JPH10170845A - Image density switching optical scanning device - Google Patents

Image density switching optical scanning device

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JPH10170845A
JPH10170845A JP32634396A JP32634396A JPH10170845A JP H10170845 A JPH10170845 A JP H10170845A JP 32634396 A JP32634396 A JP 32634396A JP 32634396 A JP32634396 A JP 32634396A JP H10170845 A JPH10170845 A JP H10170845A
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JP
Japan
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laser
semiconductor laser
image
light source
laser beam
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Application number
JP32634396A
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Japanese (ja)
Inventor
Keiji Oe
啓司 小江
Hiroki Kinoshita
博喜 木下
Akiyoshi Hamada
明佳 濱田
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH10170845A publication Critical patent/JPH10170845A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image density switching optical scanning device capable of stably maintaining the beam diameter corresponding to image density, and small in size. SOLUTION: Semiconductor laser elements 1 and 2 are able to be turned on independently of each other and emit laser beams L1 and L2 with wavelengths λ1 and λ2 (λ1 <λ2 ). A beam splitter 3 puts the optical paths of the laser beams L1 and L2 one over the other and is arranged between the semiconductor laser elements 1 and 2 and a collimator lens 4 along the optical path. The laser beams L1 and L2 emitted by the beam splitter 3 have mutually different beam diameters and the optical paths are put one over the other so that their optical axes are aligned with each other. To draw a high-density image, only the semiconductor laser element 1 is turned on and the high-density image is formed on a photosensitive drum. To draw a low-density image, on the other hand, only the semiconductor laser element 2 is turned on.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、画像密度切換え走
査光学装置、特に、レーザプリンタやデジタル複写機の
画き込みヘッド等に用いられる画像密度切換え走査光学
装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image density switching scanning optical device, and more particularly to an image density switching scanning optical device used for a printing head of a laser printer or a digital copying machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、画像密度切換え走査光学装置
として、二つのレーザ光源とこの二つのレーザ光源毎に
設けられたコリメータレンズを備えたものが知られてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as an image density switching scanning optical apparatus, an apparatus having two laser light sources and a collimator lens provided for each of the two laser light sources has been known.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像密度切換え走査光学装置にあっては、レーザ光源毎
にコリメートする光学系を設けていたため、装置が大型
であった。また、レーザ光源毎に走査光学系の副走査方
向の倍率βを異ならせて画像密度切換えを行なった場
合、環境(温度)変化によるビームウエストシフト量が
レーザ光源間で異なり、一定のビーム径を維持すること
が困難であった。
However, in the conventional image-density-switching scanning optical apparatus, since an optical system for collimating each laser light source is provided, the apparatus is large. When the image density is switched by changing the magnification β in the sub-scanning direction of the scanning optical system for each laser light source, the beam waist shift amount due to a change in environment (temperature) differs between the laser light sources, and a constant beam diameter is obtained. It was difficult to maintain.

【0004】そこで、本発明の目的は、画像密度に対応
したビーム径を安定して維持し、かつ、小型の画像密度
切換え走査光学装置を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a small-sized image-density switching scanning optical apparatus which stably maintains a beam diameter corresponding to an image density.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段及び作用】以上の目的を達
成するため、本発明に係る画像密度切換え走査光学装置
は、 (a)それぞれ独立して点灯される複数のレーザ光源
と、 (b)前記レーザ光源から放射されたレーザビームの光
路を重ね合わせる光路重ね合わせ手段と、 (c)前記光路重ね合わせ手段から出射したレーザビー
ムを略平行光束に変換する光束変換手段とを備え、 (d)前記光路重ね合わせ手段を光路に沿って前記レー
ザ光源と前記光束変換手段との間に配置し、前記レーザ
光源から放射されたそれぞれのレーザビームが、異なる
ビーム径を有して前記光束変換手段を出射すること、を
特徴とする。
In order to achieve the above object, an image density switching scanning optical apparatus according to the present invention comprises: (a) a plurality of laser light sources which are individually turned on; (D) optical path superimposing means for superposing optical paths of laser beams emitted from the laser light source; and (c) light beam converting means for converting the laser beam emitted from the optical path superimposing means into a substantially parallel light beam. The optical path superimposing means is arranged along the optical path between the laser light source and the light beam converting means, and the respective laser beams emitted from the laser light source have different beam diameters and the light beam converting means Emitting light.

【0006】以上の構成により、レーザ光源毎にコリメ
ートする光学系を設ける必要がなくなり、装置がコンパ
クトになる。また、レーザ光源毎に走査光学の副走査方
向の倍率βを異ならせる必要がなくなり、環境(温度)
変化によるレーザ光源間のビームウエストシフト量が小
さくなり、ビーム径が安定する。ここに、光束変換手段
から出射するレーザビームの径を異ならせるためには、
例えば、レーザ光源として、相互に波長の異なるレーザ
ビームを放射する半導体レーザ素子を用い、さらに、前
記半導体レーザ素子の波長に感度ピークを有した複数波
長感度感光体を備えるとよい。あるいは、レーザ光源と
して、相互に拡がり角度の異なるレーザビームを放射す
る半導体レーザ素子を用いるとよい。あるいは、レーザ
光源として、相互に出力の異なるレーザビームを放射す
る半導体レーザ素子を用い、さらに、前記高出力側の半
導体レーザ素子から放射されるレーザビームの光束を規
制するための規制部材を備えるとよい。そして、これら
の方式を任意に組み合わせることにより、画像密度の組
合わせ設定の自由度も広がる。
[0006] With the above configuration, it is not necessary to provide an optical system for collimating each laser light source, and the apparatus becomes compact. Further, it is not necessary to change the magnification β in the sub-scanning direction of the scanning optics for each laser light source.
The beam waist shift amount between the laser light sources due to the change is reduced, and the beam diameter is stabilized. Here, in order to make the diameter of the laser beam emitted from the light beam converting means different,
For example, a semiconductor laser device that emits laser beams having mutually different wavelengths may be used as the laser light source, and a multi-wavelength sensitive photoconductor having a sensitivity peak at the wavelength of the semiconductor laser device may be provided. Alternatively, as the laser light source, a semiconductor laser element that emits laser beams having different diverging angles may be used. Alternatively, as the laser light source, a semiconductor laser device that emits laser beams having mutually different outputs is used, and further, a regulating member for regulating a light flux of the laser beam emitted from the high-power side semiconductor laser device is provided. Good. By arbitrarily combining these methods, the degree of freedom in setting combinations of image densities is expanded.

【0007】また、複数のレーザ光源を同期して点灯さ
せることにより、レーザ光源から放射されたレーザビー
ムを合成して、さらに低密度の画像を画像面上に形成し
てもよい。また、本発明に係る画像密度切換え走査光学
装置は、レーザ光源が二つであり、光路重ね合わせ手段
が、前記レーザ光源のいずれか一方のレーザ光源から放
射されたレーザビームを透過しかつ他方のレーザ光源か
ら放射されたレーザビームを反射する面を有し、該面に
光量損失防止のための干渉膜を設けたことを特徴とす
る。この干渉膜は、光路重ね合わせ手段を透過するレー
ザビームに対しては高透過率を有し、かつ、光路重ね合
わせ手段を反射するレーザビームに対しては高反射率を
有するため、光路重ね合わせ手段をレーザビームが通る
際の光量損失を最小限に抑える。
Further, by illuminating a plurality of laser light sources in synchronization with each other, the laser beams emitted from the laser light sources may be combined to form an even lower-density image on the image plane. Further, the image density switching scanning optical device according to the present invention has two laser light sources, and the optical path superimposing means transmits a laser beam emitted from one of the laser light sources and transmits the other laser light. It has a surface for reflecting a laser beam emitted from a laser light source, and an interference film for preventing loss of light amount is provided on the surface. This interference film has a high transmittance for a laser beam transmitted through the optical path superimposing means and a high reflectance for a laser beam reflected by the optical path superimposing means. Minimizing light loss when the laser beam passes through the means.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る画像密度切換
え走査光学装置の実施形態について添付図面を参照して
説明する。各実施形態で同一部品及び同一部分には同じ
符号を付した。 [第1実施形態、図1〜図8]図1に示すように、画像
密度切換え走査光学装置は、光源ブロック10と、シリ
ンドリカルレンズ5と、ポリゴンミラー6と、走査レン
ズ群7とで構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an image density switching scanning optical apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In each embodiment, the same components and the same portions are denoted by the same reference numerals. [First Embodiment, FIGS. 1 to 8] As shown in FIG. 1, an image density switching scanning optical apparatus is composed of a light source block 10, a cylindrical lens 5, a polygon mirror 6, and a scanning lens group 7. ing.

