JPH04328514A - Laser beam scanning optical system - Google Patents

Abstract

PURPOSE:To provide a laser beam scanning optical system which generates no subordinate peak of a laser beam on an image plane in the subscanning direction. CONSTITUTION:A laser diode 23 is installed almost at the focus of a Fresnel lens 24 to constitute a laser light source unit 21. The laser diode 23 is installed having its joined surface at right angles to a main scanning direction and an emitted beam forms a beam spot on the image plane so that the part which is large in angle of diffusion is in the main scanning direction. The Fresnel lens 24 varies in focal length owing to variation in the oscillation wavelength of the laser diode 23 to cause defocusing. Consequently, a subordinate peak is generated on the image plane in the main scanning direction, but this subordinate peak is almost hidden behind the beam spot.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【０００１】0001

【産業上の利用分野】本発明は、レーザビーム走査光学
系、特に電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミ
リ等の画像形成装置の画像書き込み用ヘッドとして使用
されるレーザビーム走査光学系に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser beam scanning optical system, and more particularly to a laser beam scanning optical system used as an image writing head of an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine, a laser printer, or a facsimile machine.

【０００２】0002

【発明の背景】従来、電子写真方式によるレーザプリン
タでは、感光体上へ画像を書き込むためのレーザビーム
走査光学系として、レーザダイオードを光源としたもの
が広く使用されている。レーザダイオードから放射され
るレーザビームは一定の広がり角を有する拡散光である
ため、レーザダイオードの正面に集光レンズ（コリメー
タレンズ）を設け、平行光又は収束光に集光している。BACKGROUND OF THE INVENTION Conventionally, in electrophotographic laser printers, systems using a laser diode as a light source have been widely used as a laser beam scanning optical system for writing an image on a photoreceptor. Since the laser beam emitted from the laser diode is diffused light having a certain spread angle, a condensing lens (collimator lens) is provided in front of the laser diode to condense the light into parallel or convergent light.

【０００３】一方、ミクロンオーダの周期を持つ格子状
同心円パターンの集合で、その断面が鋸歯状となったフ
レネルレンズが開発されている。このフレネルレンズは
屈折現象と回折現象を利用し、平行な光が入射すると格
子の各部分で光が曲がり、入射光を一点に集束する。逆
に、焦点から放射された拡散光を格子の各部分で平行化
する。On the other hand, a Fresnel lens has been developed which is a set of lattice-like concentric circular patterns having a period on the order of microns and whose cross section is sawtooth-like. This Fresnel lens uses refraction and diffraction phenomena, and when parallel light enters it, the light bends at each part of the grating and focuses the incident light on a single point. Conversely, the diffused light emitted from the focal point is collimated at each part of the grating.

【０００４】そこで、前記フレネルレンズを従来のコリ
メータレンズに代えてレーザ光源ユニットを構成するこ
とが考えられる。しかし、ここではレーザダイオードの
発振波長の変化に起因するデフォーカスが最大の問題点
となる。即ち、回折現象を利用しているフレネルレンズ
は、波長変化に対して不安定であり、僅かな波長変化に
対して敏感に焦点距離が変動し、それに基づいて像面上
にサブピークが発生するという問題点が生じる。特に、
サブピークが像面上で副走査方向に発生すると、レーザ
ビームの走査に伴ってサブピークが積分され、画像に悪
影響が出る。[0004] Therefore, it is conceivable to construct a laser light source unit by replacing the Fresnel lens with a conventional collimator lens. However, the biggest problem here is defocus caused by changes in the oscillation wavelength of the laser diode. In other words, Fresnel lenses that utilize diffraction phenomena are unstable with respect to wavelength changes, and the focal length changes sensitively to slight wavelength changes, resulting in sub-peaks occurring on the image plane. A problem arises. especially,
When sub-peaks occur in the sub-scanning direction on the image plane, the sub-peaks are integrated as the laser beam scans, which adversely affects the image.

【０００５】また、レーザビームを整形するために光源
部にスリットを設けているが、スリットによって規制さ
れる方向にサブピークが発生しやすいという問題点を有
する。Furthermore, although a slit is provided in the light source section to shape the laser beam, there is a problem in that sub-peaks are likely to occur in the direction regulated by the slit.

