JP3804256B2

JP3804256B2 - Optical scanning device

Info

Publication number: JP3804256B2
Application number: JP4524398A
Authority: JP
Inventors: 義人関川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1998-02-26
Filing date: 1998-02-26
Publication date: 2006-08-02
Anticipated expiration: 2018-02-26
Also published as: JPH11242174A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームを画像情報に応じて感光体上に走査露光することにより、画像を記録する画像記録装置に使用される光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本出願人は、画像処理装置の高速化、高解像化の要求に答え、また、焦点距離（光路長）を長くせずに、広い走査幅を得るために、オーバーフィルド光学系（Ｏｖｅｒｆｉｌｌｅｄ）の分割走査方式を採用した光走査装置を提案した（特願平８−３３８６３６号）。
【０００３】
この基本構成は、図７に示すように、２つの光源部４０Ａ、４０Ｂと、光源部毎に設けられた２つの第１光学系４２Ａ、４２Ｂと、画像信号によって変調されたレーザビームを入射し、これを画像信号の１ライン毎に繰り返して偏向するポリゴンミラー１２（回転多面鏡）と、偏向されたレーザビームを感光体４６（被走査面）で略等速にし、かつ感光体４６の近傍にレーザビームを収束させる１つの結像光学系４８とからなっている。
【０００４】
そして、偏向する走査角度を±２αとしたとき、ポリゴンミラー１２の同一反射面への入射角度を、ポリゴンミラー１２の回転中心と感光体４６の中央位置を結ぶ中心線ＣＬに対して主走査方向にそれぞれ−α、＋αとし、また、ポリゴンミラー１２の回転角を、２つのレーザビームの入射角度と同じα（±α／２）とし、ポリゴンミラー１２の面数をｎとしたとき、αが３６０°×０．６／ｎ＜α＜３６０°／ｎとなるように構成している。
【０００５】
この２つのレーザビームは、点線で示すレーザビームＡが−２αの走査角度で▲１▼から▲２▼の範囲を、実線で示すレーザビームＢが＋２αの走査角度で▲３▼から▲４▼の範囲を同時に走査する。
【０００６】
これによって、オーバーフィルド光学系で分割走査を行う場合に生じる現象、すなわち、ＦＮｏ（エフナンバー、カメラでいう所の「明るさ」）の変化とリンクして感光体４６上でビーム径の一様性が悪化するという現象を抑えた。
【０００７】
しかし、図８に示すように、オーバーフィルド光学系を採用すると、ポリゴンミラー１２の面幅より、レーザビームの入射光束幅（Ｄｏ）が大きいため、反射面ｂの前の隣面ａ（回転開始側）及び後の隣面ｃ（回転終了側）へ入射するビームも反射され、不要光Ｎとなってしまう。
【０００８】
図７に示すように、不要光Ｎ_Aが、レーザビームＡが▲１▼から▲２▼の範囲を走査すると同時に▲３▼から▲４▼の範囲を走査し、不要光Ｎ_Bが，レーザビームＢが▲３▼から▲４▼の範囲を走査すると同時に▲１▼から▲２▼の範囲を走査して二重書き込みとなる。
【０００９】
この不要光による二重書き込みを回避するため、図９及び図１０に示すように、２つのレーザビームＡ、Ｂを副走査方向の入射角度β１、β２が相互に異なるようにポリゴンミラー１２へ入射させ、レーザビーム毎に反射ミラー５０Ａ、５０Ｂを設けた光走査装置を提案した（特願平９−０１４１３９号参照）。
【００１０】
この構成によって、ポリゴンミラー１２で偏向されたレーザビームは副走査方向に異なる角度で出射され、反射ミラー５０Ａ、５０Ｂが配置された位置では、副走査方向に両レーザビームが十分離れるので、不要光Ｎ_A、Ｎ_Bは他方の反射ミラーで反射されることはない。
【００１１】
すなわち、レーザビームＡの不要光Ｎ_A（細い点線で表示）はレーザビームＢを反射する反射ミラー５０Ｂに当たって反射されることがなく、また、レーザビームＢの不要光Ｎ_Bも反射ミラー５０Ａに反射されることもないので、二重書き込みを回避することができる。
【００１２】
しかしながら、ポリゴンミラー１２の回転軸と直交する平面に対して、２つのレーザビームＡ、Ｂを副走査方向の入射角度β１、β２が相互に異なるようにポリゴンミラー１２へ入射させると、感光体４６上のビーム径の様子は一様性を含めて変化する。
【００１３】
具体的には、ｆθレンズ４８に対する副走査方向の入射角度β１、β２が２つのレーザビームＡ、Ｂで異なるため、走査面上におけるビーム径は、▲１▼から▲２▼と▲３▼から▲４▼までとは、特性が変化し、▲２▼と▲３▼においてビーム径に段差が生じてしまう。
【００１４】
