JP3288970B2 - Optical scanning device - Google Patents
Optical scanning deviceInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は光走査装置に関す
る。The present invention relates to an optical scanning device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】プリンタ、デジタル複写機、レーザファ
クシミリ等の画像形成装置に関連して知られた光走査装
置は一般に、光源側からの光束を偏向器で偏向させ、偏
向光束をｆθレンズ等の走査結像素子により、被走査面
上に光スポットとして集光させて被走査面の光走査を行
う。また、近来、光走査装置は、光束走査を利用する計
測器やディスプレイの分野への応用が意図されている。
偏向器は一般に偏向反射面を有し、偏向反射面による反
射光束を偏向させる。このため、光走査装置の床面積は
基本的には、光源と偏向器と走査結像素子との位置関係
により定まり、上記床面積を小さくして、光走査装置を
コンパクト化するためには、光源から偏向器の偏向反射
面に至る光路と、走査結像素子の光軸とがなす角を可及
的に小さくすることが必要である。光走査装置において
は、偏向器により偏向された光束を光走査に先立って同
期光束として検出する同期検出手段と、同期光束を同期
検出手段に集光する同期レンズとによる「同期検出系」
が用いられるので、これら同期検出手段と同期レンズに
よる同期検出系を光走査開始側に配備する必要があり、
同期検出系配備のための空間が確保されねばならない。
上記の如く、光走査装置をコンパクト化するために、光
源から偏向器の偏向反射面に至る光路と、走査結像素子
の光軸とがなす角を小さくする場合、同期光束が走査結
像素子に「ケラれ」たり、光源から偏向器に入射する光
束が同期検出系にケラれたりすることがないようにしな
ければならず、同期検出系の配備のために光走査装置の
コンパクト化が妨げられるという問題があった。2. Description of the Related Art Generally, an optical scanning apparatus known in connection with an image forming apparatus such as a printer, a digital copying machine, a laser facsimile machine deflects a light beam from a light source side by a deflector, and converts the deflected light beam into an fθ lens or the like. The scanning imaging element condenses the light as a light spot on the surface to be scanned and performs optical scanning on the surface to be scanned. In recent years, an optical scanning device is intended to be applied to a measuring instrument or a display using light beam scanning.
The deflector generally has a deflecting / reflecting surface, and deflects a light beam reflected by the deflecting / reflecting surface. For this reason, the floor area of the optical scanning device is basically determined by the positional relationship between the light source, the deflector, and the scanning imaging element. In order to reduce the floor area and make the optical scanning device compact, It is necessary to make the angle between the optical path from the light source to the deflecting and reflecting surface of the deflector and the optical axis of the scanning imaging element as small as possible. 2. Description of the Related Art In an optical scanning device, a "synchronization detection system" includes a synchronization detection unit that detects a light beam deflected by a deflector as a synchronization light beam prior to optical scanning, and a synchronization lens that collects the synchronization light beam on the synchronization detection unit.
Is used, it is necessary to provide a synchronization detection system using these synchronization detection means and a synchronization lens on the optical scanning start side,
Space must be secured for the synchronization detection system.
As described above, in order to reduce the angle between the optical path from the light source to the deflecting / reflecting surface of the deflector and the optical axis of the scanning imaging element in order to reduce the size of the optical scanning device, the synchronous light beam is emitted from the scanning imaging element. In addition, it is necessary to prevent the vignetting of the optical scanning device and the light flux entering the deflector from the light source to the vignetting of the synchronous detection system. There was a problem that was.
【０００３】また、偏向器における偏向反射面の所謂
「面倒れ」を補正するために、光源側からの光束はシリ
ンダレンズにより偏向反射面近傍に主走査対応方向（光
源から被走査面に至る光路上で主走査方向と対応する方
向）に長い線状に収束される。このときシリンダレンズ
におけるパワーの無い方向（シリンダ面の母線方向）が
正確に主走査対応方向に平行になっていないと、被走査
面上に形成される光スポットのスポット径が大きくなる
所謂「ビーム太り」を生じてしまう。シリンダレンズを
上記平行度に対する条件を満たして精度良く光走査装置
に組み込むには、シリンダレンズのパワーの無い方向に
十分な長さを持たせる必要があり、このためシリンダレ
ンズの上記方向の長さはある程度以上を必要とする。シ
リンダレンズがある程度の長さを必要とすると、上述の
ように、光源から偏向器の偏向反射面に至る光路と、走
査結像素子の光軸とがなす角を小さくする場合に、シリ
ンダレンズが同期光束をケラないようにすることが難し
く、光走査装置のコンパクト化が難しい。偏向器として
はポリゴンミラーを用いるものが一般的である。このよ
うな偏向器では、ポリゴンミラーにおける偏向反射面の
数を大きくすることにより、ポリゴンミラー１回転あた
りの光走査回数を大きくできるので、光走査を高速化で
きる。しかし、ポリゴンミラー自体を大型化することな
く偏向反射面数を大きくすると、個々の偏向反射面は小
さくなるため、光走査に必要な偏向角を確保しようとす
ると、光源から偏向器の偏向反射面に至る光路と、走査
結像素子の光軸とがなす角を小さくせざるを得ず、この
ような光学配置の場合には、同期検出系の配備が困難に
なるという問題がある。この問題は、偏向器自体を小型
化するために、偏向反射面数を保ったままポリゴンミラ
ーを小さくする場合にも生じる。In order to correct the so-called "surface tilt" of the deflecting and reflecting surface of the deflector, the light beam from the light source side is moved by a cylinder lens near the deflecting and reflecting surface in the main scanning direction (light from the light source to the surface to be scanned). It converges in a long linear shape (a direction corresponding to the main scanning direction on the road). At this time, if the direction in which the cylinder lens has no power (the direction of the generatrix on the cylinder surface) is not exactly parallel to the main scanning corresponding direction, the spot diameter of the light spot formed on the surface to be scanned becomes larger. Fat ". In order to accurately incorporate the cylinder lens into the optical scanning device while satisfying the above parallelism condition, it is necessary to have a sufficient length in a direction where