【０００６】[0006]

【発明の目的、構成、作用】そこで、本発明の目的は、
像面上において副走査方向にサブピークが発生すること
のないレーザビーム走査光学系を提供することにある。 以上の目的を達成するため、本発明に係るレーザビーム
走査光学系は、レーザダイオードから放射される拡散光
を、回折効果を有するレンズで集光すると共に、レーザ
ダイオードをその接合面が主走査方向と直交するように
設けたことを特徴とする。[Object, structure, and operation of the invention] Therefore, the object of the present invention is to
It is an object of the present invention to provide a laser beam scanning optical system that does not generate sub-peaks in the sub-scanning direction on an image plane. In order to achieve the above object, a laser beam scanning optical system according to the present invention condenses diffused light emitted from a laser diode with a lens having a diffraction effect, and also directs the laser diode so that its cemented surface is in the main scanning direction. It is characterized by being provided so as to be perpendicular to the .

【０００７】レーザダイオードから放射されるレーザビ
ームの拡散角度は接合面と直交する方向に大きく、平行
方向に小さい。そして、像面上でデフォーカスが生じた
とき、拡散角度の大きい方にサブピークが発生する傾向
にある。従って、レーザダイオードをその接合面が主走
査方向と直交するように設けることにより、像面上でサ
ブピークはビームスポットの主走査方向両側に発生する
。しかし、これらのサブピークはレーザビームの走査に
よってビームスポットの背部に隠れてしまい、画像部に
吸収され、画像に悪影響を与えることがない。The diffusion angle of the laser beam emitted from the laser diode is large in the direction perpendicular to the junction surface and small in the parallel direction. When defocus occurs on the image plane, sub-peaks tend to occur on the side with a larger diffusion angle. Therefore, by arranging the laser diode so that its junction surface is perpendicular to the main scanning direction, subpeaks are generated on both sides of the beam spot in the main scanning direction on the image plane. However, these sub-peaks are hidden behind the beam spot by the scanning of the laser beam and are absorbed in the image area, so that they do not adversely affect the image.

【０００８】また、前記集光レンズの出射側にレーザビ
ームを副走査方向に規制するスリットを設けてビームを
整形する場合、回折現象によって像面上で副走査方向に
サブピークが発生する傾向にあるが、スリットの幅を以
下の式を満足するように設定することにより、このよう
なサブピークの発生を防止できる。 ｓｉｎＵ／ｓｉｎθＶ＞０．２５ Ｕ：ビーム光軸とビーム発光部からスリット縁へ到る直
線とのなす角度 θＶ：ビームの副走査方向拡散角度（１／ｅ２値）Furthermore, when the laser beam is shaped by providing a slit on the exit side of the condensing lens to regulate the laser beam in the sub-scanning direction, a sub-peak tends to occur on the image plane in the sub-scanning direction due to diffraction phenomenon. However, by setting the width of the slit so as to satisfy the following formula, the occurrence of such sub-peaks can be prevented. sinU/sinθV>0.25 U: Angle between the beam optical axis and the straight line from the beam emitting part to the slit edge θV: Beam diffusion angle in the sub-scanning direction (1/e2 value)

【０
００９】0
009]

【実施例】以下、本発明に係るレーザビーム走査光学系
の実施例につき、添付図面に従って説明する。図１は本
発明の一実施例であるレーザビーム走査光学系２０を組
み込んだレーザプリンタを示す。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Examples of the laser beam scanning optical system according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a laser printer incorporating a laser beam scanning optical system 20 which is an embodiment of the present invention.

【００１０】このレーザプリンタは、本体１の略中央部
分に感光体ドラム２が矢印ａ方向に回転駆動可能に設置
され、その周囲に帯電チャージャ３、現像器４、転写チ
ャージャ５、残留トナーのクリーナ６を配置したもので
ある。レーザビーム走査光学系２０は感光体ドラム２の
上方に設置され、帯電チャージャ３によって所定の電位
に均一に帯電された感光体ドラム２の表面にレーザビー
ムを照射し、所定の画像を潜像として形成する。この潜
像は現像器４で現像され、トナー画像とされる。In this laser printer, a photosensitive drum 2 is installed approximately at the center of a main body 1 so as to be rotatable in the direction of arrow a, and surrounding it are a charger 3, a developing device 4, a transfer charger 5, and a cleaner for residual toner. 6 is arranged. A laser beam scanning optical system 20 is installed above the photoreceptor drum 2, and irradiates a laser beam onto the surface of the photoreceptor drum 2, which has been uniformly charged to a predetermined potential by the charger 3, to form a predetermined image as a latent image. Form. This latent image is developed by a developing device 4 to form a toner image.