ここで、どの程度ビーム径に段差が生じるか、図１１及び図１２を参照し具体的な数字を挙げて説明する。
【００１５】
ビームＡの副走査方向の入射角度β１＝１．２°、ビームＡの副走査方向の入射角度β１＝２．７°、ポリゴンミラー１２の面数ｎ＝２４、ポリゴンミラーの径Φ＝４６ｍｍ、光源としての半導体レーザの波長λ＝７８０ｎｍ、そして、ｆθレンズ４８Ａ、４８Ｂを以下のものとする。
【００１６】
ポリゴンミラー１２とｆθレンズ４８Ａの間隔を１８．５ｍｍ、
ｆθレンズ４８Ａのポリゴンミラー１２側の面の曲率半径（主走査方向のみ）を１７０．４３ｍｍ、
ｆθレンズ４８Ａのポリゴンミラー１２から遠い側の面は平面、
ｆθレンズ４８Ａの厚さを９ｍｍ、
ｆθレンズ４８Ａの屈折率を１．６０９１１０、
ｆθレンズ４８Ａとｆθレンズ２８の間隔を２５．９９８ｍｍ、
ｆθレンズ４８Ｂのポリゴンミラー１２側の面を∞、
ｆθレンズ４８Ｂのポリゴンミラー１２から遠い側の面の曲率半径を１２２．６７ｍｍ、
ｆθレンズ４８Ｂの厚さを１０ｍｍ、
ｆθレンズ４８Ｂの屈折率を１．７１２２６８。
【００１７】
次に、ｆθレンズ４８Ｂのポリゴンミラー１２から遠い側の面から反射ミラー５０（シリンドリカルミラー）までの距離を、ビームＡが２７６．８ｍｍ、ビームＢが２７１ｍｍ、反射ミラー５０の入出射角度を、ビームＡが６２°、ビームＢが６５．６°、反射ミラー５０から感光体４６までの距離を、ビームＡが９６．２ｍｍ、ビームＢが１０１．３ｍｍとすると、
主走査方向／副走査方向のビーム径は、図４及び図５に示すように、▲１▼の位置で６８μｍ／５９μｍ、▲２▼の位置で７１．５μｍ／６８．５μｍ、▲３▼の位置で１０３μｍ／１０５μｍ、▲４▼の位置で７０μｍ／６５μｍとなる。
【００１８】
このように、▲２▼と▲３▼において、ビーム径に大きな段差ができてしまい、画質に重大な悪影響を及ぼす（一般的には、ビーム径に不連続な段差があると、その部分に筋が描かれてしまう）。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事実を考慮し、オーバーフィルド光学系の分割走査方式を採用しても、不要光による二重書き込みを防止でき、また、走査中央部（つなぎ目）のビーム径の段差を解消することができる光走査装置を提供することを課題とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、光源毎に設けられた２つの第１光学系から回転多面鏡の同一反射面へ２つのビームが主走査方向及び副走査方向にそれぞれ異なる角度で入射する。
【００２１】
そして、回転多面鏡が回転する間に、主走査方向に２つのビームがそれぞれ所定の角度範囲で偏向される。主走査方向に偏向されたビームは、単一の結像光学系を通じ、２つの反射鏡で個々に反射され、被走査面の１ラインを２分割走査する。
【００２２】
これら２つのビームは、反射鏡の位置では副走査方向に十分離れているので、不要光が他方の反射鏡で反射されず、結果として二重書き込みを回避することができる。
【００２３】
また、分割走査されることで生じる被走査面上のつなぎ目での主走査方向のビーム径の段差が解消するように、少なくとも一方の前記光学系を構成するシリンドリカルレンズの母線を初期のセット位置から光軸に対して回転させることで、つなぎ目での主走査方向のビーム径の段差を解消することができる。
【００２７】
請求項２に記載の発明では、第１光学系を構成するスリットの副走査方向の開口幅がそれぞれ異なっている。
【００２８】
請求項１の発明のように、シリンドリカルレンズの母線を回転させれば、つなぎ目における主走査方向のビーム径の段差をなくすことは可能である。しかし、副走査方向のビーム径の動きは独立であるため、調整具合によっては段差があまり小さくならない場合も考えられる。
【００２９】
そこで、いずれか一方のスリットの副走査方向の開口幅を変更することで、副走査方向においてビーム径の段差をなくすことができる（スリット幅が広いと、Ｆ／Ｎｏが小さくなり、ビーム径が小さくなるという現象を利用）。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１に示すように、本形態に係る光走査装置１０には、ポリゴンミラー１２の回転中心と感光体１４の走査中央位置を結ぶ中心線ＣＬに対して、２つの光源部１６Ａ、１６Ｂが対称に配置されている。光源部１６Ａ、１６Ｂは、略ガウシアン分布のレーザビームを発光する半導体レーザで構成されている。
【００３１】
なお、以下、光源部１６Ａから出射されるレーザビームをビームＡ（破線表示）、光源部１６Ｂから出射されるレーザビームをビームＢ（実線表示）と区別する。そして、図２に示すように、光源部１６Ａは、ビームＡがポリゴンミラー１２の反射面１２ａへポリゴンミラー１２の回転軸Ｍと直交する平面Ｈに対して１．２°の入射角度で、光源部１６Ｂは、ビームＢがポリゴンミラー１２の反射面１２ａへ平面Ｈに対して２．７°の入射角度で、入射するように配置されている。