【0009】光源ブロック10の半導体レーザ素子1,
2はそれぞれ図示しない駆動回路に入力された印字デー
タに基づいて相互に独立して変調(オン,オフ)制御さ
れ、オン時にレーザビームを放射する。レーザビームは
光源ブロック10のコリメータレンズ4で略平行に収束
され、シリンドリカルレンズ5によってポリゴンミラー
6の偏向面上に副走査方向のみ集光する。
The semiconductor laser elements 1 and 2 of the light source block 10
Numerals 2 are modulated (ON, OFF) independently of each other based on print data input to a drive circuit (not shown), and emit a laser beam when ON. The laser beam is converged substantially parallel by the collimator lens 4 of the light source block 10 and is condensed by the cylindrical lens 5 on the deflection surface of the polygon mirror 6 only in the sub-scanning direction.

【0010】ポリゴンミラー6は回転軸6aを中心とし
て矢印a方向に一定速度で回転駆動される。レーザビー
ムはポリゴンミラー6の回転に基づいて各偏向面で等角
速度に偏向され、走査レンズ群7に入射する。走査レン
ズ群7によって屈折、反射されたレーザビームは、感光
体ドラム8上に集光され、感光体ドラム8上に矢印b方
向に走査する。走査レンズ群7は主にポリゴンミラー6
で等角速度で偏向されたレーザビームを被走査面(感光
体ドラム8)上での主走査速度を等速に補正、即ち、歪
曲収差を補正する機能を有している。感光体ドラム8は
矢印c方向に一定速度で回転駆動され、ポリゴンミラー
6による矢印b方向への主走査とドラム8の矢印c方向
への副走査によってドラム8上に画像(静電潜像)が形
成される。
The polygon mirror 6 is driven to rotate at a constant speed about an axis of rotation 6a in the direction of arrow a. The laser beam is deflected at a constant angular velocity on each deflecting surface based on the rotation of the polygon mirror 6 and enters the scanning lens group 7. The laser beam refracted and reflected by the scanning lens group 7 is condensed on the photosensitive drum 8 and scans the photosensitive drum 8 in the direction of arrow b. The scanning lens group 7 mainly includes a polygon mirror 6
Has a function of correcting the laser beam deflected at a constant angular speed on the surface to be scanned (photosensitive drum 8) at a constant main scanning speed, that is, a function of correcting distortion. The photosensitive drum 8 is driven to rotate at a constant speed in the direction of arrow c, and an image (electrostatic latent image) is formed on the drum 8 by the main scanning in the direction of arrow b by the polygon mirror 6 and the sub-scanning of the drum 8 in the direction of arrow c. Is formed.

【0011】光源ブロック10は、相互に波長の異なる
二つの半導体レーザ素子1,2と、一つのキューブ型ビ
ームスプリッタ3と、一つのコリメータレンズ4を備え
ている。図2〜図5を参照してより詳細に説明する。図
2は光源ブロック10の正面図、図3は平面図、図4は
左側面図、図5は右側面図である。図2に示すように、
半導体レーザ素子2は、内周にネジ溝が形成された円筒
部材12の筒内に嵌め込まれた後、外周がネジ形状であ
る円筒部材13を部材12の内周に形成されたネジ溝を
利用して部材12の筒内にネジ込むことにより、部材1
3にて半導体レーザ素子2を部材12の内壁面に押し付
けて固定する。部材12は、V字形状を有するブロック
14上に半導体レーザ素子2が光軸方向に移動可能な状
態で載置され、フォーカス調整後に板バネ15及びネジ
16(図3参照)にてブロック14に固定される。ブロ
ック14は、半導体レーザ素子2が所望の位置に配置さ
れるように、半導体レーザ素子2から放射されるレーザ
ビームL2の光軸に対して垂直な面内で位置調整された
後、ベースブロック18の左端部にネジ17(図4参
照)を用いて固定される。
The light source block 10 includes two semiconductor laser elements 1 and 2 having different wavelengths, one cube beam splitter 3 and one collimator lens 4. This will be described in more detail with reference to FIGS. 2 is a front view of the light source block 10, FIG. 3 is a plan view, FIG. 4 is a left side view, and FIG. 5 is a right side view. As shown in FIG.
After the semiconductor laser element 2 is fitted into the cylinder of the cylindrical member 12 having a thread groove formed on the inner periphery, a cylindrical member 13 having a threaded outer periphery is formed using the thread groove formed on the inner periphery of the member 12. And screwed into the cylinder of the member 12
At 3, the semiconductor laser element 2 is pressed against the inner wall surface of the member 12 and fixed. The member 12 is mounted on the block 14 having a V-shape so that the semiconductor laser element 2 is movable in the optical axis direction. After the focus adjustment, the member 12 is fixed to the block 14 by the leaf spring 15 and the screw 16 (see FIG. 3). Fixed. The position of the block 14 is adjusted in a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam L2 emitted from the semiconductor laser element 2 so that the semiconductor laser element 2 is arranged at a desired position. Is fixed to the left end using a screw 17 (see FIG. 4).

【0012】半導体レーザ素子1は、ホルダ25に板ば
ね27及びネジ28(図3参照)を用いて固定される。
ホルダ25はベースブロック18上に載置され、半導体
レーザ素子1が所望の位置に配置されるように、半導体
レーザ素子1から放射されるレーザビームL1の光軸に
対して垂直な面内で位置調整された後、ベースブロック
18にネジ29を用いて固定される。半導体レーザ素子
1から放射された直後のレーザビームL1の進行方向と
半導体レーザ素子2から放射された直後のレーザビーム
L2の進行方向は垂直関係にある。
The semiconductor laser device 1 is fixed to a holder 25 using a leaf spring 27 and screws 28 (see FIG. 3).
The holder 25 is mounted on the base block 18 and positioned in a plane perpendicular to the optical axis of the laser beam L1 emitted from the semiconductor laser element 1 so that the semiconductor laser element 1 is arranged at a desired position. After the adjustment, it is fixed to the base block 18 using screws 29. The traveling direction of the laser beam L1 immediately after being emitted from the semiconductor laser element 1 and the traveling direction of the laser beam L2 immediately after being emitted from the semiconductor laser element 2 have a vertical relationship.

【0013】また、半導体レーザ素子1と半導体レーザ
素子2のそれぞれの発光点から、ビームスプリッタ3の
反射/透過面までの光学距離(実際の物理的距離を媒質
の屈折率で除したもの)は、相互に等しい数値となるよ
うに配置されている。このように、配置することによ
り、環境温度の変化に対して二つの光源からのレーザビ
ームL1,L2が等しい挙動を示すことになるため、画
像密度切換えを行っても、相互のレーザビームL1,L
2の被走査面上での相対的なビーム径は変化しない。ま
た、例えば、コリメータレンズ4以降の光学系に、温度
変動によりシフトしたビームウェスト位置を補正する構
成を追加することも容易である。なお、半導体レーザ素
子1,2は、角度の大きい垂直方向の拡がり角の方向を
主走査方向に対して平行にし、角度の小さい水平方向の
拡がり角の方向を副走査方向に対して垂直になるように
配置している。
The optical distance (the actual physical distance divided by the refractive index of the medium) from the light emitting point of each of the semiconductor laser device 1 and the semiconductor laser device 2 to the reflection / transmission surface of the beam splitter 3 is Are arranged so as to be equal to each other. By arranging in this manner, the laser beams L1 and L2 from the two light sources exhibit the same behavior with respect to a change in the environmental temperature. L
The relative beam diameter on the scan surface 2 does not change. Further, for example, it is easy to add a configuration for correcting the beam waist position shifted due to temperature fluctuation to the optical system after the collimator lens 4. In the semiconductor laser elements 1 and 2, the direction of the vertical divergence angle with a large angle is parallel to the main scanning direction, and the direction of the horizontal divergence angle with a small angle is perpendicular to the sub-scanning direction. Are arranged as follows.

【0014】ベースブロック18の左寄りの位置には、
ビームスプリッタ3が板バネ20,21の弾性力にて固
定されている。板バネ20,21は、その一端部がネジ
22(図3参照),23(図4参照)にてベースブロッ
ク18にネジ留めされている。ただし、ビームスプリッ
タ3の固定方法は、必ずしもこのような方法に限るもの
ではなく、例えばベースブロック18に接着剤にて固定
してもよい。
At a position on the left side of the base block 18,
The beam splitter 3 is fixed by the elastic force of the leaf springs 20, 21. The plate springs 20 and 21 have one ends screwed to the base block 18 with screws 22 (see FIG. 3) and 23 (see FIG. 4). However, the fixing method of the beam splitter 3 is not necessarily limited to such a method. For example, the beam splitter 3 may be fixed to the base block 18 with an adhesive.

