of reducing (shortening) the size (length) of the surface has been proposed.
[0007]
However, by reducing (shortening) the size (length) of each reflecting surface of the polygon mirror, the light beam reflected at or near the connecting portion of each reflecting surface also contributes to image formation. There is a problem that the cross-sectional beam diameter of the light beam when the photosensitive drum in the image forming unit is irradiated fluctuates.
[0008]
In addition, as described above, in order to incorporate lenses of the same material into the first lens group and the second lens group, in many cases, a compound lens in which a plastic lens and a glass lens are combined with a cylindrical lens is used. For example, when a method of integrally molding a plastic lens on a lens surface of a glass lens is used, there is a problem that a molding error of the plastic lens is large and uniform optical characteristics cannot be obtained.
[0009]
An object of the present invention is to provide an optical image that can be used in a laser printer apparatus and a digital copying apparatus that are image forming apparatuses that form an electrostatic image using a light beam and develop the electrostatic image to obtain a visible image. In an optical apparatus that performs exposure scanning of a beam, the diameter of the polygon mirror of the deflecting apparatus that deflects and scans the light beam and the size (length) of each reflecting surface of the polygon mirror can be reduced (shortened), and the shape error of the lens surface can be reduced. An object of the present invention is to provide an optical device having a wide management width and capable of reducing the lens cost.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made on the basis of the above-described problems. A first optical member that gives a predetermined optical characteristic to a light beam emitted from a light source, and the predetermined optical characteristic is provided by the first optical member. Given light beam The second A second optical member focused in one direction; With the axis of rotation along the first direction as the center of rotation It has a reflective surface that can be rotated, and this reflective surface In a second direction orthogonal to the first direction A scanning means for scanning the light beam by rotating; an imaging means for forming an image on a scanning object by passing the light beam scanned by the scanning means; and the scanning means. In the second direction And a photodetector that detects the light beam in order to identify the position of the scanned light beam, wherein the first optical member has a first direction and a first direction. Second A first lens having substantially the same power in each of the two directions, wherein the second optical member is a lens in which a glass cylindrical lens and a plastic cylindrical lens are integrated, and passes through the first lens. First of the light beam In the direction A second lens that only gives convergence, In a state viewed from a third direction orthogonal to each of the first direction and the second direction Predetermined shape Become A direction in which a light beam that has an aperture and passes through the first lens is given convergence by the second lens between the first and second lenses The second direction is Orthogonal to First Asymmetric with respect to direction In addition, on the side where the distance from the scanning start end when the light beam is scanned by the scanning means is large, the amount of passing light is large. And a light amount setting member for setting the light intensity of the light beam toward the second lens to an arbitrary ratio, While allowing the light beam from the first optical member to pass through the second lens approximately in the vicinity of the center in the second direction. The beam diameter of the light beam is controlled so that the beam diameter at the reflecting surface of the scanning unit is smaller than the reflecting surface with respect to the light beam emitted from the second optical member, and the light detector includes: The scanning means is provided so as to detect a light beam in an area other than an image area where an electrostatic latent image is formed on a scanning object by being reflected by a connection point of the reflecting surface of the scanning unit and an adjacent reflecting surface. It is an object of the present invention to provide an optical device characterized by detecting a light beam reflected by a connecting point of a reflecting surface of a means and an adjacent reflecting surface.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a digital copying machine as an image forming apparatus having an optical device according to an embodiment of the present invention.
[0012]
As shown in FIG. 1, the digital copying apparatus 1 includes, for example, 10 as an image reading unit and a printer unit 20 as an image forming unit.
The scanner unit 10 has predetermined imaging characteristics for light from the first carriage 11 formed to be movable in the direction of the arrow, the second carriage 12 that is moved by following the first carriage 11, and the light from the second carriage 12. An optical lens 13 to be applied, a photoelectric conversion element 14 that photoelectrically converts light given predetermined imaging characteristics by the optical lens 13 and outputs an electric signal, a document table 15 that holds the document D, and a document D on the document table 15 A document fixing cover 16 to be pressed is provided.
[0013]
The first carriage 11 is provided with a light source 17 that illuminates the document D, and a mirror 18 a that reflects the reflected light reflected from the document D by the light emitted from the light source 17 toward the second carriage 12. Yes.
[0014]
The second carriage 12 has a mirror 18b for bending the light transmitted from the mirror 18a of the first carriage 11 by 90 °, and a mirror 18c for further bending the light bent by the mirror 18b by 90 °.
[0015]
The document D placed on the document table 15 is illuminated by the light source 17 and reflects reflected light in which the brightness of light corresponding to the presence or absence of an image is distributed. The reflected light of the document D enters the optical lens 13 via the mirrors 18a, 18b and 18c as image information of the document D.
[0016]
The reflected light from the document D guided by the optical lens 13 is condensed on the light receiving surface of the photoelectric conversion element (CCD sensor) 14 by the optical lens 13.
Hereinafter, when the start of image formation is input from an operation panel (not shown) or an external device, the first carriage 11 and the second carriage 12 are in a predetermined positional relationship with respect to the document table 15 by driving a carriage drive motor (not shown). After being moved to the home position determined to be, it is moved along the document table 15 at a predetermined speed, so that the image information of the document D, that is, the image light reflected from the document D is reflected by the mirror 18a. The mirror is cut out with a predetermined width along the extending direction, i.e., the main scanning direction, reflected toward the mirror 18b, and the mirror perpendicular to the extending direction of the mirror 18a, i.e., the sub-scanning direction. The image data is sequentially taken out in units of the width cut out by 18a, and all image information of the document D is guided to the CCD sensor 14. The electrical signal output from the CCD sensor 14 is an analog signal, converted into a digital signal by an A / D converter (not shown), and temporarily stored as an image signal in an image memory (not shown).
