JP3571668B2

JP3571668B2 - Optical scanning device

Info

Publication number: JP3571668B2
Application number: JP2001152706A
Authority: JP
Inventors: 憲造大久保; 俊郎向井; 哲也西口
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2001-05-22
Filing date: 2001-05-22
Publication date: 2004-09-29
Anticipated expiration: 2021-05-22
Also published as: JP2002350753A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンターや複写機等の画像形成装置の感光体を走査する光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の様に、この種の光走査装置では、光ビームを半導体レーザーから出射して回転ポリゴンミラーに入射させ、この光ビームを回転ポリゴンミラーにより反射しつつ被走査体上で主走査方向に繰り返し移動させ、これにより被走査体を主走査する。また、半導体レーザから被走査体までの光路を短くするために、この光路を少なくとも１枚の折り返しミラーにより屈折させている。更に、主走査の同期検出のために、主走査範囲の外に移動した光ビームを折り返しミラーを介して検出している。具体的には、主走査範囲の外に移動した光ビームを折り返しミラーを介して受けて、この光ビームを同期検出用ミラーにより反射し、この光ビームをシリンドリカルレンズにより集光して受光素子に入射させ、この受光素子の検出出力を用いて、主走査同期を検出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先に述べた様に主走査範囲の外に移動した光ビームを検出する場合は、回転ポリゴンミラーでの光ビームの入射角及び出射角が大きくなり、また折り返しミラーの傾き角を設定しているので、受光素子の受光面上の光ビームのスポット形状に歪みが生じる。このため、受光素子の検出出力に基づく主走査同期の検出タイミングが曖昧となり、同期の立上りが鈍り、この結果として光ビームによる書き出し位置が不安定となって、この装置の走査により形成される画像の品質が劣化した。
【０００４】
そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、受光素子の受光面上の光ビームスポット形状の歪を補正して、主走査同期の正確な検出を可能にし、画像品質の劣化を防止する光走査装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、光ビームを出射する発光手段と、光ビームを反射しつつ、光ビームのスポットを被走査体上で主走査方向に繰り返し移動させる回転ポリゴンミラーと、回転ポリゴンミラーと被走査体間に介在し、光ビームを回転ポリゴンミラーから被走査体へと導く折り返しミラーと、主走査範囲の外に移動した光ビームを折り返しミラーを介して受けて、この光ビームを反射する同期検出用ミラーと、同期検出用ミラーにより反射された該光ビームを収束させる収束手段と、収束手段により収束された該光ビームを受光する受光手段とを備え、受光手段の検出出力を主走査同期検出用に得る光走査装置において、主走査方向並びに副走査方向に直交するＸ軸、主走査方向のＹ軸、及び副走査方向のＺ軸を定義すると、Ｚ軸に対するＸ軸方向への同期検出用ミラーの傾き角α２をＺ軸に対するＸ軸方向への折り返しミラーの傾き角α１に対応して設定し、Ｚ軸に対するＹ方向への収束手段及び受光手段の各傾き角θ１、θ２を同期検出用ミラーの傾き角α２及びＺ軸に対するＹ軸方向への折り返しミラー上の光ビームスポットの傾き角β１に対応して設定している。
【０００６】
この様な構成の本発明によれば、同期検出用ミラーの傾き角α２を折り返しミラーの傾き角α１に対応して設定し、収束手段及び受光手段の各傾き角θ１、θ２を同期検出用ミラーの傾き角α２及び折り返しミラー上の光ビームスポットの傾き角β１に対応して設定している。これにより、受光素子の受光面上の光ビームスポット形状の歪が補正され、この結果として主走査同期の正確な検出が可能となり、光ビームによる書き出し位置を一定にして、画像品質の劣化を防止することが可能となる。
【０００７】
また、本発明においては、同期検出用ミラーの傾き角α２を折り返しミラーの傾き角α１にほぼ等しく設定している。あるいは、収束手段及び受光手段の各傾き角θ１、θ２を同期検出用ミラーの傾き角α２と折り返しミラー上の光ビームスポットの傾き角β１の和にほぼ等しく設定している。
