JPH11271657A - Optical scanning device - Google Patents

Optical scanning device

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JPH11271657A
JPH11271657A JP9537898A JP9537898A JPH11271657A JP H11271657 A JPH11271657 A JP H11271657A JP 9537898 A JP9537898 A JP 9537898A JP 9537898 A JP9537898 A JP 9537898A JP H11271657 A JPH11271657 A JP H11271657A
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JP
Japan
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lens
light
scanning direction
optical system
light source
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP9537898A
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Japanese (ja)
Inventor
Hiromitsu Yamakawa
博充 山川
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Fujinon Corp
Original Assignee
Fuji Photo Optical Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the size of a light spot on a scanned surface by adding a small number of components and to minimize the increase of cost by providing the function of a beam expander in a horizontal scanning direction and a function for forming a line image nearby an optical deflection surface for the constitution of an optical system between a collimating lens and the optical deflection surface. SOLUTION: The lens constitution from a light source 6 to an optical deflection reflecting surface 6 includes the collimating lens 2, a negative cylindrical lens 2 having power only in the horizontal scanning direction, and a positive spherical lens 11. The luminous flux from the light source 1 is collimated by the collimating lens 2 into nearly parallel luminous flux, which is expanded in luminous flux width in the horizontal scanning direction by the said cylindrical lens 10 and positive spherical lens 11 and converged in the vertical scanning direction nearby the optical deflection reflecting surface 6 to form an image. Namely, the function of a beam expander and the function of an image forming lens are obtained only by the two lenses 10 and 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、光源から発せられ
た光束を光偏向手段により反射偏向して被走査面上に走
査する際に、光偏向手段の面倒れによるピッチむらを補
正する機能を備えた光走査装置に関し、特に、光源と光
偏向手段との間にビームエクスパンダ光学系を備えた光
走査装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a function of correcting pitch unevenness due to surface tilt of a light deflecting means when a light beam emitted from a light source is reflected and deflected by a light deflecting means and scans a surface to be scanned. More particularly, the present invention relates to an optical scanning device having a beam expander optical system between a light source and a light deflecting unit.

【0002】[0002]

【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従来
から、レーザビーム等の光ビームを感光材料等の被走査
面上において走査し、この面上に画像を形成するレーザ
プリンタやレーザ製版装置等の光走査装置が知られてい
る。このような光走査装置は、光源から発せられた光ビ
ームを反射偏向して被走査面上を走査せしめる回転多面
鏡等の光偏向手段と、光ビームを被走査面上に結像する
走査結像光学系とを備えてなるものである。
2. Description of the Related Art Conventionally, laser printers, laser plate making apparatuses, and the like, which scan a light beam such as a laser beam on a surface to be scanned such as a photosensitive material and form an image on the surface, have been conventionally used. Is known. Such an optical scanning device includes a light deflecting unit such as a rotary polygon mirror that reflects and deflects a light beam emitted from a light source and scans the surface to be scanned, and a scanning device that forms an image of the light beam on the surface to be scanned. And an image optical system.

【0003】このような光走査装置においては、光偏向
手段の光偏向反射面に面倒れがあった場合、被走査面上
の主走査方向と直交する方向(副走査方向)において、
走査線ごとに光ビームの結像位置が変化して走査線にピ
ッチむらが生じてしまい、良好な画像を得ることができ
ない。このため、光偏向手段の面倒れを補正する機能を
備えた光走査装置が種々知られている。
In such an optical scanning device, when the light deflecting and reflecting surface of the light deflecting means is tilted, a direction (sub scanning direction) orthogonal to the main scanning direction on the surface to be scanned is used.
The imaging position of the light beam changes for each scanning line, causing pitch unevenness in the scanning line, and it is impossible to obtain a good image. For this reason, various optical scanning devices having a function of correcting surface tilt of the light deflecting unit are known.

【0004】例えば、光源と光偏向反射面との間に、光
源側から順に、コリメーティングレンズと副走査方向に
のみパワーを有するシリンドリカルレンズを配設した面
倒れ補正光走査装置では、コリメーティングレンズによ
り光源からの光束を略平行にした後、シリンドリカルレ
ンズにより光偏向反射面近傍に線像を形成する。光偏向
手段の光偏向反射面により偏向反射された光束は、シリ
ンドリカルレンズや走査結像光学系等を介し被走査面上
に結像され、走査される。
For example, in a surface tilt correction optical scanning device in which a collimating lens and a cylindrical lens having power only in the sub-scanning direction are disposed between a light source and a light deflecting / reflecting surface in this order from the light source side, After the light beam from the light source is made substantially parallel by the focusing lens, a line image is formed near the light deflection reflection surface by the cylindrical lens. The light beam deflected and reflected by the light deflecting / reflecting surface of the light deflecting unit forms an image on a surface to be scanned via a cylindrical lens, a scanning image forming optical system, and the like, and is scanned.

