JPH04283718A - Exposure device - Google Patents

Exposure device

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JPH04283718A
JPH04283718A JP3047979A JP4797991A JPH04283718A JP H04283718 A JPH04283718 A JP H04283718A JP 3047979 A JP3047979 A JP 3047979A JP 4797991 A JP4797991 A JP 4797991A JP H04283718 A JPH04283718 A JP H04283718A
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light
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mirror
max
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陽治 伯耆
Kiyohisa Yanagida
柳田 精久
Takuzo Ikeyama
池山 卓三
Minoru Takano
稔 高野
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Fujitsu Ltd
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Abstract

PURPOSE:To offer the exposure device which has no variance in beam diameter on a photosensitive body even if there is variance in the divergence angle of a semiconductor laser and forms a sharp image as to an exposure device used for an image formation device such as a printer, facsimile equipment, a copying machine, etc., employing an electrophotography system. CONSTITUTION:This device is equipped with a light source 10 which emits divergent scanning light from a fixed position and a rotary elliptic surface mirror 11 which is arranged having an aperture surface within a range of the minimum divergence angle thetamin of the scanning light emitted by the light source 10 and can rotate or swing around the focus or an axis passing its specific nearby range in a main scanning direction. The scanning light from the light source 10 is made incident on the rotary elliptic surface mirror 11 and a photosensitive body 12 is scanned with latent image formation light deflected by the rotation or swinging.

Description

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

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真方式を採用す
る例えばプリンタ、ファクシミリ、複写機等の画像形成
装置に用いられる露光装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exposure apparatus used in image forming apparatuses such as printers, facsimile machines, and copying machines that employ electrophotography.

【0002】近年、電子写真方式を採用して高品質の画
像が得られるようにしたプリンタ、ファクシミリ、複写
機等の画像形成装置が開発され、実用に供されている。 かかる画像形成装置においては、印刷すべき画像に対応
した潜像を感光体上に形成するために、例えばレーザ光
等の光を該感光体に照射して走査を行なう露光装置が用
いられている。
[0002] In recent years, image forming apparatuses such as printers, facsimile machines, and copying machines that employ electrophotography to obtain high-quality images have been developed and put into practical use. Such image forming apparatuses use an exposure device that scans the photoreceptor by irradiating the photoreceptor with light, such as a laser beam, in order to form a latent image corresponding to the image to be printed on the photoreceptor. .

【0003】かかる露光装置では、光の収束や偏向のた
めにレンズ、ミラー等の多数の光学素子から構成される
光学系が用いられている。したがって、露光装置自体の
構造が複雑且つ大型化するとともに、高価なものとなっ
ていた。そこで、簡単な構造で小型化が可能であり、且
つ安価な露光装置が望まれている。
[0003] Such an exposure apparatus uses an optical system composed of a large number of optical elements such as lenses and mirrors for convergence and deflection of light. Therefore, the structure of the exposure apparatus itself has become complicated and large, and it has also become expensive. Therefore, there is a need for an exposure apparatus that has a simple structure, can be miniaturized, and is inexpensive.

【0004】0004

【従来の技術】従来の画像形成装置においては、像担持
体としての感光体上に潜像を形成するために、露光装置
が用いられている。
2. Description of the Related Art In conventional image forming apparatuses, an exposure device is used to form a latent image on a photoreceptor as an image carrier.

【0005】かかる露光装置は、記録すべき情報に応じ
た光を発生するための、例えば半導体レーザ、該半導体
レーザから出射される発散ビームのビーム径を絞るとと
もに平行光に変換するコリメートレンズ、該コリメート
レンズでビーム径が絞られ平行光に変換されたレーザビ
ームの収差を補正するためのシリンドリカルレンズ、該
シリンドリカルレンズにより補正されたレーザビームを
偏向するための回転多面鏡(ポリゴンミラー)又は揺動
する一面鏡、これら鏡で偏向されたレーザビームの走査
速度を補正して感光体上に結像させるためのfθレンズ
又はarcsinθレンズ等によって構成されている。
Such an exposure apparatus includes, for example, a semiconductor laser to generate light according to information to be recorded, a collimating lens that narrows down the beam diameter of a diverging beam emitted from the semiconductor laser and converts it into parallel light, and A cylindrical lens for correcting aberrations of a laser beam whose beam diameter is narrowed down by a collimating lens and converted into parallel light, and a rotating polygon mirror or swinging for deflecting the laser beam corrected by the cylindrical lens. It is composed of a one-sided mirror, an f-theta lens or an arc-sin theta lens for correcting the scanning speed of the laser beam deflected by these mirrors and forming an image on the photoreceptor.

【0006】かかる露光装置においては、例えばホスト
装置から送られてきた、印刷すべき画像に対応した記録
情報に所定の変調がかけられて半導体レーザに供給され
る。これにより、半導体レーザが記録情報に応じた点滅
、つまり発光が行われる。
[0006] In such an exposure apparatus, recorded information corresponding to an image to be printed, which is sent from, for example, a host device, is subjected to a predetermined modulation and then supplied to a semiconductor laser. As a result, the semiconductor laser blinks, that is, emits light, in accordance with the recorded information.

【0007】この半導体レーザから出射されるレーザビ
ームは、一般に、発散性ビームである。この発散性ビー
ムはコリメートレンズで平行光に変換される。また、こ
のコリメートレンズでは、光束が所定のビーム径になる
ように絞られる。
The laser beam emitted from this semiconductor laser is generally a diverging beam. This diverging beam is converted into parallel light by a collimating lens. Further, this collimating lens focuses the light beam to a predetermined beam diameter.

