JPH0416766B2 - - Google Patents

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JPH0416766B2
JPH0416766B2 JP56203361A JP20336181A JPH0416766B2 JP H0416766 B2 JPH0416766 B2 JP H0416766B2 JP 56203361 A JP56203361 A JP 56203361A JP 20336181 A JP20336181 A JP 20336181A JP H0416766 B2 JPH0416766 B2 JP H0416766B2
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JP
Japan
Prior art keywords
scanning
lens
rotating polygon
polygon mirror
optical
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP56203361A
Other languages
Japanese (ja)
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JPS58105117A (en
Inventor
Satoshi Itami
Fumitaka Abe
Tomohisa Mikami
Fumio Sakurai
Tsuguo Noda
Tadashi Matsuda
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
Application filed by Fujitsu Ltd filed Critical Fujitsu Ltd
Priority to JP56203361A priority Critical patent/JPS58105117A/en
Publication of JPS58105117A publication Critical patent/JPS58105117A/en
Publication of JPH0416766B2 publication Critical patent/JPH0416766B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B13/00Optical objectives specially designed for the purposes specified below
    • G02B13/0005Optical objectives specially designed for the purposes specified below having F-Theta characteristic
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G02B26/10Scanning systems
    • G02B26/12Scanning systems using multifaceted mirrors
    • G02B26/123Multibeam scanners, e.g. using multiple light sources or beam splitters

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

(1) 発明の技術分野 本発明はレーザプリンタ等における電子写真の
原理を利用して構成された印字装置の光学系に関
し、特にその光走査装置に関する。 (2) 技術の背景 電子写真式プリンタ等の印字装置では印字ヘツ
ドとして光が用いられる。例えば、レーザプリン
タでは印字ヘツドとしてレーザコリメートビーム
が用いられる。そして、この種のプリンタにはこ
のレーザビームを像面(感光体)上に走査させる
ための光走査装置が設けられている。この種の光
走査装置は回転多面鏡と走査用レンズを含んで構
成されている。この回転多面鏡と走査用レンズが
協働して、回転多面鏡に入射したレーザビームを
感光体上に走査させる。そして、この種の光走査
装置では、所定の走査幅に対応する走査用レンズ
の焦点距離と、回転多面鏡の大きさとが必要とさ
れる。従つて、走査用レンズが1個の場合は、光
走査装置が大型になる傾向にあり、比較的大きな
スペースを占める場合が多い。このため、小型で
広い走査幅を有し、かつ良好な解像度を有する光
走査装置が要望されている。 (3) 従来技術と問題点 第1図は従来の光走査装置を備えたレーザプリ
ンタの概略図であり、第2図は第1図の光走査装
置の光学系の平面図である。第1図と第2図にお
いて、ドラム1は外周に光導電材が被覆され、外
周面が感光板すなわち像面1aとして形成されて
いる。帯電機構2は上記感光板を帯電させて感光
性を与える役目をする。露光機構3は回転多面鏡
4と走査用レンズ5と光源6を含む光走査装置を
有し、光源6からのレーザビーム7は回転多面鏡
4と走査用レンズ5とによつて感光板(ドラム1
の表面)上を走査し該感光板を露光して印字(結
像)する。そして、符号8は現像機構、8aは現
像用のトナーを示し、符号9と9aはそれぞれ転
写機構と転写用の紙を示す。符号10は定着機
構、11は転写された紙、12は感光板(ドラム
1)をクリーニングするための清掃機構をそれぞ
れ示す。13はフオームオーバレイ露光装置を示
す。上記回転多面鏡4と組合せて用いられる走査
用レンズ5としてはF・θレンズと称するレンズ
系が用いられる場合が多い。次にこのF・θレン
ズの特性について説明する。第3図はこのF・θ
レンズの原理を説明するための図である。すなわ
ち第3図に示すように、θを走査角、F・θレン
ズ5の焦点距離を0とした場合、入射ビーム7は
回転鏡面4aで反射され、レンズ5を通過して像
面1a上で結像する。このときの光軸5aからの
像高をyとすると、次式(1)の関係を満足させるレ
ンズをF・θレンズと称する。 y=0・θ (1) (1)式が示すようにF・θレンズ5は、回転多面
鏡4によるレーザビーム7の等角速度走査を、像
面1a上での等速度走査に変換する役割をする。 さて、第1図と第2図に示すように、従来の光
走査装置は1個の回転多面鏡に対して1個の光源
6と、1個の走査用レンズ(F・θレンズ)5を
含んで構成されている。このような構成のために
この従来装置には次のような欠点がある。すなわ
ち、所定の走査角で所定の走査幅を走査して印字
するためには長焦点距離のF・θレンズが必要と
なり、レンズ5が大型になる。従つて回転多面鏡
4から像面1aまでの距離が大きくなる。また、
所定のビームスポツトを得るために入射レーザビ
ーム7の太さ(直径)を大きくする必要がある。
この入射レーザビーム7を効率よく反射するため
に回転多面鏡4を大型にしなければならない。従
つて、このように各要素が大型であるため、装置
全体が大型化されるという欠点がある。また焦点
距離の長いレンズは焦点距離の短いレンズよりも
解像度の点で不利である。 次に、これらの欠点について説明する。光走査
装置の大きさは主としてF・θレンズ5の大き
さ、回転鏡4の大きさ、及びF・θレンズ5から
の像面1aまでの距離によつて定められる。特に
F・θレンズ5の焦点距離0の大きさが最も光走
査装置の大きさに影響を与える。すなわちレンズ
5の焦点距離が小さいほど装置を小型化できるこ
とになる。第2図において、F・θレンズ5の焦
点距離を0とし、像面1a上での全走査幅をと
し、この走査幅の最外端14に対する走査角
(F・θレンズ5に入射する光線が光軸5aとな
す角度)を実用最大走査角(画角)をθmaxとす
ると、とθmaxの関係は次式(2)で示される(前
記(1)式参照)。 /2=0・θmax (2) この(2)式から考察すると、が予め定められて