【0005】ところで、形成画像の精度向上のために
は、被走査面上での光点寸法を小さくすることが肝要で
ある。主走査方向の光点寸法は走査結像光学系に入射す
る主走査方向に線状な光束の幅に略反比例するので、光
点寸法を小さくするために、一般にコリメーティングレ
ンズの焦点距離を長くして口径を大きくするか、または
コリメーティングレンズ射出後の平行光束幅をビームエ
クスパンダ光学系により拡げる方法が採られている。
In order to improve the accuracy of a formed image, it is important to reduce the size of a light spot on the surface to be scanned. Since the light spot size in the main scanning direction is substantially inversely proportional to the width of a linear light beam incident on the scanning image forming optical system in the main scanning direction, in order to reduce the light spot size, the focal length of the collimating lens is generally set to be smaller. A method has been adopted in which the aperture is increased to increase the aperture, or the width of the parallel light beam after the collimating lens is emitted is expanded by a beam expander optical system.

【0006】しかし、コリメーティングレンズの焦点距
離を長くしたり、口径を大きくすると、コリメーティン
グレンズが大型化してコストが上昇することになる。
However, if the focal length or the diameter of the collimating lens is increased, the size of the collimating lens is increased and the cost is increased.

【0007】他方、ビームエクスパンダ光学系により平
行光束幅を拡げる従来技術として、例えば、図4および
図5に示すものがある。図4および図5は、各々の光走
査装置のうち、光源から光偏向手段の光偏向反射面まで
の構成を示す主走査方向断面図と副走査方向断面図であ
る。
On the other hand, as a conventional technique for expanding the width of a parallel light beam by a beam expander optical system, for example, there is one shown in FIGS. 4 and 5 are a sectional view in the main scanning direction and a sectional view in the sub-scanning direction showing the configuration from the light source to the light deflecting reflection surface of the light deflecting means in each optical scanning device.

【0008】図4に示す光走査光学系は、光源1から光
偏向反射面6の間に、光源側から順に、コリメーティン
グレンズ2、負の球面レンズ3、正の球面レンズ4、お
よび正のシリンドリカルレンズ5が配されており、この
うちの2枚の球面レンズ3、4がビームエクスパンダ光
学系として機能している。
The optical scanning optical system shown in FIG. 4 has a collimating lens 2, a negative spherical lens 3, a positive spherical lens 4, and a positive spherical lens 4, between the light source 1 and the light deflecting / reflecting surface 6, in this order from the light source side. Are arranged, and two spherical lenses 3 and 4 among them function as a beam expander optical system.

【0009】このようにビームエクスパンダ光学系を球
面レンズにより構成すると、コリメーティングレンズ2
から射出された平行光束は、主走査方向、副走査方向と
もに光束幅が拡がることになる。したがって、光偏向反
射面6上に線状に結像させるためには、正のシリンドリ
カルレンズ5の焦点距離をビームエクスパンダ光学系の
倍率分だけ長くしなくてはならず、正のシリンドリカル
レンズ5の寸法が大型化し、さらに装置全体も大型化し
てしまう。シリンドリカルレンズは高価であり、大型化
はそれだけコストアップにつながる。
When the beam expander optical system is constituted by a spherical lens as described above, the collimating lens 2
The parallel light beam emitted from the light source has a wider light beam width in both the main scanning direction and the sub-scanning direction. Therefore, in order to form a linear image on the light deflecting / reflecting surface 6, the focal length of the positive cylindrical lens 5 must be increased by the magnification of the beam expander optical system. The size of the device increases, and the size of the entire device also increases. Cylindrical lenses are expensive, and larger sizes lead to higher costs.

【0010】つぎに、図5に示す光走査光学系は、光源
1から光偏向反射面6の間に、光源側から順に、コリメ
ーティングレンズ2、負のシリンドリカルレンズ7、正
のシリンドリカルレンズ8、および正のシリンドリカル
レンズ9が配されており、このうちの2枚のシリンドリ
カルレンズ7、8がビームエクスパンダ光学系として機
能している。
Next, the optical scanning optical system shown in FIG. 5 includes a collimating lens 2, a negative cylindrical lens 7, and a positive cylindrical lens 8 between the light source 1 and the light deflecting / reflecting surface 6 in order from the light source side. , And a positive cylindrical lens 9, of which two cylindrical lenses 7, 8 function as a beam expander optical system.