【0008】このコリメートレンズを通過したレーザビ
ームのビーム径は楕円形であるが、シリンドリカルレン
ズを通過することによりその収差が補正されて略真円に
変換され、回転多面鏡又は一面鏡に入射される。この際
、回転多面鏡は一定速度で回転し、一面鏡は一定速度で
揺動している。したがって、これら回転多面鏡又は一面
鏡で反射されたレーザビームは、等角速度で偏向される
。したがって、このままでは感光体上では等速度走査と
はならず、感光体の中央付近では低速、両端付近では高
速走査が行われることになる。
The diameter of the laser beam that has passed through this collimating lens is elliptical, but by passing through the cylindrical lens, its aberrations are corrected and the beam is converted into a nearly perfect circle, which is then incident on a rotating polygon mirror or a single mirror. Ru. At this time, the rotating polygon mirror rotates at a constant speed, and the one-sided mirror swings at a constant speed. Therefore, the laser beam reflected by these rotating polygon mirrors or single mirrors is deflected at a constant angular velocity. Therefore, in this state, uniform speed scanning will not be performed on the photoreceptor, but low speed scanning will be performed near the center of the photoreceptor, and high speed scanning will be performed near both ends.

【0009】そこで、回転多面鏡又は一面鏡で反射され
たレーザビームは、fθレンズ又はarcsinθレン
ズを通過することにより感光体上で等速度走査になるよ
うに変換され、該感光体上に結像される。そして、点滅
するレーザビームにより感光体が等速度で走査され、一
様帯電された感光体表面が記録情報に応じて除電され、
潜像が形成される。
Therefore, the laser beam reflected by the rotating polygonal mirror or the single-sided mirror is converted to scan at a constant velocity on the photoreceptor by passing through an fθ lens or an arcsinθ lens, and an image is formed on the photoreceptor. be done. Then, the photoreceptor is scanned at a constant speed by a flashing laser beam, and the uniformly charged surface of the photoreceptor is neutralized according to the recorded information.
A latent image is formed.

【0010】0010

【発明が解決しようとする課題】このような従来の露光
装置では、上述のように、多くの光学素子を必要とする
ので装置の小型化、低価格化が阻まれていた。
SUMMARY OF THE INVENTION As described above, such a conventional exposure apparatus requires a large number of optical elements, which hinders miniaturization and cost reduction of the apparatus.

【0011】そこで、ガルバノ方式を採用する露光装置
において、ミラー部に曲面ミラーを用い、該ミラーに集
光の機能等を持たせることにより、シリンドリカルレン
ズ等の補正用のレンズを不要にした曲面ガルバノミラー
・スキャナが、本発明者等により考えられている。この
曲面ガルバノミラー・スキャナを適用した露光装置によ
れば、削除されたレンズ等の光学素子の分だけ装置を小
型化でき、大幅な価格の低減ができるという利点を有す
る。
[0011] Therefore, in an exposure apparatus that employs a galvano system, a curved mirror is used in the mirror section and the mirror has a function of condensing light, etc., thereby eliminating the need for a correction lens such as a cylindrical lens. A mirror scanner is contemplated by the inventors. An exposure apparatus to which this curved galvanomirror scanner is applied has the advantage that the apparatus can be made smaller by the amount of optical elements such as lenses that are removed, and the cost can be significantly reduced.

【0012】しかしながら、上記曲面ガルバノミラー・
スキャナにおいて、半導体レーザからの発散性のレーザ
光を上記曲面ミラーで反射して感光体上に結像させよう
とする場合に、半導体レーザの拡がり角がばらつくと、
感光体上でのビーム径もばらつき、ひいては鮮明な潜像
を形成できないという問題が残っていた。
However, the above-mentioned curved galvanometer mirror
In a scanner, when trying to reflect divergent laser light from a semiconductor laser on the curved mirror to form an image on the photoreceptor, if the divergence angle of the semiconductor laser varies,
The problem remained that the beam diameter on the photoreceptor also varied, and that a clear latent image could not be formed.

【0013】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
ので、半導体レーザの拡がり角がばらついても感光体上
でのビーム径はばらつかず、鮮明な潜像を形成できる露
光装置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an exposure device that can form a clear latent image without varying the beam diameter on the photoreceptor even if the divergence angle of the semiconductor laser varies. The purpose is to

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明の露光装置は、図
1に原理的に示すように、固定位置から発散性の走査光
を発生する光源10と、該光源10が発生する走査光の
最小拡がり角θmin の範囲内に開口面を有するよう
に配置され、その焦点又はその近傍所定範囲を通る軸を
中心に主走査方向に回転又は揺動される回転楕円面ミラ
ー11とを具備し、該回転楕円面ミラー11は、前記光
源10から発生される走査光を入射し、その回転又は揺
動により偏向された潜像形成光で感光体12上の走査を
行うことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] As shown in principle in FIG. 1, the exposure apparatus of the present invention includes a light source 10 that generates divergent scanning light from a fixed position, and a light source 10 that generates divergent scanning light from a fixed position. an ellipsoidal mirror 11 arranged to have an aperture within the range of the minimum divergence angle θ min and rotated or oscillated in the main scanning direction about an axis passing through the focal point or a predetermined range in the vicinity thereof; The spheroidal ellipsoidal mirror 11 is characterized by receiving the scanning light generated from the light source 10 and scanning the photoreceptor 12 with latent image forming light that is deflected by its rotation or swinging.

