JP2001066527A - Multibeam scanning optical system and multibeam scanner using the system - Google Patents
Multibeam scanning optical system and multibeam scanner using the systemInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はマルチビーム走査光
学系及びそれを用いたマルチビーム走査装置に関し、特
に被走査面上での光量の均一性を損なうことなく高速
に、かつ低消費電力で被走査面上を複数の光束で同時に
光走査することができる、例えばレーザービームプリン
ター(LBP)やディジタル複写機等の装置に好適なも
のである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-beam scanning optical system and a multi-beam scanning apparatus using the same, and more particularly, to a multi-beam scanning optical system which can operate at high speed and with low power consumption without deteriorating the uniformity of light quantity on a surface to be scanned. The present invention is suitable for a device such as a laser beam printer (LBP) or a digital copier, which can simultaneously scan a scanning surface with a plurality of light beams.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、レーザービームプリンターやディ
ジタル複写機等の画像形成装置に用いられる走査光学系
においては高速で、且つ高精細な印字処理への要求が高
まっており、それに対応する手段として複数の光源から
出射した光束を同時に走査するマルチビーム走査光学系
の開発が進められている。2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for a high-speed and high-definition printing process in a scanning optical system used in an image forming apparatus such as a laser beam printer or a digital copying machine. Development of a multi-beam scanning optical system that simultaneously scans light beams emitted from the light sources has been advanced.
【0003】この種のマルチビーム走査光学系として
は、例えば特開平9−230260号公報で提案されて
いる。図5は同公報で開示されるマルチビーム走査光学
系の斜視模式図である。同図において第1の光源102
a、第2の光源102bから出射された光束は各々対応
する整形レンズ系122a、122bによりその光束径
が整形される。この2つの光束は共に副走査断面内にお
いて振動する直線偏光である。このうち第1の光源10
2aから出射した光束は1/2波長板105により振動
面が90度回転させられ主走査断面内で振動する直線偏
光に変換される。そして2つの光束は偏光ビームスプリ
ッター104により光路を略々重ね合わされ光偏向器
(回転多面鏡)124の偏向面124aに同時に入射す
る。そして光偏向器124により偏向された2つの光束
は走査レンズ125とミラー127とを介して被走査面
(感光ドラム面)130上で結像され、該2つの光束で
被走査面130上を同時に走査する。このようにして同
公報においては複数の光源を用いることで被走査面13
0上に画像を高速に形成している。A multi-beam scanning optical system of this type has been proposed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-230260. FIG. 5 is a schematic perspective view of a multi-beam scanning optical system disclosed in the publication. In the figure, the first light source 102
a, the luminous flux emitted from the second light source 102b is shaped by the corresponding shaping lens systems 122a and 122b, respectively. These two light beams are both linearly polarized lights that vibrate in the sub-scan section. Among them, the first light source 10
The luminous flux emitted from 2a is converted into linearly polarized light oscillating in the main scanning section by rotating the oscillating surface by 90 degrees by the 波長 wavelength plate 105. The two light beams are substantially superimposed on the optical path by the polarizing beam splitter 104, and are simultaneously incident on the deflecting surface 124a of the optical deflector (rotating polygon mirror) 124. The two light beams deflected by the optical deflector 124 form an image on the surface to be scanned (photosensitive drum surface) 130 via the scanning lens 125 and the mirror 127, and the two light beams simultaneously travel on the surface to be scanned 130. Scan. In this manner, in the publication, a plurality of light sources are used, so that the
The image is formed at high speed on 0.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のマ
ルチビーム走査光学系では、被走査面上で一走査線中に
おける光束の強度が不均一になると言う問題点がある。
この問題点について図6を用いて説明する。図6は光偏
向器の偏向面(反射面)上における反射率の変化を示し
たグラフである。同図において横軸は光偏向器へ入射す
る光束と該光偏向器の偏向面の面法線とが成す角度θで
ある。有効走査領域の一方の端部を光束が走査するとき
の角度をθa、有効走査領域の他方の端部を走査すると
きの角度をθbで表わす。縦軸は偏向面における反射率
Rである。角度θaに対応する反射率をRa、角度θb
に対応する反射率をRbで表わす。However, the above-described multi-beam scanning optical system has a problem that the intensity of the light beam in one scanning line on the surface to be scanned becomes non-uniform.
This problem will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a graph showing a change in reflectance on the deflection surface (reflection surface) of the optical deflector. In the figure, the horizontal axis is the angle θ between the light beam incident on the optical deflector and the surface normal of the deflection surface of the optical deflector. An angle when the light beam scans one end of the effective scanning area is represented by θa, and an angle when the other end of the effective scanning area is scanned is represented by θb. The vertical axis is the reflectance R on the deflection surface. The reflectance corresponding to the angle θa is Ra, and the angle θb is
Is represented by Rb.
【0005】図5におけるマルチビーム走査光学系では
|θa|≠|θb|である。したがって図6から理解で
きるように、角度θの変化に対して反射率Rの変化する
量、即ち|Ra−Rb|が大きい領域を使用するもので
ある。よって被走査面上に到達する光量もこの影響を受
け、結果として一走査線中で到達光量が著しく変化する
という不具合を招く。これは高速に且つ高精細な画質の
画像を得たいという要求に対して不適である。また角度
θの変化に対する反射率Rの変化の程度は光偏向器の偏
向面の素材にも依存し、特にアルミニウムを素材として
偏向面を形成する場合には顕著である。In the multi-beam scanning optical system shown in FIG. 5, | θa | ≠ | θb |. Therefore, as can be understood from FIG. 6, an area in which the amount of change in the reflectance R with respect to the change in the angle θ, that is, a region where | Ra−Rb | is large, is used. Therefore, the amount of light reaching the surface to be scanned is also affected by this, and as a result, the problem that the amount of light reaching the scanning line changes significantly is caused. This is unsuitable for a demand for obtaining a high-speed and high-definition image. The degree of change of the reflectance R with respect to the change of the angle θ also depends on the material of the deflecting surface of the optical deflector, and is particularly remarkable when the deflecting surface is formed of aluminum.