【００３２】
一方、光源部１６Ａ、１６Ｂから発光され縦横に異なった拡がり角をもったビームは、コリメータレンズ１８Ａ、１８Ｂで略平行光とされるが、コリメータレンズ１８Ａ、１８Ｂと光源部１６Ａ、１６Ｂとの間隔が、コリメータレンズ１８Ａ、１８Ｂの焦点距離より約１ｍｍ小さくされているので、コリメータレンズ１８Ａ、１８Ｂを通過したビームは、緩い発散光となる。
【００３３】
その直後、ビーム整形用のスリット２０Ａ、２０Ｂによって、発散光の中央のみの光が通過し、シリンドリカルレンズ２２Ａ、２２Ｂにより、ポリゴンミラー１２の反射面の近傍に副走査方向に収束する光とされる。
【００３４】
シリンドリカルレンズ２２Ａ、２２Ｂを通過したビームは、中心線ＣＬに対して対称に配置された反射ミラー２４Ａ、２４Ｂで反射される。反射ミラー２４ＡはビームＡを、中心線ＣＬに対して、主走査方向へ＋α（１２．８°）及び副走査方向へ１．２°の入射角度で、また、反射ミラー２４ＢはビームＢを、中心線ＣＬに対して、主走査方向へ−α（−１２．８°）及び副走査方向へ２．７°の入射角度で、ポリゴンミラー１２の同一反射面へ入射させる。
【００３５】
反射ミラー２４Ａ、２４Ｂとポリゴンミラー１２との間には、主走査方向にのみパワーを有する２枚組のｆθレンズ２６、２８が配設されており、このｆθレンズ２６、２８を通過したビームＡ、ビームＢは、ポリゴンミラー１２の面幅より広い略平行光（Ｄｏ）となって入射する（図８参照）。
【００３６】
このポリゴンミラー１２で偏向されたビームＡ、ビームＢは、再びｆθレンズ２６、２８を通過し、ビームＡはシリンドリカルミラー３０Ａで、ビームＢはシリンドリカルミラー３０Ｂで反射され、感光体１４の上に結像する。
【００３７】
このシリンドリカルミラー３０Ａ、３０Ｂは、ポリゴンミラー１２の各反射面の副走査方向の傾きのバラツキによって起る走査位置のズレ（面倒れ誤差と呼ばれる）を補正する。
【００３８】
一方、ｆθレンズ２６、２８の作用によって、結像によって感光体１４の上に生じるビームのスポットは、ビームＡのスポットが感光体１４の表面を▲１▼から▲２▼に向かって、ビームＢのスポットが感光体１４の表面を▲３▼から▲４▼に向かって、主走査方向にほぼ等速度で分割走査する。
【００３９】
このようにして、１ラインの走査が行われると、ポリゴンミラー１２の次の反射面によってビームＡ、ビームＢが偏向され、次のラインの走査が行われる。
【００４０】
そして、これらのラインにおける画像記録が行われる書き出し位置を設定するために、ｆθレンズ２６、２８を通過したビームＡの経路上にＳＯＳ（ＳｔａｒｔＯｆＳｃａｎ）３２が配設されている。このＳＯＳ３２は、制御部に接続されており、制御部はＳＯＳ３２の出力信号を検出した時点から所定時間経過した後、画像信号の変調を開始するようになっている。
【００４１】
また、ビームＢは、ビームＡのＳＯＳ３２の出力信号と同期して、所定時間経過した時点で、画像信号の変調が開始され、ビームＡが▲１▼から▲２▼に向かって走査すると同時に、▲３▼から▲４▼に向かって分割走査を行う。
【００４２】
次に、本形態に係る光走査装置の作用を説明する。
ビームＡとビームＢは、図１に示すように、走査中央位置を通る中心線ＣＬに対して角度範囲±２α（走査角）の１／２の角度±αをなすように、ポリゴンミラー１２へ入射される。
【００４３】
さらに、ポリゴンミラー１２の走査角（ビームが走査角度±２αの範囲を走査される間にポリゴンミラー１２が回転する角度）が、ビームＡとビームＢの入射角度と同じα（±α／２）とされている。すなわち、ポリゴンミラー１２が角度α回転するうちに、入射されたビームＡが▲１▼から▲２▼、ビームＢが▲３▼から▲４▼まで走査される。
【００４４】
なお、本形態では、副走査方向の入射角を、ビームＡは１．２°、ビームＢは２．７°としているが、入射角度は小さい方が感光体１４の上における光学特性の劣化が起りにくい。しかし、シリンドリカルミラー３０Ａが不要光Ｎ_Aをシリンドリカルミラー３０Ｂが不要光Ｎ_Bを反射して二重書き込みをしないように、シリンドリカルミラーを実装する上において、ビームＡとビームＢの間隔を副走査方向においてある程度確保する必要があるので、２つの条件を勘案して副走査方向の入射角を決定する必要がある。
【００４５】
次に、つなぎ目でのビーム径の段差について具体的数字を挙げて説明する。
ポリゴンミラー１２の面数ｎ＝２４面、入射角＝走査角／２＝α＝１２．８°、ビームＡの副走査方向の入射角１．２°、ビームＢの副走査方向の入射角２．７°、ポリゴンミラー１２の径＝４６ｍｍ、光源としての半導体レーザの波長入＝７８０ｍｍ、そして、ｆθレンズ２６、２８を以下のものとする。
【００４６】
ポリゴンミラー１２とｆθレンズ２６の間隔を１８．５ｍｍ、
ｆθレンズ２６のポリゴンミラー１２側の面の曲率半径（主走査方向のみ）を１７０．４３ｍｍ、
ｆθレンズ２６のポリゴンミラー１２から遠い側の面は平面、
ｆθレンズ２６の厚さを９ｍｍ、
