JP3804256B2 - Optical scanning device - Google Patents

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JP3804256B2
JP3804256B2 JP4524398A JP4524398A JP3804256B2 JP 3804256 B2 JP3804256 B2 JP 3804256B2 JP 4524398 A JP4524398 A JP 4524398A JP 4524398 A JP4524398 A JP 4524398A JP 3804256 B2 JP3804256 B2 JP 3804256B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームを画像情報に応じて感光体上に走査露光することにより、画像を記録する画像記録装置に使用される光走査装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
本出願人は、画像処理装置の高速化、高解像化の要求に答え、また、焦点距離(光路長)を長くせずに、広い走査幅を得るために、オーバーフィルド光学系(Overfilled)の分割走査方式を採用した光走査装置を提案した(特願平8−338636号)。
【0003】
この基本構成は、図7に示すように、2つの光源部40A、40Bと、光源部毎に設けられた2つの第1光学系42A、42Bと、画像信号によって変調されたレーザビームを入射し、これを画像信号の1ライン毎に繰り返して偏向するポリゴンミラー12(回転多面鏡)と、偏向されたレーザビームを感光体46(被走査面)で略等速にし、かつ感光体46の近傍にレーザビームを収束させる1つの結像光学系48とからなっている。
【0004】
そして、偏向する走査角度を±2αとしたとき、ポリゴンミラー12の同一反射面への入射角度を、ポリゴンミラー12の回転中心と感光体46の中央位置を結ぶ中心線CLに対して主走査方向にそれぞれ−α、+αとし、また、ポリゴンミラー12の回転角を、2つのレーザビームの入射角度と同じα(±α/2)とし、ポリゴンミラー12の面数をnとしたとき、αが360°×0.6/n<α<360°/nとなるように構成している。
【0005】
この2つのレーザビームは、点線で示すレーザビームAが−2αの走査角度で▲1▼から▲2▼の範囲を、実線で示すレーザビームBが+2αの走査角度で▲3▼から▲4▼の範囲を同時に走査する。
【0006】
これによって、オーバーフィルド光学系で分割走査を行う場合に生じる現象、すなわち、FNo(エフナンバー、カメラでいう所の「明るさ」)の変化とリンクして感光体46上でビーム径の一様性が悪化するという現象を抑えた。
【0007】
しかし、図8に示すように、オーバーフィルド光学系を採用すると、ポリゴンミラー12の面幅より、レーザビームの入射光束幅(Do)が大きいため、反射面bの前の隣面a(回転開始側)及び後の隣面c(回転終了側)へ入射するビームも反射され、不要光Nとなってしまう。
【0008】
図7に示すように、不要光NA が、レーザビームAが▲1▼から▲2▼の範囲を走査すると同時に▲3▼から▲4▼の範囲を走査し、不要光NB が,レーザビームBが▲3▼から▲4▼の範囲を走査すると同時に▲1▼から▲2▼の範囲を走査して二重書き込みとなる。
【0009】
この不要光による二重書き込みを回避するため、図9及び図10に示すように、2つのレーザビームA、Bを副走査方向の入射角度β1、β2が相互に異なるようにポリゴンミラー12へ入射させ、レーザビーム毎に反射ミラー50A、50Bを設けた光走査装置を提案した(特願平9−014139号参照)。
【0010】
この構成によって、ポリゴンミラー12で偏向されたレーザビームは副走査方向に異なる角度で出射され、反射ミラー50A、50Bが配置された位置では、副走査方向に両レーザビームが十分離れるので、不要光NA 、NB は他方の反射ミラーで反射されることはない。
【0011】
すなわち、レーザビームAの不要光NA (細い点線で表示)はレーザビームBを反射する反射ミラー50Bに当たって反射されることがなく、また、レーザビームBの不要光NB も反射ミラー50Aに反射されることもないので、二重書き込みを回避することができる。
【0012】
しかしながら、ポリゴンミラー12の回転軸と直交する平面に対して、2つのレーザビームA、Bを副走査方向の入射角度β1、β2が相互に異なるようにポリゴンミラー12へ入射させると、感光体46上のビーム径の様子は一様性を含めて変化する。
【0013】
具体的には、fθレンズ48に対する副走査方向の入射角度β1、β2が2つのレーザビームA、Bで異なるため、走査面上におけるビーム径は、▲1▼から▲2▼と▲3▼から▲4▼までとは、特性が変化し、▲2▼と▲3▼においてビーム径に段差が生じてしまう。
【0014】
ここで、どの程度ビーム径に段差が生じるか、図11及び図12を参照し具体的な数字を挙げて説明する。
【0015】
ビームAの副走査方向の入射角度β1=1.2°、ビームAの副走査方向の入射角度β1=2.7°、ポリゴンミラー12の面数n=24、ポリゴンミラーの径Φ=46mm、光源としての半導体レーザの波長λ=780nm、そして、fθレンズ48A、48Bを以下のものとする。
【0016】
ポリゴンミラー12とfθレンズ48Aの間隔を18.5mm、
fθレンズ48Aのポリゴンミラー12側の面の曲率半径(主走査方向のみ)を170.43mm、