【0006】本発明は複数の光束を用いて被走査面上を
同時に走査することで高速化を図りつつ、また該被走査
面上での光量の不均一さを少なくすることで高画質化も
達成することができるマルチビーム走査光学系及びそれ
を用いたマルチビーム走査装置の提供を目的とする。The present invention achieves high speed by simultaneously scanning the surface to be scanned using a plurality of light beams, and also achieves high image quality by reducing non-uniformity of the light amount on the surface to be scanned. It is an object of the present invention to provide a multi-beam scanning optical system that can be achieved and a multi-beam scanning device using the same.
【0007】[0007]
【課題を解決するための手段】請求項1の発明のマルチ
ビーム走査光学系は、複数の光源と、該複数の光源から
各々出射された光束を略同一方向に向けて進行させる光
学素子と、該光学素子を通過した複数の光束を偏向する
光偏向器と、該光偏向器で偏向された複数の光束を被走
査面上に結像させる結像光学系と、有するマルチビーム
走査光学系において、該光学素子から該光偏向器へ入射
する複数の光束は、副走査断面内においては該光偏向器
の偏向面の面法線に対して所定の角度を持って該偏向面
に入射し、主走査断面内においては、該光偏向器の偏向
角の中央、もしくは略中央から該偏向面に入射すること
を特徴としている。According to a first aspect of the present invention, there is provided a multi-beam scanning optical system comprising: a plurality of light sources; an optical element for causing light beams emitted from the plurality of light sources to travel in substantially the same direction; A multi-beam scanning optical system having an optical deflector for deflecting a plurality of light beams passing through the optical element, an imaging optical system for forming an image of the plurality of light beams deflected by the optical deflector on a surface to be scanned, A plurality of light beams incident on the optical deflector from the optical element are incident on the deflection surface at a predetermined angle with respect to the surface normal of the deflection surface of the optical deflector in the sub-scanning cross section; In the main scanning section, the light enters the deflecting surface from the center or substantially the center of the deflection angle of the optical deflector.
【0008】請求項2の発明は請求項1の発明におい
て、前記光学素子から前記光偏向器へ入射する複数の光
束の主走査方向の光束幅は、該光偏向器の偏向面の主走
査方向の幅よりも広いことを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the light beam width of the plurality of light beams incident on the optical deflector from the optical element in the main scanning direction is smaller than the width of the deflecting surface of the light deflector in the main scanning direction. It is characterized by being wider than the width.
【0009】請求項3の発明は請求項1又は2の発明に
おいて、前記結像光学系は少なくとも1つのレンズと、
少なくとも1つのミラーを有し、前記光学素子から前記
光偏向器へ入射する複数の光束は、該少なくとも1つの
レンズを通過することを特徴としている。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the imaging optical system includes at least one lens,
It has at least one mirror, and a plurality of light beams incident on the optical deflector from the optical element pass through the at least one lens.
【0010】請求項4の発明は請求項1又は2の発明に
おいて、前記光偏向器の偏向面の材質はアルミニウムよ
り成ることを特徴としている。A fourth aspect of the present invention is characterized in that, in the first or second aspect of the invention, the material of the deflection surface of the optical deflector is made of aluminum.
【0011】請求項5の発明のマルチビーム走査装置
は、請求項1乃至4のいずれか1項記載のマルチビーム
走査光学系と、記録媒体とを搭載したことを特徴として
いる。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a multi-beam scanning apparatus including the multi-beam scanning optical system according to any one of the first to fourth aspects and a recording medium.
【0012】請求項6の発明のマルチビーム走査光学系
は、複数の発光部を有する光源手段から出射された複数
の光束を光偏向器に入射させる入射光学系と、該光偏向
器で偏向された複数の光束を被走査面上に結像させる結
像光学系と、有するマルチビーム走査光学系において、
該入射光学系から該光偏向器へ入射する複数の光束は、
副走査断面内においては該光偏向器の偏向面の面法線に
対して所定の角度を持って該偏向面に入射し、主走査断
面内においては、該光偏向器の偏向角の中央、もしくは
略中央から該偏向面に入射することを特徴としている。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a multi-beam scanning optical system, comprising: an incident optical system for causing a plurality of light beams emitted from light source means having a plurality of light emitting portions to enter an optical deflector; An imaging optical system for imaging a plurality of light beams on the surface to be scanned, and a multi-beam scanning optical system having
A plurality of light beams incident on the optical deflector from the incident optical system,
In the sub-scanning section, the light deflector enters the deflecting surface at a predetermined angle with respect to the surface normal of the deflecting surface, and in the main scanning section, the center of the deflection angle of the optical deflector, Alternatively, the light enters the deflection surface from substantially the center.
【0013】請求項7の発明は請求項6の発明におい
て、前記入射光学系から前記光偏向器へ入射する複数の
光束の主走査方向の光束幅は、該光偏向器の偏向面の主
走査方向の幅よりも広いことを特徴としている。According to a seventh aspect of the present invention, in the sixth aspect of the present invention, the light beam width of the plurality of light beams entering the optical deflector from the incident optical system in the main scanning direction is determined by the main scanning of the deflection surface of the light deflector. It is characterized by being wider than the width in the direction.
