JP4177982B2 - Multi-beam optical scanning device - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、デジタル複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に使用される光走査装置に関するものであり、特に、マルチビーム方式により隣接するラインの書き込みを同時に行えるマルチビーム光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、デジタル複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、感光体を帯電装置で帯電した後、レーザービームを用いた光走査装置により画像情報に応じた書き込みを行って、静電潜像を形成する。この静電潜像を現像装置から供給されるトナーで顕像化し、感光体上に顕像化されたトナー像を転写装置によって給紙装置から給送された記録用紙に転写する。定着装置によってトナー像を記録用紙に定着し、所望の画像が得られるようになっている。
【０００３】
レーザービームを用いた光走査装置として、回転多面鏡の１つの反射面の回転方向における幅より広く形成されたビーム（以下、入射ビームという）を回転多面鏡の反射面に照射し、回転多面鏡の反射面により反射したビーム（以下、出射ビームという）で被走査体である感光体を走査する方式のオーバーフィル型光走査装置が知られている。
【０００４】
このようなオーバーフィル型光走査装置には、回転多面鏡の回転軸を通って、該回転軸に平行な平面（以下、回転軸平面という）の１つに、入射ビームの光軸中心と出射ビームが被走査体を走査する領域の中心（以下、中心軸という）とが含まれるようにするともに、入射ビームと出射ビームの両方のビームがｆθレンズを通るように構成した図２２に示すようなセンター入射式オーバーフィル型光走査装置がある。また、１つの回転軸平面に入射ビームの光軸中心が含まれ、異なる回転軸平面に出射ビームの中心軸が含まれるようにするとともに、入射ビームはｆθレンズを通らずに、出射ビームはｆθレンズを通るように構成した図 ２３に示すような斜め入射式オーバーフィル型光走査装置とがある。
【０００５】
図中、１０１は入射光学系、１０２は出射光学系、１０３は入射ビーム、１０４は出射ビーム、１０５は主走査ビーム、１０７は主走査ライン、１１２ａ、１１２ｂは光源である半導体レーザー、１１７は折り返しミラー、１２０は回転多面鏡、１２３は２つのレンズ１２１、１２２からなるｆθレンズ、１２４は出射折り返しミラー、１２５はシリンドリカルミラー、１２６は折り返しミラー、１２７は同期検出センサ、２００は被走査体である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、オーバーフィル型光走査装置とは別に、回転多面鏡に向けて出射された入射ビームを回転多面鏡の１つの反射面の一部分のみに照射するアンダーフィル型光走査装置が知られている。アンダーフィル型光走査装置に比してオーバーフィル型光走査装置は、光学系の透過光率の低さを補うため、および入射ビームの一部を被走査体側に反射するために、より高出力のレーザーダイオード等の光源を必要とする。また、より高品質な走査を要するような場合に、出射ビームが走査する被走査体上の走査方向における光量が不均一であるという欠点もある。しかし、オーバーフィル型光走査装置には、被走査体上に一定サイズのビームスポットを生じさせるのに必要な回転多面鏡の反射面の大きさを非常に小さくできるといった長所がある。したがって、同一直径の回転多面鏡により多くの反射面を設けることが可能となる。これにより、回転多面鏡を比較的低い回転速度で動作させることができ、回転多面鏡を回転させる駆動系としてよりパワーの小さいモータと駆動装置とを利用することができる。
【０００７】
また、オーバーフィル型光走査装置には、以下のような問題点が存在している。出射ビームが走査される方向（以下、走査方向という）に光学部品が配置されるため、光走査装置がこの方向に広がり、装置が大型化してしまう。
【０００８】
例えば、図２２に示すようなセンター入射式オーバーフィル型光走査装置では、入射ビーム１０３がｆθレンズ１２３に入射する前に、折り返しミラー１１７で入射ビーム１０３の方向を変えている。そのため、走査方向に入射ビーム１０３の光源および入射ビーム１０３を幅広の断面矩形状のビームに成形する複数の光学部品等が配置される。なお、入射ビーム１０３の光路に配置された光学部品を入射光学系１０１という。
【０００９】
すなわち、センター入射式オーバーフィル型光走査装置における入射光学系は、回転多面鏡１２０やｆθレンズ１２３の並ぶ方向（以下、光軸方向という）に対して略直交する方向に並べて配置される。なお、出射ビーム１０４が被走査体２００に至る光路に配置されたｆθレンズ１２３等の光学部品を出射光学系１０２という。そのため、光走査装置の外形としては、入射光学系１０１の延びる方向に外形が大となる。入射光学系１０１を配置する箇所だけが部分的に突出すると、光走査装置の強度が低下して、光軸ずれ等が生じて装置の信頼性を低下する。したがって、装置の一部だけを突出させずに、他の部分と繋げた状態で外形を形成している。このようなことは、装置の筐体を設計する上では通常行われていることである。
【００１０】
ところが、センター入射式オーバーフィル型光走査装置の場合、筐体内に無駄な空間が生じやすく、光走査装置が取り付けられる画像形成装置内の空間をその分無駄に占めることになる。その結果、光走査装置および画像形成装置の大型化を招来するとともに、光走査装置および画像形成装置の設計の自由度を低下させることになる。
【００１１】
また、図２３に示す斜め入射式オーバーフィル型光走査装置では、入射ビーム１０３がｆθレンズ１２３を通過しないで、回転多面鏡１２０に直接入射するようにしている。このため、入射光学系１０１が、回転多面鏡１２０からの出射ビーム１０４の反対側に延びることになる。この場合も、装置の部分的な突出は、強度を低下するので、他の部分をつないだ外形としている。前述したセンター入射式オーバーフィル型光走査装置の場合と同様に、光走査装置の筐体に無駄な空間が生じて、光走査装置および画像形成装置の大型化を招来するとともに、光走査装置および画像形成装置の設計の自由度を低下させることになる。
【００１２】
ここで、記録速度（走査速度）や記録密度の高密度化を実現できるマルチビーム光走査装置においては、２つ以上の光ビームにより隣接するラインの書き込みを同時に行うので、複数の光源が設けられるとともに、入射光学系も複数設けられる。そのため、光走査装置の筐体内における部品点数が増加して、ますます大型化してしまう。
【００１３】
本発明は、上記に鑑み、複数の光源や光学系によって構成されるマルチビーム方式においてもコンパクトで強固な構造としたマルチビーム光走査装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明による課題解決手段は、光ビームを出射する複数のビーム出射手段と、該ビーム出射手段からの光ビームを被走査体上に走査する回転多面鏡と、前記ビーム出射手段から走査方向と直交する光軸方向に略平行に出射された光ビームを折り返して前記回転多面鏡に導く入射光学系と、前記回転多面鏡によって反射された光ビームを前記被走査体に導く出射光学系とを備え、前記ビーム出射手段から出射された光ビームが、前記入射光学系あるいは出射光学系を構成する光学部品のうち走査方向に最大幅の光学部品の両側縁を延長した平面によって囲まれる領域内を通るようにしたものである。
【００１５】
このように、ビーム出射手段から出射された光ビームは最大幅の光学部品によって規定された領域からはみ出さない。光学部品を収容するための光走査装置の筐体の大きさは、最大幅の光学部品によって決まることになり、余分な突出が生じることはない。したがって、光走査装置の小型化を図ることができる。
【００１６】
入射光学系は、ビーム出射手段から出射された光ビームを折り返して回転多面鏡に導くために光学部品としてレンズ、入射折り返しミラーを有する。出射光学系は、回転多面鏡によって反射された光ビームを折り返しながら被走査体に導くために光学部品として収束レンズ、出射折り返しミラーを有する。そして、回転多面鏡と被走査体との間に、収束レンズ、出射折り返しミラーおよび入射折り返しミラーが走査方向と直交する光軸方向に並んで配される。
【００１７】
このような構造の場合、ビーム出射手段から光軸方向に略平行に出射されて入射折り返しミラーに照射される光ビームが通る領域は、前記出射折り返しミラーの走査方向の側縁を延長した平面と、前記収束レンズの走査方向の側縁を延長した平面と、前記収束レンズの光軸方向の前縁を延長した平面と、前記出射折り返しミラーの光軸方向の前縁を延長した平面とによって囲まれる領域となる。ここでは、入射折り返しミラーが最大幅の光学部品である。
【００１８】
そして、ビーム出射手段は、前記出射折り返しミラーの走査方向の側縁を延長した平面と、前記収束レンズの走査方向の側縁を延長した平面とによって囲まれる領域に少なくとも一部が位置するものである。入射折り返しミラーは、前記出射折り返しミラーの走査方向の側縁を延長した平面と、前記収束レンズの走査方向の側縁を延長した平面とによって囲まれる領域に位置するものである。
【００１９】
さらに、ビーム出射手段は、光軸方向において収束レンズよりも回転多面鏡側の領域に位置する。複数のビーム出射手段および入射光学系が、回転多面鏡と被走査体とを結ぶ中心軸を挟んで対称に配置される。
【００２０】
すなわち、ビーム出射手段および入射光学系は、走査方向において前記出射光学系を構成する光学部品よりも外側にはみ出さないように前記光学部品によって規定される領域内に収容されるということである。
【００２１】
このように配置することによって、ビーム出射手段および入射折り返しミラーは、最大幅の光学部品によって規定された領域からはみ出さないか、あるいは大きくはみ出すことはない。しかも、回転多面鏡の近傍の空きスペースを利用して、ビーム出射手段を配置できるので、光軸方向に突出することはない。したがって、光走査装置の筐体に大きな突出が生じることがなくなるので、光走査装置の小型化を図ることができる。また、光学部品を中心軸に対して対称に配置することによって、筐体を左右対称の形状にすることが可能となり、筐体の強度を向上させることができる。
【００２２】
上記のような構造の光走査装置において、中心軸を挟んで一側に位置するビーム出射手段から出射された光ビームが回転多面鏡に入射する入射ポイントと、他側に位置するビーム出射手段から出射された光ビームが回転多面鏡に入射する入射ポイントとは、走査方向に所定の間隔を有している。しかも、ビーム出射手段および入射光学系は対称に配置されるので、一側の入射ポイントと他側の入射ポイントとは、中心軸を挟んで対称となる。
【００２３】
これにより、複数の光ビームは所定の間隔を保持した状態のまま回転多面鏡によって反射され、被走査体の隣接するラインを走査する。したがって、複数のラインの書き込みを同時に行うことができ、高速な画像形成ができるとともに、各光ビームの交錯が防止され、高品質な画像が得られる。
【００２４】
そして、一側の入射ポイントにおいて反射される光ビームの走査角と、他側の入射ポイントにおいて反射される光ビームの走査角とによって形成される共通の走査角に対応して、被走査体上での最大露光幅が設定される。これにより、被走査体の走査方向の大きさに応じて最大露光幅を決めれば、各光ビームの走査角が決まるので、これに応じて光学系を設計すればよく、設計が容易になる。
【００２５】
マルチビーム方式では、複数の光ビームを同期させる必要があるので、各ビーム出射手段からの光ビームを検出する同期検出手段と、中心軸を挟んで一側に位置するビーム出射手段および他側に位置するビーム出射手段から出射され回転多面鏡によって反射されたそれぞれの光ビームを前記同期検出手段に導く案内手段とが設けられる。案内手段としては、出射光学系の出射折り返しミラーが利用され、回転多面鏡から反射された光ビームを確実に同期検出手段に導ける。これによって、被走査体への複数の光ビームの書き出し位置を揃えることができ、高品質な画像が得られる。
【００２６】
複数の光ビームに対応する同期検出手段の構成としては、一側のビーム出射手段からの光ビームあるいは他側のビーム出射手段からの光ビームを検出する２つの受光器を備えたものとする。案内手段は、各ビーム出射手段からの光ビームを異なるポイントで反射する１つのミラーを有し、複数の光ビームをそれぞれ対応する受光器に導くようにする。
【００２７】
あるいは、一側のビーム出射手段からの光ビームおよび他側のビーム出射手段からの光ビームを検出する１つの受光器を備えたものとする。案内手段は、各ビーム出射手段からの光ビームをそれぞれ個別に反射する２つのミラーを有し、複数の光ビームをそれぞれ１箇所に向かうように反射する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明のマルチビーム光走査装置を備えた画像形成装置に関して、図１、２に基づいて以下に説明する。図１に示すように、画像形成装置は、プリンタ２を核にスキャナ３、自動原稿搬送装置４、シート後処理装置５、多段給紙ユニット６および中継搬送ユニット８を備え、機能が拡張されたものである。システムラック７にプリンタ２が載置され、プリンタ２の上方に、上部に自動原稿搬送装置４を配したスキャナ３が配置される。プリンタ２の側方にシート後処理装置５が配置され、プリンタ２の下方に多段給紙ユニット６が配置される。以下に、各装置の概略説明を行う。
【００２９】
（プリンタ）
プリンタ２は、スキャナ３によって読み込まれた画像データの画像形成を行って出力するとともに、パーソナルコンピュータ、ファクシミリなどの外部接続機器から入力あれた画像データの画像形成を行って出力するものである。
【００３０】
プリンタ２の略中央右側には、被走査体としてのドラム状の感光体２００を中心とする電子写真プロセス部２０が配置されている。図２に示すように、感光体２００の周囲には、感光体２００表面を均一に帯電させる帯電ローラ２０１、均一に帯電された感光体２００上に光像を走査して静電潜像を書き込む光走査装置２２、光走査装置２２により書き込まれた静電潜像を現像剤により顕像化する現像ユニット２０２、感光体２００上に形成された画像を用紙等の記録材上に転写する転写ユニット２０３と、感光体２００上に残留した現像剤を除去して感光体２００上に新たな画像を記録することを可能にするクリーニングユニット２０４、感光体２００表面の電荷を除去する除電ランプユニット（図示せず）などが順に配置されている。
【００３１】
プリンタ２の本体下部には、本体に着脱可能に内装された用紙供給部２１が配置されている。用紙供給部２１は、用紙を収容する用紙収容トレイ２１０と、用紙収容トレイ２１０に収容された用紙を１枚ずつ分離供給する分離供給手段２１１とから構成されている。この用紙供給部２１から１枚ずつ分離供給された用紙は、電子写真プロセス部２０の感光体２００と転写ユニット２０３の間に順次搬送され、感光体２００上に形成された画像が転写される。なお、この用紙供給部２１への用紙の補給は、本体の正面側に用紙収容トレイ２１０を引き出すことにより行える。
【００３２】
プリンタ２の本体下面には、周辺機器として準備されている多段給紙ユニット６等から送られてくる用紙を受け入れ、電子写真プロセス部２０の感光体２００と転写ユニット２０３の間に向かって順次供給するための用紙受口２７が形成されている。
【００３３】
電子写真プロセス部２０の上方には定着装置２３が配置され、画像が転写された用紙を順次受け入れて、用紙上に転写された現像剤を加熱定着して定着装置２３外へと用紙を送り出す。画像が記録された用紙は、プリンタ２の排出ローラ２８からプリンタ２の本体上面に配された中継搬送ユニット８に受け渡される。
【００３４】
光走査装置２２の上下空間には、電子写真プロセスをコントロールするプロセスコントロールユニット（ＰＣＵ）基板および外部からの画像データを受け入れるインターフェイス基板を収容するプリンタ制御部２４、インターフェイス基板から受け入れた画像データに対して所定の画像処理を施し、光走査装置２２により画像として走査記録させるためのイメージコントロールユニット（ＩＣＵ）基板を備えた画像制御部２５、これら各種基板ならびにユニットに対して電力を供給する電源ユニット２６などが配置されている。
【００３５】
（多段給紙ユニット）
多段給紙ユニット６は、外付けの用紙供給装置であって、用紙収容トレイ６１０を有する複数の用紙供給部６１を備えている。用紙収容トレイ６１０に収容された用紙は、分離給送手段６１１により１枚ずつ分離され、プリンタ２の用紙受口２７に連通している用紙排出口６２に向かって搬送される。ここでは、用紙供給部６１が３段積層されており、稼働時、所望する用紙を収容した用紙供給部６１が選択的に動作する。用紙供給部６１への用紙の補給は、ユニット本体の正面側に用紙収容トレイ６１０を引き出して行う。
【００３６】
なお、この実施形態では３つの用紙供給部６１が積層されたユニットとして示されているが、少なくとも１つもしくはそれ以上の用紙供給部６１から構成される多段給紙ユニット等、種々の構成のものがある。
【００３７】
（シート後処理装置）
シート後処理装置５は、上部で中継搬送ユニット８、プリンタ２から排出される画像の記録された用紙を搬入ローラ５０により導き入れて、用紙に対して後処理を施すものである。後処理としては、ステープル処理、ノート処理等ある。ここに例示されている装置は、３つの排出トレイ５１を備えた構成であって、必要に応じてゲート５２、５３により用紙を排出する排出トレイ５１が切り替えられる。例えば上段の排出トレイ５１ａをコピーモード時の用紙の排出に使用し、中段の排出トレイ５１ｂをプリントモード時の用紙の排出に使用し、下段の排出トレイ５１ｃをファクシミリ印字モード時の用紙の排出に使用するといって具合に、用途別に区分けして排出できるようになっている。
【００３８】
（スキャナ）
スキャナ３は、シート状の原稿を自動原稿搬送装置４により自動的に供給して１枚ずつ順次露光走査して原稿画像を読み取る自動読み取リモード、およびブック物の原稿もしくは自動原稿搬送装置４により自動供給が不可能なシート状の原稿をマニュアル操作によりセットして原稿画像を読み取る手動読み取りモードによって、原稿の画像データを生成するものである。
【００３９】
透明な原稿載置台３０上に原稿が自動的あるいは手動でセットされると、第１走査ユニット３１および第２走査ユニット３２が相互に所定の速度関係で原稿載置台３０に沿って移動する。原稿を露光走査して、その反射光をミラーや結像レンズ３３等の光学部品を介してＣＣＤ等の光電変換素子３４上に結像させ、原稿画像を電気的信号に変換して画像データとして画像制御部２５に出力する。
