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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザービームプリンタ等に用いられる光走査装置に係り、特に回転多面鏡の回転軸に垂直な走査面に対して角度を有して光ビームを回転多面鏡に順に2度入射させる光走査装置において、回転多面鏡の回転軸に対する反射面の位置ずれに基づく走査線の位置変動を防止した光走査装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
レーザービームプリンタ等の画像記録装置や、各種画像読込み、測定装置に用いられる光走査装置においては、光ビームを偏向走査する偏向器として回転多面鏡が多く用いられてきた。
【0003】
これらの装置においては、被走査面上において直線あるいは曲線上に光ビームを繰り返し走査し、被走査面に位置する被走査媒体を前記の走査方向とはおおむね直交方向に相対移動させ2次元の走査を行う。前者の光走査装置による走査方向を主走査方向、後者の被走査媒体の相対移動方向を副走査方向とする。
【0004】
近年、上記の装置においては、解像度や処理速度の向上のため、より高速の光走査装置が求められるようになってきている。光ビームの偏向に回転多面鏡を用いた光走査装置では、走査速度(走査周波数)を上げるためには、
(1)回転多面鏡の回転数を上げる。
(2)回転多面鏡の面数を増加させる。
の2つの方法が考えられる。
【0005】
回転多面鏡の回転数を上げるためには、高速回転可能な軸受が必要になるが、現在最も多く用いられているボールベアリングでは、毎分20000回転程度が上限となる。エアベアリングを用いれば、毎分30000回転以上の回転数で使用可能であるが、軸受が高価なため使用できる装置が限られる。特に、一般消費者向けの安価なレーザービームプリンタ等には使えない。
【0006】
一方、回転多面鏡の面数を増加させると、1つの反射面当りの回転角度が小さくなってしまう。また、個々の反射面の大きさを一定以上確保しようとすると、回転多面鏡の直径が大きくなってしまう。
【0007】
光走査装置では、被走査面上に光ビームを結像させて用いることが多いが、レーザービームを走査する場合、小さなスポットに結像させるには、光ビームの拡がり角に応じて回転多面鏡の反射面は主走査方向にある一定の大きさが必要である。ところが、回転多面鏡の面数を増加させた場合、1つの反射面での回転角度が小さいため光ビームの走査角も小さくなる。光ビームの走査角が小さいと、所定の走査幅を得るためには走査光学系の焦点距離が長くなり、回転多面鏡から被走査面までの光路長も伸びる。このため、回転多面鏡の反射面上での光ビームの主走査方向の直径も大きくなり、面数が少ない場合に比べてより反射面が大きくなり、さらに一層回転多面鏡の大きさが増加する。
【0008】
すなわち、回転多面鏡の面数が増加するに従って必要な反射面の大きさは面数の少ない場合に比べてより大きくなるという矛盾した特性を持つため、回転多面鏡の大きさ(内接円筒の大きさ)が決まれば、面数の上限が決まる。例えば、レーザービームプリンタに用いる光走査装置において、所要走査幅350mm、波長780nm、回転多面鏡の内接円筒の半径を25mm、被走査面での主走査方向のスポット直径を50μm以下にする場合、面数はおおむね7面が上限となる。
【0009】
そこで、面数を多く取るために、回転多面鏡の直径を大きくすると、回転多面鏡の重量や慣性2次モーメントが増加し、回転に伴う空気抵抗(風損)も増加するので、回転数が低く制限される。
【0010】
このように、回転多面鏡の面数、回転数共上限があるので、それを越える走査速度を得るために様々な光走査装置が考案されてきた。
【0011】
例えば、特開昭51−100742号に記載された技術では、光源に半導体レーザーアレーを用い、同時に複数のレーザービームで被走査面を走査することで走査速度を向上させている。この方法によれば、回転多面鏡の回転数を上げることなく、素子に集積されたレーザーの個数だけ走査速度を早めることができる。
【0012】
一方、特開昭51−32340号のものでは、光源から射出された光ビームを主走査方向に非常に直径の小さい状態で回転多面鏡に入射させ、偏向された光ビームを伝達光学系を介して再び回転多面鏡に入射させる方法が開示されている。すなわち、回転多面鏡に光ビームを2度入射させている。
【0013】
後者の方法においては、光ビームが最初に回転多面鏡に入射するときの主走査方向の光ビームの直径を2回目に入射する場合に比べて極めて小さくし、かつ、2回目に回転多面鏡に入射する光ビームが回転する反射面の主走査方向の中心点を追従するように伝達光学系を構成している。
【0014】
このように構成することで、光ビームが最初に回転多面鏡に入射する際には、光ビームの直径を極端に小さくできるので、回転多面鏡の分割角度一杯まで走査可能となる。第1の反射面で偏向された光ビームが伝達光学系を経由して2回目に回転多面鏡に入射する際には、光ビームの直径は被走査面上で所定のスポットを得るのに必要な大きさに拡大されるものの、反射面の回転に追従するため、回転多面鏡の回転角度とは無関係に光ビームの大きさを設定できる。
【0015】
一方、光走査装置において、回転多面鏡の回転軸に垂直な走査面に対し角度を持って光ビームを入射させ偏向を行うものが、例えば特開平1−169422号等において知られている。
【0016】
上記のように回転多面鏡の異なる反射面に順に2度入射させることを、本明細書においては「2度入射」と呼ぶことにする。また、回転多面鏡の走査面に角度を有して光ビームを入射させることを、「斜め入射」と呼ぶことにする。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、回転多面鏡にこのような斜め入射を行って偏向する場合、回転多面鏡の回転軸に対する反射面の位置がずれていることにより、被走査面上で走査線の位置が走査線の方向に直角な副走査方向に変動してしまい、画像にむらが発生し正確で良好な画像を再現することが困難となる問題が発生する。
【0018】
本発明は従来技術のこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、回転多面鏡の回転軸の偏心に基づく各反射面の位置ずれにより生じる走査線の位置変動を防止した2度入射で斜め入射の高速な光走査装置を提供することである。
【0019】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の光走査装置は、光ビームを発生する光源と、前記光源からの光ビームを反射偏向させる複数の反射面を有する回転多面鏡と、前記回転多面鏡の第1反射面により反射偏向された光ビームを前記回転多面鏡の第2反射面に伝達入射させる伝達光学系と、前記回転多面鏡の前記第2反射面により反射偏向された光ビームを被走査面上にビームスポットを形成させて走査させる走査光学系とを備えた光走査装置において、
前記回転多面鏡は回転軸を挟んで互いに平行で互いに180°の角度をなして対向する対をなした複数組の反射面を有し、前記第1反射面と前記第2反射面は前記回転多面鏡の回転軸を挟んで互いに平行で互いに180°の角度をなして対向する反射面に設定され、
前記伝達光学系には、前記第1の反射面から前記第2の反射面に至る光路中に偶数面の反射面を有し、
前記光源からの光ビームは前記第1反射面に副走査方向に角度を持って入射し、前記伝達光学系により伝達された光ビームは前記第2反射面に副走査方向に角度を持って入射する配置になっており、かつ、
前記伝達光学系は副走査方向において前記第1反射面と前記第2反射面とを略共役関係にしており、前記走査光学系は副走査方向において前記第2反射面と前記被走査面とを略共役関係にしていることを特徴とするものである。
【0020】
この場合、第1反射面、第2反射面への光ビームの副走査方向の入射角をそれぞれα1 、α2 、伝達光学系の副走査方向の倍率をβt 、走査光学系の副走査方向の倍率をβs 、第1反射面、第2反射面の回転多面鏡の回転軸に対する位置ずれの最大値をδ、被走査面上での副走査方向の走査線の間隔をpとするとき、
δβs |α1 βt −α2 |/p≦1/8 ・・・(2)
を満たすことが望ましい。
【0021】
又は、第1反射面、第2反射面への光ビームの副走査方向の入射角をそれぞれα1 、α2 、伝達光学系の副走査方向の倍率をβt とするとき、
βt =α2 /α1 ・・・(1)
を満たすことが望ましい。
【0022】
また、光源からの光ビームを第1反射面へ入射させる光学系の光軸、伝達光学系の光軸、走査光学系の光軸が、回転多面鏡の回転軸を含む共通の副走査面内に配置されているものとすることができる。
【0023】
本発明においては、回転多面鏡への2度入射の光走査装置において、第1反射面と第2反射面を回転軸を挟んで互いに平行で互いに180°の角度をなして対向する反射面に設定し、両反射面へ斜め入射をさせ、第1反射面、第2反射面、被走査面を略共役関係にしているので、光ビームのずれを両反射面で相互に相殺する配置となっており、回転多面鏡の回転軸の偏心に基づく各反射面の位置ずれによる走査線の副走査方向への位置ずれは補正され、走査線の位置は一定となり、画像にむらが発生せず正確で良好な画像を再現することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づき本発明の光走査装置について詳細に説明する。
まず、本発明の光走査装置の実施例について説明する。図1は本実施例の光走査装置の構成を示す平面図、図2はその側面図、図3はその主要部の斜視図、図4はその主要部の側面図である。以下、本発明では、光学系の任意の位置において、その位置における光学系の光軸を含み偏向器である回転多面鏡4の回転軸41に平行な面を副走査面と定義し、光軸を含み副走査面に垂直な面を主走査面と定義する。さらに、主走査面内において、光軸に垂直な方向を主走査方向と定義し、また、副走査面内において、光軸に垂直な方向を副走査方向と定義する。
【0025】
光源としての半導体レーザー1から射出した光ビームは、第1整形レンズ2、第2整形レンズ3を透過して整形され、偏向器としての回転多面鏡4の第1反射面5に入射し、1度目の偏向がなされる。このとき、光ビームは、回転多面鏡4の回転軸41に垂直な面に対して角度を持って第1反射面5に入射するため、入射する光ビームと反射された光ビームは干渉しない。第1反射面5で反射された光ビームは、第1伝達レンズ7、第2伝達レンズ8、第3伝達レンズ9を透過して第1伝達ミラー10で反射され、第4伝達レンズ11、第5伝達レンズ12を透過して第2伝達ミラー13で反射され、再び回転多面鏡4の第2反射面6に入射し、2度目の偏向がなされる。このときも、光ビームは、回転多面鏡4の回転軸41に垂直な面に対して角度を持って第2反射面6に入射するため、入射する光ビームと反射された光ビームは干渉しない。
【0026】
第2反射面6で反射された光ビームは、第1走査レンズ14、第2走査レンズ15及び第3走査レンズ16により被走査面17上に光ビームスポットとして結像されて走査される。回転多面鏡4の面数は12面(偶数)である。第3走査レンズ16は、副走査方向に偏心しており、その方向は図2中の矢印の方向である。第3走査レンズ16をこのように偏心させる理由は、回転多面鏡4の第2反射面6で反射され偏向される光ビームは円錐状の軌跡を描き、その光ビームの断面の座標系が偏向角に依存して回転してしまい、被走査面17上の結像スポットの形状が崩れてしまうが、第3走査レンズ16をこのように偏心させることにより、その崩れが防止できるからである。
【0027】
ところで、半導体レーザー1から第1反射面5までの間の光学系を整形光学系21、第1反射面5から第2反射面6の間の光学系を伝達光学系22、第2反射面6から被走査面17までの間の光学系を走査光学系23と称するとすると、回転多面鏡4の第1反射面5と第2反射面6は回転軸41を挟んで対向する相互に平行な反射面であり、かつ、整形光学系21、伝達光学系22、走査光学系23の光軸は回転軸41を含む共通の副走査面内に配置されている。したがって、この光走査装置は、2度入射で斜め入射でありながら、この副走査面に関して対称な構成になっている。このような配置にすると、整形光学系21、伝達光学系22、走査光学系23の光軸が主走査面で見て一直線上に配置されるので、構造上の主走査方向の基準面が1面に集約され、光学系を構成する各要素を高精度に配置することができる。また、主走査面で見て、伝達光学系22の光軸が整形光学系21及び走査光学系23の光軸と一部重なるため、少ないスペースで配置でき、光走査装置の設置面積の減少、装置の小型化が図れる。そして、このような配置により、後で詳しく説明するように、回転多面鏡4の回転軸41の偏心に基づく走査線の副走査方向での位置変動を防止することができる。
