JP2001108926A - Optical beam scanner and image forming device using this - Google Patents
Optical beam scanner and image forming device using thisInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、オーバーフィルド
型の光ビーム走査装置およびこれを用いた画像形成装置
に関する。The present invention relates to an overfilled light beam scanning device and an image forming apparatus using the same.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レーザプリンタやデジタル複写機などの
画像形成装置に用いられる光ビーム走査装置において
は、画像形成速度の高速化や高解像度化の要請に応える
ため、ポリゴンミラーの回転速度の高速化や、ポリゴン
ミラーの偏向面数の増加が図られている。2. Description of the Related Art In a light beam scanning device used in an image forming apparatus such as a laser printer or a digital copying machine, the rotation speed of a polygon mirror is increased in order to meet the demand for higher image forming speed and higher resolution. Also, the number of deflection surfaces of the polygon mirror is increased.
【０００３】ところで、光ビーム走査装置には、回転す
るポリゴンミラーの偏向面に当該偏向面の面幅より回転
方向（主走査方向）に幅狭な光束幅の光ビームを入射す
るアンダーフィルド型の光学系（以下単に、「アンダー
フィルド光学系」と記す。）と、当該偏向面の面幅より
主走査方向に幅広な光束幅の光ビームを入射するオーバ
ーフィルド型の光学系（以下単に、「オーバーフィルド
光学系」と記す。）とがある。アンダーフィルド光学系
においては、偏向面の面幅を入射される光ビームの光束
幅より幅広に形成しなければならないという構成上、偏
向面の面幅を一定に保った状態で面数を例えば６面から
１２面に増加させると、ポリゴンミラーの内接する円の
直径が約２倍になって大型化すると共に、重量も増加す
るため、実用上８面程度が限界になる。これに対してオ
ーバーフィルド光学系においては、偏向面の面幅全域に
光ビームを入射する構成上、偏向面の面幅を偏向後の光
ビームの光束幅とほぼ同じにできるので、アンダーフィ
ルド光学系のようなポリゴンミラーの大型化・大重量化
を招くことがなく、ポリゴンミラーの内接する円の直径
を一定に保った状態で面数を例えば６面から１２面（最
大では、１６面程度）に増加させることができるという
利点がある。The light beam scanning device is of an underfill type in which a light beam having a light beam width narrower in the rotation direction (main scanning direction) than the surface width of the deflecting surface is incident on the deflecting surface of the rotating polygon mirror. An optical system (hereinafter simply referred to as “under-filled optical system”) and an overfilled optical system (hereinafter simply referred to as “under-filled optical system”) that receives a light beam having a light beam width wider in the main scanning direction than the surface width of the deflection surface. Overfilled optical system "). In an underfilled optical system, the surface width of the deflecting surface must be formed wider than the light beam width of the incident light beam. When the number is increased from 12 to 12, the diameter of the inscribed circle of the polygon mirror is doubled to increase the size and the weight is increased, so that about 8 faces are practically limited. On the other hand, in the overfilled optical system, since the light beam is incident on the entire surface width of the deflecting surface, the surface width of the deflecting surface can be made substantially the same as the light beam width of the deflected light beam. Without increasing the size and weight of the polygon mirror as in the system, the number of surfaces is, for example, from 6 to 12 (maximum is about 16) while keeping the diameter of the inscribed circle of the polygon mirror constant. ) Has the advantage that it can be increased.
【０００４】しかし、オーバーフィルド光学系において
は、偏向面に入射される光ビーム（以下、「入射ビー
ム」ともいう。）をこの入射ビームの光束幅より狭い偏
向面で一部ずつ切り取って偏向する構成であるので、偏
向面によって偏向されて感光体ドラム表面を走査する光
ビーム（以下、「走査ビーム」という。）の光量が１ラ
イン主走査する間で変動し、光量むらが生じるという問
題がある。この光量むらの要因には、次の２つがある。
第１の要因は、ポリゴンミラーが回転すると、入射ビー
ムの主光線と偏向面の法線との間の角（この角を以下、
「偏向面入射角」という。）が変化して、偏向面で切り
取られる入射ビームの主走査方向の切り取り幅が変化し
てしまうことにある。そして、第２の要因は、ポリゴン
ミラーが回転すると、偏向面入射角が変化して、偏向面
で切り取られる入射ビームの切り取り位置が主走査方向
に変化することにある。However, in an overfilled optical system, a light beam incident on a deflecting surface (hereinafter, also referred to as an "incident beam") is partially cut and deflected by a deflecting surface smaller than the light beam width of the incident beam. With this configuration, the amount of light of a light beam that is deflected by the deflecting surface and scans the surface of the photosensitive drum (hereinafter, referred to as “scanning beam”) fluctuates during one-line main scanning, causing a problem of uneven light amount. is there. There are the following two causes of the uneven light amount.
The first factor is that when the polygon mirror rotates, the angle between the principal ray of the incident beam and the normal to the deflecting surface (this angle is referred to as
This is referred to as the “deflection surface incidence angle”. ) Changes, and the cut width in the main scanning direction of the incident beam cut on the deflection surface changes. The second factor is that when the polygon mirror rotates, the angle of incidence of the deflecting surface changes, and the cutting position of the incident beam cut by the deflecting surface changes in the main scanning direction.