【０００８】
これにより、受光素子の受光面上の光ビームスポット形状の歪をほぼ解消することができる。
【０００９】
また、本発明においては、収束手段は、シリンドリカルレンズである。
【００１０】
この様に収束手段としてシリンドリカルレンズを用いる場合は、シリンドリカルレンズの傾き角θ１の適宜な設定により、受光素子の受光面上の光ビームスポット形状の歪を有効に補正することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の光走査装置の一実施形態を斜め後方から見て示す斜視図である。また、図２は、本実施形態の光走査装置の光学系を抽出して斜め前方から見て示す斜視図である。更に、図３及び図４は、本実施形態の光走査装置の光学系を抽出して示す平面図及び側面図である。
【００１３】
図１乃至図４において、半導体レーザ１１２は、光ビーム１０３を出射する。この光ビーム１０３は、コリメータレンズ１１３、凹レンズ１１４、開口板１１５の矩形状の絞り１１５ａ、及びシリンドリカルレンズ１１６を通じて入射折り返しミラー１１７に入射する。そして、光ビーム１０３は、入射折り返しミラー１１７により反射され、第１レンズ１２１及び第２レンズ１２２からなるｆθレンズ１２３の端部を斜めに通過して、ポリゴンミラー１２０の反射面１２０ａに入射し、この反射面１２０ａにより反射される。更に、光ビーム１０３は、ｆθレンズ１２３を再び通過して、出射折り返しミラー１２４及びシリンドリカルミラー１２５により反射され、本体筐体１１０のスリット１１０ａを通じて外部へと導かれ、感光体ドラム２００に入射する。
【００１４】
ポリゴンミラー１２０は、正多角柱であって、各側壁にそれぞれの反射面１２０ａを有している。また、ポリゴンミラー１２０は、回転駆動されており、ポリゴンミラー１２０の各反射面１２０ａが入射折り返しミラー１１７側に順次向けられる。光ビーム１０３は、入射折り返しミラー１１７側に向いた反射面１２０ａにより反射されつつ、反射面１２０ａの向きに応じて主走査方向（Ｙ軸方向）に移動する。これに伴って、感光体ドラム２００上で、光ビーム１０３のスポットが主走査方向に移動し、感光体ドラム２００が主走査される。ポリゴンミラー１２０の各反射面１２０ａが入射折り返しミラー１１７側に向く度に、光ビーム１０３が主走査方向に移動し、感光体ドラム２００の主走査が繰り返される。同時に、感光体ドラム２００が回転され、感光体ドラム２００上に想定される各主走査ラインが副走査方向（Ｚ軸方向）に順次移動される。これにより、感光体ドラム２００上に潜像が形成される。
【００１５】
また、光ビーム１０３のスポットが感光体ドラム２００上の主走査範囲から外れるまで移動すると、光ビーム１０３は、出射折り返しミラー１２４により反射されてから、シリンドリカルミラー１２５ではなく同期検出用ミラー１２６に入射する。そして、光ビーム１０３は、同期検出用ミラー１２６により反射され、シリンドリカルレンズ１３０を通じて光ビーム検出センサー１２７に入射する。この光ビーム検出センサー１２７の検出出力を用いて、主走査同期を検出することができる。
【００１６】
図５（ａ）は、本実施形態の光走査装置における光路を概念的に示す平面図である。また、図５（ｂ）は、同光路を概念的に示す側面図である。尚、ｆθレンズ１２３は、光ビーム１０３を２回通すので、図５（ａ）及び（ｂ）の２個所に描かれている。また、光ビーム１０３は、ポリゴンミラー１２０の反射面１２０ａにより反射されることにより回転移動するが、図５（ａ）では、ｆθレンズ１２３、出射折り返しミラー１２４、シリンドリカルミラー１２５、及び感光体ドラム２００の中央を通る光ビーム１０３のみを示している。
【００１７】
ここで、半導体レーザ１１２、コリメータレンズ１１３、凹レンズ１１４、開口板１１５、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１２３を入射光学系１０１とする。また、ポリゴンミラー１２０、ｆθレンズ１２３、出射折り返しミラー１２４、及びシリンドリカルミラー１２５を出射光学系１０２とする。
【００１８】
入射光学系１０１においては、光ビーム１０３を半導体レーザ１１２からポリゴンミラー１２０の反射面１２０ａに導くと共に、反射面１２０ａ上の光ビーム１０３のスポット形状を該反射面１２０ａよりも広い幅の線状に成形する。
【００１９】
この入射光学系１０１において、光ビーム１０３は、半導体レーザ１１２から出射されると、コリメータレンズ１１３により平行光に変換され、凹レンズ１１４により拡散される。そして、開口板１１５の絞り１１５ａにより、光ビーム１０３の断面形状を主走査方向（Ｙ軸方向）に長くかつ副走査方向（Ｚ軸方向）に短い矩形状に成形する。更に、光ビーム１０３は、シリンドリカルレンズ１１６によりＺ軸方向に収束され、入射折り返しミラー１１７により反射され、ｆθレンズ１２３を通じてポリゴンミラー１２０に入射する。