fθレンズ48Aのポリゴンミラー12から遠い側の面は平面、
fθレンズ48Aの厚さを9mm、
fθレンズ48Aの屈折率を1.609110、
fθレンズ48Aとfθレンズ28の間隔を25.998mm、
fθレンズ48Bのポリゴンミラー12側の面を∞、
fθレンズ48Bのポリゴンミラー12から遠い側の面の曲率半径を122.67mm、
fθレンズ48Bの厚さを10mm、
fθレンズ48Bの屈折率を1.712268。
【0017】
次に、fθレンズ48Bのポリゴンミラー12から遠い側の面から反射ミラー50(シリンドリカルミラー)までの距離を、ビームAが276.8mm、ビームBが271mm、反射ミラー50の入出射角度を、ビームAが62°、ビームBが65.6°、反射ミラー50から感光体46までの距離を、ビームAが96.2mm、ビームBが101.3mmとすると、
主走査方向/副走査方向のビーム径は、図4及び図5に示すように、▲1▼の位置で68μm/59μm、▲2▼の位置で71.5μm/68.5μm、▲3▼の位置で103μm/105μm、▲4▼の位置で70μm/65μmとなる。
【0018】
このように、▲2▼と▲3▼において、ビーム径に大きな段差ができてしまい、画質に重大な悪影響を及ぼす(一般的には、ビーム径に不連続な段差があると、その部分に筋が描かれてしまう)。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、オーバーフィルド光学系の分割走査方式を採用しても、不要光による二重書き込みを防止でき、また、走査中央部(つなぎ目)のビーム径の段差を解消することができる光走査装置を提供することを課題とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明では、光源毎に設けられた2つの第1光学系から回転多面鏡の同一反射面へ2つのビームが主走査方向及び副走査方向にそれぞれ異なる角度で入射する。
【0021】
そして、回転多面鏡が回転する間に、主走査方向に2つのビームがそれぞれ所定の角度範囲で偏向される。主走査方向に偏向されたビームは、単一の結像光学系を通じ、2つの反射鏡で個々に反射され、被走査面の1ラインを2分割走査する。
【0022】
これら2つのビームは、反射鏡の位置では副走査方向に十分離れているので、不要光が他方の反射鏡で反射されず、結果として二重書き込みを回避することができる。
【0023】
また、分割走査されることで生じる被走査面上のつなぎ目での主走査方向のビーム径の段差が解消するように、少なくとも一方の前記光学系を構成するシリンドリカルレンズの母線を初期のセット位置から光軸に対して回転させることで、つなぎ目での主走査方向のビーム径の段差を解消することができる。
【0027】
請求項に記載の発明では、第1光学系を構成するスリットの副走査方向の開口幅がそれぞれ異なっている。
【0028】
請求項1の発明のように、シリンドリカルレンズの母線を回転させれば、つなぎ目における主走査方向のビーム径の段差をなくすことは可能である。しかし、副走査方向のビーム径の動きは独立であるため、調整具合によっては段差があまり小さくならない場合も考えられる。
【0029】
そこで、いずれか一方のスリットの副走査方向の開口幅を変更することで、副走査方向においてビーム径の段差をなくすことができる(スリット幅が広いと、F/Noが小さくなり、ビーム径が小さくなるという現象を利用)。
【0030】
【発明の実施の形態】
図1に示すように、本形態に係る光走査装置10には、ポリゴンミラー12の回転中心と感光体14の走査中央位置を結ぶ中心線CLに対して、2つの光源部16A、16Bが対称に配置されている。光源部16A、16Bは、略ガウシアン分布のレーザビームを発光する半導体レーザで構成されている。
【0031】
なお、以下、光源部16Aから出射されるレーザビームをビームA(破線表示)、光源部16Bから出射されるレーザビームをビームB(実線表示)と区別する。そして、図2に示すように、光源部16Aは、ビームAがポリゴンミラー12の反射面12aへポリゴンミラー12の回転軸Mと直交する平面Hに対して1.2°の入射角度で、光源部16Bは、ビームBがポリゴンミラー12の反射面12aへ平面Hに対して2.7°の入射角度で、入射するように配置されている。
【0032】
一方、光源部16A、16Bから発光され縦横に異なった拡がり角をもったビームは、コリメータレンズ18A、18Bで略平行光とされるが、コリメータレンズ18A、18Bと光源部16A、16Bとの間隔が、コリメータレンズ18A、18Bの焦点距離より約1mm小さくされているので、コリメータレンズ18A、18Bを通過したビームは、緩い発散光となる。
【0033】
その直後、ビーム整形用のスリット20A、20Bによって、発散光の中央のみの光が通過し、シリンドリカルレンズ22A、22Bにより、ポリゴンミラー12の反射面の近傍に副走査方向に収束する光とされる。
【0034】
シリンドリカルレンズ22A、22Bを通過したビームは、中心線CLに対して対称に配置された反射ミラー24A、24Bで反射される。反射ミラー24AはビームAを、中心線CLに対して、主走査方向へ+α(12.8°)及び副走査方向へ1.2°の入射角度で、また、反射ミラー24BはビームBを、中心線CLに対して、主走査方向へ−α(−12.8°)及び副走査方向へ2.7°の入射角度で、ポリゴンミラー12の同一反射面へ入射させる。
【0035】
