JP4384372B2 - Scanning optical 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、レーザプリンタ、ファクシミリ、およびディジタルPPC(Plain Paper Copier:普通紙複写機)複写機等の画像形成装置に用いられる光ビームを走査して画像を書き込み形成する走査光学装置に係り、特にカラーレーザプリンタおよびディジタルカラー複写機等のカラー画像形成装置に好適な走査光学装置および画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
レーザプリンタおよびディジタルPPC複写機等の画像形成装置は、従来は、白黒単色のものが主体であったが、近年、カラーレーザプリンタおよびディジタルカラー複写機等のカラー画像形成装置が開発され、漸次、高性能化および低価格化が進められている。カラー画像形成装置は、3原色等の複数の単色画像を重ね合わせて多重印刷することにより達成している。
この種の画像形成装置、例えばディジタルカラー複写機等のようなディジタルカラー画像形成装置、においては、駆動機構により回転駆動される複数の、例えば円筒状の感光体に対して独立して、複数の書き込み手段により複数の異なった色の情報をそれぞれ走査線により書き込んで静電潜像を形成し、これらの静電潜像を複数の顕像化手段により異なった色の顕像にそれぞれ顕像化して転写材上に重ね合わせて転写してカラー画像を得る。このような画像形成装置における書き込み手段は、半導体レーザ等の光源からの書き込みビームからなる走査ビームを書き込みレンズ等からなる光学部品を介して集光してなる集光スポットにより感光体を走査して形成される走査線によって、感光体に情報を書き込んで静電潜像を形成する。
【0003】
このような光走査光学系では、書き込まれる画像の更なる高品質化が求められている。すなわち、光走査光学系で書き込まれた画像の品質における改良すべき点として、シェーディングに起因する「濃度むら」の問題がある。光走査光学系では、偏向反射面による光束の偏向が行われ、偏向光束が走査結像光学系に入射する入射角は1回の偏向が行われる間に連続的に変化する。偏向反射面と被走査面との間には、光学系のレイアウトに応じて、偏向光束の光路を屈曲させるための折り返しミラー等の反射光学系が配備されるが、良く知られたように、光の反射率は入射角に応じて変化する。このため、偏向反射面や折り返しミラーによる偏向光束の反射率も偏向光束の偏向に伴い変動することになる。それによって、被走査面に到達する偏向光束の光強度が1回の偏向の期間内で変動することになる。このような1回の偏向期間内で、すなわち1ラインの光走査の期間内で生じる光スポットの光強度の変動は「シェーディング」と呼ばれている。
【0004】
光走査光学系による光走査にシェーディングがあると、書き込まれる画像を可視化した記録画像に「濃度むら」が現われる。さらに、例えばカラー画像のように、複数の画像を、多重印刷する場合には、静電潜像を形成する感光体の配置上の制約等から、各色毎に折り返しミラーの枚数や角度が異なるため、発生するシェーディングが異なり、色味のむらが発生する。
例えば、特開平11−326807号公報には、光源からの光束を偏向反射面を有する光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向光束を走査結像光学系により被走査面上に光スポットとして集光して、被走査面を等速的に光走査する光走査光学系において、光源として、直線偏光した光束を放射する半導体レーザを用い、この半導体レーザから放射される光束の直線偏光の方向が、副走査対応方向に対して光軸周りに傾くように、半導体レーザの配備態位を調整することによりシェーディングを軽減する技術が示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平11−326807号公報に示された技術を用いても、光走査光学系において、シェーディングを効果的に軽減し、形成される画像の品質を充分に向上させることはできなかった。したがって、光走査光学系においてシェーディングを一層有効に軽減して、形成される画像の濃度むらおよび色味のむらなどを効果的に抑えて画像の品質を向上させ、高品位のカラー画像等を形成することが要望されている。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、光源から射出される光束を光偏向器によって偏向し、結像光学系を介して被走査面上に走査線を形成する走査光学系と、この走査光学系に対応して配置した感光体とを複数組備え、1枚のシートへの多重印刷に用いるタンデム方式の走査光学系において、シェーディングを有効に軽減して、形成される画像の品質を向上させ、画像の濃度むらおよび色味のむらを抑制し、高品位のカラー画像等を形成することを可能とする走査光学装置および画像形成装置を提供することを目的としている。
本発明の請求項1の目的は、特に、光走査光学系においてシェーディングを有効に軽減し、形成画像の品質を向上させることを可能とする走査光学装置を提供することにある。
また、本発明の請求項2の目的は、特に、光走査光学系においてシェーディングを有効に軽減し、画像の濃度むら、色味のむらを抑え、高品位のカラー画像等を得ることを可能とする画像形成装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載した本発明に係る走査光学装置は、上述した目的を達成するために、
光源から射出される光束を光偏向器によって偏向し、結像光学系を介して被走査面上に走査線を形成する走査光学系と、この走査光学系に対応して配置した感光体とを複数組備え、1枚のシートへの多重印刷に用いるタンデム方式の走査光学装置において、
前記光源からの前記光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を40°未満とし、且つ前記光偏向器の偏向反射面と被走査面との間に、副走査断面から見た光線入射角が45°以下で、反射防止膜は単層である反射部材を少なくとも1つ配設しており、前記反射防止膜の光学的厚みdが、光源波長をλとして、
