JP2001013434A5 - - Google Patents

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【書類名】 明細書

【発明の名称】 走査光学装置
【特許請求の範囲】
【請求項1】 半導体レーザーを使用した光源部と、該光源部から発散して出射する光束を平行化するコリメータレンズと、該コリメータレンズを透過する光束を副走査方向に収束するシリンドリカルレンズと、該シリンドリカルレンズによって収束した光束を偏向する偏向器と、該偏向器で偏向した光束を走査面上に集光するfθレンズと、前記コリメータレンズと前記偏向器との間の光路中に配置し絞り孔を有する絞りとを有する走査光学装置において、前記絞りの前記コリメータレンズ側の面を、光軸に対して非垂直方向に配置すると共に前記副走査方向に対して非平行に配置することを特徴とする走査光学装置。
【請求項2】 前記絞りの前記偏向器側の面を前記副走査方向に対して平行に配置することを特徴とする請求項1に記載の走査光学装置。
【請求項3】 前記光源部は複数の光源を有することを特徴とする請求項1に記載の走査光学装置。
【請求項4】 前記絞りを前記コリメータレンズと前記シリンドリカルレンズの間に設け、前記絞りの絞り孔の中心と前記コリメータレンズとの光軸方向の距離をL、前記コリメータレンズの有効部の半径をr、前記絞りのコリメータレンズ側の前記副走査方向に対する面の傾きをθとしたとき、L・tan2θ>rの関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の走査光学装置。
【請求項5】 前記絞りを前記シリンドリカルレンズと前記偏向器の間に設け、前記絞りの絞り孔の中心と前記シリンドリカルレンズとの距離をL1、前記シリンドリカルレンズの前記副走査方向の高さをh、前記絞りの前記シリンドリカルレンズ側の面の前記副走査方向に対する傾きをθとしたとき、L1・tan2θ>h/2の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザービームプリンタ等に使用される走査光学装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図9は従来例の走査光学装置の光学系の平面図を示し、単一の点光源である半導体レーザー光源1からのレーザー光は発散しながら射出され、コリメータレンズ2を透過することにより発散光束から平行光束に変換される。この光ビームはシリンドリカルレンズ3を透過して、その一方向だけ収束作用を受けてポリゴンミラー4上に線状に集光する。ポリゴンミラー4はスキャナモータ6に固定されており、矢印a方向に高速で回転している。そして、シリンドリカルレンズ3の近傍のポリゴンミラー4との間に配置された開口絞り5を通過することによってビーム形状が決められる。
【0003】
ポリゴンミラー4の反射面4aで反射された光ビームは、スキャナモータ6の回転に伴って高速で偏向走査される。ポリゴンミラー4により等角速度で偏向走査された光ビームは、球面レンズ7、トーリックレンズ8から構成されるfθレンズを透過し、感光ドラム9上に微小なスポット像を結像する。
【0004】
このスポット像は感光体ドラム9上を矢印b方向に等速で繰り返し走査されるが、このときポリゴンミラー4の反射面4aに分割誤差があると、繰り返して走査情報を書き込むタイミングがずれることになる。このために、各反射面4aで偏向走査される先頭の画像非有効部の光ビームLを固定ミラー10で反射し、集光レンズ11を介して、タイミング検知用センサ12で検知して補正を行っている。
【0005】
上述の各要素1〜8は光学箱13に収納されており、この光学箱13に図示しない蓋が取り付けられて走査光学装置が完成する。そして、光学箱13のレーザープリンタ本体への取り付けは、通常では3〜4個所の固定部においてねじ止め固定される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例の走査光学装置においては、開口絞り5で遮ぎられた光ビームが反射して、半導体レーザー光源1に戻ることにより光量変動が発生し、半導体レーザー光源1の光学性能が低下するという問題点がある。