【0015】[0015]

【作用】本発明は、例えば半導体レーザ等の発散性を有
する光源10からの走査光を受光する回転楕円面ミラー
11の開口面が、上記光源10の最小拡がり角θmin
 の範囲内に位置するように配設し、該回転楕円面ミラ
ー11は、その焦点又はその近傍所定範囲を通る軸を中
心に主走査方向に回転又は揺動して走査光を偏向し、該
回転楕円面ミラー11で偏向された光を潜像形成光とし
て感光体12上を走査する。
[Operation] In the present invention, the aperture surface of the spheroidal mirror 11 that receives the scanning light from the light source 10 having a diverging property such as a semiconductor laser has a minimum divergence angle θmin of the light source 10.
The spheroidal mirror 11 rotates or oscillates in the main scanning direction about an axis that passes through the focal point or a predetermined range near the focal point to deflect the scanning light. The light deflected by the spheroidal mirror 11 is scanned over the photoreceptor 12 as latent image forming light.

【0016】このように、回転楕円面ミラー11の開口
面を、上記光源10の最小拡がり角θmin の範囲内
に位置せしめたので、その開口面の全面が常時光源10
からの走査光を受光して潜像形成光として反射される。 したがって、光源10の拡がり角がばらついても感光体
12上でのビーム径はばらつかず、鮮明な潜像を形成で
きるものとなっている。
As described above, since the aperture surface of the spheroidal mirror 11 is positioned within the range of the minimum divergence angle θmin of the light source 10, the entire surface of the aperture surface is always exposed to the light source 10.
The scanning light is received and reflected as latent image forming light. Therefore, even if the divergence angle of the light source 10 varies, the beam diameter on the photoreceptor 12 does not vary, making it possible to form a clear latent image.

【0017】[0017]

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。
Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0018】図2は、本発明の露光装置の一実施例の要
部の構成を、簡略化して示した図である。
FIG. 2 is a diagram showing, in a simplified manner, the configuration of essential parts of an embodiment of the exposure apparatus of the present invention.

【0019】図において、10は光源としての半導体レ
ーザであり、形成すべき画像に応じて点滅するレーザ光
(走査光)を発生するものである。この半導体レーザ1
0が発生する光は発散性を有し、その発散方向に応じて
拡がり角が異なるのが一般的である。
In the figure, reference numeral 10 denotes a semiconductor laser as a light source, which generates a laser beam (scanning beam) that blinks in accordance with the image to be formed. This semiconductor laser 1
Generally, the light generated by 0 has a divergent property, and the angle of spread differs depending on the direction of the divergence.

【0020】12は感光体としての感光体ドラムである
。この感光体ドラム12は、例えば図示矢印A方向(以
下、「副走査方向」という)に回転されながら形成され
た静電潜像を担持するものである。即ち、図示しない帯
電器により一様に帯電され、副走査方向に移動する感光
体ドラム12の表面が、生成すべき画像に応じて点滅す
る潜像形成光により図示矢印BC方向(以下、「主走査
方向」という)に走査され、光照射された部分が除電さ
れて静電潜像が形成される。
Reference numeral 12 denotes a photosensitive drum as a photosensitive member. The photosensitive drum 12 carries an electrostatic latent image formed while being rotated, for example, in the direction of arrow A in the figure (hereinafter referred to as the "sub-scanning direction"). That is, the surface of the photoreceptor drum 12, which is uniformly charged by a charger (not shown) and moves in the sub-scanning direction, is moved in the direction of the arrow BC (hereinafter referred to as "main") by the latent image forming light that blinks in accordance with the image to be generated. The image is scanned in the scanning direction (referred to as "scanning direction"), and the portion irradiated with light is charged and an electrostatic latent image is formed.

【0021】なお、この感光体ドラム12に形成された
静電潜像は、トナーが付着されることにより現像されて
トナー像が形成され、該トナー像が用紙に転写されて定
着されることにより、用紙上に画像が形成されることに
なる。
The electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 12 is developed by adhering toner to form a toner image, and the toner image is transferred to paper and fixed. , an image will be formed on the paper.

【0022】11は回転楕円面ミラーである。回転楕円
面ミラー11は、2つの焦点で形成される楕円を、該2
つの焦点を通る軸を中心に回転させた際に形成される回
転楕円面の一部を切り取って構成されるものである。
Reference numeral 11 is an ellipsoidal mirror of revolution. The spheroidal mirror 11 rotates an ellipse formed by two focal points.
It is constructed by cutting out a part of the spheroidal surface that is formed when the object is rotated around an axis that passes through two focal points.

【0023】この回転楕円面ミラー11は、樹脂或いは
硝子等でモールド成形され、反射面となる凹面に高反射
率を有する金属材料等を蒸着して作成される。
The spheroidal mirror 11 is molded of resin, glass, or the like, and is fabricated by vapor-depositing a metal material or the like having a high reflectance on a concave surface that serves as a reflective surface.

【0024】このようにして作成された回転楕円面ミラ
ー11は、該回転楕円面ミラー11の第1の焦点に上記
光源としての半導体レーザ10が位置し、第2の焦点に
感光体ドラム12の表面の結像点が位置するように配設
される。
The spheroidal mirror 11 thus produced has the semiconductor laser 10 as the light source located at the first focal point of the spheroidal mirror 11, and the photosensitive drum 12 located at the second focal point. It is arranged so that the imaging point on the surface is located.