(1/2)λ<d≦(3/4)λ
であることを特徴としている。
【0008】
請求項2に記載した本発明に係る画像形成装置は、上述した目的を達成するために、
上述した請求項1に記載の走査光学装置を含むことを特徴としている。
【0009】
【作用】
すなわち、本発明の請求項1による走査光学装置は、光源から射出される光束を光偏向器によって偏向し、結像光学系を介して被走査面上に走査線を形成する走査光学系と、この走査光学系に対応して配置した感光体とを複数組備え、1枚のシートへの多重印刷に用いるタンデム方式の走査光学装置において、
前記光源からの前記光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を40°未満とし、且つ前記光偏向器の偏向反射面と被走査面との間に、副走査断面から見た光線入射角が45°以下で、反射防止膜は単層である反射部材を少なくとも1つ配設しており、前記反射防止膜の光学的厚みdが、光源波長をλとして、
(1/2)λ<d≦(3/4)λ
である。
このような構成により、シェーディングを有効に軽減し、形成画像の品質を向上させることが可能となる。
【0014】
さらに、本発明の請求項2による画像形成装置は、上述した請求項1に記載の走査光学装置を含む。
このような構成により、請求項1に記載の走査光学装置を含んで画像形成装置を構成するので、画像の濃度むら、色味のむらを抑え、高品位のカラー画像等を形成することが可能となる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明に係る走査光学装置を詳細に説明する。
図1および図2は、本発明の一つの実施の形態に係る走査光学装置の要部の構成を示している。図1は、走査光学装置における主として光偏向器である回転多面鏡以降の副走査断面図であり、図2は、走査光学装置の偏向走査面を含む平面に走査光学系を展開した図である。
図1および図2に示す走査光学装置は、半導体レーザ1,1A,1B,1C、カップリングレンズ2,2A,2B,2C、シリンドリカルレンズ3,3A,3B,3C、ポリゴンミラー4、第1の走査結像レンズ5,5A,5B,5C、第1の折返しミラー6,6A,6B,6C、第2の折返しミラー7,7A,7B,7C、第3の折返しミラー8,8A,8B,8C、感光体9,9A,9B,9C、防塵ガラス10,10A,10B,10C、防音ガラス11,11A、および第2の走査結像レンズ12,12A,12B,12Cを具備している。
【0016】
半導体レーザ1,1A,1Bおよび1Cは、光源であり、光ビームとしてレーザビームを発生する。カップリングレンズ2,2A,2Bおよび2Cは、それぞれ、半導体レーザ1,1A,1Bおよび1Cから射出される発散光束のビーム光束を整えて適正なレーザビームとしてシリンドリカルレンズ3,3A,3Bおよび3Cに入射させる。シリンドリカルレンズ3,3A,3Bおよび3Cは、この場合、副走査方向にのみパワー、つまり屈折力を有し、それぞれ半導体レーザ1,1A,1Bおよび1Cからのレーザビームを所定の一方向のみについて集光して、ポリゴンミラー4の近傍において線像を形成させる。ポリゴンミラー4は、半導体レーザ1,1A,1Bおよび1Cの各レーザビームに対して共通に使用される回転多面鏡であり、各レーザビームを回転偏向して走査しつつ、それぞれ各走査結像レンズ5,5A,5Bおよび5C等に入射させる。第1の走査結像レンズ5,5A,5Bおよび5C、第1の折返しミラー6,6A,6Bおよび6C、第2の折返しミラー7,7A,7Bおよび7C、第3の折返しミラー8,8A,8Bおよび8C、並びに第2の走査結像レンズ12,12A,12Bおよび12Cは、偏向走査されたレーザビームを、適宜導き且つ集光して、被走査面である感光体9,9A,9Bおよび9Cの表面上に結像させる。感光体9,9A,9Bおよび9Cは、この場合、円筒面状の表面に被走査面を形成し、感光して潜像を形成する。防塵ガラス10,10A,10Bおよび10Cは、感光体9,9A,9Bおよび9C周辺と外部との間を防塵するためのガラスである。
【0017】
防音ガラス11、並びに11Aは、ポリゴンミラー4と、半導体レーザ1,1A、カップリングレンズ2,2A、シリンドリカルレンズ3,3A、第1の走査結像レンズ5,5A、第1の折返しミラー6,6A、第2の折返しミラー7,7A、第3の折返しミラー8,8A、感光体9,9A、防塵ガラス10,10A、および第2の走査結像レンズ12,12Aとの間、並びにポリゴンミラー4と、半導体レーザ1B,1C、カップリングレンズ2B,2C、シリンドリカルレンズ3B,3C、第1の走査結像レンズ5B,5C、第1の折返しミラー6B,6C、第2の折返しミラー7B,7C、第3の折返しミラー8B,8C、感光体9B,9C、防塵ガラス10B,10C、および第2の走査結像レンズ12B,12Cとの間にそれぞれ介挿され、高速回転されるポリゴンミラー4の回転音を遮蔽する。
【0018】
上述した、半導体レーザ1、カップリングレンズ2、シリンドリカルレンズ3、第1の走査結像レンズ5、第1の折返しミラー6、第2の折返しミラー7、第3の折返しミラー8、感光体9、防塵ガラス10、および第2の走査結像レンズ12は、走査光学系と感光体の第1の組を構成し、半導体レーザ1A、カップリングレンズ2A、シリンドリカルレンズ3A、第1の走査結像レンズ5A、第1の折返しミラー6A、第2の折返しミラー7A、第3の折返しミラー8A、感光体9A、防塵ガラス10A、および第2の走査結像レンズ12Aは、走査光学系と感光体の第2の組を構成し、半導体レーザ1B、カップリングレンズ2B、シリンドリカルレンズ3B、第1の走査結像レンズ5B、第1の折返しミラー6B、第2の折返しミラー7B、第3の折返しミラー8B、感光体9B、防塵ガラス10B、および第2の走査結像レンズ12Bは、走査光学系と感光体の第3の組を構成し、半導体レーザ1C、カップリングレンズ2C、シリンドリカルレンズ3C、第1の走査結像レンズ5C、第1の折返しミラー6C、第2の折返しミラー7C、第3の折返しミラー8C、感光体9C、防塵ガラス10C、および第2の走査結像レンズ12Cは、走査光学系と感光体の第4の組を構成している。
