JPH02272517A - Light quantity control scanning optical system using plural beam light sources - Google Patents
Light quantity control scanning optical system using plural beam light sourcesInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は複数ビーム光源を用いた光量制御走査光学系に
関し、より詳細には、レーザープリンタ、レーザーファ
クシミリ、デジタル複写機、レーザー製版機等電子写真
プロセスを応用した画像形成装置に適用しうる複数ビー
ム光源を用いた光量制御走査光学系に関するものである
。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Industrial Application Field) The present invention relates to a light quantity control scanning optical system using a plurality of beam light sources. The present invention relates to a light amount control scanning optical system using a multi-beam light source that can be applied to an image forming apparatus applying a photographic process.
（従来の技術）
電子写真プロセスを応用した画像形成装置において走査
光学系により書き込まれた画像に階調をもたせる方法と
して、該走査光学系の光源出力を制御し、トッドの大き
さを変化させるパワー変調方式なる手段が用いられてい
る。(Prior Art) As a method of imparting gradation to an image written by a scanning optical system in an image forming apparatus applying an electrophotographic process, there is a method of controlling the light source output of the scanning optical system to change the toad size. A modulation method is used.
（発明が解決しようとする課題）
しかし、従来のパワー変調方式では、高速化に対処すべ
く例えば光源に半導体レーザーを用いた場合に単光源を
前提とするため、パワーレンジの中、不安定な領域で半
導体レーザーを使用しなければならない場合が生じる。(Problem to be solved by the invention) However, in the conventional power modulation method, in order to cope with higher speeds, for example, when a semiconductor laser is used as a light source, a single light source is assumed, so it is unstable within the power range. There may be cases where it is necessary to use semiconductor lasers in the area.
そこで、高出力の半導体レーザーを用いてこの問題を解
決しようとした場合、注入電流により出力は変化するが
、波長とび、モード変化や立上り特性の不安定化を招く
。このため駆動回路の煩雑化という別の問題を生じる。If an attempt is made to solve this problem using a high-output semiconductor laser, the output will change depending on the injected current, but this will result in wavelength skipping, mode changes, and instability in the rise characteristics. This causes another problem of complicating the drive circuit.
本発明は小さい光源のパワーで、かつ簡単な構成で安定
した走査光による階調画像を得ることのできる走査光学
系を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a scanning optical system that can obtain a gradation image using stable scanning light with a small light source power and a simple configuration.
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために、本発明の走査光学系におい
ては、アレイ状に配列された複数の光源からの光束を同
時に平行光化してこれらの各光束を被走査面上の同一位
置に結像走査する光学系として、アレイ状に配列された
複数の光源とこれら各光源からの光束を同時に平行光化
するマイクロレンズアレイを主要部とする光源部と、光
源部以下、光の進行順に配置された、アフォーカル光学
系、このアフォーカル光学系からの出射光束を線状に結
像する第１結像光学系、この第１結像光学系による結像
位置の近傍に偏向反射面を位置している偏向器、この偏
向器からの光を被走査面上に集光させる第２結像光学系
を設け、上記マイクロレンズアレイを光ＣＶＤあるいは
マイクロフレネルレンズで構成し、上記第２結像光学系
を上記偏向反射面と上記被走査面とを幾何光学的に略共
役な関係に設定することとした。なおマイクロレンズア
レイのレンズ間隔をアレイ状光源の発光点の間隔としか
つ、上記マイクロレンズアレイからの各出射光束を互い
に平行な光束とするとよい。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, in the scanning optical system of the present invention, the light beams from a plurality of light sources arranged in an array are simultaneously converted into parallel light beams, and each of these light beams is illuminated. An optical system that forms and scans an image at the same position on a scanning surface includes a light source section whose main part is a plurality of light sources arranged in an array, a microlens array that simultaneously converts the light flux from each light source into parallel light, and a light source. Below, an afocal optical system arranged in the order of light progression, a first imaging optical system that forms a linear image of the light beam emitted from this afocal optical system, and an imaging position by this first imaging optical system. A deflector with a deflection reflecting surface located near the surface, and a second imaging optical system that focuses the light from the deflector onto the surface to be scanned are provided, and the microlens array is formed by optical CVD or a micro Fresnel lens. In the second imaging optical system, the deflection reflection surface and the scanned surface are set in a geometrically optically substantially conjugate relationship. Note that it is preferable that the distance between the lenses of the microlens array be the same as the distance between the light emitting points of the arrayed light source, and that each of the light beams emitted from the microlens array be parallel to each other.