【0025】13は駆動モータである。この駆動モータ
13の軸14には、上記回転楕円面ミラー11が固着さ
れる構成となっている。上記駆動モータ13は、図示矢
印D又はEの一方向のみに回転されるか、または、図示
矢印D及びEの方向に交互に所定角度をもって回転(揺
動)するように制御される。
13 is a drive motor. The spheroidal mirror 11 is fixed to the shaft 14 of the drive motor 13. The drive motor 13 is controlled so as to be rotated only in one direction of arrows D and E in the figure, or to rotate (swing) alternately at a predetermined angle in the directions of arrows D and E in the figure.

【0026】図3は、図2における回転楕円面ミラー1
1の2つの焦点を通る面(図2のSで示す)で切断した
断面図である。光源としての半導体レーザ10は、第1
の焦点(発光点)に置かれ、この発光点から発せられた
光は回転楕円面ミラー11で反射され、感光体ドラム1
2の表面にある第2の焦点(結像点)15に収束される
。なお、16は回転楕円面ミラー11の回転軸である。
FIG. 3 shows the spheroidal mirror 1 in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along a plane (indicated by S in FIG. 2) passing through two focal points of FIG. The semiconductor laser 10 as a light source has a first
The light emitted from this light emitting point is reflected by the spheroidal mirror 11, and the light is emitted from the photoreceptor drum 1.
The image is focused on a second focal point (imaging point) 15 on the surface of the lens. Note that 16 is the rotation axis of the spheroidal mirror 11.

【0027】この回転楕円面ミラー11の楕円形状は、
次式で表すことができる。
The elliptical shape of this spheroidal mirror 11 is as follows:
It can be expressed by the following formula.

【0028】 ここで、aは楕円の長径であり、bは楕円の短径である
。このように構成される露光装置は次のように動作する
Here, a is the major axis of the ellipse, and b is the minor axis of the ellipse. The exposure apparatus configured as described above operates as follows.

【0029】即ち、形成すべき画像に応じた信号が半導
体レーザ10に供給されると、該半導体レーザ10は、
該信号に応じて発光する。第1の焦点に置かれた半導体
レーザ10から発生された光線は走査光として回転楕円
面ミラー11に照射される。そして、この回転楕円面ミ
ラー11で反射された光線は潜像形成光として、楕円面
鏡の性質から、第2の焦点に到達される。
That is, when a signal corresponding to the image to be formed is supplied to the semiconductor laser 10, the semiconductor laser 10
It emits light in response to the signal. The light beam generated from the semiconductor laser 10 placed at the first focal point is irradiated onto the spheroidal mirror 11 as scanning light. The light beam reflected by the spheroidal mirror 11 reaches the second focal point as latent image forming light due to the nature of the ellipsoidal mirror.

【0030】ここに、半導体レーザ10から発せられる
光は発散光束であるところ、第1の焦点から発せられた
全ての光線は、第2の焦点を通ることから、第2の焦点
に集束される。これにより、予め設定された集光ビーム
径で感光体ドラム12上に結像し、感光体ドラム12上
の該当部分を除電する。
Here, since the light emitted from the semiconductor laser 10 is a diverging beam, all the light rays emitted from the first focal point pass through the second focal point, so they are converged at the second focal point. . As a result, an image is formed on the photoreceptor drum 12 with a preset focused beam diameter, and the corresponding portion on the photoreceptor drum 12 is neutralized.

【0031】かかる動作を、駆動モータ13の駆動によ
って回転又は揺動される回転楕円面ミラー11により、
感光体ドラム12上での結像位置を主走査方向に移動し
ながら繰り返し実行する。1ライン分の主走査が完了し
たら、回転により1走査ラインピッチ分だけ副走査方向
に移動された感光体ドラム12に対して、上記と同様の
動作が行われる。このような動作を、例えば1ページ分
繰り返し実行し、感光体ドラム12の表面上に1ページ
分の静電潜像が得られる。
This operation is performed by the spheroidal mirror 11 which is rotated or oscillated by the drive of the drive motor 13.
This is repeatedly executed while moving the image forming position on the photosensitive drum 12 in the main scanning direction. When the main scanning for one line is completed, the same operation as described above is performed on the photosensitive drum 12, which has been moved in the sub-scanning direction by one scanning line pitch due to rotation. Such an operation is repeated for one page, for example, to obtain one page of electrostatic latent images on the surface of the photoreceptor drum 12.

【0032】かかる構成の露光装置によれば、半導体レ
ーザ10から発生された発散性を有するビームを平行光
に変換する光学系等が不要となり、露光装置の構成が簡
単になるという利点がある。
The exposure apparatus having such a structure has the advantage that an optical system or the like for converting the divergent beam generated by the semiconductor laser 10 into parallel light is unnecessary, and the structure of the exposure apparatus becomes simple.

【0033】次に、上記回転楕円面ミラー11の大きさ
及び配設位置について説明する。
Next, the size and location of the spheroidal mirror 11 will be explained.

【0034】この実施例では、図4に示すように、回転
楕円面ミラー11は、半導体レーザ10の拡がり角θの
範囲内に完全に内包される位置に配設される。
In this embodiment, as shown in FIG. 4, the spheroidal mirror 11 is disposed at a position completely within the range of the divergence angle θ of the semiconductor laser 10.

【0035】ここで、回転楕円面ミラー11が有すべき
開口の寸法(入射ビーム径)di と感光体ドラム12
上の集光ビーム径do との関係は下記式による。
Here, the size of the aperture (the incident beam diameter) di that the spheroidal mirror 11 should have and the photosensitive drum 12
The relationship with the above focused beam diameter do is based on the following formula.