【００４０】
（自動原稿搬送装置）
自動原稿搬送装置４は、原稿セットトレイ４０上に載置された原稿を原稿載置台３０上に向かって搬送し、走査後の原稿を原稿排出トレイ４２上に排出する原稿搬送手段４１を備えている。また、自動供給が不可能なシート状の原稿を原稿載置台３０上に載置するために、装置全体が奥側を支点にして上方に回動可能とされ、正面側が開放するようになっている。
【００４１】
（中継搬送ユニット）
中継搬送ユニット８は、プリンタ２の頂部に設けられた排紙トレイ２９の上方に装着され、プリンタ２から排出される画像が記録された用紙をプリンタ２の下流側に位置するシート後処理装置５に向かって搬送するためのものである。
【００４２】
また、この中継搬送ユニット８の用紙搬送経路８４の途中において、用紙をユニット上面８２とシート後処理装置５の上面５４とから形成された排出トレイ９に用紙を導く別の用紙搬送路８３が分岐している。２つの排出方向の切換は、両搬送路の分岐部に設置されたゲート８１を切り替えることにより、選択可能となっている。
【００４３】
（マルチビーム光走査装置）
本実施形態のマルチビーム光走査装置を説明する。図３、４に示すように、本光走査装置は、記録速度（走査速度）や記録密度の高密度化を実現するために、２つのレーザービームにより隣接するラインの書き込みを同時に行うマルチビーム方式とされ、オーバーフィル型のものである。
【００４４】
光走査装置は、光ビームを出射する２つのビーム出射手段と、ビーム出射手段からの光ビームを被走査体である感光体２００上に走査する回転多面鏡１２０と、ビーム出射手段から出射された光ビームを折り返して回転多面鏡１２０に導くように入射折り返し手段等を有する入射光学系１０１と、回転多面鏡１２０によって反射された光ビームを折り返しながら感光体２００に導くように出射折り返し手段等を有する出射光学系１０２と、これらを内装する筐体とを備えている。
【００４５】
回転多面鏡１２０は、モータによって回転駆動され、回転方向に複数の反射面１２０ａを有する。ビーム出射手段としての半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂから回転多面鏡１２０に向かって入射ビーム１０３ａ、１０３ｂが照射され、回転多面鏡１２０の反射面１２０ａによって反射されて形成された出射ビーム１０４が感光体２００を走査する。
【００４６】
半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂから回転多面鏡１２０までの光路（以下、入射ビーム光路という）と、回転多面鏡１２０から感光体２００までの光路（以下、出射ビーム光路という）には、種々の光学部品が配置されている。各半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂに対応する入射ビーム光路には、第１、第２入射光学系１０１ａ、１０１ｂがそれぞれ配置され、出射ビーム光路には出射光学系１０２が配置されている。
【００４７】
第１、第２入射光学系１０１ａ、１０１ｂは、それぞれの半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂに対応して設けられ、半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂから射出された入射ビーム１０３ａ、１０３ｂを回転多面鏡１２０に導くとともに、入射ビーム１０３ａ、１０３ｂの断面形状が回転多面鏡１２０の反射面１２０ａの幅よりも広い幅の矩形状となるように、入射ビーム１０３ａ、１０３ｂを成形する。
【００４８】
第１、第２入射光学系１０１ａ、１０１ｂは、半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂから射出された光ビームを平行ビームに変換するコリメータレンズ１１３ａ、１１３ｂ、入射された光ビームを走査方向に拡大する凹レンズ１１４ａ、１１４ｂ、略中央部に矩形状の開口が形成された板状部品である開口板１１５ａ、１１５ｂ、シリンドリカルレンズ１１６ａ、１１６ｂ、入射折り返し手段としての入射折り返しミラー１１７ａ、１１７ｂ、１組のレンズ１２１、１２２からなるｆθレンズ１２３といった光学部品から構成される。各光学部品は、入射ビーム光路に沿ってこの順に筐体内に配設される。
【００４９】
半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂ、コリメータレンズ１１３ａ、１１３ｂ、凹レンズ１１４ａ、１１４ｂおよび開口板１１５ａ、１１５ｂによって、それぞれビームユニット１１１ａ、１１１ｂが構成される。
【００５０】
第１入射光学系１０１ａと第２入射光学系１０１ｂとは、回転多面鏡１２０と感光体２００とを結ぶ光軸の中心である中心軸に対して左右対称に配置される。すなわち、半導体レーザー１１２ａ、コリメータレンズ１１３ａ、凹レンズ１１４ａ、開口板１１５ａ、シリンドリカルレンズ１１６ａおよび入射折り返しミラー１１７ａと、半導体レーザー１１２ｂ、コリメータレンズ１１３ｂ、凹レンズ１１４ｂ、開口板１１５ｂ、シリンドリカルレンズ１１６ｂおよび入射折り返しミラー１１７ｂとは、中心軸を挟んで左右対称の配置となっている。ここで、出射ビーム１０４が感光体２００上を走査する方向が走査方向とされ、感光体２００の軸方向と平行であり、走査方向と直交する方向が光軸方向とされ、中心軸は光軸方向に平行となる。
【００５１】
出射光学系１０２は、回転多面鏡１２０の反射面１２０ａにより反射された出射ビーム１０４を回転多面鏡１２０から感光体２００に導くとともに、入射ビーム１０３ａ、１０３ｂが感光体２００上を照射した際のビームスポット１０８が所定の大きさとなって、感光体２００上を等速度で走査するように作用する。
【００５２】
出射光学系１０２は、出射ビーム光路の回転多面鏡１２０から感光体２００に向かう順に、収束レンズとしてのレンズ１２１、１２２からなるｆθレンズ１２３、出射折り返し手段としての出射折り返しミラー１２４および回転多面鏡１２０の面倒れ補正を行うシリンドリカルミラー１２５といった光学部品から構成される。各光学部品は、出射ビーム光路に沿ってこの順に筐体内に配設される。これらのミラーやレンズは、走査方向に対して平行に配置される。そして、中心軸は、これらのミラーやレンズの走査方向における中心を通る。
【００５３】
ところで、各光路は、一直線状ではなく、途中で折り返すようにした光路とされる。これによって、光路自体の全長は変わらなくても光軸方向における長さを短くすることができ、筐体の全長が短くなって、光走査装置の小型化を図れる。これに合わせて各光学部品が上下方向に配置されている。光軸方向をＸ方向、走査方向をＹ方向とすると、上下方向はＺ方向となる。
【００５４】
各光学部品の上下方向の位置関係については、以下の通りである。半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂは、回転多面鏡１２０よりも下方に位置し、半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂと回転多面鏡１２０との中間の高さに、入射折り返しミラー１１７ａ、１１７ｂは位置する。回転多面鏡１２０とｆθレンズ１２３とは同一レベルとされ、出射折り返しミラー１２４は、回転多面鏡１２０よりも少し高い位置にある。シリンドリカルミラー１２５は、最下位にあり、感光体２００に正対している。
【００５５】
したがって、入射ビーム１０３ａ、１０３ｂは、入射折り返しミラー１１７ａ、１１７ｂにより進行方向を変えられて、ｆθレンズ１２３の端部を斜め下方から上方に向かって通過し、回転多面鏡１２０の反射面１２０ａの上下方向中央域に照射される。
【００５６】
出射ビーム１０４は、ｆθレンズ１２３を斜め下方から上方に向かって通過し、出射折り返しミラー１２４とシリンドリカルミラー１２５とによってそれぞれ進行方向を変えられ、感光体２００に導かれる。出射ビーム１０４は、回転多面鏡１２０の回転方向における反射面１２０ａの位置により、異なる光路を通って感光体２００に至る。
【００５７】
出射ビーム１０４のうち、感光体２００上での画像形成に使用される幅、すなわち主走査ライン１０７を走査するための光ビームを主走査ビーム１０５とする。主走査ビーム１０５が走査する際に通過する空間領域が主走査ビーム域である。出射ビーム１０４が感光体２００を走査するとき、出射ビーム１０４は主走査ライン１０７を定期的に走査する一方で、感光体２００が回転するので、感光体２００上は一定期間ごとに異なる場所を走査されることになる。
【００５８】
そして、出射ビーム１０４が感光体２００を走査するごとに、主走査ライン１０７の書き始め点１０７ａが同一となるように、走査ごとに同期させるための同期検出装置１２９が設けられている。同期検出装置１２９は、主走査ビーム域以外の光ビームである同期検出ビーム１０６を検出するための同期検出センサ１２７と、同期検出センサ１２７に同期検出ビーム１０６を導く案内手段である同期ビーム折り返し手段とからなる。
【００５９】
同期検出ビーム１０６は、同期をとるための信号であり、出射ビーム１０４がｆθレンズ１２３を通過した後に、出射折り返しミラー１２４の端部１２４ａにより反射された光ビームである。同期検出ビーム１０６は、出射折り返しミラー１２４により折り返され、さらに同期ビーム折り返し手段としての折り返しミラー１２６により折り返されて、同期検出センサ１２７に到達する。
【００６０】
図５は、入射ビーム１０３および出射ビーム１０４の光軸（ビームの中心）を直線上に展開して表した場合の入射光学系および出射光学系の作用を示す図である。図５（ａ）は、出射ビーム１０４の光軸が走査の際に形成する平面（走査平面）に垂直な方向から見た平面図であり、図５（ｂ）は、走査平面に平行な方向から見た側面図である。なお、出射ビーム１０４は、回転多面鏡１２０の回転方向における反射面１２０ａの位置により反射方向が異なるので、その光軸も反射面１２０ａの回転に伴って変わるが、図中の出射ビーム１０４の光軸は、ｆθレンズ１２３の中央を通って感光体２００の主走査ライン１０７の中心に至る主走査ビーム１０５の光軸を表現している。
【００６１】
図５に示すように、半導体レーザー１１２から略円錐状に出射された入射ビーム１０３は、コリメータレンズ１１３により平行ビームに変換される。平行ビームとなった入射ビーム１０３の光軸に垂直なＺ方向の断面は、略円形である。この後、入射ビーム１０３は、凹レンズ１１４を通過し、凹レンズ１１４によって拡散されて、Ｚ方向の断面が略円形状の拡散ビームになる。次に、凹レンズ１１４を通過した入射ビーム１０３は、開口板１１５に形成された開口を通過し、Ｚ方向の断面が矩形状の拡散ビームになる。
【００６２】
この後、入射ビーム１０３は、シリンドリカルレンズ１１６に入射する。入射ビーム１０３は、シリンドリカルレンズ１１６により、図５（ａ）のように、シリンドリカルレンズ１１６の母線に平行な方向においては、そのまま拡散を続け、シリンドリカルレンズ１１６の母線に垂直な方向においては、収束するように変えられる。
【００６３】
入射ビーム１０３は、図５（ａ）のように、ｆθレンズ１２３の端部を通過して、ｆθレンズ１２３により走査平面に平行なビームとされ、回転多面鏡１２０の反射面１２０ａに入射する。また、図５（ｂ）のように、入射ビーム１０３は、ｆθレンズ１２３に斜め下方から斜め上方に向かって入射して、回転多面鏡１２０の反射面１２０ａに、収束ビームのまま入射する。入射ビーム１０３が収束する収束線は、回転多面鏡１２０の反射面１２０ａの高さ方向での中央の近傍となる。光軸に垂直な方向における入射ビーム１０３の形状は、回転多面鏡１２０の反射面１２０ａの回転方向の幅よりも大きく、細長い矩形状に成形されたビームとなる。回転多面鏡１２０が回転して、反射面１２０ａが移動するにつれて、入射ビーム１０３の異なる部分を反射して、異なる方向に向かう出射ビーム１０４が形成される。
【００６４】
このように回転多面鏡１２０の反射面１２０ａにより反射されて形成された出射ビーム１０４は、走査平面に平行な方向では平行ビームのまま、走査面に垂直な方向では反射面１２０ａ上の収束線を通過後に拡散ビームとなって、ｆθレンズ１２３に向かう。出射ビーム１０４は、斜め下方から斜め上方に向かってｆθレンズ１２３を通過し、走査面に平行な方向では、感光体２００表面で収束するように収束ビームとなり、走査面に垂直な方向では、拡散ビームのままである。
【００６５】
その後、出射ビーム１０４のうち主走査ビーム１０５に相当する光ビームは、出射折り返しミラー１２４により折り返され、シリンドリカルミラー１２５に反射されて、感光体２００に向かう。シリンドリカルミラー１２５による反射後の出射ビーム１０４は、走査面に平行な方向では、収束ビームのままであり、走査面に垂直な方向では、感光体２００上で収束するような収束ビームに変えられる。出射ビーム１０４は、感光体２００上に所定の大きさのビームスポット１０８を結ぶことになる。
【００６６】
なお、ｆθレンズ１２３は、上述した役割の他に、回転多面鏡１２０の等角速度運動により等角速度で移動する出射ビーム１０４が感光体２００上に照射された際に、ビームスポット１０８が主走査ライン上を等線速度で移動するように変換する役割も担っている。
【００６７】
上記のように構成された光走査装置において、図６、７に示すように、第１射光学系１０１ａと第２入射光学系１０１ｂとは、中心軸Ｙ０に対して略対称になっている。そして、入射ビーム１０３ａ、１０３ｂは、半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂから光軸方向と略平行に、入射折り返しミラー１１７ａ、１１７ｂに向かって照射される。このとき、入射ビーム１０３ａ、１０３ｂが通る領域を複数の光学部品の側縁を延長した平面によって囲まれる領域内に制限している。
【００６８】
すなわち、入射折り返しミラー１１７ａ、１１７ｂに向かう入射ビーム１０３ａ、１０３ｂは、光軸方向（Ｘ方向）においてｆθレンズ１２３の２つのレンズ１２１、１２２の間に形成される領域と、走査方向（Ｙ方向）においてｆθレンズ１２３の側縁と出射折り返しミラー１２４の側縁１２４ｂとの間に形成される領域とが交わる領域Ｅ１、Ｅ２を通る。
【００６９】
光軸方向における領域としては、ｆθレンズ１２３のうち回転多面鏡１２０に近い側のレンズ１２１の前端１２１ａを走査方向に延長した平面Ｘｂと遠い側のレンズ１２２の後端１２２ａを走査方向に延長した平面Ｘａとによって囲まれる領域Ｘａ−Ｘｂである。走査方向における領域としては、ｆθレンズ１２３のうち幅の大きいレンズ１２２の側縁１２２ｂを光軸方向に延長した平面Ｙａと出射折り返しミラー１２４の側縁１２４ｂを光軸方向に延長した平面Ｙｂとによって囲まれる領域Ｙａ−Ｙｂである。
【００７０】
なお、光学部品の走査方向の幅は、レンズ１２１、レンズ１２２、出射折り返しミラー１２４の順に大きくなり、出射折り返しミラー１２４とシリンドリカルミラー１２５とは同じ幅である。したがって、入射ビーム１０３ａ、１０３ｂが通る領域Ｅ１、Ｅ２は、最大幅の光学部品である出射折り返しミラー１２４あるいはシリンドリカルミラー１２５の両側縁を延長した平面に挟まれた内側の領域となる。
【００７１】
半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂと入射光学系１０１ａ、１０１ｂ、特に入射折り返しミラー１１７ａ、１１７ｂとを対向して配置することにより、規定された領域Ｅ１、Ｅ２を入射ビーム１０３ａ、１０３ｂが通るようになる。
【００７２】
これにより、最大幅の光学部品によって規定される領域外に光ビームははみ出すことはなく、走査方向に光ビームが拡がらない。しかも、半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂおよび入射光学系１０１ａ、１０１ｂも規定された領域からはみ出さないように配置することができるので、筐体の走査方向における幅は最大幅の光学部品によって決定される。そのため、マルチビーム光走査装置において、上記のように半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂおよび入射光学系１０１ａ、１０１ｂを左右対称に配置すれば、装置の小型化を図ることができる。
【００７３】
上記の構成に対し、図８に示すように、半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂから出射され入射折り返しミラー１１７ａ、１１７ｂに至る光ビーム１０３ａ、１０３ｂが、各平面Ｘａ、Ｘｂ、Ｙａ、Ｙｂによって規定される領域Ｅ１、Ｅ２から外れた場合、半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂおよび入射光学系１０１ａ、１０１ｂを構成するコリメータレンズ１１３ａ、１１３ｂ、凹レンズ１１４ａ、１１４ｂ、開口板１１５ａ、１１５ｂ、シリンドリカルレンズ１１６ａ、１１６ｂ、入射折り返しミラー１１７ａ、１１７ｂが、走査方向において出射折り返しミラー１２４の側縁１２４ｂに対応した平面ＹｂからＴ１だけ突出した配置となる。そのため、両側に突出した分だけ筐体が大きくなってしまう。
【００７４】
また、図９に示すように、半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂを回転多面鏡１２０に近接して配置したとしても、半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂから出射される入射ビーム１０３ａ、１０３ｂを走査方向に傾けると、入射ビーム１０３ａ、１０３ｂが、各平面Ｘａ、Ｘｂ、Ｙａ、Ｙｂによって規定された領域Ｅ１、Ｅ２より外れる。この場合、入射折り返しミラー１１７ａ、１１７ｂが、出射折り返しミラー１２４の側縁１２４ｂに対応した平面Ｙｂから走査方向にT２だけ突出して位置することになる。したがって、両側に突出した分だけ筐体が大きくなってしまう。
【００７５】
ここで、光走査装置によっては、ｆθレンズ１２３が１枚のレンズから構成される場合もある。この場合、図１０に示すように、半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂから入射折り返しミラー１１７ａ、１１７ｂに向かって照射された入射ビーム１０３ａ、１０３ｂは、光軸方向においてはｆθレンズ１２３の前端１２３ｂと後端１２３ａをそれぞれ走査方向に延長した平面Ｘｇ、Ｘｈとによって囲まれる領域Ｘｇ−Ｘｈと、走査方向においてはｆθレンズ１２３の側縁１２３ｃを光軸方向に延長した平面Ｙｇと出射折り返しミラー１２４の側縁１２４ｂを光軸方向に延長した平面Ｙｈとによって囲まれる領域Ｙｇ−Ｙｈとが交わる領域Ｈ１、Ｈ２内を通過するように構成すればよい。