ｆθレンズ２６の屈折率を１．６０９１１０、
ｆθレンズ２６とｆθレンズ２８の間隔を２５．９９８ｍｍ、
ｆθレンズ２８のポリゴンミラー１２側の面を∞、
ｆθレンズ２８のポリゴンミラー１２から遠い側の面の曲率半径を１２２．６７ｍｍ、
ｆθレンズ２８の厚さを１０ｍｍ、
ｆθレンズ２８の屈折率を１．７１２２６８。
【００４７】
また、ｆθレンズ２６のポリゴンミラー１２から遠い側のシリンドリカルミラーまでの距離を、ビームＡが２７６．８ｍｍ／ビームＢが２７１ｍｍ、シリンドリカルミラーの入出射角度を、ビームＡが６２°／ビームＢが６５．６°、シリンドリカルミラーから感光体までの距離を、ビームＡが９６．２ｍｍ／ビームＢが１０１．３ｍｍ、スリットの副走査方向の開口幅ＮをビームＡ及びビームＢとも１．８ｍｍとする。
【００４８】
上記の条件において、図３に示すように、光軸Ｌに対するシリンドリカルレンズ２２の母線Ｍの回転角度θを初期のシリンドリカルレンズ２２のセット位置に対して理想角度（ビームＡは０．５°、ビームＢは１．０°）とする。
【００４９】
これにより、図４及び図５に示すように、つなぎ目でのビーム径は、ビームＡが主走査方向６２μｍ：副走査方向５９μｍ、ビームＢが主走査方向６８μｍ：副走査方向７０μｍとなり段差が小さくなる。
【００５０】
また、光軸Ｌに対するシリンドリカルレンズ２２の母線Ｍの回転角度θを、初期のシリンドリカルレンズ２２のセット位置に対して理想角度と異なる角度（ビームＡは０．２°、ビームＢは１．１°）とする。
【００５１】
これにより、つなぎ目でのビーム径は、ビームＡが主走査方向６５μｍ：副走査方向６４μｍ、ビームＢが主走査方向６５μｍ：副走査方向６６．５μｍとなり、主走査方向の段差はなくなり、副走査方向の段差は一層小さくなる。
【００５２】
このように、母線Ｍを回転させることで、つなぎ目でのビーム径の段差を解消することができる。このため、２つの第１光学系（シリンドリカルレンズ、コリメータレンズ、スリット）を、共通部材で構成することができる。
【００５３】
ここで、ビームＡ側のスリット２０Ａの副走査方向の開口幅Ｎを１．７ｍｍに変更すると、図６に示すように、つなぎ目でのビーム径は、ビームＡが主走査方向６５μｍ（図５参照）：副走査方向６６．５μｍ、ビームＢが主走査方向６５μｍ（図５参照）：副走査方向６６．５μｍとなり、主走査方向と副走査方向の段差を無くすことができる。
【００５４】
なお、ビームＢ側のスリット２０Ｂの副走査方向の開口幅を広くすることによっても、同様に段差をなくすことができることは無論である。
【００５５】
【発明の効果】
本発明は以上の構成としたので、請求項１では、オーバーフィルド光学系を採用することで、ポリゴンミラーの径を大きくせず、装置の高速化と高解像度化を達成し、また、分割走査方式を採用することで、焦点距離（光路長）を長くせず、広い走査幅を確保することができる。
【００５６】
また、これに加えて、二重書き込みという問題を解消し、さらに、２つのビームのつなぎ目での主走査方向のビーム径の段差を解消することができる。
【００５９】
請求項２の発明では、スリットの開口幅を変更することで、副走査方向においてビーム径の段差をなくすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の形態に係る光走査装置の構成図である。
【図２】本発明の形態に係る光走査装置の概略側面図である。
【図３】本発明の形態に係る光走査装置の第１光学系を示す斜視図である。
【図４】副走査方向のビーム径の変化の様子を示すグラフである。
【図５】主走査方向のビーム径の変化の様子を示すグラフである。
【図６】スリットの開口幅とビーム径との関係を示すグラフである。
【図７】従来の光走査装置の構成図である。
【図８】不要光を説明する概念図である。
【図９】従来の他の光走査装置の概略側面図である。
【図１０】従来の他の光走査装置の概略平面図である。
【図１１】ポリゴンミラーへ入出射するビームを示す平面図である。
【図１２】ポリゴンミラーへ入出射するビームを示す側面図である。
【符号の説明】
１２ポリゴンミラー（回転多面鏡）
１６Ａ光源（第１光学系）
１６Ｂ光源（第１光学系）
１８Ａスリット（第１光学系）
１８Ｂスリット（第１光学系）
２２Ａシリンドリカルレンズ（第１光学系）
２２Ｂシリンドリカルレンズ（第１光学系）
３０Ａシリンドリカルミラー（反射鏡）
３０Ｂシリンドリカルミラー（反射鏡）
Ｍ母線[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an optical scanning device used in an image recording apparatus for recording an image by scanning and exposing a laser beam on a photoconductor according to image information.