【0015】ベースブロック18の右寄りの部分には、
V字溝18a(図5参照)が形成されており、このV字
溝18a上にコリメータレンズ4が鏡胴31を介して、
光軸方向に移動可能な状態で載置される。コリメータレ
ンズ4はフォーカス調整後に、ネジ33を用いてベース
ブロック18に固定されている取付け部材32及び虫ネ
ジ34により、ベースブロック18に固定される。半導
体レーザ素子1からコリメータレンズ4までの光路長
と、半導体レーザ素子2からコリメータレンズ4までの
光路長とは、等しい寸法に設定されている。これによ
り、半導体レーザ素子1,2相互の光学系が光学的に等
しくなり、温度変化によるビームウエストシフト量が略
等しくなる。この結果、画像密度間でのレーザビーム走
査位置の相対的位置ずれが小さくなり、温度補償を容易
に行なうことができる。
At the right side of the base block 18,
A V-shaped groove 18a (see FIG. 5) is formed, and the collimator lens 4 is provided on the V-shaped groove 18a via a lens barrel 31.
It is placed so as to be movable in the optical axis direction. After the focus adjustment, the collimator lens 4 is fixed to the base block 18 by the attachment member 32 and the screw 34 fixed to the base block 18 using screws 33. The optical path length from the semiconductor laser element 1 to the collimator lens 4 and the optical path length from the semiconductor laser element 2 to the collimator lens 4 are set to the same size. As a result, the optical systems of the semiconductor laser elements 1 and 2 become optically equal, and the beam waist shift amounts due to temperature changes become substantially equal. As a result, the relative displacement of the laser beam scanning position between image densities is reduced, and temperature compensation can be easily performed.

【0016】半導体レーザ素子1,2は、それぞれ波長
がλ1,λ2(λ1<λ2)のレーザビームL1,L2を放
射する。そして、感光体ドラム8として、図6に示すよ
うに、半導体レーザ素子1,2のそれぞれの波長λ1
λ2に感度のピークを有する二波長感度感光体ドラムが
用いられる。ビームスプリッタ3は、半導体レーザ素子
1,2から放射されたレーザビームL1,L2の光路を
重ね合わせるものである。第1実施形態の場合、ビーム
スプリッタ3から出射したレーザビームL1,L2のそ
れぞれの光軸が一致するように、光路が重ね合わされ
る。このビームスプリッタ3は三角形のプリズムを2個
組み合わせたものである。ビームスプリッタ3を構成す
る三角形プリズムは硝材(光学的に透明な材料であり、
例えば光学ガラス)にて製作された後、合わせ面3aに
干渉膜9がコーティングされている。干渉膜9は表1に
示すように、SiO2薄膜とTiO2薄膜を硝材(第1実
施形態の場合は、光学ガラス)上に交互に積み重ねたも
のである。
The semiconductor laser elements 1 and 2 emit laser beams L1 and L2 having wavelengths of λ 1 and λ 212 ), respectively. As the photosensitive drum 8, as shown in FIG. 6, the wavelengths λ 1 ,
dual wavelength sensitive photosensitive drum having a sensitivity peak lambda 2 is used. The beam splitter 3 overlaps the optical paths of the laser beams L1 and L2 emitted from the semiconductor laser elements 1 and 2. In the case of the first embodiment, the optical paths are overlapped so that the respective optical axes of the laser beams L1 and L2 emitted from the beam splitter 3 coincide. This beam splitter 3 is a combination of two triangular prisms. The triangular prism constituting the beam splitter 3 is made of a glass material (optically transparent material,
After being made of, for example, optical glass, the interference film 9 is coated on the mating surface 3a. As shown in Table 1, the interference film 9 is formed by alternately stacking SiO 2 thin films and TiO 2 thin films on a glass material (in the case of the first embodiment, optical glass).

【0017】[0017]

【表1】 [Table 1]

【0018】図7は、この干渉膜の反射率特性を示すグ
ラフである。ビームスプリッタ3は光路に沿って半導体
レーザ素子1,2とコリメータレンズ4の間に配置さ
れ、その合わせ面3aは半導体レーザ素子1,2から放
射されるレーザビームL1,L2の進行方向に対して4
5度傾斜している。以上の構成からなる画像密度切換え
走査光学装置において、コリメータレンズ4の焦点距離
をfco、半導体レーザ素子1,2の拡がり角をθとする
と、コリメータレンズ4から出射された直後のレーザビ
ームの光束幅Wcoは以下の関係式(1)で表示される。
FIG. 7 is a graph showing the reflectance characteristics of the interference film. The beam splitter 3 is disposed between the semiconductor laser elements 1 and 2 and the collimator lens 4 along the optical path, and its mating surface 3a is arranged in the traveling direction of the laser beams L1 and L2 emitted from the semiconductor laser elements 1 and 2. 4
Inclined 5 degrees. In the image density switching scanning optical apparatus having the above-described configuration, assuming that the focal length of the collimator lens 4 is f co and the spread angle of the semiconductor laser elements 1 and 2 is θ, the luminous flux of the laser beam immediately after being emitted from the collimator lens 4 The width W co is represented by the following relational expression (1).

【0019】 Wco=2fco・sin(θ×(√(2/ln2))/2) ……(1) ここで、コリメータレンズ4として、色消しされていな
いものを用いれば、焦点距離fcoが半導体レーザ素子
1,2の波長に依存して変わるため、光束幅Wcoが変化
する。すなわち、半導体レーザ素子1の波長λ1は半導
体レーザ素子2の波長λ2より小さいので、波長λ1に対
する焦点距離fco1は波長λ2に対する焦点距離fco2
り大きくなる。従って、前記関係式(1)よりコリメー
タレンズ4から出射された直後のレーザビームL1の光
束幅Wco1は、レーザビームL2の光束幅Wco2より大き
くなる(図8参照)。
W co = 2f co · sin (θ × (√ (2 / ln2)) / 2) (1) Here, if a non-achromatic lens is used as the collimator lens 4, the focal length f Since co changes depending on the wavelengths of the semiconductor laser elements 1 and 2, the light beam width W co changes. That is, since the wavelength λ 1 of the semiconductor laser device 1 is smaller than the wavelength λ 2 of the semiconductor laser device 2, the focal length f co1 for the wavelength λ 1 is larger than the focal length f co2 for the wavelength λ 2 . Therefore, the light flux width W co1 laser beam L1 immediately after emitted the relationship equation (1) from the collimator lens 4 is greater than the light flux width W of co2 laser beam L2 (see FIG. 8).

【0020】一方、レーザビームがシリンドリカルレン
ズ5や走査レンズ群7へ入射する際のビーム径と感光体
ドラム8上のビームウエスト径の関係は、以下の関係式
(2)及び(3)で表示される。 Dm=(4・λ・fo)/(π・Wm) ……(2) Ds=(4・λ・fcy・β)/(π・Ws) ……(3) ただし、Dm:感光体ドラム上の主走査方向のビームウ
エスト径 Ds:感光体ドラム上の副走査方向のビームウエスト径 Wm:走査レンズ群へ入射する際のレーザビームの主走
査方向のビーム径 Ws:シリンドリカルレンズへ入射する際のレーザビー
ムの副走査方向のビーム径 λ:レーザビームの波長 fo:走査レンズ群の焦点距離 fcy:シリンドリカルレンズの焦点距離 β:偏向点と像点との副走査倍率 ここで、走査レンズ群7に縦色収差の小さいレンズを用
いれば、感光体ドラム8上のビームウエスト径Dmは走
査レンズ群7に入射する際のビーム径Wmに反比例し、
ビームウエスト径Dsはシリンドリカルレンズ5に入射
する際のビーム径Wsに反比例する。
On the other hand, the relationship between the beam diameter when the laser beam enters the cylindrical lens 5 and the scanning lens group 7 and the beam waist diameter on the photosensitive drum 8 is represented by the following relational expressions (2) and (3). Is done. D m = (4 · λ · f o) / (π · W m) ...... (2) D s = (4 · λ · f cy · β) / (π · W s) ...... (3) However, D m : beam waist diameter in the main scanning direction on the photosensitive drum D s : beam waist diameter in the sub-scanning direction on the photosensitive drum W m : beam diameter of the laser beam in the main scanning direction when entering the scanning lens group W s : beam diameter in the sub-scanning direction of the laser beam when entering the cylindrical lens λ: wavelength of the laser beam f o : focal length of the scanning lens group f cy : focal length of the cylindrical lens β: deflection point and image point Here, if a lens having small longitudinal chromatic aberration is used for the scanning lens group 7, the beam waist diameter D m on the photosensitive drum 8 is inversely proportional to the beam diameter W m when entering the scanning lens group 7,
The beam waist diameter D s is inversely proportional to the beam diameter W s when entering the cylindrical lens 5.