【０００５】そこで、オーバーフィルド光学系の光ビー
ム走査装置において、切り取り幅や切り取り位置の変化
による走査ビームの１走査内における光量むらを解消し
て、走査開始から走査終了まで一定の光量で感光体ドラ
ム表面を主走査するための技術が、従来から考案されて
いる。その具体例としては、特開平８−１６００３３８
号公報に記載の技術（以下、「第１従来技術」とい
う）、特開平６−２１４１８４公報に記載の技術（以
下、「第２従来技術」という）などがある。第１従来技
術は、光源とポリゴンミラーとの間の入射ビームの光路
途中に主光線に対する透過率が主走査方向に非対称なフ
ィルタを設けることで、走査ビームの光量むらを解消す
るものである。そして、第２従来技術は、光源とポリゴ
ンミラーとの間の入射ビームの光路途中にガウス分布を
光束幅全域において均一にするバイナリー回折光学レン
ズシステムを設けることで、走査ビームの光量むらを解
消するものである。Therefore, in a light beam scanning device of an overfilled optical system, unevenness in the amount of light in one scanning of a scanning beam due to a change in a cutting width or a cutting position is eliminated, and the photosensitive member is kept at a constant light amount from the start of scanning to the end of scanning. Techniques for main scanning the drum surface have been conventionally devised. A specific example thereof is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H8-160338.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-214184 (hereinafter, referred to as "second conventional technology"), and the like. In the first prior art, unevenness in the amount of light of a scanning beam is eliminated by providing a filter having an asymmetric transmittance with respect to a main ray in the main scanning direction in the optical path of an incident beam between a light source and a polygon mirror. In the second prior art, a binary diffractive optical lens system that makes the Gaussian distribution uniform over the entire light beam width is provided in the optical path of the incident beam between the light source and the polygon mirror, thereby eliminating the uneven light amount of the scanning beam. Things.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
第１従来技術、第２従来技術においては、フィルタやバ
イナリー回折光学レンズシステムなどの光学素子を別途
追加する必要があり、これらの光学素子が高価であるた
め、装置の大型化とコストアップをまねくという問題が
あった。However, in the first and second prior arts described above, it is necessary to separately add optical elements such as a filter and a binary diffractive optical lens system, and these optical elements are expensive. Therefore, there is a problem that the size and cost of the apparatus are increased.
【０００７】本発明は、上述の問題点に鑑みてなされた
ものであり、１走査内における光量むらを解消しつつ、
装置の大型化やコストアップを抑制したオーバーフィル
ド型の光ビーム走査装置を提供することを目的とする。[0007] The present invention has been made in view of the above-described problems, and is intended to eliminate unevenness in the amount of light in one scan.
An object of the present invention is to provide an overfilled light beam scanning device that suppresses an increase in the size and cost of the device.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る光ビーム走査装置は、ポリゴンミラー
の偏向面に対してその面幅よりも主走査方向に幅広な光
ビームを入射し、偏向後の光ビームにより被走査面上を
主走査方向に走査するオーバーフィルド型の光ビーム走
査装置であって、前記光ビームを射出する光源とポリゴ
ンミラーとの間の光路途中に配設される第１光学系の光
軸と、前記ポリゴンミラーと被走査面との間の光路途中
に配設される第２光学系の光軸とが、前記ポリゴンミラ
ーの回転軸を含む一平面内にほぼ含まれるように構成さ
れ、前記光源とポリゴンミラーとの間の光路途中にスリ
ットを有したスリット部材が配設され、当該部材のスリ
ット形状は、被走査面上の走査開始位置から走査終了位
置までの１走査内における各位置を露光する光量がほぼ
一定となるように決定されていることを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a light beam scanning device according to the present invention impinges a light beam wider than the surface width of the polygon mirror in the main scanning direction. An overfilled light beam scanning device that scans the surface to be scanned in the main scanning direction with the deflected light beam, and is disposed in the middle of an optical path between a light source that emits the light beam and a polygon mirror. The optical axis of the first optical system and the optical axis of the second optical system disposed on the optical path between the polygon mirror and the surface to be scanned are within one plane including the rotation axis of the polygon mirror. A slit member having a slit is provided in the middle of the optical path between the light source and the polygon mirror, and the slit shape of the member is changed from a scan start position on the surface to be scanned to a scan end position. Within one scan to position Wherein the amount of light exposing a definitive each position is determined to be substantially constant.
【０００９】また、本発明に係る光ビーム走査装置は、
前記スリット形状は、前記第１光学系の光軸と一致する
スリット中央部を中心として点対称な形状であって、主
走査方向両端部から中央部に近づくに従って副走査方向
の幅が狭くなるように決定されていることを特徴とす
る。また、本発明に係る光ビーム走査装置は、前記第２
光学系の走査レンズの副走査倍率を、１走査内における
走査中央位置から走査開始位置と走査終了位置との両側
に進むに従って大きく構成したことを特徴とする。Further, the light beam scanning device according to the present invention comprises:
The slit shape is point-symmetrical with respect to the center of the slit that coincides with the optical axis of the first optical system, and the width in the sub-scanning direction becomes narrower from both ends in the main scanning direction toward the center. Is determined. Further, the light beam scanning device according to the present invention is configured such that the second
It is characterized in that the sub-scanning magnification of the scanning lens of the optical system is increased from the scanning center position in one scan to both sides of the scanning start position and the scanning end position.
【００１０】さらに、本発明に係る画像形成装置は、被
走査面上を光ビームにより主走査方向に走査し、当該被
走査面上に画像を形成する画像形成装置であって、前記
光ビームを走査する手段として、上記いずれかに記載の
光ビーム走査装置を使用したことを特徴とする。Further, an image forming apparatus according to the present invention is an image forming apparatus that scans a surface to be scanned with a light beam in a main scanning direction and forms an image on the surface to be scanned. As a scanning unit, any one of the light beam scanning devices described above is used.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態に係る
オーバーフィルド型の光ビーム走査装置をレーザプリン
タに適用した例について、図面を参照しながら説明す
る。図１は、本発明の実施の形態に係るレーザプリンタ
の光学系の概略構成を示す斜視図である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an example in which an overfilled light beam scanning device according to an embodiment of the present invention is applied to a laser printer will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an optical system of a laser printer according to an embodiment of the present invention.