【0014】請求項8の発明は請求項6又は7の発明に
おいて、前記結像光学系は少なくとも1つのレンズと、
少なくとも1つのミラーを有し、前記光源手段から前記
光偏向器へ入射する複数の光束は、該少なくとも1つの
レンズを通過することを特徴としている。According to an eighth aspect of the present invention, in the sixth or seventh aspect, the imaging optical system includes at least one lens,
The light deflector has at least one mirror, and a plurality of light beams incident on the light deflector from the light source pass through the at least one lens.
【0015】請求項9の発明は請求項6又は7の発明に
おいて、前記光偏向器の偏向面の材質はアルミニウムよ
り成ることを特徴としている。The invention of claim 9 is characterized in that, in the invention of claim 6 or 7, the material of the deflecting surface of the optical deflector is made of aluminum.
【0016】請求項10の発明のマルチビーム走査装置
は、前記請求項6乃至9のいずれか1項記載のマルチビ
ーム走査光学系と、記録媒体とを搭載したことを特徴と
している。According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a multi-beam scanning apparatus including the multi-beam scanning optical system according to any one of the sixth to ninth aspects and a recording medium.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】図1は本発明の実施形態1のマル
チビーム走査光学系を例えばレーザービームプリンタ等
のマルチビーム走査装置に適用したときの要部上面図で
あり、各要素を主走査断面内で投射した状態を示してお
り、図2は図1の要部側面図であり、各要素を副走査断
面内で投射した状態を示している。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a top view of an essential part when a multi-beam scanning optical system according to a first embodiment of the present invention is applied to a multi-beam scanning device such as a laser beam printer. FIG. 2 is a side view of a main part of FIG. 1 and shows a state where each element is projected in a sub-scanning section.
【0018】尚、本明細書においては結像光学系の光軸
と光偏向器により偏向された光束とが形成する面を主走
査断面、結像光学系の光軸を含み主走査断面と直交する
面を副走査断面と定義する。In this specification, the plane formed by the optical axis of the imaging optical system and the light beam deflected by the optical deflector is a main scanning section, and the plane including the optical axis of the imaging optical system is orthogonal to the main scanning section. Is defined as a sub-scan section.
【0019】図中、1,11は各々第1、第2の光源で
あり、例えば半導体レーザーより成っている。2,12
は各々第1、第2のコリメーターレンズであり、各々対
応する第1、第2の光源1,11から出射された光束を
略平行光束に変換している。3,13は各々第1、第2
の開口絞りであり、光束径を整形している。第1、第2
の開口絞り3,13の形状は各々被走査面上で光束が所
望のスポットサイズに結像され、かつ適切な光量である
ことを得るために各々対応する第1、第2の光源1,1
1のファーフィールドパターンや最大出力定格値、後述
する結像光学系の焦点距離等を基にして決定される。1
4は1/2波長板であり、入射光束の振動面を90度回
転させて、主走査断面内で振動する直線偏光に変換して
いる。4は光学素子としての偏光ビームスプリッターで
あり、第1の光源1から出射された光束を透過させ、第
2の光源11から出射された光束を反射させる偏光特性
を有している。21は1/4波長板であり、直線偏光を
円偏光に変換している。22は負レンズ(凹レンズ)で
あり、1/4波長板21を通過した光束を弱発散光束に
なるように変換している。23はシリンドリカルレンズ
であり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有しており、
負レンズ22を通過した光束を主走査断面内で後述する
光偏向器25の偏向面(反射面)25aにほぼ線像とし
て結像させている。24は折り返しミラーであり、シリ
ンドリカルレンズ23を通過した光束を光偏向器25側
へ反射させている。In FIG. 1, reference numerals 1 and 11 denote first and second light sources, respectively, which are, for example, semiconductor lasers. 2,12
Numerals denote first and second collimator lenses, respectively, which convert light beams emitted from the corresponding first and second light sources 1 and 11 into substantially parallel light beams. 3 and 13 are the first and second respectively
Aperture stop, which shapes the beam diameter. 1st, 2nd
Of the aperture stops 3 and 13 correspond to the first and second light sources 1 and 1, respectively, in order to obtain a light spot on the surface to be scanned in a desired spot size and obtain an appropriate light quantity.
1 based on the far field pattern, the maximum rated output value, the focal length of the imaging optical system described later, and the like. 1
Reference numeral 4 denotes a half-wave plate, which rotates the oscillating surface of the incident light beam by 90 degrees to convert it into linearly polarized light that oscillates in the main scanning section. Reference numeral 4 denotes a polarization beam splitter as an optical element, which has a polarization characteristic of transmitting a light beam emitted from the first light source 1 and reflecting a light beam emitted from the second light source 11. Reference numeral 21 denotes a quarter-wave plate, which converts linearly polarized light into circularly polarized light. Reference numeral 22 denotes a negative lens (concave lens) that converts a light beam that has passed through the quarter-wave plate 21 into a weakly divergent light beam. Reference numeral 23 denotes a cylindrical lens having a predetermined refractive power only in the sub-scanning direction.
The light beam passing through the negative lens 22 is formed as a substantially linear image on a deflecting surface (reflection surface) 25a of an optical deflector 25 described later in the main scanning section. Reference numeral 24 denotes a folding mirror that reflects a light beam that has passed through the cylindrical lens 23 toward the optical deflector 25.
【0020】尚、第1、第2のコリメーターレンズ2,
12、第1、第2の開口絞り3,13、1/2波長板1
4、偏光ビームスプリッター4、1/4波長板21、負
レンズ22、シリンドリカルレンズ23、そして折り返
しミラー24等の各要素は入射光学系の一要素を構成し
ている。The first and second collimator lenses 2,
12, first and second aperture stops 3, 13, 1/2 wavelength plate 1
4, the polarizing beam splitter 4, the quarter-wave plate 21, the negative lens 22, the cylindrical lens 23, the folding mirror 24, and the like constitute one element of the incident optical system.
