JP4075978B2 - Optical scanning apparatus and image forming apparatus - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の記録装置の書込系に用いられる光走査装置に関するもので、特に光偏向器を覆うカバーの入出射窓にカバー部材が取付けられている場合と取付けられていない場合とに容易に対応することができる光走査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザファクシミリ等の記録装置の書込系に用いられる光走査装置においては、記録速度の向上が求められている。記録速度を向上させる手段として、例えば回転多面鏡(ポリゴンミラー)などからなる光偏向器による偏向速度を上げる方法すなわち光偏向器の回転速度を上げる方法がある。しかし、この方法では光偏向器が発生する騒音、特に回転多面鏡の場合はそのエッジ部の風切り音が大きくなるため、低騒音化対策がとられている。
【0003】
低騒音化対策としては、一般に、光偏向器の周りをカバーで覆っている。そして、光偏向器に光束を導き、また偏向された光束を外部に出射させるための入出射窓をガラス等の透明体でカバーしている。こうすれば、光偏向器で発生する騒音が外部に漏れるのを防止することができる。また、これによって光偏向器の防塵対策ともなる。
【0004】
上記のように、光走査装置の記録速度の向上が図られる一方において、記録速度は低速であっても、低価格の光走査装置ないしはこれを用いた画像形成装置の実現を目指した開発も行われている。このような状況において、記録速度の向上を狙った光学系と、速度は低速でかつ低価格を狙った光学系とを別々に開発しようとすると、それぞれに開発時間を必要としコストもそれぞれにかかってしまう。そこで、同じ構成の光学系を用い、高速用の光走査装置には防音・防塵用の透明カバー部材を取付け、低速用の光走査装置には防音・防塵用の透明カバー部材の取付けを省略することが考えられている。
【0005】
しかしながら、防音・防塵等の機能を持つ透明カバー部材は屈折作用があり、このカバー部材を用いた場合は、これを用いない場合と比較すると光束の光路が変えられる、いわゆる浮き上がりが生じるため、上記カバー部材を用いた場合と用いない場合とでは、各光学素子のレイアウトが異なることになる。そこで、従来は、上記カバー部材を用いた場合と用いない場合とに対応した別々の光学ハウジングが作られてきた。光学ハウジングをこのように別々に作るということは、これを成形する金型もそれぞれ別個に必要になるということで、それだけ開発コストが嵩むことになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、防音・防塵用の透明カバー部材を用いる場合と用いない場合とで光学ハウジングを共通化することを可能にし、開発コストの低減および開発期間の短縮化を図ることができる光走査装置を提供することを目的とする。
【0007】
上記透明カバー部材を用いると、前述のように浮き上がりと称する屈折作用があるため、上記カバー部材の有無により、線像結像系による線像の結像位置がずれてしまう。この結像位置がずれると被走査媒体面での副走査方向の結像位置がずれてしまうため、上記カバー部材の有無に応じて線像結像光学系の位置を変える必要がある。
そこで本発明の他の目的は、光源部と線像結像光学系とを同一部材上に配置して、光源部と線像結像光学系とを同時に位置決めすることができるようにした光走査装置を提供することにある。
【0008】
上記のように、光源部と線像結像光学系とを実質一体として位置決めできるようにするということは、光源部と光偏向器との距離を変えることになる。光源部からの光束が発散光束であったり集束光束であったりすると、上記のように光源部と光偏向器との距離が変わることによって、被走査媒体面での主走査方向の結像位置も変わってしまい、結像位置ずれに基づくビーム径の太りなどの問題を生じる。
そこで本発明のさらに別の目的は、光源部と光偏向器との距離が変わっても、結像位置ずれを防止することができるようにした光走査装置を提供することにある。
【0009】
本発明のさらに別の目的は、カップリングレンズと線像結像光学系を一つのレンズとすることにより、部品点数の低減と可動部分の小型化を図ることができる光走査装置を提供することにある。
また、光源を複数の光源とすることにより、走査線の数を増やし、高速化に対応することができるようにした光走査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】
請求項1記載の発明は、光源と、光源より発せられる発散光束をカップリングするカップリングレンズと、このカップリングレンズからの光束を等角速度的に偏向する光偏向器と、上記カップリングレンズと光偏向器の間に配置され光偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線状に光束を結像させる線像結像光学系と、光偏向器により偏向された光束を被走査媒体上に光スポットとして結像させる走査結像系と、これら光源、カップリングレンズ、光偏向器、線像結像光学系、走査結像系を配置し収納する光学ハウジングと、を有し、上記光源とカップリングレンズを有する光源部と、上記光学ハウジングの少なくとも一方には、上記光源部を保持し固定するための保持固定基準が複数設けられており、上記光偏向器の周りはカバーで覆われるとともに光偏向器に光束が入出射するための窓を有し、この窓には透明カバー部材を配置することが可能となっており、上記光源部の保持固定基準は、上記カバー部材を取付けた場合と取付けない場合とで、偏向された光束が走査結像系の略同位置を通るように定められていることを特徴とする。
【0012】
