JP2003029183A - Optical scanner - Google Patents

Optical scanner

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JP2003029183A
JP2003029183A JP2001217207A JP2001217207A JP2003029183A JP 2003029183 A JP2003029183 A JP 2003029183A JP 2001217207 A JP2001217207 A JP 2001217207A JP 2001217207 A JP2001217207 A JP 2001217207A JP 2003029183 A JP2003029183 A JP 2003029183A
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JP
Japan
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lens
polygon mirror
scanned
scanning
light
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Application number
JP2001217207A
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Japanese (ja)
Inventor
Kenzo Okubo
憲造 大久保
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize compact size, reduction in cost and simplification of the assembling work of an optical scanner by reducing the number of parts in providing two optical means, which are to be arranged in between a rotary polygon mirror and a surface to be scanned. SOLUTION: An fθ lens 122 for changing a beam 105 emitted from parallel beams to contraction light for forming an image to a specified size on the surface of a photoreceptor drum 200, in the scanning surface direction and changing constant angular velocity motion to constant speed motion in the scanning surface direction on the surface of the drum 200, and a toroidal lens 126 correcting the plane tilt of the beam 105 and also forming the image in the specified size on the surface of the drum 200 from diffused light, in a direction orthogonal to the scanning surface direction, are provided in the optical path of the emitted beam leading to the drum 200 from a polygon mirror 120. The fθ lens is constituted of a single cylindrical lens, and by eliminating a concave lens, number of parts is reduced.

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】この発明は、電子写真方式に
よる画像形成を行う画像形成装置等に用いられ、光ビー
ム照射手段から照射した光ビームによって被走査面を走
査する光走査装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical scanning device which is used in an image forming apparatus for forming an image by an electrophotographic method and which scans a surface to be scanned with a light beam emitted from a light beam irradiating means.

【0002】[0002]

【従来の技術】電子写真方式の画像形成を行う複写機等
の画像形成装置では、単一極性の電荷が均一に付与され
た感光体表面に対して光走査装置から画像データによっ
て変調された画像光(光ビーム)を照射し、感光体表面
(被走査面)に光導電作用による静電潜像を形成する。
光走査装置は、半導体レーザ等の光源を含む光ビーム照
射手段を画像データに基づいて駆動し、光ビーム照射手
段から照射された画像光を感光体表面に結像させた状態
で、感光体表面を主走査方向に走査する。このため、光
走査装置は、周面を複数の反射面によって構成した回転
多面鏡、及び、光の等角速度運動を等速度運動に変換す
るfθレンズを備えており、回転多面鏡を所定速度で回
転させるとともに、等角速度運動する回転多面鏡の各反
射面に対して光ビーム照射手段から照射された画像光を
配光し、回転多面鏡の各反射面において反射した画像光
を等速度運動に変換して感光体表面に照射する。
2. Description of the Related Art In an image forming apparatus such as a copying machine for performing electrophotographic image formation, an image modulated by image data from an optical scanning device is applied to a surface of a photoconductor to which a single-polarity charge is uniformly applied. Light (light beam) is irradiated to form an electrostatic latent image on the surface of the photoconductor (scanned surface) by photoconductive action.
The optical scanning device drives a light beam irradiating means including a light source such as a semiconductor laser based on image data to form an image of the image light radiated from the light beam irradiating means on the surface of the photoconductor. Are scanned in the main scanning direction. For this reason, the optical scanning device is provided with a rotary polygonal mirror whose peripheral surface is composed of a plurality of reflecting surfaces, and an fθ lens which converts a constant angular velocity motion of light into a constant velocity motion. While rotating, the image light emitted from the light beam irradiating means is distributed to each reflecting surface of the rotating polygon mirror that moves at a constant angular velocity, and the image light reflected on each reflecting surface of the rotating polygon mirror is converted into a uniform velocity motion. It is converted and irradiated on the surface of the photoconductor.

【0003】このような光走査装置として、光ビーム照
射手段から照射された入射ビームが回転多面鏡の複数の
反射面に同時に入射する所謂オーバフィル型の光走査装
置がある。例えば、特開平11−218702号公報に
は、図7に示すように、光ビーム照射手段61から照射
された光ビームをfθレンズ62における走査方向の中
央部の下側を経由して回転多面鏡63の反射面63aに
配光するとともに、回転多面鏡63の反射面63aにお
ける光ビームの反射光をfθレンズ62における走査方
向の中央部の上側からシリンドリカルミラー66を経由
して被走査面64に配光するようにした構成が開示され
ている。
As such an optical scanning device, there is a so-called overfill type optical scanning device in which an incident beam emitted from a light beam irradiating means is simultaneously incident on a plurality of reflecting surfaces of a rotary polygon mirror. For example, in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 11-218702, as shown in FIG. 7, a light beam emitted from a light beam irradiating means 61 is passed through a lower side of a central portion of an fθ lens 62 in a scanning direction to form a rotary polygon mirror. 63 is distributed to the reflecting surface 63a of the rotary polygon mirror 63, and the reflected light of the light beam on the reflecting surface 63a of the rotary polygon mirror 63 is passed from the upper side of the central portion of the fθ lens 62 in the scanning direction to the scanned surface 64 via the cylindrical mirror 66. A configuration for distributing light is disclosed.