【0011】このようにビームエクスパンダ光学系をシ
リンドリカルレンズにより構成すると、コリメーティン
グレンズ2から射出された平行光束は主走査方向にのみ
光束幅を拡げることができる。したがって図4に示す光
走査光学系に比べ装置全体はコンパクトに構成しうる
が、しかし、シリンドリカルレンズのコストは球面レン
ズより高く、これを3枚使用することはコストアップを
招く。
When the beam expander optical system is constituted by a cylindrical lens, the width of the parallel light beam emitted from the collimating lens 2 can be expanded only in the main scanning direction. Therefore, the entire apparatus can be made compact as compared with the optical scanning optical system shown in FIG. 4, but the cost of the cylindrical lens is higher than that of the spherical lens, and using three of them increases the cost.

【0012】また、複数のシリンドリカルレンズを使用
する場合は、それらの頂線(TOP LINE)または底線(BO
TTOM LINE)の方向が合っていないと像質が劣化するた
め、この方向を光学系の光軸を回転軸として精度良く合
わせる必要があり、組立調整にかかる負担が大きい。
When a plurality of cylindrical lenses are used, their top line (TOP LINE) or bottom line (BO
If the direction of the TTOM LINE does not match, the image quality deteriorates. Therefore, it is necessary to precisely match this direction with the optical axis of the optical system as the rotation axis, and the burden on assembly adjustment is large.

【0013】以上の例に示すとおり、ビームエクスパン
ダ光学系を用い平行光束幅を拡げる方法は、光点寸法を
小さくし性能を向上させるために有効なものである。し
かし、その分レンズ部品が増えることになりコストは上
昇するので、その部品点数をできうる限り削減して、コ
ストアップを最小限にとどめることが要望されている。
As shown in the above example, the method of expanding the parallel light beam width using the beam expander optical system is effective for reducing the size of the light spot and improving the performance. However, since the number of lens components increases and the cost increases, it is demanded that the number of such components be reduced as much as possible and the cost increase be minimized.

【0014】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、コリメーティングレンズの焦点距離を長くした
り口径を大きくすることなく、ビームエクスパンダ光学
系を用いることにより被走査面上の光点寸法縮小を達成
する際に、追加される部品点数を削減し、コストアップ
を最小限にとどめうる光走査装置を提供することを目的
とするものである。
The present invention has been made in view of such circumstances, and uses a beam expander optical system without lengthening the focal length of a collimating lens or increasing the diameter of a collimating lens. It is an object of the present invention to provide an optical scanning device capable of reducing the number of components to be added and minimizing cost increase when achieving reduction in light spot size.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明による光走査装置
は、光源と、前記光源からの光束を略平行な光束として
射出するコリメーティングレンズと、光偏向面により光
束を偏向して被走査面上で走査する光偏向手段と、該コ
リメーティングレンズと該光偏向手段の間に配され、該
光偏向手段の主走査方向にのみパワーを有するシリンド
リカルレンズと、このシリンドリカルレンズからの光束
を前記光偏向手段の前記光偏向面上またはその近傍に線
状に結像させる正の球面レンズとを、光源側からこの順
に配設したビームエクスパンダ光学系と、該光偏向手段
により偏向された光束を該被走査面上に結像させる結像
光学系とを備えてなることを特徴とするものである。こ
こで、上記「主走査方向」とは、偏向された光ビームの
被走査面上での軌跡に平行な方向を意味する。
An optical scanning device according to the present invention comprises a light source, a collimating lens that emits a light beam from the light source as a substantially parallel light beam, and a light scanning surface that deflects the light beam by a light deflecting surface. A light deflecting means for scanning on a surface, a cylindrical lens arranged between the collimating lens and the light deflecting means and having power only in the main scanning direction of the light deflecting means, and a light beam from the cylindrical lens. A positive spherical lens that linearly forms an image on or near the light deflecting surface of the light deflecting means, a beam expander optical system disposed in this order from the light source side, and a light deflected by the light deflecting means. An imaging optical system for forming an image of the light beam on the surface to be scanned. Here, the “main scanning direction” means a direction parallel to the trajectory of the deflected light beam on the surface to be scanned.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
形態について説明する。図1は本発明の実施形態に係る
光走査装置の構成を示すものであり、光軸を含む主走査
方向の断面(以下、主走査方向断面と称する)を示す概
略図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention, and is a schematic diagram showing a cross section in the main scanning direction including an optical axis (hereinafter, referred to as a main scanning direction cross section).