反射ミラー24A、24Bとポリゴンミラー12との間には、主走査方向にのみパワーを有する2枚組のfθレンズ26、28が配設されており、このfθレンズ26、28を通過したビームA、ビームBは、ポリゴンミラー12の面幅より広い略平行光(Do)となって入射する(図8参照)。
【0036】
このポリゴンミラー12で偏向されたビームA、ビームBは、再びfθレンズ26、28を通過し、ビームAはシリンドリカルミラー30Aで、ビームBはシリンドリカルミラー30Bで反射され、感光体14の上に結像する。
【0037】
このシリンドリカルミラー30A、30Bは、ポリゴンミラー12の各反射面の副走査方向の傾きのバラツキによって起る走査位置のズレ(面倒れ誤差と呼ばれる)を補正する。
【0038】
一方、fθレンズ26、28の作用によって、結像によって感光体14の上に生じるビームのスポットは、ビームAのスポットが感光体14の表面を▲1▼から▲2▼に向かって、ビームBのスポットが感光体14の表面を▲3▼から▲4▼に向かって、主走査方向にほぼ等速度で分割走査する。
【0039】
このようにして、1ラインの走査が行われると、ポリゴンミラー12の次の反射面によってビームA、ビームBが偏向され、次のラインの走査が行われる。
【0040】
そして、これらのラインにおける画像記録が行われる書き出し位置を設定するために、fθレンズ26、28を通過したビームAの経路上にSOS(StartOfScan)32が配設されている。このSOS32は、制御部に接続されており、制御部はSOS32の出力信号を検出した時点から所定時間経過した後、画像信号の変調を開始するようになっている。
【0041】
また、ビームBは、ビームAのSOS32の出力信号と同期して、所定時間経過した時点で、画像信号の変調が開始され、ビームAが▲1▼から▲2▼に向かって走査すると同時に、▲3▼から▲4▼に向かって分割走査を行う。
【0042】
次に、本形態に係る光走査装置の作用を説明する。
ビームAとビームBは、図1に示すように、走査中央位置を通る中心線CLに対して角度範囲±2α(走査角)の1/2の角度±αをなすように、ポリゴンミラー12へ入射される。
【0043】
さらに、ポリゴンミラー12の走査角(ビームが走査角度±2αの範囲を走査される間にポリゴンミラー12が回転する角度)が、ビームAとビームBの入射角度と同じα(±α/2)とされている。すなわち、ポリゴンミラー12が角度α回転するうちに、入射されたビームAが▲1▼から▲2▼、ビームBが▲3▼から▲4▼まで走査される。
【0044】
なお、本形態では、副走査方向の入射角を、ビームAは1.2°、ビームBは2.7°としているが、入射角度は小さい方が感光体14の上における光学特性の劣化が起りにくい。しかし、シリンドリカルミラー30Aが不要光NA をシリンドリカルミラー30Bが不要光NB を反射して二重書き込みをしないように、シリンドリカルミラーを実装する上において、ビームAとビームBの間隔を副走査方向においてある程度確保する必要があるので、2つの条件を勘案して副走査方向の入射角を決定する必要がある。
【0045】
次に、つなぎ目でのビーム径の段差について具体的数字を挙げて説明する。
ポリゴンミラー12の面数n=24面、入射角=走査角/2=α=12.8°、ビームAの副走査方向の入射角1.2°、ビームBの副走査方向の入射角2.7°、ポリゴンミラー12の径=46mm、光源としての半導体レーザの波長入=780mm、そして、fθレンズ26、28を以下のものとする。
【0046】
ポリゴンミラー12とfθレンズ26の間隔を18.5mm、
fθレンズ26のポリゴンミラー12側の面の曲率半径(主走査方向のみ)を170.43mm、
fθレンズ26のポリゴンミラー12から遠い側の面は平面、
fθレンズ26の厚さを9mm、
fθレンズ26の屈折率を1.609110、
fθレンズ26とfθレンズ28の間隔を25.998mm、
fθレンズ28のポリゴンミラー12側の面を∞、
fθレンズ28のポリゴンミラー12から遠い側の面の曲率半径を122.67mm、
fθレンズ28の厚さを10mm、
fθレンズ28の屈折率を1.712268。
【0047】
また、fθレンズ26のポリゴンミラー12から遠い側のシリンドリカルミラーまでの距離を、ビームAが276.8mm/ビームBが271mm、シリンドリカルミラーの入出射角度を、ビームAが62°/ビームBが65.6°、シリンドリカルミラーから感光体までの距離を、ビームAが96.2mm/ビームBが101.3mm、スリットの副走査方向の開口幅NをビームA及びビームBとも1.8mmとする。
【0048】
上記の条件において、図3に示すように、光軸Lに対するシリンドリカルレンズ22の母線Mの回転角度θを初期のシリンドリカルレンズ22のセット位置に対して理想角度(ビームAは0.5°、ビームBは1.0°)とする。
【0049】
これにより、図4及び図5に示すように、つなぎ目でのビーム径は、ビームAが主走査方向62μm:副走査方向59μm、ビームBが主走査方向68μm:副走査方向70μmとなり段差が小さくなる。
【0050】
また、光軸Lに対するシリンドリカルレンズ22の母線Mの回転角度θを、初期のシリンドリカルレンズ22のセット位置に対して理想角度と異なる角度(ビームAは0.2°、ビームBは1.1°)とする。
【0051】
これにより、つなぎ目でのビーム径は、ビームAが主走査方向65μm:副走査方向64μm、ビームBが主走査方向65μm:副走査方向66.5μmとなり、主走査方向の段差はなくなり、副走査方向の段差は一層小さくなる。