【0021】前記関係式(2)より、半導体レーザ素子
1の波長λ1と半導体レーザ素子2の波長λ2は以下の関
係式(4)を満足する。 λ2=(Dm2・Wm2)λ1/(Dm1m1) ……(4) λ2=(Ds2・Ws2)λ1/(Ds1s1) ……(5) ただし、Dm1:感光体ドラム8上のレーザビームL1の
主走査方向のビームウエスト径 Dm2:感光体ドラム8上のレーザビームL2の主走査方
向のビームウエスト径 Wm1:走査レンズ群7へ入射する際のレーザビームL1
の主走査方向のビーム径 Wm2:走査レンズ群7へ入射する際のレーザビームL2
の主走査方向のビーム径 Ds1:感光体ドラム8上のレーザビームL1の副走査方
向のビームウエスト径 Ds2:感光体ドラム8上のレーザビームL2の副走査方
向のビームウエスト径 Ws1:シリンドリカルレンズ5へ入射する際のレーザビ
ームL1の副走査方向のビーム径 Ws2:シリンドリカルレンズ5へ入射する際のレーザビ
ームL2の副走査方向のビーム径 表2は、前記関係式(4)に基づいて画像密度600d
pi、800dpiに対応した感光体ドラム8上の主走
査方向のビームウエスト径を形成するための半導体レー
ザ素子1,2の波長の組合わせを具体的に例示したもの
である。
From the relational expression (2), the wavelength λ 1 of the semiconductor laser device 1 and the wavelength λ 2 of the semiconductor laser device 2 satisfy the following relational expression (4). λ 2 = (D m2 · W m2 ) λ 1 / (D m1 W m1 ) (4) λ 2 = (D s2 · W s2 ) λ 1 / (D s1 W s1 ) (5) D m1 : Beam waist diameter of the laser beam L1 on the photosensitive drum 8 in the main scanning direction D m2 : Beam waist diameter of the laser beam L2 on the photosensitive drum 8 in the main scanning direction W m1 : Light enters the scanning lens group 7 Laser beam L1
The beam diameter W m2 in the main scanning direction: the laser beam L2 when entering the scanning lens group 7
D s1 : Beam waist diameter of the laser beam L1 on the photosensitive drum 8 in the sub-scanning direction D s2 : Beam waist diameter of the laser beam L2 on the photosensitive drum 8 in the sub-scanning direction W s1 : The beam diameter W s2 of the laser beam L1 in the sub-scanning direction when entering the cylindrical lens 5: the beam diameter in the sub-scanning direction of the laser beam L2 when entering the cylindrical lens 5 Table 2 is based on the above-mentioned relational expression (4). Image density 600d based on
4 specifically illustrates a combination of wavelengths of the semiconductor laser elements 1 and 2 for forming a beam waist diameter in the main scanning direction on the photosensitive drum 8 corresponding to the image resolution of 800 dpi.

【0022】[0022]

【表2】 [Table 2]

【0023】次に、図8を参照して、画像密度切換え走
査光学装置の作用効果について説明する。高密度画像、
例えば800dpiの画像を描画する場合には、短い波
長λ1(=585nm)の半導体レーザ素子1のみが印
字データに基づいて変調制御され、レーザビームL1を
放射する。レーザビームL1は、ビームスプリッタ3の
合わせ面3aにて反射する。このとき、合わせ面3aに
形成されている干渉膜9は、波長λ1が585nmのレ
ーザビームL1に対しては反射率が略100%である
(図7参照)ので、レーザビームL1の光量を殆ど損失
することなく反射させることができる。ビームスプリッ
タ3を出射したレーザビームL1はコリメータレンズ4
を介してシリンドリカルレンズ5に導かれる。
Next, the operation and effect of the image density switching scanning optical device will be described with reference to FIG. High density images,
For example, when drawing an image of 800 dpi, only the semiconductor laser element 1 having a short wavelength λ 1 (= 585 nm) is modulated and controlled based on the print data, and emits a laser beam L1. The laser beam L1 is reflected on the mating surface 3a of the beam splitter 3. At this time, the interference film 9 formed on the mating surface 3a are the approximately 100% reflectance with respect to wavelength lambda 1 is the laser beam L1 of 585 nm (see FIG. 7), the light amount of the laser beam L1 It can be reflected with little loss. The laser beam L1 emitted from the beam splitter 3 is applied to a collimator lens 4
Is guided to the cylindrical lens 5 through the lens.

【0024】コリメータレンズ4出射直後のレーザビー
ムL1の光束幅Wco1は、前記関係式(1)から明らか
なように、レーザビームL2の光束幅Wco2より大き
い。シリンドリカルレンズ5を出射したレーザビームL
1は、ポリゴンミラー6、走査レンズ群7を介して、感
光体ドラム8上に集光される。このとき、走査レンズ群
7に入射する際のレーザビームL1のビーム径Wm1がレ
ーザビームL2のビーム径Wm2より大きいので、前記関
係式(2)によりレーザビームL1の感光体ドラム8上
の主走査方向のビームウエスト径Dm1は、レーザビーム
L2のビームウエスト径Dm2より小さくなる。こうし
て、感光体ドラム8上に密度の高い画像が形成される。
感光体ドラム8は波長λ1にピークを有している二波長
感度感光体ドラムであるので、レーザビームL1の光量
は効率良く画像形成に利用される。
The beam width W co1 laser beam L1 immediately after the collimator lens 4 exit, as is clear from the equation (1), the light flux width W of co2 greater than the laser beam L2. Laser beam L emitted from cylindrical lens 5
1 is condensed on a photosensitive drum 8 via a polygon mirror 6 and a scanning lens group 7. At this time, since the beam diameter W m1 of the laser beam L1 at the time of entering the scanning lens 7 is larger than the beam diameter W m @ 2 of the laser beam L2, on the photosensitive drum 8 of the laser beam L1 by the equation (2) The beam waist diameter D m1 in the main scanning direction is smaller than the beam waist diameter D m2 of the laser beam L2. Thus, a high-density image is formed on the photosensitive drum 8.
Since the photosensitive drum 8 is a dual-wavelength sensitive photosensitive drum having a peak at a wavelength lambda 1, the light amount of the laser beam L1 is utilized efficiently imaging.

【0025】一方、低密度画像、例えば600dpiの
画像を描画する場合には、長い波長λ2(=780n
m)の半導体レーザ素子2のみが印字データに基づいて
変調制御され、レーザビームL2を放射する。レーザビ
ームL2は、ビームスプリッタ3の合わせ面3aを透過
する。このとき、合わせ面3aに形成されている干渉膜
9は、波長λ2が780nmのレーザビームL2に対し
ては反射率が略0%である(図7参照)ので、レーザビ
ームL2の光量を殆んど損失することなく透過させるこ
とができる。ビームスプリッタ3を出射したレーザビー
ムL2は、コリメータレンズ4に導かれる。コリメータ
レンズ4出射直後のレーザビームL2の光束幅Wco2
レーザビームL1の光束幅Wco1より小さい。従って、
レーザビームL2の感光体ドラム8上の主走査方向のビ
ームウエスト径Dm2は、レーザビームL1のビームウエ
スト径Dm1より小さくなり、感光体ドラム8上に画像密
度の低い画像が形成される。感光体ドラム8は波長λ2
にピークを有している二波長感度感光体ドラムであるの
で、レーザビームL2の光量は効率良く画像形成に利用
される。
On the other hand, when drawing a low-density image, for example, an image of 600 dpi, a long wavelength λ 2 (= 780 n
Only the semiconductor laser element 2 of m) is modulated and controlled based on the print data, and emits a laser beam L2. The laser beam L2 passes through the mating surface 3a of the beam splitter 3. At this time, since the interference film 9 formed on the mating surface 3a has a reflectance of approximately 0% with respect to the laser beam L2 having the wavelength λ 2 of 780 nm (see FIG. 7), the light amount of the laser beam L2 is reduced. It can be transmitted with little loss. The laser beam L2 emitted from the beam splitter 3 is guided to a collimator lens 4. Beam width W of the laser beam L2 immediately after the collimator lens 4 exit co2 is smaller than the light flux width W co1 the laser beam L1. Therefore,
The beam waist diameter D m2 of the laser beam L2 in the main scanning direction on the photosensitive drum 8 is smaller than the beam waist diameter D m1 of the laser beam L1, and an image having a low image density is formed on the photosensitive drum 8. The photosensitive drum 8 has a wavelength λ 2
Since the photosensitive drum is a two-wavelength-sensitive photosensitive drum having a peak at a peak, the light amount of the laser beam L2 is efficiently used for image formation.