【００２０】
ここでは、光ビーム１０３を凹レンズ１１４により拡散し、光ビーム１０３の断面形状を開口板１１５の絞り１１５ａにより主走査方向に長くかつ副走査方向に短い矩形状に成形し、光ビーム１０３をシリンドリカルレンズ１１６により副走査方向に収束しているので、ポリゴンミラー１２０上の光ビーム１０３のスポット形状が主走査方向に長い線状となり、その幅がポリゴンミラー１２０の反斜面１２０ａよりも広くなる。
【００２１】
出射光学系１０２においては、光ビーム１０３をポリゴンミラー１２０により主走査方向（Ｙ軸方向）に繰り返し移動しつつ、光ビーム１０３を感光体ドラム２００に導いて入射させ、感光体ドラム２００上の光ビーム１０３のスポットを主走査方向に等速度で移動させ、光ビーム１０３のスポットを予め設定された形状及び大きさに成形する。
【００２２】
この出射光学系１０２において、光ビーム１０３は、ポリゴンミラー１２０により等角速度で主走査方向に移動されつつ、ｆθレンズ１２３を通過する。ｆθレンズ１２３は、光ビーム１０３を主走査方向に収束する。また、ｆθレンズ１２３は、感光体ドラム２００上の光ビーム１０３のスポットが等速度で移動する様に、光ビーム１０３の角速度を変換する。この光ビーム１０３は、出射折り返しミラー１２４により反射され、シリンドリカルミラー１２５に入射する。シリンドリカルミラー１２５は、光ビーム１０３を副走査方向（Ｚ軸方向）に収束し、またポリゴンミラー１２０の面倒れの影響を光ビーム１０３から排除するという補正を行う。この光ビーム１０３は、シリンドリカルミラー１２５により反射され、感光体ドラム２００に入射する。
【００２３】
ここでは、光ビーム１０３をｆθレンズ１２３により主走査方向に収束し、光ビーム１０３をシリンドリカルミラー１２５により副走査方向に収束し、これにより感光体ドラム２００上の光ビーム１０３のスポットを予め設定された形状及び大きさに成形している。
【００２４】
さて、先に述べた様に光ビーム１０３のスポットが感光体ドラム２００上の主走査範囲から外れるまで移動すると、光ビーム１０３は、出射折り返しミラー１２４、同期検出用ミラー１２６、及びシリンドリカルレンズ１３０を介して光ビーム検出センサー１２７に入射する。このとき、光ビーム１０３は、ｆθレンズ１２３により主走査方向に収束され、シリンドリカルレンズ１３０により副走査方向に収束される。これにより、光ビーム検出センサー１２７の受光面上の光ビーム１０３を予め設定された形状及び大きさに成形する。この光ビーム検出センサー１２７の検出出力を主走査同期の検出のために用い、主走査同期に応じて、光ビーム１０３による感光体ドラム２００上の書き込み開始位置を設定する。このため、主走査同期の検出を正確に行ない、書き込み開始位置を一定にする必要がある。
【００２５】
ところが、光ビーム１０３のスポットが感光体ドラム２００上の主走査範囲から外れるまで移動し、光ビーム１０３が同期検出用ミラー１２６に入射するときには、ポリゴンミラー１２０での光ビーム１０３の入射角及び出射角が大きくなってしまう。その上、図６に示す様に出射折り返しミラー１２４の傾き角α１を設定していることから、図７に示す様に出射折り返しミラー１２４上の光ビーム１０３のスポット１０３ａが歪んだ楕円形状となる。また、光ビーム１０３のスポット１０３ａの楕円の長径を示す線分Ａ−Ｂが副走査方向のＺ軸に対する主走査方向（Ｙ方向）への傾き角β１で傾く。
【００２６】
仮に、この歪んで傾いたスポット１０３ａの光ビーム１０３を同期検出用ミラー１２６及びシリンドリカルレンズ１３０を介して光ビーム検出センサー１２７の受光面にそのまま投影した場合は、光ビーム検出センサー１２７の検出出力に基づく主走査同期の検出タイミングが曖昧となり、同期の立上りが鈍り、この結果として光ビーム１０３による感光体ドラム２００上の書き込み開始位置がばらつき、画像品質が劣化する。
【００２７】
そこで、本実施形態では、先に述べた様に主走査方向をＹ軸方向とし、副走査方向をＺ軸方向とし、更に主走査方向並びに副走査方向に直交する方向をＸ軸方向とすると、図６及び図８に示す様にＺ軸に対するＸ軸方向への同期検出用ミラー１２６の傾き角α２をＺ軸に対するＸ軸方向への出射折り返しミラーの傾き角α１に対応して設定し、またＺ軸に対するＹ方向へのシリンドリカルレンズ１３０及び光ビーム検出センサー１２７の各傾き角θ１、θ２を同期検出用ミラー１２６の傾き角α２及び同期検出用ミラー１２６上の光ビーム１０３のスポット１０３ａの傾き角β１に対応して設定する。
【００２８】