【0007】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、光源部に反射光束が戻ることを防止することによって、光学性能を向上した走査光学装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る走査光学装置は、半導体レーザーを使用した光源部と、該光源部から発散して出射する光束を平行化するコリメータレンズと、該コリメータレンズを透過する光束を副走査方向に収束するシリンドリカルレンズと、該シリンドリカルレンズによって収束した光束を偏向する偏向器と、該偏向器で偏向した光束を走査面上に集光するfθレンズと、前記コリメータレンズと前記偏向器との間の光路中に配置し絞り孔を有する絞りとを有する走査光学装置において、前記絞りの前記コリメータレンズ側の面を、光軸に対して非垂直方向に配置すると共に前記副走査方向に対して非平行に配置することを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明を図1〜図8に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図1は第1の実施例の走査光学装置の平面図を示し、走査光学装置は光学箱20に半導体レーザー光源21が取り付けられ、この半導体レーザー光源21から発生する光束の光路に沿って、光学箱20内にはコリメータレンズ22、シリンドリカルレンズ23、偏向反射面24aを有するポリゴンミラー24が配置され、ポリゴンミラー24の駆動手段であるスキャナモータ25、fθレンズ26、反射鏡27が配置され、光学箱20には半導体レーザー光源21を駆動するための回路基板28が固定されている。また、光学箱20には、光ビームの照射位置調整のために、位置決めピン29、30とそれぞれに対応する案内孔31、32が設けられている。
【0010】
そして、図2に示すようにコリメータレンズ22とシリンドリカルレンズ23の間の光路上には、絞り孔33aを有し光軸Aに対して90゜+θの角度に傾斜した面33bを有する絞り33が設けられている。
【0011】
半導体レーザー光源1からの光束はコリメータレンズ22により平行光束となり、シリンドリカルレンズ23によってポリゴンミラー24の偏光反射面24aに線状に集光する。偏光反射面24aで偏光反射された光束はfθレンズ26を介して反射鏡27に入射し、反射鏡27で反射されて図示しない感光体を照射する。ここで、fθレンズ26は偏光反射面24aで反射された光束が感光体上においてスポット像を形成するように集光し、このスポット像の走査速度は等速に保持されている。ポリゴンミラー24の回転により、感光体上においては光束による主走査が行われ、また感光体がその円筒の軸線回りに回転駆動することによって副走査が行われ、感光体の表面には静電潜像が形成される。
【0012】
感光体の周辺には、感光体の表面を一様に帯電するコロナ放電器、感光体の表面に形成される静電潜像をトナー像に顕像化する顕像化装置、トナー像を記録紙に転写する転写用コロナ放電器等が配置されており、これらの働きによって半導体レーザー光源21が発生する光束に対応した記録情報が記録紙にプリントされる。
【0013】
走査光学装置の照射位置調整は、光学箱20の位置決めピン29、30及びそれらの案内孔31、32によって行われる。即ち、走査光学装置のx方向の照射位置調整は、位置決めピン29をx方向に沿って移動することによってなされる。また、走査光学装置のα方向の回転調整は、位置決めピン29を中心に位置決めピン30をα方向に沿って移動することによってなされる。
【0014】
また、コリメータレンズ22とシリンドリカルレンズ23の間に配置された絞り33は、その直立する面33bの角度が90゜の場合には、面33bで反射した光束が出射された光路と同じ軌跡で半導体レーザー光源21ヘ戻る戻り光となる。このために、半導体レーザー光源21の光量を制御する回路基板28は光量を誤検知して、誤った光量となる制御を行うことになる。本実施例においては、図2に示すように絞り孔33aを設けた面33bに光軸Aに対して角度θを付することによって、戻り光はCに示すように反射して半導体レーザー光源21に戻らないようにしている。
【0015】
ここで、図3に示すように絞り33の中心とコリメータレンズ22との距離をL、コリメータレンズ22の有効部の半径をrとしたときに、絞り孔33aが形成された面33bの傾きθをL・tan2θ>rにすれば、絞り33の面33bで反射した光束はコリメータレンズ22の有効部外に戻るので、戻り光Cが半導体レーザー光源21に入射することを確実に防止することができる。
【0016】
図4は第1の実施例の変形例の断面図を示し、シリンドリカルレンズ23とポリゴンミラー24の間の光路上に絞り33が設けられている。この場合も、同様に面33bの角度が90゜であると、シリンドリカルレンズ23によって光束Bは副走査方向に収束するために、副走査方向に出射された軌跡は戻る軌跡と異なるが、主走査方向は同じ軌跡を辿って半導体レーザー光源21の方向に戻ることになる。従って、絞り33に角度θを付することによって、半導体レーザー光源21から出射された光束の軌跡と戻り光Cの軌跡を変えることができ、絞り33の面33bで反射した光束が、半導体レーザー光源21に戻らないようにすることができる。
【0017】
ここで図5に示すように、絞り33の中心とシリンドリカルレンズ23との距離をL1、シリンドリカルレンズ23の副走査方向の高さをhとしたときに、絞り33の面33bの傾きθをL1・tan2θ>h/2とする。このようにすれば、絞り33の面33bで反射した光束はコリメータレンズ22の有効部外に戻るので、戻り光Cが半導体レーザー光源21に入射することを確実に防止することができる。