いる場合、0を小さくするためにはθmaxを大き
くすればよい。しかし、実際上ではこのθmaxの
大きさは他の構成要素によつて制限される。すな
わち、回転多面鏡4の回転鏡面4aの個数をmと
すると、この場合の鏡面4aで走査し得る理論的
最大走査角(F・θレンズ5に入射する光線が光
軸5aとなす角度)ψmaxは次式(3)で示される。 ψmax=360°/m (3) しかし、回転鏡4に入射するレーザビーム7は
所定の直径を有している。従つて、走査角度が
ψmaxのときは、回転鏡面4aの境界稜の部分で
入射ビーム7の一部がけられる。このため実用最
大走査角θmaxは理論的最大走査角ψmaxよりも
小さくなる。ここで走査効率ηを次式(4)のように
示すとηは70%前後が実用上よいとされている。 η=θmax/ψmax×100〔%〕 (4) 例えば、η=70(%)、回転鏡面4aの個数をm
個としたときのθmaxの値を前記(3)式と(4)式から
求めると下記の表に示す値になる。
(1) Technical Field of the Invention The present invention relates to an optical system of a printing device configured using the principles of electrophotography in a laser printer or the like, and particularly to an optical scanning device thereof. (2) Background of the technology Printing devices such as electrophotographic printers use light as the print head. For example, laser printers use collimated laser beams as print heads. This type of printer is provided with an optical scanning device for scanning this laser beam onto an image plane (photoreceptor). This type of optical scanning device includes a rotating polygon mirror and a scanning lens. The rotating polygon mirror and the scanning lens cooperate to scan the laser beam incident on the rotating polygon mirror onto the photoreceptor. In this type of optical scanning device, the focal length of the scanning lens and the size of the rotating polygon mirror are required to correspond to a predetermined scanning width. Therefore, when there is only one scanning lens, the optical scanning device tends to be large and often occupies a relatively large space. Therefore, there is a need for an optical scanning device that is small, has a wide scanning width, and has good resolution. (3) Prior Art and Problems FIG. 1 is a schematic diagram of a laser printer equipped with a conventional optical scanning device, and FIG. 2 is a plan view of the optical system of the optical scanning device shown in FIG. 1. In FIGS. 1 and 2, the outer periphery of a drum 1 is coated with a photoconductive material, and the outer periphery is formed as a photosensitive plate, that is, an image surface 1a. The charging mechanism 2 serves to charge the photosensitive plate and impart photosensitivity to it. The exposure mechanism 3 has an optical scanning device including a rotating polygon mirror 4, a scanning lens 5, and a light source 6. A laser beam 7 from the light source 6 is transmitted to a photosensitive plate (drum) by the rotating polygon mirror 4 and the scanning lens 5. 1
The surface of the photosensitive plate is scanned and the photosensitive plate is exposed to print (image formation). Reference numeral 8 indicates a developing mechanism, 8a indicates toner for development, and numerals 9 and 9a indicate a transfer mechanism and paper for transfer, respectively. Reference numeral 10 indicates a fixing mechanism, 11 indicates a transferred paper, and 12 indicates a cleaning mechanism for cleaning the photosensitive plate (drum 1). 13 indicates a form overlay exposure device. As the scanning lens 5 used in combination with the rotating polygon mirror 4, a lens system called an F/θ lens is often used. Next, the characteristics of this F/θ lens will be explained. Figure 3 shows this F・θ
FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of a lens. In other words, as shown in FIG. 3, when θ is the scanning angle and the focal length of the F/θ lens 5 is 0 , the incident beam 7 is reflected by the rotating mirror surface 4a, passes through the lens 5, and appears on the image plane 1a. Form an image. When the image height from the optical axis 5a at this time is y, a lens that satisfies the relationship of the following equation (1) is called an F·θ lens. y= 0・θ (1) As shown in equation (1), the F・θ lens 5 has the role of converting the uniform angular velocity scanning of the laser beam 7 by the rotating polygon mirror 4 into uniform velocity scanning on the image plane 1a. do. Now, as shown in FIGS. 1 and 2, the conventional optical scanning device has one light source 6 and one scanning lens (F/θ lens) 5 for one rotating polygon mirror. It is composed of: Due to this configuration, this conventional device has the following drawbacks. That is, in order to print by scanning a predetermined scan width at a predetermined scan angle, an F/θ lens with a long focal length is required, and the lens 5 becomes large. Therefore, the distance from the rotating polygon mirror 4 to the image plane 1a becomes large. Also,
In order to obtain a predetermined beam spot, it is necessary to increase the thickness (diameter) of the incident laser beam 7.
In order to efficiently reflect this incident laser beam 7, the rotating polygon mirror 4 must be made large. Therefore, since each element is large in size, there is a drawback that the entire device becomes large in size. Furthermore, a lens with a long focal length is disadvantageous in terms of resolution than a lens with a short focal length. Next, these drawbacks will be explained. The size of the optical scanning device is mainly determined by the size of the F/θ lens 5, the size of the rotating mirror 4, and the distance from the F/θ lens 5 to the image plane 1a. In particular, the size of the focal length 0 of the F/theta lens 5 has the greatest influence on the size of the optical scanning device. In other words, the smaller the focal length of the lens 5, the more compact the device can be. In FIG. 2, the focal length of the F/θ lens 5 is set to 0 , the total scanning width on the image plane 1a is set to When the practical maximum scanning angle (angle of view) is θmax, the relationship between and θmax is expressed by the following equation (2) (see equation (1) above). /2= 0・θmax (2) Considering this equation (2), if is predetermined, θmax should be increased in order to reduce 0 . However, in practice, the magnitude of θmax is limited by other components. That is, assuming that the number of rotating mirror surfaces 4a of the rotating polygon mirror 4 is m, the theoretical maximum scanning angle that can be scanned by the mirror surface 4a in this case (the angle that the light beam incident on the F/θ lens 5 makes with the optical axis 5a) ψmax is expressed by the following equation (3). ψmax=360°/m (3) However, the laser beam 7 incident on the rotating mirror 4 has a predetermined diameter. Therefore, when the scanning angle is ψmax, a portion of the incident beam 7 is eclipsed at the boundary edge of the rotating mirror surface 4a. Therefore, the practical maximum scanning angle θmax is smaller than the theoretical maximum scanning angle ψmax. Here, when the scanning efficiency η is expressed as the following equation (4), it is said that η of around 70% is practically good. η=θmax/ψmax×100 [%] (4) For example, if η=70 (%) and the number of rotating mirror surfaces 4a is m
When the value of θmax is calculated from equations (3) and (4) above, the values shown in the table below are obtained.