【0026】以上のように、画像密度切換え走査光学装
置は、コリメータレンズ4に入射するレーザビームL
1,L2の光路がビームスプリッタ3によって重ね合わ
されているので、コリメータレンズ4は1個ですみ、装
置をコンパクト化することができる。また、半導体レー
ザ素子1,2毎に副走査倍率βを異ならせる必要がなく
なり、環境(温度)変化による半導体レーザ素子1,2
間のビームウエストシフト量を小さくすることができ、
感光体ドラム8上のビームウエスト径を安定にできる。
As described above, the image density switching scanning optical apparatus uses the laser beam L incident on the collimator lens 4.
Since the optical paths 1 and 2 are overlapped by the beam splitter 3, only one collimator lens 4 is required, and the apparatus can be made compact. Further, it is not necessary to make the sub-scanning magnification β different for each of the semiconductor laser elements 1 and 2, and the semiconductor laser elements 1 and 2 due to environmental (temperature) changes.
The beam waist shift amount between can be reduced,
The beam waist diameter on the photosensitive drum 8 can be stabilized.

【0027】[第2実施形態、図9〜図11]第2実施
形態は、三つの異なる画像密度を切り換えることができ
るものについて説明する。第2実施形態の画像密度切換
え走査光学装置は、半導体レーザ素子1の配設位置を残
して前記第1実施形態の装置と略同様のものである。図
9に示すように、半導体レーザ素子1は、図2〜図4に
示されたホルダ25を利用して半導体レーザ素子1から
放射されるレーザビームL1の光軸に対して垂直な面内
で位置調整される。すなわち、半導体レーザ素子1を、
ビームスプリッタ3から出射したレーザビームL1,L
2のそれぞれの光軸が、副走査方向については僅かに異
なり(図9(a)参照)、かつ主走査方向については等
しくなる(図9(b)参照)位置に位置調整した後、ホ
ルダ25がベースブロック18にネジ29を用いて固定
される。半導体レーザ素子1から放射された直後のレー
ザビームL1の進行方向と半導体レーザ素子2から放射
された直後のレーザビームL2の進行方向は垂直関係に
ある。また、半導体レーザ素子1からコリメータレンズ
4までの光路長と、半導体レーザ素子2からコリメータ
レンズ4までの光路長とは、等しい寸法に設定されてい
る。
[Second Embodiment, FIGS. 9 to 11] A second embodiment will be described in which three different image densities can be switched. The image density switching scanning optical device of the second embodiment is substantially the same as the device of the first embodiment except for the position at which the semiconductor laser element 1 is provided. As shown in FIG. 9, the semiconductor laser device 1 uses a holder 25 shown in FIGS. 2 to 4 in a plane perpendicular to the optical axis of a laser beam L1 emitted from the semiconductor laser device 1. The position is adjusted. That is, the semiconductor laser element 1 is
Laser beams L1 and L emitted from beam splitter 3
After the respective optical axes are adjusted to positions slightly different in the sub-scanning direction (see FIG. 9A) and equal in the main scanning direction (see FIG. 9B), the holder 25 is adjusted. Are fixed to the base block 18 using screws 29. The traveling direction of the laser beam L1 immediately after being emitted from the semiconductor laser element 1 and the traveling direction of the laser beam L2 immediately after being emitted from the semiconductor laser element 2 have a vertical relationship. The optical path length from the semiconductor laser element 1 to the collimator lens 4 and the optical path length from the semiconductor laser element 2 to the collimator lens 4 are set to the same size.

【0028】図10に示すように、半導体レーザ素子
1,2は、それぞれ駆動回路36,37を介して画像制
御回路38に接続されている。印字データは画像制御回
路38から画像信号S1,S2及び画像信号S3,S4
として駆動回路36,37を介して半導体レーザ素子
1,2を変調(オン,オフ)制御する。そして、制御信
号S5が画像制御回路38から駆動回路36,37へ送
られ、駆動回路36,37を同期させて駆動させ、半導
体レーザ素子1,2を同時点灯させる。
As shown in FIG. 10, the semiconductor laser devices 1 and 2 are connected to an image control circuit 38 via driving circuits 36 and 37, respectively. The print data is sent from the image control circuit 38 to the image signals S1 and S2 and the image signals S3 and S4.
Control (on / off) control of the semiconductor laser elements 1 and 2 via the drive circuits 36 and 37. Then, the control signal S5 is sent from the image control circuit 38 to the drive circuits 36 and 37, and the drive circuits 36 and 37 are driven in synchronization, and the semiconductor laser elements 1 and 2 are simultaneously turned on.

【0029】以上の構成からなる画像密度切換え走査光
学装置において、高密度画像、例えば800dpiの画
像を描画する場合には、短い波長λ1(=585nm)
の半導体レーザ素子1のみが画像制御回路38から送ら
れてきた画像信号S1,S2に基づいて変調制御され、
レーザビームL1を放射する。このレーザビームL1
は、ビームスプリッタ3、コリメータレンズ4、シリン
ドリカルレンズ5、ポリゴンミラー6、走査レンズ群7
を介して、感光体ドラム8上に高密度の画像を形成す
る。このとき、図11に示すように、感光体ドラム8上
の、レーザビームL1の副走査方向のビーム径は31.
7μmとなる(実線39a)。
When a high-density image, for example, an image of 800 dpi is drawn in the image-density switching scanning optical apparatus having the above configuration, a short wavelength λ 1 (= 585 nm) is used.
Is modulated based on the image signals S1 and S2 sent from the image control circuit 38,
Emit the laser beam L1. This laser beam L1
Denotes a beam splitter 3, a collimator lens 4, a cylindrical lens 5, a polygon mirror 6, and a scanning lens group 7.
, A high-density image is formed on the photosensitive drum 8. At this time, as shown in FIG. 11, the beam diameter of the laser beam L1 on the photosensitive drum 8 in the sub-scanning direction is 31.
7 μm (solid line 39a).

【0030】中密度画像、例えば600dpiの画像を
描画する場合には、長い波長λ2(=780nm)の半
導体レーザ素子2のみが画像制御回路38から送られて
きた画像信号S3,S4に基づいて変調制御され、レー
ザビームL2を放射する。このレーザビームL2は、感
光体ドラム8上に中密度の画像を形成する。このとき、
図11に示すように、感光体ドラム8上の、レーザビー
ムL2の副走査方向のビーム径は41.3μmとなる
(実線39b)。
In the case of drawing a medium density image, for example, an image of 600 dpi, only the semiconductor laser element 2 having a long wavelength λ 2 (= 780 nm) is based on the image signals S 3 and S 4 sent from the image control circuit 38. The modulation is controlled, and a laser beam L2 is emitted. The laser beam L2 forms a medium density image on the photosensitive drum 8. At this time,
As shown in FIG. 11, the beam diameter of the laser beam L2 on the photosensitive drum 8 in the sub-scanning direction is 41.3 μm (solid line 39b).

【0031】さらに、低密度画像、例えば400dpi
の画像を描画する場合には、画像制御回路38から駆動
回路36,37へ、それぞれ等しい印字データが画像信
号S1,S2、画像信号S3,S4として送られると共
に、制御信号S5が送られる。従って、半導体レーザ素
子1,2は、同期して同時にオン,オフ制御され、それ
ぞれレーザビームL1,L2を放射する。このレーザビ
ームL1,L2は、感光体ドラム8上の主走査方向につ
いては等しい位置であるが、副走査方向については僅か
に異なる位置に同時に照射される。従って、図11に示
すように、感光体ドラム8上でレーザビームL1,L2
を組み合わせて成る合成ビームは、副走査方向のビーム
径が63.5μmとなり(実線39c)、感光体8上に
低密度の画像が形成される。
Further, a low-density image, for example, 400 dpi
In the case of drawing the image of, the same print data is sent from the image control circuit 38 to the drive circuits 36 and 37 as the image signals S1 and S2 and the image signals S3 and S4, and the control signal S5 is sent. Accordingly, the semiconductor laser elements 1 and 2 are simultaneously turned on and off synchronously and emit laser beams L1 and L2, respectively. The laser beams L1 and L2 are simultaneously irradiated on the photosensitive drum 8 at the same position in the main scanning direction but slightly different positions in the sub-scanning direction. Therefore, as shown in FIG. 11, the laser beams L1, L2
Has a beam diameter in the sub-scanning direction of 63.5 μm (solid line 39 c), and a low-density image is formed on the photoconductor 8.