【００１１】一方、記録用シートは本体１の下段に設置
した給紙カセット１０から１枚ずつ自動的に給紙され、
タイミングローラ１１を経て転写部へ搬送される。シー
トはここでトナー画像を転写され、定着器１２でトナー
の定着を施された後、排出ローラ１３から本体１の上面
に排出される。図２はレーザビーム走査光学系２０を示
す。On the other hand, recording sheets are automatically fed one by one from a paper feed cassette 10 installed at the bottom of the main body 1.
It is conveyed to the transfer section via the timing roller 11. Here, the toner image is transferred to the sheet, and after the toner is fixed in a fixing device 12, the sheet is discharged onto the upper surface of the main body 1 from a discharge roller 13. FIG. 2 shows a laser beam scanning optical system 20. As shown in FIG.

【００１２】この光学系２０は、光源ユニット２１、シ
リンドリカルレンズ３０、ポリゴンミラー３１、トーリ
ックレンズ３５、球面ミラー３６、平面ミラー３７、画
像書き込みスタート位置検出センサ４５（以下、ＳＯＳ
センサと称する）このＳＯＳセンサ４５へレーザビーム
を導くミラー４３を図示しないハウジングに取り付けた
ものである。The optical system 20 includes a light source unit 21, a cylindrical lens 30, a polygon mirror 31, a toric lens 35, a spherical mirror 36, a plane mirror 37, and an image writing start position detection sensor 45 (hereinafter referred to as SOS).
A mirror 43 that guides a laser beam to this SOS sensor 45 (referred to as a sensor) is attached to a housing (not shown).

【００１３】光源ユニット２１（その構成は後述する）
から出射されたレーザビームは、シリンドリカルレンズ
３０を透過することによりポリゴンミラー３１の反射面
付近にその偏向面に一致する直線状に収束される。ポリ
ゴンミラー３１は矢印ｂ方向に一定速度で回転駆動され
、レーザビームを連続的に等角速度で偏向走査する。 走査されたレーザビームはトーリックレンズ３５を透過
した後、球面ミラー３６、平面ミラー３７で反射され、
図示しないハウジングのスリットを通じて感光体ドラム
２上で結像する。このとき、レーザビームは感光体ドラ
ム２の軸方向に等速で走査され、これを主走査と称する
。また、感光体ドラム２の矢印ａ方向への回転に基づく
走査を副走査と称する。Light source unit 21 (its configuration will be described later)
The laser beam emitted from the polygon mirror 31 is converged near the reflective surface of the polygon mirror 31 in a straight line that coincides with the deflection surface of the polygon mirror 31 by passing through the cylindrical lens 30 . The polygon mirror 31 is driven to rotate at a constant speed in the direction of arrow b, and deflects and scans the laser beam continuously at a constant angular speed. After the scanned laser beam passes through a toric lens 35, it is reflected by a spherical mirror 36 and a plane mirror 37.
An image is formed on the photosensitive drum 2 through a slit in a housing (not shown). At this time, the laser beam is scanned at a constant speed in the axial direction of the photoreceptor drum 2, and this is called main scanning. Furthermore, scanning based on the rotation of the photosensitive drum 2 in the direction of arrow a is referred to as sub-scanning.

【００１４】以上の構成において、光源ユニット２１か
らのレーザビームのオン，オフと、前記主走査、副走査
とによって感光体ドラム２上に画像（静電潜像）が形成
される。ここで、トーリックレンズとは、入射側又は射
出側のいずれか一方の面がトロイダル面で他方の面が球
面、平面又はシリンドリカル面であるレンズをいう。本
実施例において、トーリックレンズ３５は入射側の面が
トロイダル面、射出側の面が球面にて構成されている。 トロイダル面とは二つの主経線がそれぞれ異なった曲率
中心を有する面をいう。In the above configuration, an image (electrostatic latent image) is formed on the photosensitive drum 2 by turning on and off the laser beam from the light source unit 21 and by the main scanning and sub-scanning. Here, the toric lens refers to a lens in which either the entrance side or the exit side is a toroidal surface and the other surface is a spherical, flat, or cylindrical surface. In this embodiment, the toric lens 35 has a toroidal surface on the incident side and a spherical surface on the exit side. A toroidal surface is a surface whose two principal meridians have different centers of curvature.