the cylinder lens has no power, and therefore the length of the cylinder lens in the above direction is required. Need more than a certain amount. If the cylinder lens requires a certain length, as described above, when the angle between the optical path from the light source to the deflecting reflection surface of the deflector and the optical axis of the scanning imaging element is reduced, the cylinder lens is It is difficult to keep the synchronous light beam from vignetting, and it is difficult to make the optical scanning device compact. Generally, a deflector using a polygon mirror is used. In such a deflector, the number of light scanning per rotation of the polygon mirror can be increased by increasing the number of deflecting and reflecting surfaces in the polygon mirror, so that the speed of optical scanning can be increased. However, if the number of deflecting and reflecting surfaces is increased without increasing the size of the polygon mirror itself, the individual deflecting and reflecting surfaces become smaller. The angle between the optical path leading to and the optical axis of the scanning image forming element must be reduced, and in such an optical arrangement, there is a problem that it is difficult to provide a synchronous detection system. This problem also occurs when the polygon mirror is reduced in size while maintaining the number of deflecting reflection surfaces in order to reduce the size of the deflector itself.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】この発明は、コンパク
トな光走査装置の実現を課題とする。この発明はまた、
コンパクトで且つビーム太りのない光走査装置の実現を
別の課題とする。さらに、この発明は、コンパクトで高
速光走査の可能な光走査装置の実現を他の課題とする。An object of the present invention is to realize a compact optical scanning device. The invention also provides
Another object is to realize an optical scanning device which is compact and has no beam enlargement. Another object of the present invention is to realize a compact optical scanning device capable of high-speed optical scanning.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】この発明の光走査装置
は、光源と、第１光学系と、第２光学系と、偏向器と、
走査結像素子と、同期検出手段と、同期レンズとを有す
る。「光源」は、光走査用の光束を放射する。光源とし
ては半導体レーザやＬＥＤが好適である。「第１光学
系」は、光源から放射される光束を以後の光学系に適し
た光束形態に変換することにより、光源からの光を以後
の光学系にカップリングさせるためのものであり、通
常、正のパワーを持つ「光軸に回転対称なレンズ」であ
る。第１光学系のカップリング作用は、第１光学系から
射出する光束が「平行光束となるようにするコリメート
作用」でもよいし、上記射出する光束が「弱い発散性の
光束もしくは弱い集束性の光束」となるようにする作用
でもよい。「第２光学系」は、第１光学系を通った光束
を主走査対応方向に長い線状に収束させる光学系であ
り、正のパワーを持つ単一のシリンダレンズあるいは、
２以上のシリンダレンズの組み合わせて正の合成パワー
を持つようにしたもの、あるいは凹シリンダミラー等を
利用できる。「偏向器」は、光源側からの光束が線状に
収束する位置の近傍に偏向反射面を有し、反射光束を偏
向させる。偏向器としては、ポリゴンミラーを用いたも
のや回転２面鏡、回転単面鏡、さらにはガルバノミラー
のような揺動鏡を用いたものを利用できる。「走査結像
素子」は、偏向器により偏向された光束を被走査面近傍
に結像させるもので、１枚以上のレンズにより、あるい
は結像機能を持つ凹面鏡、さらには凹面鏡とレンズの組
み合わせにより構成することができる。「同期検出手
段」は、偏向器により偏向された光束を、光走査に先立
って同期光束として検出する手段である。「同期レン
ズ」は、同期光束を同期検出手段に集光するレンズであ
る。An optical scanning device according to the present invention comprises a light source, a first optical system, a second optical system, a deflector,
It has a scanning imaging element, a synchronization detecting means, and a synchronization lens. The “light source” emits a light beam for optical scanning. Semiconductor lasers and LEDs are suitable as the light source. The "first optical system" is for converting light emitted from the light source into a light beam form suitable for the subsequent optical system, thereby coupling light from the light source to the subsequent optical system. , A lens having a positive power and being rotationally symmetric about the optical axis. The coupling action of the first optical system may be a “collimating action to make the light beam emitted from the first optical system into a parallel light beam”, or the light beam to be emitted may be “a weakly divergent light beam or a weakly converging light beam”. It may be an action to make the light flux. The “second optical system” is an optical system that converges a light beam passing through the first optical system into a long linear shape in the main scanning corresponding direction, and is a single cylinder lens having a positive power or
A combination of two or more cylinder lenses having a positive combined power, a concave cylinder mirror, or the like can be used. The “deflector” has a deflecting reflection surface near a position where the light beam from the light source side converges linearly, and deflects the reflected light beam. As the deflector, a deflector using a polygon mirror, a rotating two-sided mirror, a rotating single-sided mirror, or a deflector using an oscillating mirror such as a galvanometer mirror can be used. The “scanning imaging element” forms an image of the light beam deflected by the deflector near the surface to be scanned, and is formed by one or more lenses, or a concave mirror having an imaging function, or a combination of a concave mirror and a lens. Can be configured. "Synchronization detecting means" is means for detecting a light beam deflected by the deflector as a synchronous light beam prior to optical scanning. The “synchronous lens” is a lens that focuses a synchronous light beam on a synchronous detection unit.