【００１２】レーザプリンタ１は、矢印ａ方向（副走査
方向）に所定の角速度で回転駆動される感光体ドラム２
と、感光体ドラム２の表面（被走査面）をレーザビーム
ＬＢで走査するレーザビーム走査装置３などを備える。
レーザビーム走査装置３は、オーバーフィルド型の光ビ
ーム走査装置であって、不図示のポリゴンモータにより
一定の角速度で矢印ｂ方向（主走査方向）に高速回転駆
動されるポリゴンミラー４を中心に、レーザビームＬＢ
を射出するレーザダイオードＬＤや、レーザダイオード
ＬＤとポリゴンミラー４との間のレーザビームＬＢの光
路途中に配設される第１光学系６、ポリゴンミラー４と
感光体ドラム２との間のレーザビームＬＢの光路途中に
配設される第２光学系７、レーザダイオードＬＤとポリ
ゴンミラー４との間のレーザビームＬＢの光路途中に配
設され、スリット８０Ａを有するスリット部材８などか
らなる。なお、図１において、レーザビームＬＢは、そ
の主光線（光強度が最も強い光線）のみが直線で描かれ
ている。また、図１に示すポリゴンミラー４およびこの
付近において副走査方向から見たレーザビームＬＢの光
路図を図２に示す。The laser printer 1 includes a photosensitive drum 2 that is driven to rotate at a predetermined angular velocity in a direction indicated by an arrow a (sub-scanning direction).
And a laser beam scanning device 3 for scanning the surface (scanned surface) of the photosensitive drum 2 with the laser beam LB.
The laser beam scanning device 3 is an overfilled light beam scanning device. The laser beam scanning device 3 includes a polygon mirror 4 driven at a high speed by an unillustrated polygon motor at a constant angular velocity in the direction of arrow b (main scanning direction). Laser beam LB
, A first optical system 6 disposed in the optical path of a laser beam LB between the laser diode LD and the polygon mirror 4, and a laser beam between the polygon mirror 4 and the photosensitive drum 2. A second optical system 7 is provided in the optical path of LB, and a slit member 8 is provided in the optical path of the laser beam LB between the laser diode LD and the polygon mirror 4 and has a slit 80A. In FIG. 1, only the principal ray (the ray with the highest light intensity) of the laser beam LB is drawn as a straight line. FIG. 2 shows an optical path diagram of the polygon mirror 4 shown in FIG. 1 and the laser beam LB in the vicinity thereof viewed from the sub-scanning direction.
【００１３】ポリゴンミラー４は、周囲に複数（図示例
では１２面）の偏向面を有し、内接する円の直径が２０
〜４０ｍｍ程度の角柱状に形成されている。各偏向面の
主走査方向の面幅は、例えば６〜１０ｍｍに設定されて
いる。レーザダイオードＬＤは、図示しない制御部から
出力される画像データに基づく駆動信号により駆動さ
れ、光変調されたレーザビームＬＢを所定のビーム拡り
角で射出する。The polygon mirror 4 has a plurality of (12 in the illustrated example) deflecting surfaces around it, and the diameter of an inscribed circle is 20
It is formed in a prism shape of about 40 mm. The surface width of each deflection surface in the main scanning direction is set to, for example, 6 to 10 mm. The laser diode LD is driven by a drive signal based on image data output from a control unit (not shown), and emits a light-modulated laser beam LB at a predetermined beam divergence angle.
【００１４】第１光学系６は、主走査方向および副走査
方向に正のパワーを持つレンズ６１０と、シリンドリカ
ル面を有し、副走査方向に正のパワーを持つレンズ６２
と、折り返しミラー６３とを備える。第２光学系７は、
主走査方向に正のパワーを持つ２枚のｆθレンズ７１，
７２と、折り返しミラー７４と、シリンドリカル面を有
し、副走査方向に正のパワーを持つレンズ７５とを備え
る。なお、上記ｆθレンズ７１，７２と、レンズ７５と
で、走査レンズ７６が構成される。The first optical system 6 includes a lens 610 having a positive power in the main scanning direction and the sub-scanning direction, and a lens 62 having a cylindrical surface and having a positive power in the sub-scanning direction.
And a return mirror 63. The second optical system 7
Two fθ lenses 71 having a positive power in the main scanning direction,
72, a folding mirror 74, and a lens 75 having a cylindrical surface and having a positive power in the sub-scanning direction. The scanning lens 76 is constituted by the fθ lenses 71 and 72 and the lens 75.
【００１５】折り返しミラー６３を介する第１光学系６
の光軸と、第２光学系７の光軸とは、ポリゴンミラー４
の回転軸を含む一平面内にほぼ含まれるように構成され
ている（この構成を、主走査方向について、第１光学系
６の光軸と第２光学系７の光軸との間の角度がほぼ０゜
に設定され、第２光学系７の光軸に対して、レーザビー
ムＬＢがポリゴンミラーへほぼ０゜で入射するという意
味で、以下、「０゜入射」という。）。First optical system 6 via folding mirror 63
And the optical axis of the second optical system 7
(This configuration is referred to as an angle between the optical axis of the first optical system 6 and the optical axis of the second optical system 7 in the main scanning direction). Is set to approximately 0 °, and the laser beam LB is incident on the polygon mirror at approximately 0 ° with respect to the optical axis of the second optical system 7, hereinafter, referred to as “0 ° incidence”).