具体的には、まず、出射折り返しミラー１２４の傾き角α１を適宜に設定し、光ビーム１０３を出射折り返しミラー１２４により反射してシリンドリカルミラー１２５及び同期検出用ミラー１２６に入射させる。そして、同期検出用ミラー１２６の傾き角α２を出射折り返しミラーの傾き角α１に一致させる。また、同期検出用ミラー１２６上の光ビーム１０３のスポット１０３ａの傾き角β１の影響を排除するために、つまり光ビーム１０３のねじれを補正するために、シリンドリカルレンズ１３０及び光ビーム検出センサー１２７の各傾き角θ１、θ２を同期検出用ミラー１２６の傾き角α２と同期検出用ミラー１２６上の光ビーム１０３のスポット１０３ａの傾き角β１の和に一致させる。
【００２９】
すなわち、傾き角α２を次式（１）から求め、各傾き角θ１、θ２を次式（２）から求める。
【００３０】
α２＝α１ ……（１）
θ１＝θ２＝α２＋β１＝α１＋β１ ……（２）
例えば、出射折り返しミラーの傾き角α１＝５．３°、かつ同期検出用ミラー１２６上の光ビーム１０３のスポット１０３ａの傾き角β１＝４．０°である場合は、同期検出用ミラー１２６の傾き角α２を５．３°に設定し、シリンドリカルレンズ１３０及び光ビーム検出センサー１２７の各傾き角θ１、θ２を９．３°（＝５．３°＋４．０°）に共に設定する。
【００３１】
この結果、光ビーム１０３のねじれが補正されて、光ビーム検出センサー１２７の検出出力に基づく主走査同期の検出タイミングが正確となり、光ビーム１０３による感光体ドラム２００上の書き込み開始位置が安定化し、画像品質の劣化を防止することができる。
【００３２】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない程度に変形することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、同期検出用ミラーの傾き角α２を折り返しミラーの傾き角α１に対応して設定し、収束手段及び受光手段の各傾き角θ１、θ２を同期検出用ミラーの傾き角α２及び折り返しミラー上の光ビームスポットの傾き角β１に対応して設定している。これにより、受光素子の受光面上の光ビームスポット形状の歪が補正され、この結果として主走査同期の正確な検出が可能となり、光ビームによる書き出し位置を一定にして、画像品質の劣化を防止することが可能となる。
【００３４】
また、本発明によれば、同期検出用ミラーの傾き角α２を折り返しミラーの傾き角α１にほぼ等しく設定している。あるいは、収束手段及び受光手段の各傾き角θ１、θ２を同期検出用ミラーの傾き角α２と折り返しミラー上の光ビームスポットの傾き角β１の和にほぼ等しく設定している。これにより、受光素子の受光面上の光ビームスポット形状の歪をほぼ解消することができる。
【００３５】
また、本発明によれば、収束手段としてシリンドリカルレンズを用いるので、シリンドリカルレンズの傾き角θ１の適宜な設定により、受光素子の受光面上の光ビームスポット形状の歪を有効に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光走査装置の一実施形態を斜め後方から見て示す斜視図である。
【図２】本実施形態の光走査装置の光学系を抽出して斜め前方から見て示す斜視図である。
【図３】本実施形態の光走査装置の光学系を抽出して示す平面図である。
【図４】本実施形態の光走査装置の光学系を抽出して示す側面図である。
【図５】（ａ）は本実施形態の光走査装置における光路を概念的に示す平面図であり、（ｂ）は同光路を概念的に示す側面図である。
【図６】本実施形態の光走査装置における出射折り返しミラー、同期検出用ミラー、シリンドリカルレンズ、及び光ビーム検出センサーの各傾き角を概念的に示す斜視図である。
【図７】本実施形態の光走査装置における出射折り返しミラー上の光ビームのスポットを示す平面図である。
【図８】本実施形態の光走査装置における出射折り返しミラー、同期検出用ミラー、シリンドリカルレンズ、及び光ビーム検出センサーの各傾き角を概念的に示す側面図である。
【符号の説明】
１１２半導体レーザ
１１３コリメータレンズ
１１４凹レンズ
１１５開口板
１１６、１３０シリンドリカルレンズ
１１７入射折り返しミラー
１２０ポリゴンミラー
１２１第１レンズ
１２２第２レンズ
１２３ｆθレンズ
１２４出射折り返しミラー
１２５シリンドリカルミラー
１２６同期検出用ミラー
１２７光ビーム検出センサー
２００感光体ドラム[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device that scans a photoconductor of an image forming apparatus such as a printer and a copying machine.