【０００６】請求項１記載の光走査装置は、以下の点を
特徴とする。即ち、走査結像素子の「光軸から主走査対
応方向の端部」までの長さが、光走査の開始側と終了側
とで異なり、上記光軸から光走査開始側の端部に至る長
さが、上記光軸から光走査終了側の端部に至る長さより
も短く設定される。請求項２記載の光走査装置は、以下
の点を特徴とする。即ち、走査結像素子に於ける同期検
出側（同期検出手段と同期レンズの配備される側）の端
部に、同期光束の光路を確保するための傾斜部が設けら
れている。上記請求項１または２記載の光走査装置にお
いて、走査結像素子を「樹脂成形レンズ」とすることが
でき、この場合、同期検出側とは反対側を成形のゲート
部とすることができる（請求項３）。樹脂レンズを（射
出）成形で形成する場合、樹脂導入用のゲートが必要で
あるが、ゲート部を同期検出側と逆の側にすることによ
り、ゲートの反対側の部分、即ち、同期検出側における
レンズ形状に「ヒケやウネリ」と言った成形時の変形が
発生するのを有効に防止でき、走査結像素子としてのレ
ンズを同期検出側の端部近傍まで有効に使用できる。請
求項１〜３の任意の１に記載の光走査装置においては、
偏向器による偏向光束の主光線が被走査面上の走査線に
直交するときの主光線の方向を「基準方向」とすると
き、有効走査領域の光走査開始位置に向かう偏向光束の
主光線が基準方向と成す角をθ1、有効走査領域の走査
終了位置に向かう偏向光束の主光線が基準方向と成す角
をθ2とするとき、θ1＜θ2とすることができる（請求
項４）。このようにすることにより、走査結像素子の主
走査対応方向の長さを大きくすることなく必要な「有効
走査領域」を確保できる。請求項１〜４の任意の１に記
載の光走査装置において、第２光学系に含まれる少なく
とも１つの光学素子の有効範囲を、光学素子外形に対し
て非対称とし、有効範囲を走査結像素子側にずらして配
置することができる（請求項５）。また、請求項１〜５
記載の光走査装置において、偏向器として「ポリゴンミ
ラーを用いるもの」を使用することができる（請求項
６）。この場合、第２光学系を「１枚のシリンダレン
ズ」により構成し、走査結像素子を単一のレンズで構成
することができる（請求項７）。The optical scanning device according to the first aspect has the following features. That is, the length of the scanning imaging element from the “optical axis to the end in the main scanning corresponding direction” differs between the start side and the end side of the optical scanning, and extends from the optical axis to the end on the optical scanning start side. The length is set shorter than the length from the optical axis to the end on the optical scanning end side. The optical scanning device according to the second aspect has the following features. That is, an inclined portion for securing the optical path of the synchronous light beam is provided at the end of the scanning image forming element on the synchronous detection side (the side where the synchronous detecting means and the synchronous lens are provided). In the optical scanning device according to the first or second aspect, the scanning image forming element can be a “resin molded lens”, and in this case, a side opposite to the synchronization detection side can be a molding gate portion ( Claim 3). When the resin lens is formed by (injection) molding, a gate for introducing the resin is required. However, by setting the gate portion to the side opposite to the synchronization detection side, the opposite side of the gate, that is, the synchronization detection side It is possible to effectively prevent the deformation of the lens shape at the time of molding such as "sinking or undulation" from occurring, and to effectively use the lens as the scanning imaging element up to the vicinity of the end on the synchronization detection side. In the optical scanning device according to any one of claims 1 to 3,
When the direction of the principal ray of the deflected light beam by the deflector is orthogonal to the scanning line on the surface to be scanned, and the direction of the principal ray is the "reference direction", the principal ray of the deflected light beam heading to the optical scanning start position in the effective scanning area is When the angle between the reference direction and the reference direction is θ 1 , and the angle between the principal ray of the deflected light beam toward the scanning end position of the effective scanning area and the reference direction is θ 2 , θ 1 <θ 2 can be satisfied. ). In this manner, a necessary “effective scanning area” can be secured without increasing the length of the scanning imaging element in the main scanning direction. 5. The optical scanning device according to claim 1, wherein the effective range of at least one optical element included in the second optical system is asymmetric with respect to the outer shape of the optical element, and the effective range is a scanning imaging element. It can be shifted to the side (claim 5). Claims 1 to 5
In the optical scanning device described above, a device using a polygon mirror can be used as the deflector. In this case, the second optical system can be constituted by "one cylinder lens" and the scanning image forming element can be constituted by a single lens.