【0017】図1に示すように、この光走査装置は、光
源1から発せられた光ビームを略平行光とするコリメー
ティングレンズ2と、ビームエクスパンダ光学系として
機能するとともに光ビームを線状に結像させる、負のパ
ワーを主走査方向にのみ有するシリンドリカルレンズ1
0および正の球面レンズ11と、正の球面レンズ11の
結像位置近傍に光偏向反射面6を有し、光ビームを反射
偏向して被走査面15上に走査する光偏向手段であるポ
リゴンミラー12と、ポリゴンミラー12により反射偏
向された光ビームを被走査面15上に結像するための走
査結像レンズ13aおよび13bと、これらの走査結像
レンズ13a、13bを透過した光ビームを被走査面1
5に向けて反射する、負のパワーを被走査面15上にお
いて主走査方向と略直交する方向(以下、副走査方向と
称する)にのみ有する負のシリンドリカルミラー14と
からなる。
As shown in FIG. 1, the optical scanning device includes a collimating lens 2 for converting a light beam emitted from a light source 1 into substantially parallel light, and a line functioning as a beam expander optical system. Lens 1 having negative power only in the main scanning direction for forming an image
A polygon which has a 0 and a positive spherical lens 11 and a light deflecting / reflecting surface 6 near an image forming position of the positive spherical lens 11 and is a light deflecting means for reflecting and deflecting the light beam to scan on the surface to be scanned 15 A mirror 12, scanning imaging lenses 13 a and 13 b for imaging the light beam reflected and deflected by the polygon mirror 12 on the surface to be scanned 15, and a light beam transmitted through these scanning imaging lenses 13 a and 13 b. Scanned surface 1
The negative cylindrical mirror 14 has a negative power that is reflected toward the scanning surface 5 and has only a negative power on the scanned surface 15 in a direction substantially orthogonal to the main scanning direction (hereinafter, referred to as a sub-scanning direction).

【0018】図2に、本発明の実施形態の、光源1から
光偏向反射面6までの光学系の基本構成を、主走査方向
断面、および主走査方向断面に垂直で光軸を含む面(以
下、副走査方向断面と称する)において示す。また、図
3は本発明の実施形態の、光偏向反射面6から被走査面
15までの光学系の基本構成を示す副走査方向断面図で
ある。
FIG. 2 shows a basic configuration of the optical system from the light source 1 to the light deflection reflection surface 6 according to the embodiment of the present invention in a main scanning direction section and a plane perpendicular to the main scanning direction section and including the optical axis. Hereinafter, this is referred to as a section in the sub-scanning direction). FIG. 3 is a sectional view in the sub-scanning direction showing a basic configuration of an optical system from the light deflection reflecting surface 6 to the surface to be scanned 15 according to the embodiment of the present invention.

【0019】図1および図3において、走査結像レンズ
13a、13b、負のシリンドリカルミラー14とが走
査結像光学系を構成する。そして、光源1から発せられ
た光ビームは、被走査面15上に結像されるとともに、
ポリゴンミラー12が矢印A方向に回転することにより
被走査面15上において矢印B方向に主走査される。さ
らに、副走査方向(矢印C方向)に被走査面15を移動
して画像を形成する。光偏向反射面6と被走査面15
は、副走査方向断面において、走査結像レンズ13a、
13bおよび副走査方向にのみパワーを有する負のシリ
ンドリカルミラー14からなる光学系に対して共役な関
係にあり、これにより光偏向反射面6の面倒れに関して
光学的に補正機能を得ることができる。
1 and 3, the scanning imaging lenses 13a and 13b and the negative cylindrical mirror 14 constitute a scanning imaging optical system. The light beam emitted from the light source 1 is imaged on the surface to be scanned 15 and
As the polygon mirror 12 rotates in the direction of arrow A, the surface is scanned in the direction of arrow B on the surface 15 to be scanned. Further, the scanned surface 15 is moved in the sub-scanning direction (the direction of arrow C) to form an image. Light deflection reflecting surface 6 and scanned surface 15
Are scanning imaging lenses 13a,
13b and a negative cylindrical mirror 14 having power only in the sub-scanning direction is in a conjugate relationship with the optical system, so that a function of optically correcting the tilt of the light deflecting / reflecting surface 6 can be obtained.