【００７６】
ビーム出射手段の具体的な配置としては、以下の通りである。図１１に示すように、半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂは、光軸方向において回転多面鏡１２０とｆθレンズ１２３との間に形成される領域と、走査方向において出射折り返しミラー１２４とｆθレンズ１２３と間に形成される領域とが交わる領域Ｆ１、Ｆ２内に一部もしくは全部を配置する。
【００７７】
すなわち、光軸方向における領域としては、回転多面鏡１２０の最前端１２０ｂを走査方向に延長した平面Ｘｃと、ｆθレンズ１２３のうち前側のレンズ１２１の前端１２１ａを走査方向に延長した平面Ｘｄとによって囲まれる領域Ｘｃ−Ｘｄである。走査方向における領域としては、出射折り返しミラー１２４の側縁１２４ｂを光軸方向に延長した平面Ｙｃと、ｆθレンズ１２３のうちレンズ１２１の側縁１２１ｂを光軸方向に延長した平面Ｙｄとによって囲まれる領域Ｙｃ−Ｙｄである。
【００７８】
これらの２つの領域によって規定される領域Ｆ１、Ｆ２内において、回転多面鏡１２０の近傍にできる両側のスペースを利用して、半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂを配置するとよい。これに伴って、入射光学系１０１ａ、１０１ｂのコリメータレンズ１１３ａ、１１３ｂ、凹レンズ１１４ａ、１１４ｂ、開口板１１５ａ、１１５ｂ、シリンドリカルレンズ１１６ａ、１１６ｂも領域Ｆ１、Ｆ２内に配置される。
【００７９】
これにより、最大幅の光学部品によって規定される領域からビーム出射手段が大きくはみ出すことはなく、走査方向における筐体の幅を小さくできる。また、ビーム出射手段から出射される入射ビーム１０３ａ、１０３ｂも規定された領域からはみ出さないようにすることが可能となり、走査方向への光ビームの拡がりを防止できる。したがって、光走査装置の筐体の小型化を図ることができる。
【００８０】
入射折り返しミラー１１７ａ、１１７ｂの具体的な配置としては、以下の通りである。図１２に示すように、入射折り返しミラー１１７ａ、１１７ｂは、光軸方向において出射折り返しミラー１２４の近傍の領域と、走査方向において出射折り返しミラー１２４とｆθレンズ１２３と間に形成される領域とが交わる領域G１、G２内に配置する。
【００８１】
すなわち、光軸方向における領域としては、ｆθレンズ１２３のうち後側のレンズ１２２の後端１２２ａを走査方向に延長した平面Ｘｅと、出射折り返しミラー１２４の後方に位置する平面Ｘｆとによって囲まれる領域Ｘｅ−Ｘｆである。走査方向における領域としては、ｆθレンズ１２３のうち後側のレンズ１２２の側縁１２２ｂを光軸方向に延長した平面Ｙｅと、出射折り返しミラー１２４の側縁１２４ｂを光軸方向に延長した平面Ｙｆとによって囲まれる領域Ｙｅ−Ｙｆである。
【００８２】
これにより、半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂから出射され入射折り返しミラー１１７ａ、１１７ｂに向かう入射ビーム１０３ａ、１０３ｂが最大幅の光学部品によって規定される領域からはみ出すことはなく、走査方向に光ビームが拡がることを防止できる。したがって、光走査装置の筐体の小型化を図ることができる。また、入射に関する光学部品を左右対称に配置することにより、筐体の走査方向のバランスがよくなり、強度的に安定する。そのため、筐体のねじれ、歪み等の変形が少なくなり、光学部品の位置精度が向上して、高精度な光ビームの走査を行うことができる。
【００８３】
ビーム出射手段が中心軸Ｙ０を挟んで対称に配置されていると、各ビーム出射手段から出射される２つの入射ビーム１０３ａ、１０３ｂは、回転多面鏡１２０に対して異なる方向から入射する。このとき、反射面１２０ａに入射するポイント（入射ポイント）が、走査方向に所定の間隔を有するように構成されている。
【００８４】
すなわち、図１３に示すように、各半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂから出射された入射ビーム１０３ａ、１０３ｂのそれぞれの入射ポイントＰａ１、Ｐｂ１は、走査方向に所定の間隔Ｌを有する。さらに、入射ポイントＰａ１、Ｐｂ１は、中心軸Ｙ０を挟んで対称であり、中心軸Ｙ０から等距離の位置にある。これは、入射折り返しミラー１１７ａ、１１７ｂを各半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂに対して所定の角度で対向配置するとともに、線対称に配置するといった構成にすることにより、実現できる。
【００８５】
回転多面鏡１２０における２つの入射ポイントＰａ１、Ｐｂ１に入射された入射ビーム１０３ａ、１０３ｂは、図１４〜１８に示すように、回転多面鏡１２０の回転に伴って反射される。回転多面鏡１２０からの出射ビーム１０４ａ、１０４ｂは、それぞれ所定の間隔を保持した状態で、出射光学系１０２を介して感光体２００の主走査ライン１０７上を走査することになる。したがって、複数の光ビームにより、隣接するラインの書き込みを同時に行うことが可能となり、高速かつ高品質な画像を得ることができる。
【００８６】
また、第１の入射ポイントＰａ１において、入射ビーム１０３ａが回転多面鏡１２０により反射されて形成された出射ビーム１０４ａのなす角を第１の走査角αとし、第２の入射ポイントＰｂ１において、入射ビーム１０３ｂが回転多面鏡１２０により反射されて形成された出射ビーム１０４ｂのなす角を第２の走査角βとすると、第１の走査角αと第２の走査角βとは共通の走査角γを形成する。この走査角γに対応して感光体２００上での最大露光幅が設定される。
【００８７】
すなわち、図１９に示すように、第１のビーム出射手段からの入射ビーム１０３ａに対応する出射ビーム１０４ａは、走査角αにより出射折り返しミラー１２４上でＰａ１１〜Ｐａ２２の範囲Ｗａで走査される。一方、第２の出射手段からの入射ビーム１０３ｂに対応する出射ビーム１０４ｂは、走査角βにより出射折り返しミラー１２４上でＰｂ１１〜Ｐｂ２２の範囲Ｗｂで走査される。感光体２００上では、これらの範囲に対応して走査される。
【００８８】
したがって、光走査装置による露光幅（コピー幅）は、第１の走査角αと第２の走査角βとが形成する走査角γ、すなわちＰａ１１とＰｂ２２との間の範囲Ｗｘに対応したものとなる。この範囲Ｗｘに対応した露光幅内において画像情報の書き込みが行われる。
【００８９】
複数の光ビームにより感光体２００を走査して、書き込みを行うとき、各光ビームを同期検出装置１２９によって検出して、画像信号の始めの位置と走査ビームの書き始め位置の同期を取ることにより、各光ビームによる書き込み開始位置を揃える。
【００９０】
ここで、同期検出装置１２９は、同期検出センサと案内手段からなる。同期検出センサが２つの同期検出ビーム１０６を検出できるように、図２０に示すように、２つの同期検出センサ１２７ａ、１２７ｂが設けられている。各同期検出センサ１２７ａ、１２７ｂに同期検出ビーム１０６をそれぞれ導くために、案内手段として、１つの折り返しミラー１２６を設けるとともに、出射折り返しミラー１２４を利用している。図中、Ｗｄは、画像書き込み幅に対応する範囲を表わす。
【００９１】
そして、出射折り返しミラー１２４における出射ビーム１０４ａ、１０４ｂの走査範囲Ｗａ、Ｗｂに対して、共通範囲Ｗｘの一端Ｐｄが同期ポイントとされる。同期ポイントＰｄには、各出射ビーム１０４ａ、１０４ｂが入射するので、この同期ポイントＰｄにおいて反射された出射ビーム１０４が同期検出ビーム１０６となる。出射折り返しミラー１２４で折り返された同期検出ビーム１０６は折り返しミラー１２６に向かうが、各出射ビーム１０４ａ、１０４ｂは異なる角度で同期ポイントＰｄに入射しているので、折り返しミラー１２６に対しては異なるポイントに入射する。したがって、同期検出ビーム１０６は２つとなる。
【００９２】
２つの同期検出ビーム１０６がそれぞれ折り返しミラー１２６によって反射され、各出射ビーム１０４ａ、１０４ｂに対応する同期検出ビーム１０６が同期検出センサ１２７ａ、１２７ｂにそれぞれ入射する。同期検出センサ１２７ａ、１２７ｂからの同期信号に基づいて、画像制御部２５は、出射ビーム１０４ａ、１０４ｂが感光体２００を走査するごとに、主走査ライン１０７の書き始めの位置と画像信号の始めの位置とが同期するように半導体レーザー１１２ａ、１１２ｂを駆動制御する。
【００９３】
同期検出装置１２９の他の形態として、図２１に示すように、１つの同期検出センサ１２７によって２つの同期ビーム１０６ａ、１０６ｂをそれぞれ検出する。一方の同期検出ビーム１０６ａに対応して折り返しミラー１２６ａが配置され、他方の同期検出ビーム１０６ｂに対応して折り返しミラー１２６ｂが配置される。
【００９４】
出射ビーム１０４ａは出射折り返しミラー１２４の同期ポイントＰａ５において折り返され、同期検出ビーム１０６ａとなる。また、出射ビーム１０４ｂは出射折り返しミラー１２４の同期ポイントＰｂ５において折り返され、同期検出ビーム１０６ｂとなる。そして、同期検出ビーム１０６ａは折り返しミラー１２６ａにより折り返され、同期検出ビーム１０６ｂは折り返しミラー１２６ｂにより折り返され、同期検出センサ１２７にそれぞれ入射する。
【００９５】
同期ポイントＰａ５、Ｐｂ５において、タイミングがずれて同期検出ビーム１０６ａ、１０６ｂは走査するため、同期検出センサ１２７に同時に入射することはない。これによって、２つのビームに対応するそれぞれの画像信号の始めの位置と走査ビームの書き始め位置の同期をとることができる。
【００９６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。マルチビーム光走査装置としては、本実施形態のツインビームに限らず、３以上のマルチビームであってもよい。特に、偶数のマルチビームにすれば、対称に配置しやすい。
【００９７】
また、光走査装置が出射ビームを折り返さずに直進させる構造のものであってもよく、この場合最大幅の光学部品はｆθレンズとなり、これによって規定される領域内にビーム出射手段が配されるとともに、この領域内を入射ビームが通るようにする。
【００９８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、マルチビーム方式における入射ビームが光学部品によって規定される領域を通過するような構造にしたり、複数のビーム出射手段を光学部品によって規定される領域に配置することにより、光走査装置の筐体の外形が走査方向に拡がることをなくすことができる。これによって、光走査装置の小型化を図ることができる。
【００９９】
また、走査方向の中心軸に対して対称に入射光学系および出射光学系を配置することにより、光学系の設計が容易となる。しかも、光走査装置の筐体を左右対称の形状にすることが可能となり、アンバランスな形状の筐体に比べて筐体の強度を向上させることができる。
【０１００】
そして、マルチビームを用いて画像の書き込みを行い、しかもそれぞれのビームに対応して同期検出を行うことにより、高速かつ高品質な画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のマルチビーム光走査装置を備えた画像形成装置の構成図
【図２】 プリンタ主要部の構成図
【図３】 マルチビーム光走査装置の斜視図
【図４】 マルチビーム光走査装置における光学部品の配置および光ビームの光路を示す図
【図５】 各光学部品の作用を示す図であって、（ａ）は走査平面に垂直な方向から見た平面図、（ｂ）は走査平面に平行な方向から見た側面図
【図６】 半導体レーザーから出射されて入射折り返しミラーに向かう入射ビームが通る所定の領域を示す図
【図７】 図６のＡ−Ａ断面図
【図８】 入射ビームが所定の領域を外れて通る場合を示す図
【図９】 入射ビームが所定の領域を外れて通る場合を示す図
【図１０】 ｆθレンズが１つのレンズからなる光走査装置において、入射ビームが通る所定の領域を示す図
【図１１】 出射ビーム手段が配置される所定の領域を示す図
【図１２】 入射折り返しミラーが配置される所定の領域を示す図
【図１３】 回転多面鏡に照射される入射ビームの入射ポイントを示す図
【図１４】 回転多面鏡の回転に伴う入射ビームの光路の変化を示す図
【図１５】 回転多面鏡の回転に伴う入射ビームの光路の変化を示す図
【図１６】 回転多面鏡の回転に伴う入射ビームの光路の変化を示す図
【図１７】 回転多面鏡の回転に伴う入射ビームの光路の変化を示す図
【図１８】 回転多面鏡の回転に伴う入射ビームの光路の変化を示す図
【図１９】 ２つの出射ビームによって設定される露光幅を示す図
【図２０】 同期検出装置の構成を示す図
【図２１】 他の形態の同期検出装置の構成を示す図
【図２２】 従来のセンター入射式オーバーフィル型光走査装置の概略図
【図２３】 従来の斜め入射式オーバーフィル型光走査装置の概略図
【符号の説明】
１０１ａ、１０１ｂ 入射光学系
１０２ 出射光学系
１０３ａ、１０３ｂ 入射ビーム
１０４ 出射ビーム
１０５ 走査ビーム
１０６ 同期検出ビーム
１１２ａ、１１２ｂ 半導体レーザー
１１７ａ、１１７ｂ 入射折り返しミラー
１２０ 回転多面鏡
１２３ ｆθレンズ
１２４ 出射折り返しミラー
１２５ シリンドリカルミラー
１２６ 折り返しミラー
１２７ 同期検出センサ
１２９ 同期検出装置
２００ 感光体[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device used in an image forming apparatus such as a digital copying machine, a laser printer, and a facsimile, and more particularly to a multi-beam optical scanning device capable of simultaneously writing adjacent lines by a multi-beam method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in an image forming apparatus such as a digital copying machine, a laser printer, and a facsimile, a photosensitive member is charged by a charging device, and then writing is performed according to image information by an optical scanning device using a laser beam. Form. The electrostatic latent image is visualized with toner supplied from the developing device, and the toner image visualized on the photosensitive member is transferred onto the recording paper fed from the paper feeding device by the transfer device. A toner image is fixed on a recording sheet by a fixing device so that a desired image can be obtained.
[0003]
As an optical scanning device using a laser beam, a reflecting surface of a rotating polygon mirror is irradiated with a beam formed wider than the width of one reflecting surface of the rotating polygon mirror in the rotation direction (hereinafter referred to as an incident beam). 2. Description of the Related Art An overfill type optical scanning apparatus is known that scans a photosensitive member, which is a scanning target, with a beam reflected by a reflecting surface (hereinafter referred to as an outgoing beam).
[0004]
In such an overfill type optical scanning device, the optical axis center and emission of the incident beam pass through the rotation axis of the rotary polygon mirror and are parallel to the rotation axis (hereinafter referred to as the rotation axis plane). The center of the region where the beam scans the object to be scanned (hereinafter referred to as the central axis) is included, and both the incident beam and the outgoing beam pass through the fθ lens as shown in FIG. There is a center incident type overfill type optical scanning device. In addition, the optical axis center of the incident beam is included in one rotation axis plane, the center axis of the output beam is included in different rotation axis planes, the incident beam does not pass through the fθ lens, and the output beam is fθ. There is an oblique incidence type overfill type optical scanning device as shown in FIG. 23 configured to pass through a lens.