【0004】オーバフィル型の光走査装置は、入射ビー
ムを回転多面鏡の単一の反射面の一部にのみ入射させる
アンダーフィル型の光走査装置に比較して、光学系の透
過光率の低さを補うため、及び、入射ビームの一部を被
走査面側に反射するために、より高出力の光ビーム照射
手段が必要になり、出射ビームが走査する被走査体上の
走査方向の光量が不均一になり易い欠点があるが、被走
査面上に一定サイズのビームスポットを形成するために
必要な反射面の面積を小さくすることができ、同一直径
の回転多面鏡により多くの反射面を形成して回転多面鏡
の回転速度を比較的低速にできるようになり、回転多面
鏡の回転力を発生するモータを小型化できる利点があ
る。
The overfill type optical scanning device has a higher transmission light rate of the optical system than the underfill type optical scanning device in which the incident beam is incident on only a part of a single reflecting surface of the rotating polygon mirror. In order to compensate for the lowness and to reflect a part of the incident beam to the surface to be scanned, a higher-power light beam irradiating means is required. Although there is a drawback that the amount of light tends to be non-uniform, it is possible to reduce the area of the reflecting surface required to form a beam spot of a certain size on the surface to be scanned, and to use the rotating polygon mirror of the same diameter to reflect more light. Since the surface can be formed and the rotational speed of the rotary polygon mirror can be made relatively low, there is an advantage that the motor for generating the rotational force of the rotary polygon mirror can be downsized.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、オーバ
フィル型の光走査装置では、走査効率を向上するために
回転多面鏡の反射面数を多くして走査角度が大きくなる
ようにする必要があり、適正な光学特性を得るために、
回転多面鏡と被走査面との間に、凹レンズ及びシリンド
リカルレンズからなる2枚のfθレンズと1枚のシリン
ドリカルミラーとの3枚の光学手段を配置しており、部
品点数の増加によってコストが高騰するとともに、組立
時の調整作業が煩雑化する問題があった。また、出射ビ
ームが3枚の光学手段を経由するため、光量の著しい低
下を防ぐ上でfθレンズの樹脂化が難しく、樹脂化でき
たとしても特殊コートが必要で十分なコストダウンを実
現することができない。
However, in the overfill type optical scanning device, it is necessary to increase the number of reflecting surfaces of the rotary polygon mirror to increase the scanning angle in order to improve the scanning efficiency. To obtain proper optical characteristics,
Between the rotary polygon mirror and the surface to be scanned, three optical means, that is, two fθ lenses consisting of a concave lens and a cylindrical lens and one cylindrical mirror are arranged, and the cost increases due to an increase in the number of parts. In addition, there is a problem that the adjustment work during assembly becomes complicated. Further, since the outgoing beam passes through the three optical means, it is difficult to resinize the fθ lens in order to prevent a significant decrease in the amount of light. Even if the fθ lens can be resinized, a special coat is required and a sufficient cost reduction is realized. I can't.

【0006】この発明の目的は、回転多面鏡と被走査面
との間に配置すべき光学手段を2枚にすることにより、
部品点数の削減による装置の小型化、コストダウン及び
組立作業の簡略化を実現することができるオーバフィル
型の光走査装置を提供することにある。
The object of the present invention is to provide two optical means to be arranged between the rotary polygon mirror and the surface to be scanned,
It is an object of the present invention to provide an overfill type optical scanning device which can realize downsizing of the device by reducing the number of parts, cost reduction and simplification of assembly work.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は、上記の課題
を解決するための手段として、以下の構成を備えてい
る。
The present invention has the following structure as means for solving the above problems.

【0008】(1)光ビーム照射手段から照射された入
射ビームを回転多面鏡の複数の反射面に同時に入射さ
せ、回転多面鏡の反射面で反射した出射ビームによって
被走査面を走査する光走査装置において、回転多面鏡と
被走査面との間の出射ビームの光路中に、出射ビームを
走査面方向について被走査面に結像させるとともに出射
ビームの等角速度運動を等速度運動に変換するシリンド
リカルレンズと、出射ビームを走査面に直交する方向に
ついて被走査面に結像させるトロイダルレンズと、を配
置したことを特徴とする。
(1) Optical scanning in which an incident beam emitted from a light beam irradiating means is simultaneously incident on a plurality of reflecting surfaces of a rotary polygon mirror, and a surface to be scanned is scanned by an outgoing beam reflected by the reflecting surface of the rotary polygon mirror. In the device, in the optical path of the outgoing beam between the rotating polygon mirror and the surface to be scanned, a cylindrical shape that forms the outgoing beam into an image on the surface to be scanned in the scanning plane direction and converts the uniform angular velocity motion of the outgoing beam into a uniform velocity motion. It is characterized in that a lens and a toroidal lens for forming an image of an outgoing beam on a surface to be scanned in a direction orthogonal to the scanning surface are arranged.

【0009】この構成においては、回転多面鏡と被走査
面との間に配置されたシリンドリカルレンズとトロイダ
ルレンズとの2枚の光学手段により、回転多面鏡の反射
面において反射した出射ビームが走査面方向及び走査面
方向に直交する方向について被走査面上に結像するとと
もに、走査方向に等速度で移動する。したがって、出射
ビームによって被走査面を等速度走査するために、回転
多面鏡と被走査面との間に凹レンズを備える必要がな
く、部品点数が削減される。
In this structure, the outgoing beam reflected on the reflecting surface of the rotary polygon mirror is scanned by the two optical means, the cylindrical lens and the toroidal lens, which are arranged between the rotary polygon mirror and the surface to be scanned. The image is formed on the surface to be scanned in the direction orthogonal to the scanning direction and the direction of the scanning surface, and moves at the same speed in the scanning direction. Therefore, it is not necessary to provide a concave lens between the rotary polygon mirror and the surface to be scanned in order to scan the surface to be scanned at a constant speed by the emitted beam, and the number of parts is reduced.