【0028】
図5に、整形光学系21の主走査方向の光路図(a)と副走査方向の光路図(b)を示す。カバーガラスを有する半導体レーザー1から射出された光ビームは、非球面コリメータレンズを構成する第1整形レンズ2により平行な光ビームに変換される。第2整形レンズ2は副走査方向にのみ正屈折力を有する正シリンドリカルレンズである。そのため、第2整形レンズ2を透過した光ビームは、主走査面において平行な光ビームとして第1反射面5に入射し、副走査面においては第1反射面5近傍に結像(収束)する。
【0029】
図6に、伝達光学系22の主走査方向の光路図(a)と副走査方向の光路図(b)を示す。第1伝達レンズ7、第2伝達レンズ8、第3伝達レンズ9は何れも主走査方向にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズであり、第1伝達レンズ7と第2伝達レンズ8は正シリンドリカルレンズ、第3伝達レンズ9は負シリンドリカルレンズであり、これら3枚で主走査方向正屈折力伝達レンズ群24を構成している。また、第4伝達レンズ11は副走査方向にのみ正屈折力を有する正シリンドリカルレンズであり、第5伝達レンズ12は正屈折力を有する球面レンズである。そして、これらの作用は、第1反射面5で反射された光ビームは、主走査面において、主走査方向正屈折力伝達レンズ群24により一旦結像する。伝達レンズ群24の像側焦点と第5伝達レンズ12の物体側焦点は一致し、主走査面においてアフォーカル光学系を構成している。そのため、光ビームは、第5伝達レンズ12で再び平行な光ビームに変換され、第2反射面6に入射する。副走査面においては、第4伝達レンズ11と第5伝達レンズ12の合成正屈折力により、第1反射面5と第2反射面6とは共役関係になっており、第1反射面5近傍の収束点を第2反射面6近傍に再び結像する。
【0030】
図7に、走査光学系23の主走査方向の光路図(a)と副走査方向の光路図(b)を示す。第1走査レンズ14は正屈折力を有する球面レンズである。第2走査レンズ15は副走査方向にのみ屈折作用を有するプリズムであり、第3走査レンズ16は樹脂製の主走査方向に長い長尺レンズである。第3走査レンズ16の入射面は、主走査方向に曲率半径の大きな凹形状となっており、副走査面方向には曲率半径の小さな凸形状となっており、主走査方向の断面曲線をその入射面よりも被走査面17側に位置する主走査方向に平行な軸の回りに回転させることにより形成される面である。このような面は鞍型トーリック面とも呼ばれる。また、第3走査レンズ16の射出面は、主走査方向で曲率半径の大きな凸形状の非円弧状であり、副走査方向の断面形状は直線であり屈折力を有さない。このような構成の走査光学系23は、副走査面において、第2反射面6と被走査面17を共役関係にして、第2反射面6近傍の収束点を被走査面17に結像する。また、主走査面においては、第2反射面6から反射された平行な光ビームを被走査面17に結像する。
【0031】
次に、伝達光学系22の作用について説明する。図8は伝達光学系22の主走査面の断面展開図である。第1伝達レンズ7、第2伝達レンズ8、第3伝達レンズ9により構成される主走査方向正屈折力伝達レンズ群24を、簡素化して単レンズとして示してある。第4伝達レンズ11は主走査方向の屈折力を持たないため、図示していない。図8(a)と(b)に回転多面鏡4が回転するときの光ビームの状態を示す。ところで、図1〜図4等に示すように、伝達光学系22の光路は、伝達ミラー10、13により2回反射される。すなわち、偶数回反射される。図8では、これらの偶数回の反射について展開しているので、図8(b)のように、第1反射面5と第2反射面6の回転方向は同じである。
【0032】
第1反射面5に入射する平行な光ビームの直径はwi である。伝達光学系22は主走査面内ではアフォーカル光学系を構成しているので、第2反射面6に入射する光ビームも平行であり、光ビームの直径はwo である。伝達レンズ群24の焦点距離をf1 、第5伝達レンズ12の焦点距離をf2 とすると、wo をwi で除した光ビームの直径の比の値は、f2 をf1 で除した値に等しい。
【0033】
図8(b)に示すように、回転多面鏡4が角度θ1 だけ回転すると、第1反射面5で光ビームは角度2θ1 だけ偏向される。偏向された光ビームは伝達レンズ群24、第5伝達レンズ12を透過して、角度θ2 だけ偏向される。この光ビームは点Qで光軸と交差する。第2反射面6上において、偏向された光ビームと光軸との距離はdであるが、回転多面鏡4が角度θ1 だけ回転すると、第2反射面6も同じ距離dだけ移動するような位置関係に設定される。したがって、光ビームの移動量と第2反射面6の移動量が一致し、第2反射面6から光ビームがはみ出すことはない。
【0034】
このとき、偏向された光ビームは、第2反射面6に対して角度θ2 だけ入射角が増大する側に偏向されるので、第2反射面6で反射された光ビームの走査角θs は、θs =2θ1 +θ2 と表わされる。
【0035】
本実施例の伝達光学系22は主走査面においてアフォーカル光学系であるので、その光学倍率βは焦点距離f2 を焦点距離f1 で除した値であり、上記のように、光ビームの直径の比wo /wi にも等しい。また、伝達光学系22を透過する光ビームは角度2θ1 から角度θ2 に偏向角が変化するので、光学倍率βは2θ1 /θ2 と表すこともできる。したがって、光学倍率βは次式で表される。
【0036】
β=wo /wi =f2 /f1 =2θ1 /θ2
本実施例では光学倍率βを、1<β<20としている。
【0037】
本実施例のような回転多面鏡4で光ビームが2度の偏向をされる光走査装置は、従来の1度しか偏向されない光走査装置に比べて、走査速度を速くすることができる。このことについて次に説明する。
【0038】
従来の1度しか偏向しない光走査装置では、回転多面鏡が回転すると反射面が移動するため、1回の走査において常に光ビーム全体を同一反射面に入れるために、回転多面鏡に入射する光ビームの主走査方向の大きさよりも、反射面の大きさを大きくしなければならない。したがって、回転多面鏡の反射面の面数をあまり多くすることができない。
【0039】
本実施例では、主走査面において、第1反射面5に平行な光ビームが入射する。また、β>1であるため、第1反射面5上における光ビームの主走査方向の直径wi は、第2反射面6上における光ビームの主走査方向の直径wo よりも小さい。そのため、従来の光走査装置に対して第1反射面5の大きさが小さくても、1回の走査において常に光ビーム全体を同一反射面に入れることができる。wi を小さくすればする程、さらに第1反射面5の大きさを小さくすることができる。また、2度目の偏向では、回転多面鏡4が回転したときの光ビームの移動量と第2反射面6の移動量が一致するため、第2反射面6の主走査方向の大きさは、少なくとも入射する光ビームの大きさと同じ大きさだけあればよい。
【0040】
したがって、従来の1度しか偏向しない光走査装置に比べて、本実施例の2度の偏向をする光走査装置では、第2反射面6上における光ビームの主走査方向の直径wo に対して、第1反射面5上における光ビームの主走査方向の直径wi を小さくすることにより、回転多面鏡4の反射面を小さくすることができるため、反射面の面数を多くすることができ、それだけ走査速度を上げることができる。
【0041】
このように構成された光走査装置の具体的な数値例を表−1に示す。この表−1では、シリンドリカル面、トーリック面は副走査方向、主走査方向の曲率半径をrix、riyとしている(iは光源1から被走査面17までの面番号を示す。)。また、非球面である面については、曲率半径は光軸上の値を示している。なお、長さの単位はmmである。
【0042】

Figure 0003680891
Figure 0003680891
【0043】
第2整形レンズ2及び第3走査レンズ16の非球面を表す式は、
i =(y2 /ri )/[1+{1−(Ki +1)(y/ri 2 1/2 ]+Ai 4 +Bi 6 +Ci 8
であり、その非球面係数を次の表−2に示す。
【0044】
Figure 0003680891
【0045】
この具体例において、第3走査レンズ16の入射面S25は、r25y =−1475.39378の円弧をr25x =37.95675で回転させて形成されるトーリック面である。なお、第2走査レンズ15、第3走査レンズ16を通過するときのように、光路が屈折されるときは、光軸は主光線と同じように屈折されるものとし、表−1、表−2のパラメータの基準となる光軸は、常に走査中心を走査するビームの主光線に一致するものとする。
【0046】
また、回転多面鏡4の面数は12、その内接円直径は38.64mmであり、回転多面鏡4の第1反射面5、第2反射面6への光ビームの副走査方向の入射角は何れも6°であり、第1伝達ミラー10、第2伝達ミラー13への光ビームの副走査方向の入射角は何れも3°である。また、第2走査レンズ15の射出面S24は副走査断面において13°傾いており、第3走査レンズ16の入射面S25は副走査断面において8.750387°傾いており、第3走査レンズ16の射出面S26は副走査断面において2.875374°傾いている。これらの傾き角の向きについては、図2、図4参照。
【0047】
また、第1整形レンズ入射面S3 に一致して、主走査方向0.7154mm、副走査方向1.0526mmの矩形のアパーチャが配置されている。そして、副走査方向において、発光点1と回転多面鏡4の第1反射面5は幾何光学的共役関係から外れている。ただし、回転多面鏡4の第1反射面5、第2反射面6、被走査面17の3面は、何れも互いに共役関係にあるため、回転多面鏡4の面倒れ補正が行われている。したがって、発光点1と被走査面17は共役関係から外れているともいえる。しかしながら、回折の影響により、光ビームが最小となる位置は幾何光学的結像点からずれた位置にあり、光ビームが略最小となる位置に被走査面17が配置されている。
【0048】
なお、上記具体例の伝達光学系22の主走査方向の光学倍率βは8.24、副走査方向の光学倍率βt は1.12、走査光学系23の副走査方向の光学倍率βs は0.406である。
【0049】
ここで、第2走査レンズ15は、前記したように、副走査方向にのみ屈折作用を有するプリズムである。このプリズムの作用について説明する。回転多面鏡4の反射面6で反射され偏向された光ビームは円錐状の軌跡を描き、第2走査レンズ15のプリズムを配置しない場合、第3走査レンズ16の長尺レンズ上で湾曲したビーム軌跡となってしまう。このプリズム16は、図9に模式的に示すように、円錐状の光ビームaの軌跡を第3走査レンズ16の入射面上で直線状のビーム軌跡Aに変換する作用を有している。
【0050】
図10は、上記の具体例の第3走査レンズ16の入射面におけるビーム軌跡を示した図であり、そのビーム軌跡を実線で示す。なお、図のY方向が主走査方向、X方向が副走査方向を示す。比較のために、上記具体例の光学系の回転多面鏡4の第2反射面6から第3走査レンズ16までの距離は変えずに、第2走査レンズ15のみを取り除いた場合の、第3走査レンズ16の入射面におけるビームの軌跡を破線で示す。図10より、第2走査レンズ15のプリズム作用によりビームの軌跡を直線状に補正する作用があることが分かる。
【0051】
図11は、第3走査レンズ16の副走査断面を主走査方向の数か所(5か所)の位置で示したもので、断面形状の設計値に対する測定値の誤差を示したものである。図中、X、Y、Zはそれぞれ副走査方向、主走査方向、光軸方向とする。図11のように、第3走査レンズ16のような鞍型トーリック面を持つレンズの形状誤差は、主走査方向の位置によらず略同じ様子を示すが、副走査方向に周期的に変化する特徴がある。上記のように、第2走査レンズ15のプリズム作用により、第3走査レンズ16上のビーム軌跡は直線Aとなり、ビームは主走査方向の位置に係わらず点B1 〜B5 の常に形状誤差が凸の部分に入射する。主走査方向の何れの位置においても、第3走査レンズ16の形状誤差が凸の部分に光ビームが入射すると、副走査方向の結像位置は設計された位置より手前にずれるが、走査領域全体にわたって常に同一量だけ手前にずれるため、第3走査レンズ16の位置を調整する等、光学系の調整をすれば補正することが可能であり、このような調整により像面湾曲は生じない。
【0052】
さて、ここで、回転多面鏡4の回転軸41に対する反射面の位置ずれについて検討する。回転多面鏡4の回転軸41に対する反射面5、6の位置ずれの原因として、次の2点があげられる。1つは、回転多面鏡4の中心軸41とモータの回転軸の偏心であり、もう1つは、回転多面鏡4の各反射面を切削する際の製造誤差によるものである。