【0036】dm i =(k・f・λ)/dm o…
(4) 式ds i =(k・f・λ)/ds o …
(5) 式ここで、各パラメータは以下の通りであり、
図5に示すように定義される。すなわち、同図(a)は
側面図であり、同図(b)は図中上方から下方に向かっ
て開口面を垂直に投影した図、同図(c)は結像される
集光ビーム形状をビームの照射方向から見て、更に拡大
して示す図である。
[0036] dm i =(k・f・λ)/dm o...
(4) Formula ds i = (k・f・λ)/ds o...
(5) Formula where each parameter is as follows,
It is defined as shown in FIG. That is, Figure (a) is a side view, Figure (b) is a vertical projection of the aperture plane from top to bottom in the figure, and Figure (c) is the shape of the focused beam. FIG. 2 is a further enlarged view when viewed from the beam irradiation direction.

【0037】 dm i :主走査方向の入射ビーム径(1/e2 の
値)dm o :主走査方向の集光ビーム径(1/e2
 の値)ds i :副走査方向の入射ビーム径(1/
e2 の値)ds o :副走査方向の集光ビーム径(
1/e2 の値)f:結像距離 λ:波長 k:係数 但し、k=(4/π)〜2.5であり、通常は1.6〜
1.8程度である。収差がなければ4/πであり、収差
に応じて2.5程度まで大きくなる。
dm i : Incident beam diameter in the main scanning direction (value of 1/e2) dm o : Condensed beam diameter in the main scanning direction (value of 1/e2
value) ds i: Incident beam diameter in the sub-scanning direction (1/
e2 value) ds o: Condensed beam diameter in the sub-scanning direction (
1/e2 value) f: imaging distance λ: wavelength k: coefficient However, k = (4/π) ~ 2.5, usually 1.6 ~
It is about 1.8. If there is no aberration, it is 4/π, and increases to about 2.5 depending on the aberration.

【0038】なお、上記(4) 式、(5) 式は、半
導体レーザ10の発光方向に対して回転楕円面ミラー1
1を垂直に配設した場合の関係式であり、回転楕円面ミ
ラー11を傾けて使用する場合は、入射ビーム径di 
は、それに見合う入射角に対応する寸法に換算して求め
られる。
Note that the above equations (4) and (5) are based on the relationship between the ellipsoidal mirror 1 of rotation and the light emission direction of the semiconductor laser 10.
1 is arranged vertically, and when the spheroidal mirror 11 is used at an angle, the incident beam diameter di
is calculated by converting it into a dimension corresponding to an appropriate angle of incidence.

【0039】また、光源(半導体レーザ11)と回転楕
円面ミラー11との距離fc は、下式の範囲で決定さ
れる。
Further, the distance fc between the light source (semiconductor laser 11) and the spheroidal mirror 11 is determined within the range of the following formula.

【0040】主走査方向の距離fc の最小値fc m
 min は     fc m min =dm i /{2sin
(θm max /2)}…(6) 式主走査方向の距
離fc の最大値fc m max は    fc 
m max =dm i /{2sin(θm min
 /2)}…(7) 式副走査方向の距離fc の最小
値fc s min は    fc s min =
ds i /{2sin(θs max /2)}…(
8) 式  副走査方向の距離fc の最大値fc s
 max は    fc s max =ds i 
/{2sin(θs min /2)}…(9) 式こ
こで、各パラメータは下記の通りであり、図6に示すよ
うに定義される。同図(a)は主走査方向、同図(b)
は副走査方向の拡がり角を示している。
Minimum value fc m of distance fc in the main scanning direction
min is fc m min = dm i /{2sin
(θm max /2)}...(6) The maximum value fc m max of the distance fc in the main scanning direction is fc
m max =dm i /{2sin(θm min
/2)}...(7) The minimum value fc s min of the distance fc in the sub-scanning direction is fc s min =
ds i /{2sin(θs max /2)}…(
8) Formula Maximum value fc s of distance fc in the sub-scanning direction
max is fc s max = ds i
/{2sin(θs min /2)} (9) where each parameter is as follows and defined as shown in FIG. The figure (a) is in the main scanning direction, the figure (b)
indicates the spread angle in the sub-scanning direction.

【0041】dm i 、dm o 、ds i 、d
s o については上記と同じ         θm max :主走査方向の拡がり
角の最大値(1/e2 の値)        θm 
min :主走査方向の拡がり角の最小値(1/e2 
の値)        θs max :副走査方向の
拡がり角の最大値(1/e2 の値)        
θs min :副走査方向の拡がり角の最小値(1/
e2 の値)上記パラメータのうち、dm o 、ds
 o 、k、f、λは、当該装置の仕様等から一意的に
決められるものである。
dm i , dm o , ds i , d
s o is the same as above θm max: Maximum value of the spread angle in the main scanning direction (value of 1/e2) θm
min: Minimum value of the spread angle in the main scanning direction (1/e2
value) θs max: Maximum value of the spread angle in the sub-scanning direction (value of 1/e2)
θs min: Minimum value of the spread angle in the sub-scanning direction (1/
e2 value) Among the above parameters, dm o , ds
o, k, f, and λ are uniquely determined based on the specifications of the device.

【0042】したがって、(4) 式、(5) 式より
、dm i 、ds i が決まる。つまり、回転楕円
面ミラー11の開口寸法が決定される。
Therefore, dm i and ds i are determined from equations (4) and (5). That is, the aperture size of the spheroidal mirror 11 is determined.