[0017]
As described above, the image of the document D placed on the document table 15 is imaged by the CCD sensor 14 for each line along the first direction in which the mirror 18a is extended. Is converted into, for example, an 8-bit digital image signal indicating the density of the image.
[0018]
The printer unit 20 includes an optical device 21 as an exposure device, which will be described later with reference to FIGS. 2 and 3, and an electrophotographic image forming unit 22 capable of forming an image on a recording paper P as an image forming medium. Have.
[0019]
The image forming unit 22 is rotated by the main motor described with reference to FIG. 3 so that the outer peripheral surface moves at a predetermined speed, and the laser beam L is irradiated from the optical device 21, whereby image data, that is, an image of the document D is applied. A drum-shaped photoconductor (hereinafter referred to as a photoconductor drum) 23 on which a corresponding electrostatic latent image is formed, a charging device 24 for applying a surface potential of a predetermined polarity to the surface of the photoconductor drum 23, and an optical device for the photoconductor drum 23. A developing device 25 that selectively supplies toner as a visualization material to the electrostatic latent image formed by the apparatus and develops the toner image formed on the outer periphery of the photosensitive drum 23 by the developing device 25. The transfer device 26 for transferring to the recording paper P, the recording paper P on which the toner image has been transferred by the transfer device, and the toner between the recording paper P and the photosensitive drum 23 are electrostatically absorbed by the photosensitive drum 23. The separation device 27 that releases (separates from the photosensitive drum 23) and the transfer residual toner remaining on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 23 are removed, and the surface potential is supplied to the potential distribution of the photosensitive drum 23 by the charging device 24. And a cleaning device 28 for returning to the previous state. Note that the charging device 24, the developing device 25, the transfer device 26, the separation device 27, and the cleaning device 28 are arranged in order along the direction of the arrow in which the photosensitive drum 23 is rotated. Further, the laser beam L from the optical device 21 is irradiated to a predetermined position X on the photosensitive drum 23 between the charging device 24 and the developing device 25.
[0020]
An image signal read from the document D by the scanner unit 10 is converted into a print signal by an image processing unit (not shown) by, for example, gradation processing for contour correction or halftone display. The light intensity of the laser beam emitted from the semiconductor laser element described in the above is determined so that the electrostatic latent image can be recorded on the outer periphery of the photosensitive drum 23 to which a predetermined surface potential is applied by the charging device 24. The image is converted into a laser modulation signal for changing to any one of the non-recording intensity.
[0021]
Each semiconductor laser element shown below of the optical device 21 is intensity-modulated in accordance with the laser modulation signal described above, and records an electrostatic latent image at a predetermined position of the photosensitive drum 23 corresponding to predetermined image data. Emits light. The light from the semiconductor laser element is deflected in a first direction, which is the same direction as the reading line of the scanner unit 10, by a deflecting device described below in the optical device 21, and the outer periphery of the photosensitive drum 23. The predetermined position X is irradiated.
[0022]
Thereafter, when the photosensitive drum 23 is rotated in the direction of the arrow at a predetermined speed, the first carriage 11 and the second carriage 12 of the scanner unit 10 are moved along the document table 7 in the same manner as in the document table 7. The laser beam from the deflected semiconductor laser element is exposed on the outer circumference of the photosensitive drum 23 at predetermined intervals for each line.
[0023]
In this way, an electrostatic latent image corresponding to the image signal is formed on the outer periphery of the photosensitive drum 23.
The electrostatic latent image formed on the outer periphery of the photosensitive drum 23 is developed with toner from the developing device 25, conveyed to a position facing the transfer device 26 by the rotation of the photosensitive drum 23, and supplied from the paper cassette 29. One sheet is taken out by the paper roller 30 and the separation roller 31, and is transferred by the electric field from the transfer device 26 onto the recording paper P supplied with the timing aligned by the aligning roller 32.
[0024]
The recording paper P onto which the toner image has been transferred is separated together with the toner by the separation device 27 and guided to the fixing device 34 by the transport device 33.
The recording paper P guided to the fixing device 34 is discharged onto the tray 36 by the paper discharge roller 35 after the toner (toner image) is fixed by heat and pressure from the fixing device 34.
[0025]
On the other hand, the photosensitive drum 23 after the toner image (toner) is transferred to the recording paper P by the transfer device 26 is opposed to the cleaning device 28 as a result of the subsequent rotation, and the transfer residual toner (residual toner) remaining on the outer periphery. ) Is removed, and the state before the surface potential is supplied by the charging device 24 is returned to the initial state, and the next image formation becomes possible.
[0026]
By repeating the above process, a continuous image forming operation can be performed.
As described above, the document D set on the document table 15 is read by the scanner unit 10, and the read image information is converted into a toner image by the printer unit 20 and output to the recording paper P. Copied.
[0027]
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the internal structure of the optical device 21 shown in FIG.