[0002]
[Prior art]
In order to obtain a wide scanning width without increasing the focal length (optical path length), the present applicant has responded to the demand for higher speed and higher resolution of the image processing apparatus, and an overfilled optical system (Overfilled) Proposed an optical scanning device adopting the divided scanning method (Japanese Patent Application No. 8-338636).
[0003]
In this basic configuration, as shown in FIG. 7, two light source units 40A and 40B, two first optical systems 42A and 42B provided for each light source unit, and a laser beam modulated by an image signal are incident. The polygon mirror 12 (rotating polygonal mirror) that repeatedly deflects this for every line of the image signal, and the deflected laser beam is made substantially constant speed by the photosensitive member 46 (scanned surface) and in the vicinity of the photosensitive member 46 And an imaging optical system 48 for converging the laser beam.
[0004]
When the scanning angle to be deflected is ± 2α, the incident angle on the same reflecting surface of the polygon mirror 12 is set to the main scanning direction with respect to the center line CL connecting the rotation center of the polygon mirror 12 and the center position of the photosensitive member 46. Are set to −α and + α, respectively, and the rotation angle of the polygon mirror 12 is set to α (± α / 2) which is the same as the incident angle of the two laser beams, and the number of faces of the polygon mirror 12 is set to n, α is It is configured such that 360 ° × 0.6 / n <α <360 ° / n.
[0005]
These two laser beams have a scanning angle of −2α for the laser beam A indicated by a dotted line in the range of (1) to (2), and a laser beam B indicated by a solid line for the scanning angle of + 2α from (3) to (4). Simultaneously scan the range.
[0006]
As a result, a phenomenon that occurs when split scanning is performed with an overfilled optical system, that is, a change in FNo (F number, “brightness” in the sense of a camera) is linked to a uniform beam diameter on the photoreceptor 46. Suppressed the phenomenon of deteriorating sex.
[0007]
However, as shown in FIG. 8, when the overfilled optical system is adopted, the incident beam width (Do) of the laser beam is larger than the surface width of the polygon mirror 12, and therefore the adjacent surface a (start of rotation) in front of the reflecting surface b. Side) and the subsequent incident surface c (rotation end side) are also reflected and become unnecessary light N.
[0008]
As shown in FIG. 7, the unnecessary light N _A scans the range of (3) to (4) at the same time that the laser beam A scans the range of (1) to (2), and the unnecessary light N _B The beam B scans the range from (3) to (4) and at the same time scans the range from (1) to (2) to perform double writing.
[0009]
In order to avoid this double writing due to unnecessary light, as shown in FIGS. 9 and 10, the two laser beams A and B are incident on the polygon mirror 12 so that the incident angles β1 and β2 in the sub-scanning direction are different from each other. Thus, an optical scanning device provided with reflection mirrors 50A and 50B for each laser beam has been proposed (see Japanese Patent Application No. 9-014139).
[0010]
With this configuration, the laser beam deflected by the polygon mirror 12 is emitted at different angles in the sub-scanning direction, and both laser beams are sufficiently separated in the sub-scanning direction at the positions where the reflection mirrors 50A and 50B are disposed. N _A and N _B are not reflected by the other reflecting mirror.
[0011]
That is, the laser beam unnecessary light N _A (indicated by thin dotted line) of A Without being reflected against the reflection mirror 50B that reflects the laser beam B, also reflected the unnecessary light N _B also reflecting mirror 50A of the laser beam B Since this is not done, double writing can be avoided.
[0012]
However, if the two laser beams A and B are incident on the polygon mirror 12 so that the incident angles β1 and β2 in the sub-scanning direction are different from each other with respect to a plane orthogonal to the rotation axis of the polygon mirror 12, the photosensitive member 46 is exposed. The appearance of the upper beam diameter changes including uniformity.
[0013]
Specifically, since the incident angles β1 and β2 in the sub-scanning direction with respect to the fθ lens 48 are different between the two laser beams A and B, the beam diameter on the scanning surface is from (1) to (2) and (3). From (4) up to (4), the characteristics change, and a difference in the beam diameter occurs between (2) and (3).
[0014]
Here, how much the level difference occurs in the beam diameter will be described with reference to FIG. 11 and FIG.
[0015]
The incident angle β1 = 1.2 ° of the beam A in the sub-scanning direction, the incident angle β1 = 2.7 ° of the beam A in the sub-scanning direction, the number of faces n of the polygon mirror 12 = 24, the diameter Φ of the polygon mirror = 46 mm, The wavelength λ of the semiconductor laser as the light source is 780 nm, and the fθ lenses 48A and 48B are as follows.