請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明において、光源部と線像結像光学系は同一部材上に配置されていることを特徴とする。
請求項3記載の発明は、請求項1記載の発明において、カップリングレンズと線像結像光学系が一体に形成されていることを特徴とする。
【0013】
請求項4記載の発明は、請求項1記載の発明において、光源部は複数の発光源から構成されてなることを特徴とする。
請求項5記載の発明は、請求項2または3記載の発明において、光源部から発せられる光束は略平行な光束であることを特徴とする。
請求項6記載の発明は、画像形成装置に関するものであって、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の光走査装置を備えていることを特徴とする。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明にかかる光走査装置の実施の形態について説明する。
まず、光走査装置全体の構成例について概略的に説明しておく。図1において、符号1は例えば半導体レーザからなる光源を、符号2はカップリングレンズを示す。光源1から出射した発散光束はカップリングレンズ2でカップリングされて集束され、光束整形手段としてのアパーチャ3で所定の断面形状に整形される。アパーチャ3を透過した光束の進路上には線像結像光学系としてのシリンドリカルレンズ4が配置され、さらにその先に回転多面鏡からなる光偏向器5が配置されている。
【0015】
上記シリンドリカルレンズ4は、アパーチャ3を透過した光束を副走査対応方向にのみ集束させ、光偏向器5の偏向反射面近傍に、主走査対応方向に長い線像を結像させる。上記光偏向器5は、光源1側からの光束を等角速度的に所定の角度範囲で偏向する。偏向された光束は、走査結像光学系17を透過し、被走査媒体9上を走査する。被走査媒体9の実体は光導電性の感光体である。走査結像光学系17は結像レンズ6と主走査方向に長い長尺レンズ7とで構成されていて、光偏向器5で等角速度的に偏向された光束を、被走査媒体9上に光スポットとして結像させるとともに、被走査媒体9上で等速度的に走査させるようになっている。走査結像光学系17と被走査媒体9との間には光路を曲げる長尺のミラー8が配置されている。
【0016】
図1において符号100は同期検知光学系を示す。同期検知光学系100は、ミラー10と、レンズ11と、受光素子12とで構成されている。ミラー10は上記結像レンズ6と長尺レンズ7との間において、光偏向器5による光偏向範囲のうち偏向開始端付近の光束をレンズ11および受光素子12に向かって反射するように配置されている。受光素子12は上記偏向開始端付近の光束を検出することによって信号を出力する。この信号は、周知のとおり、同期信号として書き込み開始タイミングを決めるために用いられる。
上記光源1、カップリングレンズ2、光偏向器5、線像結像光学系4、走査結像系17、長尺ミラー8、同期検知光学系100を含む光学系は、図示されない光学ハウジングに所定位置に位置決めされて配置され収納されている。
【0017】
図1に示す光走査装置の構成は、高速走査用でも低速走査用でも基本的に変わりがなく、高速走査用にも低速走査用にも共通に適用可能である。しかし、高速走査用として用いる場合は、前述のように光偏向器5の高速回転による風切り音が騒音として問題になる。そこで、この騒音が外部に漏れないように、図8に示すように光偏向器5の周りが、防音用の筒状のカバー13で覆われている。カバー13には、光偏向器5に光束を入出射させるための窓が形成されており、高速走査用として用いる場合は上記窓に防音・防塵用の透明なカバー部材14が配置され、窓が塞がれている。こうして光偏向器5の高速回転によって発生する騒音が外部に漏れるのが防止される。
【0018】
上記カバー部材14の有無に関わりなく、光偏向器5、結像レンズ6、長尺レンズ7等の光学素子はほとんど共通化される。しかし、透明なカバー部材14が光学系の光路中に配置されることにより、光束がカバー部材14を透過する際にいわゆる浮き上がりという現象により光路が変わる。そのため、光源部、その他の配置位置を変えることなくカバー部材14を配置しただけでは、結像レンズ6、長尺レンズ7を通る光束の位置が変わり、あたかも、光偏向器5以降の光学系が偏向走査面内においてレンズ光軸と直交する方向にシフトしたかのような状態となって結像位置がずれ、被走査媒体9上でいわゆるビーム太り等を生じ、画像品質の劣化を生じる。かかる問題は、本出願人が所有している特許第2550153号公報でも指摘している。
【0019】
図5は上記の問題を具体的に示している。図5において、符号aは光源部から光偏向器5に向かう光束の光路を示しており、実線は上記カバー部材14が光路中に入った場合の光路を、破線はカバー部材14がない場合の光路を示している。カバー部材14が光路中に入った場合、光源部から光偏向器5に向かって入射する際と、光偏向器5の偏向反射面5aで偏向されて出射する際にそれぞれカバー部材14で光束が屈折させられ、符号cで示すように出射していく。一方、カバー部材14がない場合は、光偏向器5に対する入出射の際の屈折がなく、符号dで示すように、カバー部材14が光路中に入っている場合と異なった光路をたどって出射していく。これが、上述の、あたかも、光偏向器5以降の光学系が偏向走査面内においてレンズ光軸と直交する方向にシフトしたかのような状態であって、像面湾曲の回転による結像位置のずれによりいわゆるビーム太り等を生じ、画像品質の劣化の原因となる。
【0020】