【0010】(2)前記シリンドリカルレンズの一部
は、光ビーム照射手段と回転多面鏡との間の入射ビーム
の光路中に位置することを特徴とする。
(2) Part of the cylindrical lens is located in the optical path of the incident beam between the light beam irradiation means and the rotary polygon mirror.

【0011】この構成においては、光ビーム照射手段か
ら照射された入射ビームが、シリンドリカルレンズの一
部を通過して回転多面鏡に配光される。したがって、光
ビーム照射手段から照射された拡散光の入射ビームが、
出射ビームを被走査面に結像させるシリンドリカルレン
ズの一部を用いて走査面方向について平行光にして回転
多面鏡に配光される。
In this structure, the incident beam emitted from the light beam emitting means passes through a part of the cylindrical lens and is distributed to the rotary polygon mirror. Therefore, the incident beam of diffused light emitted from the light beam emitting means is
The emitted beam is collimated in the scanning plane direction by using a part of a cylindrical lens that forms an image on the surface to be scanned and is distributed to the rotary polygon mirror.

【0012】(3)前記シリンドリカルレンズは、屈折
率が1.7〜1.923であることを特徴とする。
(3) The cylindrical lens is characterized by having a refractive index of 1.7 to 1.923.

【0013】この構成においては、シリンドリカルレン
ズの屈折率が1.7から物理的な限界である1.923
までにされる。したがって、回転多面鏡の反射面で反射
した走査面方向について平行光の出射ビームが、シリン
ドリカルレンズによって過大な像面湾曲を生じることな
く被走査面に確実に結像する。
In this structure, the refractive index of the cylindrical lens is 1.7, which is a physical limit of 1.923.
To be done. Therefore, the outgoing beam of parallel light reflected by the reflecting surface of the rotary polygon mirror in the scanning surface direction is reliably imaged on the surface to be scanned without causing an excessive curvature of field due to the cylindrical lens.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1は、この発明の実施形態に係
る光走査装置であるレーザスキャンユニットが適用され
る画像形成装置の要部の構成を示す図である。画像形成
装置1は、円筒状の感光体ドラム200を回転自在に支
持しており、この感光体ドラム200の周囲に、帯電器
201、現像ユニット202、転写器203及びクリー
ナ204を感光体ドラム200の回転方向に沿ってこの
順に配置している。感光体ドラム200の表面は、この
発明の被走査面であり、感光体ドラム200の回転方向
における帯電器201との対向位置から現像ユニット2
02との対向位置までの間において、レーザスキャンユ
ニット22の出射ビームによって露光される。画像形成
装置1には、給紙カセット210から給紙ローラ211
によって1枚ずつ給紙された用紙Pの搬送経路が構成さ
れており、この搬送経路における感光体ドラム200と
転写器203との間の下流側には、用紙Pを加熱及び加
圧する定着装置23が配置されている。
1 is a diagram showing a configuration of a main part of an image forming apparatus to which a laser scanning unit which is an optical scanning device according to an embodiment of the present invention is applied. The image forming apparatus 1 rotatably supports a cylindrical photosensitive drum 200, and a charger 201, a developing unit 202, a transfer unit 203, and a cleaner 204 are provided around the photosensitive drum 200 so as to surround the photosensitive drum 200. Are arranged in this order along the direction of rotation. The surface of the photoconductor drum 200 is the surface to be scanned according to the present invention, and is located from the position facing the charger 201 in the rotation direction of the photoconductor drum 200 to the developing unit 2.
The laser beam emitted from the laser scanning unit 22 is exposed up to the position facing the laser beam 02. The image forming apparatus 1 includes a sheet feeding cassette 210 to a sheet feeding roller 211.
A transport path for the sheets P fed one by one is configured by the fixing device 23 that heats and pressurizes the paper P on the downstream side of the transport path between the photoconductor drum 200 and the transfer unit 203. Are arranged.

【0015】画像形成装置1における画像形成時には、
感光体ドラム200が所定の速度で回転し、帯電器20
1によって感光体ドラム200の表面に単一極性の電荷
が均一に帯電される。この後、レーザスキャンユニット
22によって画像データに基づいて変調されたレーザ光
の画像光である出射ビームが、感光体ドラム200の表
面に露光照射され、感光体ドラム200の表面には光導
電作用によって静電潜像が形成される。さらに、静電潜
像が形成された感光体ドラム200の表面に対して現像
ユニット202から現像剤が供給され、静電潜像が現像
剤像に顕像化される。
During image formation in the image forming apparatus 1,
The photoconductor drum 200 rotates at a predetermined speed, and the charger 20
By 1, the surface of the photosensitive drum 200 is uniformly charged with a single polarity. Thereafter, an emission beam, which is image light of laser light modulated by the laser scan unit 22 based on image data, is exposed and irradiated onto the surface of the photoconductor drum 200, and the surface of the photoconductor drum 200 is photoconductively activated. An electrostatic latent image is formed. Further, the developer is supplied from the developing unit 202 to the surface of the photosensitive drum 200 on which the electrostatic latent image is formed, and the electrostatic latent image is visualized as a developer image.