[0002]
[Prior art]
As is well known, in this type of optical scanning device, a light beam is emitted from a semiconductor laser and made incident on a rotating polygon mirror, and this light beam is repeatedly reflected in the main scanning direction on the scanned object while being reflected by the rotating polygon mirror. The object to be scanned is main-scanned. In order to shorten the optical path from the semiconductor laser to the object to be scanned, this optical path is refracted by at least one folding mirror. Further, the light beam that has moved out of the main scanning range is detected via the turning mirror for synchronous detection of the main scanning. Specifically, a light beam that has moved out of the main scanning range is received via a turning mirror, this light beam is reflected by a mirror for synchronization detection, and this light beam is condensed by a cylindrical lens and is condensed by a light receiving element. The main scanning is detected using the detection output of the light receiving element.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, when detecting a light beam that has moved out of the main scanning range, the incident angle and the outgoing angle of the light beam at the rotating polygon mirror become large, and the tilt angle of the folding mirror is set. Therefore, the spot shape of the light beam on the light receiving surface of the light receiving element is distorted. For this reason, the detection timing of the main scanning synchronization based on the detection output of the light receiving element becomes ambiguous, the rising of the synchronization becomes slow, and as a result, the writing position by the light beam becomes unstable, and the image formed by the scanning of this device is formed. Quality has deteriorated.
[0004]
Therefore, the present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and corrects distortion of a light beam spot shape on a light receiving surface of a light receiving element, enables accurate detection of main scanning synchronization, and improves image quality. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device that prevents deterioration of the optical scanning device.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a light emitting unit that emits a light beam, a rotating polygon mirror that reflects the light beam, and repeatedly moves a spot of the light beam on a scanned object in a main scanning direction, A folding mirror interposed between the rotating polygon mirror and the object to be scanned, and guides the light beam from the rotating polygon mirror to the object to be scanned, and receives the light beam that has moved out of the main scanning range via the folding mirror. A synchronous detecting mirror for reflecting the beam, a converging means for converging the light beam reflected by the synchronous detecting mirror, and a light receiving means for receiving the light beam converged by the converging means; In an optical scanning device that obtains an output for main scanning synchronization detection, an X axis orthogonal to the main scanning direction and the sub scanning direction, a Y axis in the main scanning direction, and a Z axis in the sub scanning direction are defined. The inclination angle α2 of the mirror for synchronization detection in the X-axis direction with respect to the Z-axis is set corresponding to the inclination angle α1 of the folding mirror in the X-axis direction with respect to the Z-axis, and the convergence means and the light receiving means in the Y direction with respect to the Z-axis. Are set in accordance with the inclination angle α2 of the mirror for synchronization detection and the inclination angle β1 of the light beam spot on the turning mirror in the Y-axis direction with respect to the Z-axis.
[0006]
According to the present invention having such a configuration, the inclination angle α2 of the mirror for synchronization detection is set corresponding to the inclination angle α1 of the folding mirror, and the inclination angles θ1 and θ2 of the converging means and the light receiving means are set to the synchronization detection mirror. And the inclination angle β1 of the light beam spot on the return mirror. As a result, the distortion of the light beam spot shape on the light receiving surface of the light receiving element is corrected, and as a result, accurate detection of main scanning synchronization becomes possible, and the write start position by the light beam is kept constant to prevent deterioration of image quality. It is possible to do.
[0007]
Further, in the present invention, the inclination angle α2 of the synchronization detecting mirror is set substantially equal to the inclination angle α1 of the return mirror. Alternatively, the inclination angles θ1 and θ2 of the convergence unit and the light receiving unit are set to be substantially equal to the sum of the inclination angle α2 of the synchronization detecting mirror and the inclination angle β1 of the light beam spot on the return mirror.
[0008]
Thereby, distortion of the light beam spot shape on the light receiving surface of the light receiving element can be substantially eliminated.
[0009]
Further, in the present invention, the converging means is a cylindrical lens.
[0010]
When the cylindrical lens is used as the converging means, the distortion of the light beam spot shape on the light receiving surface of the light receiving element can be effectively corrected by appropriately setting the inclination angle θ1 of the cylindrical lens.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
[0012]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the optical scanning device of the present invention as viewed obliquely from behind. FIG. 2 is a perspective view illustrating an optical system of the optical scanning device according to the present embodiment, which is extracted and viewed obliquely from the front. FIGS. 3 and 4 are a plan view and a side view, respectively, showing an extracted optical system of the optical scanning device according to the present embodiment.
[0013]
1 to 4, a semiconductor laser 112 emits a light beam 103. The light beam 103 is incident on the incident return mirror 117 through the collimator lens 113, the concave lens 114, the rectangular aperture 115a of the aperture plate 115, and the cylindrical lens 116. Then, the light beam 103 is reflected by the incident return mirror 117, obliquely passes through the end of the fθ lens 123 including the first lens 121 and the second lens 122, and enters the reflection surface 120a of the polygon mirror 120; The light is reflected by the reflecting surface 120a. Further, the light beam 103 passes through the fθ lens 123 again, is reflected by the exit turning mirror 124 and the cylindrical mirror 125, is guided to the outside through the slit 110 a of the main body housing 110, and enters the photosensitive drum 200.