As shown in FIG. 2, the optical device 21 is
A semiconductor laser element 41 for emitting a laser beam L having a predetermined wavelength;
A collimating lens 42 for adjusting the cross-sectional beam diameter of the laser beam L emitted from the semiconductor laser element 41, that is, the size of the beam spot, to a predetermined size;
A cylindrical beam that converges the laser beam L that has passed through the collimator lens 42 to a predetermined cross-sectional beam diameter in each of the scanning direction deflected and scanned by an optical deflector described below and the sub-scanning direction orthogonal to the deflected and scanned direction. Lens 43,
A diaphragm 44 which is disposed between the cylindrical lens 43 and the collimating lens 42 and gives a predetermined characteristic to the beam cross section of the laser beam L which is given a predetermined convergence through the cylindrical lens 43,
A polygonal mirror having a plurality of reflecting surfaces formed in a rotatable manner and a polygon motor 45A for rotating the polygon mirror, and a laser beam L given a predetermined convergence by the cylindrical lens 43 while rotating the polygon mirror An optical deflection device 45 that deflects (scans) by continuously reflecting toward the drum 23;
An angle θ formed between the photosensitive drum 23 and the laser beam L by the optical deflection device 45 is continuously changed with respect to the rotation direction of the polygon mirror, that is, the scanning direction. At the predetermined position on the outer peripheral surface of the photosensitive drum 23, that is, at the exposure position X shown in FIG. 1, the laser beam L irradiated from one end in the longitudinal (axis) direction of the photosensitive drum 23 to the other end is applied to the photosensitive drum. The first and second imaging lenses capable of providing convergence such that the angle θ and the focal length of the polygon mirror are a predetermined function so that a predetermined beam spot size is obtained at any position on the lens 23. Imaging optics 50 including 51 and 52, and
The laser beam L that has passed through the imaging optical system 50 is disposed on an equivalent exposure position that is a position obtained by extending the exposure position X of the photosensitive drum 23 in the axial (longitudinal) direction of the photosensitive drum 23, and the imaging optical system 50. A horizontal synchronization photodetector 53 that detects a timing for generating a horizontal synchronization signal by receiving a part of the laser beam L that has passed through and photoelectrically converting it;
Etc.
[0028]
A mirror capable of reducing the planar size of the optical device 21 is arranged between the first and second imaging lenses 51 and 52 and the photosensitive drum 23 as necessary. Also good.
[0029]
FIG. 3 is a schematic block diagram showing an example of a drive circuit of the copying apparatus 1 using the optical device 21 shown in FIG.
The CPU 101 as the main control device includes a ROM (read only memory) 102 in which predetermined operation rules and initial data are stored, a RAM 103 in which input control data is temporarily stored, image data from the CCD sensor 14 or This is a case where the image data supplied from the external apparatus is held, and the energization to the copying apparatus 1 is interrupted by the shared (image) RAM 104 that outputs the image data to the image processing circuit shown below and the battery backup. However, the NVM (nonvolatile memory) 105 that holds the data stored so far and the image data stored in the image RAM 104 are subjected to predetermined image processing and output to the laser driver described below. A processing device 106 and the like are connected.
[0030]
The CPU 101 also includes a laser driver 121 that drives the semiconductor laser element 41 of the optical device 21, a polygon motor driver 122 that drives a polygon motor 45 A that rotates a polygon mirror of the light deflection device 45, and a sheet of paper accompanying the photosensitive drum 23. A main motor driver 123 and the like for driving a main motor 23A for rotating the transport mechanism and the like are connected.
[0031]
The exposure operation will be briefly described below.
Based on a program stored in the ROM 101, the CPU 101 sends a predetermined drive signal to the polygon motor driver 122 and the main motor driver 123, that is, the PMCLK signal for controlling the rotation of the polygon motor and the polygon motor driver 122 to the polygon motor driver 122. A PMON signal for starting or stopping the rotation is sent to the main motor driver 123 as a reference clock MMCLK signal for controlling the rotational speed of the photosensitive drum 23 and an MMON signal for controlling ON / OFF of the motor 23A, respectively. .
[0032]
On the other hand, the semiconductor laser element 41 has a predetermined intensity at a predetermined timing in accordance with a laser drive current supplied from the laser driver 121 to the laser element 41 in response to a laser drive signal output from the CPU 101 to the laser driver 121. A laser beam L is emitted. The laser driver 121 reduces the intensity of the laser beam at an arbitrary position based on the image information developed in the bitmap in the image processing circuit 106 to such an extent that the photosensitive drum 23 does not form an electrostatic latent image. Therefore, a modulation signal (not shown) is also superimposed. Therefore, an electrostatic latent image corresponding to the presence / absence of image information is formed by the laser beam scanned by the polygon mirror of the light deflecting device 45 and irradiated in the axial direction of the photosensitive drum 23.
[0033]
4 shows an optical element arranged between the polygon mirror of the optical deflecting device 45 and the semiconductor laser element 41 in the optical device 21 shown in FIG. 4 is a schematic diagram illustrating a state of a laser beam L that passes through a cylindrical lens 43. FIG. FIG. 4 shows a cross section in the sub-scanning direction orthogonal to the direction in which the laser beam L is deflected by the polygon mirror of the light deflecting device 45 (scanned by rotating the polygon mirror). .
[0034]
As shown in FIG. 4, the laser beam L emitted from the laser element 41 is converted into a parallel beam parallel to at least the sub-scanning direction by the collimator lens 42. As already described with reference to FIG. 2, the laser beam L is converted into a parallel beam that is substantially parallel with respect to the scanning direction in which the polygon mirror is rotated.
[0035]
The laser beam L that has passed through the collimating lens 42 is incident on the cylindrical lens 43 through a diaphragm (light quantity setting member) 44 whose center in the sub-scanning direction is offset with respect to the center of the laser beam L. Note that the shape of the aperture of the diaphragm 44 is a predetermined shape that can provide the beam cross-sectional shape required when the laser beam L is imaged on the photosensitive drum 23. For example, FIG. As shown in any one of FIGS. 5B, an ellipse that is asymmetric with respect to the center in the scanning direction or a rectangle that is asymmetric with respect to the center in the scanning direction is set. The side set so that the amount of light passing through when the diaphragm 44 is offset is the distance from the scanning start end when the laser beam L is deflected and scanned by the polygon mirror of the optical deflector described below. Is matched to the larger side.