【0032】以上のように、二つの半導体レーザ素子
1,2を副走査方向に僅かにずらせて配設し、半導体レ
ーザ素子1,2の点灯を組み合わせることにより、容易
にかつ簡素な構造で三つの異なる画像密度を切り換える
ことができる装置が得られる。
As described above, by arranging the two semiconductor laser elements 1 and 2 slightly shifted in the sub-scanning direction and combining the lighting of the semiconductor laser elements 1 and 2, an easy and simple structure is realized. A device is obtained which can switch between two different image densities.

【0033】[第3実施形態、図12及び図13]第3
実施形態は、拡がり角の異なる半導体レーザ素子を用い
たものについて説明する。第3実施形態の画像密度切換
え走査光学装置は、半導体レーザ素子を残して前記第1
実施形態の装置と同様のものである。
[Third Embodiment, FIGS. 12 and 13] Third Embodiment
In the embodiment, an embodiment using semiconductor laser elements having different divergence angles will be described. The image density switching scanning optical apparatus according to the third embodiment is the same as the first embodiment except that the semiconductor laser element is left.
This is similar to the device of the embodiment.

【0034】図12に示すように、光源ブロック40
は、二つの半導体レーザ素子41,42と、一つのキュ
ーブ型ビームスプリッタ3と、一つのコリメータレンズ
4を備えている。半導体レーザ素子41,42はそれぞ
れ異なる波長λ1,λ2を有し、角度の大きい垂直方向の
拡がり角θV1,θV2の方向を副走査方向に平行にし、角
度の小さい水平方向の拡がり角θH1,θH2の方向を主走
査方向に平行になるように配置している(図10
(a),(b)参照)。そして、拡がり角θH1,θH2
θV1,θ V2は以下の条件式を満足している。
As shown in FIG. 12, the light source block 40
Are two semiconductor laser elements 41 and 42 and one
Beam-type beam splitter 3 and one collimator lens
4 is provided. The semiconductor laser elements 41 and 42 are respectively
Different wavelength λ1, ΛTwoWith a large angle of vertical
Spread angle θV1, ΘV2Direction parallel to the sub-scanning direction.
Horizontal spread angle θ with small degreeH1, ΘH2Main direction
It is arranged to be parallel to the inspection direction (FIG. 10
(See (a) and (b)). And the spread angle θH1, ΘH2,
θV1, Θ V2Satisfies the following conditional expression.

【0035】θH1=θH2,θV1>θV2 以上の構成からなる画像密度切換え走査光学装置におい
て、前記関係式(1)より、コリメータレンズ4から出
射した直後のレーザビームの光束幅Wcoは、半導体レー
ザ素子41,42の拡がり角θに依存して変化する。す
なわち、半導体レーザ素子41の拡がり角θV1は半導体
レーザ素子42の拡がり角θV2より大きいので、コリメ
ータレンズ4から出射された直後のレーザビームL1の
光束幅W co1は、レーザビームL2の光束幅Wco2より大
きくなる。
ΘH1= ΘH2, ΘV1> ΘV2 In the image density switching scanning optical device having the above configuration,
From the relational expression (1), the output from the collimator lens 4 is obtained.
Beam width W of laser beam immediately after irradiationcoIs a semiconductor laser
It changes depending on the spread angle θ of the elements 41 and 42. You
That is, the divergence angle θ of the semiconductor laser element 41V1Is semiconductor
The spread angle θ of the laser element 42V2Because it is bigger,
Of the laser beam L1 immediately after being emitted from the data lens 4
Luminous flux width W co1Is the luminous flux width W of the laser beam L2.co2Greater than
It will be good.

【0036】前記関係式(1)より、半導体レーザ素子
41の拡がり角θV1と半導体レーザ素子42の拡がり角
θV2は以下の関係式(6)を満足する。 θV2=2/√(2/ln2)×sin-1((Wco2/Wco1)×sin(θ V1 ×√(2/ln2)/2)) ……(6) 表3は、前記関係式(6)に基づいて画素密度600d
pi、800dpiに対応したコリメータレンズ4から
放射された直後のレーザビームの光束幅を形成するため
の半導体レーザ素子41,42の拡がり角の組み合わせ
を具体的に例示したものである。
From the above relational expression (1), the semiconductor laser device
41 divergence angle θV1And the spread angle of the semiconductor laser element 42
θV2Satisfies the following relational expression (6). θV2= 2 / √ (2 / ln2) × sin-1((Wco2/ Wco1) × sin (θ V1 × √ (2 / ln2) / 2)) (6) Table 3 shows a pixel density of 600d based on the relational expression (6).
from the collimator lens 4 corresponding to 800 dpi
To form the beam width of the laser beam immediately after it is emitted
Combination of divergence angles of semiconductor laser elements 41 and 42
Are specifically exemplified.

【0037】[0037]

【表3】 [Table 3]

【0038】この画像密度切換え走査光学装置は、前記
第1実施形態の装置と同様の作用効果を奏する。すなわ
ち、高密度画像を描画する場合には、大きい拡がり角θ
V1の半導体レーザ素子41のみが印字データに基づいて
変調制御され、レーザビームL1を放射する。このレー
ザビームL1は、ビームスプリッタ3、コリメータレン
ズ4、シリンドリカルレンズ5、ポリゴンミラー6、走
査レンズ群7を介して、感光体ドラム8上に密度の高い
画像を形成する。一方、低密度画像を描画する場合に
は、小さい拡がり角θV2の半導体レーザ素子42のみが
印字データに基づいて変調制御され、レーザビームL2
を放射する。このレーザビームL2は、感光体ドラム8
上に密度の低い画像を形成する。
The scanning optical apparatus for switching image densities has the same function and effect as the apparatus of the first embodiment. That is, when drawing a high-density image, a large spread angle θ
Only the V1 semiconductor laser element 41 is modulated and controlled based on the print data, and emits a laser beam L1. The laser beam L1 forms a high-density image on the photosensitive drum 8 via the beam splitter 3, the collimator lens 4, the cylindrical lens 5, the polygon mirror 6, and the scanning lens group 7. On the other hand, when drawing a low-density image, only the semiconductor laser element 42 having a small spread angle θ V2 is modulated and controlled based on the print data, and the laser beam L2
Radiate. This laser beam L2 is applied to the photosensitive drum 8
A low density image is formed on top.

【0039】また、さらに前記第1実施形態のように半
導体レーザ素子41,42の波長を異ならせ半導体レー
ザ素子41,42の波長及び拡がり角の両方を異ならせ
た組合わせにより、画像密度の組み合わせの自由度を増
やすこともできる。なお、実際には、波長や拡がり角
が、表4に示した範囲に含まれる各種の半導体レーザ素
子が市販されており、これらの中から仕様に適したもの
を適宜選択すればよい。
Further, as in the first embodiment, a combination in which the wavelengths of the semiconductor laser elements 41 and 42 are different and both the wavelengths and the divergence angles of the semiconductor laser elements 41 and 42 are different from each other is used. The degree of freedom can be increased. Actually, various semiconductor laser devices having wavelengths and divergence angles within the ranges shown in Table 4 are commercially available, and a device suitable for the specification may be appropriately selected from these.

【0040】[0040]

【表4】 [Table 4]

【0041】[第4実施形態、図14]第4実施形態
は、拡がり角の異なる半導体レーザ素子を用いて、三つ
の異なる画像密度を切り換えることができるものについ
て説明する。第4実施形態の画像密度切換え走査光学装
置は、半導体レーザ素子41の配設位置を残して前記第
3実施形態の装置と略同様のものである。
[Fourth Embodiment, FIG. 14] In a fourth embodiment, three different image densities can be switched using semiconductor laser elements having different divergence angles. The image density switching scanning optical device of the fourth embodiment is substantially the same as the device of the third embodiment except for the position at which the semiconductor laser element 41 is provided.