【００１６】また、折り返しミラー６３を介する第１光
学系６の光軸と、第２光学系７の光軸とは、ポリゴンミ
ラー４の偏向面における副走査方向の角度差が小さくな
るように構成されている。この結果、レーザビームＬＢ
は、ポリゴンミラー４の偏向面に対してほぼ正面から入
射される入射時と、偏向面による反射時との２回、ｆθ
レンズ７１，７２を通過する構成となっている（この構
成を以下、「ダブルパス」という。）。なお、偏向面に
より反射されたレーザビームＬＢ（走査ビーム）を第１
光学系６の折り返しミラー６３が遮光しないように、第
１光学系６の光軸には、ポリゴンミラー４の回転軸に直
交する平面に対してわずかに上向きに角度ω（図２参
照）が付されている。The optical axis of the first optical system 6 via the folding mirror 63 and the optical axis of the second optical system 7 are configured such that the angle difference in the sub-scanning direction on the deflection surface of the polygon mirror 4 is reduced. Have been. As a result, the laser beam LB
Fθ is twice when the light is incident on the deflection surface of the polygon mirror 4 almost from the front and when the light is reflected by the deflection surface.
It is configured to pass through the lenses 71 and 72 (this configuration is hereinafter referred to as “double pass”). In addition, the laser beam LB (scanning beam) reflected by the deflecting surface is used as the first beam.
The optical axis of the first optical system 6 has an angle ω (see FIG. 2) slightly upward with respect to a plane orthogonal to the rotation axis of the polygon mirror 4 so that the turning mirror 63 of the optical system 6 does not block light. Have been.
【００１７】上記ダブルパス構成では、第１光学系６の
レンズ６１０と、第２光学系７のｆθレンズ７１，７２
とで、入射ビームに対するコリメータレンズ６１が構成
される。したがって、第１光学系６の構成部品が少なく
なり、第１光学系６の構成、ひいてはレーザビーム走査
装置３の構成を安価かつ小型化することができる。レー
ザダイオードＬＤから出射されたレーザビームＬＢは、
レンズ６１０により拡散角度が若干弱められ、スリット
部材８のスリット８０Ａを通過した後、レンズ６２によ
って副走査方向に集光される。その後、折り返しミラー
６３によってポリゴンミラー４方向に偏向され、ｆθレ
ンズ７１，７２が持つ主走査方向への正のパワーによっ
て偏向面の面幅より幅広の所定の光束幅（アンダーフィ
ルド光学系の２〜３倍、例えば２０ｍｍ）まで拡散した
ところでコリメートされ、ポリゴンミラー４の偏向面に
この面幅よりも主走査方向に幅広に入射される。なお、
レーザビームＬＢは、副走査方向については、レンズ６
２の集光力により、ポリゴンミラー４の偏向面付近にお
いて線状に集光されている。また、レーザダイオードＬ
Ｄとポリゴンミラー４との間、より具体的には第１光学
系６のコリメータレンズ６１０とレンズ６２との間の光
路途中には、レーザビームＬＢの光量を調整するための
スリット８０Ａを有するスリット部材８が配設されてい
るが、これの構成の詳細については後述する。In the double pass configuration, the lens 610 of the first optical system 6 and the fθ lenses 71, 72 of the second optical system 7
Thus, the collimator lens 61 for the incident beam is configured. Therefore, the number of components of the first optical system 6 is reduced, and the configuration of the first optical system 6 and thus the configuration of the laser beam scanning device 3 can be reduced in cost and size. The laser beam LB emitted from the laser diode LD is:
The diffusion angle is slightly weakened by the lens 610, and after passing through the slit 80A of the slit member 8, the light is condensed in the sub-scanning direction by the lens 62. After that, the light is deflected in the direction of the polygon mirror 4 by the folding mirror 63, and a predetermined light beam width wider than the surface width of the deflecting surface (2 to 5 of the underfilled optical system) by the positive power of the fθ lenses 71 and 72 in the main scanning direction. When the light is diffused up to 3 times (for example, 20 mm), it is collimated and is incident on the deflection surface of the polygon mirror 4 in the main scanning direction wider than the surface width. In addition,
The laser beam LB passes through the lens 6 in the sub-scanning direction.
The light is condensed linearly in the vicinity of the deflection surface of the polygon mirror 4 by the light condensing power of 2. In addition, the laser diode L
A slit having a slit 80A for adjusting the light amount of the laser beam LB is provided between D and the polygon mirror 4, more specifically, in the optical path between the collimator lens 610 and the lens 62 of the first optical system 6. The member 8 is provided, and details of the configuration will be described later.
【００１８】偏向面に入射されたレーザビームＬＢは、
ポリゴンミラー４の回転によって主走査方向に走査され
る。このレーザビーム（走査ビーム）ＬＢは、ｆθレン
ズ７１，７２を再度通過する際に主走査方向に集光さ
れ、折り返しミラー７４によって感光体ドラム２方向に
偏向され、レンズ７５によって副走査方向に集光され、
感光体ドラム２表面にスポット状に結像されつつ、感光
体ドラム２表面を所定の走査速度で露光走査する。これ
により、回転駆動される感光体ドラム２表面上に静電潜
像が形成される。なお、レンズ７５は、レンズ６２と協
働して、ポリゴンミラー４の偏向面の面倒れにより走査
ラインが副走査方向にずれるのを最小限に押さえると共
に、走査ラインが一直線になるように走査ビームの集光
位置を補正する。The laser beam LB incident on the deflection surface is
Scanning is performed in the main scanning direction by the rotation of the polygon mirror 4. The laser beam (scanning beam) LB is converged in the main scanning direction when passing through the fθ lenses 71 and 72 again, deflected by the folding mirror 74 toward the photosensitive drum 2, and condensed by the lens 75 in the sub-scanning direction. Is light,
The surface of the photosensitive drum 2 is exposed and scanned at a predetermined scanning speed while an image is formed in a spot shape on the surface of the photosensitive drum 2. As a result, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum 2 that is driven to rotate. The lens 75 cooperates with the lens 62 to minimize the deviation of the scanning line in the sub-scanning direction due to the inclination of the deflecting surface of the polygon mirror 4 and to make the scanning beam straight so that the scanning line is straight. Is corrected.