【0021】25は光偏向器であり、例えば回転多面鏡
(ポリゴンミラー)より成り、モーター等の駆動手段
(不図示)により図中矢印A方向に一定速度で回転して
いる。光偏向器25の偏向面25aの材質はアルミニウ
ムより成っている。An optical deflector 25 is composed of, for example, a rotating polygon mirror (polygon mirror), and is rotated at a constant speed in a direction indicated by an arrow A in the figure by a driving means (not shown) such as a motor. The material of the deflection surface 25a of the optical deflector 25 is made of aluminum.
【0022】20は集光機能とfθ特性を有する結像光
学系であり、第1、第2、第3のレンズ26,27,2
8とミラー29とを有しており、その3つのレンズ2
6,27,28のうち、少なくとも1つのレンズはアナ
モフィックレンズより成っている。結像光学系20は光
偏向器25からの偏向光束を被走査面30上に結像させ
ると共に副走査断面内において光偏向器25の偏向面2
5aと被走査面30との間を略共役関係にすることによ
り、該偏向面25aの倒れを補正している。第1、第2
のレンズ26,27は入射光学系の一要素をも構成して
いる。尚、結像光学系20の構成は上記に構成に限定さ
れることはなく、例えば1つのレンズと1つのミラーよ
り構成しても良い。30は記録媒体としての感光ドラム
(像担持体)の表面(被走査面)である。Reference numeral 20 denotes an imaging optical system having a light condensing function and fθ characteristics, and includes first, second, and third lenses 26, 27, and 2.
8 and a mirror 29, and the three lenses 2
At least one of the lenses 6, 27 and 28 is formed of an anamorphic lens. The image forming optical system 20 forms an image of the deflected light beam from the optical deflector 25 on the surface to be scanned 30 and, within the sub-scanning section, the deflection surface 2 of the optical deflector 25.
The inclination of the deflecting surface 25a is corrected by making the scanning surface 5a and the scanning surface 30 have a substantially conjugate relationship. 1st, 2nd
Lenses 26 and 27 also constitute one element of the incident optical system. Note that the configuration of the imaging optical system 20 is not limited to the configuration described above, and may be configured by, for example, one lens and one mirror. Reference numeral 30 denotes a surface (scanned surface) of a photosensitive drum (image carrier) as a recording medium.
【0023】本実施形態においては第1の光源1から出
射された光束は第1のコリメーターレンズ2により略平
行光束に変換され、第1の開口絞り3により光束径が整
形され、偏光ビームスプリッター4に入射し、該偏光ビ
ームスプリッター4の偏光特性により透過する。第1の
光源1から出射された光束は副走査断面内で振動する直
線偏光である。In the present embodiment, the light beam emitted from the first light source 1 is converted into a substantially parallel light beam by a first collimator lens 2, the light beam diameter is shaped by a first aperture stop 3, and a polarization beam splitter is formed. 4 and is transmitted by the polarization characteristics of the polarizing beam splitter 4. The light beam emitted from the first light source 1 is linearly polarized light that oscillates in the sub-scan section.
【0024】一方、第2の光源11から出射された光束
は第2のコリメーターレンズ12により略平行光束に変
換され、第2の開口絞り13により光束径が整形され、
1/2波長板14に入射する。第2の光源11から出射
された光束は副走査断面内で振動する直線偏光である。
1/2波長板14に入射した光束は該1/2波長板14
により主走査断面内で振動する直線偏光に変換され、偏
光ビームスプリッター4に入射し、該偏光ビームスプリ
ッター4の偏光特性により反射される。On the other hand, the light beam emitted from the second light source 11 is converted into a substantially parallel light beam by the second collimator lens 12, and the light beam diameter is shaped by the second aperture stop 13.
The light enters the half-wave plate 14. The light beam emitted from the second light source 11 is linearly polarized light that oscillates in the sub-scan section.
The light beam incident on the half-wave plate 14 is
Is converted into linearly polarized light that oscillates in the main scanning section, enters the polarization beam splitter 4, and is reflected by the polarization characteristics of the polarization beam splitter 4.
【0025】そして偏光ビームスプリッター4から射出
される第1の光源1からの光束と第2の光源11からの
光束は略々重なって射出される。尚、このとき2つの光
束は厳密には少なくとも副走査断面においては互いに平
行ではなく有限の角度を成している。これは2つの光束
を被走査面30上で副走査方向に分離した状態で同時に
走査させるからである。The light beam emitted from the polarizing beam splitter 4 from the first light source 1 and the light beam emitted from the second light source 11 are substantially overlapped and emitted. In this case, the two light beams are not strictly parallel to each other but at a finite angle at least in the sub-scan section. This is because the two light beams are simultaneously scanned on the surface to be scanned 30 while being separated in the sub-scanning direction.
【0026】そして偏光ビームスプリッター4から射出
された2つの直線偏光の光束は1/4波長板21により
円偏光の光束に変換された後、負レンズ22により弱発
散光束に変換され、シリンドリカルレンズ23に入射し
ている。シリンドリカルレンズ23に入射した弱発散光
束のうち副走査断面内においては光束は収束され、折り
返しミラー24を介して第2、第1のレンズ27,26
を透過して光偏向器25の偏向面25aに入射し、該偏
向面25a近傍にほぼ線像(主走査方向に長手の線像)
として結像している。このとき光偏向器25の偏向面2
5aの面法線に対して所定の角度を持って該偏向面25
aに入射している。即ち2つの光束は偏向面25aに対
し所定の角度をもって斜め方向から入射している。これ
は偏向面25aからの反射光束が折り返しミラー24へ
到達し、第1、第2の光源1,11側へ戻らないように
光路を分離するためである。The two linearly polarized light beams emitted from the polarizing beam splitter 4 are converted into circularly polarized light beams by a quarter-wave plate 21, then converted into a weakly divergent light beam by a negative lens 22, and a cylindrical lens 23. Incident on Of the weakly divergent light beams incident on the cylindrical lens 23, the light beams are converged in the sub-scanning cross section, and the second and first lenses 27 and 26 are turned through the turning mirror 24.