【0018】
また、半導体レーザー光源21から発散して出射される光束を略平行光にするコリメータレンズ22と、このコリメータレンズ22から出射される光束の内の副走査方向のみパワーを有するシリンドリカルレンズ23によりアナモフィック光学系を形成し、このアナモフイツク光学系と偏向器24の間に絞り33を配置する場合も、半導体レーザー光源21に光束が戻って光学性能を劣化することを防止することができる。
【0019】
図6は第2の実施例の絞り33の斜視図を示し、絞り33の絞り孔33aを有する面33bは光源側だけに角度θの傾きが付されている。このようにすることで、絞り33に樹脂成形品を使用した場合に、絞り孔33aの部分の強度を上げることができ、更に成形型のアンダーカットを無くすことができるので、型構造を簡素化することができる。
【0020】
図7は複数の光源を有する半導体レーザー光源21の場合の第3の実施例の断面図、図8は平面図を示している。2つの光源を有する光学系では、光ビームB1、B2は一定の角度を持って出射されるので、これらの光ビームB1、B2の位置はポリゴンミラー24の反射面24a上で大きくずれてしまうことになる。このために、絞り33を可能な限りポリゴンミラー24の近傍に配置し、光ビームB1、B2の位置ずれを補正して光学性能を確保する必要がある。
【0021】
この場合も、絞り33に傾きθを付することによって戻り光Cを防止することができるので、複数の光ビームB1、B2を使用した場合でも、絞り33の配置位置を広くとることができ、設計の自由度を大きくすることが可能となる。
【0022】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る走査光学装置は、コリメータレンズと偏向器との間の光路中に絞りを配置し、この絞りを形成する面を光源部からの光束の光軸に対して非垂直方向に配置すると共に副走査方向に対して非平行に配置することにより、絞りで反射した光束が光源部に戻って光学性能を損うことを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】
第1の実施例の走査光学装置の平面図である。
【図2】
断面図である。
【図3】
光路説明の断面図である。
【図4】
変形例の断面図である。
【図5】
光路説明の断面図である。
【図6】
第2の実施例の絞りの斜視図である。
【図7】
第3の実施例の断面図である。
【図8】
平面図である。
【図9】
従来例の走査光学装置の平面図である。
【符号の説明】
20 光学箱
21 半導体レーザー光源
22 コリメータレンズ
23 シリンドリカルレンズ
24 ポリゴンミラー
29、30 位置決めピン
31、32 案内孔
33 絞り
33a 絞り孔
33b 絞り面
[Document name] Statement

[Title of Invention] Scanning Optical Device [Claims]
1. A light source unit using a semiconductor laser, a collimator lens that parallelizes a light beam diverging and emitted from the light source unit, and a cylindrical lens that converges a light beam transmitted through the collimator lens in a sub-scanning direction. A deflector that deflects the light beam converged by the cylindrical lens, an fθ lens that concentrates the light beam deflected by the deflector on the scanning surface, and an aperture arranged in the optical path between the collimator lens and the deflector. In a scanning optical device having a aperture having holes, the surface of the aperture on the collimator lens side is arranged in a direction non-vertical to the optical axis and non-parallel to the sub-scanning direction. Scanning optical device.