【００１９】このように構成されたオーバーフィルド型
のレーザビーム走査装置３によれば、偏向面のそれぞれ
に対して順番に、偏向面の面幅より主走査方向に幅広状
態のレーザビームＬＢを照射するようにしているので、
内接する円の直径を大きくすることなく、ポリゴンミラ
ー４の１回転中における走査線の数を、偏向面の面数と
同数の本数にまで増やすことができ、画像形成速度の高
速化や高解像度化に適している。According to the overfilled laser beam scanning device 3 configured as described above, each of the deflecting surfaces is sequentially irradiated with the laser beam LB wider than the deflecting surface in the main scanning direction. I'm trying to do
The number of scanning lines during one rotation of the polygon mirror 4 can be increased to the same number as the number of deflecting surfaces without increasing the diameter of the inscribed circle, thereby increasing the image forming speed and increasing the resolution. Is suitable for
【００２０】感光体ドラム２の周囲には、不図示のクリ
ーナや、イレーサランプ、帯電チャージャ、現像器、転
写チャージャなどが配設されている。感光体ドラム２
は、レーザビームＬＢによる露光を受ける前にクリーナ
で感光体表面の残留トナーを除去され、さらにイレーサ
ランプに照射されて除電された後、帯電チャージャによ
り一様に帯電されており、このように一様に帯電した状
態で露光を受けると、感光体ドラム２の表面の感光体に
静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器からト
ナーの供給を受けてトナー像として顕像化される。この
トナー像は、当該作像動作と同期して不図示の給紙部か
ら給紙されてきた記録シート上にドラム・転写チャージ
ャ間の静電力によって転写された後、不図示の定着ロー
ラにおいて熱定着される。これにより画像データに基づ
く画像形成が終了する。Around the photosensitive drum 2, a cleaner (not shown), an eraser lamp, a charger, a developing device, a transfer charger, and the like are provided. Photoconductor drum 2
Is removed by a cleaner to remove residual toner on the surface of the photoreceptor before being exposed to the laser beam LB, and is further irradiated with an eraser lamp to remove electricity, and then uniformly charged by a charging charger. When exposed in such a charged state, an electrostatic latent image is formed on the photoconductor on the surface of the photoconductor drum 2. This electrostatic latent image is visualized as a toner image by receiving a supply of toner from a developing device. The toner image is transferred onto a recording sheet fed from a sheet feeding unit (not shown) by electrostatic force between a drum and a transfer charger in synchronization with the image forming operation, and then transferred to a fixing roller (not shown). Be established. Thus, the image formation based on the image data is completed.
【００２１】図３は、スリット部材８を正面から見た図
である。同図に示すように、スリット部材８はスリット
８０Ａを有し、スリット８０Ａの形状は、感光体ドラム
２表面上、走査始端側の画像形成開始位置（以下、「Ｓ
ＯＩ」と記す。ＳＯＩ：Ｓｔａｒｔ ｏｆ Ｉｍａｇ
ｅ。）から走査終端側の画像形成終了位置（以下、「Ｅ
ＯＩ」と記す。ＥＯＩ：Ｅｎｄ ｏｆ Ｉｍａｇｅ。）
までの１走査内における各位置を露光する光量がほぼ一
定となるように、主走査方向Ｘの両端部から中央部に近
づくに従って副走査方向Ｙの幅が連続的に狭くなるよう
に、つづみ状にくびれた形状に決定されており、主光線
が通過する中央点Ｏを中心として点対称な形状に形成さ
れている。FIG. 3 is a view of the slit member 8 as viewed from the front. As shown in the figure, the slit member 8 has a slit 80A, and the shape of the slit 80A is formed on the surface of the photosensitive drum 2 at an image forming start position (hereinafter, referred to as "S
OI ". SOI: Start of Imag
e. ) To the image forming end position on the scanning end side (hereinafter referred to as “E
OI ". EOI: End of Image. )
So that the width of light in the sub-scanning direction Y is continuously reduced from both ends in the main scanning direction X toward the center so that the amount of light for exposing each position in one scan is substantially constant. It is determined to have a constricted shape, and is formed in a point-symmetrical shape with respect to a center point O through which the principal ray passes.
【００２２】次いで、上記スリット８０Ａにより１走査
中における光量が一定になる理由を詳細に説明する。レ
ーザダイオードＬＤから射出されたレーザビームＬＢ
は、スリット８０Ａに入射された段階では、その主光線
において光強度が最大で、主光線から遠ざかるにつれて
光強度が小さくなる正規分布特性を示すガウシアンビー
ムである。このようなレーザビームＬＢが上記スリット
８０Ａを通過すると、主光線付近では副走査方向の通過
幅が狭い分レーザビームＬＢの通過面積が減少し、逆に
主光線から主走査方向に離れるにしたがって副走査方向
の通過幅が広がり、その分レーザビームＬＢの通過面積
が増加する。この結果、スリット８０Ａを通過したレー
ザビームＬＢの光量は、主走査方向のどの位置において
もほぼ一定となる。Next, the reason why the amount of light during one scan is constant by the slit 80A will be described in detail. Laser beam LB emitted from laser diode LD
Is a Gaussian beam exhibiting a normal distribution characteristic in which the light intensity is maximum in the principal ray at the stage when the light enters the slit 80A, and the light intensity decreases as the distance from the principal ray increases. When such a laser beam LB passes through the slit 80A, the passing area of the laser beam LB is reduced in the vicinity of the main beam by the narrower passage width in the sub-scanning direction. The passage width in the scanning direction increases, and the passage area of the laser beam LB increases accordingly. As a result, the light amount of the laser beam LB passing through the slit 80A becomes substantially constant at any position in the main scanning direction.