[0005]
In the figure, 101 is an incident optical system, 102 is an outgoing optical system, 103 is an incident beam, 104 is an outgoing beam, 105 is a main scanning beam, 107 is a main scanning line, 112a and 112b are light source semiconductor lasers, and 117 is a return. Mirror 120, rotating polygon mirror, 123 fθ lens composed of two lenses 121, 122, 124 exit folding mirror, 125 cylindrical mirror, 126 folding mirror, 127 synchronous detection sensor, 200 scanning object .
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, apart from the overfill type optical scanning device, an underfill type optical scanning device that irradiates only a part of one reflecting surface of the rotary polygonal mirror with an incident beam emitted toward the rotary polygonal mirror is known. Compared to the underfill type optical scanning device, the overfill type optical scanning device has a higher output power to compensate for the low transmittance of the optical system and to reflect a part of the incident beam toward the scanning target. Requires a light source such as a laser diode. In addition, when higher quality scanning is required, there is also a disadvantage that the amount of light in the scanning direction on the scanned object scanned by the emitted beam is not uniform. However, the overfill type optical scanning device has an advantage that the size of the reflecting surface of the rotary polygon mirror required to generate a beam spot of a certain size on the scanned object can be made very small. Therefore, it is possible to provide a large number of reflecting surfaces with a rotating polygon mirror having the same diameter. As a result, the rotating polygon mirror can be operated at a relatively low rotational speed, and a motor and a driving device with lower power can be used as a driving system for rotating the rotating polygon mirror.
[0007]
The overfill type optical scanning device has the following problems. Since the optical components are arranged in the direction in which the outgoing beam is scanned (hereinafter referred to as the scanning direction), the optical scanning device spreads in this direction, and the size of the device increases.
[0008]
For example, in the center incidence type overfill type optical scanning apparatus as shown in FIG. 22, the direction of the incident beam 103 is changed by the folding mirror 117 before the incident beam 103 enters the fθ lens 123. For this reason, a light source of the incident beam 103 and a plurality of optical components for shaping the incident beam 103 into a wide cross-sectional rectangular beam are arranged in the scanning direction. An optical component disposed in the optical path of the incident beam 103 is referred to as an incident optical system 101.
[0009]
That is, the incident optical systems in the center incidence type overfill optical scanning device are arranged side by side in a direction substantially orthogonal to the direction in which the rotary polygon mirror 120 and the fθ lens 123 are arranged (hereinafter referred to as the optical axis direction). An optical component such as the fθ lens 123 arranged in the optical path where the outgoing beam 104 reaches the scanning target 200 is referred to as an outgoing optical system 102. For this reason, the outer shape of the optical scanning device increases in the direction in which the incident optical system 101 extends. If only the portion where the incident optical system 101 is disposed partially protrudes, the strength of the optical scanning device is reduced, and the optical axis shift or the like occurs, thereby reducing the reliability of the device. Therefore, the outer shape is formed in a state where only a part of the device is projected and connected to other parts. This is a common practice in designing the device casing.
[0010]
However, in the case of the center incidence type overfill type optical scanning device, a wasteful space is easily generated in the housing, and the space in the image forming apparatus to which the optical scanning device is attached is wasted. As a result, the optical scanning device and the image forming apparatus are increased in size, and the degree of freedom in designing the optical scanning device and the image forming apparatus is reduced.
[0011]
In addition, in the oblique incidence type overfill type optical scanning device shown in FIG. 23, the incident beam 103 does not pass through the fθ lens 123 but directly enters the rotary polygon mirror 120. For this reason, the incident optical system 101 extends to the opposite side of the outgoing beam 104 from the rotary polygon mirror 120. Also in this case, since the partial protrusion of the device reduces the strength, the outer shape is formed by connecting other parts. As in the case of the center incident type overfill type optical scanning device described above, useless space is generated in the housing of the optical scanning device, leading to an increase in the size of the optical scanning device and the image forming device, and the optical scanning device and This reduces the degree of freedom in designing the image forming apparatus.
[0012]
Here, in the multi-beam optical scanning apparatus capable of realizing a high recording speed (scanning speed) and high recording density, adjacent lines are simultaneously written by two or more light beams, and thus a plurality of light sources are provided. A plurality of incident optical systems are also provided. For this reason, the number of parts in the housing of the optical scanning device increases, resulting in an increase in size.
[0013]
In view of the above, an object of the present invention is to provide a multi-beam optical scanning device having a compact and strong structure even in a multi-beam system including a plurality of light sources and optical systems.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The problem-solving means according to the present invention includes a plurality of beam emitting means for emitting a light beam, a rotating polygon mirror for scanning the scanning object with the light beam from the beam emitting means, and a direction orthogonal to the scanning direction from the beam emitting means. An incident optical system that folds back a light beam emitted substantially parallel to the optical axis direction and guides the light beam to the rotary polygon mirror; and an emission optical system that guides the light beam reflected by the rotary polygon mirror to the scanned object. The light beam emitted from the beam emitting means passes through a region surrounded by a plane extending from both side edges of the optical component having the maximum width in the scanning direction among the optical components constituting the incident optical system or the outgoing optical system. It is what I did.
[0015]
In this way, the light beam emitted from the beam emitting means does not protrude from the region defined by the optical component having the maximum width. The size of the housing of the optical scanning device for housing the optical component is determined by the optical component having the maximum width, and no extra protrusion occurs. Therefore, it is possible to reduce the size of the optical scanning device.
[0016]
The incident optical system has a lens and an incident folding mirror as optical components for folding the light beam emitted from the beam emitting means and guiding it to the rotary polygon mirror. The exit optical system includes a converging lens and an exit folding mirror as optical components for guiding the light beam reflected by the rotary polygon mirror to the scanned object while folding the light beam. A converging lens, an exit folding mirror, and an entrance folding mirror are arranged side by side in the optical axis direction orthogonal to the scanning direction between the rotary polygon mirror and the scanned object.