【0053】
まず、前者について説明する。図12に示すように、回転多面鏡偏向装置25はモータ26の回転軸に取り付けられた回転多面鏡4から構成されているが、図13に模式的に示すように、回転多面鏡4の中心軸41’とモータ26の回転軸27の中心28とが製造誤差によりδだけ偏心しており、回転軸27に対する回転多面鏡4の各反射面の位置は、図14に示すように、1回転1周期で正弦的に変動する。前記実施例の回転多面鏡4の面数は12面であり、回転多面鏡4の中心軸41’とモータ26の回転軸27のずれは、通常、数十μm程度存在する。
【0054】
後者については、回転多面鏡4の各反射面の位置ずれに規則性はなく、ランダムに発生する。ただし、前者の位置ずれに比べて後者の位置ずれは小さく、前者の原因による位置ずれが支配的である。
【0055】
ここで、回転多面鏡4の反射面の位置ずれによる走査線への影響について説明する。回転多面鏡4の第2反射面6へ1度だけ入射するときのその反射面6の位置ずれを考えると、図15に副走査方向の光路を示すように、回転多面鏡4の反射面6に副走査方向の入射角αで入射するとき(斜め入射)、回転多面鏡4の回転軸41に対する反射面6の位置ずれがδであれば、反射されたビームの位置ずれdは、
d=2αδ
となる。ただし、αは小さいため、tanα≒αと近似している。走査光学系23の副走査方向の倍率をβs とすると、被走査面17におけるビームの副走査方向への位置ずれeは、
e=2αδβs
となる。
【0056】
そこで、本発明においては、前記実施例のように、回転多面鏡4の2つの反射面5、6へ2度入射するようにし、かつ、その第1反射面5と第2反射面6を互いに平行で互いに180°の角度をなして対向するように配置して、回転多面鏡4の回転軸41の偏心に基づく走査線の副走査方向への位置ずれをなくすようにしたものである。その原理を図16に基づいて説明する。図16に本発明に基づく光走査装置の回転多面鏡4近傍の副走査方向の主光線の光路を示す。図16のように、光源からの光ビームは、まず、回転多面鏡4の第1反射面5に1度目の入射をし、ここで1度目の偏向がなされた光ビームは伝達光学系22によって伝達され、第1反射面5と対向する回転多面鏡4の第2反射面6に2度目の入射をして2度目の偏向がなされ、その偏向ビームは走査光学系23により被走査面17上に結像され走査される。そして、第1反射面5、第2反射面6に入射する光ビームは、何れも副走査方向に角度を持って入射するように設定されている。このような配置であると、図16から明らかなように、回転多面鏡4の回転軸41が偏心している場合、第1反射面5と第2反射面6のずれ方向δは同じ方向となり、光路は図の実線から破線に変化する。第1反射面5と第2反射面6が図示のように左側にずれている場合、第1反射面5での反射直後の光路は下側にずれるが、伝達光学系22の結像作用により、第2反射面6の直前では光路は逆に上側にずれる。しかし、第2反射面6には上方から斜め入射するため、反射後の主光線は、位置ずれのない場合(実線)の反射点と略同じ位置を通ることになる。第2反射面6で反射さたビームの角度は異なるが、第2反射面6と被走査面17は走査光学系23により共役関係にあるため、被走査面17上では位置ずれのない場合と略同じ位置になる。この作用は、図16と図15を比較すれば明らかである。本発明の上記原理は、回転多面鏡4の回転軸41が偏心していても、第1反射面5と第2反射面6のずれ方向が同じ方向となるから、光ビームのずれを両反射面5、6で相互に相殺する配置となっていると言うことができる。
【0057】
以上は定性的な説明であったが、以下に定量的な説明を行う。図17に示すように、第1反射面5への入射角をα1 、第2反射面6への入射角をα2 、伝達光学系22の副走査方向の倍率をβt とすると、第1反射面5と第2反射面6の回転多面鏡4の回転軸41の偏心に基づく位置ずれがδである場合、第1反射面5で反射された光ビームの位置ずれd1 は、
1 =2α1 δ
となる。ただし、α1 は小さいため、tanα1 ≒α1 と近似している。α1 の単位はラジアン。この位置ずれd1 は、伝達光学系22により第2反射面6上では、2α1 δβt となる。また、第2反射面6の位置ずれにより発生する第2反射面6で反射された光ビームの位置ずれd2 は、
2 =2α2 δ
となる。ただし、α2 は小さいため、tanα2 ≒α2 と近似している。α2 の単位はラジアン。第1反射面5、第2反射面6の両面の位置ずれを考慮すると、第2反射面6で反射された光ビームの位置ずれdは、
Figure 0003680891
となる。走査光学系23の副走査方向の倍率をβs とすると、被走査面17における光ビームの位置ずれeは、
e=2δβs |α1 βt −α2
となる。したがって、
βt =α2 /α1 ・・・(1)
とすれば、回転多面鏡4の回転軸41の偏心に基づく反射面5、6の位置ずれによる走査線の副走査方向への位置ずれは補正され、走査線の位置は一定となる。
【0058】
ここで、(1)式とは別に、eの許容量は、被走査面17上での副走査方向の走査線の間隔pの1/4であり、この値を越えると、被走査面17における露光量のむらが問題となる。したがって、
2δβs |α1 βt −α2 |≦p/4
すなわち、
δβs |α1 βt −α2 |/p≦1/8 ・・・(2)
の条件を満たすことが必要である。
【0059】
前記の具体的な数値例においては、βt =1.12、βs =0.406、α1 =α2 =0.105ラジアン(=6°)、p=0.0423mm(600dpi相当)であり、δの最大値は0.03mmであるので、
δβs |α1 βt −α2 |/p=0.0036
となり、(2)式を満足している。この場合の走査線の位置ずれを図18示す。この図のY方向は主走査方向、X方向は副走査方向を示す。第1反射面5だけの位置ずれによる走査線の位置ずれを破線で示し、第2反射面6だけの位置ずれによる走査線の位置ずれを一点鎖線で示し、第1反射面5、第2反射面6の両面の位置ずれによる走査線の位置ずれを実線で示す。本発明により第1反射面5、第2反射面6の位置ずれによる影響が相殺されて、走査線の位置ずれが良好に補正されていることが分かる。
【0060】
以上、本発明の光走査装置を実施例に基づいて説明してきたが、本発明はこれらに限定されず、種々の変形が可能である。
【0061】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の光走査装置によれば、回転多面鏡への2度入射の光走査装置において、第1反射面と第2反射面を回転軸を挟んで互いに平行で互いに180°の角度をなして対向する反射面に設定し、両反射面へ斜め入射をさせ、第1反射面、第2反射面、被走査面を略共役関係にしているので、光ビームのずれを両反射面で相互に相殺する配置となっており、回転多面鏡の回転軸の偏心に基づく各反射面の位置ずれによる走査線の副走査方向への位置ずれは補正され、走査線の位置は一定となり、画像にむらが発生せず正確で良好な画像を再現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光走査装置の1実施例の構成を示す平面図である。
【図2】図1の光走査装置の側面図である。
【図3】図1の光走査装置の主要部の斜視図である。
【図4】図1の光走査装置の主要部の側面図である。
【図5】図1の光走査装置の整形光学系の主走査方向と副走査方向の光路図である。
【図6】図1の光走査装置の伝達光学系の主走査方向と副走査方向の光路図である。
【図7】図1の光走査装置の走査光学系の主走査方向と副走査方向の光路図である。
【図8】伝達光学系の作用を説明するための主走査面の断面展開図である。
【図9】屈折プリズムの補正作用を説明するための図である。
【図10】本発明の1つの具体例の第3走査レンズの入射面におけるビーム軌跡を示した図である。
【図11】本発明の1つの具体例において像面湾曲が発生しない理由を説明するための図である。
【図12】本発明の光走査装置において用いる回転多面鏡偏向装置の1例を示す斜視図である。
【図13】回転多面鏡の中心軸とモータの回転軸の中心が製造誤差により偏心する様子を模式的に示す図である。
【図14】回転軸に対する回転多面鏡の各反射面の位置が1回転1周期で正弦的に変動する様子を示す図である。
【図15】回転多面鏡へ1度だけ入射するときのビームの位置ずれを示す副走査方向の光路図である。
【図16】本発明の光走査装置においてビームの位置ずれが起こらないことを示す副走査方向の光路図である。
【図17】本発明の光走査装置における各パラメータを示す図である。
【図18】本発明の1つの具体例における走査線の位置ずれ示す図である。
【符号の説明】
1…半導体レーザー(光源)
2…第1整形レンズ
3…第2整形レンズ
4…回転多面鏡
5…回転多面鏡の第1反射面
6…回転多面鏡の第2反射面
7…第1伝達レンズ
8…第2伝達レンズ
9…第3伝達レンズ
10…第1伝達ミラー
11…第4伝達レンズ
12…第5伝達レンズ
13…第2伝達ミラー
14…第1走査レンズ
15…第2走査レンズ(プリズム)
16…第3走査レンズ(長尺レンズ)
17…被走査面
21…整形光学系
22…伝達光学系
23…走査光学系
24…主走査方向正屈折力伝達レンズ群
25…回転多面鏡偏向装置
26…モータ
27…モータの回転軸
28…モータの回転軸の中心
41…回転多面鏡の回転軸
41’…回転多面鏡の中心軸[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device used in a laser beam printer or the like, and in particular, light that causes a light beam to enter a rotary polygon mirror twice in order with an angle with respect to a scanning plane perpendicular to the rotation axis of the rotary polygon mirror. The present invention relates to an optical scanning device in which a scanning line position variation based on a positional deviation of a reflecting surface with respect to a rotation axis of a rotary polygon mirror is prevented.
[0002]
[Prior art]
In an image recording apparatus such as a laser beam printer and an optical scanning apparatus used in various image reading and measuring apparatuses, a rotating polygon mirror has been often used as a deflector for deflecting and scanning a light beam.
[0003]
In these apparatuses, two-dimensional scanning is performed by repeatedly scanning a light beam on a scanning surface on a straight line or a curve, and relatively moving a scanning medium positioned on the scanning surface in a direction substantially orthogonal to the scanning direction. I do. The scanning direction by the former optical scanning device is the main scanning direction, and the relative movement direction of the latter scanning medium is the sub-scanning direction.
[0004]