【００２３】このレーザビームＬＢは、ポリゴンミラー
４の偏向面にその面幅よりも主走査方向に幅広に入射さ
れて、ポリゴンミラー４の回転によって主走査方向に走
査され、感光体ドラム２表面にスポット状に結像されつ
つ、感光体ドラム２表面を露光走査する。この場合、レ
ーザビームＬＢが主走査方向のどの位置においても光量
がほぼ一定のビームであるので、感光体ドラム２表面上
を露光走査する走査ビームの１走査内の上記ＳＯＩから
ＥＯＩの間の各位置における光量がほぼ一定に保たれる
ことになる。The laser beam LB is incident on the deflecting surface of the polygon mirror 4 in the main scanning direction wider than the deflecting surface, and is scanned in the main scanning direction by the rotation of the polygon mirror 4. The surface of the photosensitive drum 2 is exposed and scanned while being formed into a spot. In this case, since the light amount of the laser beam LB is almost constant at any position in the main scanning direction, each of the laser beams LB between the SOI and the EOI in one scan of the scanning beam for exposing and scanning the surface of the photosensitive drum 2 is used. The light quantity at the position will be kept substantially constant.
【００２４】ここで、ＳＯＩからＥＯＩまでの各位置に
おけるレーザビームＬＢの切り取り幅は、感光体ドラム
２の中央に画像を形成する画像形成中央位置（以下、
「ＣＯＩ」と記す。ＣＯＩ：Ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ Ｉｍ
ａｇｅ。）で偏向面の面幅と同じ幅となって最大（例え
ば１０ｍｍ）となり、ＳＯＩおよびＥＯＩの位置で最小
（約９．８ｍｍ）となり、僅かながら変動する。このた
め、一般的には光量むらが起きることになる。しかし、
このようなオーバーフィルド型光学系に特有な要因に対
する対策としてスリット８０Ａの形状をそれを相殺する
ように決定しておけば、切り取り幅の変動に拘わらず、
感光体ドラム２表面上を露光走査する走査ビームの１走
査内の各位置における光量がほぼ一定に保つことができ
る。Here, the cutting width of the laser beam LB at each position from the SOI to the EOI is determined by an image forming center position (hereinafter, referred to as an image forming center) for forming an image at the center of the photosensitive drum 2.
This is referred to as “COI”. COI: Center of Im
age. ), The width becomes the same as the surface width of the deflecting surface, becomes the maximum (for example, 10 mm), becomes the minimum (about 9.8 mm) at the positions of the SOI and EOI, and slightly varies. For this reason, uneven light quantity generally occurs. But,
If the shape of the slit 80A is determined so as to cancel it as a countermeasure against such a factor peculiar to the overfilled optical system, irrespective of the variation of the cutout width,
The light amount at each position in one scan of the scanning beam for exposing and scanning the surface of the photosensitive drum 2 can be kept substantially constant.
【００２５】上記スリット部材８は既存の楕円形状のス
リットと交換するだけでよいため、従来のようにフィル
タやバイナリー回折光学レンズシステムなどの光学素子
を別途追加する必要がなく、１走査内における光量むら
を解消しつつ、装置の大型化やコストアップを抑制する
ことができる。なお、スリット８０Ａを通過したレーザ
ビームＬＢがレンズ６２により集光されるので、偏向面
で偏向された走査ビームは副走査方向に拡散されていく
ことになるが、スリット８０Ａがつづみ状に形成されて
いるので、レンズ７５に入射される走査ビームの副走査
方向の光束幅が、ＣＯＩの状態からＳＯＩ，ＥＯＩの状
態に進むにつれて広がることになる。このように副走査
方向の光束幅が広がるにも拘わらず、レンズ７５の副走
査倍率が中央部から主走査方向端部まで一定であると、
感光体ドラム２表面に集光される副走査方向のスポット
径が中央部から主走査方向端部に進むに従って小さくな
ることになる。このため、レンズ７５の副走査倍率は、
中央部から主走査方向端部に進むに従って大きくなるよ
うに構成されている。したがって、このレンズ７５によ
り、感光体ドラム２表面に集光される副走査方向のスポ
ット径が中央部から主走査方向端部まで一定にすること
ができる。Since the slit member 8 only needs to be replaced with an existing elliptical slit, it is not necessary to separately add an optical element such as a filter or a binary diffractive optical lens system as in the prior art, and the light amount in one scan is eliminated. While eliminating unevenness, it is possible to suppress an increase in the size and cost of the apparatus. Since the laser beam LB passing through the slit 80A is condensed by the lens 62, the scanning beam deflected by the deflecting surface is diffused in the sub-scanning direction. Therefore, the light beam width of the scanning beam incident on the lens 75 in the sub-scanning direction increases as the state of COI progresses to the state of SOI and EOI. As described above, if the sub-scanning magnification of the lens 75 is constant from the center to the end in the main scanning direction, despite the fact that the light flux width in the sub-scanning direction is widened,
The spot diameter in the sub-scanning direction condensed on the surface of the photosensitive drum 2 becomes smaller from the center to the end in the main scanning direction. Therefore, the sub-scanning magnification of the lens 75 is
It is configured to increase as it moves from the center to the end in the main scanning direction. Therefore, with this lens 75, the spot diameter in the sub-scanning direction focused on the surface of the photosensitive drum 2 can be made constant from the center to the end in the main scanning direction.
【００２６】また、上述の実施の形態では、スリット８
０Ａを図３に示すようにつづみ状に形成したが、ＳＯＩ
やＥＯＩのタイミングを決定するためのＳＯＳ（ＳＯ
Ｓ：Ｓｔａｒｔ ｏｆ Ｓｃａｎ）センサやＥＯＳ（Ｅ
ｎｄ ｏｆ Ｓｃａｎ）センサを配置するために入射ビ
ームの主走査方向への光束幅をさらに広げるような場合
には、図４に示すように主走査方向の端部を外側に膨ら
ませた形状のスリット８０Ｂを形成してもよい。In the above embodiment, the slit 8
0A is formed in a conical shape as shown in FIG.