【0043】また、光源(半導体レーザ11)とミラー
(回転楕円面ミラー11)との距離fc は、θm m
ax 、θm min 、θs max 、θs mi
n は半導体レーザ10の特性により一意的に決まるの
で、上記dm i 、ds i が決まることにより、
(6) 式〜(9) 式により算出される。
Further, the distance fc between the light source (semiconductor laser 11) and the mirror (spheroidal mirror 11) is θm m
ax , θm min , θs max , θs mi
Since n is uniquely determined by the characteristics of the semiconductor laser 10, by determining the above dmi and ds i,
Calculated using equations (6) to (9).

【0044】したがって、回転楕円面ミラー11の全面
を開口として用いる場合、主走査方向のミラーサイズを
Mm 、副走査方向のミラーサイズをMs とすると、
それぞれ下記(1) 式及び(2) 式の範囲で定める
と良い。
Therefore, when the entire surface of the spheroidal mirror 11 is used as an aperture, if the mirror size in the main scanning direction is Mm and the mirror size in the sub-scanning direction is Ms, then
It is best to define them within the range of formulas (1) and (2) below, respectively.

【0045】 2fc m min ・ sin(θm min /2
) ≦Mm ≦2fc m max ・ sin(θm
 max /2) …(1) 式2fc s min 
・ sin(θs min /2) ≦Ms ≦2fc
 s max ・ sin(θs max /2) …
(2) 式この場合、Mm =dm i 、Ms =d
s i とすると、半導体レーザ10が発生する光を最
も効率良く受光することがでることになる。
2fc m min · sin (θm min /2
) ≦Mm ≦2fc m max・sin(θm
max /2) ...(1) Formula 2fc s min
・sin(θs min /2) ≦Ms ≦2fc
s max ・sin(θs max /2)...
(2) Formula In this case, Mm = dmi, Ms = d
When s i , the light generated by the semiconductor laser 10 can be received most efficiently.

【0046】図4に示した実施例は、このようにして算
出されたサイズの回転楕円面ミラー11を用いて露光装
置の走査部を構成した場合を示しており、同図(a)は
斜視図、同図(b)は半導体レーザ10の上方からみた
投影図である。
The embodiment shown in FIG. 4 shows the case where the scanning section of the exposure apparatus is constructed using the spheroidal mirror 11 having the size calculated in this way, and FIG. FIG. 2B is a projection view of the semiconductor laser 10 seen from above.

【0047】かかる構成とすることにより、半導体レー
ザ10が発生する光の拡がり角がばらついても、回転楕
円面ミラー11は常時該拡がり角の範囲内に存在するこ
とになるので感光体ドラム12上でのビーム径はばらず
かず、結像位置では一定の径の集光ビームを得ることが
できる。これにより、潜像形成特性が一定となり、鮮明
な潜像を得ることができるものとなっている。
With this configuration, even if the spread angle of the light generated by the semiconductor laser 10 varies, the spheroidal mirror 11 always exists within the range of the spread angle, so that the light on the photoreceptor drum 12 The beam diameter does not vary, and a condensed beam with a constant diameter can be obtained at the imaging position. As a result, the latent image forming characteristics become constant and a clear latent image can be obtained.

【0048】また、半導体レーザ10の拡がり角の特性
は、主走査方向と副走査方向とが大きく異なる場合があ
る。この場合、図7に示すように、該拡がり角の特性に
応じて回転楕円面ミラー11のサイズを変更することが
できる。
Further, the divergence angle characteristics of the semiconductor laser 10 may be significantly different between the main scanning direction and the sub-scanning direction. In this case, as shown in FIG. 7, the size of the spheroidal mirror 11 can be changed depending on the characteristics of the divergence angle.

【0049】上述した実施例では、回転楕円面ミラー1
1の開口面が全て半導体レーザ10が発生する光の拡が
り角の中に存在する。したがって、回転楕円面ミラー1
1の周辺部に欠けやダレ等があると、反射方向や反射光
量が一定とならず結像位置にて集光ビーム径がばらつい
たり、光量むらが生じたりするので明瞭な結像を得るこ
とができないという欠点がある。
In the embodiment described above, the spheroidal mirror 1
All of the aperture surfaces of the semiconductor laser 10 exist within the spread angle of the light generated by the semiconductor laser 10. Therefore, the spheroidal mirror 1
If there is a chip or sag in the peripheral area of 1, the direction of reflection and the amount of reflected light will not be constant, and the diameter of the condensed beam will vary at the imaging position, and the amount of light will be uneven, so it is difficult to obtain a clear image. The disadvantage is that it cannot be done.

【0050】そこで、かかる問題を解消するために、図
8に示すように、上記ミラーサイズMm 、Ms に相
当する穴21を設けたマスク20を、半導体レーザ10
と回転楕円面ミラー11との間に設ける。そして、上記
穴21を通過した光は全て回転楕円面ミラー11に受光
されるように配置する。これにより、回転楕円面ミラー
11の周辺部には光が照射されず、且つ、該回転楕円面
ミラー11で受光する入射ビーム径は常時一定である。 したがって、結像位置における集光ビーム径も常時一定
となりばらつきは生じない。これにより、感光体ドラム
12上で明瞭な結像を得ることができ、上記実施例の欠
点は解消される。
Therefore, in order to solve this problem, as shown in FIG.
and the spheroidal mirror 11. The arrangement is such that all the light passing through the hole 21 is received by the spheroidal mirror 11. As a result, the periphery of the spheroidal mirror 11 is not irradiated with light, and the diameter of the incident beam received by the spheroidal mirror 11 is always constant. Therefore, the diameter of the condensed beam at the imaging position is also always constant and does not vary. As a result, a clear image can be formed on the photoreceptor drum 12, and the drawbacks of the above embodiments are eliminated.