[0014]
The polygon mirror 120 is a regular polygonal prism, and has a respective reflecting surface 120a on each side wall. The polygon mirror 120 is rotationally driven, and each reflection surface 120a of the polygon mirror 120 is sequentially directed to the incident return mirror 117 side. The light beam 103 moves in the main scanning direction (Y-axis direction) according to the direction of the reflection surface 120a while being reflected by the reflection surface 120a facing the incident return mirror 117 side. Along with this, the spot of the light beam 103 moves in the main scanning direction on the photosensitive drum 200, and the photosensitive drum 200 is main-scanned. Each time each reflection surface 120a of the polygon mirror 120 is directed toward the incident return mirror 117, the light beam 103 moves in the main scanning direction, and the main scanning of the photosensitive drum 200 is repeated. At the same time, the photosensitive drum 200 is rotated, and each main scanning line assumed on the photosensitive drum 200 is sequentially moved in the sub-scanning direction (Z-axis direction). As a result, a latent image is formed on the photosensitive drum 200.
[0015]
When the spot of the light beam 103 moves out of the main scanning range on the photosensitive drum 200, the light beam 103 is reflected by the exit turning mirror 124 and then enters the synchronous detection mirror 126 instead of the cylindrical mirror 125. I do. Then, the light beam 103 is reflected by the synchronization detection mirror 126 and enters the light beam detection sensor 127 through the cylindrical lens 130. Using the detection output of the light beam detection sensor 127, main scanning synchronization can be detected.
[0016]
FIG. 5A is a plan view conceptually showing an optical path in the optical scanning device of the present embodiment. FIG. 5B is a side view conceptually showing the optical path. Note that the fθ lens 123 passes through the light beam 103 twice, and is therefore illustrated at two places in FIGS. 5A and 5B. The light beam 103 is rotated by being reflected by the reflection surface 120a of the polygon mirror 120. In FIG. 5A, the fθ lens 123, the exit turning mirror 124, the cylindrical mirror 125, and the photosensitive drum 200 Only the light beam 103 passing through the center of FIG.
[0017]
Here, the semiconductor laser 112, the collimator lens 113, the concave lens 114, the aperture plate 115, the cylindrical lens 116, the incident return mirror 117, and the fθ lens 123 are the incident optical system 101. In addition, the polygon mirror 120, the fθ lens 123, the exit turning mirror 124, and the cylindrical mirror 125 are the exit optical system 102.
[0018]
In the incident optical system 101, the light beam 103 is guided from the semiconductor laser 112 to the reflection surface 120a of the polygon mirror 120, and the spot shape of the light beam 103 on the reflection surface 120a is changed to a linear shape wider than the reflection surface 120a. Mold.
[0019]
In this incident optical system 101, when the light beam 103 is emitted from the semiconductor laser 112, it is converted into parallel light by the collimator lens 113 and diffused by the concave lens 114. Then, the aperture 115a of the aperture plate 115 forms the light beam 103 into a rectangular shape that is long in the main scanning direction (Y-axis direction) and short in the sub-scanning direction (Z-axis direction). Further, the light beam 103 is converged in the Z-axis direction by the cylindrical lens 116, is reflected by the incident return mirror 117, and is incident on the polygon mirror 120 through the fθ lens 123.
[0020]
Here, the light beam 103 is diffused by the concave lens 114, and the cross-sectional shape of the light beam 103 is formed into a rectangular shape that is long in the main scanning direction and short in the sub-scanning direction by the stop 115a of the aperture plate 115. Since the light beam 103 is converged in the sub-scanning direction by 116, the spot shape of the light beam 103 on the polygon mirror 120 becomes a long linear shape in the main scanning direction, and its width becomes wider than the anti-slope surface 120a of the polygon mirror 120.
[0021]
In the emission optical system 102, while the light beam 103 is repeatedly moved in the main scanning direction (Y-axis direction) by the polygon mirror 120, the light beam 103 is guided to and incident on the photosensitive drum 200, and the light on the photosensitive drum 200 is emitted. The spot of the beam 103 is moved at a constant speed in the main scanning direction, and the spot of the light beam 103 is shaped into a preset shape and size.
[0022]
In the emission optical system 102, the light beam 103 passes through the fθ lens 123 while being moved in the main scanning direction at a constant angular velocity by the polygon mirror 120. lens 123 converges the light beam 103 in the main scanning direction. Lens 123 converts the angular velocity of light beam 103 such that the spot of light beam 103 on photosensitive drum 200 moves at a constant speed. The light beam 103 is reflected by the exit turning mirror 124 and enters the cylindrical mirror 125. The cylindrical mirror 125 corrects the light beam 103 to converge in the sub-scanning direction (Z-axis direction), and eliminates the influence of the surface tilt of the polygon mirror 120 from the light beam 103. The light beam 103 is reflected by the cylindrical mirror 125 and enters the photosensitive drum 200.