【0016】感光体ドラム200の回転に先だって、給
紙カセット210から1枚の用紙Pが給紙されており、
感光体ドラム200の回転に同期して感光体ドラム20
0と転写器203との間に導かれる。ここで、転写器2
03によって感光体ドラム200の表面に担持されてい
た現像剤像が用紙Pの表面に転写され、現像剤像が転写
された用紙Pは、定着装置23において加熱及び加圧さ
れ、現像剤像が溶融して用紙Pの表面に堅牢に定着す
る。一方、転写器203との対向位置を通過した感光体
ドラム200の表面は、クリーナ204によって残留現
像剤の除去を受けた後、帯電、露光、現像及び転写の各
工程からなる画像形成プロセスに繰り返し使用される。
Prior to the rotation of the photosensitive drum 200, one sheet P is fed from the sheet feeding cassette 210,
The photosensitive drum 20 is synchronized with the rotation of the photosensitive drum 200.
0 and the transfer unit 203. Here, the transfer device 2
The developer image carried on the surface of the photoconductor drum 200 by 03 is transferred to the surface of the paper P, and the paper P on which the developer image is transferred is heated and pressed by the fixing device 23 to form a developer image. It is melted and firmly fixed on the surface of the paper P. On the other hand, the surface of the photosensitive drum 200 that has passed the position facing the transfer unit 203 is subjected to the removal of the residual developer by the cleaner 204, and then is repeatedly subjected to the image forming process including the steps of charging, exposing, developing and transferring. used.

【0017】図2は、上記レーザスキャンユニットの構
成を示す斜視図である。この発明の光走査装置であるレ
ーザスキャンユニット22は、光ビーム照射手段である
ビームユニット111、回転多面鏡であるポリゴンミラ
ー120、ビームユニット111からポリゴンミラー1
20に至る間に配置された入射光学系101、及び、ポ
リゴンミラー120から被走査面である感光体ドラム2
00の表面に至る間に配置された出射光学系102を備
えている。
FIG. 2 is a perspective view showing the structure of the laser scan unit. The laser scanning unit 22 which is the optical scanning device of the present invention includes a beam unit 111 which is a light beam irradiation unit, a polygon mirror 120 which is a rotary polygon mirror, and the beam unit 111 to the polygon mirror 1.
20 and an incident optical system 101 arranged between the two, and the photosensitive drum 2 which is a surface to be scanned from the polygon mirror 120.
The output optical system 102 is arranged so as to extend to the surface of 00.

【0018】ビームユニット111は、画像データに基
づいて変調された入射ビーム103であるレーザビーム
を照射する半導体レーザ112、入射ビーム103を平
行光に変換するコリメータレンズ113、入射ビーム1
03を走査方向に拡大する凹レンズ114、及び、矩形
の開口部115が形成された板状体の開口板115から
なる。入射光学系101としては、シリンドリカルレン
ズ116、入射折り返しミラー117及びfθレンズ1
22の一部が配置されている。
The beam unit 111 includes a semiconductor laser 112 that emits a laser beam that is an incident beam 103 that is modulated based on image data, a collimator lens 113 that converts the incident beam 103 into parallel light, and an incident beam 1.
03 is a concave lens 114 that expands in the scanning direction, and a plate-shaped aperture plate 115 in which a rectangular aperture 115 is formed. The incident optical system 101 includes a cylindrical lens 116, an incident folding mirror 117, and an fθ lens 1.
A part of 22 is arranged.

【0019】出射光学系102は、ポリゴンミラー12
0の反射面120aにおいて反射した出射ビーム105
を感光体ドラム200の表面に導くとともに、出射ビー
ム105を感光体ドラム200の表面を露光した時のビ
ームスポット108(108a〜108c)が所定の大
きさとなるように結像させ、さらに、出射ビーム105
を感光体ドラム200の表面において感光体ドラム20
0の回転軸に平行な主走査方向(Y方向)に等速度移動
させる。このため、出射光学系102は、ポリゴンミラ
ー120から感光体ドラム200に至る出射ビームの光
路中に、この発明のシリンドリカルレンズであるfθレ
ンズ122、出射折り返しミラー124、出射折り返し
ミラー125及びトロイダルレンズ126をこの順に配
置している。
The output optical system 102 is a polygon mirror 12.
The outgoing beam 105 reflected by the reflection surface 120a of 0
Is directed to the surface of the photosensitive drum 200, and the outgoing beam 105 is imaged so that the beam spot 108 (108a to 108c) when the surface of the photosensitive drum 200 is exposed becomes a predetermined size. 105
On the surface of the photosensitive drum 200
It is moved at a constant speed in the main scanning direction (Y direction) parallel to the 0 rotation axis. Therefore, the emission optical system 102 includes the fθ lens 122, the emission folding mirror 124, the emission folding mirror 125, and the toroidal lens 126, which are the cylindrical lenses of the present invention, in the optical path of the emission beam from the polygon mirror 120 to the photosensitive drum 200. Are arranged in this order.

【0020】fθレンズ122は、ポリゴンミラー12
0の各反射面120aにおいて走査面方向に平行光とし
て反射された出射ビーム105を走査面方向について感
光体ドラム200の表面に所定の大きさに結像させると
ともに、等速回転するポリゴンミラー120の表面に形
成された複数の反射面120aのそれぞれにおいて反射
することにより、走査面方向(Y方向)に等角速度で移
動する出射ビーム105を、感光体ドラム200の表面
において走査面方向に等速度で移動させるように偏光す
る。また、トロイダルレンズ126は、出射ビーム10
5の面倒れ補正を行うとともに、ポリゴンミラー120
の各反射面120aにおいて走査面方向に直交する方向
について拡散光として反射された出射ビーム105を走
査面方向に直交する方向について感光体ドラム200の
表面に所定の大きさに結像させる。
The fθ lens 122 is a polygon mirror 12
The output beam 105 reflected as parallel light in the scanning surface direction on each of the 0 reflection surfaces 120a is imaged in a predetermined size on the surface of the photosensitive drum 200 in the scanning surface direction, and the polygon mirror 120 that rotates at a constant speed is formed. The outgoing beam 105 that moves at a constant angular velocity in the scanning surface direction (Y direction) by being reflected by each of the plurality of reflecting surfaces 120a formed on the surface causes the outgoing beam 105 on the surface of the photosensitive drum 200 at a constant speed in the scanning surface direction. Polarize to move. Further, the toroidal lens 126 is used for the output beam 10
5, the polygon mirror 120
In each of the reflection surfaces 120a, the outgoing beam 105 reflected as diffused light in the direction orthogonal to the scanning surface direction is imaged in a predetermined size on the surface of the photosensitive drum 200 in the direction orthogonal to the scanning surface direction.