【0019】
このように構成された走査光学装置において、半導体レーザ1,1A,1B,1Cから発したレーザ光の発散光束は、カップリングレンズ2,2A,2B,2Cによりカップリングされ、副走査方向のみにパワーを有するシリンドリカルレンズ3,3A,3B,3Cにより、集光されてポリゴンミラー4の反射点の近傍に線像として結像する。なお、ここで線像は、反射点の近傍としているが、反射点から多少離れていても構わない。ポリゴンミラー4で反射偏向された光束は、防音ガラス11,11Aを通過し、第1の走査レンズ5,5A,5B,5Cおよび第2の走査レンズ12,12A,12B,12Cによって、被走査面である感光体9,9A,9B,9Cの表面に結像する。ここで、走査光学素子としての第1の走査レンズ5,5A,5B,5Cは、それぞれ各光束毎に1つずつ使われているが、それぞれ複数枚用いても構わないし、上下に重ねた走査レンズ5と5A、または5Bと5Cを一体化してそれぞれ1つのレンズとしても構わない。
【0020】
その後、各光束は、防塵ガラス10,10A,10B,10Cを経て、感光体9,9A,9B,9Cに入射して、潜像を形成し、図示されていない現像装置でトナー像を形成し、転写ベルトまたは転写ベルトに乗せられた記録用紙等の記録媒体に転写される。
また、この場合には、ポリゴンミラー4の両側に2本ずつ光束を振り分けているが、光束の総数をさらに増やしたり、振り分ける光束数を適宜変更しても構わない。
このような多色印刷等の場合の各色の走査光学系は、基本的に同一の構成であるので、以後は一色の光学系のみについて説明する。
【0021】
図3は、走査光学装置における主として光偏向器である回転多面鏡以降の副走査断面図であり、図4は、走査光学装置の偏向走査面を含む平面に走査光学系を展開した図である。なお、図4には、カップリングレンズ2とシリンドリカルレンズ3との間にアパーチャ(絞り)APが示されている。
ここで、光偏向器であるポリゴンミラー4の後の光学系データについて検討する。
光源波長:650nm
Rm: メリジオナル方向曲率半径[mm]
Rs: サジタル方向曲率半径[mm]
N: 使用波長での屈折率[mm]
X: 光軸方向の距離[mm]
Y: 光軸と垂直方向の距離[mm]
としたとき、図4に示す各面番号について、表1が得られる。
【0022】
【表1】
なお、表1において、*が付された面は共軸非球面であり、数1で表される。
【0023】
【数1】
数1において、面番号1の面は、
K=2.667,A=1.79E−07,B=−1.08E−12,
C=−3.18E−14,そしてD=3.74E−18である。
また、面番号2の面は、
K=0.02,A=2.50E−07,B=9.61E−12,
C=4.54E−15,そしてD=−3.03E−18である。
【0024】
また、**が付された面は、主走査方向の形状が非円弧形状であり、副走査方向の曲率半径は、レンズ高さによって連続的に変化する。面番号3の主走査形状は、数1において、K=−71.73,A=4.33E−08,B=−5.97E−13,C=−1.28E−16,そしてD=5.73E−21である。この面番号3の面は、主走査対応方向における光軸からの距離:Yを変数とする偏向直交面内の曲率半径をRs(Y)とした時、該Rs(Y)を特定するのに、多項式:
Rs(Y)=Rs(0)+Σbj・Yj (j=1,2,3,…)
で表すことにする。面番号3の面は、主走査対応方向において光軸対称で、Rs(0)=−47.7,b2=1.60E−03,b4=−2.32E−07,b6=1.60E−11,b8=−5.61E−16,b10=2.18E−20,およびb12=−1.25E−24として示すことができる。
なお、本光学系においては、厚さ1.9mmの防音ガラス11(屈折率1.511)および厚さ1.9mmの防塵ガラス10(屈折率1.511)を挿入して、計算している。
また、各光学要素の反射防止膜のコーティングの条件は、表2の通りである。
【0025】
【表2】
【0026】
なお像高は、図4において、ポリゴンミラー4の回転軸から像面に下ろした足を像高0mmとし、上をプラス像高、下をマイナス像高としている。
この場合、シェーディングを改善するには、偏向反射面と被走査面の間に、入射角が45°以下で、反射防止膜は単層である反射部材を少なくとも1つ有することが望ましい。図5に、光源からの光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を0°、折り返しミラーへの入射角を45°として、反射防止膜を4層とした場合Aと単層とした場合Bのシェーディング特性の比較を示す。図5によれば、4層は7.4%なのに対して、単層は7.3%となり、シェーディング特性が改善している。ここで、4層の各層の厚みは1/4λ、単層の厚みは1/2λとしている。
また、光源からの光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を0°、折り返しミラーへの入射角を20°とした場合(図6)でも、4層は7.0%なのに対して、単層は6.4%となり、シェーディング特性が改善している。さらに、光源からの光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を35°、折り返しミラーへの入射角を45°とした場合(図7)でも、4層は5.3%なのに対して、単層は3.4%となり、シェーディング特性が改善している。
【0027】
また、複数の折り返しミラーがある場合、副走査断面から見た光線入射角が45°以上であれば像高の中央付近の反射率が高くなり、周辺の反射率が低くなるように逆の効果を持ち、これを相殺するためにも副走査断面から見た光線入射角が45°以下である折り返しミラーが必要である。上記反射率は、反射防止膜の厚みdと光源波長λに応じて変化する。
さらに望ましくは単層の反射防止膜の光学的厚みdは、光源波長をλとして、