And enters the deflecting surface 25a of the optical deflector 25, and is substantially a line image near the deflecting surface 25a (a line image elongated in the main scanning direction).
As an image. At this time, the deflecting surface 2 of the optical deflector 25
The deflection surface 25 has a predetermined angle with respect to the surface normal of 5a.
a. That is, the two light beams enter the deflecting surface 25a obliquely at a predetermined angle. This is to separate the optical path so that the reflected light beam from the deflection surface 25a reaches the turning mirror 24 and does not return to the first and second light sources 1 and 11.
【0027】他方の主走査断面内においては光束はその
ままの状態(弱発散光束の状態)で第2、第1のレンズ
27,26を透過することによって略平行光束に変換さ
れ、光偏向器25の偏向角の中央、もしくは略中央から
偏向面25aに入射している(正面入射)。このときの
略平行光束の光束幅は主走査方向において光偏向器25
の偏向面25aのファセット幅に対し十分広くなるよう
に設定している(オーバーフィールド光学系)。In the other main scanning section, the light beam is converted into a substantially parallel light beam by passing through the second and first lenses 27 and 26 as it is (a weakly divergent light beam), and the light deflector 25 is turned on. Is incident on the deflecting surface 25a from the center or almost the center of the deflection angle (front incidence). At this time, the light beam width of the substantially parallel light beam is changed by the light deflector 25 in the main scanning direction.
Is set to be sufficiently large with respect to the facet width of the deflection surface 25a (overfield optical system).
【0028】そして光偏向器25の偏向面25aで偏向
された2つの光束は第1、第2、第3のレンズ26,2
7,28、そしてミラー29を介して感光ドラム面30
上に導光され、該光偏向器25を矢印A方向に回転させ
ることによって、該感光ドラム面30上を矢印B方向
(主走査方向)に同時に光走査している。これにより記
録媒体としての感光ドラム面30上に画像記録を行なっ
ている。The two light beams deflected by the deflecting surface 25a of the light deflector 25 are first, second, and third lenses 26, 2
7, 28, and the photosensitive drum surface 30 via the mirror 29
The light is guided upward, and the light deflector 25 is rotated in the direction of arrow A, thereby simultaneously scanning the photosensitive drum surface 30 in the direction of arrow B (main scanning direction). Thus, an image is recorded on the photosensitive drum surface 30 as a recording medium.
【0029】図3は本実施形態の光偏向器25の偏向面
25a上における反射率の変化を示したグラフである。
同図において被走査面30上での有効走査領域の両端部
を走査する状態のときの偏向面25aの面法線と、折り
返しミラー24から偏向面25aへ向かう有効走査領域
の両端部を走査する光束との成す角度を各々θa、θb
とする。そのときの偏向面25aの反射率は共にR1で
ある。有効走査領域の中央を走査する状態のときの偏向
面25aの面法線と、折り返しミラー24から偏向面2
5aへ向かう有効走査領域の中央を走査する光束との成
す角度は略0度であり、そのときの偏向面25aの反射
率はR0である。したがって反射率Rは角度0度を中心
として対象な特性を示し、偏向走査につれて角度θがθ
aから0度を経由してθbまで変化する状態に対応する
反射率の変化は|R0−R1|である。FIG. 3 is a graph showing a change in reflectance on the deflection surface 25a of the optical deflector 25 of the present embodiment.
In the figure, the surface normal of the deflecting surface 25a when both ends of the effective scanning area on the scanned surface 30 are scanned, and both ends of the effective scanning area from the folding mirror 24 toward the deflecting surface 25a are scanned. The angles formed by the light beam are θa and θb, respectively.
And The reflectance of the deflection surface 25a at that time is R1. The surface normal of the deflecting surface 25a when scanning the center of the effective scanning area and the deflecting surface 2
The angle formed by the light beam scanning the center of the effective scanning area toward 5a is substantially 0 degree, and the reflectance of the deflecting surface 25a at that time is R0. Therefore, the reflectance R shows a characteristic characteristic centering on the angle 0 °, and the angle θ becomes θ with the deflection scanning.
The change in reflectivity corresponding to the state of changing from a to 0b through 0 degrees is | R0-R1 |.
【0030】本実施形態における|R0−R1|で表わ
される反射率の差分値は前記図6で説明した|Ra−R
b|で表わされる反射率の差分値よりも小さい。これ
は、即ち一走査線中における被走査面上での光量変化が
少ないという特長を表わすものである。特にアルミニウ
ムを素材として偏向面を形成する場合には好適な特性で
ある。つまり回転多面鏡の形状を形成する時間が短縮化
でき、また軽量な素材であるので回転に必要とする電力
の消費量も軽減できるものである。In the present embodiment, the difference value of the reflectance represented by | R0-R1 | is | Ra-R described in FIG.
It is smaller than the difference value of the reflectance represented by b |. This means that the change in the amount of light on the surface to be scanned in one scanning line is small. In particular, when the deflection surface is formed by using aluminum as a material, the characteristics are preferable. That is, the time required to form the shape of the rotating polygon mirror can be reduced, and the power consumption required for rotation can be reduced because the material is a lightweight material.