【0051】上記マスク20の取り付け位置を具体的に
例示すれば、図9に示すように、回転楕円面ミラー11
に直接取り付けことが考えられる。
To specifically illustrate the mounting position of the mask 20, as shown in FIG.
It is possible to attach it directly to the

【0052】また、図10に示すように、半導体レーザ
10に取り付けるように構成しても良い。この構成によ
れば、図9に示す例に比べて駆動モータ13の付加を軽
減することができるという効果がある。
Further, as shown in FIG. 10, it may be configured to be attached to the semiconductor laser 10. This configuration has the effect that the addition of the drive motor 13 can be reduced compared to the example shown in FIG.

【0053】また、上記マスク20は半導体レーザ10
又は回転楕円面ミラー11に取り付けるのではなく、図
11に示すように、これらとは独立に移動可能に構成し
ても良い。かかる構成とすることにより、穴21を通過
する光量を調整することができ、より汎用的に使用でき
るという効果がある。
[0053] Furthermore, the mask 20 is used for the semiconductor laser 10.
Alternatively, instead of being attached to the spheroidal mirror 11, as shown in FIG. 11, it may be configured to be movable independently of these. With this configuration, the amount of light passing through the hole 21 can be adjusted, and there is an effect that the device can be used for more general purposes.

【0054】[0054]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば半
導体レーザの拡がり角がばらついても感光体上でのビー
ム径はばらつかず、鮮明な潜像を形成できる露光装置を
提供することができる。
As described in detail above, the present invention provides an exposure apparatus that can form a clear latent image without varying the beam diameter on the photoreceptor even if the divergence angle of the semiconductor laser varies. be able to.

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

【図1】本発明の原理説明図である。FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention.

【図2】本発明の実施例の構成を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the configuration of an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例の回転楕円面ミラーの配置位置
を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining the arrangement position of the spheroidal mirror according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施例の半導体レーザの発散光の拡が
り角と回転楕円面ミラーとの位置関係を説明するための
図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining the positional relationship between the spread angle of the diverging light of the semiconductor laser and the spheroidal mirror according to the embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例の入射ビーム径と集光ビーム径
との関係を説明するための図である。
FIG. 5 is a diagram for explaining the relationship between the incident beam diameter and the condensed beam diameter in the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施例の拡がり角θと光源−ミラー間
距離fc との関係を説明するための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the divergence angle θ and the light source-mirror distance fc in the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施例の主走査方向の拡がり角が大き
い場合の回転楕円面ミラーの形状と配設位置を説明する
ための図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the shape and arrangement position of the spheroidal mirror when the divergence angle in the main scanning direction is large according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の他の実施例の構成を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing the configuration of another embodiment of the present invention.

【図9】図8において、マスクを回転楕円面ミラーに取
り付けた例を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing an example in which the mask is attached to the spheroidal mirror in FIG. 8;

【図10】図8において、マスクを半導体レーザに取り
付けた例を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an example in which a mask is attached to a semiconductor laser in FIG. 8;

【図11】図8において、マスクを独自で移動可能に取
り付けた例を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing an example in which the mask is independently movably attached in FIG. 8;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10  光源(半導体レーザ) 11  回転楕円面ミラー 12  感光体(感光体ドラム) 20  マスク手段(マスク) 21  穴 10 Light source (semiconductor laser) 11 Spheroidal mirror 12 Photoreceptor (photoreceptor drum) 20 Mask means (mask) 21 Hole