【0052】
このように、母線Mを回転させることで、つなぎ目でのビーム径の段差を解消することができる。このため、2つの第1光学系(シリンドリカルレンズ、コリメータレンズ、スリット)を、共通部材で構成することができる。
【0053】
ここで、ビームA側のスリット20Aの副走査方向の開口幅Nを1.7mmに変更すると、図6に示すように、つなぎ目でのビーム径は、ビームAが主走査方向65μm(図5参照):副走査方向66.5μm、ビームBが主走査方向65μm(図5参照):副走査方向66.5μmとなり、主走査方向と副走査方向の段差を無くすことができる。
【0054】
なお、ビームB側のスリット20Bの副走査方向の開口幅を広くすることによっても、同様に段差をなくすことができることは無論である。
【0055】
【発明の効果】
本発明は以上の構成としたので、請求項1では、オーバーフィルド光学系を採用することで、ポリゴンミラーの径を大きくせず、装置の高速化と高解像度化を達成し、また、分割走査方式を採用することで、焦点距離(光路長)を長くせず、広い走査幅を確保することができる。
【0056】
また、これに加えて、二重書き込みという問題を解消し、さらに、2つのビームのつなぎ目での主走査方向のビーム径の段差を解消することができる。
【0059】
請求項の発明では、スリットの開口幅を変更することで、副走査方向においてビーム径の段差をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の形態に係る光走査装置の構成図である。
【図2】本発明の形態に係る光走査装置の概略側面図である。
【図3】本発明の形態に係る光走査装置の第1光学系を示す斜視図である。
【図4】副走査方向のビーム径の変化の様子を示すグラフである。
【図5】主走査方向のビーム径の変化の様子を示すグラフである。
【図6】スリットの開口幅とビーム径との関係を示すグラフである。
【図7】従来の光走査装置の構成図である。
【図8】不要光を説明する概念図である。
【図9】従来の他の光走査装置の概略側面図である。
【図10】従来の他の光走査装置の概略平面図である。
【図11】ポリゴンミラーへ入出射するビームを示す平面図である。
【図12】ポリゴンミラーへ入出射するビームを示す側面図である。
【符号の説明】
12 ポリゴンミラー(回転多面鏡)
16A 光源(第1光学系)
16B 光源(第1光学系)
18A スリット(第1光学系)
18B スリット(第1光学系)
22A シリンドリカルレンズ(第1光学系)
22B シリンドリカルレンズ(第1光学系)
30A シリンドリカルミラー(反射鏡)
30B シリンドリカルミラー(反射鏡)
M 母線
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device used in an image recording apparatus for recording an image by scanning and exposing a laser beam on a photoconductor according to image information.
[0002]
[Prior art]
In order to obtain a wide scanning width without increasing the focal length (optical path length), the present applicant has responded to the demand for higher speed and higher resolution of the image processing apparatus, and an overfilled optical system (Overfilled) Proposed an optical scanning device adopting the divided scanning method (Japanese Patent Application No. 8-338636).
[0003]
In this basic configuration, as shown in FIG. 7, two light source units 40A and 40B, two first optical systems 42A and 42B provided for each light source unit, and a laser beam modulated by an image signal are incident. The polygon mirror 12 (rotating polygonal mirror) that repeatedly deflects this for every line of the image signal, and the deflected laser beam is made substantially constant speed by the photosensitive member 46 (scanned surface) and in the vicinity of the photosensitive member 46 And an imaging optical system 48 for converging the laser beam.