【0021】出射ビーム105は、ポリゴンミラー12
0の回転により、感光体ドラム200の表面を、走査面
方向(Y方向)にビームスポット位置108a、ビーム
スポット位置108b及びビームスポット位置108c
をこの順に通過して移動する。出射ビーム105が感光
体ドラム200の表面において画像形成に使用される画
像端部位置107aと画像端部位置107bとの間の主
走査ビーム域107を周期的に繰り返し移動する間に、
感光体ドラム200が所定の速度で回転する。このた
め、出射ビーム105は、各周期毎に感光体ドラム20
0の表面における円周方向の異なる位置を照射すること
になり、画像データに基づいて正確に画像を形成するた
めには、各周期毎の主走査ビーム域107の書き始めの
位置が感光体ドラム200の軸方向について一致するよ
うに、半導体レーザ112に対する1ライン毎の画像デ
ータの出力タイミングを各周期毎に同期させる必要があ
る。
The outgoing beam 105 is emitted from the polygon mirror 12.
By the rotation of 0, the beam spot position 108a, the beam spot position 108b, and the beam spot position 108c on the surface of the photosensitive drum 200 in the scanning plane direction (Y direction).
Move in this order. While the outgoing beam 105 periodically and repeatedly moves in the main scanning beam region 107 between the image end position 107a and the image end position 107b used for image formation on the surface of the photosensitive drum 200,
The photoconductor drum 200 rotates at a predetermined speed. Therefore, the outgoing beam 105 is emitted from the photosensitive drum 20 in each cycle.
Since different positions in the circumferential direction on the surface of No. 0 are irradiated, in order to form an image accurately based on the image data, the writing start position of the main scanning beam region 107 for each cycle is the photosensitive drum. It is necessary to synchronize the output timing of the image data for each line with respect to the semiconductor laser 112 in each cycle so that they coincide with each other in the axial direction of 200.

【0022】そこで、主走査ビーム域107外の出射ビ
ーム105のうち、走査方向における主走査ビーム域1
07より先に照射される光を、同期検出ビーム106
(106a〜106c)としてfθレンズ122を通過
後に同期折り返しミラー126を介して同期検出センサ
127に照射させ、同期検出センサ127による同期検
出ビーム106の受光タイミングに基づいて、半導体レ
ーザ112に対する1ライン毎の画像データの出力タイ
ミングを決定するようにしている。
Therefore, of the outgoing beam 105 outside the main scanning beam region 107, the main scanning beam region 1 in the scanning direction
The light emitted before 07 is synchronized with the detection beam 106.
As (106a to 106c), after passing through the fθ lens 122, the synchronous detection sensor 127 is irradiated through the synchronous folding mirror 126, and based on the light reception timing of the synchronous detection beam 106 by the synchronous detection sensor 127, line by line to the semiconductor laser 112. The output timing of the image data is determined.

【0023】なお、上記の構成において、出射折り返し
ミラー124,125は、必須のものではなく、レーザ
スキャンユニット22と感光体ドラム200との位置関
係に応じて配置されるものである。したがって、ポリゴ
ンミラー120の反射面120aにおいて反射した出射
ビーム105の出射方向にfθレンズ122、トロイダ
ルレンズ126及び感光体ドラム200が直線上に並ん
で配置される場合には、出射折り返しミラー124,1
25を省略することができる。
In the above structure, the output folding mirrors 124 and 125 are not essential, but are arranged according to the positional relationship between the laser scan unit 22 and the photosensitive drum 200. Therefore, when the fθ lens 122, the toroidal lens 126, and the photosensitive drum 200 are arranged in a straight line in the emission direction of the emission beam 105 reflected on the reflection surface 120a of the polygon mirror 120, the emission folding mirrors 124, 1 are arranged.
25 can be omitted.

【0024】図3(A)及び(B)は、上記レーザスキ
ャンユニットにおける入射ビーム及び出射ビームの状態
を示す平面図及び側面図である。ビームユニット111
において半導体レーザ112から照射された後、コリメ
ータレンズ113により平行光に変換され、凹レンズ1
14により走査方向に拡大され、開口板115により光
量分布を調整された入射ビーム103は、入射折り返し
ミラー117によって進行方向を変えられてfθレンズ
122の端部を斜め下方から上方に向かって通過する間
に走査面方向について拡散光から平行光に変換され、ポ
リゴンミラー120の反射面120aにおける高さ方向
の中央部分に照射される。
FIGS. 3A and 3B are a plan view and a side view showing states of an incident beam and an outgoing beam in the laser scan unit. Beam unit 111
In the concave lens 1 after being irradiated from the semiconductor laser 112, it is converted into parallel light by the collimator lens 113.
The incident beam 103, which has been expanded in the scanning direction by 14 and whose light amount distribution has been adjusted by the aperture plate 115, has its traveling direction changed by the incident folding mirror 117 and passes through the end of the fθ lens 122 from obliquely downward to upward. In the meantime, diffused light is converted into parallel light in the scanning plane direction, and the polygonal mirror 120 is irradiated on the central portion in the height direction of the reflecting surface 120a.