そこで、カバー部材14がある場合を基準として考えた場合、カバー部材14がない場合は、図5において、結果的に光偏向器5の偏向反射面5aで反射され出射していく光束の光路が、カバー部材14がある場合に出射していく光束の光路cと重なるように、光源部からの光路を偏向面内において光源部からの光束の光軸と直交する方向へシフトする。図5ではこのシフト量をΔで表し、そのときの入射光路をbで表している。このように、カバー部材14がある場合とない場合とでは、光源部から光偏向器5へ向かう光束の光路を偏向面内において光源部からの光束の光軸と直交する方向へシフトすることにより、光偏向器5からの出射光路を一致させ、結像位置のずれをなくすことができるため、カバー部材14がある場合もない場合も、結像位置のずれをなくして高品質の画像を得ることができる。
【0021】
上記のように、カバー部材14がある場合とない場合とで光源部から光偏向器5へ向かう光束の光路をシフトするためには、前記光学ハウジングに、光源1とカップリングレンズ2を有してなる光源部を保持し固定するための保持固定基準を、カバー部材14がある場合に対応する基準と、カバー部材14がない場合に対応する基準を複数設け、これらの基準を使い分ければよい。以下、その具体例について説明する。
【0022】
図2において、符号15は光源部を示す。光源部15は前記光源1およびカップリングレンズ2を保持する保持部材として構成されている。光源部15は上記光源1およびカップリングレンズ2を保持する板状の垂直部材15aと、この部材の底面が固定された板状の水平部材15bとからなり、水平部材15bには、長方形の各角に相当する位置に4個の孔A1、A2、B1、B2が上下方向に形成されている。一方、光源部15を固定する光学ハウジングには、上記孔A1、A2に対応するピンa1、a2と、上記孔B1、B2に対応するピンb1、b2がそれぞれ設けられている。
【0023】
一対の上記ピンa1、a2および他の一対のb1、b2は光源部15を保持固定する保持固定基準をなしていて、一対のピンa1、a2を、上記カバー部材14がある場合の保持固定基準とすると、一対のピンb1、b2は、上記カバー部材14がない場合の保持固定基準となっている。一対のピンa1、a2と他の一対のb1、b2は、一方が光源部15を保持固定しているとき、他方がじゃまにならないように、位置をずらして配置するとか、他方のピンに対する逃げを用いるなどにより、互いに干渉しないように構成する。このように、光源部15の保持固定基準を、カバー部材14がある場合とない場合とに対応させて複数有しているため、光源部15の位置をカバー部材14がある場合とない場合とで変えることにより、結像位置のずれをなくすことができる。
【0024】
図2に示す構成において、一対のピンa1、a2と他の一対のピンb1、b2をそれぞれ光源部15の保持固定基準として説明したが、光源部15側の一対の孔A1、A2および一対の孔B1、B2を保持固定基準としてもよい。また、一対のピンa1、a2と他の一対のピンb1、b2を保持固定基準とした場合、光源部側の孔は一対だけにしてこれを上記一対のピンa1、a2または他の一対のピンb1、b2に選択的に嵌合させるようにし、これによって光源部15の位置を変えるようにしてもよい。逆に、一対の孔A1、A2および一対の孔B1、B2を保持固定基準とした場合、光学ハウジング側のピンは一対だけにし、これに上記一対の孔A1、A2または一対の孔B1、B2を選択的に嵌合させるようにして、光源部15の位置を変えるようにしてもよい。さらに、光源部15側にピンを設け、光学ハウジング側に上記ピンに嵌まる孔を設けてもよい。要するに、光源部15と、光学ハウジングの少なくとも一方に、光源部15を保持し固定するための保持固定基準が設けられており、この保持固定基準が複数であればよい。
【0025】
次に、上記カバー部材14がある場合とない場合の副走査方向断面における結像位置のずれについて図4を用いて説明する。図4において、実線lで示す状態はカバー部材14がない状態である。光源部からの光束は線像結像光学系4により偏向反射面5a近傍に主走査方向に長い線状に結像し、結像レンズ6と長尺レンズ7の合成系である走査結像系17により被走査媒体9上に結像スポットを形成する。図4において点線mで示す状態はカバー部材14が用いられた状態である。この状態では、線像結像光学系4を透過した光束は、カバー部材14による屈折作用(浮き上がり)により、偏向反射面5a近傍の線像は△xだけ被走査媒体9側へシフトする。走査結像系17の副走査方向の結像横倍率βにより倍率がかかり、被走査媒体9ではその結像位置は△x’だけシフトする。その関係は以下の式で求められる。
Δx’=△x・β2
【0026】
このように、副走査方向断面においては、カバー部材14がある場合は、カバー部材14がない場合と比較して、被走査媒体9の位置において光軸方向に△x’だけ結像位置ずれを起こしてしまう。この結像位置ずれをなくすためには、線像結像光学系4を△xだけ光軸方向に動かす必要がある。その際に、光源部に線像結像光学系4を保持することが可能な構成にしておけば、カバー部材14が入る場合と入らない場合とで、上記光源部と線像結像光学系4とを一体的に光軸方向にシフトすることにより、それぞれに容易に対処することが可能になる。その場合、線像結像系4の位置が光源部との関係において最適となるように、基準位置に位置決めされるようにする。
【0027】
図3は、線像結像系4の位置が光源部15との関係において最適となるように位置決めするための具体的構成例を示すもので、板状の垂直片16aと、これと一体の板状の水平片16bとからなる保持部材16があり、この保持部材16の上記垂直片16aに光源部15が取付けられている。上記水平片16bの上には一対の四角柱状の基準支持片16c、16cが一体に設けられていて、この基準支持片16c、16cの一面側に、線像結像系4の左右両端部の一面が対向し、図示されない保持固定用の板バネ等によって、線像結像系4が基準支持片16c、16cに押し付けられ固定されている。このように、線像結像系4は光源部15と同一の保持部材16上に配置されることにより、線像結像系4は光源部15との関係において光軸方向の位置が最適な位置に位置決めされている。なお、線像結像系4は基準支持片16c、16cに接着によって固定してもよい。