[0036]
That is, when the cross-sectional beam diameter of the laser beam fluctuates in relation to the deflection scanning by the optical deflecting device, the cross-sectional beam diameter fluctuation can be suppressed by reducing the area of the opening of the diaphragm 44. However, it is known that the cross-sectional beam diameter of the laser beam reaching the photosensitive drum 23 is increased by reducing the area of the opening of the diaphragm 44. For this reason, as shown in FIG. 2, the reflection point of the polygon mirror of the light deflection device 45 and the laser beam reflected by the polygon mirror and reaching the end portions (two places) in the axial direction of the photosensitive drum 23. For each, when vignetting has occurred on the polygon mirror surface, by setting the aperture opening on the side where the vignetting amount is large to be small and the aperture opening on the side where the vignetting amount is small being set large, at the main scanning end The increase in the beam diameter is prevented, and the beam diameter does not increase uniformly. When scanning the photosensitive drum scanning end, even if vignetting does not occur on the polygon mirror surface, the beam on the reflecting surface end surface side is reflected on the polygon mirror surface. Most The side where the distance between the outside angle light and the end face of the reflecting surface is large may be made larger on the aperture opening, and the side where the distance is smaller may be made smaller on the side where the distance is smaller.
[0037]
The cylindrical lens 43 is a compound lens in which a plastic cylindrical lens 43p is joined and integrated on the side of the glass cylindrical lens 43g facing the semiconductor laser element 41. The material of the plastic cylindrical lens 43p is formed of the same material as that of the first and second lenses 51 and 52 of the imaging optical system 50. Thereby, even if the temperature and humidity fluctuate at the position where the optical device 21 (copying device 2) is installed, the fluctuation of the cross-sectional beam diameter of the laser beam L is controlled to the minimum. Further, the glass cylindrical lens 43g of the cylindrical lens 43 is formed convex in the sub-scanning direction, and the plastic cylindrical lens 43p is formed concave in the sub-scanning direction. For this reason, the thickness of the plastic cylindrical lens 43p is minimum near the center in the sub-scanning direction and is maximum at both ends (in the sub-scanning direction). The plastic cylindrical lens 43p is processed by a low-cost molding process. Therefore, it is known that the shape error that may occur in the plastic cylindrical lens 43p is normally W-shaped as shown in FIG. 10 in the sub-scanning direction.
[0038]
Next, the relationship between the diameter of the polygon mirror of the light deflector 45, the length of each of the plurality of reflecting surfaces of the polygon mirror in the scanning direction, and the laser beam L passing through the imaging optical system 50 will be described.
[0039]
FIG. 6 is a schematic diagram showing the diameter of the polygon mirror 45a of the light deflecting device 45 and the state in which the laser beam L that has passed through the cylindrical lens 43 is reflected.
FIG. 6A shows a state in which the laser beam L is reflected by a polygon mirror 45a having, for example, six reflecting surfaces and a diameter of a circle circumscribing the connection point of the reflecting surfaces being 66 mm. ) Shows a state where the laser beam L is reflected by the polygon mirror 45a in which the reflection surface has six surfaces as shown in FIG. 6A and the diameter of the circle circumscribed by the connection point of the reflection surface is 40 mm. Each is shown schematically.
[0040]
As shown in FIG. 6B, when the cross-sectional beam diameter of the laser beam L, the optical path, or the angle toward the polygon mirror 45a are the same, the scanning method on each reflecting surface of the polygon mirror 45a. For As the size (length) of the laser beam becomes smaller (shorter), the laser beam L reflected at each connection point and the adjacent reflecting surface is also guided to the imaging optical system 50. In this case, the laser beam L reflected at the connection point of each reflection surface and the adjacent reflection surface is incident on the imaging optical system 50 due to vignetting at the connection point of each reflection surface and the adjacent reflection surface. The cross-sectional beam diameter is greatly changed, and the light intensity is also reduced.
[0041]
As described above, the laser beam L reflected by the connection point of the reflection surface and the adjacent reflection surface is reduced in light intensity and changed in beam diameter due to vignetting, so that the photosensitive drum is changed. 23, it deviates from a state where an electrostatic latent image can be provided. However, it is possible to provide the timing used for the horizontal synchronization signal to the horizontal synchronization detection photodetector 53 arranged at the position shown in FIG.
[0042]
In this case, the light receiving sensitivity of the horizontal synchronization detecting photodetector 53 is optimized in accordance with the light intensity and cross-sectional beam diameter of the laser beam L that is diffused due to vignetting by the polygon mirror 45a. For example, the change in the beam diameter due to vignetting can be easily obtained by measurement as shown in FIGS.
[0043]
7 and 8, the reflection surface of the polygon mirror 45a of the light deflecting device 45 is six, and the effective length of the photosensitive drum 23 is set so as to allow the length in the longitudinal direction (297 mm) of A4 size paper. The result of measuring the cross-sectional beam diameter of the laser beam L that has passed through the first and second imaging lenses 51 and 52 of the imaging optical system 50 at a position corresponding to the photosensitive drum 23 is shown.
[0044]
As is apparent from FIG. 7, it is recognized that the cross-sectional beam diameter increases rapidly at one end in the scanning direction. On the other hand, as shown in FIG. 8, the variation of the cross-sectional beam diameter in this example is relatively small.
[0045]
For this reason, the horizontal synchronization detection photodetector 53 is arranged at a predetermined position in the scanning direction, for example, at a position corresponding to −160 mm on the photosensitive drum 23, and the image area is changed from −150 mm to +147 mm. The incident timing of the laser beam L used for the horizontal synchronizing signal can be detected without being affected by the vignetting caused by the connection points of the respective reflecting surfaces of the polygon mirror 45a of the deflecting device 45, and a uniform and small beam in the image area. A diameter is obtained and a good image is obtained.