【０００７】[0007]
【発明の実施の形態】図１において、光源１は「半導体
レーザ」でありレーザ光束を放射する。光源１から放射
された発散性の光束は、第１光学系２により以後の光学
系にカップリングされる。即ち、第１光学系２は「正の
パワーを持つレンズ」で、光源１側から入射する発散性
の光束の発散性を弱め、「平行光束」あるいは「弱い集
束性もしくは弱い発散性の光束」に変換する。ここでは
説明の具体性のため、第１光学系２から射出する光束は
平行光束であるとする。第２光学系３は「シリンダレン
ズ」で、第２光学系２からの平行光束を、副走査対応方
向（光源から被走査面に至る光路上で副走査方向と対応
する方向で、図１において図面に直交する方向である）
に収束され、偏向器４の偏向反射面近傍に「主走査対応
方向に長く収束」する。偏向器４は「ポリゴンミラーを
用いるもの」であり、ポリゴンミラーを等速回転させる
ことにより偏向反射面による反射光束を等角速度的に偏
向させる。偏向光束は、単一のレンズにより構成された
走査結像素子５により被走査面８近傍に結像し、被走査
面８上に光スポットとして集光する。そして被走査面８
は光スポットにより光走査される。走査結像素子５はｆ
θレンズである。偏向光束は被走査面８の光走査に先立
ち、同期レンズ６に入射し、同レンズ６により同期検出
手段７に集光される。同期検出手段７は「フォトデテク
タ」で、同期光束を受光すると受光信号を発する。そし
てこの受光信号の発生から所定時間後に光走査が開始さ
れる。このようにして光走査の開始位置が被走査面上で
一定位置となる。基準方向Ｘは、偏向器４による偏向光
束の主光線が被走査面８上の走査線に直交するときの上
記主光線の方向であり、この実施の形態では走査結像素
子５の光軸に一致している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In FIG. 1, a light source 1 is a "semiconductor laser" and emits a laser beam. The divergent light beam emitted from the light source 1 is coupled to the subsequent optical system by the first optical system 2. That is, the first optical system 2 is a “lens having a positive power”, which weakens the divergence of the divergent light beam incident from the light source 1 side, and “parallel light beam” or “weakly converging or weakly divergent light beam”. Convert to Here, for the sake of specificity, it is assumed that the light beam emitted from the first optical system 2 is a parallel light beam. The second optical system 3 is a “cylinder lens” and converts a parallel light beam from the second optical system 2 into a sub-scanning corresponding direction (a direction corresponding to the sub-scanning direction on the optical path from the light source to the surface to be scanned, in FIG. 1). It is a direction perpendicular to the drawing)
And “converge long in the main scanning direction” near the deflection reflecting surface of the deflector 4. The deflector 4 is “using a polygon mirror”, and deflects the light beam reflected by the deflecting reflection surface at a constant angular velocity by rotating the polygon mirror at a constant speed. The deflected light beam forms an image near the surface 8 to be scanned by the scanning image forming element 5 constituted by a single lens, and is condensed as a light spot on the surface 8 to be scanned. And the scanned surface 8
Is optically scanned by a light spot. The scanning imaging element 5 is f
θ lens. Prior to optical scanning of the surface 8 to be scanned, the deflected light beam enters the synchronous lens 6 and is condensed on the synchronous detecting means 7 by the lens 6. The synchronization detecting means 7 is a "photodetector" and emits a light receiving signal when receiving a synchronous light beam. Then, after a predetermined time from the generation of the light receiving signal, optical scanning is started. In this way, the start position of the optical scanning becomes a fixed position on the surface to be scanned. The reference direction X is the direction of the principal ray of the light beam deflected by the deflector 4 when the principal ray is orthogonal to the scanning line on the surface 8 to be scanned. In this embodiment, the reference direction X is the direction of the optical axis of the scanning imaging element 5. Match.