（作 用）
複数の光源からの光束を合成してパワー変調が実行され
る。(Operation) Power modulation is performed by combining the light beams from multiple light sources.
（実 施 例）
本例はアレイ状に配列された複数の光源からの光束を同
時に平行光化してこれらの各光束を被走査面上の同一位
置に結像走査しようとするものである。(Example) In this example, the light beams from a plurality of light sources arranged in an array are simultaneously converted into parallel lights, and each of these light beams is intended to be imaged and scanned at the same position on the surface to be scanned.
本発明に係る走査光学系の一構成例を説明した第１図に
おいて、符号１は光源部を示す。この光源部ｌはアレイ
状に配列された光源としての複数の発光部と、各発光部
からの光束を同時に平行光化して出射するアレイ状のマ
イクロレンズつまりマイクロレンズアレイを主な構成部
材としている。In FIG. 1 illustrating a configuration example of a scanning optical system according to the present invention, reference numeral 1 indicates a light source section. The main components of this light source section l are a plurality of light emitting sections as light sources arranged in an array, and an array of microlenses that simultaneously convert the luminous flux from each light emitting section into parallel light and emit it, that is, a microlens array. .
第２図によりさらに説明すると、符号１ａは半導体レー
ザーアレイ本体を示し、これに発光部１ｂ。To further explain with reference to FIG. 2, reference numeral 1a indicates a semiconductor laser array main body, and a light emitting section 1b is attached to this.
１ｃを有している。本図では説明を簡単にするために、
２つの発光部を示すのみであるが、さらにいくつあって
も原理的には差し支えない。1c. In this figure, to simplify the explanation,
Although only two light emitting parts are shown, there is no problem in principle even if there are any number of light emitting parts.
各発光部１ｂ、ｌｃに対向してマイクロフレネルレンズ
アレイ１ｄが配置されている。ここで。A micro Fresnel lens array 1d is arranged facing each light emitting section 1b, lc. here.
発光部１ｂ、ｌｃの間隔をΩとすると、マイクロフレネ
ルレンズアレイの各レンズ間隔も０となり、各マイクロ
フレネルレンズから出射されるコリメート光１ｂ’ 、
ｌｃ’ の間隔もＱとなる。また、各コリーメト光１ｂ
″ ｌｃ’ も互いに平行である。第３図にマイクロ
フレネルレンズアレイの詳細を示す。なお、マイクロフ
レネルレンズ１ｄに代えて光ＣＶＤで作られたレンズを
用いることもできる。If the interval between the light emitting parts 1b and lc is Ω, then the interval between each lens in the micro Fresnel lens array is also 0, and the collimated light 1b' emitted from each micro Fresnel lens,
The interval of lc' is also Q. In addition, each collimated light 1b
``lc' are also parallel to each other. Details of the micro Fresnel lens array are shown in FIG. 3.A lens made by optical CVD can also be used in place of the micro Fresnel lens 1d.
第１図に戻って、光源部１からの光の進行方向上、光源
部の次には、アフォーカル光学系８、第１結像光学系２
、偏向器３、第２結像光学系９が順次配置され、最終的
には被走査面７に光が結像走査される。Returning to FIG. 1, in the traveling direction of light from the light source section 1, next to the light source section are the afocal optical system 8 and the first imaging optical system 2.
, the deflector 3, and the second imaging optical system 9 are arranged in this order, and finally the light is imaged and scanned onto the scanned surface 7.
上記において、アフォーカル光学系８はビームエキスパ
ンダーで構成する。光源部１から出射された光束を被走
査面７に結像する際、そのビームスポット径は第１結像
光学系２と第２結像光学系９に対しそれに入射する光束
幅に反比例するので、被走査面上で小さいスポット径を
得るためには予め光束径を拡大したおくことが有効だか
らである。In the above, the afocal optical system 8 is composed of a beam expander. When the light beam emitted from the light source section 1 is imaged on the scanned surface 7, the beam spot diameter is inversely proportional to the width of the light beam incident on the first imaging optical system 2 and the second imaging optical system 9. This is because it is effective to enlarge the beam diameter in advance in order to obtain a small spot diameter on the scanned surface.