【0020】ここで、光源1から光偏向反射面6までの
レンズ構成を上述のように、コリメーティングレンズ
2、主走査方向にのみパワーを有する負のシリンドリカ
ルレンズ10、および正の球面レンズ11とすることに
よる作用効果について述べる。図2に示すように、本実
施形態は、光源1からの光束をコリメーティングレンズ
2で略平行光束とし、主走査方向にのみパワーを有する
負のシリンドリカルレンズ10と正の球面レンズ11に
より、主走査方向の光束幅を拡げるとともに、副走査方
向に関しては光偏向反射面6の近傍に集光させ、線像を
結ばせている。
Here, the lens structure from the light source 1 to the light deflecting / reflecting surface 6 is, as described above, a collimating lens 2, a negative cylindrical lens 10 having power only in the main scanning direction, and a positive spherical lens 11. The operation and effect of the above will be described. As shown in FIG. 2, in the present embodiment, a light beam from a light source 1 is converted into a substantially parallel light beam by a collimating lens 2, and a negative cylindrical lens 10 and a positive spherical lens 11 having power only in the main scanning direction are used. The light beam width in the main scanning direction is increased, and in the sub-scanning direction, light is condensed near the light deflection reflection surface 6 to form a line image.

【0021】すなわち、負のシリンドリカルレンズ10
と正の球面レンズ11は、2枚のレンズだけでビームエ
クスパンダの機能と光偏向反射面6上に線状に結像させ
る結像レンズとしての機能を果たしている。これは、負
のシリンドリカルレンズ10の後側焦点と正の球面レン
ズ11の前側焦点の位置を略一致させ、主走査方向にビ
ームエクスパンダの機能を持たせるとともに、正の球面
レンズ11の後側焦点を光偏向反射面6またはその近傍
に略一致させて、線像を形成させることができることに
よるものである。
That is, the negative cylindrical lens 10
The positive spherical lens 11 has a function of a beam expander and a function of an image forming lens for forming a linear image on the light deflecting / reflecting surface 6 with only two lenses. This is because the position of the rear focal point of the negative cylindrical lens 10 and the position of the front focal point of the positive spherical lens 11 are substantially coincident with each other, so that a function of a beam expander is provided in the main scanning direction. This is because a line image can be formed by making the focal point substantially coincide with the light deflection reflection surface 6 or its vicinity.

【0022】それにより、より少ない部品点数追加でビ
ームエクスパンダ機能を達成し、被走査面15上の光点
寸法をコリメーティングレンズを変更することなしに小
さくすることが可能となる。ここで、負のシリンドリカ
ルレンズ10は主走査方向にのみパワーを有するシリン
ドリカルレンズである。ただし、本実施形態においては
負のシリンドリカルレンズが用いられているが、後段の
正の球面レンズ11に入射する光束の主走査方向の光束
幅が、このシリンドリカルレンズに入射する平行光束の
主走査方向の光束幅よりも大きくなるようなレンズ配置
をとるならば正のシリンドリカルレンズの使用も可能で
ある。
As a result, the beam expander function can be achieved by adding a smaller number of components, and the light spot size on the scanned surface 15 can be reduced without changing the collimating lens. Here, the negative cylindrical lens 10 is a cylindrical lens having power only in the main scanning direction. However, in the present embodiment, a negative cylindrical lens is used, but the light beam width in the main scanning direction of the light beam incident on the subsequent positive spherical lens 11 is changed in the main scanning direction of the parallel light beam incident on the cylindrical lens. A positive cylindrical lens can be used if the lens arrangement is set to be larger than the light beam width.

【0023】なお、矢印Cに示す副走査の方向は被走査
面15と走査光ビームとの相対的な移動方向であり、被
走査面15を固定し、走査光ビームを矢印C方向に移動
させるようにしてもよい。
The direction of the sub-scan indicated by the arrow C is a relative moving direction between the surface to be scanned 15 and the scanning light beam. The surface to be scanned 15 is fixed and the scanning light beam is moved in the direction of the arrow C. You may do so.