[0046]
FIG. 9 is a schematic diagram showing the degree of fluctuation of the light intensity of the laser beam L at a position corresponding to the imaging position of the photosensitive drum 23.
As shown in FIG. 9, it can be seen that the light intensity of the laser beam L decreases in relation to the scanning direction, at both ends, particularly at the outer portion from −155 mm where vignetting occurs due to the polygon mirror 45a. However, as described above, it is possible to detect the incident timing of the laser beam L that can be used as a horizontal synchronization signal by setting the sensitivity of the horizontal synchronization detection photodetector 53 to be optimal in advance.
[0047]
As described above, even when the diameter of the polygon mirror 45a of the light deflecting device 45 is reduced, the position of the horizontal synchronization detecting photodetector 53 (see FIG. 2) in accordance with the characteristics shown in FIGS. The laser beam L for obtaining the horizontal synchronization signal can be obtained even when the beam diameter and the light intensity of the laser beam L fluctuate due to the vignetting at the connecting portions of the reflecting surfaces. Can be detected. That is, the polygon mirror 45a can be reduced in size. Thereby, noise and vibration are reduced. Further, by reducing the size of the polygon mirror 45a, the size of the polygon mirror motor 45A for rotating the mirror can be reduced, and the output can be reduced.
[0048]
Incidentally, as shown in FIG. 4, the position where the laser beam L passes through the cylindrical lens 43 in the pre-deflection optical system 40 is set substantially at the center in the sub-scanning direction. Hereinafter, a case where the laser beam L passing through the cylindrical lens 43 moves in the sub-scanning direction will be considered.
[0049]
FIG. 10 shows the shape error of the plastic cylindrical lens 43p of the cylindrical lens 43 and the passage of the laser beam L when the laser beam L passes through the center of the cylindrical lens 43 in the sub-scanning direction as shown in FIG. This shows the relationship with the position. When the shape error of the plastic cylindrical lens 43p is indicated by the curve in FIG. 10, when the laser beam L passes through the approximate center in the sub-scanning direction indicated by the diagonal lines, the shape error is The laser beam L contributes approximately to the target and approximately to the arc in the sub-scanning direction. In this case, there is only an effect of changing the radius of curvature, and if the cylindrical lens is moved in the direction of the light beam and the focus is adjusted, the aberration does not increase, and the beam shape at the position of the photosensitive drum 23 is as shown in FIG. It can be seen that there are only slight side lobes (the design values are not inferior to those shown in FIG. 12 for comparison).
[0050]
On the other hand, as shown by the cross diagonal lines in FIG. 10, when the passing position of the laser beam L is different from the center of the plastic cylindrical lens 43p, the lens surface shape in the sub-scanning direction becomes asymmetrical. It can be seen that the degree of side lobes in the directional beam shape increases significantly as shown in FIG.
[0051]
As described above, when the pre-deflection optical system 40 including the plastic-molded cylindrical lens 43p, which often has a shape error in the sub-scanning direction, is used, the laser beam L is approximately circular with a symmetrical shape error. By passing the region, that is, the vicinity of the center in the sub scanning direction, it is possible to prevent the influence of the shape error of the cylindrical lens in the sub scanning direction from adversely affecting the image on the photosensitive drum. In other words, even if the tolerance of the shape error of the lens surface of the cylindrical lens is loosened, the management range of available lenses can be expanded by optimizing the position of the laser beam L passing through the lens. This indicates that the molding margin is widened and the cost of the lens can be reduced. The shape error of the cylindrical lens is minimized in a region where the variation rate of the thickness of the lens is small, that is, in the vicinity of the center of the lens in the sub-scanning direction. By providing a mechanism capable of adjusting the position in the scanning direction, it is possible to widen the management range of available lenses and reduce the component cost.
[0052]
【The invention's effect】
As described above, according to the optical device of the present invention, the beam is vignetted on the end face of the polygon mirror in the entire scanning region by the diaphragm set to be asymmetrical elliptical or rectangular with respect to the center in the scanning direction. Affected by And a uniform and small beam diameter can be obtained. Thereby, the fluctuation of the cross-sectional beam diameter of the light beam guided to the photosensitive drum is reduced.
[0053]
In addition, the horizontal synchronization detection photodetector is arranged at a predetermined position in the scanning direction, for example, at a predetermined position of the end of the photosensitive drum in the axial direction, at a position where the beam diameter increases, so that the image center region Then, it is possible to detect the incident timing of the laser beam L used for the horizontal synchronization signal without being affected by the vignetting caused by the connection points of the respective reflecting surfaces of the polygon mirror of the light deflector. Therefore, the size of the polygon mirror can be reduced and the cost can be kept low.
[0054]
Further, when a pre-deflection optical system including a plastic-molded cylindrical lens, which often involves a shape error in the sub-scanning direction, the laser beam L has a small shape error and an approximately small arc, that is, the center in the sub-scanning direction. By passing the vicinity, it is possible to prevent the influence of the shape error of the cylindrical lens in the sub-scanning direction from adversely affecting the image on the photosensitive drum. As a result, even if the tolerance of the shape error of the lens surface necessary for the lens surface of the cylindrical lens is loosened, the management range of available lenses can be expanded by optimizing the position of the laser beam L passing through the lens. Thus, the cost of the lens can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a digital copying apparatus (image forming apparatus) to which an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an optical device incorporated in the copying apparatus shown in FIG.