[0004]
When the scanning angle to be deflected is ± 2α, the incident angle on the same reflecting surface of the polygon mirror 12 is set to the main scanning direction with respect to the center line CL connecting the rotation center of the polygon mirror 12 and the center position of the photosensitive member 46. Are set to −α and + α, respectively, and the rotation angle of the polygon mirror 12 is set to α (± α / 2) which is the same as the incident angle of the two laser beams, and the number of faces of the polygon mirror 12 is set to n, α is It is configured such that 360 ° × 0.6 / n <α <360 ° / n.
[0005]
These two laser beams have a scanning angle of −2α for the laser beam A indicated by a dotted line in the range of (1) to (2), and a laser beam B indicated by a solid line for the scanning angle of + 2α from (3) to (4). Simultaneously scan the range.
[0006]
As a result, a phenomenon that occurs when split scanning is performed with an overfilled optical system, that is, a change in FNo (F number, “brightness” in the sense of a camera) is linked to a uniform beam diameter on the photoreceptor 46. Suppressed the phenomenon of deteriorating sex.
[0007]
However, as shown in FIG. 8, when the overfilled optical system is adopted, the incident beam width (Do) of the laser beam is larger than the surface width of the polygon mirror 12, and therefore the adjacent surface a (start of rotation) in front of the reflecting surface b. Side) and the subsequent incident surface c (rotation end side) are also reflected and become unnecessary light N.
[0008]
As shown in FIG. 7, the unnecessary light N A scans the range of (3) to (4) at the same time that the laser beam A scans the range of (1) to (2), and the unnecessary light N B The beam B scans the range from (3) to (4) and at the same time scans the range from (1) to (2) to perform double writing.
[0009]
In order to avoid this double writing due to unnecessary light, as shown in FIGS. 9 and 10, the two laser beams A and B are incident on the polygon mirror 12 so that the incident angles β1 and β2 in the sub-scanning direction are different from each other. Thus, an optical scanning device provided with reflection mirrors 50A and 50B for each laser beam has been proposed (see Japanese Patent Application No. 9-014139).
[0010]
With this configuration, the laser beam deflected by the polygon mirror 12 is emitted at different angles in the sub-scanning direction, and both laser beams are sufficiently separated in the sub-scanning direction at the positions where the reflection mirrors 50A and 50B are disposed. N A and N B are not reflected by the other reflecting mirror.
[0011]
That is, the laser beam unnecessary light N A (indicated by thin dotted line) of A Without being reflected against the reflection mirror 50B that reflects the laser beam B, also reflected the unnecessary light N B also reflecting mirror 50A of the laser beam B Since this is not done, double writing can be avoided.
[0012]
However, if the two laser beams A and B are incident on the polygon mirror 12 so that the incident angles β1 and β2 in the sub-scanning direction are different from each other with respect to a plane orthogonal to the rotation axis of the polygon mirror 12, the photosensitive member 46 is exposed. The appearance of the upper beam diameter changes including uniformity.
[0013]
Specifically, since the incident angles β1 and β2 in the sub-scanning direction with respect to the fθ lens 48 are different between the two laser beams A and B, the beam diameter on the scanning surface is from (1) to (2) and (3). From (4) up to (4), the characteristics change, and a difference in the beam diameter occurs between (2) and (3).
[0014]
Here, how much the level difference occurs in the beam diameter will be described with reference to FIG. 11 and FIG.
[0015]
The incident angle β1 = 1.2 ° of the beam A in the sub-scanning direction, the incident angle β1 = 2.7 ° of the beam A in the sub-scanning direction, the number of faces n of the polygon mirror 12 = 24, the diameter Φ of the polygon mirror = 46 mm, The wavelength λ of the semiconductor laser as the light source is 780 nm, and the fθ lenses 48A and 48B are as follows.
[0016]
The distance between the polygon mirror 12 and the fθ lens 48A is 18.5 mm,
The curvature radius (only in the main scanning direction) of the surface of the fθ lens 48A on the polygon mirror 12 side is 170.43 mm,
The surface of the fθ lens 48A far from the polygon mirror 12 is a plane,
The thickness of the fθ lens 48A is 9 mm,
The refractive index of the fθ lens 48A is 1.609110,
The distance between the fθ lens 48A and the fθ lens 28 is 25.998 mm,
The surface on the polygon mirror 12 side of the fθ lens 48B is ∞,
The curvature radius of the surface of the fθ lens 48B far from the polygon mirror 12 is 122.67 mm,
The thickness of the fθ lens 48B is 10 mm,
The refractive index of the fθ lens 48B is 1.712268.