第１結像光学系２は、アフォーカル光学系８から出射さ
れる光束を、偏向器３による偏向走査面と垂直な方向で
ある副走査方向に結像させる一方、副走査方向に直交す
る主走査方向には結像させないで結局線状の結像を得る
シリンドリカルレンズで構成されている。The first imaging optical system 2 forms an image of the light beam emitted from the afocal optical system 8 in the sub-scanning direction, which is a direction perpendicular to the deflection scanning plane by the deflector 3, and also forms an image in the main scanning direction, which is orthogonal to the sub-scanning direction. It is composed of a cylindrical lens that does not form an image in the scanning direction, but instead forms a linear image.
次に、偏向器３は上記第１結像光学系２による線状の結
像の近傍にその偏向反射面４を有し、回転中心３Ａを中
心に回転される回転多面鏡として構成されている。Next, the deflector 3 has a deflecting reflection surface 4 near the linear image formed by the first imaging optical system 2, and is configured as a rotating polygon mirror rotated about a rotation center 3A. .
第２結像光学系９は偏向器３と被走査面７との間に位置
していて、２つの単レンズ５，６の組合せからなる。単
レンズ５は球面とシリンダ面よりなり、単レンズ６はシ
リンダ面とトーリック面よりなる。The second imaging optical system 9 is located between the deflector 3 and the surface to be scanned 7, and consists of a combination of two single lenses 5 and 6. The single lens 5 consists of a spherical surface and a cylindrical surface, and the single lens 6 consists of a cylindrical surface and a toric surface.
この第２結像光学系９は、主走査方向合成焦点距離ｆＭ
を有し、副走査方向に偏向器４と被走査面７とを幾何光
学的に略共役な関係で結像横倍率β８で結像関係におく
。This second imaging optical system 9 has a main scanning direction composite focal length fM
The deflector 4 and the surface to be scanned 7 are placed in an imaging relationship in the sub-scanning direction with an imaging lateral magnification β8 in a geometrically optically substantially conjugate relationship.
かかる構成により、第４図に示す如く、光源部１から出
射されるコリメート光１ｂ’ 、ｌｃ’ は被走査面７
上の同一位置にて１つのビームスポットに合成されて結
像走査される。With this configuration, as shown in FIG.
The beams are combined into one beam spot at the same position above and scanned as an image.
つまり、光源部１から出射されたコリメート光ｌｂ’
、ｌｃ’ は互いに平行なままアフォーカル光学系８に
入射し、互いに平行な関係を保ちつつアフォーカル光学
系８より出射される。In other words, the collimated light lb' emitted from the light source section 1
, lc' enter the afocal optical system 8 while remaining parallel to each other, and exit from the afocal optical system 8 while maintaining a mutually parallel relationship.
その際、コリメート光１ｂ’ 、ｌｃ’ はアフォーカ
ル光学系８でビームエキスバンドされる。そして、それ
ぞれ出射ビームｌｂ’″ ｌ ｃＩ＋となって第１結像
光学系２に入射し、偏向反射面４の近傍で当該第１結像
光学系２の焦点位置に線状結像され、さらに第２結像光
学系９により眞記共役関係により被走査面７上に結像さ
れる訳である。このとき、主走査方向においては第１結
像光学系２による結像はないが、第２結像光学系９の主
走査方向での集束作用によりやはり被走査面７上に結像
される。従って、コリメート光１ｂ’ 、ｌｃは被走査
面７上に結像されるのである。At this time, the collimated lights 1b' and lc' are beam expanded by the afocal optical system 8. Then, each output beam becomes an output beam lb'''l cI+ and enters the first imaging optical system 2, and is linearly imaged at the focal position of the first imaging optical system 2 in the vicinity of the deflection reflection surface 4. An image is formed on the scanned surface 7 by the second imaging optical system 9 according to the conjugate relationship.At this time, in the main scanning direction, there is no imaging by the first imaging optical system 2, but the An image is also formed on the scanned surface 7 by the focusing action of the two-imaging optical system 9 in the main scanning direction.Therefore, the collimated light beams 1b' and lc are imaged on the scanned surface 7.