【表】 しかし、F・θレンズ5の設計は走査角(画
角)θmaxが小さいほど設計が容易であり、大き
いほど難かしい。従つて、通常はθmaxが20°〜
30°程度のF・θレンズ5が用いられ、θmaxが
40°を超えるF・θレンズは用いられていない。
このようにθmaxの大きさが制限されるため、(2)
式から明らかなように0の値を小さくすることに
は限度がある。従つて焦点距離0を大きくとる必
要がある。また、上記とは別に2つの光偏光器
(回転多面鏡)を用いて同一直線上を走査する光
走査装置もいくつか提案されている(例えば、実
開昭56−30313号公報参照)。しかしながら、この
ように2つの回転多面鏡を用いることは明らかに
装置の小型化に逆行し、好ましくない。 又、これとは別に、1つの回転ミラーのみを用
いて2つのビームを同時に走査させる光学系も公
知である(例えば、特開昭56−161566号公報参
照)。しかしながら、従来のそのような光学系で
は、回転多面鏡の同一面を利用し、同一のレンズ
系を用いているため、同一直線上を広範囲に渡つ
て走査させることができないという問題がある。 (4) 発明の目的 本発明は上記従来の欠点に鑑み、光走査装置の
光学系の構成を改良して、小型で広走査幅及び高
解像度を有する光走査装置を提供することを目的
とするものである。 (5) 発明の構成 そして、この目的を達成するために、本発明に
依れば、単一の回転多面鏡と、各組がレーザ光源
部と走査用レンズ系とを有する2組の走査光学系
を有し、これら2組の走査光学系を回転多面鏡の
夫々異なる面を利用し得るように回転多面鏡の周
囲に配置すると共に、上記回転多面鏡の異なる面
からの走査光が走査像面上で同一直線となるよう
に上記走査光学系を配置せしめ、且つ上記各走査
用レンズ系の後方に2組の走査光学系からの走査
光が互いにオーバラツプするのを防止する反射鏡
を付設し、以て、前記各走査用レンズ系の持つ走
査幅を夫々12とする時、走査光学系全体の
走査幅が略=12となる光走査装置が提
供される。 (6) 発明の実施例 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。第4図と第5図は本発明の原理を説明
するための図であり、第6図は本発明の第1実施
例、第7図は本発明の第2実施例、第8図は第7
図の斜視図である。尚、第4図から第8図におい
て、前出の第1図から第4図の部分と同一部分に
対しては同じ符号が付されている。第6図と第7
図に示すように、本発明の光走査装置は、1個の
回転多面鏡21と、該回転多面鏡21の鏡面21
aに向けて配置された2個の半導体レーザ光源1
5,15′と、半導体レーザの出力光を平行光に
するコリメートレンス20,20′から成る光源
部と、該光源15,15′とそれぞれをなす2個
のF・θレンズ(走査用レンズ)と、これらの各
F・θレンズ16,16′と対応して該レンズ1
6,16′それぞれの後方に配置された平面鏡
(第6図では17,17′,18,18′、第7図
では19,19′)とから構成されている。上記
各平面鏡はこれらの平面鏡から像面1a上に投射
される照射光の像面1a上における走査方向が実
質的に相互に平行となるように配列されている。
本装置においては、全走査幅を2つの部分1
2に区分し、この各部分12の走査を2個
のF・θレンズ16,16′がそれぞれ分担して
行うように光学系が構成されている。このため、
F・θレンズの焦点距離がきわめて短縮されるこ
とになり、本装置は非常に小型にすることが可能
である。 次に、F・θレンズを2個用いた場合の光学系
の利点について説明する。F・θレンズ1個を用
いた従来装置(第2図参照)のF・θレンズ5の
焦点距離を0とし、F・θレンズを2個使用した
本装置のF・θレンズ16,16′(第6図、第
7図)の焦点距離をそれぞれ12とし、全走査
幅をとし、2個のF・θレンズ16,16′に
よる走査幅をそれぞれ12とし、実用最大走
査角(画角)をθmaxとすると、これら各要素間
の関係は前記の(2)式と次式(5)に示される。 /2=0・θmax (4) ここで、12とすれば2個のF・θレンズ1
6と16′の像面1a上での走査速度が同じにな
る。このことは印字の制御を容易化する。従つ
て、上記(5)式において、12とすれば次式(6)と
(7)が得られる。 12=/2=0・θmax (6) ∴120/2 (7) 従つて、(7)式が示すように、本装置のF・θレ
ンズ16,16′の焦点距離12は従来装置
(第2図)のF・θレンズ5の焦点距離0の半分
でよいことがわかる。 次に、F・θレンズに入射するコリメート光の
ビーム径dと像面上でのビーム・スポツト径dsp
との関係を説明する。走査光学系の解像度は像面
上でのスポツト径dspによつて決められる。ビー
ム径dは、ビームのガウス分布を仮定すると次式
(8)で示される。 d=4/π×λ/dsp (8) 但し、λ:入射コリメート光の波長 :F・θレンズの焦点距離 ここで、従来装置(第2図)における入射コリ
メートビーム径をd0、そして、本発明の装置にお