【0025】ポリゴンミラー120の反射面120aに
おいて反射した出射ビーム105は、ポリゴンミラー1
20の回転速度に応じた等角速度で走査面内を移動しつ
つ、fθレンズ122を斜め下方から上方に向かって通
過する。この間に、出射ビーム105は、走査面方向に
ついて平行光から感光体ドラム200の表面に所定の大
きさに結像する収縮光に変換されるとともに、感光体ド
ラム200の表面において走査面方向(感光体ドラム2
00の軸方向:Y方向)について等角速度運動から等速
度運動に偏光される。この後、出射ビーム105は、出
射折り返しミラー124,125により進行方向を変え
られてトロイダルレンズ126を通過し、この間に走査
面方向に直交する方向(X方向)について拡散光から感
光体ドラム200の表面に所定の大きさに結像する収縮
光に変換されて感光体ドラム200の表面に照射され
る。
The outgoing beam 105 reflected by the reflecting surface 120a of the polygon mirror 120 is reflected by the polygon mirror 1
The light beam passes through the fθ lens 122 from obliquely downward to upward while moving in the scanning plane at an equal angular speed according to the rotation speed of 20. During this time, the emitted beam 105 is converted from parallel light in the scanning surface direction into contracted light that forms an image on the surface of the photoconductor drum 200 to a predetermined size, and at the same time, on the surface of the photoconductor drum 200 (scanning surface direction). Body drum 2
(00 axis direction: Y direction) is polarized from a uniform angular velocity motion to a constant velocity motion. After that, the outgoing beam 105 is changed in traveling direction by the outgoing folding mirrors 124 and 125 and passes through the toroidal lens 126, while the outgoing beam 105 is diffused from the diffused light to the photosensitive drum 200 in a direction orthogonal to the scanning surface direction (X direction). It is converted into contracted light that forms an image of a predetermined size on the surface and is irradiated onto the surface of the photosensitive drum 200.

【0026】以上のように、この発明の実施形態に係る
レーザスキャンユニット22では、単一のシリンドリカ
ルレンズであるfθレンズ122によって、出射ビーム
105を走査面方向について平行光から感光体ドラム2
00の表面に所定の大きさに結像する収縮光に変換する
とともに、感光体ドラム200の表面において走査面方
向について等角速度運動から等速度運動に偏光する。ま
た、トロイダルレンズ126によって、射ビーム105
を走査面方向に直交する方向について拡散光から感光体
ドラム200の表面に所定の大きさに結像する収縮光に
変換する。
As described above, in the laser scan unit 22 according to the embodiment of the present invention, the output beam 105 is converted from the parallel light in the scanning plane direction by the fθ lens 122 which is a single cylindrical lens.
00 is converted into contracted light which forms an image of a predetermined size on the surface of the photosensitive drum 200, and is polarized from the uniform angular velocity motion to the constant velocity motion in the scanning surface direction on the surface of the photosensitive drum 200. In addition, the toroidal lens 126 allows the emitted beam 105
In the direction orthogonal to the scanning plane direction is converted from diffused light into contracted light that forms an image of a predetermined size on the surface of the photosensitive drum 200.

【0027】このため、fθレンズ122及びトロイダ
ルレンズ126の各面におけるY方向の曲率cy、X方
向の曲率cx、間隔d、屈折率n及び分散値νdの光学
的な諸元値を、図4に示すように設定している。ここ
に、第1面及び第2面は、fθレンズ122のポリゴン
ミラー120側の平面122a及び感光体ドラム200
側のシリンドリカル面122bであり、第3面及び第4
面は、トロイダルレンズ126のポリゴンミラー120
側の非球面126a及び感光体ドラム200側のトロイ
ダル面126bである。また、図4に示す値は、主走査
方向の焦点距離を360mm、トロイダルレンズ126
の感光体ドラム200側の面(第4面)126bと感光
体ドラム200の表面との間の距離を150mmとした
場合の例である。
Therefore, the optical specifications of the curvature cy in the Y direction, the curvature cx in the X direction, the spacing d, the refractive index n, and the dispersion value νd on each surface of the fθ lens 122 and the toroidal lens 126 are shown in FIG. It is set as shown in. Here, the first surface and the second surface are the flat surface 122 a of the fθ lens 122 on the polygon mirror 120 side and the photosensitive drum 200.
Side cylindrical surface 122b, the third surface and the fourth surface
The surface is the polygon mirror 120 of the toroidal lens 126.
The aspherical surface 126a on the side and the toroidal surface 126b on the side of the photosensitive drum 200. In addition, the values shown in FIG. 4 have a focal length in the main scanning direction of 360 mm and the toroidal lens 126.
In this example, the distance between the surface (fourth surface) 126b on the side of the photosensitive drum 200 and the surface of the photosensitive drum 200 is 150 mm.

【0028】なお、トロイダルレンズ126の各面12
6a,126bは、何れも非球面であり、図3(A)に
示すY−Z平面で図3(B)に示す曲線を、X軸を軸と
して回転させた非球面についての定義式 z=ch2 /〔1+{1−(k+1)c2 2 1/2
+A1h4 +A2h6 +A3h8 +A4h10 h=(x2 +y2 1/2 k=0 において、非球面126a及びトロイダル面126bの
それぞれについて、図5に示すように非球面係数を設定
している。なお、上記式において、cは曲率である。
Each surface 12 of the toroidal lens 126
6a and 126b are both aspherical surfaces, and are shown in FIG.
In the YZ plane shown, the curve shown in FIG.
Definition for an aspheric surface rotated by z = ch2/ [1+ {1- (k + 1) c2h2}1/2]
+ A1hFour+ A2h6+ A3h8+ A4hTen h = (x2+ Y2)1/2 k = 0 At the aspherical surface 126a and the toroidal surface 126b.
For each, set the aspherical coefficient as shown in Figure 5.
is doing. In the above equation, c is the curvature.