【0042】図14に示すように、半導体レーザ素子4
1は、ビームスプリッタ3から出射したレーザビームL
1,L2のそれぞれの光軸が、副走査方向については僅
かに異なり、かつ、主走査方向については等しくなる位
置に位置調整されている。半導体レーザ素子41からコ
リメータレンズ4までの光路長と、半導体レーザ素子4
2からコリメータレンズ4での光路長とは、等しい寸法
に設定されている。半導体レーザ素子41,42は、図
10に示した制御ブロックと同様の回路で変調(オン,
オフ)制御される。
As shown in FIG. 14, the semiconductor laser device 4
1 is a laser beam L emitted from the beam splitter 3
The optical axes 1 and L2 are adjusted to be slightly different in the sub-scanning direction and equal in the main scanning direction. The optical path length from the semiconductor laser element 41 to the collimator lens 4 and the semiconductor laser element 4
2 to the optical path length at the collimator lens 4 are set to the same size. The semiconductor laser elements 41 and 42 are modulated (ON, OFF) by a circuit similar to the control block shown in FIG.
Off) controlled.

【0043】以上の構成からなる装置において、高密度
画像を描画する場合には、大きい拡がり角θV1の半導体
レーザ素子41のみが印字データに基づいて変調制御さ
れ、レーザビームL2を放射する。このレーザビームL
2は感光体ドラム8上に高密度の画像を形成する。中密
度画像を描画する場合には、小さい拡がり角θV2の半導
体レーザ素子42のみが印字データに基づいて変調さ
れ、レーザビームL2を放射する。このレーザビームL
2は感光体ドラム8上に中密度の画像を形成する。さら
に、低密度画像を描画する場合には、半導体レーザ素子
41,42の両者が、等しい印字データに基づいて同期
して変調制御され、それぞれレーザビームL1,L2を
放射する。このレーザビームL1,L2は、感光体ドラ
ム8上の、主走査方向については等しい位置であるが、
副走査方向については僅かに異なる位置に同時に照射さ
れる。従って、レーザビームL1,L2を組み合わせて
成る合成ビームは感光体ドラム8上に低密度の画像を形
成する。
When a high-density image is drawn in the apparatus having the above configuration, only the semiconductor laser element 41 having a large divergence angle θ V1 is modulated and controlled based on the print data to emit a laser beam L2. This laser beam L
2 forms a high-density image on the photosensitive drum 8. When drawing a medium density image, only the semiconductor laser element 42 having a small divergence angle θ V2 is modulated based on the print data and emits a laser beam L2. This laser beam L
2 forms a medium density image on the photosensitive drum 8. Further, when drawing a low-density image, both the semiconductor laser elements 41 and 42 are synchronously modulated based on the same print data and emit laser beams L1 and L2, respectively. The laser beams L1 and L2 are at the same position on the photosensitive drum 8 in the main scanning direction,
In the sub-scanning direction, slightly different positions are irradiated simultaneously. Therefore, the combined beam formed by combining the laser beams L1 and L2 forms a low-density image on the photosensitive drum 8.

【0044】以上のように、二つの半導体レーザ素子4
1,42を副走査方向に僅かにずらせて配設し、半導体
レーザ素子41,42の点灯を組み合わせることによ
り、容易にかつ簡素な構造で三つの異なる画像密度を切
り換えることができる装置が得られる。
As described above, the two semiconductor laser elements 4
By disposing the semiconductor laser devices 1 and 42 slightly shifted in the sub-scanning direction and combining the lighting of the semiconductor laser devices 41 and 42, it is possible to obtain an apparatus that can easily switch three different image densities with a simple structure. .

【0045】[第5実施形態、図15]第5実施形態の
画像密度切換え走査光学装置は、開口規制板を残して前
記第1実施形態の装置と同様のものである。なお、第5
実施形態の場合、異なる波長の半導体レーザ素子を用い
ているが、必ずしも異ならせる必要はなく、等しい波長
の半導体レーザ素子を用いてもよい。
[Fifth Embodiment, FIG. 15] The image density switching scanning optical apparatus of the fifth embodiment is the same as the apparatus of the first embodiment except for the aperture regulating plate. The fifth
In the case of the embodiment, the semiconductor laser devices having different wavelengths are used, but it is not always necessary to make them different, and semiconductor laser devices having the same wavelength may be used.

【0046】図15に示すように、開口規制板60は半
導体レーザ素子2とビームスプリッタ3の間に配置さ
れ、低密度画像を描画する半導体レーザ素子2の拡がり
角を規制して、この半導体レーザ素子2の実効拡がり角
を、高密度画像を描画する半導体レーザ素子1の拡がり
角より小さくする。半導体レーザ素子2から放射された
レーザビームL2は開口規制板60に設けた開口部61
を通過する際に、その一部が遮蔽されてビーム径が絞ら
れる。このとき、レーザビームL2の光量が減少するの
で、半導体レーザ素子2の出力をアップさせることによ
り、その減少分を補償する。ビーム径が絞られたレーザ
ビームL2は、ビームスプリッタ3を透過した後、コリ
メータレンズ4に導かれる。コリメータレンズ4から出
射した直後のレーザビームL2の光束幅Wco2は、レー
ザビームL1の光束幅Wco1より小さいので、レーザビ
ームL2は感光体ドラム8上に密度の低い画像を形成す
る。一方、レーザビームL1は感光体ドラム8上に密度
の高い画像を形成する。
As shown in FIG. 15, an aperture regulating plate 60 is disposed between the semiconductor laser element 2 and the beam splitter 3 to regulate the spread angle of the semiconductor laser element 2 for drawing a low-density image. The effective divergence angle of the element 2 is made smaller than the divergence angle of the semiconductor laser element 1 for drawing a high-density image. The laser beam L2 emitted from the semiconductor laser element 2 is applied to an aperture 61 provided in the aperture regulating plate 60.
When passing through, a part thereof is shielded and the beam diameter is reduced. At this time, since the light amount of the laser beam L2 decreases, the output of the semiconductor laser element 2 is increased to compensate for the decrease. The laser beam L2 having the reduced beam diameter is guided to the collimator lens 4 after transmitting through the beam splitter 3. Beam width W of the laser beam L2 immediately after emitted from the collimator lens 4 of co2 is smaller than the beam width W co1 the laser beam L1, a laser beam L2 forms a less dense image on the photosensitive drum 8. On the other hand, the laser beam L1 forms a high density image on the photosensitive drum 8.

【0047】[他の実施形態]なお、本発明に係る画像
密度切換え走査光学装置は前記実施形態に限定するもの
ではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することがで
きる。前記実施形態では、光量損失を少なくするため、
ビームスプリッタ3の合わせ面3aに干渉膜を設けた
り、二波長感度感光体ドラム8を用いているが、必ずし
もこれらを採用する必要はない。
[Other Embodiments] The image density switching scanning optical apparatus according to the present invention is not limited to the above embodiment, but can be variously modified within the scope of the invention. In the embodiment, in order to reduce the light amount loss,
Although an interference film is provided on the mating surface 3a of the beam splitter 3 or the two-wavelength photosensitive drum 8 is used, it is not always necessary to use these.

【0048】さらに、画像密度は、800dpi、60
0dpi、400dpiの他に、例えば1200dp
i、800dpi等の画像密度であってもよいことは言
うまでもない。特に、1200dpiや800dpiの
画像密度は、前記実施形態の光学系全体のチューニング
で得られる範囲である。また、レーザ光源は三つ以上で
あってもよい。
Further, the image density is 800 dpi, 60
0 dpi, 400 dpi, for example, 1200 dpi
Needless to say, the image density may be i, 800 dpi, or the like. In particular, an image density of 1200 dpi or 800 dpi is a range that can be obtained by tuning the entire optical system of the embodiment. Further, three or more laser light sources may be provided.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、光束変換手段は、光路重ね合わせ手段により重
ね合わされた光路を通るレーザビームを略平行光束に変
換するので、光束変換手段をレーザ光源毎に設ける必要
がなくなり、装置をコンパクトにすることができる。ま
た、レーザ光源毎に走査光学系の副走査方向の倍率βを
異ならせる必要がなくなり、環境(温度)変化によるレ
ーザ光源間のビームウエストシフト量が小さくなり、ビ
ーム径を安定させることができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the light beam converting means converts the laser beam passing through the optical path superimposed by the optical path superimposing means into a substantially parallel light beam. Need not be provided for each laser light source, and the apparatus can be made compact. Further, it is not necessary to make the magnification β in the sub-scanning direction of the scanning optical system different for each laser light source, and the beam waist shift amount between the laser light sources due to a change in environment (temperature) is reduced, and the beam diameter can be stabilized.