【0028】
上記保持部材16の水平片16bには、光源部15およびこれと一体の線像結像系4を所定の基準位置に固定するための孔が形成されている。この孔は光学ハウジング側のピンに嵌められるようになっていて、孔を嵌めるピンを選択し、または特定のピンに嵌める孔を選択することにより、前記カバー部材14がある場合とない場合とに応じて、保持部材16の光軸方向の位置を変えることができるようになっている。
【0029】
図3に示す例の場合、カバー部材14の有無に応じて線像結像光学系4の位置が最適となるように保持部材16の光偏向器5との距離を設定するため、光源1およびカップリングレンズ2と、光偏向器5との距離もカバー部材14の有無によって変わり、副走査対応方向の断面における結像位置のずれが補正されることになる。ただ、主走査方向と副走査方向の全体倍率は異なることから、副走査方向の結像位置が補正されても主走査方向の結像位置は補正されない。そこでカップリングレンズ2から出射する光束は、線像結像光学系4の配置位置の影響を受けない、略平行光束とすることが望ましい。略平行な光束とすることにより、主走査方向において走査結像系17に入射する光束は略平行な光束のままであり、走査結像系17による結像状態に影響を及ぼすことはない。
カップリングレンズ2からの光束が発散光束や収束光束である場合、自然集光点と被走査媒体9との距離関係が変わってしまうため、走査結像系17による結像状態に影響を及ぼし、結像状態が劣化し、ビーム径太り等による画像品質が劣化することになる。
【0030】
光書き込みないしは画像形成の高速化の方法として、光源部を複数の発光光源から構成していわゆるマルチビームとし、光偏向器の高速化と併せることによって機械的出力速度の向上を図る方法が考えられる。
マルチビームと光偏向器の高速化による光書き込みないしは画像形成の高速化と、同じ光学系を用いた低速化との両方に対応するには次のようにする。すなわち、低速度用出力機を構成する場合は、光源を一つとし、光偏向器も風切り音が気にならない程度の速度で回転させ、上記カバー部材14を省略する。高速度用の出力機を構成する場合は、複数光源によるマルチビームとし、光偏向器を高速回転させ、光偏向器の高速回転による風切り音対応として、透明な上記カバー部材14を入れる。さらに、複数の発光点を有する半導体レーザアレイを一つのパッケージ内に納めて、これを光源として用いる場合、半導体レーザの保持部品を、発光点が一つの場合と共通化できるという利点をもつ。
【0031】
一方、コンパクト化と言う観点から、カップリングレンズ2と線像結像光学系4とを一体とし、図3に示す保持部材16の小型化を図るという方法がある。この場合も、一体となったカップリングレンズ2からの射出光束は上記の説明と同様に略平行な光束であることが望ましい。
【0032】
次に、光源部15および保持部材16のずらし量の具体的な導出方法を、図5を参照しながら説明する。図5において、カバー部材14を用いた場合、光源部15からの光束aは透明なカバー部材14により△1だけ光軸がずれる。その光束は偏向反射面5aにて反射され、再び透明なカバー部材14により光軸が△2だけずれる。これらのずれ△1と△2を合わせたもの、つまり、
△=△1+△2
が、光源部の、光軸に直交する方向へのシフト量となる。図中、走査結像系の光軸と平行な方向をx軸、直交する方向をy軸とする。なお、カバー部材14からの射出光束cはx軸と平行な方向とする。
【0033】
図6は、図5をより詳細に示したものである。図6において、
カバー部材14のy軸に対する角度:φ
偏向反射面5aへ入射する光束と反射する光束のなす角:θ
カバー部材14の法線と、入射光束aのなす角:θ−φ
カバー部材14による屈折光束と法線のなす角:α
カバー部材14の屈折率:n
カバー部材14の通る光束の光路長:S
カバー部材14の厚さ:t
としたとき、
となる。
【0034】
同様に、偏向反射面5aに反射された光束に関して、
カバー部材14による屈折光束と法線とのなす角度:γ
カバー部材14の通る光束の光路長:u
としたとき
となる。
【0035】
以上説明した例では、光源部の光軸をシフトすることにより、防音・防塵等の役目を持つ透明なカバー部材の有無に対応させるようになっていたが、別の方法として、図7に示すように、光源部からの光束の射出方向を変えることによっても対応させることができる。図7において、光源部から光偏向器5へ向かう光束を、カバー部材14がない場合は、カバー部材14がある場合に対して角度ηだけ傾けている。
【0036】
実際には、このとき光偏向器5の偏向反射面5aに入射する光束と反射されて出射する光束とのなす角度θ´は、カバー部材14がある場合に光偏向器5の偏向反射面5aに入射する光束と反射されて出射する光束とのなす角度θに対して角度ηだけ狭く、
θ´=θ−η
の関係になっており、光束をx軸と平行なc方向に反射させるためには、偏向反射面5aの法線とx軸とのなす角度εが、
ε´=ε−(η/2)
となっていればよい。
【0037】
このように、光源部を平行移動しなくても、光源部からの光束の射出方向を変えることによって、防音・防塵等の役目を持つ透明なカバー部材14の有無に対応させることができる。
また、上記のように、カバー部材14の有無に応じて光源部からの光束の射出方向を変える場合でも、カバー部材14によるいわゆる浮き上がりの影響は同じであるため、線像結像光学系4の配置位置、カップリングレンズ2からの射出光束の平行度、その他の各種設計条件は、光源部を平行移動させる場合と同様にすることができる。また、光源部の保持固定基準はこれを複数、すなわち、カバー部材14がある場合に対応するものと、カバー部材14がない場合に対応するものとを設ける。