ける入射コリメートビーム径をd1とすると(8)式よ
り次式(9)が得られる。 d0=4/π×λ0/dsp d1=4/π×λ1/dsp ∴d0/d101 (9) 従つて、(7)式と(9)式より次式(10)が得られる。 d1=d0/2 (10) (10)式が示すように、本発明の装置における入射
コリメートビーム径d1は従来装置における入射コ
リメートビーム径d0の半分でよいことが分る。 次に、(8)式を変形すると次式(11)が得られる。 dsp=4/π×λ/d (11) (11)式における/dは、写真レンズなどにおけ るFナンバーの値であつて、F=/dで示される。 従つて(12)式は次式(12)に変形することできる。 dsp=4/πλF (12) 前述のようにこのdspの大きさは解像度の良否
を決定する。従つて(12)式は、Fの大きさで解像
度が決まることを示している。また、(12)式はレ
ンズ収差がない場合の理論的な式である。従つ
て、実際のレンズ設計の際には、解像度を(12)式
の理論値に近づけるために球面収差を補正する必
要がある。一般にFが一定である場合には、焦点
距離が長いときよりも短いときの方が球面収差
の補正が容易であり、さらに他の収差の補正に関
しても同様である。 次に、回転多面鏡4の大きさについて第4図を
参照して説明する。同図において入射コリメート
ビーム7の直径をdiとした場合、最小限必要な回
転多面鏡4の半径γmは次式(13)で示される。 λn=di/2cosΦ・sin(φmax−θmax/2) (13) 但し、Φ :入射光7と光軸5aのなす角 ψmax:2π/m m :回転鏡面4aの個数 θmax:実用最大走査角 上記(13)式はγmがdiに比例することを示してい
る。すなわち入射コリーメートビーム径diの大き
さは回転多面鏡4の外径(2γm)の大きさを決定
することになる。従つて、前記(10)が示すように、
本装置における入射コリメートビーム径d1は従来
装置におけるビーム径d0の半分であるので、本装
置の回転多面鏡21(第6図、第7図)は大巾に
小型化することができる。 また、回転多面鏡21(第6図、第7図)は
個々の鏡面21aの倒れ誤差が製作上問題とな
る。鏡面21aの倒れをψtとすれば像面1a上
における結像点の位置ずれ誤差εは ε=1tanψt≒1ψt ∴ψt≒ε/1 である。1はF・θレンズの焦点距離である。し
たがつて、焦点距離が小さいほど鏡面の倒れ誤差
の許容範囲が大きくなり、回転鏡の製作上有利で
ある。 以上、詳細に述べたように2個のF・θレンズ
16,16′を用いた場合は数多の利点がある。
しかし、実用上は第5図に示すように、2個の
F・θレンズ16,16′のそれぞれの光軸16
aと16a′は平行で像面1aに入射する必要があ
る。この場合、同図に示すようにF・θレンズ1
6,16′によるそれぞれの走査区分12
オーバラツプするのでこの状態では2個のF・θ
レンズ16,16′を用いる利点が失われる。こ
のオーバラツプを解消するために回転鏡21を非
常に大きくして、光軸16aと16a′との間隔を
前走査幅の約半分まで大きくすることが考えら
れる。しかし、このように回転鏡21を大型化す
ることは実際上は不可能である。そこで本発明の
装置では、F・θレンズ16,16′それぞれの
後方に反対用の平面鏡を配置して上記オーバラツ
プの問題を解消している。すなわち第6図の第1
実施例は第5図に示す光学系に追加して、F・θ
レンズ16,16′それぞれの後方に反射用平面
鏡17,18と17′,18′をそれぞれ配置した
ものである。これらの平面鏡17,18と17′,
18′はそれぞれ2枚一組でF・θレンズ16,
16′にそれぞれ対応して配置されて上記オーバ
ラツプの問題を解消する役目をしている。また、
第7図に示す第2実施例はレーザプリンタに適用
した場合のものである。この実施例では、各々の
F・θレンズ16,16′の後方にそれぞれ1枚
の平面鏡19,19′が配置されている。この場
合は平面鏡19,19′がF・θレンズ16,1
6′それぞれに対して1枚で前記第1実施例の平
面鏡と同じ役割をしている。 (7) 発明の効果 以上、詳細に説明したように、本発明の光走査
装置は全走査幅を分担して走査する2個の走査用
レンズを含んで構成することによりきわめて小型
化し得るという効果がある。言い換えると小型で
あるにもかかわらず広い走査幅を走査できるとい
う効果大なるものがある。
[Table] However, the smaller the scanning angle (angle of view) θmax, the easier it is to design the F/θ lens 5, and the larger the scanning angle (angle of view) θmax, the more difficult it is. Therefore, θmax is usually 20°~
An F/θ lens 5 of about 30° is used, and θmax is
F/θ lenses exceeding 40° are not used.