【0050】また、半導体レーザ素子の波長や拡がり角
を異ならせたり、高出力側の半導体レーザ素子から放射
されるレーザビームの光束を規制部材にて規制すること
によって、光束変換手段から出射するレーザビームの径
を異ならすことができ、これにより、画像密度の組み合
わせ設定の自由度を広がることができる。また、複数の
レーザ光源を同期して点灯させることにより、レーザ光
源から放射されたレーザビームを合成してさらに低密度
画像を画像面上に形成することができる。さらに、光路
重ね合わせ手段に光量損失防止のための干渉膜を設ける
ことにより、レーザビームのエネルギー損失の少ない光
学系が得られる。
Further, the laser beam emitted from the light beam converting means is made different by changing the wavelength and the divergence angle of the semiconductor laser device, or by regulating the light beam of the laser beam emitted from the high-power semiconductor laser device by the regulating member. The diameter of the beam can be made different, thereby increasing the degree of freedom in setting the combination of image densities. In addition, by turning on a plurality of laser light sources in synchronization, the laser beams emitted from the laser light sources can be combined to form a low-density image on the image surface. Further, by providing an interference film for preventing a light quantity loss in the optical path superposing means, an optical system with a small energy loss of the laser beam can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係る画像密度切換え走査光学装置の第
1実施形態を示す概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of an image density switching scanning optical apparatus according to the present invention.

【図2】図1に示した走査光学装置に用いられる光源ブ
ロックを示す正面図。
FIG. 2 is a front view showing a light source block used in the scanning optical device shown in FIG.

【図3】図2に示した光源ブロックの平面図。FIG. 3 is a plan view of the light source block shown in FIG.

【図4】図2に示した光源ブロックの左側面図。FIG. 4 is a left side view of the light source block shown in FIG. 2;

【図5】図2に示した光源ブロックの右側面図。FIG. 5 is a right side view of the light source block shown in FIG. 2;

【図6】図1に示した走査光学装置に用いられる感光体
ドラムの感光体感度特性を示すグラフ。
FIG. 6 is a graph showing a photoconductor sensitivity characteristic of a photoconductor drum used in the scanning optical device shown in FIG. 1;

【図7】図1に示した走査光学装置に用いられる干渉膜
の反射率特性を示すグラフ。
FIG. 7 is a graph showing a reflectance characteristic of an interference film used in the scanning optical device shown in FIG. 1;

【図8】図2に示した光源ブロックの光路図。FIG. 8 is an optical path diagram of the light source block shown in FIG.

【図9】本発明に係る画像密度切換え走査光学装置の第
2実施形態を示すもので、(a)は副走査方向の光源ブ
ロックの光路図、(b)は主走査方向の光源ブロックの
光路図。
9A and 9B show a second embodiment of the image density switching scanning optical apparatus according to the present invention, wherein FIG. 9A is an optical path diagram of a light source block in a sub-scanning direction, and FIG. 9B is an optical path of a light source block in a main scanning direction. FIG.

【図10】図9に示した半導体レーザ素子の制御回路ブ
ロック図。
10 is a control circuit block diagram of the semiconductor laser device shown in FIG.

【図11】感光体ドラム上でのレーザビームのエネルギ
ー分布図。
FIG. 11 is an energy distribution diagram of a laser beam on a photosensitive drum.

【図12】本発明に係る画像密度切換え走査光学装置の
第3実施形態を示す光源ブロックの光路図。
FIG. 12 is an optical path diagram of a light source block showing a third embodiment of the image density switching scanning optical apparatus according to the present invention.

【図13】図12に示した半導体レーザ素子の拡がり角
を示すもので、(a)は拡がり角の小さい半導体レーザ
素子を示す説明図、(b)は拡がり角の大きい半導体レ
ーザ素子を示す説明図。
13A and 13B are diagrams illustrating a divergence angle of the semiconductor laser device illustrated in FIG. 12, wherein FIG. 13A is a diagram illustrating a semiconductor laser device having a small divergence angle, and FIG. 13B is a diagram illustrating a semiconductor laser device having a large divergence angle. FIG.

【図14】本発明に係る画像密度切換え走査光学装置の
第4実施形態を示す光源ブロックの光路図。
FIG. 14 is an optical path diagram of a light source block showing a fourth embodiment of the image density switching scanning optical apparatus according to the present invention.

【図15】本発明に係る画像密度切換え走査光学装置の
第5実施形態を示す光源ブロックの光路図。
FIG. 15 is an optical path diagram of a light source block showing a fifth embodiment of the image density switching scanning optical apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2…半導体レーザ素子 3…ビームスプリッタ 3a…重ね合わせ面 4…コリメータレンズ 5…シリンドリカルレンズ 6…ポリゴンミラー 7…走査レンズ群 8…二波長感度感光体ドラム 9…干渉膜 36,37…駆動回路 38…画像制御回路 41,42…半導体レーザ素子 60…開口規制板 L1,L2…レーザビーム Reference numerals 1, 2, semiconductor laser element 3, beam splitter 3a, overlapping surface 4, collimator lens 5, cylindrical lens 6, polygon mirror 7, scanning lens group 8, dual-wavelength sensitive photosensitive drum 9, interference film 36, 37 drive Circuit 38 ... Image control circuit 41, 42 ... Semiconductor laser device 60 ... Aperture regulating plate L1, L2 ... Laser beam

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 それぞれ独立して点灯される複数のレー
ザ光源と、 前記レーザ光源から放射されたレーザビームの光路を重
ね合わせる光路重ね合わせ手段と、 前記光路重ね合わせ手段から出射したレーザビームを略
平行光束に変換する光束変換手段とを備え、 前記光路重ね合わせ手段を光路に沿って前記レーザ光源
と前記光束変換手段との間に配置し、前記レーザ光源か
ら放射されたそれぞれのレーザビームが、異なるビーム
径を有して前記光束変換手段を出射すること、 を特徴とする画像密度切換え走査光学装置。
A plurality of laser light sources that are individually turned on, an optical path overlapping unit that overlaps optical paths of laser beams emitted from the laser light source, and a laser beam emitted from the optical path overlapping unit. Light beam converting means for converting into a parallel light beam, the optical path superimposing means is disposed between the laser light source and the light beam converting means along the optical path, each laser beam emitted from the laser light source, An image density switching scanning optical apparatus, wherein the light flux converting means is emitted with different beam diameters.
【請求項2】 前記複数のレーザ光源が同期して点灯可
能であることを特徴とする請求項1記載の画像密度切換
え走査光学装置。
2. The image density switching scanning optical device according to claim 1, wherein said plurality of laser light sources can be turned on synchronously.
【請求項3】 前記レーザ光源が二つであり、前記光路
重ね合わせ手段が、前記レーザ光源のいずれか一方のレ
ーザ光源から放射されたレーザビームを透過しかつ他方
のレーザ光源から放射されたレーザビームを反射する面
を有し、該面に光量損失防止のための干渉膜を設けたこ
とを特徴とする請求項1記載の画像密度切換え走査光学
装置。
3. The laser light source according to claim 1, wherein said laser light source is two laser light sources, and said optical path superimposing means transmits a laser beam emitted from one of said laser light sources and emits a laser beam emitted from the other laser light source. 2. The image density switching scanning optical device according to claim 1, further comprising a surface for reflecting the beam, and an interference film provided on the surface for preventing a loss of light amount.
【請求項4】 前記レーザ光源が相互に波長の異なるレ
ーザビームを放射する半導体レーザ素子であり、さら
に、前記半導体レーザ素子のレーザビームの波長に感度
ピークを有した複数波長感度感光体を備えたことを特徴
とする請求項1記載の画像密度切換え走査光学装置。
4. The semiconductor laser device according to claim 1, wherein the laser light source is a semiconductor laser device that emits laser beams having different wavelengths from each other, and further includes a multi-wavelength sensitive photoreceptor having a sensitivity peak at a wavelength of the laser beam of the semiconductor laser device. The scanning optical device according to claim 1, wherein
【請求項5】 前記レーザ光源が相互に拡がり角度の異
なるレーザビームを放射する半導体レーザ素子であるこ
とを特徴とする請求項1記載の画像密度切換え走査光学
装置。
5. An image density switching scanning optical apparatus according to claim 1, wherein said laser light sources are semiconductor laser elements which emit laser beams having different divergent angles.
【請求項6】 前記レーザ光源が相互に出力の異なるレ
ーザビームを放射する半導体レーザ素子であり、さら
に、前記高出力側の半導体レーザ素子から放射されるレ
ーザビームの光束を規制するための規制部材を備えたこ
とを特徴とする請求項1記載の画像密度切換え走査光学
装置。
6. A regulating member for regulating a light beam of a laser beam radiated from the high-power side semiconductor laser element, wherein the laser light source is a semiconductor laser element which emits laser beams having mutually different outputs. 2. The optical scanning apparatus according to claim 1, further comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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