【0038】
なお、線像結像光学系と光源部とを別体とし、線像結像光学系の光軸方向に関する配置位置をずらすことによって、上記カバー部材の有無に対応させるようにしてもよい。その場合は、カップリングレンズからの射出光束は略平行光束である必要はなく、発散光束でも集束光束であっても差し支えない。その場合、光源部の光軸方向の位置を、カバー部材を配置したことによるいわゆる浮き上がりの影響を補正することができる位置に配置する必要がある。
【0039】
【発明の効果】
請求項1記載の発明によれば、光源とカップリングレンズとから構成される光源部と、光学ハウジングの少なくとも一方には、光源部を保持し固定するための保持固定基準が設けられており、この保持固定基準は複数であるため、光学系の構成および光学ハウジングの構成を共通化し、光偏向器の周りを覆うカバーの窓孔に透明カバー部材を配置した高速用の場合と、透明カバーを有しない低速用の場合とで、光源部の保持固定基準を使い分ければよく、光走査装置の開発コストの低減、開発時間の短縮化を図ることができる。特に光学ハウジングの共通化により、その金型は一つで足りることになり、この点でのコストの低減効果は大きい。
【0040】
請求項2記載の発明によれば、光源部と線像結像光学系は同一部材上に配置し、これらを一体として位置を変えることにより、透明カバーを有している場合と有していない場合とでの、副走査方向の結像位置ずれを補正することができる。また、光源部と線像結像光学系が一体であることによって、組み立て、調整作業を簡易化することができる。
【0041】
請求項3記載の発明によれば、カップリングレンズと線像結像光学系を一体化することによって、部品点数の低減、部品の小型化、省資源化を図ることができる。
請求項4記載の発明によれば、光源部を複数の発光源から構成することにより、より一層の高速化を図ることができる。
請求項5記載の発明によれば、光源部から発せられる光束を略平行光束とすることにより、透明カバー部材の有無による主走査方向の結像位置ずれをなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を適用可能な光走査装置の光学配置例を示す斜視図である。
【図2】本発明に適用可能な光源部の例を示す斜視図である。
【図3】本発明に適用可能な光源部の別の例を示す斜視図である。
【図4】透明カバー部材がある場合とない場合の副走査対応方向断面における結像位置のずれを示す光路図である。
【図5】透明カバー部材がある場合とない場合とで光源部からの光束のずらし量を求める方法を説明するための光路図である。
【図6】上記ずらし量を求める方法をより詳細に説明するための光路図である。
【図7】透明カバー部材がある場合とない場合とで光源部からの光束の入射角度を変えるようにした例を示す光路図である。
【図8】光偏向器とそのカバーと透明カバー部材を示す平面断面図である。
【符号の説明】
1 光源
2 カップリングレンズ
4 線像結像光学系
5 光偏向器
9 被走査媒体
13 カバー
14 透明カバー部材
15 光源部
17 走査結像系[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device used in a writing system of a recording apparatus such as a digital copying machine, a laser printer, or a laser facsimile, and in particular, a cover member is attached to an incident / exit window of a cover that covers an optical deflector. The present invention relates to an optical scanning device that can easily cope with cases and cases where it is not attached.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been a demand for an improvement in recording speed in an optical scanning device used in a writing system of a recording apparatus such as a digital copying machine, a laser printer, or a laser facsimile. As a means for improving the recording speed, for example, there is a method of increasing the deflection speed by an optical deflector composed of a rotating polygon mirror (polygon mirror), that is, a method of increasing the rotational speed of the optical deflector. However, in this method, noise generated by the optical deflector, particularly in the case of a rotating polygon mirror, increases the wind noise at the edge portion, so that measures are taken to reduce noise.