(1/2)λ<d≦(3/4)λ
とすると、シェーディングがさらに改善される。
また、単層の厚みを0.7λにすると、光源からの光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を0°、折り返しミラーへの入射角を45°とした場合は、図5のCのように5.2%となりシェーディング特性は改善する。光源からの光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を0°、折り返しミラーへの入射角を20°とした場合でも図6のCのように5.2%となりシェーディングは改善する。さらに、光源からの光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を35°、折り返しミラーへの入射角を45°とした場合でも図7のCのように、2.7%となり、シェーディングが改善する。
【0028】
次に、像面の絶対光量が不足する為に単層のミラーが使えず、多層膜を使わざるをえない場合でも、各層の厚みを(1/4)λ<d<(1/2)λとすれば、それ以外の場合よりもシェーディング特性が改善する。
ここではd=0.45λの場合を示す。光源からの光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を0°、折り返しミラーへの副走査断面から見た光線入射角を45°とすると図5のDのように4.4%、光源からの光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を0°、折り返しミラーへの入射角を20°とすると図6のDのように4.7%、光源からの光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を35°、折り返しミラーへの副走査断面から見た光線入射角を45°とすると図7のDのように0.6%となり、いずれもシェーディングが低減されることがわかる。
また、複数の折り返しミラーがある場合、副走査断面から見た光線入射角が45°以上であれば像高の中央付近の反射率が高くなり、周辺の反射率が低くなるように逆の効果を持ち、これを相殺するためにさらに副走査断面から見た光線入射角が45°以下である折り返しミラーが必要となり、同数以上必要となる。
【0029】
次に、図8および図9に4色対応のカラー画像形成装置の具体的な構成図を示す。図8は、転写ベルト115上に記録媒体14を乗せ、記録媒体14に直接トナー像を転写するタイプ、図9は一旦トナー像を転写ベルト115上に転写し、さらに記録媒体14に転写するタイプを示している。さらに記録媒体14に画像形成されるまでのプロセスは通常の多色画像形成装置と同様である。これらの各色の光走査装置に上述したシェーディング低減技術を適用することにより、色むらを低減し、画像品質を向上させることができる。なお、図8および図9に示した構成については特開平11−326804号公報等に詳細に示されているので、ここでは簡単な説明にとどめる。
図8および図9に示す画像形成装置は、光走査装置117、帯電器112M,112C,112Y,112K、現像器113M,113C,113Y,113K、転写器114M,114C,114Y,114K、転写ベルト115および定着装置116を備えている。図8と図9は、主として定着装置116の位置および記録媒体14を挿入する個所が相違する。
【0030】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、光源から射出される光束を光偏向器によって偏向し、結像光学系を介して被走査面上に走査線を形成する走査光学系と、この走査光学系に対応して配置した感光体とを複数組備え、1枚のシートへの多重印刷に用いるタンデム方式の走査光学系において、シェーディングを有効に軽減して、形成される画像の品質を向上させ、画像の濃度むらおよび色味のむらを抑制し、高品位のカラー画像等を形成することを可能とする走査光学装置および画像形成装置を提供することができる。
また、本発明の請求項1の走査光学装置によれば、光源から射出される光束を光偏向器によって偏向し、結像光学系を介して被走査面上に走査線を形成する走査光学系と、この走査光学系に対応して配置した感光体とを複数組備え、1枚のシートへの多重印刷に用いるタンデム方式の走査光学装置において、
前記光源からの前記光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を40°未満とし、且つ前記光偏向器の偏向反射面と被走査面との間に、副走査断面から見た光線入射角が45°以下で、反射防止膜は単層である反射部材を少なくとも1つ配設しており、前記反射防止膜の光学的厚みdは、光源波長をλとして、
(1/2)λ<d≦(3/4)λ
であることにより、シェーディングを有効に軽減し、形成画像の品質を向上させることができる。
【0032】
さらに、本発明の請求項2の画像形成装置によれば、上述した請求項1に記載の走査光学装置を含んで画像形成装置を構成することにより、画像の濃度むら、色味のむらを抑え、高品位のカラー画像等を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一つの実施の形態に係る走査光学装置における主として光偏向器である回転多面鏡以降の副走査系を含む要部を示す断面図である。
【図2】図1の走査光学装置の偏向走査面を含む平面に走査光学系を展開して示す模式図である。
【図3】図1の走査光学装置における単一色の走査光学系の主として光偏向器である回転多面鏡以降の副走査系を含む要部を示す断面図である。
【図4】図1の走査光学装置における単一色の偏向走査面を含む平面に走査光学系を展開して示す模式図である。
【図5】光源からの光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を0°、折り返しミラーへの入射角を45°とした場合のシェーディング特性を示す図である。