次に、階調を得る仕組について第５図、第６図により説
明する。発光部１ｂ、ｌｃからの各出力と被走査面７上
の結像点での光強度との関係を模式的に説明した第５図
において、発光部１ｂあるいは発光部１ｃのみの出力に
よる作像レベルでのスポット径を２Ｗｌとすると、発光
部１ｂと発光部１Ｇからの各出射光を合成したスポット
径は２Ｗ１″となり、２Ｗ１＜２Ｗｌ’ となることは
明らかである。特にここでは光強度分布はガウシャン分
布をしている。Next, the mechanism for obtaining gradation will be explained with reference to FIGS. 5 and 6. In FIG. 5, which schematically explains the relationship between each output from the light emitting parts 1b and lc and the light intensity at the imaging point on the scanned surface 7, image formation by the output of only the light emitting part 1b or 1c is shown. If the spot diameter at the level is 2Wl, then the combined spot diameter of each emitted light from the light emitting part 1b and the light emitting part 1G will be 2W1'', and it is clear that 2W1<2Wl'.In particular, here, the light intensity distribution has a Gaussian distribution.
本例の走査光学系を多値階調の中、４値にした場合のビ
ームスポット径は第６図に示すようになる。図では、最
大径を２Ｗ１′、最小径を２Ｗｌとして、（１）発光部
１ｂ、ｌｃを呂力零とした場合、（２）発光部１ｂ（あ
るいはｌｃ）のみ出力した場合、（３）発光部１ｂ、ｌ
ｃを同時に最大値で出力した場合、（４）発光部１ｂ（
あるいはｌｃ）を最大値にし、発光部１ｃ（あるいはｌ
ｂ）をある値に下げた場合（最大径２Ｗ１と最小径２Ｗ
１’）の間の値の４種の場合が可能であり、４値となる
。The beam spot diameter when the scanning optical system of this example is set to four levels among the multilevel gradations is as shown in FIG. In the figure, the maximum diameter is 2W1' and the minimum diameter is 2Wl, (1) when the light emitting parts 1b and lc are set to zero power, (2) when only the light emitting part 1b (or lc) is output, (3) when the light emitting part 1b (or lc) is output. Part 1b, l
When c is output at the maximum value at the same time, (4) light emitting section 1b (
or lc) to the maximum value, and
b) is lowered to a certain value (maximum diameter 2W1 and minimum diameter 2W
1') are possible, resulting in four values.
本例においては、光源部にアレイ状光源及びアレイ状マ
イクロレンズを用いることにより、コンパクトな構成に
することができ、出射光来径が小さいためアフォーカル
光学系の口径も小さくできる。アフォーカル光学系は合
成された光束径をビームエキスバンドさせる機能を有し
、入射角に対し出射角が小さいため、光源部の取り付は
誤差に余裕をもつことが可能となる。さらに、第１、第
２結像光学系により目的の１つのビームスボッ１−が得
られ、パワー変調のし易い走査光学系となし得る。そし
てアレイ状光源源とマイクロレンズアレイのピンチを同
一にすることにより、１つのビームスポットにすること
ができる。また、第２結像光学系により偏向器の面倒れ
によるピッチむらを抑えることができるため、高品質な
画像が得られる。また、簡単な構成により効率よく複数
ビームを合成できる。また、マイクロレンズアレイは、
光ＣＶＤやマイクロフレネルレンズで構成され、作製が
容易である。In this example, by using an arrayed light source and an arrayed microlens in the light source section, a compact configuration can be achieved, and since the emitted light beam diameter is small, the aperture of the afocal optical system can also be made small. The afocal optical system has a function of beam expanding the diameter of the combined light beam, and since the exit angle is smaller than the incident angle, it is possible to attach the light source with a margin of error. Furthermore, one desired beam spot 1- can be obtained by the first and second imaging optical systems, and the scanning optical system can be easily modulated in power. By making the pinch of the arrayed light source and the microlens array the same, it is possible to form one beam spot. In addition, since the second imaging optical system can suppress pitch irregularities due to surface tilt of the deflector, high-quality images can be obtained. In addition, multiple beams can be efficiently combined with a simple configuration. In addition, the microlens array
It is constructed using optical CVD or a micro Fresnel lens and is easy to manufacture.