In recent years, higher speed optical scanning devices have been required for the above-described devices in order to improve resolution and processing speed. In an optical scanning device using a rotating polygon mirror for deflecting a light beam, in order to increase the scanning speed (scanning frequency),
(1) Increase the rotational speed of the rotary polygon mirror.
(2) Increase the number of surfaces of the rotating polygon mirror.
There are two possible methods.
[0005]
In order to increase the rotational speed of the rotary polygon mirror, a bearing capable of high-speed rotation is required. However, with the most frequently used ball bearings, the upper limit is about 20,000 revolutions per minute. If an air bearing is used, it can be used at a rotational speed of 30000 revolutions per minute or more, but the apparatus that can be used is limited because the bearing is expensive. In particular, it cannot be used for an inexpensive laser beam printer for general consumers.
[0006]
On the other hand, when the number of surfaces of the rotating polygon mirror is increased, the rotation angle per one reflecting surface is decreased. Also, if the size of each reflecting surface is to be secured above a certain level, the diameter of the rotating polygon mirror will increase.
[0007]
In an optical scanning device, a light beam is often formed on a surface to be scanned, but when a laser beam is scanned, a rotating polygon mirror is used in order to form an image on a small spot depending on the divergence angle of the light beam. The reflecting surface needs to have a certain size in the main scanning direction. However, when the number of surfaces of the rotary polygon mirror is increased, the scanning angle of the light beam is also reduced because the rotation angle on one reflecting surface is small. If the scanning angle of the light beam is small, the focal length of the scanning optical system becomes long to obtain a predetermined scanning width, and the optical path length from the rotary polygon mirror to the surface to be scanned also increases. For this reason, the diameter of the light beam in the main scanning direction on the reflecting surface of the rotating polygon mirror also increases, the reflecting surface becomes larger than when the number of surfaces is small, and the size of the rotating polygon mirror further increases. .
[0008]
In other words, the size of the rotating polygon mirror (the size of the inscribed cylinder) is inconsistent with the increase in the number of surfaces of the rotating polygon mirror because the required size of the reflecting surface becomes larger than when the number of surfaces is small. If the size is determined, the upper limit of the number of faces is determined. For example, in an optical scanning device used for a laser beam printer, when the required scanning width is 350 mm, the wavelength is 780 nm, the radius of the inscribed cylinder of the rotary polygon mirror is 25 mm, and the spot diameter in the main scanning direction on the scanned surface is 50 μm or less, The upper limit of the number of faces is generally seven.
[0009]
Therefore, increasing the diameter of the rotating polygon mirror to increase the number of surfaces increases the weight and inertial moment of inertia of the rotating polygon mirror, and increases the air resistance (windage loss) associated with the rotation. Limited to low.
[0010]
Thus, since there are upper limits on the number of surfaces and the number of rotations of the rotary polygon mirror, various optical scanning devices have been devised in order to obtain a scanning speed exceeding the upper limit.
[0011]
For example, in the technique described in JP-A-51-100742, a semiconductor laser array is used as a light source, and the scanning surface is simultaneously scanned with a plurality of laser beams to improve the scanning speed. According to this method, the scanning speed can be increased by the number of lasers integrated in the element without increasing the rotational speed of the rotary polygon mirror.
[0012]
On the other hand, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 51-32340, a light beam emitted from a light source is incident on a rotating polygon mirror in a main scanning direction with a very small diameter, and the deflected light beam is transmitted through a transmission optical system. A method of re-entering the rotating polygon mirror is disclosed. That is, the light beam is incident twice on the rotating polygon mirror.
[0013]
In the latter method, the diameter of the light beam in the main scanning direction when the light beam is first incident on the rotary polygon mirror is made extremely small compared to the case where the light beam is incident on the second time. The transmission optical system is configured so that the incident light beam follows the center point in the main scanning direction of the rotating reflecting surface.
[0014]
With this configuration, when the light beam first enters the rotating polygon mirror, the diameter of the light beam can be made extremely small, so that the scanning can be performed up to the full dividing angle of the rotating polygon mirror. When the light beam deflected by the first reflecting surface enters the rotary polygon mirror for the second time via the transmission optical system, the diameter of the light beam is necessary to obtain a predetermined spot on the surface to be scanned. Although it is enlarged to a large size, the size of the light beam can be set regardless of the rotation angle of the rotary polygon mirror in order to follow the rotation of the reflecting surface.