【００１５】球面ミラー３６はｆθレンズに代わって、
トーリックレンズ３５と共に主走査方向に対する走査速
度を走査域中心からその両端部にわたって均等となるよ
うに（歪曲収差を）補正すると共に、感光体ドラム２上
での主走査方向の像面湾曲を補正する。また、トーリッ
クレンズ３５のトロイダル面は、ポリゴンミラー３１の
面倒れ誤差を補正すると共に、感光体ドラム２上での副
走査方向の像面湾曲を補正する。本実施例ではシリンド
リカルレンズ３０によってビームをポリゴンミラー３１
に集光する一方、トーリックレンズ３５のトロイダル面
によってポリゴンミラー３１の各反射面と集光面とが共
役関係を保持するようにしている。一方、トーリックレ
ンズ３５の球面は、主として主走査方向の像面湾曲を補
正すると共に、歪曲収差の補正を行なう。The spherical mirror 36 replaces the fθ lens,
Together with the toric lens 35, it corrects (distortion aberration) so that the scanning speed in the main scanning direction is equal from the center of the scanning area to both ends thereof, and also corrects the curvature of field on the photosensitive drum 2 in the main scanning direction. . Further, the toroidal surface of the toric lens 35 corrects the surface tilt error of the polygon mirror 31 and also corrects the curvature of field on the photoreceptor drum 2 in the sub-scanning direction. In this embodiment, a cylindrical lens 30 directs the beam to a polygon mirror 31.
On the other hand, the toroidal surface of the toric lens 35 maintains a conjugate relationship between each reflecting surface of the polygon mirror 31 and the light collecting surface. On the other hand, the spherical surface of the toric lens 35 mainly corrects field curvature in the main scanning direction and also corrects distortion.

【００１６】一方、ポリゴンミラー３１で偏向走査され
たレーザビームのうち一部は、ミラー４３からシリンド
リカルレンズ４６を介してＳＯＳセンサ４５へ入射し、
その検出信号に基づいて１ラインごとの画像書き込みス
タート位置が制御される。ここで、光源ユニット２１に
ついて説明する。図３に示すように、光源ユニット２１
は、ベース２２、レーザダイオード２３、フレネルレン
ズ２４、ブラケット２５、金属製のカバー２６にて構成
されている。カバー２６にはスリット２７が形成されて
いる。レーザダイオード２３は所定の電流を供給するこ
とにより接合面から拡散光を放射する。フレネルレンズ
２４は、ミクロンオーダの周期を持つ格子状同心円パタ
ーンの集合で、その断面を鋸歯状に成形したものである
。このフレネルレンズ２４は屈折効果と回折効果を有し
、格子の各部分で光が曲げられる。平行光が入射すると
一点（焦点）に収束され、焦点から放射された拡散光は
平行光とされる（図４参照）。On the other hand, a part of the laser beam deflected and scanned by the polygon mirror 31 enters the SOS sensor 45 from the mirror 43 via the cylindrical lens 46.
The image writing start position for each line is controlled based on the detection signal. Here, the light source unit 21 will be explained. As shown in FIG. 3, the light source unit 21
is composed of a base 22, a laser diode 23, a Fresnel lens 24, a bracket 25, and a metal cover 26. A slit 27 is formed in the cover 26. The laser diode 23 emits diffused light from its junction surface by supplying a predetermined current. The Fresnel lens 24 is a collection of lattice-like concentric circular patterns having a period on the order of microns, and has a sawtooth cross section. This Fresnel lens 24 has a refraction effect and a diffraction effect, and light is bent at each part of the grating. When parallel light is incident, it is converged to one point (focal point), and the diffused light emitted from the focal point is made into parallel light (see FIG. 4).

【００１７】従って、レーザダイオード２３の発光部を
フレネルレンズ２４の焦点に設置することにより、レー
ザダイオード２３から放射された拡散光はフレネルレン
ズ２４で平行光に集光され、光源ユニット２１から前記
シリンドリカルレンズ３０へ向かって出射される。また
、レーザダイオード２３の発光部をフレネルレンズ２４
の焦点よりも僅かに遠い位置に設定すると、光源ユニッ
ト２１からは収束光が出射される。本実施例では後者の
設定により得られる収束光を用いている。Therefore, by placing the light emitting part of the laser diode 23 at the focal point of the Fresnel lens 24, the diffused light emitted from the laser diode 23 is condensed into parallel light by the Fresnel lens 24, and is transmitted from the light source unit 21 to the cylindrical The light is emitted toward the lens 30. In addition, the light emitting part of the laser diode 23 is connected to a Fresnel lens 24.
When set at a position slightly farther than the focal point of the light source unit 21, convergent light is emitted from the light source unit 21. In this embodiment, convergent light obtained by the latter setting is used.