【０００８】即ち、図１に実施の形態を示す光走査装置
は、光源１と、光源から放射される光束を以後の光学系
にカップリングする第１光学系２と、第１光学系を通っ
た光束を主走査対応方向に長い線状に収束させる第２光
学系３と、上記線状の収束部の近傍に偏向反射面を有
し、反射光束を偏向する偏向器４と、偏向器により偏向
された光束を被走査面８近傍に結像させる走査結像素子
５と、偏向器４により偏向された光束を、光走査に先立
って同期光束として検出する同期検出手段７と、同期光
束を同期検出手段７に集光する同期レンズ６とを有す
る。そして、走査結像素子５の、光軸から主走査対応方
向の端部までの長さは、図示のように、光走査の開始側
（図の上方）と終了側（図の下方）とで異なり、光軸か
ら光走査開始側の端部に至る長さ：ｌBを、上記光軸か
ら光走査終了側の端部に至る長さ：ｌFよりも短く設定
されている（請求項１）。このように、走査結像素子５
の主走査対応方向の長さを、光軸に対して非対称とし、
長さ：ｌB＜長さ：ｌFとしたので、同期検出系を構成す
る同期検出手段７と同期レンズ６との配備のための空間
を有効に確保しつつ、光源１から偏向器４に至る光学配
置の光路を基準方向Ｘと近づける（図中の角：Γを小さ
くする）ことができ、光走査装置をコンパクト化でき
る。もし、走査結像素子５が主走査対応方向において光
軸の両側の長さが互いに等しいときは、同期検出系の光
路と基準方向Ｘのなす角：γを図１におけるよりもさら
に大きく設定する必要があり（そうしないと、同期光束
が走査結像素子にケラれてしまう）、それに伴い、光源
１から偏向器４に至る光路が基準方向となす角：Γも大
きくなり（そうしないと、同期光束が第２光学系３によ
りケラれてしまう）、光走査装置は説明中の実施の形態
のものよりも大型化する。That is, the optical scanning apparatus shown in the embodiment of FIG. 1 passes through a light source 1, a first optical system 2 for coupling a light beam emitted from the light source to an optical system thereafter, and a first optical system. A second optical system 3 for converging the reflected light beam into a long line in the main scanning direction, a deflector 4 having a deflecting / reflecting surface near the linear converging portion, and deflecting the reflected light beam. A scanning imaging element 5 for forming an image of the deflected light beam in the vicinity of the surface 8 to be scanned; a synchronization detecting means 7 for detecting the light beam deflected by the deflector 4 as a synchronous light beam prior to optical scanning; A synchronous lens 6 for condensing the light on the synchronous detection means 7. The length of the scanning imaging element 5 from the optical axis to the end in the main scanning corresponding direction is, as shown, between the start side (upper part in the figure) of the optical scanning and the end side (lower part in the figure). different, leading to an end portion of the optical scanning start side from the optical axis length: l B a length reaching the end of the optical scanning end side from the optical axis: is set to be shorter than l F (claim 1 ). Thus, the scanning imaging element 5
The length of the main scanning corresponding direction is asymmetric with respect to the optical axis,
Since the length: l B <the length: l F , the space from the light source 1 to the deflector 4 was secured while effectively securing a space for disposing the synchronization detection means 7 and the synchronization lens 6 constituting the synchronization detection system. The optical path of the optical arrangement can be made closer to the reference direction X (the angle in the figure: Γ is reduced), and the optical scanning device can be made compact. If the scanning imaging element 5 has the same length on both sides of the optical axis in the main scanning corresponding direction, the angle γ between the optical path of the synchronous detection system and the reference direction X is set to be larger than that in FIG. It is necessary (otherwise, the synchronous light beam is vignetted by the scanning image forming element), and accordingly, the angle: す formed by the optical path from the light source 1 to the deflector 4 with the reference direction also increases (otherwise, The synchronous light beam is vignetted by the second optical system 3), and the optical scanning device is larger than that of the embodiment described.
【０００９】さらに、図１の実施の形態においては、走
査結像素子５に於ける同期検出側の端部に、同期光束の
光路を確保するための傾斜部５’が設けられている（請
求項２）。傾斜部５’がない場合と比して、傾斜部５’
を設けることにより、同期光束の光路を、走査結像素子
５に「より近接」させることができ、光走査装置の更な
るコンパクト化が可能となっている。また、走査結像素
子５は「樹脂成形レンズ」であって、同期検出側とは反
対側を成形のゲート部として形成されている。図１にお
いて符号５''で示す部分がゲート部で成形された部分で
ある。ゲート部による成形部分５''を同期検出側と逆側
にしたことにより、成形部分５''が同期検出側にする場
合に比して光走査装置のコンパクト化を促進できること
はいうまでもなく、また、このようにすることにより、
レンズの端部ぎりぎりまで使用される同期検出側のレン
ズ部分に、成形時のヒケやウネリ等の発生を有効に防止
することができる。また、有効走査領域（光走査による
書込を行う領域）の光走査開始位置Ａに向かう偏向光束
の主光線が基準方向Ｘと成す角：θ1、有効走査領域の
光走査終了位置Ｂに向かう偏向光束の主光線が基準方向
Ｘと成す角：θ2は、θ1＜θ2に設定されている（請求
項４）。走査結像素子５は、主走査対応方向における光
軸から両端部に至る距離：ｌB,lFが等しくなく、ｌB＜
ｌFであるので、θ1＝θ2とすると、走査結像素子の主
走査方向の長さの割に、有効走査領域が狭くなってしま
うが、θ1＜θ2に設定することにより、十分な有効走査
領域を確保しつつ光走査装置のコンパクト化することが
可能である。Further, in the embodiment shown in FIG. 1, an inclined portion 5 'for securing an optical path of a synchronous light beam is provided at an end on the synchronous detection side of the scanning image forming element 5 (claim). Item 2). Compared to the case where there is no inclined portion 5 ', the inclined portion 5'
Is provided, the optical path of the synchronous light beam can be made “closer” to the scanning image forming element 5, and the optical scanning device can be made more compact. The scanning imaging element 5 is a “resin molded lens”, and the side opposite to the synchronization detection side is formed as a molding gate. In FIG. 1, a portion indicated by reference numeral 5 ″ is a portion formed by the gate portion. It is needless to say that the compactness of the optical scanning device can be promoted by making the molded portion 5 ″ by the gate portion on the side opposite to the synchronous detection side, as compared with the case where the molded portion 5 ″ is on the synchronous detection side. , And by doing so,
It is possible to effectively prevent the occurrence of sink marks, undulations, and the like at the time of molding in the lens portion on the synchronization detection side used up to the very end of the lens. Further, the angle formed by the principal ray of the deflected light beam toward the optical scanning start position A in the effective scanning region (the region where writing is performed by optical scanning) with the reference direction X: θ 1 , and toward the optical scanning end position B in the effective scanning region. corners principal ray of the deflected light beam forms the reference direction X: theta 2 is set to θ 1 <θ 2 (claim 4). Scanning and imaging element 5, the distance reaches the both end portions from the optical axis in the main scanning corresponding direction: l B, not equal l F, l B <
Since l F , if θ 1 = θ 2 , the effective scanning area becomes narrower for the length of the scanning imaging element in the main scanning direction, but by setting θ 1 <θ 2 , It is possible to make the optical scanning device compact while securing a sufficient effective scanning area.