[0015]
On the other hand, in an optical scanning device, a device that makes a light beam incident and deflects at an angle with respect to a scanning surface perpendicular to the rotation axis of the rotary polygon mirror is known, for example, in JP-A-1-169422.
[0016]
In this specification, the incidence on the reflecting surfaces of the rotating polygonal mirrors twice in order as described above will be referred to as “double incidence”. Further, the incidence of the light beam with an angle on the scanning surface of the rotary polygon mirror is referred to as “oblique incidence”.
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when deflecting by performing such oblique incidence on the rotating polygon mirror, the position of the scanning line on the surface to be scanned is changed in the direction of the scanning line because the position of the reflecting surface is shifted with respect to the rotation axis of the rotating polygon mirror. This causes a problem in that the image changes in the sub-scanning direction at right angles to the image, causing unevenness in the image and making it difficult to reproduce an accurate and good image.
[0018]
The present invention has been made in view of such a point of the prior art, and its object is to prevent the position variation of the scanning line caused by the displacement of each reflecting surface based on the eccentricity of the rotating shaft of the rotary polygon mirror 2. It is an object to provide a high-speed optical scanning apparatus that is obliquely incident and obliquely incident.
[0019]
[Means for Solving the Problems]
An optical scanning device of the present invention that achieves the above object includes a light source that generates a light beam, a rotating polygon mirror having a plurality of reflecting surfaces that reflect and deflect the light beam from the light source, and a first reflection of the rotating polygon mirror. A transmission optical system for transmitting and incident the light beam reflected and deflected by the surface to the second reflecting surface of the rotating polygon mirror, and the light beam reflected and deflected by the second reflecting surface of the rotating polygon mirror on the surface to be scanned In an optical scanning device comprising a scanning optical system for forming and scanning a beam spot,
The rotating polygon mirror has a plurality of pairs of reflecting surfaces that are parallel to each other across an axis of rotation and that are opposed to each other at an angle of 180 °, and the first reflecting surface and the second reflecting surface are rotated. It is set on the reflecting surfaces that are parallel to each other across the rotation axis of the polygon mirror and are opposed to each other at an angle of 180 °,
The transmission optical system has an even number of reflecting surfaces in an optical path from the first reflecting surface to the second reflecting surface,
The light beam from the light source is incident on the first reflecting surface with an angle in the sub-scanning direction, and the light beam transmitted by the transfer optical system is incident on the second reflecting surface with an angle in the sub-scanning direction. It is arranged to be, and
The transmission optical system has a substantially conjugate relationship between the first reflecting surface and the second reflecting surface in the sub-scanning direction, and the scanning optical system connects the second reflecting surface and the scanned surface in the sub-scanning direction. It is characterized by a substantially conjugate relationship.
[0020]
In this case, the incident angles in the sub-scanning direction of the light beam on the first reflecting surface and the second reflecting surface are α 1 and α 2 , the magnification in the sub-scanning direction of the transmission optical system is β t , and the sub-scanning of the scanning optical system is performed. The magnification in the direction is β s , the maximum value of the positional deviation of the first reflecting surface and the second reflecting surface with respect to the rotation axis of the rotary polygon mirror is δ, and the interval between scanning lines in the sub-scanning direction on the scanned surface is p. When
δβ s | α 1 β t −α 2 | / p ≦ 1/8 (2)
It is desirable to satisfy.
[0021]
Alternatively, when the incident angles of the light beam on the first reflecting surface and the second reflecting surface in the sub-scanning direction are α 1 and α 2 , respectively, and the magnification in the sub-scanning direction of the transmission optical system is β t ,
β t = α 2 / α 1 (1)
It is desirable to satisfy.
[0022]
Further, the optical axis of the optical system for causing the light beam from the light source to enter the first reflecting surface, the optical axis of the transmission optical system, and the optical axis of the scanning optical system are within the common sub-scanning plane including the rotation axis of the rotary polygon mirror. It can be arranged.
[0023]
In the present invention, in the optical scanning device that is incident twice on the rotary polygon mirror, the first reflection surface and the second reflection surface are parallel to each other across the rotation axis and are opposed to each other at an angle of 180 °. Since the first reflection surface, the second reflection surface, and the surface to be scanned are in a substantially conjugate relationship, the light beam shift is offset between the two reflection surfaces. The displacement of the scanning lines in the sub-scanning direction due to the displacement of each reflecting surface based on the eccentricity of the rotation axis of the rotating polygon mirror is corrected, the position of the scanning lines is constant, and there is no unevenness in the image. Can reproduce a good image.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The optical scanning device of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
First, an embodiment of the optical scanning device of the present invention will be described. FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the optical scanning device of this embodiment, FIG. 2 is a side view thereof, FIG. 3 is a perspective view of the main part thereof, and FIG. 4 is a side view of the main part thereof. Hereinafter, in the present invention, at an arbitrary position of the optical system, a surface that includes the optical axis of the optical system at that position and is parallel to the rotation axis 41 of the rotary polygon mirror 4 that is a deflector is defined as a sub-scanning surface, and the optical axis A plane that is perpendicular to the sub-scanning plane is defined as a main scanning plane. Further, a direction perpendicular to the optical axis in the main scanning plane is defined as a main scanning direction, and a direction perpendicular to the optical axis in the sub scanning plane is defined as a sub scanning direction.
[0025]
The light beam emitted from the semiconductor laser 1 as the light source is shaped by passing through the first shaping lens 2 and the second shaping lens 3, and enters the first reflecting surface 5 of the rotary polygon mirror 4 as the deflector. A second deflection is made. At this time, the light beam is incident on the first reflecting surface 5 at an angle with respect to a plane perpendicular to the rotation axis 41 of the rotary polygon mirror 4, so that the incident light beam and the reflected light beam do not interfere with each other. The light beam reflected by the first reflecting surface 5 passes through the first transmission lens 7, the second transmission lens 8, and the third transmission lens 9 and is reflected by the first transmission mirror 10. 5 is transmitted through the transmission lens 12 and is reflected by the second transmission mirror 13, and is incident again on the second reflection surface 6 of the rotary polygon mirror 4 to be deflected a second time. Also at this time, since the light beam is incident on the second reflecting surface 6 at an angle with respect to the plane perpendicular to the rotation axis 41 of the rotary polygon mirror 4, the incident light beam and the reflected light beam do not interfere with each other. .
[0026]
The light beam reflected by the second reflecting surface 6 is imaged and scanned as a light beam spot on the scanned surface 17 by the first scanning lens 14, the second scanning lens 15 and the third scanning lens 16. The number of surfaces of the rotary polygon mirror 4 is 12 (even numbers). The third scanning lens 16 is eccentric in the sub-scanning direction, and the direction is the direction of the arrow in FIG. The reason why the third scanning lens 16 is decentered in this way is that the light beam reflected and deflected by the second reflecting surface 6 of the rotary polygon mirror 4 draws a conical locus, and the coordinate system of the cross section of the light beam is deflected. The rotation depends on the angle and the shape of the imaging spot on the surface to be scanned 17 is collapsed, but the collapse of the third scanning lens 16 can prevent the collapse.
[0027]
By the way, the optical system between the semiconductor laser 1 and the first reflecting surface 5 is the shaping optical system 21, the optical system between the first reflecting surface 5 and the second reflecting surface 6 is the transmission optical system 22, and the second reflecting surface 6. If the optical system from the scanning surface 17 to the scanned surface 17 is referred to as a scanning optical system 23, the first reflecting surface 5 and the second reflecting surface 6 of the rotary polygon mirror 4 are opposed to each other with the rotating shaft 41 therebetween and parallel to each other. The optical axis of the shaping optical system 21, the transmission optical system 22, and the scanning optical system 23 is a reflecting surface, and is disposed in a common sub-scanning plane including the rotation axis 41. Therefore, this optical scanning device has a symmetric configuration with respect to the sub-scanning surface while being obliquely incident at 2 degrees. With such an arrangement, the optical axes of the shaping optical system 21, the transmission optical system 22, and the scanning optical system 23 are arranged on a straight line when viewed on the main scanning surface, so that the structural reference plane in the main scanning direction is 1. It is possible to arrange each element constituting the optical system with high accuracy on the surface. Further, since the optical axis of the transmission optical system 22 partially overlaps with the optical axes of the shaping optical system 21 and the scanning optical system 23 when viewed from the main scanning plane, it can be arranged in a small space, and the installation area of the optical scanning device is reduced. The device can be miniaturized. With such an arrangement, as will be described in detail later, it is possible to prevent the position variation of the scanning line in the sub-scanning direction based on the eccentricity of the rotating shaft 41 of the rotary polygon mirror 4.
[0028]
FIG. 5 shows an optical path diagram (a) in the main scanning direction and an optical path diagram (b) in the sub-scanning direction of the shaping optical system 21. The light beam emitted from the semiconductor laser 1 having the cover glass is converted into a parallel light beam by the first shaping lens 2 constituting the aspherical collimator lens. The second shaping lens 2 is a positive cylindrical lens having a positive refractive power only in the sub-scanning direction. Therefore, the light beam that has passed through the second shaping lens 2 enters the first reflecting surface 5 as a parallel light beam on the main scanning surface, and forms an image (converges) near the first reflecting surface 5 on the sub-scanning surface. .