FIG. 3 is a schematic block diagram for explaining a control block of the optical device shown in FIG. 2;
4 is a schematic view showing a passing position of a laser beam L in a cross-sectional direction of a cylindrical lens of the optical apparatus shown in FIG.
5 is a schematic view showing a state in which the diaphragm of the optical device shown in FIG. 2 is viewed from a direction orthogonal to the direction in which a laser beam L travels.
6 is a schematic diagram illustrating the diameter of a polygon mirror and the state of reflection of a laser beam in the optical deflection device of the optical device shown in FIG.
7 is a reflection surface of the polygon mirror of the optical deflector of the optical device shown in FIG. 2, the circumscribed circle has a diameter of 40 mm, and the effective length of the photosensitive drum is the length in the longitudinal direction of A4 size paper. Is the result of measuring the cross-sectional beam diameter in the scanning direction of the laser beam L that has passed through the first and second imaging lenses of the imaging optical system at a position corresponding to the photosensitive drum Graph showing.
FIG. 8 shows the reflection surface of the polygon mirror of the optical deflector of the optical device shown in FIG. 2, the diameter of the circumscribed circle is 40 mm, and the effective length of the photosensitive drum is the length in the longitudinal direction of A4 size paper. Is the result of measuring the cross-sectional beam diameter in the scanning direction of the laser beam L that has passed through the first and second imaging lenses of the imaging optical system at a position corresponding to the photosensitive drum Graph showing.
9 shows the optical intensity of the laser beam L at a position corresponding to the imaging position of the photosensitive drum under the condition that the cross-sectional beam diameter shown in FIGS. 7 and 8 can be provided in the optical device shown in FIG. A graph showing the degree of fluctuation.
10 is a graph showing a relationship between a shape error of a plastic cylindrical lens of the cylindrical lens of the optical device shown in FIG. 2 and a passing position of a laser beam L. FIG.
11 is a graph showing the degree of fluctuation of the beam diameter when the laser beam L passes through the approximate center in the sub-scanning direction of the plastic cylindrical lens in the optical apparatus shown in FIG.
12 is a graph showing the design theoretical value, which is the degree of variation of the beam diameter when the laser beam L passes through the approximate center in the sub-scanning direction of the plastic cylindrical lens in the optical apparatus shown in FIG.
13 is a graph showing the degree of fluctuation of the beam diameter when the laser beam L passes through a position at a predetermined distance from the vicinity of the center in the sub-scanning direction of the plastic cylindrical lens in the optical apparatus shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 ... Digital copier,
10: Scanner unit,
11: first carriage,
14 ... CCD sensor,
20 ・ ・ ・ Printer section,
21 ・ ・ ・ Optical device,
22 ... Image forming section,
23 ... photosensitive drum,
23A ... main motor,
32 ... Aligning roller,
40: Pre-deflection optical system,
41... Semiconductor laser element,
42 ... collimating lens,
43 ・ ・ ・ Cylindrical lens,
44 ・ ・ ・ Aperture,
45... Optical deflection device,
45A ... polygon motor,
50... Imaging optical system,
51... First imaging lens,
52... Second imaging lens,
53... Photodetector for horizontal synchronization detection,
101... CPU
102... ROM
103 ... RAM,
104... Shared (image) memory,
105 ... NVM (nonvolatile memory),
106 Image processing apparatus
111... Reference clock generation circuit,
121 ・ ・ ・ Laser driver,
122... Polygon motor driver,
123: Main motor driver.

Claims (7)

光源から出射された光ビームに対して所定の光学特性を与える第1の光学部材と、この第1の光学部材によって所定の光学特性が与えられた光ビームを第1の方向に集束させる第2の光学部材と、第1の方向に沿った回転軸を回転中心として回転可能に形成された反射面を有し、この反射面を第1の方向と直交する第2の方向に回転させることで光ビームを走査する走査手段と、この走査手段で走査された光ビームを通過させて走査対象物に結像させる結像手段と、前記走査手段により第2の方向に走査された光ビームの位置を特定するために光ビームを検出する光検出器と、を有する光学装置において、
前記第1の光学部材は、第1の方向および第2の方向のそれぞれに概ね等しいパワーを持つ第1のレンズを含み、
前記第2の光学部材は、ガラスシリンドリカルレンズとプラスチックシリンドリカルレンズが一体化されたレンズであって、前記第1のレンズを通過した光ビームの第1の方向にのみ収束性を与える第2のレンズと、第1の方向および第2の方向のそれぞれと直交する第3の方向から見た状態で所定形状となる開口を有し、第1および第2のレンズの間に、第1のレンズを通過した光ビームが第2のレンズにより収束性が与えられる方向である第2の方向と直交する第1の方向に関して非対称、かつ前記走査手段により光ビームが走査される際の走査開始端からの距離が大きくなる側において、通過光量が大きくなるよう配置され、第2のレンズに向かう光ビームの光強度を任意の割合に設定する光量設定部材とを有し、前記第1の光学部材からの光ビームを、第2のレンズにおいて、第2の方向の概ね中央付近を通過させるとともに前記第2の光学部材を出射する光ビームに対して、前記走査手段の反射面でのビーム径が、反射面よりも小さくなるよう光ビームのビーム径を制御し、
前記光検出器は、前記走査手段の反射面の接続点及び隣接する反射面で反射されることで、走査対象物に静電潜像が形成される画像領域以外の領域で光ビームを検出するように設けられ、前記走査手段の反射面の接続点及び隣接する反射面で反射された光ビームを検出することを特徴とする光学装置。
A first optical member that gives a predetermined optical characteristic to the light beam emitted from the light source, and a second optical beam that focuses the light beam given the predetermined optical characteristic by the first optical member in the first direction. And a reflecting surface formed to be rotatable about the rotation axis along the first direction, and the reflecting surface is rotated in a second direction orthogonal to the first direction. Scanning means for scanning the light beam, imaging means for passing the light beam scanned by the scanning means to form an image on the scanning object, and position of the light beam scanned in the second direction by the scanning means An optical device having a photodetector for detecting a light beam to identify
The first optical member includes a first lens having a substantially equal power to each of the first direction and the second direction,
The second optical member is a lens glass cylindrical lens and the plastic cylindrical lens are integrated, the second providing the first person only convergence in direction of the first lens light beam passing through the a lens, has an opening comprising a predetermined shape when viewed from the third direction perpendicular to the respective first and second directions, between the first and second lens, the first lens The light beam that has passed through is asymmetric with respect to the first direction orthogonal to the second direction, which is the direction in which the convergence is given by the second lens , and from the scanning start end when the light beam is scanned by the scanning means the side where the distance is large, is arranged to pass light intensity increases, the light intensity of the light beam directed toward the second lens and a light amount setting member for setting the arbitrary ratio, said first optical member La of the light beam, the second lens, the light beam that emits the second optical member with passing a substantially central region in the second direction, the beam diameter on the reflection surface of the scanning means , Control the beam diameter of the light beam to be smaller than the reflective surface,
The photodetector detects a light beam in an area other than an image area where an electrostatic latent image is formed on a scanning object by being reflected by a connection point of the reflection surface of the scanning unit and an adjacent reflection surface. And an optical device that detects a light beam reflected by a connection point of the reflection surface of the scanning unit and an adjacent reflection surface.