【図6】光源からの光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を0°、折り返しミラーへの入射角を20°とした場合のシェーディング特性を示す図である。
【図7】光源からの光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を35°、折り返しミラーへの入射角を45°とした場合のシェーディング特性を示す図である。
【図8】転写ベルト上に記録媒体を乗せ、記録媒体に直接トナー像を転写するタイプの4色対応のカラー画像形成装置の具体的な構成図である
【図9】一旦トナー像を転写ベルト上に転写し、さらに記録媒体に転写するタイプの4色対応のカラー画像形成装置の具体的な構成図である
【符号の説明】
1,1A,1B,1C 半導体レーザ
2,2A,2B,2C カップリングレンズ
3,3A,3B,3C シリンドリカルレンズ
4 ポリゴンミラー
5,5A,5B,5C 第1の走査結像レンズ
6,6A,6B,6C 第1の折返しミラー
7,7A,7B,7C 第2の折返しミラー
8A,8B,8C 第3の折返しミラー
9,9A,9B,9C 感光体
10,10A,10B,10C 防塵ガラス
11,11A 防音ガラス
12,12A,12B,12C 第2の走査結像レンズ
14 記録媒体
112M,112C,112Y,112K 帯電器
113M,113C,113Y,113K 現像器
114M,114C,114Y,114K 転写器
115 転写ベルト
116 定着装置
117 光走査装置
AP アパーチャ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a scanning optical apparatus that scans a light beam used for an image forming apparatus such as a laser printer, a facsimile, and a digital PPC (Plain Paper Copier) copying machine to write and form an image. The present invention relates to a scanning optical apparatus and an image forming apparatus suitable for a color image forming apparatus such as a color laser printer and a digital color copying machine.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, image forming apparatuses such as laser printers and digital PPC copying machines have been mainly monochromatic ones, but in recent years, color image forming apparatuses such as color laser printers and digital color copying machines have been developed. Higher performance and lower prices are being promoted. The color image forming apparatus achieves this by superimposing a plurality of single color images such as three primary colors and performing multiple printing.
In this type of image forming apparatus, for example, a digital color image forming apparatus such as a digital color copying machine, a plurality of, for example, a plurality of, for example, cylindrical photosensitive members, which are rotationally driven by a drive mechanism, A plurality of different color information is written by scanning means by scanning means to form an electrostatic latent image, and these electrostatic latent images are visualized to different colors by a plurality of visualization means. The color image is obtained by superimposing and transferring on the transfer material. The writing means in such an image forming apparatus scans the photosensitive member with a condensing spot obtained by condensing a scanning beam consisting of a writing beam from a light source such as a semiconductor laser through an optical component such as a writing lens. Information is written on the photosensitive member by the formed scanning lines to form an electrostatic latent image.