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  固定位置から発散性の走査光を発生す
る光源(10)と、該光源(10)が発生する走査光の
最小拡がり角θmin の範囲内に開口面を有するよう
に配置され、その焦点又はその近傍所定範囲を通る軸を
中心に主走査方向に回転又は揺動される回転楕円面ミラ
ー(11)とを具備し、該回転楕円面ミラー(11)は
、前記光源(10)から発生される走査光を反射し、そ
の回転又は揺動により偏向された潜像形成光で感光体(
12)上の走査を行うことを特徴とする露光装置。
1. A light source (10) that generates divergent scanning light from a fixed position; and a light source (10) disposed so as to have an aperture within the range of the minimum divergence angle θmin of the scanning light generated by the light source (10), an ellipsoidal mirror (11) that is rotated or oscillated in the main scanning direction about an axis that passes through the focal point or a predetermined range in the vicinity thereof, and the ellipsoidal mirror (11) is connected to the light source (10). The latent image forming light that is deflected by the rotation or oscillation of the scanning light reflected from the photoreceptor (
12) An exposure apparatus characterized by performing upper scanning.
【請求項2】  前記光源(10)は半導体レーザであ
ることを特徴とする請求項1記載の露光装置。
2. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the light source (10) is a semiconductor laser.
【請求項3】  前記回転楕円面ミラー(11)の開口
寸法は、前記光源(10)の拡がり角に応じて、主走査
方向と該主走査方向に直交する副走査方向の寸法が決定
されることを特徴とする請求項1記載の露光装置。
3. The aperture size of the spheroidal mirror (11) in the main scanning direction and the sub-scanning direction perpendicular to the main scanning direction is determined according to the spread angle of the light source (10). The exposure apparatus according to claim 1, characterized in that:
【請求項4】  前記回転楕円面ミラー(11)の主走
査方向の開口寸法Mm 及び副走査方向の開口寸法Ms
 は、下記(1) 式、(2) 式の範囲であることを
特徴とする請求項1又は2に記載の露光装置。 2fc m min ・ sin(θm min /2
) ≦Mm ≦2fc m max ・ sin(θm
 max /2) …(1) 式2fc s min 
・ sin(θs min /2) ≦Ms ≦2fc
 s max ・ sin(θs max /2) …
(2) 式ここで、θm min は主走査方向の拡が
り角の最小値、θm max は主走査方向の拡がり角
の最大値、θs min は副走査方向の拡がり角の最
小値、θs max は副走査方向の拡がり角の最大値
、fc m min は拡がり角がθm max の時
の光源(10)と回転楕円面ミラー(11)との距離、
fc m max は拡がり角がθm min の時の
光源(10)と回転楕円面ミラー(11)との距離、f
c s min は拡がり角がθs max の時の光
源(10)と回転楕円面ミラー(11)との距離、fc
 s max は拡がり角がθs min の時の光源
(10)と回転楕円面ミラー(11)との距離、である
4. An aperture size Mm in the main scanning direction and an aperture size Ms in the sub-scanning direction of the spheroidal mirror (11).
3. The exposure apparatus according to claim 1, wherein: is within the range of the following expressions (1) and (2). 2fc m min ・sin (θm min /2
) ≦Mm ≦2fc m max・sin(θm
max /2) ...(1) Formula 2fc s min
・sin(θs min /2) ≦Ms ≦2fc
s max ・sin(θs max /2)...
(2) where θm min is the minimum value of the spread angle in the main scanning direction, θm max is the maximum value of the spread angle in the main scanning direction, θs min is the minimum value of the spread angle in the sub-scanning direction, and θs max is the minimum value of the spread angle in the sub-scanning direction. The maximum value of the spread angle in the scanning direction, fc m min is the distance between the light source (10) and the spheroidal mirror (11) when the spread angle is θm max ,
fc m max is the distance between the light source (10) and the spheroidal mirror (11) when the divergence angle is θm min, f
c s min is the distance between the light source (10) and the spheroidal mirror (11) when the divergence angle is θs max, fc
s max is the distance between the light source (10) and the spheroidal mirror (11) when the divergence angle is θs min .
【請求項5】  前記回転楕円面ミラー(11)の主走
査方向の開口寸法Mm は主走査方向の入射ビーム径d
m i であり、副走査方向の開口寸法Ms は、副走
査方向の入射ビーム径dsi であることを特徴とする
請求項1又は2記載の露光装置。
5. The aperture size Mm of the spheroidal mirror (11) in the main scanning direction is the incident beam diameter d in the main scanning direction.
3. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the aperture size Ms in the sub-scanning direction is the incident beam diameter dsi in the sub-scanning direction.
【請求項6】  固定位置から発散性の走査光を発生す
る光源(10)と、該光源(10)が発生する走査光の
最小拡がり角θmin の範囲内に該走査光の通過穴(
21)を有するように配置されたマスク手段(20)と
、該マスク手段(20)の穴(21)を通過した全走査
光を受光するように開口面が配置され、その焦点又はそ
の近傍所定範囲を通る軸を中心に主走査方向に回転又は
揺動される回転楕円面ミラー(11)とを具備し、該回
転楕円面ミラー(11)は、前記光源(10)から発生
され、前記マスク手段(20)の穴(21)を通過した
走査光を入射し、その回転又は揺動により偏向された潜
像形成光で感光体(12)上の走査を行うことを特徴と
する露光装置。
6. A light source (10) that generates a diverging scanning light from a fixed position, and a passage hole for the scanning light (
21), and an aperture surface is arranged so as to receive all the scanning light that has passed through the hole (21) of the mask means (20), and the aperture surface is arranged so as to receive all the scanning light that has passed through the hole (21) of the mask means (20), an ellipsoidal mirror (11) rotated or oscillated in the main scanning direction about an axis passing through the range, the ellipsoidal mirror (11) is emitted from the light source (10), and the ellipsoidal mirror (11) is emitted from the light source (10) and An exposure apparatus characterized in that scanning light that has passed through a hole (21) in a means (20) is incident, and a photoreceptor (12) is scanned with latent image forming light that is deflected by the rotation or swinging of the scanning light.
【請求項7】  前記マスク手段(20)は、前記回転
楕円面ミラー(11)に固定されていることを特徴とす
る請求項6記載の露光装置。
7. The exposure apparatus according to claim 6, wherein the mask means (20) is fixed to the spheroidal mirror (11).
【請求項8】  前記マスク手段(20)は、前記光源
(10)に固定されていることを特徴とする請求項6記
載の露光装置。
8. The exposure apparatus according to claim 6, wherein the mask means (20) is fixed to the light source (10).
【請求項9】  前記マスク手段(20)は、前記光源
(10)又は前記回転楕円面ミラー(11)とは独立に
移動可能に配設されていることを特徴とする請求項6記
載の露光装置。
9. The exposure method according to claim 6, wherein the mask means (20) is arranged to be movable independently of the light source (10) or the spheroidal mirror (11). Device.
【請求項10】  前記回転楕円面ミラー(11)は、
モールド成形により製造されることを特徴とする請求項
1から9に記載の露光装置。
10. The spheroidal mirror (11) includes:
10. The exposure apparatus according to claim 1, wherein the exposure apparatus is manufactured by molding.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011013627A1 (en) * 2009-07-27 2011-02-03 Suzuki Chihiro Optical unit

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