[0017]
In the case of such a structure, the region through which the light beam emitted from the beam emitting means substantially parallel to the optical axis direction and applied to the incident folding mirror passes is a plane obtained by extending the side edge in the scanning direction of the emitting folding mirror. And a plane extending from a side edge in the scanning direction of the focusing lens, a plane extending from a leading edge in the optical axis direction of the focusing lens, and a plane extending from the leading edge in the optical axis direction of the output folding mirror. It becomes an area to be. Here, the incident folding mirror is the optical component having the maximum width.
[0018]
The beam emitting means is at least partially located in a region surrounded by a plane extending a side edge in the scanning direction of the output folding mirror and a plane extending the side edge in the scanning direction of the convergent lens. is there. The incident folding mirror is located in a region surrounded by a plane obtained by extending the side edge in the scanning direction of the output folding mirror and a plane obtained by extending the side edge in the scanning direction of the convergent lens.
[0019]
Further, the beam emitting means is located in a region closer to the rotating polygon mirror than the converging lens in the optical axis direction. A plurality of beam emitting means and an incident optical system are arranged symmetrically with a central axis connecting the rotary polygon mirror and the scanned object interposed therebetween.
[0020]
That is, the beam emitting means and the incident optical system are accommodated in a region defined by the optical component so as not to protrude outward from the optical component constituting the emitting optical system in the scanning direction.
[0021]
By arranging in this way, the beam emitting means and the incident folding mirror do not protrude from the region defined by the optical component having the maximum width or do not protrude greatly. In addition, since the beam emitting means can be arranged using an empty space near the rotary polygon mirror, it does not protrude in the optical axis direction. Accordingly, no large protrusion is generated in the housing of the optical scanning device, so that the optical scanning device can be reduced in size. Further, by arranging the optical components symmetrically with respect to the central axis, the casing can be made symmetrical, and the strength of the casing can be improved.
[0022]
In the optical scanning device having the above structure, the light beam emitted from the beam emitting means located on one side across the central axis is incident from the incident point at which the rotary polygon mirror is incident and the beam emitting means located on the other side. The incident point where the emitted light beam enters the rotary polygon mirror has a predetermined interval in the scanning direction. In addition, since the beam emitting means and the incident optical system are arranged symmetrically, the incident point on one side and the incident point on the other side are symmetrical with respect to the central axis.
[0023]
As a result, the plurality of light beams are reflected by the rotating polygon mirror while maintaining a predetermined interval, and scan the adjacent lines of the scanned object. Accordingly, writing of a plurality of lines can be performed simultaneously, high-speed image formation can be performed, and the crossing of the light beams can be prevented, and a high-quality image can be obtained.
[0024]
Then, a scanning angle of the light beam reflected at the incident point on one side and a scanning angle of the light beam reflected at the incident point on the other side correspond to a common scanning angle formed on the object to be scanned. The maximum exposure width at is set. Thereby, if the maximum exposure width is determined according to the size of the scanning object in the scanning direction, the scanning angle of each light beam is determined. Therefore, the optical system may be designed according to this, and the design is facilitated.
[0025]
In the multi-beam method, since it is necessary to synchronize a plurality of light beams, a synchronization detecting means for detecting a light beam from each beam emitting means, a beam emitting means located on one side across the central axis, and the other side Guiding means for guiding each light beam emitted from the beam emitting means located and reflected by the rotary polygon mirror to the synchronization detecting means is provided. As the guiding means, an outgoing folding mirror of the outgoing optical system is used, and the light beam reflected from the rotary polygon mirror can be surely guided to the synchronous detecting means. As a result, the writing positions of a plurality of light beams on the scanning object can be made uniform, and a high-quality image can be obtained.
[0026]
As a configuration of the synchronous detection means corresponding to a plurality of light beams, it is assumed that two light receivers for detecting a light beam from one beam emitting means or a light beam from the other beam emitting means are provided. The guide means has one mirror that reflects the light beam from each beam emitting means at a different point, and guides the plurality of light beams to the corresponding light receivers.
[0027]
Alternatively, it is assumed that one light receiver for detecting the light beam from the one-side beam emitting unit and the light beam from the other-side beam emitting unit is provided. The guiding means has two mirrors that individually reflect the light beams from the respective beam emitting means, and reflects the plurality of light beams so as to go to one place respectively.
[0028]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An image forming apparatus provided with the multi-beam optical scanning device of the present invention will be described below with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the image forming apparatus includes a scanner 3, an automatic document conveying device 4, a sheet post-processing device 5, a multistage sheet feeding unit 6, and a relay conveying unit 8 with the printer 2 as a core, and the functions are expanded. Is. A printer 2 is placed on a system rack 7, and a scanner 3 having an automatic document feeder 4 disposed at the top is disposed above the printer 2. A sheet post-processing device 5 is disposed on the side of the printer 2, and a multistage sheet feeding unit 6 is disposed below the printer 2. The outline of each apparatus will be described below.
[0029]
(Printer)
The printer 2 performs image formation of the image data read by the scanner 3 and outputs the image data, and also performs image formation of image data input from an external connection device such as a personal computer or a facsimile and outputs the image data.
[0030]
An electrophotographic process section 20 centering on a drum-shaped photosensitive member 200 as a scanned body is disposed on the substantially right side of the center of the printer 2. As shown in FIG. 2, a charging roller 201 that uniformly charges the surface of the photoconductor 200 and a light image are scanned on the uniformly charged photoconductor 200 to write an electrostatic latent image around the photoconductor 200. An optical scanning device 22, a developing unit 202 that visualizes the electrostatic latent image written by the optical scanning device 22 with a developer, and a transfer unit that transfers an image formed on the photoreceptor 200 onto a recording material such as paper. 203, a cleaning unit 204 that enables the developer remaining on the photoconductor 200 to be removed and a new image to be recorded on the photoconductor 200, and a static elimination lamp unit that removes the charge on the surface of the photoconductor 200 (see FIG. Etc.) are arranged in order.
[0031]
A paper supply unit 21 that is detachably mounted on the main body is disposed at the lower part of the main body of the printer 2. The sheet supply unit 21 includes a sheet storage tray 210 that stores sheets, and a separation supply unit 211 that separates and supplies the sheets stored in the sheet storage tray 210 one by one. The sheets separately supplied one by one from the sheet supply unit 21 are sequentially conveyed between the photoconductor 200 and the transfer unit 203 of the electrophotographic process unit 20, and the image formed on the photoconductor 200 is transferred. The paper supply to the paper supply unit 21 can be performed by pulling out the paper storage tray 210 to the front side of the main body.
[0032]
On the lower surface of the main body of the printer 2, paper fed from a multi-stage paper feeding unit 6 or the like prepared as a peripheral device is received and sequentially supplied between the photoconductor 200 and the transfer unit 203 of the electrophotographic process unit 20. A paper receiving opening 27 is formed.
[0033]
A fixing device 23 is disposed above the electrophotographic process unit 20, sequentially accepts the paper on which the image is transferred, heats and fixes the developer transferred onto the paper, and sends the paper out of the fixing device 23. The sheet on which the image is recorded is transferred from the discharge roller 28 of the printer 2 to the relay conveyance unit 8 disposed on the upper surface of the main body of the printer 2.
[0034]
In the upper and lower spaces of the optical scanning device 22, a process control unit (PCU) substrate that controls the electrophotographic process and a printer control unit 24 that accommodates an interface substrate that accepts image data from the outside, and image data received from the interface substrate An image control unit 25 having an image control unit (ICU) substrate for performing predetermined image processing and causing the optical scanning device 22 to scan and record as an image, and a power supply unit 26 for supplying power to these various substrates and units Etc. are arranged.
[0035]
(Multi-stage paper feed unit)
The multi-stage paper feeding unit 6 is an external paper feeding device and includes a plurality of paper feeding units 61 having a paper storage tray 610. The sheets stored in the sheet storage tray 610 are separated one by one by the separating and feeding unit 611 and conveyed toward the sheet discharge port 62 communicating with the sheet receiving port 27 of the printer 2. Here, the paper supply units 61 are stacked in three stages, and the paper supply unit 61 that stores a desired paper is selectively operated during operation. The paper supply to the paper supply unit 61 is performed by pulling out the paper storage tray 610 to the front side of the unit main body.
[0036]
In this embodiment, the unit is shown as a unit in which three paper supply units 61 are stacked. However, various configurations such as a multi-stage paper supply unit including at least one or more paper supply units 61 are provided. There is.
[0037]
(Sheet post-processing equipment)
The sheet post-processing device 5 carries out post-processing on the sheet by introducing a sheet on which an image discharged from the relay conveyance unit 8 and the printer 2 is recorded by a carry-in roller 50 at the upper part. Post-processing includes stapling and note processing. The apparatus illustrated here has a configuration including three discharge trays 51, and the discharge tray 51 for discharging sheets is switched by gates 52 and 53 as necessary. For example, the upper output tray 51a is used for discharging paper in the copy mode, the middle output tray 51b is used for discharging paper in the print mode, and the lower output tray 51c is used for discharging paper in the facsimile print mode. As it is used, it can be discharged according to usage.
[0038]
(Scanner)
The scanner 3 automatically supplies a sheet-like document by the automatic document conveying device 4, and automatically reads and scans one image at a time to read the document image, and automatically by the book document or the automatic document conveying device 4. Image data of a document is generated in a manual reading mode in which a sheet-like document that cannot be supplied is manually set and a document image is read.
[0039]
When a document is automatically or manually set on the transparent document placing table 30, the first scanning unit 31 and the second scanning unit 32 move along the document placing table 30 with a predetermined speed relationship with each other. An original is exposed and scanned, and the reflected light is imaged on a photoelectric conversion element 34 such as a CCD via optical components such as a mirror and an imaging lens 33, and the original image is converted into an electrical signal as image data. Output to the image control unit 25.
[0040]
(Automatic document feeder)
The automatic document conveying device 4 includes a document conveying means 41 that conveys a document placed on the document setting tray 40 toward the document placing table 30 and discharges the scanned document onto a document discharge tray 42. Yes. Further, in order to place a sheet-like document that cannot be automatically supplied on the document placing table 30, the entire apparatus can be rotated upward with the back side as a fulcrum, and the front side is opened. Yes.
[0041]
(Relay transport unit)
The relay conveyance unit 8 is mounted above a paper discharge tray 29 provided on the top of the printer 2, and a sheet post-processing device 5 positioned on the downstream side of the printer 2 for a sheet on which an image discharged from the printer 2 is recorded. It is for conveying toward.
[0042]
Further, in the middle of the sheet conveyance path 84 of the relay conveyance unit 8, another sheet conveyance path 83 for guiding the sheet to the discharge tray 9 formed from the unit upper surface 82 and the upper surface 54 of the sheet post-processing apparatus 5 is branched. is doing. The switching between the two discharge directions can be selected by switching the gate 81 installed at the branching portion of both transport paths.
[0043]
(Multi-beam optical scanning device)
The multi-beam optical scanning device of this embodiment will be described. As shown in FIGS. 3 and 4, this optical scanning apparatus is a multi-beam method in which adjacent lines are simultaneously written by two laser beams in order to realize a high recording speed (scanning speed) and recording density. It is an overfill type.
[0044]
The optical scanning device includes two beam emitting means for emitting a light beam, a rotary polygon mirror 120 for scanning the light beam from the beam emitting means on the photosensitive member 200 as a scanning target, and the beam emitting means. An incident optical system 101 having incident folding means or the like so that the light beam is folded and guided to the rotating polygon mirror 120, and an output folding means or the like so as to guide the light beam reflected by the rotating polygon mirror 120 to the photosensitive member 200 while folding the light beam. And an output optical system 102 and a housing in which these are disposed.
[0045]
The rotary polygon mirror 120 is driven to rotate by a motor and has a plurality of reflecting surfaces 120a in the rotation direction. Incident beams 103 a and 103 b are irradiated from the semiconductor lasers 112 a and 112 b as beam emitting means toward the rotary polygon mirror 120, and the emitted beam 104 formed by being reflected by the reflection surface 120 a of the rotary polygon mirror 120 is applied to the photosensitive member 200. Scan.
[0046]
The optical path from the semiconductor lasers 112a and 112b to the rotary polygon mirror 120 (hereinafter referred to as an incident beam optical path) and the optical path from the rotary polygon mirror 120 to the photosensitive member 200 (hereinafter referred to as an outgoing beam optical path) include various optical components. Has been placed. First and second incident optical systems 101a and 101b are arranged in the incident beam optical paths corresponding to the semiconductor lasers 112a and 112b, respectively, and an outgoing optical system 102 is arranged in the outgoing beam optical paths.
[0047]
The first and second incident optical systems 101a and 101b are provided corresponding to the respective semiconductor lasers 112a and 112b, and guide incident beams 103a and 103b emitted from the semiconductor lasers 112a and 112b to the rotary polygon mirror 120, respectively. The incident beams 103a and 103b are shaped so that the cross-sectional shape of the incident beams 103a and 103b is a rectangular shape having a width wider than the width of the reflecting surface 120a of the rotary polygon mirror 120.
[0048]
The first and second incident optical systems 101a and 101b include collimator lenses 113a and 113b that convert the light beams emitted from the semiconductor lasers 112a and 112b into parallel beams, and concave lenses 114a that expand the incident light beams in the scanning direction. 114b, aperture plates 115a and 115b, cylindrical lenses 116a and 116b, which are plate-like components having a rectangular opening formed in a substantially central portion, incident folding mirrors 117a and 117b as incident folding means, and a pair of lenses 121 and 122 An optical component such as an fθ lens 123 is formed. Each optical component is disposed in the housing in this order along the incident beam optical path.
[0049]
The semiconductor lasers 112a and 112b, the collimator lenses 113a and 113b, the concave lenses 114a and 114b, and the aperture plates 115a and 115b constitute beam units 111a and 111b, respectively.
[0050]
The first incident optical system 101 a and the second incident optical system 101 b are arranged symmetrically with respect to the central axis that is the center of the optical axis connecting the rotary polygon mirror 120 and the photosensitive member 200. That is, the semiconductor laser 112a, the collimator lens 113a, the concave lens 114a, the aperture plate 115a, the cylindrical lens 116a, and the incident folding mirror 117a, and the semiconductor laser 112b, the collimator lens 113b, the concave lens 114b, the aperture plate 115b, the cylindrical lens 116b, and the incident folding mirror 117b. Is a symmetrical arrangement with the central axis in between. Here, the direction in which the emitted beam 104 scans the photosensitive member 200 is a scanning direction, is parallel to the axial direction of the photosensitive member 200, is orthogonal to the scanning direction is the optical axis direction, and the central axis is the optical axis. Parallel to the direction.