【００１０】図２に示すように、第２光学系３であるシ
リンダレンズは、副走査対応方向にのみ正の屈折力を有
し、主走査対応方向には十分な長さ：Ｌを有している。
これをハウジング側で保持する受け部３０は当接域の長
さ：Ｌ’が十分に大きく、シリンダレンズの長さ：Ｌと
当接部の長さ：Ｌ’が長いことにより、第２光学系３の
パワーの無い方向を主走査対応方向と精度良く平行に設
定でき、シリンダレンズの光軸を中心とした傾きに起因
する「ビーム太り（被走査面に向かう光束の波面収差が
増大するため、光スポット径が主・副走査方向とも増大
する）」を有効に防止することができる。この場合、第
２光学系３としてのシリンダレンズの長さ：Ｌが大きい
ので、長手方向の中央部を「有効範囲（光源側からの光
束を副走査対応方向に収束させるための領域）」をシリ
ンダレンズの長手方向中央部に設定すると、シリンダレ
ンズの長手方向端部が同期検出系側へ張り出して、同期
光束がケラれるので、この実施の形態においては、第２
光学系３の有効範囲（図２に符号３Ａで示す部分）を、
光学素子外形に対して非対称とし、有効範囲３Ａを走査
結像素子５側にずらせる（請求項５）ことにより、シリ
ンダレンズ３全体を、図１に示すように同期光束の光路
から離すようにし、同期光束がシリンダレンズ３により
ケラれないようにしているのである。As shown in FIG. 2, the cylinder lens which is the second optical system 3 has a positive refractive power only in the sub-scanning corresponding direction, and has a sufficient length L in the main scanning corresponding direction. ing.
The receiving portion 30 for holding this on the housing side has a sufficiently large contact area length: L ', and the length of the cylinder lens: L and the length of the contact section: L' are long. The direction in which the power of the system 3 has no power can be accurately set in parallel with the direction corresponding to the main scanning, and the “beam thickening (wavefront aberration of the light flux toward the surface to be scanned increases) due to the inclination around the optical axis of the cylinder lens increases. , The light spot diameter increases in both the main scanning direction and the sub-scanning direction). In this case, since the length: L of the cylinder lens as the second optical system 3 is large, the central portion in the longitudinal direction is defined as an “effective range (an area for converging a light beam from the light source side in the sub-scanning corresponding direction)”. If it is set at the center in the longitudinal direction of the cylinder lens, the longitudinal end of the cylinder lens protrudes toward the synchronization detection system, and the synchronous light beam is vignetted.
The effective range of the optical system 3 (portion indicated by reference numeral 3A in FIG. 2)
The cylinder lens 3 as a whole is separated from the optical path of the synchronous light beam as shown in FIG. 1 by making the effective area 3A shifted toward the scanning image forming element 5 by making it asymmetric with respect to the outer shape of the optical element. That is, the synchronous light beam is prevented from being vignetted by the cylinder lens 3.