【0029】この発明のレーザスキャンユニット22で
は、特に、出射ビーム105を走査面方向について平行
光から感光体ドラム200の表面に所定の大きさに結像
する収縮光に変換するとともに、感光体ドラム200の
表面において走査面方向について等角速度運動から等速
度運動に偏光するfθレンズ122を、従来の凹レンズ
を省いて単一のシリンドリカルレンズのみによって構成
しているため、fθレンズ122の屈折率が問題とな
る。即ち、図6(A)及び(B)に示すように、fθレ
ンズ122の屈折率nが1.70未満では、出射ビーム
105の感光体ドラム200の表面における主走査方向
(Y方向)及び副走査方向(X方向)の像面湾曲が3m
m以上と過大になり、画像データに基づく正確な画像形
成を行うことができない。これに対して、fθレンズ1
22の屈折率nを1.70以上とすることにより、出射
ビーム105の感光体ドラム200の表面における主走
査方向(Y方向)及び副走査方向(X方向)の像面湾曲
を許容範囲内にすることができる。
In the laser scanning unit 22 of the present invention, in particular, the emitted beam 105 is converted from parallel light in the scanning plane direction into contracted light which forms an image of a predetermined size on the surface of the photoconductor drum 200, and at the same time, the photoconductor drum is converted. Since the fθ lens 122 that polarizes the uniform angular velocity motion to the constant velocity motion in the scanning surface direction on the surface of 200 is configured by only a single cylindrical lens without the conventional concave lens, the refractive index of the fθ lens 122 is a problem. Becomes That is, as shown in FIGS. 6A and 6B, when the refractive index n of the fθ lens 122 is less than 1.70, the main scanning direction (Y direction) and the sub direction of the outgoing beam 105 on the surface of the photoconductor drum 200. 3m field curvature in the scanning direction (X direction)
It becomes too large as m or more, and accurate image formation based on image data cannot be performed. On the other hand, the fθ lens 1
By setting the refractive index n of 22 to 1.70 or more, the field curvature of the outgoing beam 105 on the surface of the photoconductor drum 200 in the main scanning direction (Y direction) and the sub scanning direction (X direction) is within the allowable range. can do.

【0030】以上のように、fθレンズ122を構成す
る単一のシリンドリカルレンズの屈折率nを1.70以
上とすることにより、従来の構成における凹レンズを不
要にすることができ、ポリゴンミラー120から感光体
ドラム200までの間の出射光学系102に配置すべき
光学手段数を2個に減らすことができ、装置の小型化及
びコストダウンを実現することができる。また、各光学
手段の初期位置の調整が簡略化され、装置の組立作業を
容易にすることができる。
As described above, by setting the refractive index n of the single cylindrical lens forming the fθ lens 122 to 1.70 or more, the concave lens in the conventional structure can be eliminated, and the polygon mirror 120 can be used. The number of optical means to be arranged in the emission optical system 102 up to the photoconductor drum 200 can be reduced to two, and the device can be downsized and the cost can be reduced. Further, the adjustment of the initial position of each optical means is simplified, and the assembling work of the device can be facilitated.

【0031】なお、レンズを構成する材料の屈折率は物
理的に1.923が上限であり、上記の下限値1.70
を考慮すれば、fθレンズ122の屈折率nは、必然的
に1.7〜1.923の範囲内に納まることになる。
The upper limit of the refractive index of the material constituting the lens is physically 1.923, and the lower limit is 1.70.
In consideration of the above, the refractive index n of the fθ lens 122 inevitably falls within the range of 1.7 to 1.923.

【0032】[0032]

【発明の効果】この発明によれば、以下の効果を奏する
ことができる。
According to the present invention, the following effects can be obtained.

【0033】(1)回転多面鏡と被走査面との間に配置
されたシリンドリカルレンズとトロイダルレンズとの2
枚の光学手段により、回転多面鏡の反射面において反射
した出射ビームを走査面方向及び走査面方向に直交する
方向について被走査面上に結像させるとともに、走査方
向に等速度で移動させることにより、出射ビームによっ
て被走査面を等速度走査するために、回転多面鏡と被走
査面との間に凹レンズを備える必要がなく、部品点数を
削減することができ、装置の小型化、コストダウン及び
組立作業の簡略化を実現することができる。
(1) Two of a cylindrical lens and a toroidal lens arranged between the rotary polygon mirror and the surface to be scanned.
By the optical means of the sheet, the outgoing beam reflected by the reflecting surface of the rotary polygon mirror is imaged on the surface to be scanned in the scanning surface direction and the direction orthogonal to the scanning surface direction, and is moved at a constant speed in the scanning direction. In order to scan the surface to be scanned at a constant speed by the outgoing beam, it is not necessary to provide a concave lens between the rotary polygon mirror and the surface to be scanned, the number of parts can be reduced, the apparatus can be downsized, and the cost can be reduced. It is possible to simplify the assembly work.

【0034】(2)光ビーム照射手段から照射された入
射ビームを、シリンドリカルレンズの一部を通過して回
転多面鏡に配光することにより、光ビーム照射手段から
照射された拡散光の入射ビームを、出射ビームを被走査
面に結像させるシリンドリカルレンズの一部を用いて走
査面方向について平行光にして回転多面鏡に配光するこ
とができ、入射ビームに専用のシリンドリカルレンズを
備える必要がなく、部品点数をさらに削減することがで
きる。
(2) An incident beam of diffused light emitted from the light beam irradiating means by distributing the incident beam emitted from the light beam irradiating means to the rotary polygon mirror through a part of the cylindrical lens. Can be made parallel to the scanning surface direction using a part of the cylindrical lens that forms the outgoing beam on the surface to be scanned, and can be distributed to the rotary polygon mirror, and it is necessary to provide a dedicated cylindrical lens for the incoming beam. Therefore, the number of parts can be further reduced.