[0051]
The outgoing optical system 102 guides the outgoing beam 104 reflected by the reflecting surface 120a of the rotary polygon mirror 120 from the rotary polygon mirror 120 to the photosensitive member 200, and the incident beams 103a and 103b are beams when the photosensitive member 200 is irradiated. The spot 108 has a predetermined size and acts to scan the photosensitive member 200 at a constant speed.
[0052]
The exit optical system 102 includes an fθ lens 123 including lenses 121 and 122 as converging lenses, an exit folding mirror 124 as an exit folding unit, and the rotating polygon mirror 120 in order from the rotating polygon mirror 120 on the exit beam optical path to the photosensitive member 200. It is comprised from optical components, such as the cylindrical mirror 125 which correct | amends surface tilt. Each optical component is disposed in the casing in this order along the outgoing beam optical path. These mirrors and lenses are arranged in parallel to the scanning direction. The central axis passes through the center of these mirrors and lenses in the scanning direction.
[0053]
By the way, each optical path is not a straight line but an optical path that is folded back halfway. As a result, the length in the optical axis direction can be shortened even if the total length of the optical path itself does not change, and the total length of the housing can be shortened, so that the optical scanning device can be miniaturized. Accordingly, the optical components are arranged in the vertical direction. If the optical axis direction is the X direction and the scanning direction is the Y direction, the vertical direction is the Z direction.
[0054]
The positional relationship in the vertical direction of each optical component is as follows. The semiconductor lasers 112 a and 112 b are positioned below the rotating polygon mirror 120, and the incident folding mirrors 117 a and 117 b are positioned at an intermediate height between the semiconductor lasers 112 a and 112 b and the rotating polygon mirror 120. The rotary polygon mirror 120 and the fθ lens 123 are at the same level, and the output folding mirror 124 is at a slightly higher position than the rotary polygon mirror 120. The cylindrical mirror 125 is at the lowest position and faces the photoconductor 200.
[0055]
Therefore, the incident beams 103a and 103b are changed in the traveling direction by the incident folding mirrors 117a and 117b, and pass through the end of the fθ lens 123 from obliquely downward to upward and below the reflecting surface 120a of the rotary polygon mirror 120. Irradiated to the central area.
[0056]
The outgoing beam 104 passes through the fθ lens 123 from obliquely downward to upward, the traveling direction thereof is changed by the outgoing folding mirror 124 and the cylindrical mirror 125, and is guided to the photoreceptor 200. The outgoing beam 104 reaches the photosensitive member 200 through different optical paths depending on the position of the reflecting surface 120a in the rotation direction of the rotary polygon mirror 120.
[0057]
Of the outgoing beam 104, a width used for image formation on the photosensitive member 200, that is, a light beam for scanning the main scanning line 107 is referred to as a main scanning beam 105. A spatial region through which the main scanning beam 105 scans is the main scanning beam region. When the outgoing beam 104 scans the photosensitive member 200, the outgoing beam 104 periodically scans the main scanning line 107, while the photosensitive member 200 rotates, so that a different place is scanned on the photosensitive member 200 at regular intervals. Will be.
[0058]
A synchronization detecting device 129 is provided for synchronizing each scanning so that the writing start point 107a of the main scanning line 107 becomes the same every time the emitted beam 104 scans the photosensitive member 200. The synchronization detection device 129 includes a synchronization detection sensor 127 for detecting the synchronization detection beam 106 that is a light beam outside the main scanning beam region, and a synchronization beam folding unit that is a guide unit that guides the synchronization detection beam 106 to the synchronization detection sensor 127. It consists of.
[0059]
The synchronization detection beam 106 is a signal for synchronization, and is a light beam reflected by the end portion 124 a of the exit folding mirror 124 after the exit beam 104 has passed through the fθ lens 123. The synchronization detection beam 106 is folded by the output folding mirror 124, and is further folded by the folding mirror 126 as the synchronization beam folding means, and reaches the synchronization detection sensor 127.
[0060]
FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of the incident optical system and the outgoing optical system when the optical axes (beam centers) of the incident beam 103 and the outgoing beam 104 are developed on a straight line. FIG. 5A is a plan view seen from a direction perpendicular to a plane (scanning plane) formed by the optical axis of the outgoing beam 104 during scanning, and FIG. 5B is a direction parallel to the scanning plane. It is the side view seen from. In addition, since the reflection direction of the outgoing beam 104 varies depending on the position of the reflection surface 120a in the rotation direction of the rotary polygon mirror 120, its optical axis also changes with the rotation of the reflection surface 120a. The axis represents the optical axis of the main scanning beam 105 that passes through the center of the fθ lens 123 and reaches the center of the main scanning line 107 of the photoreceptor 200.
[0061]
As shown in FIG. 5, the incident beam 103 emitted from the semiconductor laser 112 in a substantially conical shape is converted into a parallel beam by the collimator lens 113. The cross section in the Z direction perpendicular to the optical axis of the incident beam 103 that has become a parallel beam is substantially circular. Thereafter, the incident beam 103 passes through the concave lens 114 and is diffused by the concave lens 114 to become a diffused beam having a substantially circular cross section in the Z direction. Next, the incident beam 103 that has passed through the concave lens 114 passes through an opening formed in the aperture plate 115 and becomes a diffused beam having a rectangular cross section in the Z direction.
[0062]
Thereafter, the incident beam 103 is incident on the cylindrical lens 116. The incident beam 103 continues to diffuse as it is in the direction parallel to the generatrix of the cylindrical lens 116 by the cylindrical lens 116 as shown in FIG. 5A, and converges in the direction perpendicular to the generatrix of the cylindrical lens 116. It can be changed as follows.
[0063]
As shown in FIG. 5A, the incident beam 103 passes through the end of the fθ lens 123, is converted into a beam parallel to the scanning plane by the fθ lens 123, and is incident on the reflecting surface 120 a of the rotary polygon mirror 120. 5B, the incident beam 103 is incident on the fθ lens 123 from obliquely downward to obliquely upward, and is incident on the reflecting surface 120a of the rotary polygon mirror 120 as a convergent beam. The convergence line on which the incident beam 103 converges is near the center of the reflecting surface 120a of the rotary polygon mirror 120 in the height direction. The shape of the incident beam 103 in the direction perpendicular to the optical axis is larger than the width of the reflecting surface 120a of the rotary polygon mirror 120 in the rotation direction, and becomes a long and narrow rectangular beam. As the rotating polygonal mirror 120 rotates and the reflecting surface 120a moves, a different part of the incident beam 103 is reflected and an outgoing beam 104 directed in different directions is formed.
[0064]
In this way, the outgoing beam 104 formed by being reflected by the reflecting surface 120a of the rotating polygon mirror 120 remains a parallel beam in a direction parallel to the scanning plane, and shows a convergent line on the reflecting surface 120a in a direction perpendicular to the scanning surface. After passing, it becomes a diffused beam and travels toward the fθ lens 123. The outgoing beam 104 passes through the fθ lens 123 from obliquely downward to obliquely upward, becomes a convergent beam so as to converge on the surface of the photosensitive member 200 in a direction parallel to the scanning surface, and diffuses in a direction perpendicular to the scanning surface. The beam remains.
[0065]
Thereafter, the light beam corresponding to the main scanning beam 105 in the outgoing beam 104 is folded back by the outgoing folding mirror 124, reflected by the cylindrical mirror 125, and directed toward the photosensitive member 200. The outgoing beam 104 after being reflected by the cylindrical mirror 125 remains a convergent beam in a direction parallel to the scanning plane, and is changed to a convergent beam that converges on the photoreceptor 200 in a direction perpendicular to the scanning plane. The outgoing beam 104 forms a beam spot 108 having a predetermined size on the photosensitive member 200.
[0066]
In addition to the above-described role, the fθ lens 123 causes the beam spot 108 to move to the main scanning line when the outgoing beam 104 moving at an equal angular velocity by the equal angular velocity motion of the rotary polygon mirror 120 is irradiated onto the photosensitive member 200. It also plays a role of converting to move at a constant linear velocity.
[0067]
In the optical scanning device configured as described above, as shown in FIGS. 6 and 7, the first projecting optical system 101a and the second incident optical system 101b are substantially symmetric with respect to the central axis Y0. The incident beams 103a and 103b are irradiated from the semiconductor lasers 112a and 112b toward the incident folding mirrors 117a and 117b substantially parallel to the optical axis direction. At this time, a region through which the incident beams 103a and 103b pass is limited to a region surrounded by a plane obtained by extending the side edges of a plurality of optical components.
[0068]
That is, the incident beams 103a and 103b toward the incident folding mirrors 117a and 117b are formed in the optical axis direction (X direction) between the two lenses 121 and 122 of the fθ lens 123 and the scanning direction (Y direction). 2 pass through regions E1 and E2 where the region formed between the side edge of the fθ lens 123 and the side edge 124b of the output folding mirror 124 intersects.
[0069]
As a region in the optical axis direction, a plane Xb obtained by extending the front end 121a of the lens 121 closer to the rotary polygon mirror 120 in the fθ lens 123 in the scanning direction and a rear end 122a of the far side lens 122 extended in the scanning direction. A region Xa-Xb surrounded by the plane Xa. As a region in the scanning direction, a plane Ya obtained by extending the side edge 122b of the wide lens 122 of the fθ lens 123 in the optical axis direction and a plane Yb obtained by extending the side edge 124b of the output folding mirror 124 in the optical axis direction are used. The region Ya-Yb is surrounded.
[0070]
Note that the width of the optical component in the scanning direction increases in the order of the lens 121, the lens 122, and the output folding mirror 124, and the output folding mirror 124 and the cylindrical mirror 125 have the same width. Accordingly, the regions E1 and E2 through which the incident beams 103a and 103b pass become inner regions sandwiched between planes extending from both side edges of the output folding mirror 124 or the cylindrical mirror 125, which are optical components having the maximum width.
[0071]
By arranging the semiconductor lasers 112a and 112b and the incident optical systems 101a and 101b, particularly the incident folding mirrors 117a and 117b, to face each other, the incident beams 103a and 103b pass through the defined regions E1 and E2.
[0072]
Thereby, the light beam does not protrude outside the region defined by the optical component having the maximum width, and the light beam does not spread in the scanning direction. In addition, since the semiconductor lasers 112a and 112b and the incident optical systems 101a and 101b can be arranged so as not to protrude from the defined regions, the width of the casing in the scanning direction is determined by the optical component having the maximum width. Therefore, in the multi-beam optical scanning device, if the semiconductor lasers 112a and 112b and the incident optical systems 101a and 101b are arranged symmetrically as described above, the size of the device can be reduced.
[0073]
In contrast to the above configuration, as shown in FIG. 8, the light beams 103a and 103b emitted from the semiconductor lasers 112a and 112b and reaching the incident folding mirrors 117a and 117b are regions defined by the planes Xa, Xb, Ya, and Yb. When deviating from E1 and E2, the collimator lenses 113a and 113b, the concave lenses 114a and 114b constituting the semiconductor lasers 112a and 112b and the incident optical systems 101a and 101b, the aperture plates 115a and 115b, the cylindrical lenses 116a and 116b, and the incident folding mirror 117a 117b is arranged so as to protrude by T1 from the plane Yb corresponding to the side edge 124b of the output folding mirror 124 in the scanning direction. For this reason, the casing becomes larger by the amount protruding from both sides.
[0074]
As shown in FIG. 9, even if the semiconductor lasers 112a and 112b are arranged close to the rotary polygon mirror 120, if the incident beams 103a and 103b emitted from the semiconductor lasers 112a and 112b are tilted in the scanning direction, The beams 103a and 103b deviate from the areas E1 and E2 defined by the planes Xa, Xb, Ya, and Yb. In this case, the incident folding mirrors 117a and 117b are positioned so as to protrude from the plane Yb corresponding to the side edge 124b of the output folding mirror 124 by T2 in the scanning direction. Therefore, the housing becomes larger by the amount protruding from both sides.
[0075]
Here, depending on the optical scanning device, the fθ lens 123 may be composed of a single lens. In this case, as shown in FIG. 10, the incident beams 103a and 103b irradiated from the semiconductor lasers 112a and 112b toward the incident folding mirrors 117a and 117b are the front end 123b and the rear end 123a of the fθ lens 123 in the optical axis direction. Are respectively surrounded by planes Xg and Xh extending in the scanning direction, and in the scanning direction, the side edge 123c of the fθ lens 123 is extended in the optical axis direction and the side edge 124b of the output folding mirror 124. May be configured to pass through the regions H1 and H2 where the region Yg-Yh surrounded by the plane Yh extending in the optical axis direction intersects.
[0076]
The specific arrangement of the beam emitting means is as follows. As shown in FIG. 11, the semiconductor lasers 112a and 112b are formed between the region formed between the rotary polygon mirror 120 and the fθ lens 123 in the optical axis direction and between the output folding mirror 124 and the fθ lens 123 in the scanning direction. A part or the whole is arranged in the regions F1 and F2 where the formed region intersects.
[0077]
That is, the region in the optical axis direction is a plane Xc obtained by extending the front end 120b of the rotary polygon mirror 120 in the scanning direction, and a plane Xd obtained by extending the front end 121a of the front lens 121 of the fθ lens 123 in the scanning direction. It is the area | region Xc-Xd enclosed. The region in the scanning direction is surrounded by a plane Yc in which the side edge 124b of the output folding mirror 124 is extended in the optical axis direction, and a plane Yd in which the side edge 121b of the lens 121 of the fθ lens 123 is extended in the optical axis direction. Region Yc-Yd.
[0078]
In the areas F1 and F2 defined by these two areas, the semiconductor lasers 112a and 112b may be arranged by utilizing the space on both sides that can be formed in the vicinity of the rotary polygon mirror 120. Accordingly, collimator lenses 113a and 113b, concave lenses 114a and 114b, aperture plates 115a and 115b, and cylindrical lenses 116a and 116b of the incident optical systems 101a and 101b are also arranged in the regions F1 and F2.