[0016]
The distance between the polygon mirror 12 and the fθ lens 48A is 18.5 mm,
The curvature radius (only in the main scanning direction) of the surface of the fθ lens 48A on the polygon mirror 12 side is 170.43 mm,
The surface of the fθ lens 48A far from the polygon mirror 12 is a plane,
The thickness of the fθ lens 48A is 9 mm,
The refractive index of the fθ lens 48A is 1.609110,
The distance between the fθ lens 48A and the fθ lens 28 is 25.998 mm,
The surface on the polygon mirror 12 side of the fθ lens 48B is ∞,
The curvature radius of the surface of the fθ lens 48B far from the polygon mirror 12 is 122.67 mm,
The thickness of the fθ lens 48B is 10 mm,
The refractive index of the fθ lens 48B is 1.712268.
[0017]
Next, the distance from the surface of the fθ lens 48B far from the polygon mirror 12 to the reflection mirror 50 (cylindrical mirror) is 276.8 mm for the beam A, 271 mm for the beam B, and the incident / exit angle of the reflection mirror 50 is the beam. If A is 62 °, beam B is 65.6 °, and the distance from the reflecting mirror 50 to the photoreceptor 46 is 96.2 mm for beam A and 101.3 mm for beam B,
As shown in FIGS. 4 and 5, the beam diameters in the main scanning direction / sub-scanning direction are 68 μm / 59 μm at position (1), 71.5 μm / 68.5 μm at position (2), and (3). The position is 103 μm / 105 μm, and the position (4) is 70 μm / 65 μm.
[0018]
Thus, in (2) and (3), there is a large step in the beam diameter, which has a serious adverse effect on the image quality (in general, if there is a discontinuous step in the beam diameter, the portion Streaks are drawn).
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
In consideration of the above facts, the present invention can prevent double writing due to unnecessary light even if a split scanning method of an overfilled optical system is adopted, and eliminates a step in the beam diameter at the scanning center (joint). It is an object of the present invention to provide an optical scanning device capable of achieving the above.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In the first aspect of the present invention, two beams are incident on the same reflecting surface of the rotary polygon mirror from the two first optical systems provided for each light source at different angles in the main scanning direction and the sub-scanning direction, respectively.
[0021]
Then, while the rotary polygon mirror rotates, the two beams are deflected in a predetermined angle range in the main scanning direction. The beams deflected in the main scanning direction are individually reflected by two reflecting mirrors through a single imaging optical system, and scan one line of the scanning surface into two parts.
[0022]
Since these two beams are sufficiently separated in the sub-scanning direction at the position of the reflecting mirror, unnecessary light is not reflected by the other reflecting mirror, and as a result, double writing can be avoided.
[0023]
In addition, the bus of the cylindrical lens constituting at least one of the optical systems is moved from the initial set position so that the step in the beam diameter in the main scanning direction at the joint on the surface to be scanned, which is caused by the divided scanning, is eliminated. By rotating with respect to the optical axis, it is possible to eliminate a step in the beam diameter in the main scanning direction at the joint.
[0027]
In the invention described in claim 2 , the opening widths in the sub-scanning direction of the slits constituting the first optical system are different.
[0028]
As in the first aspect of the invention, the step of the beam diameter in the main scanning direction at the joint can be eliminated by rotating the generatrix of the cylindrical lens. However, since the movement of the beam diameter in the sub-scanning direction is independent, the step may not be so small depending on the adjustment.
[0029]
Therefore, by changing the opening width of one of the slits in the sub-scanning direction, the step of the beam diameter can be eliminated in the sub-scanning direction (if the slit width is wide, the F / No is reduced and the beam diameter is reduced). Use the phenomenon of becoming smaller).
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
As shown in FIG. 1, in the optical scanning device 10 according to the present embodiment, the two light source units 16 A and 16 B are symmetric with respect to a center line CL connecting the rotation center of the polygon mirror 12 and the scanning center position of the photosensitive member 14. Is arranged. The light source sections 16A and 16B are constituted by semiconductor lasers that emit laser beams having a substantially Gaussian distribution.
[0031]
Hereinafter, the laser beam emitted from the light source unit 16A is distinguished from the beam A (shown by a broken line), and the laser beam emitted from the light source unit 16B is distinguished from the beam B (shown by a solid line). As shown in FIG. 2, the light source unit 16 A is configured such that the beam A is incident on the reflecting surface 12 a of the polygon mirror 12 at an incident angle of 1.2 ° with respect to a plane H orthogonal to the rotation axis M of the polygon mirror 12. The part 16B is arranged so that the beam B is incident on the reflecting surface 12a of the polygon mirror 12 at an incident angle of 2.7 ° with respect to the plane H.
[0032]
On the other hand, beams emitted from the light source units 16A and 16B and having different divergence angles in the vertical and horizontal directions are made substantially parallel light by the collimator lenses 18A and 18B. However, since the focal length of the collimator lenses 18A and 18B is about 1 mm smaller, the beams that have passed through the collimator lenses 18A and 18B become loose divergent light.
[0033]
Immediately after that, only the center of the divergent light passes through the beam shaping slits 20A and 20B, and the light is converged in the sub-scanning direction near the reflecting surface of the polygon mirror 12 by the cylindrical lenses 22A and 22B. .