[0017]
Next, the distance from the surface of the fθ lens 48B far from the polygon mirror 12 to the reflection mirror 50 (cylindrical mirror) is 276.8 mm for the beam A, 271 mm for the beam B, and the incident / exit angle of the reflection mirror 50 is the beam. If A is 62 °, beam B is 65.6 °, and the distance from the reflecting mirror 50 to the photoreceptor 46 is 96.2 mm for beam A and 101.3 mm for beam B,
As shown in FIGS. 4 and 5, the beam diameters in the main scanning direction / sub-scanning direction are 68 μm / 59 μm at position (1), 71.5 μm / 68.5 μm at position (2), and (3). The position is 103 μm / 105 μm, and the position (4) is 70 μm / 65 μm.
[0018]
Thus, in (2) and (3), there is a large step in the beam diameter, which has a serious adverse effect on the image quality (in general, if there is a discontinuous step in the beam diameter, the portion Streaks are drawn).
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
In consideration of the above facts, the present invention can prevent double writing due to unnecessary light even if a split scanning method of an overfilled optical system is adopted, and eliminates a step in the beam diameter at the scanning center (joint). It is an object of the present invention to provide an optical scanning device capable of achieving the above.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect of the present invention, two beams are incident on the same reflecting surface of the rotary polygon mirror from the two first optical systems provided for each light source at different angles in the main scanning direction and the sub-scanning direction, respectively.
[0021]
Then, while the rotary polygon mirror rotates, the two beams are deflected in a predetermined angle range in the main scanning direction. The beams deflected in the main scanning direction are individually reflected by two reflecting mirrors through a single imaging optical system, and scan one line of the scanning surface into two parts.
[0022]
Since these two beams are sufficiently separated in the sub-scanning direction at the position of the reflecting mirror, unnecessary light is not reflected by the other reflecting mirror, and as a result, double writing can be avoided.
[0023]
In addition, the bus of the cylindrical lens constituting at least one of the optical systems is moved from the initial set position so that the step in the beam diameter in the main scanning direction at the joint on the surface to be scanned, which is caused by the divided scanning, is eliminated. By rotating with respect to the optical axis, it is possible to eliminate a step in the beam diameter in the main scanning direction at the joint.
[0027]
In the invention described in claim 2 , the opening widths in the sub-scanning direction of the slits constituting the first optical system are different.
[0028]
As in the first aspect of the invention, the step of the beam diameter in the main scanning direction at the joint can be eliminated by rotating the generatrix of the cylindrical lens. However, since the movement of the beam diameter in the sub-scanning direction is independent, the step may not be so small depending on the adjustment.
[0029]
Therefore, by changing the opening width of one of the slits in the sub-scanning direction, the step of the beam diameter can be eliminated in the sub-scanning direction (if the slit width is wide, the F / No is reduced and the beam diameter is reduced). Use the phenomenon of becoming smaller).
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, in the optical scanning device 10 according to the present embodiment, the two light source units 16 </ b> A and 16 </ b> B are symmetric with respect to a center line CL connecting the rotation center of the polygon mirror 12 and the scanning center position of the photosensitive member 14. Is arranged. The light source sections 16A and 16B are constituted by semiconductor lasers that emit laser beams having a substantially Gaussian distribution.
[0031]
Hereinafter, the laser beam emitted from the light source unit 16A is distinguished from the beam A (shown by a broken line), and the laser beam emitted from the light source unit 16B is distinguished from the beam B (shown by a solid line). As shown in FIG. 2, the light source unit 16 </ b> A is configured such that the beam A is incident on the reflecting surface 12 a of the polygon mirror 12 at an incident angle of 1.2 ° with respect to a plane H orthogonal to the rotation axis M of the polygon mirror 12. The part 16B is arranged so that the beam B is incident on the reflecting surface 12a of the polygon mirror 12 at an incident angle of 2.7 ° with respect to the plane H.
[0032]
On the other hand, beams emitted from the light source units 16A and 16B and having different divergence angles in the vertical and horizontal directions are made substantially parallel light by the collimator lenses 18A and 18B. However, since the focal length of the collimator lenses 18A and 18B is about 1 mm smaller, the beams that have passed through the collimator lenses 18A and 18B become loose divergent light.
[0033]
Immediately after that, only the center of the divergent light passes through the beam shaping slits 20A and 20B, and the light is converged in the sub-scanning direction near the reflecting surface of the polygon mirror 12 by the cylindrical lenses 22A and 22B. .
[0034]
The beams that have passed through the cylindrical lenses 22A and 22B are reflected by the reflection mirrors 24A and 24B that are arranged symmetrically with respect to the center line CL. The reflection mirror 24A emits the beam A at an incident angle of + α (12.8 °) in the main scanning direction and 1.2 ° in the sub-scanning direction with respect to the center line CL, and the reflection mirror 24B With respect to the center line CL, the light beam is incident on the same reflecting surface of the polygon mirror 12 at an incident angle of −α (−12.8 °) in the main scanning direction and 2.7 ° in the sub scanning direction.