2. The scanning optical device according to claim 1, wherein the surface of the aperture on the deflector side is arranged parallel to the sub-scanning direction.
3. The scanning optical device according to claim 1, wherein the light source unit has a plurality of light sources.
4. The diaphragm is provided between the diaphragm lens and the cylindrical lens, the distance between the center of the diaphragm hole of the diaphragm and the collimeter lens in the optical axis direction is L, and the radius of the effective portion of the collimeter lens is set. r. The scanning optical device according to claim 1, wherein the relationship of L · tan2θ> r is satisfied, where θ is the inclination of the surface of the diaphragm on the collimator lens side with respect to the sub-scanning direction.
5. The diaphragm is provided between the cylindrical lens and the deflector, the distance between the center of the diaphragm hole of the diaphragm and the cylindrical lens is L1, and the height of the cylindrical lens in the sub-scanning direction is h. The scanning optical device according to claim 1, wherein the relationship of L1 · tan2θ> h / 2 is satisfied when the inclination of the surface of the diaphragm on the cylindrical lens side with respect to the sub-scanning direction is θ.
Description: TECHNICAL FIELD [Detailed description of the invention]
[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a scanning optical device used in a laser beam printer or the like.
0002.
[Conventional technology]
FIG. 9 shows a plan view of the optical system of the conventional scanning optical device. The laser light from the semiconductor laser light source 1 which is a single point light source is emitted while diverging, and the divergent light beam is transmitted through the collimator lens 2. Is converted to a parallel light source. This light beam passes through the cylindrical lens 3 and is converged in only one direction thereof to be linearly focused on the polygon mirror 4. The polygon mirror 4 is fixed to the scanner motor 6 and rotates at high speed in the direction of arrow a. Then, the beam shape is determined by passing through the aperture diaphragm 5 arranged between the polygon mirror 4 and the polygon mirror 4 in the vicinity of the cylindrical lens 3.
0003
The light beam reflected by the reflecting surface 4a of the polygon mirror 4 is deflected and scanned at high speed as the scanner motor 6 rotates. The light beam deflected and scanned at a uniform angular velocity by the polygon mirror 4 passes through an fθ lens composed of a spherical lens 7 and a toric lens 8 and forms a minute spot image on the photosensitive drum 9.
0004
This spot image is repeatedly scanned on the photoconductor drum 9 in the direction of arrow b at a constant velocity. At this time, if there is a division error on the reflecting surface 4a of the polygon mirror 4, the timing of repeatedly writing the scanning information is shifted. Become. For this purpose, the light beam L of the head image ineffective portion that is deflected and scanned by each reflecting surface 4a is reflected by the fixed mirror 10, detected by the timing detection sensor 12 via the condenser lens 11, and corrected. Is going.
0005
Each of the above-mentioned elements 1 to 8 is housed in an optical box 13, and a lid (not shown) is attached to the optical box 13 to complete a scanning optical device. Then, the optical box 13 is usually attached to the laser printer main body by screwing at 3 to 4 fixing portions.
0006
[Problems to be Solved by the Invention]
However, in the above-mentioned conventional scanning optical device, the light beam blocked by the aperture aperture 5 is reflected and returns to the semiconductor laser light source 1, causing fluctuations in the amount of light and deteriorating the optical performance of the semiconductor laser light source 1. There is a problem of doing.
0007
An object of the present invention is to provide a scanning optical device having improved optical performance by solving the above-mentioned problems and preventing the reflected light flux from returning to the light source unit.
0008
[Means for solving problems]
The scanning optical device according to the present invention for achieving the above object includes a light source unit using a semiconductor laser, a collimator lens that parallelizes a light beam diverging and emitted from the light source unit, and a light beam transmitted through the collimator lens. A cylindrical lens that converges in the sub-scanning direction, a deflector that deflects the light beam converged by the cylindrical lens, an fθ lens that concentrates the light source deflected by the deflector on the scanning surface, the collimator lens, and the deflection. In a scanning optical device having an aperture which is arranged in an optical path between the device and has an aperture hole, the surface of the aperture on the collimator lens side is arranged in a direction non-vertical to the optical axis and the sub-scanning direction. It is characterized in that it is arranged non-parallel to the lens.