[0023]
Here, the light beam 103 is converged in the main scanning direction by the fθ lens 123, and the light beam 103 is converged in the sub-scanning direction by the cylindrical mirror 125, whereby the spot of the light beam 103 on the photosensitive drum 200 is preset. It is formed into a shape and size.
[0024]
When the spot of the light beam 103 moves out of the main scanning range on the photosensitive drum 200 as described above, the light beam 103 moves the output turning mirror 124, the synchronization detecting mirror 126, and the cylindrical lens 130. Through the light beam detection sensor 127 At this time, the light beam 103 is converged in the main scanning direction by the fθ lens 123 and is converged in the sub scanning direction by the cylindrical lens 130. Thereby, the light beam 103 on the light receiving surface of the light beam detection sensor 127 is shaped into a predetermined shape and size. The detection output of the light beam detection sensor 127 is used for detecting main scanning synchronization, and a writing start position on the photosensitive drum 200 by the light beam 103 is set according to the main scanning synchronization. For this reason, it is necessary to accurately detect the main scanning synchronization and to keep the writing start position constant.
[0025]
However, when the spot of the light beam 103 moves out of the main scanning range on the photosensitive drum 200 and the light beam 103 is incident on the synchronization detecting mirror 126, the incident angle and emission of the light beam 103 on the polygon mirror 120 are determined. The corner becomes large. In addition, since the inclination angle α1 of the output turning mirror 124 is set as shown in FIG. 6, the spot 103a of the light beam 103 on the output turning mirror 124 has a distorted elliptical shape as shown in FIG. . Further, a line segment AB indicating the major axis of the ellipse of the spot 103a of the light beam 103 is inclined at an inclination angle β1 in the main scanning direction (Y direction) with respect to the Z axis in the sub scanning direction.
[0026]
If the light beam 103 of the distorted and inclined spot 103a is projected as it is on the light receiving surface of the light beam detection sensor 127 via the mirror 126 for synchronization detection and the cylindrical lens 130, the detection output of the light beam detection sensor 127 is output. Based on this, the detection timing of the main scanning synchronization becomes ambiguous, and the rising of the synchronization becomes dull. As a result, the write start position on the photosensitive drum 200 by the light beam 103 varies, and the image quality deteriorates.
[0027]
Therefore, in this embodiment, as described above, the main scanning direction is the Y-axis direction, the sub-scanning direction is the Z-axis direction, and the direction orthogonal to the main scanning direction and the sub-scanning direction is the X-axis direction. As shown in FIGS. 6 and 8, the inclination angle α2 of the synchronization detecting mirror 126 in the X-axis direction with respect to the Z-axis is set in accordance with the inclination angle α1 of the output turning mirror in the X-axis direction with respect to the Z-axis. The inclination angles θ1 and θ2 of the cylindrical lens 130 and the light beam detection sensor 127 in the Y direction with respect to the Z axis are determined by the inclination angle α2 of the synchronization detection mirror 126 and the inclination angle of the spot 103a of the light beam 103 on the synchronization detection mirror 126. Set according to β1.
[0028]
Specifically, first, the inclination angle α1 of the output turning mirror 124 is appropriately set, and the light beam 103 is reflected by the output turning mirror 124 and is incident on the cylindrical mirror 125 and the synchronization detecting mirror 126. Then, the inclination angle α2 of the synchronization detecting mirror 126 is made to coincide with the inclination angle α1 of the output turning mirror. Further, in order to eliminate the influence of the inclination angle β1 of the spot 103a of the light beam 103 on the synchronization detecting mirror 126, that is, to correct the twist of the light beam 103, each of the cylindrical lens 130 and the light beam detection sensor 127 The inclination angles θ1 and θ2 are made equal to the sum of the inclination angle α2 of the synchronization detection mirror 126 and the inclination angle β1 of the spot 103a of the light beam 103 on the synchronization detection mirror 126.
[0029]
That is, the inclination angle α2 is obtained from the following equation (1), and the inclination angles θ1 and θ2 are obtained from the following equation (2).
[0030]
α2 = α1 (1)
θ1 = θ2 = α2 + β1 = α1 + β1 (2)
For example, when the inclination angle α1 of the output turning mirror is 5.3 ° and the inclination angle β1 of the spot 103a of the light beam 103 on the synchronization detection mirror 126 is 4.0 °, the inclination of the synchronization detection mirror 126 is determined. The angle α2 is set to 5.3 °, and the inclination angles θ1 and θ2 of the cylindrical lens 130 and the light beam detection sensor 127 are both set to 9.3 ° (= 5.3 ° + 4.0 °).
[0031]
As a result, the torsion of the light beam 103 is corrected, the detection timing of main scanning synchronization based on the detection output of the light beam detection sensor 127 becomes accurate, the writing start position on the photosensitive drum 200 by the light beam 103 is stabilized, and Image quality can be prevented from deteriorating.