Since the size of θmax is limited in this way, (2)
As is clear from the formula, there is a limit to how small the value of 0 can be. Therefore, it is necessary to take a large focal length of 0 . In addition to the above, some optical scanning devices that scan on the same straight line using two optical polarizers (rotating polygon mirrors) have also been proposed (for example, see Japanese Utility Model Application No. 56-30313). However, using two rotating polygon mirrors in this way clearly goes against miniaturization of the device and is not preferable. Apart from this, an optical system that simultaneously scans two beams using only one rotating mirror is also known (for example, see Japanese Patent Laid-Open No. 161566/1983). However, such a conventional optical system uses the same surface of a rotating polygon mirror and uses the same lens system, so there is a problem that it is not possible to scan a wide range on the same straight line. (4) Purpose of the Invention In view of the above-mentioned conventional drawbacks, an object of the present invention is to provide an optical scanning device that is compact, has a wide scanning width, and has high resolution by improving the configuration of the optical system of the optical scanning device. It is something. (5) Structure of the Invention In order to achieve this object, the present invention provides a single rotating polygon mirror and two sets of scanning optics each including a laser light source and a scanning lens system. These two sets of scanning optical systems are arranged around the rotating polygon mirror so that different surfaces of the rotating polygon mirror can be utilized, and the scanning light from the different surfaces of the rotating polygon mirror is used to generate a scanned image. The scanning optical systems are arranged so as to be in the same straight line on the surface, and a reflecting mirror is attached behind each of the scanning lens systems to prevent the scanning lights from the two sets of scanning optical systems from overlapping with each other. Therefore, an optical scanning device is provided in which the scanning width of the entire scanning optical system is approximately 1 + 2 , when the scanning width of each of the scanning lens systems is 1 and 2 , respectively. (6) Embodiments of the invention Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail based on the drawings. 4 and 5 are diagrams for explaining the principle of the present invention, FIG. 6 is a first embodiment of the present invention, FIG. 7 is a second embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. 7
FIG. In FIGS. 4 to 8, the same parts as those in FIGS. 1 to 4 are given the same reference numerals. Figures 6 and 7
As shown in the figure, the optical scanning device of the present invention includes one rotating polygon mirror 21 and a mirror surface 21 of the rotating polygon mirror 21.
Two semiconductor laser light sources 1 arranged toward a
5, 15', and a light source section consisting of collimating lenses 20, 20' that convert the output light of the semiconductor laser into parallel light, and two F/θ lenses (scanning lenses) forming the light sources 15, 15', respectively. and the lens 1 corresponding to each of these F/θ lenses 16, 16'.
6, 16' and plane mirrors (17, 17', 18, 18' in FIG. 6, 19, 19' in FIG. 7) placed behind each mirror. The plane mirrors are arranged so that the scanning directions on the image plane 1a of the irradiated light projected onto the image plane 1a from these plane mirrors are substantially parallel to each other.