[0035]
Between the reflecting mirrors 24A, 24B and the polygon mirror 12, two sets of fθ lenses 26, 28 having power only in the main scanning direction are disposed, and the beam A that has passed through the fθ lenses 26, 28 is disposed. The beam B enters as substantially parallel light (Do) wider than the surface width of the polygon mirror 12 (see FIG. 8).
[0036]
The beams A and B deflected by the polygon mirror 12 pass through the fθ lenses 26 and 28 again, the beam A is reflected by the cylindrical mirror 30A, and the beam B is reflected by the cylindrical mirror 30B and connected to the photosensitive member 14. Image.
[0037]
The cylindrical mirrors 30 </ b> A and 30 </ b> B correct a scan position shift (referred to as a surface tilt error) caused by a variation in tilt in the sub-scanning direction of each reflecting surface of the polygon mirror 12.
[0038]
On the other hand, the spot of the beam generated on the photosensitive member 14 by the image formation by the action of the fθ lenses 26 and 28 is the beam B in which the spot of the beam A moves from (1) to (2) on the surface of the photosensitive member 14. The spots are divided and scanned on the surface of the photoreceptor 14 from (3) to (4) in the main scanning direction at a substantially constant speed.
[0039]
In this way, when scanning of one line is performed, the beams A and B are deflected by the next reflecting surface of the polygon mirror 12, and scanning of the next line is performed.
[0040]
An SOS (StartOfScan) 32 is arranged on the path of the beam A that has passed through the fθ lenses 26 and 28 in order to set the writing position at which image recording is performed on these lines. The SOS 32 is connected to a control unit, and the control unit starts modulation of an image signal after a predetermined time has elapsed since the output signal of the SOS 32 was detected.
[0041]
In addition, the beam B starts modulation of the image signal when a predetermined time elapses in synchronization with the output signal of the SOS 32 of the beam A. At the same time, the beam A scans from (1) to (2). Divided scanning is performed from (3) to (4).
[0042]
Next, the operation of the optical scanning device according to this embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the beam A and the beam B are directed to the polygon mirror 12 so as to form an angle ± α of ½ of the angle range ± 2α (scanning angle) with respect to the center line CL passing through the scanning center position. Incident.
[0043]
Further, the scanning angle of the polygon mirror 12 (the angle at which the polygon mirror 12 rotates while the beam is scanned in the range of the scanning angle ± 2α) is the same as the incident angle of the beam A and the beam B α (± α / 2). It is said that. That is, while the polygon mirror 12 is rotated by the angle α, the incident beam A is scanned from (1) to (2) and the beam B is scanned from (3) to (4).
[0044]
In this embodiment, the incident angle in the sub-scanning direction is 1.2 ° for beam A and 2.7 ° for beam B. However, the smaller the incident angle, the more the optical characteristics deteriorate on the photoconductor 14. Hard to get up. However, as the unnecessary light N A cylindrical mirror 30A is cylindrical mirror 30B is not double writing reflects unnecessary light N B, in order to implement a cylindrical mirror, the distance between the beams A and B sub-scanning direction Therefore, it is necessary to determine the incident angle in the sub-scanning direction in consideration of two conditions.
[0045]
Next, the step of the beam diameter at the joint will be described with specific numbers.
The number of surfaces of the polygon mirror 12 is n = 24, the incident angle = scanning angle / 2 = α = 12.8 °, the incident angle 1.2 ° in the sub-scanning direction of the beam A, and the incident angle 2 in the sub-scanning direction of the beam B. 7 °, polygon mirror 12 diameter = 46 mm, wavelength of semiconductor laser as light source = 780 mm, and fθ lenses 26 and 28 are as follows.
[0046]
The distance between the polygon mirror 12 and the fθ lens 26 is 18.5 mm,
The curvature radius (only in the main scanning direction) of the surface of the fθ lens 26 on the polygon mirror 12 side is 170.43 mm,
The surface of the fθ lens 26 far from the polygon mirror 12 is a plane,
The thickness of the fθ lens 26 is 9 mm,
The refractive index of the fθ lens 26 is 1.609110,
The interval between the fθ lens 26 and the fθ lens 28 is 25.998 mm,
The surface of the fθ lens 28 on the polygon mirror 12 side is ∞,
The curvature radius of the surface of the fθ lens 28 far from the polygon mirror 12 is 122.67 mm,
The thickness of the fθ lens 28 is 10 mm,
The refractive index of the fθ lens 28 is 1.712268.
[0047]
Further, the distance from the fθ lens 26 to the cylindrical mirror far from the polygon mirror 12 is 276.8 mm for the beam A / 271 mm for the beam B, the incident / exit angle of the cylindrical mirror is 62 ° for the beam A / 65 for the beam B. The distance from the cylindrical mirror to the photoreceptor is 96.2 mm / beam B is 101.3 mm, and the aperture width N in the sub-scanning direction of the slit is 1.8 mm for both the beam A and the beam B.