(SOS) for determining the timing of the
S: Start of Scan) sensor or EOS (E
In order to further increase the light beam width of the incident beam in the main scanning direction in order to arrange the (nd of Scan) sensor, a slit 80B having a shape in which the end in the main scanning direction is bulged outward as shown in FIG. May be formed.
【００２７】（変形例）以上、本発明に係る光ビーム走
査装置を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明
の内容が、上述の実施の形態に限定されないのは勿論で
あり、以下のような変形例が考えられる。 （１） 上記実施の形態では第２光学系７のｆθレンズ
７１，７２を２回通過するようにしたが、さらにレンズ
７５も通過させてポリゴンミラー４の偏向面Ｍ１〜Ｍ１
２を照射するようにしてもよく、ｆθレンズ７１だけを
通過させてポリゴンミラー４の偏向面を照射するように
してもよい。(Modification) The light beam scanning apparatus according to the present invention has been described based on the embodiments. However, it goes without saying that the content of the present invention is not limited to the above-described embodiments. The following modified example is conceivable. (1) In the above-described embodiment, the light passes through the fθ lenses 71 and 72 of the second optical system 7 twice. However, the light passes through the lens 75 and the deflection surfaces M1 to M1 of the polygon mirror 4.
2 may be irradiated, or the light may be irradiated only on the deflection surface of the polygon mirror 4 by passing through only the fθ lens 71.
【００２８】（２） また、上記実施の形態ではダブル
パスに構成していたが、ｆθレンズ７１，７２をレーザ
ビームＬＢが１度しか通過しないシングルパスの構成と
することもできる。この場合には、第１光学系６にレー
ザビームＬＢをコリメートするレンズを別途設け、第１
光学系６とポリゴンミラー４との間で、かつ、ポリゴン
ミラー４と第２光学系７との間にビームスプリッタを配
設し、このビームスプリッタを用いてシングルパスの０
゜入射とすればよい。(2) In the above-described embodiment, the laser beam LB passes through the fθ lenses 71 and 72 only once. However, the laser beam LB may have a single pass. In this case, a lens for collimating the laser beam LB is separately provided in the first optical system 6,
A beam splitter is provided between the optical system 6 and the polygon mirror 4 and between the polygon mirror 4 and the second optical system 7, and a single-pass 0
゜ It may be incident.
【００２９】（３） また、上記実施の形態ではポリゴ
ンミラー４の偏向面の面数を１２面で実施したが、１６
面等、実用的な範囲の他の面数で実施してもよい。 （４） さらに、上記実施の形態では、レーザプリンタ
に適用したが、デジタル方式の複写機や、ＦＡＸ、マイ
クロリーダプリントや、これらの複合機などの画像形成
装置にも適用できる。(3) In the above-described embodiment, the number of deflecting surfaces of the polygon mirror 4 is set to 12;
The number of surfaces may be other than the practical range. (4) In the above embodiment, the present invention is applied to a laser printer. However, the present invention can be applied to an image forming apparatus such as a digital copying machine, a facsimile machine, a micro reader print, and a multifunction machine thereof.
【００３０】[0030]
【発明の効果】以上のように本発明に係る光ビーム走査
装置によれば、前記光ビームを射出する光源とポリゴン
ミラーとの間の光路途中に配設される第１光学系の光軸
と、前記ポリゴンミラーと被走査面との間の光路途中に
配設される第２光学系の光軸とが、前記ポリゴンミラー
の回転軸を含む一平面内にほぼ含まれるように構成さ
れ、前記光源とポリゴンミラーとの間の光路途中にスリ
ットを有したスリット部材が配設され、前記光ビームを
射出する光源とポリゴンミラーとの間の光路途中にスリ
ットを有したスリット部材が配設され、当該部材のスリ
ット形状は、被走査面上の走査開始位置から走査終了位
置までの１走査内における各位置の光量がほぼ一定とな
るように決定されているので、装置の大型化やコストア
ップを招くことなく、１走査内における被走査面上の光
量むらをなくすことができるといった効果がある。即
ち、光源とポリゴンミラーとの間にスリット部材が設け
られているのが一般的であり、この部材のスリット形状
を楕円とする代わりに、つづみ状などに形成するだけで
よく、別途にフィルタやバイナリー回折光学レンズシス
テムなどの光学素子を追加する従来手法のように、装置
の大型化やコストアップを招くことなく、１走査内にお
ける光量むらを解消することができるのである。As described above, according to the light beam scanning device of the present invention, the optical axis of the first optical system disposed in the middle of the optical path between the light source for emitting the light beam and the polygon mirror. The optical axis of the second optical system disposed in the middle of the optical path between the polygon mirror and the surface to be scanned is configured to be substantially included in one plane including the rotation axis of the polygon mirror, A slit member having a slit is provided in the middle of the optical path between the light source and the polygon mirror, and a slit member having a slit is provided in the middle of the optical path between the light source that emits the light beam and the polygon mirror, Since the slit shape of the member is determined so that the light amount at each position in one scan from the scanning start position to the scanning end position on the surface to be scanned is substantially constant, the size and cost of the apparatus are increased. Without inviting There is an effect such can be eliminated light amount unevenness on the surface to be scanned in one the scan. That is, a slit member is generally provided between the light source and the polygon mirror, and instead of making the slit shape of this member an ellipse, it is only necessary to form the slit member in a conical shape or the like. Unlike the conventional method in which an optical element such as a binary diffraction optical lens system or the like is added, unevenness in the amount of light in one scan can be eliminated without increasing the size and cost of the apparatus.