0009
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be described in detail with reference to the illustrated examples in FIGS.
FIG. 1 shows a plan view of the scanning optical device of the first embodiment, in which the semiconductor laser light source 21 is attached to the optical box 20 and the scanning optical device is optical along the optical path of the light beam generated from the semiconductor laser light source 21. A collimator lens 22, a cylindrical lens 23, and a polygon mirror 24 having a deflection reflecting surface 24a are arranged in the box 20, and a scanner motor 25, an fθ lens 26, and a reflecting mirror 27, which are driving means of the polygon mirror 24, are arranged and optics. A circuit board 28 for driving the semiconductor laser light source 21 is fixed to the box 20. Further, the optical box 20 is provided with positioning pins 29 and 30 and guide holes 31 and 32 corresponding to the positioning pins 29 and 30 for adjusting the irradiation position of the light beam.
0010
Then, as shown in FIG. 2, on the optical path between the collimator lens 22 and the cylindrical lens 23, a diaphragm 33 having a diaphragm hole 33a and a surface 33b inclined at an angle of 90 ° + θ with respect to the optical axis A is provided. It is provided.
0011
The luminous flux from the semiconductor laser light source 1 becomes a parallel luminous flux by the collimator lens 22, and is linearly focused on the polarized light reflecting surface 24a of the polygon mirror 24 by the cylindrical lens 23. The light beam polarized and reflected by the polarized light reflecting surface 24a is incident on the reflecting mirror 27 via the fθ lens 26, reflected by the reflecting mirror 27, and irradiates a photoconductor (not shown). Here, the fθ lens 26 collects the light flux reflected by the polarization reflecting surface 24a so as to form a spot image on the photoconductor, and the scanning speed of the spot image is maintained at a constant velocity. The rotation of the polygon mirror 24 causes the main scanning by the luminous flux on the photoconductor, and the photoconductor is rotationally driven around the axis of the cylinder to perform the sub-scanning, and the surface of the photoconductor is electrostatically latent. An image is formed.
0012
A corona discharger that uniformly charges the surface of the photoconductor, a visualization device that visualizes an electrostatic latent image formed on the surface of the photoconductor into a toner image, and a toner image are recorded around the photoconductor. A transfer corona discharger or the like for transfer to paper is arranged, and recording information corresponding to the luminous flux generated by the semiconductor laser light source 21 by these functions is printed on the recording paper.
0013
The irradiation position adjustment of the scanning optical device is performed by the positioning pins 29 and 30 of the optical box 20 and their guide holes 31 and 32. That is, the irradiation position adjustment in the x direction of the scanning optical device is performed by moving the positioning pin 29 along the x direction. Further, the rotation adjustment of the scanning optical device in the α direction is performed by moving the positioning pin 30 along the α direction around the positioning pin 29.
0014.
Further, when the angle of the upright surface 33b of the aperture 33 arranged between the collimator lens 22 and the cylindrical lens 23 is 90 °, the semiconductor has the same locus as the optical path where the light flux reflected by the surface 33b is emitted. It becomes the return light returning to the laser light source 21. Therefore, the circuit board 28 that controls the amount of light of the semiconductor laser light source 21 erroneously detects the amount of light and controls the amount of light to be erroneous. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the surface 33b provided with the diaphragm hole 33a is provided with an angle θ with respect to the optical axis A, so that the return light is reflected as shown in C and the semiconductor laser light source 21 is used. I try not to go back to.
0015.
Here, as shown in FIG. 3, when the distance between the center of the aperture 33 and the collimator lens 22 is L and the radius of the effective portion of the collimator lens 22 is r, the inclination θ of the surface 33b on which the aperture hole 33a is formed is formed. When L · tan2θ> r, the light beam reflected by the surface 33b of the diaphragm 33 returns to the outside of the effective part of the collimator lens 22, so that the return light C can be reliably prevented from being incident on the semiconductor laser light source 21. it can.
0016.