[0032]
Note that the present invention is not limited to the above embodiment, and can be modified without departing from the scope of the claims.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the inclination angle α2 of the mirror for synchronization detection is set corresponding to the inclination angle α1 of the folding mirror, and the inclination angles θ1 and θ2 of the convergence unit and the light receiving unit are set to the mirror for synchronization detection. And the inclination angle β1 of the light beam spot on the turning mirror. As a result, the distortion of the light beam spot shape on the light receiving surface of the light receiving element is corrected, and as a result, accurate detection of main scanning synchronization becomes possible, and the write start position by the light beam is kept constant to prevent deterioration of image quality. It is possible to do.
[0034]
Further, according to the present invention, the inclination angle α2 of the synchronization detecting mirror is set to be substantially equal to the inclination angle α1 of the return mirror. Alternatively, the inclination angles θ1 and θ2 of the convergence unit and the light receiving unit are set to be substantially equal to the sum of the inclination angle α2 of the synchronization detecting mirror and the inclination angle β1 of the light beam spot on the return mirror. Thereby, distortion of the light beam spot shape on the light receiving surface of the light receiving element can be substantially eliminated.
[0035]
Further, according to the present invention, since the cylindrical lens is used as the converging means, the distortion of the light beam spot shape on the light receiving surface of the light receiving element can be effectively corrected by appropriately setting the inclination angle θ1 of the cylindrical lens. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing one embodiment of an optical scanning device of the present invention as viewed obliquely from behind.
FIG. 2 is a perspective view showing an optical system of the optical scanning device according to the present embodiment, which is extracted and viewed obliquely from the front.
FIG. 3 is a plan view extracting and showing an optical system of the optical scanning device of the present embodiment.
FIG. 4 is a side view showing an extracted optical system of the optical scanning device according to the embodiment.
FIG. 5A is a plan view conceptually showing an optical path in the optical scanning device of the present embodiment, and FIG. 5B is a side view conceptually showing the optical path.
FIG. 6 is a perspective view conceptually showing each inclination angle of an output turning mirror, a mirror for synchronization detection, a cylindrical lens, and a light beam detection sensor in the optical scanning device of the present embodiment.
FIG. 7 is a plan view showing a spot of a light beam on an exit turning mirror in the optical scanning device of the present embodiment.
FIG. 8 is a side view conceptually showing each inclination angle of an output turning mirror, a mirror for synchronization detection, a cylindrical lens, and a light beam detection sensor in the optical scanning device of the present embodiment.
[Explanation of symbols]
112 Semiconductor laser 113 Collimator lens 114 Concave lens 115 Opening plate 116, 130 Cylindrical lens 117 Incident turning mirror 120 Polygon mirror 121 First lens 122 Second lens 123 fθ lens 124 Outgoing turning mirror 125 Cylindrical mirror 126 Synchronous detection mirror 127 Light beam detection Sensor 200 Photoconductor drum

Claims

A light emitting unit that emits a light beam, a rotating polygon mirror that repeatedly moves a spot of the light beam in the main scanning direction on the scanned object while reflecting the light beam, and is interposed between the rotating polygon mirror and the scanned object, A folding mirror that guides the light beam from the rotating polygon mirror to the object to be scanned, a mirror for synchronization detection that receives the light beam that has moved out of the main scanning range via the folding mirror, and reflects the light beam; Scanning device that includes a converging unit that converges the light beam reflected by the mirror for use and a light receiving unit that receives the light beam converged by the converging unit, and obtains a detection output of the light receiving unit for main scanning synchronization detection. At
When an X axis orthogonal to the main scanning direction and the sub scanning direction, a Y axis in the main scanning direction, and a Z axis in the sub scanning direction are defined, the inclination angle α2 of the synchronization detection mirror in the X axis direction with respect to the Z axis is defined as the Z axis. Is set in accordance with the inclination angle α1 of the turning mirror in the X-axis direction with respect to the axis, and the inclination angles θ1 and θ2 of the convergence means and the light receiving means in the Y direction with respect to the Z-axis are determined by the inclination angle α2 of the synchronization detection mirror and the Z-axis An optical scanning device characterized in that the optical scanning device is set in accordance with the inclination angle β1 of the light beam spot on the turning mirror in the Y-axis direction with respect to.

2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the inclination angle α2 of the synchronization detecting mirror is set substantially equal to the inclination angle α1 of the return mirror.

3. The apparatus according to claim 1, wherein the inclination angles .theta.1 and .theta.2 of the convergence means and the light receiving means are set substantially equal to the sum of the inclination angle .alpha.2 of the synchronization detecting mirror and the inclination angle .beta.1 of the light beam spot on the return mirror. 3. The optical scanning device according to claim 1.

4. The optical scanning device according to claim 1, wherein the convergence unit is a cylindrical lens.