[0029]
FIG. 6 shows an optical path diagram (a) in the main scanning direction and an optical path diagram (b) in the sub-scanning direction of the transmission optical system 22. The first transmission lens 7, the second transmission lens 8, and the third transmission lens 9 are all cylindrical lenses having refractive power only in the main scanning direction, and the first transmission lens 7 and the second transmission lens 8 are positive cylindrical lenses, The third transmission lens 9 is a negative cylindrical lens, and these three lenses constitute a main scanning direction positive refractive power transmission lens group 24. The fourth transmission lens 11 is a positive cylindrical lens having a positive refractive power only in the sub-scanning direction, and the fifth transmission lens 12 is a spherical lens having a positive refractive power. With these functions, the light beam reflected by the first reflecting surface 5 is once imaged by the main scanning direction positive refractive power transmission lens group 24 on the main scanning surface. The image-side focal point of the transmission lens group 24 and the object-side focal point of the fifth transmission lens 12 coincide with each other to constitute an afocal optical system on the main scanning surface. Therefore, the light beam is converted again into a parallel light beam by the fifth transfer lens 12 and is incident on the second reflecting surface 6. On the sub-scanning surface, the first reflecting surface 5 and the second reflecting surface 6 are conjugated with each other due to the combined positive refractive power of the fourth transmission lens 11 and the fifth transmission lens 12, and the vicinity of the first reflecting surface 5. Is converged again in the vicinity of the second reflecting surface 6.
[0030]
FIG. 7 shows an optical path diagram (a) in the main scanning direction and an optical path diagram (b) in the sub-scanning direction of the scanning optical system 23. The first scanning lens 14 is a spherical lens having a positive refractive power. The second scanning lens 15 is a prism having a refractive action only in the sub-scanning direction, and the third scanning lens 16 is a long lens made of resin and long in the main scanning direction. The incident surface of the third scanning lens 16 has a concave shape with a large curvature radius in the main scanning direction, and has a convex shape with a small curvature radius in the sub-scanning direction. This is a surface formed by rotating around an axis parallel to the main scanning direction and located closer to the scanned surface 17 than the incident surface. Such a surface is also called a saddle type toric surface. The exit surface of the third scanning lens 16 has a convex non-arc shape with a large curvature radius in the main scanning direction, and the cross-sectional shape in the sub-scanning direction is a straight line and has no refractive power. The scanning optical system 23 having such a configuration forms an image of the convergence point in the vicinity of the second reflecting surface 6 on the scanned surface 17 in a conjugate relationship between the second reflecting surface 6 and the scanned surface 17 on the sub-scanning surface. . On the main scanning surface, a parallel light beam reflected from the second reflecting surface 6 is imaged on the scanned surface 17.
[0031]
Next, the operation of the transmission optical system 22 will be described. FIG. 8 is a cross-sectional development view of the main scanning surface of the transmission optical system 22. The main scanning direction positive refractive power transmission lens group 24 composed of the first transmission lens 7, the second transmission lens 8, and the third transmission lens 9 is simplified and shown as a single lens. The fourth transfer lens 11 is not shown because it has no refractive power in the main scanning direction. FIGS. 8A and 8B show the state of the light beam when the rotary polygon mirror 4 rotates. By the way, as shown in FIGS. 1 to 4 and the like, the optical path of the transmission optical system 22 is reflected twice by the transmission mirrors 10 and 13. That is, it is reflected even times. In FIG. 8, since these even number of reflections are developed, the rotation directions of the first reflecting surface 5 and the second reflecting surface 6 are the same as shown in FIG. 8B.
[0032]
The diameter of the parallel light beam incident on the first reflecting surface 5 is w i . Since transfer optical system 22 in the main scanning plane constitute an afocal optical system, the light beam incident on the second reflecting surface 6 is also parallel, the diameter of the light beam is w o. Assuming that the focal length of the transfer lens group 24 is f 1 and the focal length of the fifth transfer lens 12 is f 2 , the value of the ratio of the diameter of the light beam by dividing w o by w i is f 2 divided by f 1 . Is equal to
[0033]
As shown in FIG. 8B, when the rotary polygon mirror 4 rotates by the angle θ 1 , the light beam is deflected by the angle 2θ 1 on the first reflecting surface 5. The deflected light beam passes through the transmission lens group 24 and the fifth transmission lens 12 and is deflected by an angle θ 2 . This light beam intersects the optical axis at point Q. On the second reflecting surface 6, the distance between the deflected light beam and the optical axis is d, the rotary polygon mirror 4 is rotated by an angle theta 1, so that also the second reflecting surface 6 moves by the same distance d Is set to a proper positional relationship. Therefore, the amount of movement of the light beam matches the amount of movement of the second reflecting surface 6, and the light beam does not protrude from the second reflecting surface 6.
[0034]
At this time, the deflected light beam is deflected to the side where the incident angle increases by an angle θ 2 with respect to the second reflecting surface 6, and thus the scanning angle θ s of the light beam reflected by the second reflecting surface 6. Is expressed as θ s = 2θ 1 + θ 2 .
[0035]
Since the transmission optical system 22 of the present embodiment is an afocal optical system on the main scanning plane, the optical magnification β is a value obtained by dividing the focal length f 2 by the focal length f 1 . It is also equal to the ratio of diameters w o / w i . Further, since the deflection angle of the light beam transmitted through the transmission optical system 22 changes from the angle 2θ 1 to the angle θ 2 , the optical magnification β can also be expressed as 2θ 1 / θ 2 . Therefore, the optical magnification β is expressed by the following equation.
[0036]
β = w o / w i = f 2 / f 1 = 2θ 1 / θ 2
In this embodiment, the optical magnification β is 1 <β <20.
[0037]
The optical scanning device in which the light beam is deflected twice by the rotary polygon mirror 4 in this embodiment can increase the scanning speed as compared with the conventional optical scanning device in which the light beam is deflected only once. This will be described next.
[0038]
In a conventional optical scanning device that deflects only once, the reflecting surface moves when the rotating polygon mirror rotates, so that the light incident on the rotating polygon mirror always enters the same reflecting surface in one scan. The size of the reflecting surface must be larger than the size of the beam in the main scanning direction. Therefore, the number of reflecting surfaces of the rotary polygon mirror cannot be increased too much.
[0039]
In this embodiment, a light beam parallel to the first reflecting surface 5 is incident on the main scanning surface. Since β> 1, the diameter w i of the light beam on the first reflecting surface 5 in the main scanning direction is smaller than the diameter w o of the light beam on the second reflecting surface 6 in the main scanning direction. Therefore, even if the size of the first reflecting surface 5 is smaller than that of the conventional optical scanning device, the entire light beam can always be put on the same reflecting surface in one scanning. The smaller the w i is, the smaller the size of the first reflecting surface 5 can be made. In the second deflection, the amount of movement of the light beam when the rotary polygon mirror 4 rotates matches the amount of movement of the second reflecting surface 6, so that the size of the second reflecting surface 6 in the main scanning direction is It is only necessary to have at least the same size as the incident light beam.
[0040]
Therefore, in comparison with the conventional optical scanning device that deflects only once, in the optical scanning device that deflects twice according to the present embodiment, the light beam on the second reflecting surface 6 has a diameter w o in the main scanning direction. Thus, by reducing the diameter w i of the light beam on the first reflecting surface 5 in the main scanning direction, the reflecting surface of the rotary polygon mirror 4 can be reduced, so that the number of reflecting surfaces can be increased. And the scanning speed can be increased accordingly.
[0041]
Specific numerical examples of the thus configured optical scanning device are shown in Table-1. In Table 1, the cylindrical surface and the toric surface have the radius of curvature in the sub-scanning direction and the main scanning direction as r ix and r iy (i indicates the surface number from the light source 1 to the scanned surface 17). In addition, for a surface that is an aspherical surface, the radius of curvature indicates a value on the optical axis. The unit of length is mm.
[0042]
Figure 0003680891
Figure 0003680891
[0043]
The expressions representing the aspheric surfaces of the second shaping lens 2 and the third scanning lens 16 are
z i = (y 2 / r i ) / [1+ {1− (K i +1) (y / r i ) 2 } 1/2 ] + A i y 4 + B i y 6 + C i y 8
The aspheric coefficient is shown in the following Table-2.
[0044]
Figure 0003680891
[0045]
In this specific example, the incident surface S 25 of the third scanning lens 16 is a toric surface formed by rotating an arc of r 25y = −1475.39378 at r 25x = 37.95675. In addition, when the optical path is refracted as when passing through the second scanning lens 15 and the third scanning lens 16, the optical axis is refracted in the same manner as the principal ray. It is assumed that the optical axis serving as the reference for the parameter 2 always coincides with the principal ray of the beam that scans the scanning center.
[0046]
The number of surfaces of the rotating polygon mirror 4 is 12, and the inscribed circle diameter is 38.64 mm, and the light beam is incident on the first reflecting surface 5 and the second reflecting surface 6 of the rotating polygon mirror 4 in the sub-scanning direction. The angles are both 6 °, and the incident angles of the light beams on the first transmission mirror 10 and the second transmission mirror 13 in the sub-scanning direction are both 3 °. Also, the exit surface S 24 of the second scanning lens 15 is inclined 13 ° in the sub-scanning cross section, the incident surface S 25 of the third scanning lens 16 is inclined 8.750387 ° in the sub-scanning cross section, the third scanning lens Sixteen exit surfaces S 26 are inclined by 2.875374 ° in the sub-scan section. Refer to FIG. 2 and FIG. 4 for the directions of these inclination angles.
[0047]
In addition, a rectangular aperture having a main scanning direction of 0.7154 mm and a sub-scanning direction of 1.0526 mm is arranged so as to coincide with the first shaping lens incident surface S 3 . In the sub-scanning direction, the light emitting point 1 and the first reflecting surface 5 of the rotary polygon mirror 4 are out of the geometric optical conjugate relationship. However, since the three surfaces of the first and second reflecting surfaces 5 and 6 and the scanned surface 17 of the rotating polygon mirror 4 are all in a conjugate relationship, the surface tilt correction of the rotating polygon mirror 4 is performed. . Therefore, it can be said that the light emitting point 1 and the scanned surface 17 are out of the conjugate relationship. However, due to the influence of diffraction, the position where the light beam is minimized is shifted from the geometric optical imaging point, and the scanned surface 17 is disposed at a position where the light beam is substantially minimized.