[0003]
In such an optical scanning optical system, further improvement in quality of an image to be written is required. That is, there is a problem of “density unevenness” caused by shading as a point to be improved in the quality of an image written by the optical scanning optical system. In the optical scanning optical system, the light beam is deflected by the deflecting / reflecting surface, and the incident angle at which the deflected light beam enters the scanning imaging optical system continuously changes during one deflection. Between the deflection reflection surface and the surface to be scanned, a reflection optical system such as a folding mirror for bending the optical path of the deflected light beam is provided according to the layout of the optical system. The light reflectivity changes according to the incident angle. For this reason, the reflectivity of the deflected light beam by the deflecting reflection surface or the folding mirror also varies with the deflection of the deflected light beam. As a result, the light intensity of the deflected light beam reaching the surface to be scanned fluctuates within one deflection period. Such a fluctuation in the light intensity of the light spot that occurs within one deflection period, that is, within one line of optical scanning, is called “shading”.
[0004]
If there is shading in the optical scanning by the optical scanning optical system, “density unevenness” appears in the recorded image in which the written image is visualized. Furthermore, when multiple images are printed, such as a color image, the number and angle of the folding mirrors differ for each color due to restrictions on the arrangement of the photoreceptors that form the electrostatic latent image. , The generated shading is different, and uneven coloring occurs.
For example, in Japanese Patent Laid-Open No. 11-326807, a light beam from a light source is deflected at an equiangular velocity by an optical deflector having a deflecting reflection surface, and the deflected light beam is formed as a light spot on a surface to be scanned by a scanning imaging optical system. In an optical scanning optical system that condenses and optically scans the surface to be scanned at a constant speed, a semiconductor laser that emits a linearly polarized light beam is used as a light source, and the direction of linear polarization of the light beam emitted from this semiconductor laser However, a technique for reducing shading by adjusting the deployed state of the semiconductor laser so as to be inclined around the optical axis with respect to the sub-scanning corresponding direction is shown.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, even using the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-326807, it has not been possible to effectively reduce shading and sufficiently improve the quality of the formed image in the optical scanning optical system. Therefore, the shading is more effectively reduced in the optical scanning optical system, the density unevenness and the color unevenness of the formed image are effectively suppressed, the image quality is improved, and a high-quality color image is formed. It is requested.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and includes a scanning optical system that deflects a light beam emitted from a light source by an optical deflector and forms a scanning line on a surface to be scanned via an imaging optical system. In a tandem scanning optical system comprising a plurality of photoconductors arranged corresponding to the scanning optical system and used for multiple printing on a single sheet, shading is effectively reduced and an image formed An object of the present invention is to provide a scanning optical device and an image forming apparatus that can improve quality, suppress unevenness in density and color of an image, and form a high-quality color image or the like.
An object of
The object of
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above-described object, a scanning optical device according to the present invention described in
A light beam emitted from a light source is deflected by an optical deflector, a scanning optical system that forms a scanning line on a surface to be scanned via an imaging optical system, and a photoconductor disposed corresponding to the scanning optical system. In a tandem scanning optical device that is used for multiple printing on a single sheet with multiple sets,
The angle of the polarization direction of the light beam from the light source with respect to the sub-scanning direction is less than 40 °, and the light incident angle as seen from the sub-scanning section is 45 between the deflection reflection surface and the surface to be scanned of the optical deflector. Or less, the antireflection film is provided with at least one reflecting member that is a single layer, and the optical thickness d of the antireflection film is such that the light source wavelength is λ,
(1/2) λ <d ≦ (3/4) λ
It is characterized by being.
[0008]
The image forming apparatus according to the present invention described in 請 Motomeko 2, in order to achieve the above object,
The scanning optical device according to
[0009]
[Action]
That is, a scanning optical device according to
The angle of the polarization direction of the light beam from the light source with respect to the sub-scanning direction is less than 40 °, and the light incident angle as seen from the sub-scanning section is 45 between the deflection reflection surface and the surface to be scanned of the optical deflector. Or less, the antireflection film is provided with at least one reflecting member that is a single layer, and the optical thickness d of the antireflection film is such that the light source wavelength is λ,
(1/2) λ <d ≦ (3/4) λ
It is .
With this structure, effectively reduce sheet Edingu, it is possible to improve the quality of the formed image.
[0014]
Et al of the image forming apparatus according to
With such a configuration, the image forming apparatus is configured to include the scanning optical device according to
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, based on an embodiment of the present invention, a scanning optical device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 and 2 show the configuration of the main part of a scanning optical device according to one embodiment of the present invention. FIG. 1 is a sub-scanning cross-sectional view after the rotary polygon mirror, which is mainly an optical deflector in the scanning optical device, and FIG. 2 is a diagram in which the scanning optical system is developed on a plane including the deflection scanning surface of the scanning optical device. .
1 and 2 includes a
[0016]
The
[0017]
The
[0018]
As described above, the
[0019]
In the thus configured scanning optical apparatus, divergent light beams of laser light emitted from the
[0020]
Thereafter, each luminous flux passes through the dust-
In this case, two light beams are distributed on both sides of the
Since the scanning optical system for each color in the case of multicolor printing or the like has basically the same configuration, only the optical system for one color will be described below.