【0031】本実施形態において被走査面上でより均一
なる光量分布を得るためには、結像光学系20を構成す
る個々の第1、第2、第3のレンズ26,27,28の
表面に施す反射防止膜やミラー29の反射膜の特性値の
角度依存性も考慮した設定を行うことが可能である。つ
まり図3に示す反射率特性を持つ光偏向器を使用する場
合には角度θaもしくは角度θbに相当する軸外光束の
特性を角度θ0に相当する軸上光束の特性に対して被走
査面上への光量の到達効率がR0/R1倍に成るように
考慮するものである。これは図1に示す主走査断面内に
おいて折り返しミラー24から光偏向器25の偏向面2
5aへ向かう光束が該光偏向器25の偏向角の中央、も
しくは略中央から偏向面25aに入射させることで可能
と成る。In this embodiment, in order to obtain a more uniform light quantity distribution on the surface to be scanned, the surfaces of the first, second, and third lenses 26, 27, and 28 constituting the imaging optical system 20 are formed. Can be set in consideration of the angle dependence of the characteristic value of the antireflection film applied to the mirror and the reflection film of the mirror 29. That is, when the optical deflector having the reflectance characteristic shown in FIG. 3 is used, the characteristic of the off-axis light beam corresponding to the angle θa or the angle θb is different from the characteristic of the on-axis light beam corresponding to the angle θ0 on the surface to be scanned. It is considered that the efficiency of reaching the light amount to the light source becomes R0 / R1 times. This is because, in the main scanning section shown in FIG.
This is made possible by allowing the light beam traveling toward 5a to enter the deflection surface 25a from the center or substantially the center of the deflection angle of the light deflector 25.
【0032】ところで偏向面25aの反射膜、第1、第
2、第3のレンズ26,27,28で用いられる反射防
止膜、そしてミラー29の反射膜の特性は通常P偏光と
S偏光とでは異なる。ゆえに前述の如く1/4波長板2
1を用いて第1の光源1と第2の光源11から出射した
2つの光束を共に円偏光に変換しておくことは、両方の
光束共にP偏光成分、S偏光成分を略々等しく持つこと
であり、上記の各種の膜の偏光特性が与える被走査面上
での光量の不均一性を軽減することが可能と成り好まし
い。The characteristics of the reflection film on the deflection surface 25a, the antireflection film used in the first, second, and third lenses 26, 27, and 28, and the reflection film of the mirror 29 are generally different between P-polarized light and S-polarized light. different. Therefore, as described above, the 1/4 wavelength plate 2
Converting both light beams emitted from the first light source 1 and the second light source 11 into circularly polarized light using the light source 1 requires that both light beams have substantially equal P-polarized light components and S-polarized light components. It is preferable because it is possible to reduce the non-uniformity of the light amount on the surface to be scanned, which is given by the polarization characteristics of the various films.
【0033】図4(A)、(B)は各々前記図1で示す
主走査断面内において光偏向器25の偏向面25aと折
り返しミラー24から該偏向面25aへ向かう光束31
の光束幅との関係を示す部分模式図である。図4(A)
は偏向面25aの幅に対して光束31の幅の方が狭い例
(アンダーフィールド走査光学系)である。図4(B)
は光束31の幅の方が広い例(オーバーフィールド走査
光学系)である。本実施形態はいずれの設定に対しても
対応可能である。FIGS. 4A and 4B respectively show a light beam 31 traveling from the deflecting surface 25a of the optical deflector 25 and the turning mirror 24 to the deflecting surface 25a in the main scanning section shown in FIG.
FIG. 4 is a partial schematic diagram showing a relationship with a light beam width of FIG. FIG. 4 (A)
Is an example in which the width of the light beam 31 is smaller than the width of the deflection surface 25a (underfield scanning optical system). FIG. 4 (B)
Is an example in which the width of the light beam 31 is wider (overfield scanning optical system). This embodiment can deal with any setting.
【0034】しかるに図4(B)で示す設定においては
光偏向器(回転多面鏡)25の外接円径を小さくするこ
とが可能である。同じ結像光学系を使用して被走査面上
で同一サイズのスポットを形成する場合には、光偏向器
から結像光学系へ向かう光束の幅は同じである。しかる
に図4(A)に示す反射ならびに偏向の方式では、光偏
向器へ向かう光束と反射される光束の幅は同じであり、
光偏向器の回転により偏向面が紙面内で移動しても反射
された光束の幅を一定に保つために、結像光学系へ向か
う光束の幅よりも広い幅の偏向面を必要とするものであ
る。However, in the setting shown in FIG. 4B, the circumscribed circle diameter of the optical deflector (rotating polygon mirror) 25 can be reduced. When spots of the same size are formed on the surface to be scanned by using the same imaging optical system, the width of the light beam traveling from the optical deflector to the imaging optical system is the same. However, in the reflection and deflection methods shown in FIG. 4A, the width of the light beam going to the optical deflector and the width of the reflected light beam are the same.
In order to keep the width of the reflected light beam constant even if the deflection surface moves in the paper due to the rotation of the optical deflector, a deflection surface with a width wider than the width of the light beam going to the imaging optical system is required. It is.