[0003]
As a measure for reducing noise, the optical deflector is generally covered with a cover. An incident / exit window for guiding the light beam to the optical deflector and emitting the deflected light beam to the outside is covered with a transparent material such as glass. By doing so, it is possible to prevent noise generated by the optical deflector from leaking to the outside. This also serves as a dustproof measure for the optical deflector.
[0004]
As described above, while the recording speed of the optical scanning device can be improved, development aimed at realizing a low-cost optical scanning device or an image forming apparatus using the same is performed even if the recording speed is low. It has been broken. Under these circumstances, if an optical system aimed at improving recording speed and an optical system aimed at low speed and low cost are separately developed, each requires development time and costs. End up. Therefore, an optical system having the same configuration is used, and a soundproof / dustproof transparent cover member is attached to the high-speed optical scanning device, and a soundproof / dustproof transparent cover member is omitted from the low-speed optical scanning device. It is considered.
[0005]
However, the transparent cover member having functions such as soundproofing and dustproofing has a refracting action, and when this cover member is used, the optical path of the light beam is changed compared to the case where this cover member is not used. The layout of each optical element differs depending on whether the cover member is used or not. Therefore, conventionally, separate optical housings corresponding to the case where the cover member is used and the case where the cover member is not used have been made. Making the optical housing separately in this way means that a mold for molding the optical housing is also required separately, which increases the development cost.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and makes it possible to share an optical housing with and without the use of a soundproof / dustproof transparent cover member. An object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of reducing the development cost and shortening the development period.
[0007]
When the transparent cover member is used, as described above, there is a refraction action called lifting, so that the image position of the line image formed by the line image imaging system is shifted depending on the presence or absence of the cover member. If this image forming position is shifted, the image forming position in the sub-scanning direction on the surface of the scanned medium is also shifted. Therefore, it is necessary to change the position of the line image forming optical system according to the presence or absence of the cover member.
Therefore, another object of the present invention is to provide an optical scanning in which the light source unit and the line image imaging optical system are arranged on the same member so that the light source unit and the line image imaging optical system can be positioned simultaneously. To provide an apparatus.
[0008]
As described above, enabling the light source unit and the line image imaging optical system to be positioned substantially integrally changes the distance between the light source unit and the optical deflector. If the light beam from the light source part is a divergent light beam or a convergent light beam, the distance between the light source part and the optical deflector changes as described above, so that the imaging position in the main scanning direction on the surface of the scanned medium is also changed. Such a problem occurs that the beam diameter increases due to the imaging position shift.
Therefore, still another object of the present invention is to provide an optical scanning device capable of preventing an imaging position shift even when the distance between the light source unit and the optical deflector changes.
[0009]
Still another object of the present invention is to provide an optical scanning device that can reduce the number of components and the size of a movable part by using a coupling lens and a line image forming optical system as one lens. It is in.
It is another object of the present invention to provide an optical scanning device that uses a plurality of light sources to increase the number of scanning lines and cope with high speed.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention according to claim 1 is a light source, a coupling lens for coupling a divergent light beam emitted from the light source, an optical deflector for deflecting the light beam from the coupling lens at an equal angular velocity, and the coupling lens. A line image imaging optical system that is arranged between the optical deflectors and forms a light beam in a linear shape in the main scanning direction in the vicinity of the deflecting reflection surface of the optical deflector, and a light beam deflected by the optical deflector to be scanned A scanning imaging system that forms an image as a light spot, and an optical housing in which these light source, coupling lens, optical deflector, line image imaging optical system, and scanning imaging system are arranged and housed, and Light source and coupling lensHaveAt least one of the light source unit and the optical housing has a holding and fixing reference for holding and fixing the light source unit.MultipleProvided,The optical deflector is covered with a cover and has a window for light flux to enter and exit the optical deflector. A transparent cover member can be disposed in the window. The holding and fixing reference is determined so that the deflected light beam passes through substantially the same position of the scanning imaging system when the cover member is attached and when it is not attached.It is characterized by that.
[0012]
Claim2The described invention is claimed.1In the mounted invention, the light source unit and the line image imaging optical system are arranged on the same member.
Claim3The described invention is claimed.1In the invention described above, the coupling lens and the line image imaging optical system are integrally formed.
[0013]
Claim4The described invention is claimed.1In the invention described above, the light source section is composed of a plurality of light emitting sources.