In this device, the total scanning width is divided into two parts 1 ,
The optical system is configured such that the scanning of each portion 1 and 2 is carried out by two F/θ lenses 16 and 16', respectively. For this reason,
Since the focal length of the F/theta lens is extremely shortened, this device can be made very compact. Next, the advantages of an optical system using two F/θ lenses will be explained. The focal length of the F/θ lens 5 of the conventional device using one F/θ lens (see Figure 2) is 0 , and the F/θ lenses 16, 16' of this device using two F/θ lenses. The focal lengths of (Figs. 6 and 7) are 1 and 2 , respectively, the total scanning width is 1, and the scanning width of the two F/θ lenses 16 and 16' is 1 and 2 , respectively, and the maximum practical scanning angle is (angle of view) is θmax, the relationship between these elements is shown by the above equation (2) and the following equation (5). /2= 0・θmax (4) Here, if 1 = 2 , two F/θ lenses 1
6 and 16' have the same scanning speed on the image plane 1a. This facilitates printing control. Therefore, in the above equation (5), if 1 = 2 , then the following equation (6)
(7) is obtained. 1 = 2 = /2 = 0・θmax (6) ∴ 1 = 2 = 0 /2 (7) Therefore, as shown in equation (7), the focal length of the F・θ lenses 16 and 16' of this device is It can be seen that 1 and 2 can be half the focal length 0 of the F/θ lens 5 of the conventional device (FIG. 2). Next, the beam diameter d of the collimated light incident on the F/θ lens and the beam spot diameter dsp on the image plane
Explain the relationship between The resolution of the scanning optical system is determined by the spot diameter dsp on the image plane. The beam diameter d is calculated by the following formula assuming a Gaussian distribution of the beam:
It is shown in (8). d = 4/π When the diameter of the incident collimated beam in the apparatus of the present invention is d 1 , the following equation (9) is obtained from equation (8). d 0 = 4/π×λ 0 /dsp d 1 =4/π×λ 1 /dsp ∴d 0 /d 1 = 0/1 (9) Therefore, from equations (7 ) and (9), the following equation is obtained. (10) is obtained. d 1 =d 0 /2 (10) As shown by the equation (10), it can be seen that the incident collimated beam diameter d 1 in the device of the present invention may be half the incident collimated beam diameter d 0 in the conventional device. Next, by transforming equation (8), the following equation (11) is obtained. dsp=4/π×λ/d (11) /d in equation (11) is the value of the F number of a photographic lens, etc., and is expressed as F=/d. Therefore, equation (12) can be transformed into the following equation (12). dsp=4/πλF (12) As mentioned above, the size of this dsp determines the quality of resolution. Therefore, equation (12) shows that the resolution is determined by the size of F. Furthermore, equation (12) is a theoretical equation when there is no lens aberration. Therefore, when designing an actual lens, it is necessary to correct the spherical aberration in order to bring the resolution close to the theoretical value of equation (12). Generally, when F is constant, it is easier to correct spherical aberration when the focal length is short than when it is long, and the same holds true for correction of other aberrations. Next, the size of the rotating polygon mirror 4 will be explained with reference to FIG. In the figure, when the diameter of the incident collimated beam 7 is di, the minimum required radius γm of the rotating polygon mirror 4 is expressed by the following equation (13). λ n =di/2cosΦ・sin(φmax−θmax/2) (13) However, Φ: Angle between the incident light 7 and the optical axis 5a ψmax: 2π/mm m: Number of rotating mirror surfaces 4a θmax: Practical maximum scanning angle Equation (13) above shows that γm is proportional to di. That is, the size of the incident collimated beam diameter di determines the size of the outer diameter (2γm) of the rotating polygon mirror 4. Therefore, as shown in (10) above,
Since the incident collimated beam diameter d 1 in this device is half the beam diameter d 0 in the conventional device, the rotating polygon mirror 21 (FIGS. 6 and 7) of this device can be significantly miniaturized. Further, in the rotating polygon mirror 21 (FIGS. 6 and 7), the tilting error of each mirror surface 21a poses a manufacturing problem. If the inclination of the mirror surface 21a is ψt, the positional deviation error ε of the imaging point on the image plane 1a is ε= 1 tanψt≒ 1 ψt∴ψt≒ε/ 1 . 1 is the focal length of the F/θ lens. Therefore, the smaller the focal length, the larger the allowable range of mirror tilt error, which is advantageous in manufacturing a rotating mirror. As described above in detail, there are many advantages when using the two F/θ lenses 16 and 16'.
However, in practice, as shown in FIG.
a and 16a' must be parallel and incident on the image plane 1a. In this case, as shown in the figure, the F/θ lens 1
Since the respective scanning sections 1 and 2 by 6 and 16' overlap, in this state, two F・θ
The advantage of using lenses 16, 16' is lost. In order to eliminate this overlap, it is conceivable to make the rotating mirror 21 very large and to increase the distance between the optical axes 16a and 16a' to about half the pre-scanning width. However, it is practically impossible to increase the size of the rotating mirror 21 in this way. Therefore, in the apparatus of the present invention, opposing plane mirrors are disposed behind each of the F/.theta. lenses 16, 16' to solve the above-mentioned overlapping problem. In other words, 1st in Figure 6
In this embodiment, in addition to the optical system shown in FIG.