【0024】以下、このような光走査装置の実施例につ
いて具体的数値を用いて説明する。本実施例における各
レンズ面の曲率半径RM、RS(RMは主走査方向断面に
おける曲率半径、RSは副走査方向断面における曲率半
径)、各レンズの空気間隔Dおよび各レンズの波長78
0nmにおける屈折率Nを表1に示す。なお、曲率半径
M、RS、および空気間隔Dは、ビームエクスパンダ光
学系の合成焦点距離を100として規格化されている。
ただし、この表1および後述する表において、各記号R
M、RS、D、Nに対応させた数字は光源側から順次増加
するようになっている。
Hereinafter, embodiments of such an optical scanning device will be described using specific numerical values. In this embodiment, the radii of curvature R M and R S of each lens surface (R M is the radius of curvature in the cross section in the main scanning direction, R S is the radius of curvature in the cross section in the sub scanning direction), the air spacing D of each lens, and the wavelength of each lens 78
Table 1 shows the refractive index N at 0 nm. Furthermore, the curvature radius R M, R S, and air space D is standardized composite focal length of the beam expander optical system 100.
However, in Table 1 and the tables described later, each symbol R
M, R S, D, the numbers referring to N successively increase from the light source side.

【0025】表1の下段に、本実施例のビームエクスパ
ンダ光学系の主走査断面および副走査断面における焦点
距離fM、fS、および副走査断面におけるバックフォー
カスBfSの各値を示す。
The lower part of Table 1 shows the values of the focal lengths f M and f S in the main scanning section and the sub-scanning section of the beam expander optical system of this embodiment, and the back focus Bf S in the sub-scanning section.

【0026】[0026]

【表1】 [Table 1]

【0027】つぎに、本発明の作用効果を明確なものと
するために比較例1、2について説明する。比較例1
は、前述した、ビームエクスパンダ光学系を球面レンズ
により構成した例であり、図4はこの光走査装置のうち
光源1から光偏向手段の光偏向反射面6までの構成を示
す主走査方向断面図と副走査方向断面図である。図4に
示す光学系の構成は前述のとおりであり、負の球面レン
ズ3、正の球面レンズ4がビームエクスパンダ光学系と
して機能している。
Next, Comparative Examples 1 and 2 will be described in order to clarify the effects of the present invention. Comparative Example 1
FIG. 4 shows an example in which the above-described beam expander optical system is constituted by a spherical lens, and FIG. 4 is a cross section in the main scanning direction showing a structure from the light source 1 to the light deflecting reflection surface 6 of the light deflecting means in the optical scanning device. FIG. 3 is a diagram and a sectional view in the sub scanning direction. The configuration of the optical system shown in FIG. 4 is as described above, and the negative spherical lens 3 and the positive spherical lens 4 function as a beam expander optical system.

【0028】以下に、この比較例1の光走査装置につい
て具体的数値を示す。本比較例1における各レンズ面の
曲率半径RM、RS(RMは主走査方向断面における曲率
半径、RSは副走査方向断面における曲率半径、以下、
比較例2においても同様である)、各レンズの空気間隔
Dおよび各レンズの波長780nmにおける屈折率Nを
表2に示す。なお、曲率半径RM、RS、および空気間隔
Dは、負の球面レンズ3、正の球面レンズ4、および正
のシリンドリカルレンズ5の合成焦点距離を100とし
て規格化されている。表2の下段に、本比較例1の負の
球面レンズ3、正の球面レンズ4、および正のシリンド
リカルレンズ5の、主走査断面および副走査断面におけ
る合成焦点距離fM、fS、および副走査断面におけるバ
ックフォーカスBfSの各値を示す。
Hereinafter, specific numerical values of the optical scanning device of Comparative Example 1 will be shown. The radii of curvature R M and R S of each lens surface in Comparative Example 1 (R M is the radius of curvature in the cross section in the main scanning direction, R S is the radius of curvature in the cross section in the sub scanning direction,
Table 2 shows the air gap D of each lens and the refractive index N of each lens at a wavelength of 780 nm. Note that the radii of curvature R M , R S , and the air gap D are standardized with the combined focal length of the negative spherical lens 3, the positive spherical lens 4, and the positive cylindrical lens 5 being 100. The lower part of Table 2 shows the composite focal lengths f M , f S , and sub-scanning distances of the negative spherical lens 3, the positive spherical lens 4, and the positive cylindrical lens 5 in the main scanning section and the sub-scanning section of Comparative Example 1. Each value of the back focus Bf S in the scanning section is shown.