Claim5The described invention is claimed.2 or 3In the described invention, the light beam emitted from the light source unit is a substantially parallel light beam.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided an image forming apparatus comprising the optical scanning device according to any one of the first to fifth aspects.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of an optical scanning device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a configuration example of the entire optical scanning device will be schematically described. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a light source made of, for example, a semiconductor laser, and reference numeral 2 denotes a coupling lens. The divergent light beam emitted from the light source 1 is coupled and converged by the coupling lens 2 and shaped into a predetermined cross-sectional shape by the aperture 3 as a light beam shaping means. A
[0015]
The
[0016]
In FIG. 1,
The optical system including the light source 1, the coupling lens 2, the
[0017]
The configuration of the optical scanning device shown in FIG. 1 is basically the same for high-speed scanning and low-speed scanning, and can be commonly applied to both high-speed scanning and low-speed scanning. However, when used for high-speed scanning, wind noise caused by high-speed rotation of the
[0018]
Regardless of the presence or absence of the
[0019]
FIG. 5 specifically illustrates the above problem. In FIG. 5, symbol a indicates an optical path of a light beam from the light source unit toward the
[0020]
Therefore, when the case where the
[0021]
As described above, in order to shift the optical path of the light beam from the light source portion toward the
[0022]
In FIG. 2, the code | symbol 15 shows a light source part. The light source unit 15 is configured as a holding member that holds the light source 1 and the coupling lens 2. The light source unit 15 includes a plate-like
[0023]
The pair of pins a1 and a2 and the other pair b1 and b2 form a holding and fixing reference for holding and fixing the light source unit 15, and the pair of pins a1 and a2 are held and fixed when the
[0024]
In the configuration shown in FIG. 2, the pair of pins a1 and a2 and the other pair of pins b1 and b2 have been described as the holding and fixing reference of the light source unit 15, respectively, but the pair of holes A1 and A2 on the light source unit 15 side and the pair of pins The holes B1 and B2 may be used as the holding and fixing reference. In addition, when the pair of pins a1 and a2 and the other pair of pins b1 and b2 are used as a holding and fixing reference, only one pair of holes on the light source unit side is used and the pair of pins a1 and a2 or another pair of pins is used. The position of the light source unit 15 may be changed by selectively fitting to b1 and b2. Conversely, when the pair of holes A1 and A2 and the pair of holes B1 and B2 are used as the holding and fixing reference, only one pair of pins on the optical housing side is provided, and the pair of holes A1 and A2 or the pair of holes B1 and B2 May be selectively fitted to change the position of the light source unit 15. Further, a pin may be provided on the light source unit 15 side, and a hole that fits into the pin may be provided on the optical housing side. In short, at least one of the light source unit 15 and the optical housing is provided with a holding and fixing reference for holding and fixing the light source unit 15, and the holding and fixing reference may be plural.
[0025]
Next, the shift of the imaging position in the cross section in the sub-scanning direction with and without the
Δx ′ = Δx · β2
[0026]
As described above, in the cross section in the sub-scanning direction, when the
[0027]
FIG. 3 shows a specific configuration example for positioning the line
[0028]
The
[0029]
In the case of the example shown in FIG. 3, in order to set the distance between the holding
When the light beam from the coupling lens 2 is a divergent light beam or a convergent light beam, the distance relationship between the natural light condensing point and the scanned
[0030]
As a method of speeding up optical writing or image formation, a method of improving the mechanical output speed by combining a light source unit with a plurality of light-emitting light sources to form a so-called multi-beam and speeding up the optical deflector can be considered. .
In order to cope with both speed-up of optical writing or image formation by speeding up the multi-beam and the optical deflector and speed-down using the same optical system, the following is performed. That is, when configuring a low-speed output machine, a single light source is used, the optical deflector is also rotated at a speed that does not bother the wind noise, and the
[0031]
On the other hand, from the viewpoint of compactness, there is a method in which the coupling lens 2 and the line image imaging
[0032]
Next, a specific method for deriving the shift amounts of the light source unit 15 and the holding
△ = △ 1 + △ 2
Is the amount of shift of the light source unit in the direction perpendicular to the optical axis. In the figure, the direction parallel to the optical axis of the scanning imaging system is taken as the x-axis, and the direction orthogonal thereto is taken as the y-axis. In addition, let the emitted light beam c from the
[0033]
FIG. 6 shows FIG. 5 in more detail. In FIG.
The angle of the
Angle formed between the light beam incident on the deflecting reflection surface 5a and the reflected light beam: θ
Angle formed by the normal of the
Angle between refraction light beam and normal by cover member 14: α
Refractive index of cover member 14: n
Optical path length of light beam passing through cover member 14: S
When
It becomes.
[0034]
Similarly, with respect to the light beam reflected by the deflecting reflection surface 5a,
Angle formed between the refracted light beam by the
Optical path length of the light beam passing through the cover member 14: u
When
It becomes.