[0079]
Thereby, the beam emitting means does not protrude greatly from the region defined by the optical component having the maximum width, and the width of the housing in the scanning direction can be reduced. In addition, it is possible to prevent the incident beams 103a and 103b emitted from the beam emitting means from protruding from the defined region, and to prevent the light beam from spreading in the scanning direction. Therefore, the housing of the optical scanning device can be reduced in size.
[0080]
The specific arrangement of the incident folding mirrors 117a and 117b is as follows. As shown in FIG. 12, in the incident folding mirrors 117a and 117b, a region in the vicinity of the exit folding mirror 124 in the optical axis direction intersects with a region formed between the exit folding mirror 124 and the fθ lens 123 in the scanning direction. It arrange | positions in the area | regions G1 and G2.
[0081]
That is, the region in the optical axis direction is a region surrounded by a plane Xe of the fθ lens 123 that extends the rear end 122a of the rear lens 122 in the scanning direction and a plane Xf that is located behind the output folding mirror 124. Xe-Xf. The area in the scanning direction includes a plane Ye in which the side edge 122b of the rear lens 122 of the fθ lens 123 extends in the optical axis direction, and a plane Yf in which the side edge 124b of the output folding mirror 124 extends in the optical axis direction. A region Ye-Yf surrounded by.
[0082]
As a result, the incident beams 103a and 103b emitted from the semiconductor lasers 112a and 112b and directed toward the incident folding mirrors 117a and 117b do not protrude from the region defined by the optical component having the maximum width, and the light beam expands in the scanning direction. Can be prevented. Therefore, the housing of the optical scanning device can be reduced in size. Further, by arranging the optical components related to incidence symmetrically, the balance in the scanning direction of the housing is improved and the strength is stabilized. Therefore, deformation such as twisting and distortion of the housing is reduced, the positional accuracy of the optical component is improved, and high-accuracy light beam scanning can be performed.
[0083]
When the beam emitting means are arranged symmetrically with respect to the central axis Y0, the two incident beams 103a and 103b emitted from the respective beam emitting means are incident on the rotary polygon mirror 120 from different directions. At this time, the points incident on the reflection surface 120a (incident points) are configured to have a predetermined interval in the scanning direction.
[0084]
That is, as shown in FIG. 13, the incident points Pa1 and Pb1 of the incident beams 103a and 103b emitted from the semiconductor lasers 112a and 112b have a predetermined interval L in the scanning direction. Further, the incident points Pa1 and Pb1 are symmetric with respect to the central axis Y0, and are equidistant from the central axis Y0. This can be realized by arranging the incident folding mirrors 117a and 117b so as to face each of the semiconductor lasers 112a and 112b at a predetermined angle and to arrange them symmetrically.
[0085]
The incident beams 103a and 103b incident on the two incident points Pa1 and Pb1 in the rotary polygon mirror 120 are reflected as the rotary polygon mirror 120 rotates as shown in FIGS. The outgoing beams 104a and 104b from the rotary polygon mirror 120 scan the main scanning line 107 of the photosensitive member 200 via the outgoing optical system 102 while maintaining a predetermined interval. Accordingly, adjacent lines can be written simultaneously by a plurality of light beams, and a high-speed and high-quality image can be obtained.
[0086]
Further, the angle formed by the outgoing beam 104a formed by reflecting the incident beam 103a by the rotary polygon mirror 120 at the first incident point Pa1 is defined as a first scanning angle α, and the incident beam at the second incident point Pb1. Assuming that the angle formed by the outgoing beam 104b formed by reflecting 103b by the rotary polygon mirror 120 is the second scanning angle β, the first scanning angle α and the second scanning angle β have a common scanning angle γ. Form. The maximum exposure width on the photoreceptor 200 is set corresponding to the scanning angle γ.
[0087]
That is, as shown in FIG. 19, the outgoing beam 104a corresponding to the incident beam 103a from the first beam outgoing means is scanned in the range Wa of Pa11 to Pa22 on the outgoing folding mirror 124 at the scanning angle α. On the other hand, the outgoing beam 104b corresponding to the incident beam 103b from the second outgoing means is scanned in the range Wb of Pb11 to Pb22 on the outgoing folding mirror 124 at the scanning angle β. On the photoreceptor 200, scanning is performed corresponding to these ranges.
[0088]
Therefore, the exposure width (copy width) by the optical scanning device corresponds to the scanning angle γ formed by the first scanning angle α and the second scanning angle β, that is, the range Wx between Pa11 and Pb22. Become. Image information is written within an exposure width corresponding to this range Wx.
[0089]
When writing is performed by scanning the photosensitive member 200 with a plurality of light beams, each light beam is detected by the synchronization detection device 129, and the start position of the image signal is synchronized with the start position of writing of the scanning beam. Align the writing start position by each light beam.
[0090]
Here, the synchronization detection device 129 includes a synchronization detection sensor and guide means. As shown in FIG. 20, two synchronization detection sensors 127 a and 127 b are provided so that the synchronization detection sensor can detect the two synchronization detection beams 106. In order to guide the synchronization detection beam 106 to each of the synchronization detection sensors 127a and 127b, one folding mirror 126 is provided as a guiding unit, and the exit folding mirror 124 is used. In the figure, Wd represents a range corresponding to the image writing width.
[0091]
Then, with respect to the scanning ranges Wa and Wb of the outgoing beams 104a and 104b in the outgoing folding mirror 124, one end Pd of the common range Wx is set as a synchronization point. Since the outgoing beams 104 a and 104 b are incident on the synchronization point Pd, the outgoing beam 104 reflected at the synchronization point Pd becomes the synchronization detection beam 106. Although the synchronous detection beam 106 folded back by the output folding mirror 124 is directed to the folding mirror 126, each outgoing beam 104a, 104b is incident on the synchronization point Pd at a different angle. Incident. Therefore, there are two synchronous detection beams 106.
[0092]
The two synchronization detection beams 106 are reflected by the folding mirror 126, and the synchronization detection beams 106 corresponding to the outgoing beams 104a and 104b are incident on the synchronization detection sensors 127a and 127b, respectively. Based on the synchronization signals from the synchronization detection sensors 127a and 127b, the image control unit 25 starts writing the main scanning line 107 and the beginning of the image signal every time the emitted beams 104a and 104b scan the photosensitive member 200. The semiconductor lasers 112a and 112b are driven and controlled so that their positions are synchronized.
[0093]
As another form of the synchronization detection device 129, as shown in FIG. 21, two synchronization beams 106a and 106b are detected by one synchronization detection sensor 127, respectively. A folding mirror 126a is arranged corresponding to one synchronization detection beam 106a, and a folding mirror 126b is arranged corresponding to the other synchronization detection beam 106b.
[0094]
The outgoing beam 104a is folded back at the synchronization point Pa5 of the outgoing folding mirror 124 to become a synchronous detection beam 106a. Further, the outgoing beam 104b is turned back at the synchronization point Pb5 of the outgoing return mirror 124 to become a synchronous detection beam 106b. Then, the synchronization detection beam 106a is folded back by the folding mirror 126a, and the synchronization detection beam 106b is folded by the folding mirror 126b and enters the synchronization detection sensor 127, respectively.
[0095]
At the synchronization points Pa5 and Pb5, the synchronization detection beams 106a and 106b scan at different timings, so that they do not enter the synchronization detection sensor 127 at the same time. As a result, the start position of each image signal corresponding to the two beams can be synchronized with the writing start position of the scanning beam.
[0096]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Of course, many corrections and changes can be added to the said embodiment within the scope of the present invention. The multi-beam optical scanning device is not limited to the twin beam of this embodiment, and may be three or more multi-beams. In particular, if an even number of multi-beams are used, it is easy to arrange them symmetrically.
[0097]
Further, the optical scanning device may have a structure in which the outgoing beam is made to go straight without being folded back. In this case, the optical component having the maximum width is an fθ lens, and the beam emitting means is arranged in a region defined thereby. At the same time, the incident beam passes through this region.
[0098]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, according to the present invention, a structure in which an incident beam in a multi-beam system passes through a region defined by an optical component, or a plurality of beam emitting means are arranged in a region defined by an optical component. By disposing, the outer shape of the casing of the optical scanning device can be prevented from expanding in the scanning direction. As a result, the optical scanning device can be reduced in size.
[0099]
Further, by arranging the incident optical system and the outgoing optical system symmetrically with respect to the central axis in the scanning direction, the design of the optical system becomes easy. In addition, it is possible to make the housing of the optical scanning device symmetrical, and the strength of the housing can be improved compared to an unbalanced housing.
[0100]
Then, by writing an image using multi-beams and performing synchronization detection corresponding to each beam, a high-speed and high-quality image can be formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an image forming apparatus including a multi-beam optical scanning device according to the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of the main part of the printer.
FIG. 3 is a perspective view of a multi-beam optical scanning device.
FIG. 4 is a diagram showing the arrangement of optical components and the optical path of a light beam in a multi-beam optical scanning device.
5A and 5B are diagrams illustrating the operation of each optical component, in which FIG. 5A is a plan view viewed from a direction perpendicular to the scanning plane, and FIG. 5B is a side view viewed from a direction parallel to the scanning plane.
FIG. 6 is a diagram showing a predetermined region through which an incident beam emitted from a semiconductor laser and directed to an incident folding mirror passes.
7 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.
FIG. 8 is a diagram showing a case where an incident beam passes through a predetermined region.
FIG. 9 is a diagram showing a case where an incident beam passes through a predetermined region.
FIG. 10 is a diagram illustrating a predetermined region through which an incident beam passes in an optical scanning device in which an fθ lens is a single lens.
FIG. 11 is a view showing a predetermined area where the outgoing beam means is arranged.
FIG. 12 is a view showing a predetermined area where an incident folding mirror is arranged;
FIG. 13 is a diagram showing an incident point of an incident beam irradiated on a rotating polygon mirror
FIG. 14 is a diagram showing a change in the optical path of an incident beam accompanying rotation of a rotating polygon mirror.
FIG. 15 is a diagram showing a change in the optical path of an incident beam accompanying rotation of a rotating polygon mirror;
FIG. 16 is a diagram showing a change in the optical path of an incident beam accompanying rotation of a rotary polygon mirror;
FIG. 17 is a diagram showing a change in the optical path of an incident beam accompanying rotation of a rotating polygon mirror.
FIG. 18 is a diagram showing a change in the optical path of an incident beam accompanying rotation of a rotary polygon mirror.
FIG. 19 is a diagram showing an exposure width set by two outgoing beams.
FIG. 20 is a diagram showing the configuration of a synchronization detection device
FIG. 21 is a diagram showing a configuration of another type of synchronization detection device;
FIG. 22 is a schematic view of a conventional center incidence type overfill type optical scanning device.
FIG. 23 is a schematic view of a conventional oblique incidence type overfill optical scanning device.
[Explanation of symbols]
101a, 101b incident optical system
102 Output optical system
103a, 103b Incident beam
104 Outgoing beam
105 Scanning beam
106 Synchronous detection beam
112a, 112b Semiconductor laser
117a, 117b Incident folding mirror
120 rotating polygon mirror
123 fθ lens
124 Exit mirror
125 cylindrical mirror
126 Folding mirror
127 Sync detection sensor
129 Synchronous detection device
200 photoconductor

Claims (14)

光ビームを出射する複数のビーム出射手段と、該ビーム出射手段からの光ビームを被走査体上に走査する回転多面鏡と、前記ビーム出射手段から走査方向と直交する光軸方向に略平行に出射された光ビームを折り返して前記回転多面鏡に導く入射光学系と、前記回転多面鏡によって反射された光ビームを前記被走査体に導く出射光学系とを備え、
前記ビーム出射手段は、前記回転多面鏡と被走査体とを結ぶ光軸の中心である中心軸であって、光軸方向に平行な中心軸を挟んで左右対称に配置され、かつ前記回転多面鏡よりも下方に位置し、前記ビーム出射手段から光ビームは斜め上方向に出射され、前記入射光学系は、中心軸に対して左右対称に配置され、前記出射光学系を構成する収束レンズを利用して光ビームを前記回転多面鏡に導き、前記出射光学系は、光ビームを折り返して斜め下方向に向け、前記回転多面鏡よりも下方で正対する前記被走査体に導き、
前記ビーム出射手段から出射された光ビームが、前記入射光学系あるいは出射光学系を構成する光学部品のうち走査方向に最大幅の光学部品の両側縁を延長した平面によって囲まれる領域内を通ることを特徴とするマルチビーム光走査装置。A plurality of beam emitting means for emitting a light beam, a rotary polygon mirror that scans the scanning target with the light beam from the beam emitting means, and substantially parallel to the optical axis direction perpendicular to the scanning direction from the beam emitting means. An incident optical system that folds the emitted light beam and guides it to the rotary polygon mirror; and an emission optical system that guides the light beam reflected by the rotary polygon mirror to the scanned object;
It said beam emitting means, said rotary polygonal mirror and the scanning target a central axis which is the center of the focal Buhikarijiku are arranged symmetrically across the center axis parallel to the optical axis direction, and the rotation A converging lens which is positioned below the polygon mirror, emits a light beam obliquely upward from the beam emitting means, and the incident optical system is arranged symmetrically with respect to a central axis , and constitutes the emission optical system The light beam is guided to the rotating polygonal mirror using the light beam, and the exit optical system turns the light beam in an obliquely downward direction and guides it to the scanned object facing directly below the rotating polygonal mirror.