Reflection plane mirrors 17, 18 and 17', 18' are respectively arranged behind the lenses 16, 16'. These plane mirrors 17, 18 and 17',
18' is a set of two lenses each with F/θ lens 16,
16', respectively, and serve to solve the above-mentioned overlap problem. Also,
The second embodiment shown in FIG. 7 is applied to a laser printer. In this embodiment, one plane mirror 19, 19' is arranged behind each F/theta lens 16, 16'. In this case, the plane mirrors 19, 19' are F/θ lenses 16, 1
One mirror for each of the mirrors 6' serves the same role as the plane mirror of the first embodiment. (7) Effects of the Invention As explained in detail above, the optical scanning device of the present invention has the advantage that it can be extremely miniaturized by including two scanning lenses that share the entire scanning width. There is. In other words, although it is small, it has the great effect of being able to scan a wide scanning width.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来の光走査装置を露光装置として備
えたレーザプリンタの概略図、第2図は第1図の
光走査装置の光学系の平面図、第3図はF・θレ
ンズの原理を説明するための図、第4図と第5図
は本発明の原理を説明するための図、第6図は本
発明の第1実施例の斜視図、第7図は本発明の第
2実施例の平面図、第8図は第7図に示す装置の
斜視図である。 1……フオトコンドラム、1a……像面、1
5,15′……半導体レーザ、16,16′……
F・θレンズ、16a,16′a……光軸、17,
17′,18,18′,19,19′……反射用平
面鏡、20,20′……コリメートレンズ、21
……回転多面鏡、21a……回転鏡面、……全
走査幅、12……分割走査幅。
Fig. 1 is a schematic diagram of a laser printer equipped with a conventional optical scanning device as an exposure device, Fig. 2 is a plan view of the optical system of the optical scanning device shown in Fig. 1, and Fig. 3 shows the principle of an F/θ lens. Figures 4 and 5 are diagrams for explaining the principle of the present invention. Figure 6 is a perspective view of the first embodiment of the invention, and Figure 7 is a second embodiment of the invention. An example plan view, FIG. 8, is a perspective view of the apparatus shown in FIG. 1... Photocon drum, 1a... Image surface, 1
5, 15'... Semiconductor laser, 16, 16'...
F/θ lens, 16a, 16'a...optical axis, 17,
17', 18, 18', 19, 19'... Reflecting plane mirror, 20, 20'... Collimating lens, 21
... Rotating polygon mirror, 21a ... Rotating mirror surface, ... Total scanning width, 1 , 2 ... Divided scanning width.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 単一の回転多面鏡と、各組がレーザ光源部と
走査用レンズ系とを有する2組の走査光学系を有
し、これら2組の走査光学系を回転多面鏡の夫々
異なる面を利用し得るように回転多面鏡の周囲に
配置すると共に、上記回転多面鏡の異なる面から
の走査光が走査像面上で同一直線となるように上
記走査光学系を配置し、且つ上記各走査用レンズ
系の後方に2組の走査光学系からの走査光が互い
にオーバラツプするのを防止する反射鏡を付設
し、以て前記各走査用レンズ系の持つ走査幅を
夫々12とする時、走査光学系全体の走査幅
が略=12となるようにしたことを特徴
とする光走査装置。 2 上記2個の走査用レンズの焦点距離が同一で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記
載の光走査装置。 3 上記レーザ光源部は半導体レーザとその出力
光を平行光にするコリメートレンズとを有するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の光
走査装置。
[Claims] 1. A single rotating polygon mirror, two sets of scanning optical systems each having a laser light source section and a scanning lens system, and these two sets of scanning optical systems are connected to a rotating polygon mirror. The scanning optical system is arranged around a rotating polygon mirror so that different surfaces of the rotating polygon mirror can be used, and the scanning optical system is arranged so that scanning lights from different surfaces of the rotating polygon mirror are aligned in the same straight line on the scanning image plane. , and a reflecting mirror for preventing the scanning lights from the two sets of scanning optical systems from overlapping with each other is attached to the rear of each of the scanning lens systems, so that the scanning width of each of the scanning lens systems is reduced to 1 . , 2 , the scanning width of the entire scanning optical system is approximately = 1 + 2 . 2. The optical scanning device according to claim 1, wherein the two scanning lenses have the same focal length. 3. The optical scanning device according to claim 1, wherein the laser light source section includes a semiconductor laser and a collimating lens that converts the output light from the semiconductor laser into parallel light.
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