[0034]
The beams that have passed through the cylindrical lenses 22A and 22B are reflected by the reflection mirrors 24A and 24B that are arranged symmetrically with respect to the center line CL. The reflection mirror 24A emits the beam A at an incident angle of + α (12.8 °) in the main scanning direction and 1.2 ° in the sub-scanning direction with respect to the center line CL, and the reflection mirror 24B With respect to the center line CL, the light beam is incident on the same reflecting surface of the polygon mirror 12 at an incident angle of −α (−12.8 °) in the main scanning direction and 2.7 ° in the sub scanning direction.
[0035]
Between the reflecting mirrors 24A, 24B and the polygon mirror 12, two sets of fθ lenses 26, 28 having power only in the main scanning direction are disposed, and the beam A that has passed through the fθ lenses 26, 28 is disposed. The beam B enters as substantially parallel light (Do) wider than the surface width of the polygon mirror 12 (see FIG. 8).
[0036]
The beams A and B deflected by the polygon mirror 12 pass through the fθ lenses 26 and 28 again, the beam A is reflected by the cylindrical mirror 30A, and the beam B is reflected by the cylindrical mirror 30B and connected to the photosensitive member 14. Image.
[0037]
The cylindrical mirrors 30 A and 30 B correct a scan position shift (referred to as a surface tilt error) caused by a variation in tilt in the sub-scanning direction of each reflecting surface of the polygon mirror 12.
[0038]
On the other hand, the spot of the beam generated on the photosensitive member 14 by the image formation by the action of the fθ lenses 26 and 28 is the beam B in which the spot of the beam A moves from (1) to (2) on the surface of the photosensitive member 14. The spots are divided and scanned on the surface of the photoreceptor 14 from (3) to (4) in the main scanning direction at a substantially constant speed.
[0039]
In this way, when scanning of one line is performed, the beams A and B are deflected by the next reflecting surface of the polygon mirror 12, and scanning of the next line is performed.
[0040]
An SOS (StartOfScan) 32 is arranged on the path of the beam A that has passed through the fθ lenses 26 and 28 in order to set the writing position at which image recording is performed on these lines. The SOS 32 is connected to a control unit, and the control unit starts modulation of an image signal after a predetermined time has elapsed since the output signal of the SOS 32 was detected.
[0041]
In addition, the beam B starts modulation of the image signal when a predetermined time elapses in synchronization with the output signal of the SOS 32 of the beam A. At the same time, the beam A scans from (1) to (2). Divided scanning is performed from (3) to (4).
[0042]
Next, the operation of the optical scanning device according to this embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the beam A and the beam B are directed to the polygon mirror 12 so as to form an angle ± α of ½ of the angle range ± 2α (scanning angle) with respect to the center line CL passing through the scanning center position. Incident.
[0043]
Further, the scanning angle of the polygon mirror 12 (the angle at which the polygon mirror 12 rotates while the beam is scanned in the range of the scanning angle ± 2α) is the same as the incident angle of the beam A and the beam B α (± α / 2). It is said that. That is, while the polygon mirror 12 is rotated by the angle α, the incident beam A is scanned from (1) to (2) and the beam B is scanned from (3) to (4).
[0044]
In this embodiment, the incident angle in the sub-scanning direction is 1.2 ° for beam A and 2.7 ° for beam B. However, the smaller the incident angle, the more the optical characteristics deteriorate on the photoconductor 14. Hard to get up. However, as the unnecessary light N _A cylindrical mirror 30A is cylindrical mirror 30B is not double writing reflects unnecessary light N _B, in order to implement a cylindrical mirror, the distance between the beams A and B sub-scanning direction Therefore, it is necessary to determine the incident angle in the sub-scanning direction in consideration of two conditions.
[0045]
Next, the step of the beam diameter at the joint will be described with specific numbers.
The number of surfaces of the polygon mirror 12 is n = 24, the incident angle = scanning angle / 2 = α = 12.8 °, the incident angle 1.2 ° in the sub-scanning direction of the beam A, and the incident angle 2 in the sub-scanning direction of the beam B. 7 °, polygon mirror 12 diameter = 46 mm, wavelength of semiconductor laser as light source = 780 mm, and fθ lenses 26 and 28 are as follows.
[0046]
The distance between the polygon mirror 12 and the fθ lens 26 is 18.5 mm,
The curvature radius (only in the main scanning direction) of the surface of the fθ lens 26 on the polygon mirror 12 side is 170.43 mm,
The surface of the fθ lens 26 far from the polygon mirror 12 is a plane,
The thickness of the fθ lens 26 is 9 mm,
The refractive index of the fθ lens 26 is 1.609110,
The interval between the fθ lens 26 and the fθ lens 28 is 25.998 mm,
The surface of the fθ lens 28 on the polygon mirror 12 side is ∞,
The curvature radius of the surface of the fθ lens 28 far from the polygon mirror 12 is 122.67 mm,
The thickness of the fθ lens 28 is 10 mm,
The refractive index of the fθ lens 28 is 1.712268.
[0047]
Further, the distance from the fθ lens 26 to the cylindrical mirror far from the polygon mirror 12 is 276.8 mm for the beam A / 271 mm for the beam B, the incident / exit angle of the cylindrical mirror is 62 ° for the beam A / 65 for the beam B. The distance from the cylindrical mirror to the photoreceptor is 96.2 mm / beam B is 101.3 mm, and the aperture width N in the sub-scanning direction of the slit is 1.8 mm for both the beam A and the beam B.