【００１１】上に説明した実施の形態において、偏向器
４としてポリゴンミラーを用いるものが使用されている
（請求項６）。この場合、光走査装置のコンパクト化に
はポリゴンミラー自体の小型化が不可欠であるが、ポリ
ゴンミラーを小さくすると偏向反射面自体も小さくな
る。偏向反射面が小さいと、図１に示す角：Γがある程
度大きい場合、偏向反射面が切り替わる際に、隣接する
偏向反射面の境界部で光源側からの光束がケラれるた
め、偏向光束の偏向角が狭くなり、所望の有効走査領域
を確保するのが困難になる。これを避けるには、ポリゴ
ンミラーを小さくするに従い、偏向反射面の数を小さく
し、偏向反射面自体にある程度の大きさを確保する必要
がある。しかし、このようにすると、ポリゴンミラー１
回転あたりの光走査回数が減るため、光走査を高速化す
ることが難しくなる。図１に即して説明した実施の形態
では、上述の如くして、光源側から偏向器４に入射する
光束の光路と、基準方向Ｘとのなす角：Γを有効に小さ
く設定しているので、偏向器４におけるポリゴンミラー
の偏向反射面数を減らすことなくポリゴンミラーを小型
化しても有効走査領域を確保できるし、ポリゴンミラー
を大型化することなく偏向反射面数を増やして、光走査
の更なる高速化を実現することも可能である。また、図
１の実施の形態では、第２光学系３が１枚のシリンダレ
ンズにより構成され、走査結像素子５が単一のレンズで
ある（請求項７）。このように、第２光学系を１枚のシ
リンダレンズで構成し、走査結像素子を単一のレンズで
構成することも、光走査装置のコンパクト化に有効であ
ることは言うまでもなく、コストの面でも有利である
し、光学系の組み付けも容易である。In the embodiment described above, a deflector using a polygon mirror is used (claim 6). In this case, miniaturization of the polygon mirror itself is indispensable for downsizing the optical scanning device. However, if the polygon mirror is made smaller, the deflecting / reflecting surface itself becomes smaller. If the angle of deflection shown in FIG. 1 is large to some extent when the deflecting reflection surface is small, when the deflecting reflection surface is switched, the light beam from the light source side is vignetted at the boundary between the adjacent deflecting reflection surfaces. The corner becomes narrower, and it becomes difficult to secure a desired effective scanning area. To avoid this, it is necessary to reduce the number of deflecting and reflecting surfaces as the polygon mirror is made smaller, and to secure a certain size on the deflecting and reflecting surfaces themselves. However, in this case, the polygon mirror 1
Since the number of optical scans per rotation is reduced, it is difficult to increase the speed of optical scan. In the embodiment described with reference to FIG. 1, as described above, the angle Γ between the optical path of the light beam incident on the deflector 4 from the light source side and the reference direction X is set to be effectively small. Therefore, an effective scanning area can be ensured even if the polygon mirror is reduced in size without reducing the number of deflecting and reflecting surfaces of the polygon mirror in the deflector 4, and the number of deflecting and reflecting surfaces can be increased without increasing the size of the polygon mirror to achieve optical scanning. It is also possible to further increase the speed. Further, in the embodiment of FIG. 1, the second optical system 3 is constituted by one cylinder lens, and the scanning and imaging element 5 is a single lens (claim 7). As described above, the second optical system is constituted by one cylinder lens, and the scanning image forming element is constituted by a single lens. This is advantageous in terms of surface, and the assembly of the optical system is easy.
【００１２】[0012]
【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規な光走査装置を実現できる。この発明の光走査装
置によれば、上記のごとく、同期検出系を走査結像素子
に近接して配備できるため、光源から偏向器に至る光学
配置も走査結像素子に近づけることができ、光走査装置
の小型化を図ることができる。また、同期検出系の光路
を、被走査面上の光走査開始位置に至る光路に近づける
ことができるので、同期精度の向上を図ることができ
る。また、請求項３記載の発明によれば、走査結像素子
を樹脂成形する際のヒケやウネリといった形状誤差を有
効に防止でき、請求項４記載の発明では、走査結像素子
を大型化することなく容易に所望の有効走査領域を確保
できる。請求項５記載の発明によれば、ビーム太りを有
効に防止できる。また、請求項６記載の発明によれば、
光走査装置の小型化を損なうこと無く光走査の高速化が
可能であり、請求項７記載の発明によれば、光走査装置
の低コスト化が容易である。As described above, according to the present invention, a novel optical scanning device can be realized. According to the optical scanning device of the present invention, as described above, since the synchronous detection system can be provided close to the scanning imaging element, the optical arrangement from the light source to the deflector can be close to the scanning imaging element. The size of the scanning device can be reduced. Further, the optical path of the synchronization detection system can be made closer to the optical path to the optical scanning start position on the surface to be scanned, so that the synchronization accuracy can be improved. According to the third aspect of the invention, it is possible to effectively prevent shape errors such as sink marks and undulations during resin molding of the scanning image forming element, and to increase the size of the scanning image forming element according to the fourth aspect of the invention. A desired effective scanning area can be easily secured without any problem. According to the fifth aspect of the present invention, beam thickening can be effectively prevented. According to the sixth aspect of the present invention,
The speed of optical scanning can be increased without impairing the miniaturization of the optical scanning device. According to the invention described in claim 7, it is easy to reduce the cost of the optical scanning device.
【図１】発明の実施の１形態を説明するための図であ
る。FIG. 1 is a diagram illustrating one embodiment of the present invention.