[0048]
In the transmission optical system 22 of the above specific example, the optical magnification β in the main scanning direction is 8.24, the optical magnification β t in the sub scanning direction is 1.12, and the optical magnification β s in the sub scanning direction of the scanning optical system 23 is 0.406.
[0049]
Here, as described above, the second scanning lens 15 is a prism having a refractive action only in the sub-scanning direction. The operation of this prism will be described. The light beam reflected and deflected by the reflecting surface 6 of the rotating polygon mirror 4 draws a conical locus, and when the prism of the second scanning lens 15 is not disposed, the beam is curved on the long lens of the third scanning lens 16. It becomes a trajectory. As schematically shown in FIG. 9, the prism 16 has a function of converting the locus of the conical light beam a into a linear beam locus A on the incident surface of the third scanning lens 16.
[0050]
FIG. 10 is a diagram showing a beam locus on the incident surface of the third scanning lens 16 of the above specific example, and the beam locus is shown by a solid line. In the figure, the Y direction indicates the main scanning direction, and the X direction indicates the sub scanning direction. For comparison, a third case where only the second scanning lens 15 is removed without changing the distance from the second reflecting surface 6 to the third scanning lens 16 of the rotary polygon mirror 4 of the optical system of the above specific example. A beam trajectory on the incident surface of the scanning lens 16 is indicated by a broken line. From FIG. 10, it can be seen that there is an effect of correcting the locus of the beam linearly by the prism action of the second scanning lens 15.
[0051]
FIG. 11 shows the sub-scanning cross section of the third scanning lens 16 at several positions (5 places) in the main scanning direction, and shows the error of the measured value with respect to the design value of the cross-sectional shape. . In the figure, X, Y, and Z are the sub-scanning direction, the main scanning direction, and the optical axis direction, respectively. As shown in FIG. 11, the shape error of a lens having a saddle-shaped toric surface such as the third scanning lens 16 is substantially the same regardless of the position in the main scanning direction, but periodically changes in the sub-scanning direction. There are features. As described above, due to the prism action of the second scanning lens 15, the beam locus on the third scanning lens 16 becomes a straight line A, and the beam always has a shape error at points B 1 to B 5 regardless of the position in the main scanning direction. Incident on the convex part. At any position in the main scanning direction, when the light beam is incident on the convex portion where the shape error of the third scanning lens 16 is incident, the imaging position in the sub-scanning direction is shifted to the near side from the designed position. Therefore, it can be corrected by adjusting the optical system, such as adjusting the position of the third scanning lens 16, and such adjustment does not cause curvature of field.
[0052]
Now, the positional deviation of the reflecting surface with respect to the rotation axis 41 of the rotary polygon mirror 4 will be examined. The following two points can be cited as causes of the displacement of the reflecting surfaces 5 and 6 with respect to the rotation axis 41 of the rotary polygon mirror 4. One is the eccentricity of the central axis 41 of the rotary polygon mirror 4 and the rotation axis of the motor, and the other is due to a manufacturing error when cutting each reflecting surface of the rotary polygon mirror 4.
[0053]
First, the former will be described. As shown in FIG. 12, the rotary polygon mirror deflecting device 25 is composed of the rotary polygon mirror 4 attached to the rotation shaft of the motor 26. As schematically shown in FIG. 13, the center of the rotary polygon mirror 4 is provided. The axis 41 'and the center 28 of the rotating shaft 27 of the motor 26 are eccentric by δ due to manufacturing errors, and the position of each reflecting surface of the rotary polygon mirror 4 with respect to the rotating shaft 27 is 1 rotation per rotation as shown in FIG. It fluctuates sinusoidally with the period. The number of surfaces of the rotary polygon mirror 4 of the above embodiment is 12, and the deviation between the central axis 41 ′ of the rotary polygon mirror 4 and the rotation shaft 27 of the motor 26 is usually about several tens of μm.
[0054]
Regarding the latter, the positional deviation of each reflecting surface of the rotary polygon mirror 4 is not regular and occurs randomly. However, the latter displacement is smaller than the former displacement, and the displacement caused by the former is dominant.
[0055]
Here, the influence on the scanning line due to the positional deviation of the reflecting surface of the rotary polygon mirror 4 will be described. Considering the positional deviation of the reflecting surface 6 when entering the second reflecting surface 6 of the rotating polygon mirror 4 only once, the reflecting surface 6 of the rotating polygon mirror 4 is shown in FIG. Is incident at an incident angle α in the sub-scanning direction (oblique incidence), if the positional deviation of the reflecting surface 6 with respect to the rotation axis 41 of the rotary polygon mirror 4 is δ, the positional deviation d of the reflected beam is
d = 2αδ
It becomes. However, since α is small, it is approximated as tan α≈α. When the magnification of the scanning optical system 23 in the sub-scanning direction is β s , the positional deviation e of the beam on the scanned surface 17 in the sub-scanning direction is
e = 2αδβ s
It becomes.
[0056]
Therefore, in the present invention, as in the above-described embodiment, the light is incident on the two reflecting surfaces 5 and 6 of the rotary polygon mirror 4 twice, and the first reflecting surface 5 and the second reflecting surface 6 are mutually connected. They are arranged so as to be parallel and facing each other at an angle of 180 °, so that the positional deviation of the scanning lines in the sub-scanning direction due to the eccentricity of the rotating shaft 41 of the rotary polygon mirror 4 is eliminated. The principle will be described with reference to FIG. FIG. 16 shows the optical path of the principal ray in the sub-scanning direction near the rotary polygon mirror 4 of the optical scanning device according to the present invention. As shown in FIG. 16, the light beam from the light source first enters the first reflecting surface 5 of the rotary polygon mirror 4 for the first time, and the light beam deflected for the first time is transmitted by the transmission optical system 22. The transmitted light is incident on the second reflecting surface 6 of the rotary polygon mirror 4 facing the first reflecting surface 5 for the second time and deflected for the second time. The deflected beam is applied to the scanned surface 17 by the scanning optical system 23. Is imaged and scanned. The light beams incident on the first reflecting surface 5 and the second reflecting surface 6 are both set to enter with an angle in the sub-scanning direction. With this arrangement, as is apparent from FIG. 16, when the rotation axis 41 of the rotary polygon mirror 4 is decentered, the displacement direction δ of the first reflecting surface 5 and the second reflecting surface 6 is the same direction, The optical path changes from a solid line to a broken line in the figure. When the first reflecting surface 5 and the second reflecting surface 6 are shifted to the left as shown in the drawing, the optical path immediately after the reflection on the first reflecting surface 5 is shifted downward, but due to the imaging action of the transfer optical system 22. The optical path is shifted to the upper side immediately before the second reflecting surface 6. However, since the second reflective surface 6 is obliquely incident from above, the principal ray after reflection passes through substantially the same position as the reflection point when there is no positional shift (solid line). Although the angle of the beam reflected by the second reflecting surface 6 is different, the second reflecting surface 6 and the scanned surface 17 are in a conjugate relationship by the scanning optical system 23, and therefore there is no positional deviation on the scanned surface 17. It becomes almost the same position. This effect is clear when FIG. 16 and FIG. 15 are compared. According to the above principle of the present invention, even if the rotary shaft 41 of the rotary polygon mirror 4 is decentered, the shift directions of the first reflecting surface 5 and the second reflecting surface 6 are the same, so that the shift of the light beam is made to the both reflecting surfaces. 5 and 6 can be said to be mutually offset arrangements.
[0057]
The above is a qualitative explanation, but a quantitative explanation is given below. As shown in FIG. 17, when the incident angle to the first reflecting surface 5 is α 1 , the incident angle to the second reflecting surface 6 is α 2 , and the magnification of the transmission optical system 22 in the sub-scanning direction is β t , When the positional deviation based on the eccentricity of the rotating shaft 41 of the rotary polygon mirror 4 between the first reflecting surface 5 and the second reflecting surface 6 is δ, the positional deviation d 1 of the light beam reflected by the first reflecting surface 5 is
d 1 = 2α 1 δ
It becomes. However, since α 1 is small, it is approximated as tan α 1 ≈α 1 . The unit of α 1 is radians. This positional deviation d 1 becomes 2α 1 δβ t on the second reflecting surface 6 by the transmission optical system 22. Further, the positional deviation d 2 of the light beam reflected by the second reflective surface 6 caused by the positional deviation of the second reflective surface 6 is:
d 2 = 2α 2 δ
It becomes. However, since α 2 is small, it is approximated as tan α 2 ≈α 2 . The unit of α 2 is radians. Considering the positional deviation of both the first reflective surface 5 and the second reflective surface 6, the positional deviation d of the light beam reflected by the second reflective surface 6 is:
Figure 0003680891
It becomes. If the magnification of the scanning optical system 23 in the sub-scanning direction is β s , the positional deviation e of the light beam on the scanned surface 17 is
e = 2δβ s | α 1 β t −α 2 |
It becomes. Therefore,
β t = α 2 / α 1 (1)
If so, the positional deviation of the scanning lines in the sub-scanning direction due to the positional deviation of the reflecting surfaces 5 and 6 based on the eccentricity of the rotating shaft 41 of the rotary polygon mirror 4 is corrected, and the position of the scanning lines becomes constant.
[0058]
Here, apart from the equation (1), the allowable amount of e is ¼ of the scanning line interval p in the sub-scanning direction on the scanned surface 17, and if this value is exceeded, the scanned surface 17 The unevenness of the exposure amount becomes a problem. Therefore,
2δβ s | α 1 β t −α 2 | ≦ p / 4
That is,
δβ s | α 1 β t −α 2 | / p ≦ 1/8 (2)
It is necessary to satisfy the following conditions.