【0029】[0029]

【表2】 [Table 2]

【0030】表2から明らかなように、ビームエクスパ
ンダ光学系を球面レンズにより構成する比較例1によれ
ば、BfSが本発明による実施例の2倍となっており、
装置全体が大型化してしまう。比較例2は、前述した、
ビームエクスパンダ光学系をシリンドリカルレンズによ
り構成した例であり、図5はこの光走査装置のうち光源
1から光偏向手段の光偏向反射面6までの構成を示す主
走査方向断面図と副走査方向断面図である。図5に示す
光学系の構成は、前述のとおりであり、負のシリンドリ
カルレンズ7、正のシリンドリカルレンズ8がビームエ
クスパンダ光学系として機能している。
As is apparent from Table 2, according to Comparative Example 1 in which the beam expander optical system is constituted by a spherical lens, Bf S is twice that of the embodiment according to the present invention.
The whole device becomes large. Comparative Example 2 is as described above,
FIG. 5 is an example in which the beam expander optical system is constituted by a cylindrical lens. FIG. 5 is a sectional view in the main scanning direction and a sub-scanning direction showing a configuration from the light source 1 to the light deflecting reflection surface 6 of the light deflecting means in the optical scanning device. It is sectional drawing. The configuration of the optical system shown in FIG. 5 is as described above, and the negative cylindrical lens 7 and the positive cylindrical lens 8 function as a beam expander optical system.

【0031】以下に、この比較例2の光走査装置につい
て具体的数値を示す。本比較例2における各レンズ面の
曲率半径RM、RS、各レンズの空気間隔Dおよび各レン
ズの波長780nmにおける屈折率Nを表3に示す。な
お、曲率半径RM、RS、および空気間隔Dは、負のシリ
ンドリカルレンズ7、正のシリンドリカルレンズ8、お
よび正のシリンドリカルレンズ9の合成焦点距離を10
0として規格化されている。表3の下段に、本比較例2
の負のシリンドリカルレンズ7、正のシリンドリカルレ
ンズ8、および正のシリンドリカルレンズ9の、主走査
断面および副走査断面における焦点距離fM、fS、およ
び副走査断面におけるバックフォーカスBfSの各値を
示す。
Hereinafter, specific numerical values of the optical scanning device of Comparative Example 2 will be shown. Table 3 shows the radii of curvature R M and R S of each lens surface, the air gap D of each lens, and the refractive index N of each lens at a wavelength of 780 nm in Comparative Example 2. The radii of curvature R M , R S , and the air gap D are determined by setting the composite focal length of the negative cylindrical lens 7, the positive cylindrical lens 8, and the positive cylindrical lens 9 to 10
It is standardized as 0. Comparative Example 2 is shown in the lower part of Table 3.
The values of the focal lengths f M and f S of the negative cylindrical lens 7, the positive cylindrical lens 8, and the positive cylindrical lens 9 in the main scanning section and the sub scanning section, and the back focus Bf S in the sub scanning section are Show.

【0032】[0032]

【表3】 [Table 3]

【0033】表1および表3から明らかなように、本発
明によれば、光源1から光偏向反射面6までの間に3枚
のシリンドリカルレンズを使用した比較例2と同程度の
機能を、1枚のシリンドリカルレンズと1枚の球面レン
ズにより達成することができる。
As is clear from Tables 1 and 3, according to the present invention, the same function as that of Comparative Example 2 using three cylindrical lenses between the light source 1 and the light deflecting / reflecting surface 6 is provided. This can be achieved by one cylindrical lens and one spherical lens.

【0034】なお、本発明の光走査装置を構成するレン
ズ系としては、上記実施形態のものに限られるものでは
なく、種々の態様の変更が可能であり、例えば、各レン
ズの曲率半径RM、RSおよびレンズの間隔(もしくはレ
ンズ厚)Dを適宜変更することが可能である。
The lens system constituting the optical scanning device according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, but various modifications can be made. For example, the radius of curvature R M of each lens can be changed. , R S and the distance (or lens thickness) D between the lenses can be changed as appropriate.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光走査装
置によれば、コリメーティングレンズと光偏向面との間
の光学系の構成を、光源から順に、主走査方向にのみパ
ワーを有するシリンドリカルレンズ、正の球面レンズと
し、主走査方向にビームエクスパンダの機能を持たせる
とともに、光偏向面近傍に線像を形成させる機能をも持
たせることにより、被走査面上の光点寸法縮小を、コリ
メーティングレンズを変更することなく、より少ない部
品点数追加で達成することができる。また、球面レンズ
は回転対称な形状であるため、シリンドリカルレンズで
必要だった高精度の方向合わせが不要となる。それによ
り、高価なシリンドリカルレンズの枚数削減や、組立工
程の簡易化を図ることができ、ビームエクスパンダ光学
系を増設することによるコストアップを最小限にとどめ
ることができる。
As described above, according to the optical scanning device of the present invention, the configuration of the optical system between the collimating lens and the light deflecting surface is changed in order from the light source to the power only in the main scanning direction. By having a cylindrical lens and a positive spherical lens that have the function of a beam expander in the main scanning direction and the function of forming a line image near the light deflection surface, the light spot size on the surface to be scanned Reduction can be achieved with a smaller number of parts without changing the collimating lens. In addition, since the spherical lens has a rotationally symmetric shape, the high-precision alignment required for the cylindrical lens is not required. As a result, the number of expensive cylindrical lenses can be reduced, the assembly process can be simplified, and the cost increase due to the addition of the beam expander optical system can be minimized.