[0021]
FIG. 3 is a sub-scanning sectional view mainly after the rotary polygon mirror which is an optical deflector in the scanning optical device, and FIG. 4 is a diagram in which the scanning optical system is developed on a plane including the deflection scanning surface of the scanning optical device. . In FIG. 4, an aperture AP is shown between the
Here, the optical system data after the
Light source wavelength: 650 nm
Rm: radius of curvature in the meridional direction [mm]
Rs: Sagittal radius of curvature [mm]
N: Refractive index at the wavelength used [mm]
X: Distance in the optical axis direction [mm]
Y: Distance in the direction perpendicular to the optical axis [mm]
Table 1 is obtained for each surface number shown in FIG.
[0022]
[Table 1]
In Table 1, the surface marked with * is a coaxial aspheric surface, and is expressed by the following equation (1).
[0023]
[Expression 1]
In
K = 2.667, A = 1.79E-07, B = −1.08E-12
C = -3.18E-14, and D = 3.74E-18.
The surface with
K = 0.02, A = 2.50E-07, B = 9.61E-12
C = 4.54E-15, and D = −3.03E-18.
[0024]
In addition, the surface marked with ** has a non-arc shape in the main scanning direction, and the radius of curvature in the sub-scanning direction continuously changes depending on the lens height. The main scanning shape of surface number 3 is K = −71.73, A = 4.33E−08, B = −5.97E−13, C = −1.28E−16, and D = 5 in
Rs (Y) = Rs (0) + Σbj · Y j (j = 1, 2, 3,...)
It will be expressed as The surface of surface number 3 is symmetric about the optical axis in the main scanning direction, and Rs (0) = − 47.7, b2 = 1.60E-03, b4 = −2.32E-07, b6 = 1.60E−. 11, b8 = −5.61E−16, b10 = 2.18E−20, and b12 = −1.25E−24.
In this optical system, calculation is performed by inserting soundproof glass 11 (refractive index 1.511) having a thickness of 1.9 mm and
The conditions for coating the antireflection film of each optical element are as shown in Table 2.
[0025]
[Table 2]
[0026]
In FIG. 4, the image height is 0 mm for the foot lowered from the rotation axis of the
In this case, in order to improve the shading, between the deflection reflecting surface and the surface to be scanned, at an incident angle of 45 ° or less, the antireflection film is not to want to have at least one reflecting member is a single layer. FIG. 5 shows that the angle of the polarization direction of the light beam from the light source with respect to the sub-scanning direction is 0 °, the incident angle to the folding mirror is 45 °, and the antireflection film has four layers A and a single layer B. A comparison of shading characteristics is shown. According to FIG. 5, the four layers are 7.4%, while the single layer is 7.3%, which improves the shading characteristics. Here, the thickness of each of the four layers is 1 / 4λ, and the thickness of the single layer is 1 / 2λ.
Even when the angle of the polarization direction of the light beam from the light source with respect to the sub-scanning direction is 0 ° and the incident angle to the folding mirror is 20 ° (FIG. 6), the four layers are 7.0%, but the single layer Is 6.4%, and the shading characteristics are improved. Furthermore, even when the angle of the polarization direction of the light beam from the light source with respect to the sub-scanning direction is 35 ° and the incident angle to the folding mirror is 45 ° (FIG. 7), the four layers are 5.3%, whereas the single layer is Is 3.4%, and the shading characteristics are improved.
[0027]
In addition, when there are a plurality of folding mirrors, if the incident angle of light viewed from the sub-scanning section is 45 ° or more, the reflectivity is high near the center of the image height, and the reverse effect is such that the reflectivity at the periphery is low. In order to cancel this, a folding mirror having a light incident angle of 45 ° or less as viewed from the sub-scan section is required. The reflectance varies depending on the thickness d of the antireflection film and the light source wavelength λ.
More preferably, the optical thickness d of the single-layer antireflection film is such that the wavelength of the light source is λ,
(1/2) λ <d ≦ (3/4) λ
When, shading Ru be further improved.
When the thickness of the single layer is 0.7λ, the angle of the polarization direction of the light beam from the light source with respect to the sub-scanning direction is 0 °, and the incident angle to the folding mirror is 45 °, as shown in FIG. Therefore, the shading characteristics are improved by 5.2%. Even when the angle of the polarization direction of the light beam from the light source with respect to the sub-scanning direction is 0 ° and the incident angle to the folding mirror is 20 °, the shading is improved as shown in FIG. Furthermore, even when the angle of the polarization direction of the light beam from the light source with respect to the sub-scanning direction is 35 ° and the incident angle to the folding mirror is 45 °, the shading is improved as shown in FIG. .
[0028]
Next, even if a single-layer mirror cannot be used because the absolute amount of light on the image plane is insufficient, and a multilayer film must be used, the thickness of each layer is set to (1/4) λ <d <(1/2) if λ, improve the shading characteristics than otherwise.