【0035】(3)シリンドリカルレンズの屈折率を
1.7から物理的な限界である1.923までに設定す
ることにより、回転多面鏡の反射面で反射した走査面方
向について平行光の出射ビームを、シリンドリカルレン
ズによって走査面方向について被走査面に確実に結像さ
せることができ、回転多面鏡と被走査面との間から凹レ
ンズを確実に排除することができる。
(3) By setting the refractive index of the cylindrical lens from 1.7 to the physical limit of 1.923, an outgoing beam of parallel light in the scanning plane direction reflected by the reflecting surface of the rotary polygon mirror Can be reliably imaged on the surface to be scanned in the scanning surface direction by the cylindrical lens, and the concave lens can be reliably excluded from between the rotary polygon mirror and the surface to be scanned.

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

【図1】この発明の実施形態に係る光走査装置であるレ
ーザスキャンユニットが適用される画像形成装置の要部
の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a main part of an image forming apparatus to which a laser scanning unit which is an optical scanning device according to an embodiment of the present invention is applied.

【図2】上記レーザスキャンユニットの構成を示す斜視
図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a configuration of the laser scan unit.

【図3】上記レーザスキャンユニットにおける入射ビー
ム及び出射ビームの状態を示す平面図及び側面図であ
る。
3A and 3B are a plan view and a side view showing states of an incident beam and an outgoing beam in the laser scan unit.

【図4】上記レーザスキャンユニットにおけるfθレン
ズ及びトロイダルレンズの各面における光学的な諸元値
の一例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing an example of optical specifications of each surface of an fθ lens and a toroidal lens in the laser scan unit.

【図5】上記レーザスキャンユニットにおけるトロイダ
ルレンズの各面における光学的な他の諸元値の一例を示
す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of other optical specification values on each surface of the toroidal lens in the laser scan unit.

【図6】上記レーザスキャンユニットに用いるfθレン
ズの屈折率と感光体ドラムの表面における像面湾曲との
関係を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the refractive index of the fθ lens used in the laser scan unit and the field curvature on the surface of the photosensitive drum.

【図7】従来の光走査装置の構成を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a conventional optical scanning device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1−画像形成装置 22−レーザスキャンユニット(光走査装置) 103−入射ビーム 105−出射ビーム 111−ビームユニット(光ビーム照射手段) 112−半導体レーザ 120−ポリゴンミラー(回転多面鏡) 120a−反射面 122−fθレンズ(シリンドリカルレンズ) 126−トロイダルレンズ 200−感光体ドラム(被走査面) 1-image forming apparatus 22-Laser scanning unit (optical scanning device) 103-incident beam 105-Exit Beam 111-Beam unit (light beam irradiation means) 112-semiconductor laser 120-Polygon mirror (rotating polygon mirror) 120a-reflection surface 122-fθ lens (cylindrical lens) 126-Toroidal lens 200-photosensitive drum (scanned surface)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2C362 BA04 BA84 BA86 BB03 BB22 2H045 AA01 BA02 CA03 CA33 CA54 CA67 CB14 2H087 KA08 KA19 LA22 PA02 PA17 PB02 RA07 RA08 RA42 5C072 AA03 BA01 BA02 BA20 HA01 HA08 HA13    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2C362 BA04 BA84 BA86 BB03 BB22                 2H045 AA01 BA02 CA03 CA33 CA54                       CA67 CB14                 2H087 KA08 KA19 LA22 PA02 PA17                       PB02 RA07 RA08 RA42                 5C072 AA03 BA01 BA02 BA20 HA01                       HA08 HA13

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】光ビーム照射手段から照射された入射ビー
ムを回転多面鏡の複数の反射面に同時に入射させ、回転
多面鏡の反射面で反射した出射ビームによって被走査面
を走査する光走査装置において、 回転多面鏡と被走査面との間の出射ビームの光路中に、
出射ビームを走査面方向について被走査面に結像させる
とともに出射ビームの等角速度運動を等速度運動に変換
するシリンドリカルレンズと、出射ビームを走査面に直
交する方向について被走査面に結像させるトロイダルレ
ンズと、を配置したことを特徴とする光走査装置。
1. An optical scanning device in which an incident beam emitted from a light beam irradiating means is simultaneously incident on a plurality of reflecting surfaces of a rotary polygon mirror, and a surface to be scanned is scanned by an outgoing beam reflected by the reflecting surfaces of the rotary polygon mirror. , In the optical path of the outgoing beam between the rotating polygon mirror and the surface to be scanned,
A cylindrical lens that forms the outgoing beam on the surface to be scanned in the scanning plane direction and converts the uniform angular velocity motion of the outgoing beam into a uniform velocity motion, and a toroidal that forms the outgoing beam on the surface to be scanned in the direction orthogonal to the scanning plane. An optical scanning device characterized in that a lens is disposed.
【請求項2】前記シリンドリカルレンズの一部は、光ビ
ーム照射手段と回転多面鏡との間の入射ビームの光路中
に位置することを特徴とする請求項1に記載の光走査装
置。
2. The optical scanning device according to claim 1, wherein a part of the cylindrical lens is located in an optical path of an incident beam between the light beam irradiation means and the rotary polygon mirror.
【請求項3】前記シリンドリカルレンズは、屈折率が
1.7〜1.923であることを特徴とする請求項1又
は2に記載の光走査装置。
3. The optical scanning device according to claim 1, wherein the cylindrical lens has a refractive index of 1.7 to 1.923.
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