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

【図1】本発明の実施形態に係る光走査装置の構成を示
す主走査方向断面図
FIG. 1 is a sectional view in the main scanning direction showing a configuration of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施形態の光源から光偏向反射面まで
の光学系の基本構成を示す主走査方向断面図、および副
走査方向断面図
FIG. 2 is a sectional view in a main scanning direction and a sectional view in a sub-scanning direction showing a basic configuration of an optical system from a light source to a light deflection reflection surface according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施形態の光偏向反射面から被走査面
までの光学系の基本構成を示す副走査方向断面図
FIG. 3 is a sectional view in the sub-scanning direction showing a basic configuration of an optical system from a light deflection reflecting surface to a surface to be scanned according to the embodiment of the present invention.

【図4】比較例1の光源から光偏向反射面までの光学系
の基本構成を示す主走査方向断面図、および副走査方向
断面図
FIG. 4 is a sectional view in the main scanning direction and a sectional view in the sub-scanning direction showing a basic configuration of an optical system from a light source to a light deflecting / reflecting surface in Comparative Example 1.

【図5】比較例2の光源から光偏向反射面までの光学系
の基本構成を示す主走査方向断面図、および副走査方向
断面図
FIG. 5 is a sectional view in the main scanning direction and a sectional view in the sub-scanning direction showing a basic configuration of an optical system from a light source to a light deflecting / reflecting surface in Comparative Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 〜R6 レンズ面の曲率半径 D1 〜D5 レンズ面間隔(レンズ厚) X 光軸 1 光源 2 コリメーティングレンズ 3 負の球面レンズ 4、11 正の球面レンズ 5、8、9 正のシリンドリカルレンズ 6 光偏向反射面 7、10 負のシリンドリカルレンズ 12 ポリゴンミラー 13a、13b 走査結像レンズ 14 負のシリンドリカルミラー 15 被走査面R 1 -R 6 Radius of curvature of lens surface D 1 -D 5 Lens surface spacing (lens thickness) X Optical axis 1 Light source 2 Collimating lens 3 Negative spherical lens 4,11 Positive spherical lens 5,8,9 Positive 6 Cylindrical lens 6 Light deflection / reflection surface 7, 10 Negative cylindrical lens 12 Polygon mirror 13a, 13b Scanning imaging lens 14 Negative cylindrical mirror 15 Scanned surface

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 光源と、 前記光源からの光束を略平行な光束として射出するコリ
メーティングレンズと、 光偏向面により光束を偏向して被走査面上で走査する光
偏向手段と、 該コリメーティングレンズと該光偏向手段の間に配さ
れ、該光偏向手段の主走査方向にのみパワーを有するシ
リンドリカルレンズと、このシリンドリカルレンズから
の光束を前記光偏向手段の前記光偏向面上またはその近
傍に線状に結像させる正の球面レンズとを、光源側から
この順に配設したビームエクスパンダ光学系と、 該光偏向手段により偏向された光束を該被走査面上に結
像させる結像光学系とを備えてなることを特徴とする光
走査装置。
A light source; a collimating lens for emitting a light beam from the light source as a substantially parallel light beam; a light deflecting means for deflecting the light beam by a light deflecting surface to scan on a surface to be scanned; A cylindrical lens disposed between the mating lens and the light deflecting means and having power only in the main scanning direction of the light deflecting means; and a light beam from the cylindrical lens is provided on the light deflecting surface of the light deflecting means or on the light deflecting surface. A beam expander optical system arranged in this order from a light source side to a positive spherical lens for linearly forming an image in the vicinity thereof; and a light beam deflected by the light deflecting means to form an image on the surface to be scanned. An optical scanning device comprising an image optical system.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8223418B2 (en) * 2008-02-05 2012-07-17 Ricoh Company, Ltd. Optical scanning device and image forming apparatus
CN109596579A (en) * 2017-09-30 2019-04-09 维科托(北京)科技有限公司 For the incidence system of atomic fluorescence detection device and the mounting bracket of excitation light source

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