【図２】請求項５記載の発明を説明するための図であ
る。FIG. 2 is a diagram for explaining the invention described in claim 5;
１ 光源 ２ 第１光学系 ３ 第２光学系 ４ 偏向器 ５ 走査結像素子 ６ 同期レンズ ７ 同期検出手段 ８ 被走査面 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light source 2 1st optical system 3 2nd optical system 4 Deflector 5 Scanning imaging element 6 Synchronous lens 7 Synchronous detection means 8 Scanning surface
Claims (7)
グする第１光学系と、 該第１光学系を通った光束を主走査対応方向に長い線状
に収束させる第２光学系と、 上記線状の収束部の近傍に偏向反射面を有し、反射光束
を偏向する偏向器と、 該偏向器により偏向された光束を被走査面近傍に結像さ
せる走査結像素子と、 上記偏向器により偏向された光束を、光走査に先立って
同期光束として検出する同期検出手段と、 上記同期光束を上記同期検出手段に集光する同期レンズ
とを有し、 上記走査結像素子の、光軸から主走査対応方向の端部ま
での長さが、光走査の開始側と終了側とで異なり、上記
光軸から光走査開始側の端部に至る長さを、上記光軸か
ら光走査終了側の端部に至る長さよりも短くしたことを
特徴とする光走査装置。1. A light source, a first optical system for coupling a light beam emitted from the light source to an optical system thereafter, and a light beam passing through the first optical system converges in a long linear shape in a main scanning corresponding direction. A second optical system, a deflector having a deflecting / reflecting surface in the vicinity of the linear converging portion, and deflecting the reflected light beam; and a scan for imaging the light beam deflected by the deflector near the surface to be scanned. An imaging element, a synchronization detection unit that detects a light beam deflected by the deflector as a synchronization light beam prior to optical scanning, and a synchronization lens that condenses the synchronization light beam on the synchronization detection unit, The length of the scanning imaging element from the optical axis to the end in the main scanning corresponding direction is different between the optical scanning start side and the end side, and the length from the optical axis to the optical scanning start side end is different. The length is shorter than the length from the optical axis to the end on the optical scanning end side. Optical scanning device.
グする第１光学系と、 該第１光学系を通った光束を主走査対応方向に長い線状
に収束させる第２光学系と、 上記線状の収束部の近傍に偏向反射面を有し、反射光束
を偏向する偏向器と、 該偏向器により偏向された光束を被走査面近傍に結像さ
せる走査結像素子と、 上記偏向器により偏向された光束を、光走査に先立って
同期光束として検出する同期検出手段と、 上記同期光束を上記同期検出手段に集光する同期レンズ
とを有し、 上記走査結像素子に於ける同期検出側の端部に、同期光
束の光路を確保するための傾斜部が設けられていること
を特徴とする光走査装置。2. A light source, a first optical system for coupling a light beam emitted from the light source to a subsequent optical system, and a light beam passing through the first optical system converges in a long linear shape in a main scanning corresponding direction. A second optical system, a deflector having a deflecting / reflecting surface in the vicinity of the linear converging portion, and deflecting the reflected light beam; and a scan for imaging the light beam deflected by the deflector near the surface to be scanned. An imaging element, a synchronization detection unit that detects a light beam deflected by the deflector as a synchronization light beam prior to optical scanning, and a synchronization lens that condenses the synchronization light beam on the synchronization detection unit, An optical scanning device, characterized in that an inclined portion for securing an optical path of a synchronous light beam is provided at an end on the synchronous detection side of the scanning image forming element.
て、 走査結像素子は樹脂成形レンズであって、同期検出側と
は反対側を成形のゲート部としたことを特徴とする光走
査装置。3. The optical scanning device according to claim 1, wherein the scanning image forming element is a resin molded lens, and a side opposite to the synchronous detection side is a molding gate. apparatus.
置において、 偏向器による偏向光束の主光線が被走査面上の走査線に
直交するときの上記主光線の方向を基準方向とすると
き、有効走査領域の光走査開始位置に向かう偏向光束の
主光線が上記基準方向と成す角をθ1、上記有効走査領
域の光走査終了位置に向かう偏向光束の主光線が上記基
準方向と成す角をθ2とするとき、これらθ1，θ2の大
小関係が、θ1＜θ2であることを特徴とする光走査装
置。4. The optical scanning device according to claim 1, wherein the direction of the principal ray of the light beam deflected by the deflector is perpendicular to the scanning line on the surface to be scanned. At this time, the angle formed by the principal ray of the deflected light beam toward the optical scanning start position in the effective scanning area with the reference direction is θ 1 , and the principal ray of the deflected light beam toward the optical scanning end position in the effective scanning area is formed with the reference direction. When the angle is θ 2 , the magnitude relationship between θ 1 and θ 2 is θ 1 <θ 2 .
置において、 第２光学系に含まれる少なくとも１つの光学素子の有効
範囲が、光学素子外形に対して非対称になっており、上
記有効範囲が走査結像素子側にずれていることを特徴と
する光走査装置。5. The optical scanning device according to claim 1, wherein an effective range of at least one optical element included in the second optical system is asymmetric with respect to an outer shape of the optical element. An optical scanning device, wherein the effective range is shifted toward the scanning image forming element.
て、 偏向器がポリゴンミラーを用いるものであることを特徴
とする光走査装置。6. The optical scanning device according to claim 1, wherein the deflector uses a polygon mirror.
走査装置。7. The optical scanning device according to claim 6, wherein the second optical system is constituted by one cylinder lens, and the scanning image forming element is a single lens.
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|---|---|---|---|
| JP12045998A JP3288970B2 (en) | 1998-04-30 | 1998-04-30 | Optical scanning device |
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| JPH11311749A JPH11311749A (en) | 1999-11-09 |
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Country Status (1)
| Country | Link |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1998
- 1998-04-30 JP JP12045998A patent/JP3288970B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US7570278B2 (en) | 2004-02-12 | 2009-08-04 | Ricoh Company, Limited | Optical scanning device and image forming apparatus |
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