[0059]
In the specific numerical example, β t = 1.12, β s = 0.406, α 1 = α 2 = 0.105 radians (= 6 °), p = 0.0423 mm (equivalent to 600 dpi). Yes, the maximum value of δ is 0.03 mm,
δβ s | α 1 β t −α 2 | /p=0.0036
Thus, the expression (2) is satisfied. FIG. 18 shows the positional deviation of the scanning line in this case. In this figure, the Y direction indicates the main scanning direction, and the X direction indicates the sub scanning direction. The positional deviation of the scanning line due to the positional deviation of only the first reflective surface 5 is indicated by a broken line, the positional deviation of the scanning line due to the positional deviation of only the second reflective surface 6 is indicated by a one-dot chain line, and the first reflective surface 5 and the second reflective surface are indicated. The positional deviation of the scanning line due to the positional deviation of both surfaces of the surface 6 is indicated by a solid line. According to the present invention, it can be seen that the influence of the displacement of the first reflecting surface 5 and the second reflecting surface 6 is offset, and the displacement of the scanning line is corrected well.
[0060]
The optical scanning device according to the present invention has been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to these, and various modifications can be made.
[0061]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the optical scanning device of the present invention, in the optical scanning device that is incident twice on the rotary polygon mirror, the first reflection surface and the second reflection surface are parallel to each other with the rotation axis therebetween. Since the first reflection surface, the second reflection surface, and the surface to be scanned are in a substantially conjugate relationship, the reflection surfaces are set to be opposite to each other at an angle of 180 °, and are incident obliquely on both reflection surfaces. The offset is offset between the two reflecting surfaces, and the positional deviation in the sub-scanning direction of the scanning line due to the positional deviation of each reflecting surface based on the eccentricity of the rotational axis of the rotary polygon mirror is corrected. The position is constant, and an accurate and good image can be reproduced without causing unevenness in the image.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of one embodiment of an optical scanning device of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the optical scanning device of FIG.
3 is a perspective view of a main part of the optical scanning device of FIG. 1. FIG.
4 is a side view of a main part of the optical scanning device in FIG. 1. FIG.
5 is an optical path diagram in a main scanning direction and a sub-scanning direction of a shaping optical system of the optical scanning device in FIG. 1. FIG.
6 is an optical path diagram in a main scanning direction and a sub-scanning direction of a transmission optical system of the optical scanning device in FIG. 1. FIG.
7 is an optical path diagram in the main scanning direction and the sub-scanning direction of the scanning optical system of the optical scanning device in FIG. 1. FIG.
FIG. 8 is a developed sectional view of the main scanning plane for explaining the operation of the transmission optical system.
FIG. 9 is a diagram for explaining the correcting action of the refraction prism.
FIG. 10 is a diagram showing a beam locus on an incident surface of a third scanning lens according to one specific example of the present invention.
FIG. 11 is a diagram for explaining the reason why field curvature does not occur in one specific example of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view showing an example of a rotary polygon mirror deflecting device used in the optical scanning device of the present invention.
FIG. 13 is a diagram schematically showing a state in which the center axis of the rotary polygon mirror and the center of the rotation axis of the motor are decentered due to a manufacturing error.
FIG. 14 is a diagram showing a state in which the position of each reflecting surface of the rotary polygon mirror with respect to the rotation axis fluctuates sinusoidally in one rotation and one cycle.
FIG. 15 is an optical path diagram in the sub-scanning direction showing a positional deviation of a beam when entering the rotating polygon mirror only once.
FIG. 16 is an optical path diagram in the sub-scanning direction showing that there is no beam misalignment in the optical scanning device of the present invention.
FIG. 17 is a diagram showing parameters in the optical scanning device of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing a positional deviation of a scanning line in one specific example of the present invention.
[Explanation of symbols]
1. Semiconductor laser (light source)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... 1st shaping lens 3 ... 2nd shaping lens 4 ... Rotary polygon mirror 5 ... 1st reflective surface 6 of a rotary polygon mirror ... 2nd reflective surface 7 of a rotary polygon mirror ... 1st transmission lens 8 ... 2nd transmission lens 9 3rd transmission lens 10 ... 1st transmission mirror 11 ... 4th transmission lens 12 ... 5th transmission lens 13 ... 2nd transmission mirror 14 ... 1st scanning lens 15 ... 2nd scanning lens (prism)
16 ... Third scanning lens (long lens)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 17 ... Scanned surface 21 ... Shaping optical system 22 ... Transmission optical system 23 ... Scanning optical system 24 ... Main scanning direction positive refractive power transmission lens group 25 ... Rotating polygon mirror deflecting device 26 ... Motor 27 ... Motor rotating shaft 28 ... Motor Rotational axis center 41 of the rotating polygon mirror 41 ′ Rotating polygon mirror central axis

Claims (4)

光ビームを発生する光源と、前記光源からの光ビームを反射偏向させる複数の反射面を有する回転多面鏡と、前記回転多面鏡の第1反射面により反射偏向された光ビームを前記回転多面鏡の第2反射面に伝達入射させる伝達光学系と、前記回転多面鏡の前記第2反射面により反射偏向された光ビームを被走査面上にビームスポットを形成させて走査させる走査光学系とを備えた光走査装置において、
前記回転多面鏡は回転軸を挟んで互いに平行で互いに180°の角度をなして対向する対をなした複数組の反射面を有し、前記第1反射面と前記第2反射面は前記回転多面鏡の回転軸を挟んで互いに平行で互いに180°の角度をなして対向する反射面に設定され、
前記伝達光学系には、前記第1の反射面から前記第2の反射面に至る光路中に偶数面の反射面を有し、
前記光源からの光ビームは前記第1反射面に副走査方向に角度を持って入射し、前記伝達光学系により伝達された光ビームは前記第2反射面に副走査方向に角度を持って入射する配置になっており、かつ、
前記伝達光学系は副走査方向において前記第1反射面と前記第2反射面とを略共役関係にしており、前記走査光学系は副走査方向において前記第2反射面と前記被走査面とを略共役関係にしていることを特徴とする光走査装置。
A light source for generating a light beam, a rotating polygon mirror having a plurality of reflecting surfaces for reflecting and deflecting the light beam from the light source, and a light beam reflected and deflected by a first reflecting surface of the rotating polygon mirror for the rotating polygon mirror A transmission optical system for transmitting and incident on the second reflecting surface, and a scanning optical system for scanning the light beam reflected and deflected by the second reflecting surface of the rotary polygon mirror by forming a beam spot on the surface to be scanned. In the optical scanning device provided,
The rotating polygon mirror has a plurality of pairs of reflecting surfaces that are parallel to each other across an axis of rotation and that are opposed to each other at an angle of 180 °, and the first reflecting surface and the second reflecting surface are rotated. It is set on the reflecting surfaces that are parallel to each other across the rotation axis of the polygon mirror and are opposed to each other at an angle of 180 °,
The transmission optical system has an even number of reflecting surfaces in an optical path from the first reflecting surface to the second reflecting surface,
The light beam from the light source is incident on the first reflecting surface with an angle in the sub-scanning direction, and the light beam transmitted by the transfer optical system is incident on the second reflecting surface with an angle in the sub-scanning direction. It is arranged to be, and
The transmission optical system has a substantially conjugate relationship between the first reflecting surface and the second reflecting surface in the sub-scanning direction, and the scanning optical system connects the second reflecting surface and the scanned surface in the sub-scanning direction. An optical scanning device having a substantially conjugate relationship.
前記第1反射面、第2反射面への光ビームの副走査方向の入射角をそれぞれα1 、α2 、前記伝達光学系の副走査方向の倍率をβt 、前記走査光学系の副走査方向の倍率をβs 、前記第1反射面、第2反射面の前記回転多面鏡の回転軸に対する位置ずれの最大値をδ、前記被走査面上での副走査方向の走査線の間隔をpとするとき、
δβs |α1 βt −α2 |/p≦1/8 ・・・(2)
を満たすこと特徴とする請求項1記載の光走査装置。
The incident angles of the light beams on the first reflecting surface and the second reflecting surface in the sub-scanning direction are α 1 and α 2 , the sub-scanning magnification of the transmission optical system is β t , and the sub-scanning of the scanning optical system The magnification in the direction is β s , the maximum value of the positional deviation of the first reflecting surface and the second reflecting surface with respect to the rotation axis of the rotary polygon mirror is δ, and the scanning line interval in the sub-scanning direction on the scanned surface is When p is
δβ s | α 1 β t −α 2 | / p ≦ 1/8 (2)
The optical scanning device according to claim 1, wherein:
前記第1反射面、第2反射面への光ビームの副走査方向の入射角をそれぞれα1 、α2 、前記伝達光学系の副走査方向の倍率をβt とするとき、
βt =α2 /α1 ・・・(1)
を満たすこと特徴とする請求項2記載の光走査装置。
When the incident angles of the light beam on the first reflecting surface and the second reflecting surface in the sub-scanning direction are α 1 and α 2 , respectively, and the magnification in the sub-scanning direction of the transmission optical system is β t ,
β t = α 2 / α 1 (1)
The optical scanning device according to claim 2, wherein:
前記光源からの光ビームを前記第1反射面へ入射させる光学系の光軸、前記伝達光学系の光軸、前記走査光学系の光軸が、前記回転多面鏡の回転軸を含む共通の副走査面内に配置されていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項記載の光走査装置。  The optical axis of the optical system that causes the light beam from the light source to enter the first reflecting surface, the optical axis of the transmission optical system, and the optical axis of the scanning optical system include a common sub-axis including the rotation axis of the rotary polygon mirror. 4. The optical scanning device according to claim 1, wherein the optical scanning device is disposed within a scanning plane.
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