[0035]
In the example described above, the optical axis of the light source unit is shifted to correspond to the presence or absence of a transparent cover member having a role of soundproofing / dustproofing, but another method is shown in FIG. As described above, this can be dealt with by changing the direction of emission of the light beam from the light source section. In FIG. 7, when the
[0036]
Actually, the angle θ ′ formed between the light beam incident on the deflecting / reflecting surface 5a of the
θ ′ = θ−η
In order to reflect the light beam in the c direction parallel to the x axis, the angle ε between the normal line of the deflecting / reflecting surface 5a and the x axis is
ε ′ = ε− (η / 2)
It only has to be.
[0037]
Thus, even if the light source unit does not move in parallel, it is possible to cope with the presence or absence of the
Further, as described above, even when the emission direction of the light beam from the light source unit is changed in accordance with the presence or absence of the
[0038]
The line image imaging optical system and the light source unit may be separated from each other, and the arrangement position of the line image imaging optical system in the optical axis direction may be shifted to correspond to the presence or absence of the cover member. In that case, the light beam emitted from the coupling lens does not need to be a substantially parallel light beam, and may be a divergent light beam or a convergent light beam. In that case, it is necessary to arrange the position of the light source portion in the optical axis direction at a position where the influence of the so-called floating due to the arrangement of the cover member can be corrected.
[0039]
【The invention's effect】
Claim1According to the invention described above, the holding and fixing reference for holding and fixing the light source unit is provided in at least one of the light source unit including the light source and the coupling lens and the optical housing. Since there are a plurality of standards, the configuration of the optical system and the configuration of the optical housing are made common, and the case of high speed with a transparent cover member arranged in the window hole of the cover covering the periphery of the optical deflector, and the low speed without a transparent cover It is only necessary to use different holding and fixing standards for the light source part, and it is possible to reduce the development cost and the development time of the optical scanning device. In particular, since the optical housing is made common, only one mold is required, and the cost reduction effect in this respect is great.
[0040]
Claim2According to the described invention, the light source unit and the line image imaging optical system are arranged on the same member, and these are integrated to change the position, so that the case with or without the transparent cover is provided. It is possible to correct the imaging position shift in the sub-scanning direction. Further, since the light source unit and the line image forming optical system are integrated, assembly and adjustment operations can be simplified.
[0041]
Claim3According to the described invention, by integrating the coupling lens and the line image forming optical system, it is possible to reduce the number of parts, downsize parts, and save resources.
Claim4According to the described invention, it is possible to further increase the speed by configuring the light source unit from a plurality of light emitting sources.
Claim5According to the described invention, by making the light beam emitted from the light source unit a substantially parallel light beam, it is possible to eliminate the image forming position deviation in the main scanning direction due to the presence or absence of the transparent cover member.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an optical arrangement example of an optical scanning apparatus to which the present invention can be applied.
FIG. 2 is a perspective view showing an example of a light source unit applicable to the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing another example of a light source unit applicable to the present invention.
FIG. 4 is an optical path diagram showing a shift in image forming position in a cross section corresponding to the sub-scanning direction with and without a transparent cover member.
FIG. 5 is an optical path diagram for explaining a method of obtaining a shift amount of a light beam from a light source unit with and without a transparent cover member.
FIG. 6 is an optical path diagram for explaining the method for obtaining the shift amount in more detail.
FIG. 7 is an optical path diagram showing an example in which the incident angle of the light beam from the light source section is changed with and without the transparent cover member.
FIG. 8 is a plan sectional view showing an optical deflector, its cover, and a transparent cover member.
[Explanation of symbols]
1 Light source
2 Coupling lens
4 Line image imaging optical system
5 Optical deflector
9 Scanned media
13 Cover
14 Transparent cover member
15 Light source
17 Scanning imaging system
Claims (6)
上記光源とカップリングレンズを有する光源部と、上記光学ハウジングの少なくとも一方には、上記光源部を保持し固定するための保持固定基準が複数設けられており、
上記光偏向器の周りはカバーで覆われるとともに光偏向器に光束が入出射するための窓を有し、この窓には透明カバー部材を配置することが可能となっており、
上記光源部の保持固定基準は、上記カバー部材を取付けた場合と取付けない場合とで、偏向された光束が走査結像系の略同位置を通るように定められていることを特徴とする光走査装置。A light source, a coupling lens for coupling a divergent light beam emitted from the light source, an optical deflector for deflecting the light beam from the coupling lens at an equiangular velocity, and disposed between the coupling lens and the optical deflector. A linear image forming optical system that forms a light beam in a linear shape in the main scanning direction in the vicinity of the deflecting reflection surface of the optical deflector, and an image of the light beam deflected by the optical deflector as a light spot on the scanned medium A scanning imaging system, and an optical housing in which the light source, coupling lens, optical deflector, line image imaging optical system, and scanning imaging system are disposed and housed,
A light source section that have a the light source and the coupling lens, at least one of the optical housing, holding fixed reference for fixing holding the light source unit is provided with a plurality,
The optical deflector is covered with a cover and has a window for the light beam to enter and exit the optical deflector, and a transparent cover member can be disposed on the window.
The light fixing and fixing reference of the light source unit is determined so that the deflected light beam passes through substantially the same position of the scanning imaging system when the cover member is attached and when the cover member is not attached. Scanning device.
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