（発明の効果）
本発明によれば、小さい光源のパワーで、かつ簡単な構
成で安定した階調走査光を得ることができ好都合である
。(Effects of the Invention) According to the present invention, stable gradation scanning light can be obtained with a small light source power and a simple configuration, which is advantageous.
第１図は本発明に係る走査光学系の一構成例を説明した
斜視図、第２図は光源部の説明図、第３図はマイクロフ
レネルレンズアレイの説明図、第４図は第１図の走査光
学系による結像態様を説明した図、第５図、第６図は階
調を得る仕組について説明した図である。
１・・・光源部、１ｄ・・・マイクロフレネルレンズア
レイ、２・・・第１結像光学系、３・・・偏向器、４・
・・偏向反射面、７・・・被走査面、８・・・アフォー
カル光学系、９・・・第２結像光学系。FIG. 1 is a perspective view illustrating an example of the configuration of a scanning optical system according to the present invention, FIG. 2 is an explanatory diagram of a light source section, FIG. 3 is an explanatory diagram of a micro Fresnel lens array, and FIG. FIGS. 5 and 6 are diagrams explaining the image formation mode by the scanning optical system, and FIGS. 5 and 6 are diagrams explaining the mechanism for obtaining gradation. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Light source part, 1d... Micro Fresnel lens array, 2... First imaging optical system, 3... Deflector, 4...
... Deflection reflecting surface, 7... Scanned surface, 8... Afocal optical system, 9... Second imaging optical system.
Claims (1)
に平行光化してこれらの各光束を被走査面上の同一位置
に結像走査する光学系であって、アレイ状に配列された
複数の光源とこれら各光源からの光束を同時に平行光化
するマイクロレンズアレイを主要部とする光源部と、 光源部以下、光の進行順に配置された、アフォーカル光
学系、このアフォーカル光学系からの出射光束を線状に
結像する第１結像光学系、この第１結像光学系による結
像位置の近傍に偏向反射面を位置している偏向器、この
偏向器からの光を被走査面上に集光させる第２結像光学
系を有し、上記マイクロレンズアレイが光ＣＶＤあるい
はマイクロフレネルレンズからなり、 上記第２結像光学系が上記偏向反射面と上記被走査面と
を幾何光学的に略共役な関係にするものであることを特
徴とする複数ビームを用いた光量制御走査光学系。 ２、請求項１において、マイクロレンズアレイのレンズ
間隔がアレイ状光源の発光点の間隔と同一でありかつ、
上記マイクロレンズアレイからの各出射光束は互いに平
行な光束であることを特徴とする複数ビームを用いた光
量制御走査光学系。[Scope of Claims] 1. An optical system that simultaneously collimates light beams from a plurality of light sources arranged in an array and scans each of these light beams to form an image at the same position on a surface to be scanned, the array comprising: a light source section whose main part is a plurality of light sources arranged in a shape and a microlens array that simultaneously collimates the light beams from each of these light sources; a first imaging optical system that forms a linear image of the light beam emitted from the afocal optical system; a deflector having a deflecting reflection surface located near the imaging position of the first imaging optical system; a second imaging optical system that focuses light from the device onto the surface to be scanned; the microlens array is composed of an optical CVD or micro Fresnel lens; A light amount control scanning optical system using a plurality of beams, characterized in that the scanning optical system has a geometrically optically substantially conjugate relationship with the surface to be scanned. 2. In claim 1, the distance between the lenses of the microlens array is the same as the distance between the light emitting points of the arrayed light source, and
A light amount control scanning optical system using a plurality of beams, wherein each of the light beams emitted from the microlens array is parallel to each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1094911A JPH02272517A (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Light quantity control scanning optical system using plural beam light sources |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1094911A JPH02272517A (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Light quantity control scanning optical system using plural beam light sources |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02272517A true JPH02272517A (en) | 1990-11-07 |
Family
ID=14123196
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1094911A Pending JPH02272517A (en) | 1989-04-14 | 1989-04-14 | Light quantity control scanning optical system using plural beam light sources |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02272517A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011227520A (en) * | 2011-07-19 | 2011-11-10 | Toshiba Corp | Optical device |
-
1989
- 1989-04-14 JP JP1094911A patent/JPH02272517A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011227520A (en) * | 2011-07-19 | 2011-11-10 | Toshiba Corp | Optical device |
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