[0048]
Under the above conditions, as shown in FIG. 3, the rotation angle θ of the generating line M of the cylindrical lens 22 with respect to the optical axis L is an ideal angle with respect to the initial set position of the cylindrical lens 22 (the beam A is 0.5 °, the beam B is 1.0 °).
[0049]
As a result, as shown in FIGS. 4 and 5, the beam diameter at the joint is such that the beam A is 62 μm in the main scanning direction: 59 μm in the sub-scanning direction and the beam B is 68 μm in the main scanning direction: 70 μm in the sub-scanning direction. .
[0050]
Further, the rotation angle θ of the generating line M of the cylindrical lens 22 with respect to the optical axis L is different from the ideal angle with respect to the initial setting position of the cylindrical lens 22 (the beam A is 0.2 °, the beam B is 1.1 °). ).
[0051]
As a result, the beam diameter at the joint is 65 μm in the main scanning direction: 64 μm in the sub-scanning direction for the beam A, and 65 μm in the main scanning direction for the beam B: 66.5 μm in the main scanning direction. The step becomes even smaller.
[0052]
Thus, by rotating the bus M, the step of the beam diameter at the joint can be eliminated. For this reason, the two first optical systems (cylindrical lens, collimator lens, slit) can be formed of a common member.
[0053]
Here, when the aperture width N in the sub-scanning direction of the slit 20A on the beam A side is changed to 1.7 mm, the beam diameter at the joint is 65 μm in the main scanning direction (see FIG. 5). ): 66.5 μm in the sub-scanning direction, and the beam B becomes 65 μm in the main scanning direction (see FIG. 5): 66.5 μm in the sub-scanning direction, and a step between the main scanning direction and the sub-scanning direction can be eliminated.
[0054]
It goes without saying that the step can be eliminated similarly by increasing the opening width of the slit 20B on the beam B side in the sub-scanning direction.
[0055]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, in claim 1, by adopting an overfilled optical system, the polygon mirror diameter is not increased, the speed and resolution of the apparatus are increased, and the division scanning is performed. By adopting this method, it is possible to ensure a wide scanning width without increasing the focal length (optical path length).
[0056]
In addition to this, the problem of double writing can be solved, and further, the step of the beam diameter in the main scanning direction at the joint of the two beams can be eliminated.
[0059]
In the second aspect of the invention, the step of the beam diameter can be eliminated in the sub scanning direction by changing the opening width of the slit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic side view of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a first optical system of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing how the beam diameter changes in the sub-scanning direction.
FIG. 5 is a graph showing how the beam diameter changes in the main scanning direction.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the opening width of the slit and the beam diameter.
FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional optical scanning device.
FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating unnecessary light.
FIG. 9 is a schematic side view of another conventional optical scanning device.
FIG. 10 is a schematic plan view of another conventional optical scanning device.
FIG. 11 is a plan view showing beams entering and exiting a polygon mirror.
FIG. 12 is a side view showing a beam entering and exiting a polygon mirror.
[Explanation of symbols]
12 Polygon mirror (rotating polygon mirror)
16A Light source (first optical system)
16B Light source (first optical system)
18A slit (first optical system)
18B Slit (first optical system)
22A Cylindrical lens (first optical system)
22B Cylindrical lens (first optical system)
30A Cylindrical mirror (reflecting mirror)
30B Cylindrical mirror (reflector)
M bus

Claims (2)

2つの光源と、光源毎に設けられた2つの第1光学系と、主走査方向及び副走査方向にそれぞれ異なる角度で前記第1光学系から入射した2つのビームを同一反射面で偏向する回転多面鏡と、単一の結像光学系を通じて前記回転多面鏡で偏向された2つのビームを個々に反射して被走査面上を分割走査させる2つの反射鏡と、を備えたオーバーフィルド光学式の光走査装置において、
分割走査されることで生じる被走査面上のつなぎ目での主走査方向のビーム径の段差が解消するように、前記光源毎に設けられた少なくとも一方の前記光学系を構成するシリンドリカルレンズの母線を初期のセット位置から光軸に対して回転させたことを特徴とする光走査装置。
Two light sources, two first optical systems provided for each light source, and rotation for deflecting two beams incident from the first optical system at different angles in the main scanning direction and the sub-scanning direction on the same reflecting surface An overfilled optical system comprising a polygon mirror and two reflecting mirrors that individually reflect the two beams deflected by the rotating polygon mirror through a single imaging optical system and divide and scan the surface to be scanned In the optical scanning device of
The generatrix of the cylindrical lens constituting at least one of the optical systems provided for each of the light sources is arranged so that the step in the beam diameter in the main scanning direction at the joints on the surface to be scanned caused by the divided scanning is eliminated. An optical scanning device rotated about an optical axis from an initial set position.
前記第1光学系を構成するスリットの副走査方向の開口幅がそれぞれ異なることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。The optical scanning device according to claim 1, wherein opening widths in the sub-scanning direction of the slits constituting the first optical system are different from each other.
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