FIG. 4 shows a cross-sectional view of a modified example of the first embodiment, and the diaphragm 33 is provided on the optical path between the cylindrical lens 23 and the polygon mirror 24. Similarly, in this case as well, when the angle of the surface 33b is 90 °, the luminous flux B is converged in the sub-scanning direction by the cylindrical lens 23, so that the locus emitted in the sub-scanning direction is different from the returning locus, but the main scanning The direction follows the same trajectory and returns to the direction of the semiconductor laser light source 21. Therefore, by adding an angle θ to the diaphragm 33, the locus of the light flux emitted from the semiconductor laser light source 21 and the locus of the return light C can be changed, and the light flux reflected by the surface 33b of the diaphragm 33 is the semiconductor laser light source. It is possible not to return to 21.
[0017]
Here, as shown in FIG. 5, when the distance between the center of the aperture 33 and the cylindrical lens 23 is L1 and the height of the cylindrical lens 23 in the sub-scanning direction is h, the inclination θ of the surface 33b of the aperture 33 is L1. -Tan2θ> h / 2. In this way, the luminous flux reflected by the surface 33b of the diaphragm 33 returns to the outside of the effective portion of the collimator lens 22, so that the return light C can be reliably prevented from being incident on the semiconductor laser light source 21.
0018
Further, the collimator lens 22 that makes the light beam emitted from the semiconductor laser light source 21 substantially parallel light, and the cylindrical lens 23 that has power only in the sub-scanning direction in the light beam emitted from the collimator lens 22, anamorphic optics. Even when a system is formed and the aperture 33 is arranged between the anamorphic optical system and the deflector 24, it is possible to prevent the light beam from returning to the semiconductor laser light source 21 and deteriorating the optical performance.
0019
FIG. 6 shows a perspective view of the diaphragm 33 of the second embodiment, and the surface 33b of the diaphragm 33 having the diaphragm hole 33a is inclined at an angle θ only on the light source side. By doing so, when a resin molded product is used for the drawing 33, the strength of the part of the drawing hole 33a can be increased, and the undercut of the molding die can be eliminated, so that the mold structure can be simplified. can do.
0020
FIG. 7 is a cross-sectional view of a third embodiment in the case of a semiconductor laser light source 21 having a plurality of light sources, and FIG. 8 is a plan view. In an optical system having two light sources, the light beams B1 and B2 are emitted at a constant angle, so that the positions of these light beams B1 and B2 are greatly deviated on the reflection surface 24a of the polygon mirror 24. become. Therefore, it is necessary to arrange the diaphragm 33 as close to the polygon mirror 24 as possible to correct the positional deviation of the light beams B1 and B2 and secure the optical performance.
0021.
Also in this case, since the return light C can be prevented by adding the inclination θ to the diaphragm 33, the arrangement position of the diaphragm 33 can be widened even when a plurality of light beams B1 and B2 are used. It is possible to increase the degree of freedom in design.
0022.
【Effect of the invention】
As described above, in the scanning optical device according to the present invention, a diaphragm is arranged in the optical path between the collimator lens and the deflector, and the surface forming the diaphragm is not related to the optical axis of the light source from the light source unit. By arranging them in the vertical direction and non-parallel to the sub-scanning direction, it is possible to reliably prevent the light beam reflected by the diaphragm from returning to the light source portion and impairing the optical performance.
[Simple explanation of drawings]
FIG. 1
It is a top view of the scanning optical apparatus of 1st Example.
FIG. 2
It is a cross-sectional view.
FIG. 3
It is sectional drawing of the optical path explanation.
FIG. 4
It is sectional drawing of the modification.
FIG. 5
It is sectional drawing of the optical path explanation.
FIG. 6
It is a perspective view of the diaphragm of the 2nd Example.
FIG. 7
It is sectional drawing of the 3rd Example.
FIG. 8
It is a plan view.
FIG. 9
It is a top view of the conventional scanning optical apparatus.
[Explanation of symbols]
20 Optical box 21 Semiconductor laser light source 22 Collimator lens 23 Cylindrical lens 24 Polygon mirror 29, 30 Positioning pins 31, 32 Guide hole 33 Aperture 33a Aperture hole 33b Aperture surface

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