光源から出射された光ビームに対して所定の光学特性を与える第1の光学部材と、この第1の光学部材によって所定の光学特性が与えられた光ビームを第1の方向に集束させる第2の光学部材と、第1の方向に沿った回転軸を回転中心として回転可能に形成された反射面を有し、この反射面を第1の方向と直交する第2の方向に回転させることで光ビームを走査する走査手段と、この走査手段で走査された光ビームを通過させて走査対象物に結像させる結像手段と、前記走査手段により第2の方向に走査された光ビームの位置を特定するために光ビームを検出する光検出器と、を有する光学装置において、
前記第1の光学部材は、第1の方向および第2の方向のそれぞれに概ね等しいパワーを持つ第1のレンズを含み、
前記第2の光学部材は、第1のレンズを通過した光ビームの第1の方向にのみ収束性を与える第2のレンズと、第1および第2のレンズの間に、第1のレンズを通過した光ビームが第2のレンズにより収束性が与えられる方向である第2の方向と直交する第1の方向に関して非対称、かつ前記走査手段により光ビームが走査される際の走査開始端からの距離が大きくなる側において、通過光量が大きくなるよう配置され、第2のレンズに向かう光ビームの光強度を任意の割合に設定する光量設定部材と、を有し、前記第1の光学部材からの光ビームを、第2のレンズにおいて、第2の方向の概ね中央付近を通過させるとともに前記第2の光学部材を出射する光ビームに対して、前記走査手段の反射面でのビーム径が、反射面よりも小さくなるよう光ビームのビーム径を制御し、
前記光検出器は、前記走査手段の反射面の接続点及び隣接する反射面で反射されることで、走査対象物に静電潜像が形成される画像領域以外の領域で光ビームを検出するように設けられ、前記走査手段の反射面の接続点及び隣接する反射面で反射された光ビームを検出することを特徴とする光学装置。
A first optical member that gives a predetermined optical characteristic to the light beam emitted from the light source, and a second optical beam that focuses the light beam given the predetermined optical characteristic by the first optical member in the first direction. And a reflecting surface formed to be rotatable about the rotation axis along the first direction, and the reflecting surface is rotated in a second direction orthogonal to the first direction. Scanning means for scanning the light beam, imaging means for passing the light beam scanned by the scanning means to form an image on the scanning object, and position of the light beam scanned in the second direction by the scanning means An optical device having a photodetector for detecting a light beam to identify
The first optical member includes a first lens having a substantially equal power to each of the first direction and the second direction,
It said second optical member includes a second lens which gives only convergence in the first direction of the light beam passing through the first lens, between the first and second lens, the first lens The light beam that has passed through is asymmetric with respect to the first direction orthogonal to the second direction, which is the direction in which the convergence is given by the second lens , and from the scanning start end when the light beam is scanned by the scanning means the side where the distance is large, is arranged to pass light amount is large, the light amount setting member for setting the light intensity of the light beam toward the second lens in any proportion, having a first optical member The beam diameter on the reflecting surface of the scanning means is compared with the light beam that passes through the second lens in the vicinity of the center of the second direction and exits the second optical member. Smaller than reflective surface To control the beam diameter Urn light beam,
The photodetector detects a light beam in an area other than an image area where an electrostatic latent image is formed on a scanning object by being reflected by a connection point of the reflection surface of the scanning unit and an adjacent reflection surface. And an optical device that detects a light beam reflected by a connection point of the reflection surface of the scanning unit and an adjacent reflection surface.