The light beam emitted from the beam emitting means passes through a region surrounded by a plane extending from both side edges of the optical component having the maximum width in the scanning direction among the optical components constituting the incident optical system or the outgoing optical system. A multi-beam optical scanning device. 光ビームを出射する複数のビーム出射手段と、該ビーム出射手段からの光ビームを被走査体上に走査する回転多面鏡と、前記ビーム出射手段から出射された光ビームを折り返して前記回転多面鏡に導くレンズ、入射折り返しミラーからなる入射光学系と、前記回転多面鏡によって反射された光ビームを折り返しながら前記被走査体に導く収束レンズ、出射折り返しミラーからなる出射光学系とを備え、
前記回転多面鏡と被走査体との間に、前記収束レンズ、出射折り返しミラーおよび入射折り返しミラーが走査方向と直交する光軸方向に並んで配され、前記ビーム出射手段は、前記回転多面鏡と被走査体とを結ぶ光軸の中心である中心軸であって、光軸方向に平行な中心軸を挟んで左右対称に配置され、かつ前記回転多面鏡よりも下方に位置し、前記ビーム出射手段から光ビームは斜め上方向に出射され、前記入射光学系は、中心軸に対して左右対称に配置され、前記収束レンズを利用して光ビームを前記回転多面鏡に導き、前記出射光学系は、光ビームを折り返して斜め下方向に向け、前記回転多面鏡よりも下方で正対する前記被走査体に導き、
前記ビーム出射手段から光軸方向に略平行に出射されて前記入射折り返しミラーに照射される光ビームが、前記出射折り返しミラーの走査方向の側縁を延長した平面と、前記収束レンズの走査方向の側縁を延長した平面と、前記収束レンズの光軸方向の前縁を延長した平面と、前記出射折り返しミラーの光軸方向の前縁を延長した平面とによって囲まれる領域内を通ることを特徴とするマルチビーム光走査装置。A plurality of beam emitting means for emitting a light beam; a rotating polygon mirror for scanning the scanning target with the light beam from the beam emitting means; and the rotating polygon mirror by folding the light beam emitted from the beam emitting means. An incident optical system composed of an incident folding mirror, and a converging lens guiding the light beam reflected by the rotary polygon mirror to the scanned object while folding, and an exit optical system composed of an exit folding mirror,
The converging lens, the exit folding mirror, and the entrance folding mirror are arranged side by side in the optical axis direction orthogonal to the scanning direction between the rotating polygon mirror and the scanned object, and the beam emitting means includes the rotating polygon mirror A central axis that is the center of the optical axis that connects to the scanned object, is arranged symmetrically with respect to the central axis parallel to the optical axis direction , and is positioned below the rotary polygon mirror, and emits the beam A light beam is emitted obliquely upward from the means, and the incident optical system is disposed symmetrically with respect to a central axis , and the light beam is guided to the rotary polygon mirror using the converging lens, and the emission optical system Folds the light beam in an obliquely downward direction and guides it to the scanned object facing directly below the rotary polygon mirror,
A light beam emitted substantially parallel to the optical axis direction from the beam emitting means and applied to the incident folding mirror is a plane in which a side edge in the scanning direction of the emitting folding mirror is extended, and in the scanning direction of the convergent lens. It passes through a region surrounded by a plane extending the side edge, a plane extending the front edge in the optical axis direction of the converging lens, and a plane extending the front edge in the optical axis direction of the output folding mirror. Multi-beam optical scanning device. 光ビームを出射する複数のビーム出射手段と、該ビーム出射手段からの光ビームを被走査体上に走査する回転多面鏡と、前記ビーム出射手段から走査方向と直交する光軸方向に略平行に出射された光ビームを折り返して前記回転多面鏡に導くレンズ、入射折り返しミラーからなる入射光学系と、前記回転多面鏡によって反射された光ビームを折り返しながら前記被走査体に導く収束レンズ、出射折り返しミラーからなる出射光学系とを備え、
前記ビーム出射手段は、前記回転多面鏡と被走査体とを結ぶ光軸方向に平行な中心軸であって、光軸方向に平行な中心軸を挟んで左右対称に配置され、かつ前記回転多面鏡よりも下方に位置し、前記ビーム出射手段から光ビームは斜め上方向に出射され、前記入射光学系は、中心軸に対して左右対称に配置され、前記収束レンズを利用して光ビームを前記回転多面鏡に導き、前記出射光学系は、光ビームを折り返して斜め下方向に向け、前記回転多面鏡よりも下方で正対する前記被走査体に導き、
前記ビーム出射手段は、前記出射折り返しミラーの走査方向の側縁を延長した平面と、前記収束レンズの走査方向の側縁を延長した平面とによって囲まれる領域に少なくとも一部が位置することを特徴とするマルチビーム光走査装置。A plurality of beam emitting means for emitting a light beam, a rotary polygon mirror that scans the scanning target with the light beam from the beam emitting means, and substantially parallel to the optical axis direction perpendicular to the scanning direction from the beam emitting means. A lens that folds the emitted light beam and guides it to the rotating polygon mirror, an incident optical system comprising an incident folding mirror, a converging lens that guides the light beam reflected by the rotating polygon mirror to the scanned object while folding, and an exit folding An output optical system composed of a mirror,
It said beam emitting means, said rotary polygonal mirror and the scanning target a central axis parallel to binding Buhikarijiku direction, are arranged symmetrically across the center axis parallel to the optical axis direction, and the rotation Located below the polygon mirror, the light beam is emitted obliquely upward from the beam emitting means, the incident optical system is disposed symmetrically with respect to the central axis , and the light beam is utilized using the converging lens. To the rotating polygonal mirror, and the exit optical system turns the light beam toward an obliquely downward direction and guides it to the scanning object facing directly below the rotating polygonal mirror,
The beam emitting means is at least partially located in a region surrounded by a plane extending a side edge in the scanning direction of the output folding mirror and a plane extending a side edge in the scanning direction of the convergent lens. Multi-beam optical scanning device. 光ビームを出射する複数のビーム出射手段と、該ビーム出射手段からの光ビームを被走査体上に走査する回転多面鏡と、前記ビーム出射手段から出射された光ビームを折り返して前記回転多面鏡に導くレンズ、入射折り返しミラーからなる入射光学系と、前記回転多面鏡によって反射された光ビームを折り返しながら前記被走査体に導く収束レンズ、出射折り返しミラーからなる出射光学系とを備え、
前記回転多面鏡と被走査体との間に、前記収束レンズ、出射折り返しミラーおよび入射折り返しミラーが走査方向と直交する光軸方向に並んで配され、前記ビーム出射手段は、前記回転多面鏡と被走査体とを結ぶ光軸の中心である中心軸であって、光軸方向に平行な中心軸を挟んで左右対称に配置され、かつ前記回転多面鏡よりも下方に位置し、前記ビーム出射手段から光ビームは斜め上方向に出射され、前記入射光学系は、中心軸に対して左右対称に配置され、前記収束レンズを利用して光ビームを前記回転多面鏡に導き、前記出射光学系は、光ビームを折り返して斜め下方向に向け、前記回転多面鏡よりも下方で正対する前記被走査体に導き、
前記入射折り返しミラーは、前記出射折り返しミラーの走査方向の側縁を延長した平面と、前記収束レンズの走査方向の側縁を延長した平面とによって囲まれる領域に位置することを特徴とするマルチビーム光走査装置。A plurality of beam emitting means for emitting a light beam; a rotating polygon mirror for scanning the scanning target with the light beam from the beam emitting means; and the rotating polygon mirror by folding the light beam emitted from the beam emitting means. An incident optical system composed of an incident folding mirror, and a converging lens guiding the light beam reflected by the rotary polygon mirror to the scanned object while folding, and an exit optical system composed of an exit folding mirror,
The converging lens, the exit folding mirror, and the entrance folding mirror are arranged side by side in the optical axis direction orthogonal to the scanning direction between the rotating polygon mirror and the scanned object, and the beam emitting means includes the rotating polygon mirror A central axis that is the center of the optical axis that connects to the scanned object, is arranged symmetrically with respect to the central axis parallel to the optical axis direction , and is positioned below the rotary polygon mirror, and emits the beam A light beam is emitted obliquely upward from the means, and the incident optical system is disposed symmetrically with respect to a central axis , and the light beam is guided to the rotary polygon mirror using the converging lens, and the emission optical system Folds the light beam in an obliquely downward direction and guides it to the scanned object facing directly below the rotary polygon mirror,
The incident folding mirror is located in a region surrounded by a plane extending a side edge in the scanning direction of the output folding mirror and a plane extending the side edge in the scanning direction of the converging lens. Optical scanning device. ビーム出射手段は、光軸方向において収束レンズよりも回転多面鏡側の領域に位置することを特徴とする請求項３または４記載のマルチビーム光走査装置。  5. The multi-beam optical scanning device according to claim 3, wherein the beam emitting means is located in a region closer to the rotary polygon mirror than the converging lens in the optical axis direction. 光ビームを出射する複数のビーム出射手段と、該ビーム出射手段からの光ビームを被走査体上に走査する回転多面鏡と、前記ビーム出射手段から走査方向と直交する光軸方向に略平行に出射された光ビームを折り返して前記回転多面鏡に導く入射光学系と、前記回転多面鏡によって反射された光ビームを折り返しながら前記被走査体に導く出射光学系とを備え、
前記ビーム出射手段は、前記回転多面鏡と被走査体とを結ぶ光軸の中心である中心軸であって、光軸方向に平行な中心軸を挟んで左右対称に配されるとともに、光軸方向において前記出射光学系よりも回転多面鏡側に配され、かつ前記回転多面鏡よりも下方に位置し、前記ビーム出射手段から光ビームは斜め上方向に出射され、前記入射光学系は、中心軸に対して左右対称に配置され、前記出射光学系を構成する収束レンズを利用して光ビームを前記回転多面鏡に導き、前記出射光学系は、光ビームを折り返して斜め下方向に向け、前記回転多面鏡よりも下方で正対する前記被走査体に導き、
前記ビーム出射手段および入射光学系は、走査方向において前記出射光学系を構成する光学部品よりも外側にはみ出さないように前記光学部品によって規定される領域内に収容されたことを特徴とするマルチビーム光走査装置。A plurality of beam emitting means for emitting a light beam, a rotary polygon mirror that scans the scanning target with the light beam from the beam emitting means, and substantially parallel to the optical axis direction perpendicular to the scanning direction from the beam emitting means. An incident optical system that folds the emitted light beam and guides it to the rotary polygon mirror; and an emission optical system that guides the light beam reflected by the rotary polygon mirror to the scanned object while folding back.
The beam emitting means is a central axis that is a center of an optical axis that connects the rotary polygon mirror and the scanned object, and is arranged symmetrically with respect to a central axis parallel to the optical axis direction. The light beam is emitted obliquely upward from the beam emitting means, and is disposed on the rotating polygon mirror side in the direction and positioned below the rotating polygon mirror. The light beam is guided to the rotary polygon mirror by using a converging lens that is arranged symmetrically with respect to the axis and that constitutes the emission optical system, and the emission optical system folds the light beam and is directed obliquely downward, Led to the scanned object facing directly below the rotating polygon mirror,
The beam emitting means and the incident optical system are accommodated in a region defined by the optical component so as not to protrude outside the optical component constituting the emission optical system in the scanning direction. Beam light scanning device. 出射光学系の出射折り返しミラーは、回転多面鏡よりも少し高い位置にあり、出射折り返しミラーからの光ビームを折り返すミラーは、最下位にあり、被走査体に正対することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のマルチビーム光走査装置。  The exit folding mirror of the exit optical system is located at a slightly higher position than the rotary polygon mirror, and the mirror that returns the light beam from the exit folding mirror is at the lowest position and faces the scanning target. The multi-beam optical scanning device according to any one of 1 to 6. 中心軸を挟んで一側に位置するビーム出射手段から出射された光ビームが回転多面鏡に入射する入射ポイントと、他側に位置するビーム出射手段から出射された光ビームが回転多面鏡に入射する入射ポイントとは、走査方向に所定の間隔を有していることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のマルチビーム光走査装置。  The light beam emitted from the beam emitting means located on one side across the central axis enters the rotating polygon mirror, and the light beam emitted from the beam emitting means located on the other side enters the rotating polygon mirror The multi-beam optical scanning device according to claim 1, wherein the incident point has a predetermined interval in the scanning direction. 一側の入射ポイントと他側の入射ポイントとは、中心軸を挟んで左右対称であることを特徴とする請求項８記載のマルチビーム光走査装置。The incident point of the incident point and the other side of the one side, the multi-beam optical scanning apparatus according to claim 8, wherein it is a left-right symmetrical with respect to the central axis. 一側の入射ポイントにおいて反射される光ビームの走査角と、他側の入射ポイントにおいて反射される光ビームの走査角とによって形成される共通の走査角に対応して、被走査体上での最大露光幅が設定されることを特徴とする請求項８または９記載のマルチビーム光走査装置。  Corresponding to the common scanning angle formed by the scanning angle of the light beam reflected at the incident point on one side and the scanning angle of the light beam reflected at the incident point on the other side, 10. The multi-beam optical scanning device according to claim 8, wherein a maximum exposure width is set. 被走査体への書き始めの同期をとるために各ビーム出射手段からの光ビームを検出する同期検出手段と、中心軸を挟んで一側に位置するビーム出射手段および他側に位置するビーム出射手段から出射され回転多面鏡によって反射されたそれぞれの光ビームを前記同期検出手段に導く案内手段とが設けられたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のマルチビーム光走査装置。  Synchronization detection means for detecting a light beam from each beam emission means to synchronize writing at the start of scanning, beam emission means located on one side and beam emission located on the other side across the central axis 8. A multi-beam optical scanning device according to claim 1, further comprising guide means for guiding each light beam emitted from the means and reflected by the rotary polygon mirror to the synchronization detecting means. . 案内手段として、出射光学系の出射折り返しミラーが利用されたことを特徴とする請求項１１記載のマルチビーム光走査装置。  12. The multi-beam optical scanning device according to claim 11, wherein an exit folding mirror of an exit optical system is used as the guide means. 同期検出手段は、一側のビーム出射手段からの光ビームあるいは他側のビーム出射手段からの光ビームを検出する２つの受光器を備え、案内手段は、各ビーム出射手段からの光ビームを異なるポイントで反射する１つのミラーを有することを特徴とする請求項１１または１２記載のマルチビーム光走査装置。  The synchronization detection means includes two light receivers for detecting the light beam from the one-side beam emission means or the light beam from the other-side beam emission means, and the guide means uses a different light beam from each beam emission means. 13. The multi-beam optical scanning device according to claim 11, further comprising a single mirror that reflects at a point. 同期検出手段は、一側のビーム出射手段からの光ビームおよび他側のビーム出射手段からの光ビームを検出する１つの受光器を備え、案内手段は、各ビーム出射手段からの光ビームをそれぞれ個別に反射する２つのミラーを有することを特徴とする請求項１１または１２記載のマルチビーム光走査装置。  The synchronization detecting means includes one light receiver for detecting the light beam from the one-side beam emitting means and the light beam from the other-side beam emitting means, and the guide means respectively receives the light beams from the respective beam emitting means. 13. The multi-beam optical scanning device according to claim 11, further comprising two mirrors that individually reflect.
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