【0035】他方、図4(B)に示す反射ならびに偏向
の方式では、結像光学系へ向かう光束の幅は偏向面25
aの幅で決定される。したがって光偏向器の偏向面の数
が同一であれば、図4(B)に示す方式で使用される光
偏向器25の方が外接円径は小さくなる。よって光偏向
器の回転に必要な消責電力も小さくてすみ省エネルギー
の観点からも好ましいものである。或いはまた、同じ消
費電力を許容するならば、図4(B)に示す反射ならび
に偏向の方式は、より高速に光偏向器を回転することが
可能である。すなわち高速走査にとってより有効な構成
である。On the other hand, in the reflection and deflection system shown in FIG. 4B, the width of the light beam going to the image forming optical system is
It is determined by the width of a. Therefore, if the number of deflecting surfaces of the optical deflector is the same, the circumscribed circle diameter of the optical deflector 25 used in the method shown in FIG. Therefore, the power required for the rotation of the optical deflector is small, which is preferable from the viewpoint of energy saving. Alternatively, if the same power consumption is allowed, the reflection and deflection method shown in FIG. 4B can rotate the optical deflector at a higher speed. That is, the configuration is more effective for high-speed scanning.
【0036】尚、本実施形態においては2つの光源1,
11から各々出射された光束を略同一方向に向けて進行
させる光学素子として偏光ビームスプリッター4を用い
たが、これに限定されることはなく、例えば透過率と反
射率が共に50%のビームスプリッター(ハーフミラ
ー)を用いても良い。このときは1/2波長板14を用
いずに、さらには1/4波長板21を用いずに構成する
ことができる。In this embodiment, the two light sources 1
Although the polarizing beam splitter 4 is used as an optical element for causing the light beams respectively emitted from the light beams 11 to travel in substantially the same direction, the present invention is not limited to this. For example, the beam splitter has a transmittance and a reflectance of 50%. (Half mirror) may be used. In this case, the configuration can be made without using the half-wave plate 14 and further without using the quarter-wave plate 21.
【0037】また本実施形態においては2つの光源1,
11を各々別々に設け、該2つの光源1,11から出射
した光束を光学素子4により略同一方向に進行させた
が、これに限らず、例えば複数の発光部(発光点)を副
走査方向に列状に配列した半導体アレイレーザーを光源
手段として用いても良い。このときは光学素子4、1/
2波長板14、そして1/4波長板21等を用いずに構
成することができる。尚、その他の構成及び光学的作用
は前述の実施形態1と略同様である。In this embodiment, two light sources 1
11 are provided separately, and the light beams emitted from the two light sources 1 and 11 are made to travel in substantially the same direction by the optical element 4. However, the present invention is not limited to this. Semiconductor array lasers arranged in rows may be used as light source means. In this case, the optical element 4, 1 /
The configuration can be made without using the two-wavelength plate 14, the quarter-wavelength plate 21, and the like. Other configurations and optical functions are substantially the same as those in the first embodiment.
【0038】また本実施形態においてはマルチビーム走
査光学系及びそれを用いたマルチビーム走査装置につい
て説明したが、もちろんシングルビームの走査光学系及
びそれを用いた走査装置においても適用することができ
ることは言うまでもない。In this embodiment, a multi-beam scanning optical system and a multi-beam scanning device using the same have been described. However, it is needless to say that the present invention can be applied to a single-beam scanning optical system and a scanning device using the same. Needless to say.
【0039】[0039]
【発明の効果】本発明によれば前述の如く複数の光束を
用いて被走査面上を走査することで高速化を図りつつ、
また該被走査面上での光量の均一性を損なうことなく高
速に、且つ低消費電力で走査を行うことができるマルチ
ビーム走査光学系及びそれを用いたマルチビーム走査装
置を達成することができる。According to the present invention, as described above, the scanning speed is increased by scanning the surface to be scanned using a plurality of light beams,
Further, it is possible to achieve a multi-beam scanning optical system and a multi-beam scanning apparatus using the same, which can perform scanning at high speed and with low power consumption without deteriorating the uniformity of the light amount on the surface to be scanned. .
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図1】 本発明の実施形態1の要部上面図FIG. 1 is a top view of a main part according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 図1の要部側面図FIG. 2 is a side view of a main part of FIG. 1;
【図3】 本発明の実施形態1の光偏向器の偏向面上に
おける反射率の変化を表わすグラフFIG. 3 is a graph showing a change in reflectance on a deflection surface of the optical deflector according to the first embodiment of the present invention.
【図4】 本発明の実施形態1の光学系の形態を示す説
明図FIG. 4 is an explanatory view showing a form of an optical system according to the first embodiment of the present invention.
【図5】 従来のマルチビーム走査装置の要部概略図FIG. 5 is a schematic diagram of a main part of a conventional multi-beam scanning device.
【図6】 従来の光偏向器の偏向面上における反射率の
変化を表わすグラフFIG. 6 is a graph showing a change in reflectance on a deflection surface of a conventional optical deflector.
1 第1の光源 2 第1のコリメーターレンズ 3 第1の開口絞り 4 光学素子 11 第2の光源 12 第2のコリメーターレンズ 13 第2の開口絞り 14 1/2波長板 20 結像光学系 21 1/4波長板 22 負レンズ 23 シリンドリカルレンズ 24 折り返しミラー 25 光偏向器 25a 偏向面 26 第1のレンズ 27 第2のレンズ 28 第3のレンズ 29 ミラー 30 被走査面(感光ドラム面) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st light source 2 1st collimator lens 3 1st aperture stop 4 optical element 11 2nd light source 12 2nd collimator lens 13 2nd aperture stop 14 1/2 wavelength plate 20 imaging optical system 21 Quarter Wavelength Plate 22 Negative Lens 23 Cylindrical Lens 24 Folding Mirror 25 Optical Deflector 25a Deflection Surface 26 First Lens 27 Second Lens 28 Third Lens 29 Mirror 30 Scanned Surface (Photosensitive Drum Surface)
Claims (10)
射された光束を略同一方向に向けて進行させる光学素子
と、該光学素子を通過した複数の光束を偏向する光偏向
器と、該光偏向器で偏向された複数の光束を被走査面上
に結像させる結像光学系と、有するマルチビーム走査光
学系において、 該光学素子から該光偏向器へ入射する複数の光束は、副
走査断面内においては該光偏向器の偏向面の面法線に対
して所定の角度を持って該偏向面に入射し、主走査断面
内においては、該光偏向器の偏向角の中央、もしくは略
中央から該偏向面に入射することを特徴とするマルチビ
ーム走査光学系。A plurality of light sources; an optical element that causes light beams emitted from the plurality of light sources to travel in substantially the same direction; an optical deflector that deflects the plurality of light beams that have passed through the optical element; An imaging optical system that forms an image of a plurality of light beams deflected by the light deflector on a surface to be scanned; and a multi-beam scanning optical system having the plurality of light beams incident on the light deflector from the optical element. In the sub-scanning section, the light deflector enters the deflecting surface at a predetermined angle with respect to the surface normal of the deflecting surface, and in the main scanning section, the center of the deflection angle of the optical deflector, Alternatively, a multi-beam scanning optical system characterized by being incident on the deflection surface from substantially the center.