【図１】本発明の実施の形態に係るレーザプリンタ１の
光学系の概略構成を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an optical system of a laser printer 1 according to an embodiment of the present invention.
【図２】ポリゴンミラー４およびこの付近において副走
査方向から見たレーザビームＬＢの光路図である。FIG. 2 is an optical path diagram of a polygon mirror 4 and a laser beam LB in the vicinity thereof viewed from a sub-scanning direction.
【図３】スリット部材８のスリット８０Ａの構成を示す
正面図である。FIG. 3 is a front view showing a configuration of a slit 80A of the slit member 8;
【図４】スリットの他の構成を示す正面図である。FIG. 4 is a front view showing another configuration of the slit.
１ レーザプリンタ ２ 感光体ドラム ３ レーザビーム走査装置 ４ ポリゴンミラー ６ 第１光学系 ７ 第２光学系 ８ スリット部材 ８０Ａ，８０Ｂ スリット ＬＢ レーザビーム ＬＤ レーザダイオード Reference Signs List 1 laser printer 2 photosensitive drum 3 laser beam scanning device 4 polygon mirror 6 first optical system 7 second optical system 8 slit member 80A, 80B slit LB laser beam LD laser diode
フロントページの続き (72)発明者 向坂 純 大阪府大阪市中央区安土町二丁目３番13号 大阪国際ビル ミノルタ株式会社内 Ｆターム(参考） 2C362 BA04 BA85 2H045 AA01 CA63 CB35 DA02 5C072 AA03 BA15 CA06 CA15 DA01 DA21 HA13 XA01 Continuation of the front page (72) Inventor Jun Kosaka 2-3-13 Azuchicho, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Prefecture F-term in Osaka International Building Minolta Co., Ltd. (reference) 2C362 BA04 BA85 2H045 AA01 CA63 CB35 DA02 5C072 AA03 BA15 CA06 CA15 DA01 DA21 HA13 XA01
Claims (4)
幅よりも主走査方向に幅広な光ビームを入射し、偏向後
の光ビームにより被走査面上を主走査方向に走査するオ
ーバーフィルド型の光ビーム走査装置であって、 前記光ビームを射出する光源とポリゴンミラーとの間の
光路途中に配設される第１光学系の光軸と、前記ポリゴ
ンミラーと被走査面との間の光路途中に配設される第２
光学系の光軸とが、前記ポリゴンミラーの回転軸を含む
一平面内にほぼ含まれるように構成され、 前記光源とポリゴンミラーとの間の光路途中にスリット
を有したスリット部材が配設され、 当該部材のスリット形状は、被走査面上の走査開始位置
から走査終了位置までの１走査内における各位置を露光
する光量がほぼ一定となるように決定されていることを
特徴とする光ビーム走査装置。1. An overfilled type in which a light beam wider in the main scanning direction than the surface width of the polygon mirror is incident on a deflection surface of the polygon mirror, and the surface to be scanned is scanned in the main scanning direction by the deflected light beam. An optical axis of a first optical system disposed in an optical path between a light source that emits the light beam and a polygon mirror, and an optical axis between the polygon mirror and a surface to be scanned. The second installed in the middle of the optical path
The optical axis of the optical system is configured to be substantially included in one plane including the rotation axis of the polygon mirror, and a slit member having a slit in the middle of the optical path between the light source and the polygon mirror is provided. The light beam is characterized in that the slit shape of the member is determined such that the amount of light for exposing each position in one scan from the scan start position to the scan end position on the surface to be scanned is substantially constant. Scanning device.
光軸と一致するスリット中央部を中心として点対称な形
状であって、主走査方向両端部から中央部に近づくに従
って副走査方向の幅が狭くなるように決定されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の光ビーム走査装置。2. The slit shape is point-symmetric with respect to the center of the slit that coincides with the optical axis of the first optical system. The shape in the sub-scanning direction is closer to the center from both ends in the main scanning direction. The light beam scanning device according to claim 1, wherein the width is determined to be narrow.
率を、１走査内における走査中央位置から走査開始位置
と走査終了位置との両側に進むに従って大きく構成した
ことを特徴とする請求項２に記載の光ビーム走査装置。3. The scanning lens according to claim 2, wherein the sub-scanning magnification of the scanning lens of the second optical system is increased from a scanning center position to a scanning start position and a scanning end position in one scan. 3. The light beam scanning device according to 2.
に走査し、当該被走査面上に画像を形成する画像形成装
置であって、 前記光ビームを走査する手段として、請求項１ないし３
のいずれかに記載の光ビーム走査装置を使用したことを
特徴とする画像形成装置。4. An image forming apparatus which scans a surface to be scanned with a light beam in a main scanning direction and forms an image on the surface to be scanned, wherein the means for scanning the light beam is provided. 3
An image forming apparatus using the light beam scanning device according to any one of the above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28719799A JP2001108926A (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Optical beam scanner and image forming device using this |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP28719799A JP2001108926A (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Optical beam scanner and image forming device using this |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001108926A true JP2001108926A (en) | 2001-04-20 |
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ID=17714336
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| JP28719799A Pending JP2001108926A (en) | 1999-10-07 | 1999-10-07 | Optical beam scanner and image forming device using this |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2001108926A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005031366A (en) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Toshiba Corp | Optical scanner and aperture diaphragm device |
| US7034972B2 (en) | 2003-06-27 | 2006-04-25 | Canon Kabushiki Kaisha | Optical scanning device and image forming apparatus using the optical scanning device |
-
1999
- 1999-10-07 JP JP28719799A patent/JP2001108926A/en active Pending
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| US7554568B2 (en) | 2003-07-11 | 2009-06-30 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Optical beam scanning device and diaphragm device capable of adjusting light quantity distribution |
| JP4488698B2 (en) * | 2003-07-11 | 2010-06-23 | 株式会社東芝 | Optical scanning device and diaphragm device |
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