[0048]
Under the above conditions, as shown in FIG. 3, the rotation angle θ of the generating line M of the cylindrical lens 22 with respect to the optical axis L is an ideal angle with respect to the initial set position of the cylindrical lens 22 (the beam A is 0.5 °, the beam B is 1.0 °).
[0049]
As a result, as shown in FIGS. 4 and 5, the beam diameter at the joint is such that the beam A is 62 μm in the main scanning direction: 59 μm in the sub-scanning direction and the beam B is 68 μm in the main scanning direction: 70 μm in the sub-scanning direction. .
[0050]
Further, the rotation angle θ of the generating line M of the cylindrical lens 22 with respect to the optical axis L is different from the ideal angle with respect to the initial setting position of the cylindrical lens 22 (the beam A is 0.2 °, the beam B is 1.1 °). ).
[0051]
As a result, the beam diameter at the joint is 65 μm in the main scanning direction: 64 μm in the sub-scanning direction for the beam A, and 65 μm in the main scanning direction for the beam B: 66.5 μm in the main scanning direction. The step becomes even smaller.
[0052]
Thus, by rotating the bus M, the step of the beam diameter at the joint can be eliminated. For this reason, the two first optical systems (cylindrical lens, collimator lens, slit) can be formed of a common member.
[0053]
Here, when the aperture width N in the sub-scanning direction of the slit 20A on the beam A side is changed to 1.7 mm, the beam diameter at the joint is 65 μm in the main scanning direction (see FIG. 5). ): 66.5 μm in the sub-scanning direction, and the beam B becomes 65 μm in the main scanning direction (see FIG. 5): 66.5 μm in the sub-scanning direction, and a step between the main scanning direction and the sub-scanning direction can be eliminated.
[0054]
It goes without saying that the step can be eliminated similarly by increasing the opening width of the slit 20B on the beam B side in the sub-scanning direction.
[0055]
【The invention's effect】
Since the present invention is configured as described above, in claim 1, by adopting an overfilled optical system, the polygon mirror diameter is not increased, the speed and resolution of the apparatus are increased, and the division scanning is performed. By adopting this method, it is possible to ensure a wide scanning width without increasing the focal length (optical path length).
[0056]
In addition to this, the problem of double writing can be solved, and further, the step of the beam diameter in the main scanning direction at the joint of the two beams can be eliminated.
[0059]
In the second aspect of the invention, the step of the beam diameter can be eliminated in the sub scanning direction by changing the opening width of the slit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic side view of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing a first optical system of an optical scanning device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a graph showing how the beam diameter changes in the sub-scanning direction.
FIG. 5 is a graph showing how the beam diameter changes in the main scanning direction.
FIG. 6 is a graph showing the relationship between the opening width of the slit and the beam diameter.
FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional optical scanning device.
FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating unnecessary light.
FIG. 9 is a schematic side view of another conventional optical scanning device.
FIG. 10 is a schematic plan view of another conventional optical scanning device.
FIG. 11 is a plan view showing beams entering and exiting a polygon mirror.
FIG. 12 is a side view showing a beam entering and exiting a polygon mirror.
[Explanation of symbols]
12 Polygon mirror (rotating polygon mirror)
16A Light source (first optical system)
16B Light source (first optical system)
18A slit (first optical system)
18B Slit (first optical system)
22A Cylindrical lens (first optical system)
22B Cylindrical lens (first optical system)
30A Cylindrical mirror (reflecting mirror)
30B Cylindrical mirror (reflector)
M bus

Claims

２つの光源と、光源毎に設けられた２つの第１光学系と、主走査方向及び副走査方向にそれぞれ異なる角度で前記第１光学系から入射した２つのビームを同一反射面で偏向する回転多面鏡と、単一の結像光学系を通じて前記回転多面鏡で偏向された２つのビームを個々に反射して被走査面上を分割走査させる２つの反射鏡と、を備えたオーバーフィルド光学式の光走査装置において、
分割走査されることで生じる被走査面上のつなぎ目での主走査方向のビーム径の段差が解消するように、前記光源毎に設けられた少なくとも一方の前記光学系を構成するシリンドリカルレンズの母線を初期のセット位置から光軸に対して回転させたことを特徴とする光走査装置。Two light sources, two first optical systems provided for each light source, and rotation for deflecting two beams incident from the first optical system at different angles in the main scanning direction and the sub-scanning direction on the same reflecting surface An overfilled optical system comprising a polygon mirror and two reflecting mirrors that individually reflect the two beams deflected by the rotating polygon mirror through a single imaging optical system and divide and scan the surface to be scanned In the optical scanning device of
The generatrix of the cylindrical lens constituting at least one of the optical systems provided for each of the light sources is arranged so that the step in the beam diameter in the main scanning direction at the joints on the surface to be scanned caused by the divided scanning is eliminated. An optical scanning device rotated about an optical axis from an initial set position.

前記第１光学系を構成するスリットの副走査方向の開口幅がそれぞれ異なることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。The optical scanning device according to claim 1, wherein opening widths in the sub-scanning direction of the slits constituting the first optical system are different from each other.