る複数の光束の主走査方向の光束幅は、該光偏向器の偏
向面の主走査方向の幅よりも広いことを特徴とする請求
項1記載のマルチビーム走査光学系。2. A light beam width in a main scanning direction of a plurality of light beams entering the optical deflector from the optical element is wider than a width of a deflection surface of the light deflector in a main scanning direction. Item 2. The multi-beam scanning optical system according to Item 1.
ズと、少なくとも1つのミラーを有し、前記光学素子か
ら前記光偏向器へ入射する複数の光束は、該少なくとも
1つのレンズを通過することを特徴とする請求項1又は
2記載のマルチビーム走査光学系。3. The imaging optical system has at least one lens and at least one mirror, and a plurality of light beams entering the optical deflector from the optical element pass through the at least one lens. 3. The multi-beam scanning optical system according to claim 1, wherein:
ウムより成ることを特徴とする請求項1又は2記載のマ
ルチビーム走査光学系。4. A multi-beam scanning optical system according to claim 1, wherein a material of a deflecting surface of said optical deflector is made of aluminum.
のマルチビーム走査光学系と、記録媒体とを搭載したこ
とを特徴とするマルチビーム走査装置。5. A multi-beam scanning apparatus comprising the multi-beam scanning optical system according to claim 1 and a recording medium.
された複数の光束を光偏向器に入射させる入射光学系
と、 該光偏向器で偏向された複数の光束を被走査面上に結像
させる結像光学系と、有するマルチビーム走査光学系に
おいて、 該入射光学系から該光偏向器へ入射する複数の光束は、
副走査断面内においては該光偏向器の偏向面の面法線に
対して所定の角度を持って該偏向面に入射し、主走査断
面内においては、該光偏向器の偏向角の中央、もしくは
略中央から該偏向面に入射することを特徴とするマルチ
ビーム走査光学系。6. An incident optical system for causing a plurality of light beams emitted from light source means having a plurality of light emitting portions to enter an optical deflector, and connecting the plurality of light beams deflected by the optical deflector onto a surface to be scanned. An imaging optical system for imaging, and a multi-beam scanning optical system having a plurality of light beams incident on the optical deflector from the incident optical system;
In the sub-scanning section, the light deflector enters the deflecting surface at a predetermined angle with respect to the surface normal of the deflecting surface, and in the main scanning section, the center of the deflection angle of the optical deflector, Alternatively, a multi-beam scanning optical system characterized by being incident on the deflection surface from substantially the center.
する複数の光束の主走査方向の光束幅は、該光偏向器の
偏向面の主走査方向の幅よりも広いことを特徴とする請
求項6記載のマルチビーム走査光学系。7. The light beam width of a plurality of light beams entering the optical deflector from the incident optical system in the main scanning direction is wider than the width of the deflection surface of the light deflector in the main scanning direction. A multi-beam scanning optical system according to claim 6.
ズと、少なくとも1つのミラーを有し、前記光源手段か
ら前記光偏向器へ入射する複数の光束は、該少なくとも
1つのレンズを通過することを特徴とする請求項6又は
7記載のマルチビーム走査光学系。8. The imaging optical system has at least one lens and at least one mirror, and a plurality of light beams incident on the optical deflector from the light source pass through the at least one lens. The multi-beam scanning optical system according to claim 6, wherein:
ウムより成ることを特徴とする請求項6又は7記載のマ
ルチビーム走査光学系。9. The multi-beam scanning optical system according to claim 6, wherein a material of a deflection surface of said optical deflector is made of aluminum.
載のマルチビーム走査光学系と、記録媒体とを搭載した
ことを特徴とするマルチビーム走査装置。10. A multi-beam scanning apparatus comprising the multi-beam scanning optical system according to claim 6 and a recording medium.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24526799A JP2001066527A (en) | 1999-08-31 | 1999-08-31 | Multibeam scanning optical system and multibeam scanner using the system |
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Publications (2)
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Family Applications (1)
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6995887B2 (en) | 2004-05-17 | 2006-02-07 | Konica Minolta Business Technologies, Inc. | Laser scanning apparatus |
US7253938B2 (en) | 2003-08-11 | 2007-08-07 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Laser scanning apparatus |
CN117724073A (en) * | 2023-12-15 | 2024-03-19 | 深圳瑞纳电子技术发展有限公司 | Active optical induction system and laser radar |
-
1999
- 1999-08-31 JP JP24526799A patent/JP2001066527A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117724073A (en) * | 2023-12-15 | 2024-03-19 | 深圳瑞纳电子技术发展有限公司 | Active optical induction system and laser radar |
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