光源から出射された光ビームに対して所定の光学特性を与える第1の光学部材と、この第1の光学部材によって所定の光学特性が与えられた光ビームを第1の方向に集束させる第2の光学部材と、第1の方向に沿った回転軸を回転中心として回転可能に形成された反射面を有し、この反射面を第1の方向と直交する第2の方向に回転させることで光ビームを走査する走査手段と、この走査手段で走査された光ビームを通過させて走査対象物に結像させる結像手段と、前記走査手段により第2の方向に走査された光ビームの位置を特定するために光ビームを検出する光検出器と、を有する光学装置において、
前記第1の光学部材は、第1の方向および第2の方向のそれぞれに概ね等しいパワーを持つ第1のレンズを含み、
前記第2の光学部材は、ガラス製のシリンドリカルレンズとプラスチック製のシリンドリカルレンズとが一体に形成された複合レンズであって、前記第1のレンズを通過した光ビームの第1の方向にのみ収束性を与える第2のレンズと、第1の方向および第2の方向のそれぞれと直交する第3の方向から見た状態で所定形状となる開口を有し、第1および第2のレンズの間に、第1のレンズを通過した光ビームが第2のレンズにより収束性が与えられる方向である第2の方向と直交する第1の方向に関して非対称、かつ前記走査手段により光ビームが走査される際の走査開始端からの距離が大きくなる側において、通過光量が大きくなるよう配置され、第2のレンズに向かう光ビームの光強度を任意の割合に設定する光量設定部材と、を含み、第1のレンズを通過した光ビームが収束される方向である第2の方向に関し、光ビームが同方向の中央付近を通過し、前記第2の光学部材を出射する光ビームに対して、前記走査手段の反射面でのビーム径が、反射面よりも小さくなるよう光ビームのビーム径を制御し、
前記光検出器は、前記走査手段の反射面の接続点及び隣接する反射面で反射されることで、走査対象物に静電潜像が形成される画像領域以外の領域で光ビームを検出するように設けられ、前記走査手段の反射面の接続点及び隣接する反射面で反射された光ビームを検出することを特徴とする光学装置。
A first optical member that gives a predetermined optical characteristic to the light beam emitted from the light source, and a second optical beam that focuses the light beam given the predetermined optical characteristic by the first optical member in the first direction. And a reflecting surface formed to be rotatable about the rotation axis along the first direction, and the reflecting surface is rotated in a second direction orthogonal to the first direction. Scanning means for scanning the light beam, imaging means for passing the light beam scanned by the scanning means to form an image on the scanning object, and position of the light beam scanned in the second direction by the scanning means An optical device having a photodetector for detecting a light beam to identify
The first optical member includes a first lens having a substantially equal power to each of the first direction and the second direction,
Said second optical member includes a glass cylindrical lens and a plastic cylindrical lens is a composite lens formed integrally, only the first direction of the light beam passing through the first lens A second lens that provides convergence; an aperture that has a predetermined shape when viewed from a third direction orthogonal to each of the first direction and the second direction; and In the meantime, the light beam that has passed through the first lens is asymmetric with respect to the first direction orthogonal to the second direction, which is the direction in which the convergence is given by the second lens , and the light beam is scanned by the scanning means. the side where the distance increases from the scanning start end of the time that includes being arranged to pass light amount is large, the light amount setting member for setting the light intensity of the light beam toward the second lens in any ratio, the Relates the second direction light beam which has passed through the first lens is the direction to be converged, the light beam that the light beam passes through the vicinity of the center in the same direction, and emits the second optical member, Controlling the beam diameter of the light beam so that the beam diameter on the reflecting surface of the scanning means is smaller than the reflecting surface;
The photodetector detects a light beam in an area other than an image area where an electrostatic latent image is formed on a scanning object by being reflected by a connection point of the reflection surface of the scanning unit and an adjacent reflection surface. And an optical device that detects a light beam reflected by a connection point of the reflection surface of the scanning unit and an adjacent reflection surface.
前記第2の光学手段の前記第2のレンズの前記プラスチックレンズは、前記光源側に位置されることを特徴とする請求項1または3のいずれかに記載の光学装置。  4. The optical apparatus according to claim 1, wherein the plastic lens of the second lens of the second optical means is positioned on the light source side. 前記第2の光学手段の前記第2のレンズは、前記光源側にプラスチック製のレンズが一体化されていることを特徴とする請求項2記載の光学装置。  3. The optical apparatus according to claim 2, wherein the second lens of the second optical means has a plastic lens integrated on the light source side. 前記光量設定部材は、前記走査手段が走査する光ビームの走査端においてケラレが発生している場合、ケラレ量の大きい側について開口部が小さくなるように位置されることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の光学装置。2. The light amount setting member is positioned so that an opening is reduced on a side where the amount of vignetting is large when vignetting occurs at a scanning end of a light beam scanned by the scanning unit. 4. The optical device according to any one of 3 to 3. 前記光検出器は、前記走査手段の反射面の接続点及び隣接する反射面において反射される光ビームに合わせた受光感度を有することを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の光学装置。The optical detector according to any one of claims 1 to 3, wherein the photodetector has a light receiving sensitivity matched to a connection point of the reflecting surface of the scanning unit and a light beam reflected on an adjacent reflecting surface. apparatus.
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JP2014174330A (en) * 2013-03-08 2014-09-22 Ricoh Co Ltd Optical scanner and image forming apparatus
JP2014142370A (en) * 2013-01-22 2014-08-07 Ricoh Co Ltd Optical scanner and image forming apparatus
JP2014142432A (en) * 2013-01-23 2014-08-07 Ricoh Co Ltd Optical scanner and image forming apparatus
JP6217966B2 (en) * 2013-07-03 2017-10-25 株式会社リコー Optical scanning apparatus and image forming apparatus
JP6477222B2 (en) * 2015-05-14 2019-03-06 株式会社リコー Optical scanning apparatus and image forming apparatus
JP2016224141A (en) * 2015-05-28 2016-12-28 株式会社リコー Optical scanner, image formation device, and adjustment method of optical scanner
JP7293004B2 (en) * 2019-07-01 2023-06-19 東芝テック株式会社 Optical scanning device and image forming device

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