Here, a case where d = 0.45λ is shown. Assuming that the angle of the polarization direction of the light beam from the light source with respect to the sub-scanning direction is 0 ° and the light incident angle as viewed from the sub-scanning cross section to the folding mirror is 45 °, 4.4% as shown in FIG. If the angle of the polarization direction of the light beam with respect to the sub-scanning direction is 0 ° and the incident angle to the folding mirror is 20 °, the angle of the polarization direction of the light beam from the light source with respect to the sub-scanning direction is 4.7% as shown in FIG. Is 35 °, and the incident angle of the light beam viewed from the sub-scanning cross section to the folding mirror is 45 °, it becomes 0.6% as shown in D of FIG.
In addition, when there are a plurality of folding mirrors, if the incident angle of light viewed from the sub-scanning section is 45 ° or more, the reflectivity is high near the center of the image height, and the reverse effect is such that the reflectivity at the periphery is low. the have, which requires a further folding mirrors the light incident angle is 45 ° or less as viewed from the sub-scanning section in order to offset, that Do require more equal.
[0029]
Next, FIG. 8 and FIG. 9 show specific configuration diagrams of a color image forming apparatus corresponding to four colors. 8 shows a type in which the
8 and 9 includes an
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the scanning optical system that deflects the light beam emitted from the light source by the optical deflector and forms the scanning line on the scanning surface via the imaging optical system, and the scanning In the tandem scanning optical system used for multiple printing on a single sheet, with multiple sets of photoconductors arranged corresponding to the optical system, shading is effectively reduced and the quality of the image formed is improved Therefore, it is possible to provide a scanning optical apparatus and an image forming apparatus that can suppress uneven density and uneven color of an image and form a high-quality color image or the like.
According to the scanning optical apparatus of the first aspect of the present invention, the scanning optical system that deflects the light beam emitted from the light source by the optical deflector and forms the scanning line on the surface to be scanned through the imaging optical system. A plurality of photoconductors arranged corresponding to the scanning optical system, and a tandem scanning optical apparatus used for multiple printing on one sheet,
The angle of the polarization direction of the light beam from the light source with respect to the sub-scanning direction is less than 40 °, and the light incident angle as seen from the sub-scanning section is 45 between the deflection reflection surface and the surface to be scanned of the optical deflector. Or less, the antireflection film is provided with at least one reflecting member that is a single layer, and the optical thickness d of the antireflection film is expressed as follows:
(1/2) λ <d ≦ (3/4) λ
Therefore , shading can be effectively reduced and the quality of the formed image can be improved .
[0032]
Et al is, according to the image forming apparatus according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a main part including a sub-scanning system after a rotary polygon mirror which is mainly an optical deflector in a scanning optical apparatus according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram showing a scanning optical system developed on a plane including a deflection scanning surface of the scanning optical apparatus of FIG. 1; FIG.
3 is a cross-sectional view showing a main part including a sub-scanning system after a rotary polygon mirror which is mainly an optical deflector of a single color scanning optical system in the scanning optical apparatus of FIG. 1;
4 is a schematic diagram showing a scanning optical system developed on a plane including a single color deflection scanning surface in the scanning optical apparatus of FIG. 1; FIG.
FIG. 5 is a diagram showing shading characteristics when the angle of the polarization direction of the light beam from the light source with respect to the sub-scanning direction is 0 ° and the incident angle to the folding mirror is 45 °.
FIG. 6 is a diagram showing shading characteristics when the angle of the polarization direction of the light beam from the light source with respect to the sub-scanning direction is 0 ° and the incident angle to the folding mirror is 20 °.
FIG. 7 is a diagram showing shading characteristics when the angle of the polarization direction of a light beam from a light source with respect to the sub-scanning direction is 35 ° and the incident angle to the folding mirror is 45 °.
FIG. 8 is a specific configuration diagram of a color image forming apparatus corresponding to four colors in which a recording medium is placed on a transfer belt and a toner image is directly transferred to the recording medium. FIG. FIG. 4 is a specific configuration diagram of a color image forming apparatus corresponding to four colors that is transferred onto a recording medium and transferred onto a recording medium.
1, 1A, 1B,
Claims (2)
前記光源からの前記光束の偏光方向の副走査方向に対する角度を40°未満とし、且つ前記光偏向器の偏向反射面と被走査面との間に、副走査断面から見た光線入射角が45°以下で、反射防止膜は単層である反射部材を少なくとも1つ配設しており、前記反射防止膜の光学的厚みdは、光源波長をλとして、
(1/2)λ<d≦(3/4)λ
であることを特徴とする走査光学装置。A light beam emitted from a light source is deflected by an optical deflector, a scanning optical system that forms a scanning line on a surface to be scanned via an imaging optical system, and a photoconductor disposed corresponding to the scanning optical system. In a tandem scanning optical device that is used for multiple printing on a single sheet with multiple sets,
The angle of the polarization direction of the light beam from the light source with respect to the sub-scanning direction is less than 40 °, and the light incident angle as viewed from the sub-scanning section is 45 between the deflection reflection surface and the surface to be scanned of the optical deflector. Or less, the antireflection film is provided with at least one reflection member that is a single layer, and the optical thickness d of the antireflection film is expressed as follows:
(1/2) λ <d ≦ (3/4) λ
Scanning optical apparatus, characterized in that it.
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