【００１８】ここで使用されているフレネルレンズ２４
はポリカーボネイトからなり、波長７８０ｎｍのレーザ
ビームに対応するように設計されている。フレネルレン
ズ２４は極めて小型、軽量で、レーザダイオード２３等
と共に一つのパッケージ内に高密度実装できる。従来は
コリメータレンズとしてガラスモールドの単玉非球面レ
ンズを用いていたのであるが、これと比較して光源部が
小型化し、光学系ハウジングへの組み込みに際してレー
ザダイオードとフレネルレンズとを互いに位置調整する
必要がなくなる。また、フレネルレンズは成形法で量産
でき、研摩工程も不要であるという利点を有する。Fresnel lens 24 used here
is made of polycarbonate and is designed to handle a laser beam with a wavelength of 780 nm. The Fresnel lens 24 is extremely small and lightweight, and can be mounted with high density in one package together with the laser diode 23 and the like. Conventionally, a glass-molded single aspherical lens was used as a collimator lens, but compared to this, the light source section has become smaller, and the positions of the laser diode and Fresnel lens must be adjusted relative to each other when incorporated into the optical system housing. There will be no need. Further, Fresnel lenses have the advantage that they can be mass-produced by a molding method and do not require a polishing process.

【００１９】さらに、今日では、レーザプリンタの低速
化が進むと共に、感光体の感度が改善され、像面上で必
要な光量は０．２ｍＷ程度で十分な場合がある。この場
合、通常の光学系では光透過率が２５〜３０％程度であ
るため、レーザダイオードの出力は０．８ｍＷ程度とな
る。しかし、これではレーザダイオードはＬＥＤ発光か
らＬＤ発光へ切り替わる領域でのシュレッシュホールド
出力程度となり、応答性が悪くなる。しかし、フレネル
レンズは光透過効率が５０％あるいはそれ以下のものを
製作でき、レーザダイオードをＬＤ発光の領域で駆動さ
せ、応答性を上げることができる。Furthermore, today, as the speed of laser printers has become slower and the sensitivity of photoreceptors has improved, the amount of light required on the image plane is sometimes sufficient to be about 0.2 mW. In this case, since the light transmittance of a normal optical system is about 25 to 30%, the output of the laser diode is about 0.8 mW. However, in this case, the laser diode only has a threshold output in the region where LED light emission is switched to LD light emission, resulting in poor response. However, a Fresnel lens with a light transmission efficiency of 50% or less can be manufactured, and a laser diode can be driven in the LD emission region to improve responsiveness.

【００２０】しかし、レーザダイオードは発光部の発熱
量の増加、環境温度の上昇により発振波長が変化する特
性を有している。そして、回折効果を利用しているフレ
ネルレンズは波長の変化に対して不安定であり、僅かな
波長変化に対して敏感に焦点距離が変動する。レーザビ
ーム走査光学系全体として考慮すると、僅かな焦点距離
の変動が前述の光学素子３０，３１，３５，３６，３７
を通して数百倍に拡大され、像面（感光体ドラム表面）
上でのデフォーカスを発生させる。However, a laser diode has a characteristic that its oscillation wavelength changes due to an increase in the amount of heat generated by the light emitting part or a rise in environmental temperature. A Fresnel lens that utilizes the diffraction effect is unstable with respect to changes in wavelength, and its focal length changes sensitively to slight changes in wavelength. Considering the laser beam scanning optical system as a whole, a slight change in focal length will affect the optical elements 30, 31, 35, 36, 37.
The image plane (photoreceptor drum surface) is magnified several hundred times through
Causes defocus on the top.

【００２１】一方、レーザダイオード２３から放射され
るビームの拡散角度は、図５に示すように、接合面２３
ｂと直交する方向に大きく（その角度をθＨとする）、
平行方向に小さい（その角度をθＶとする）。そして、
フレネルレンズ２４の焦点距離の変動によるデフォーカ
スが生じると、拡散角度の大きい方の外側に像面上にお
いてサブピークが発生する。従って、仮に、レーザダイ
オード２３をその接合面２３ｂが主走査方向と一致する
ように設けると、像面上ではサブピークがビームスポッ
トの副走査方向の両側に発生し、レーザビームの走査に
伴ってサブピークが積分される。On the other hand, the divergence angle of the beam emitted from the laser diode 23 is as shown in FIG.
large in the direction perpendicular to b (the angle is θH),
It is small in the parallel direction (the angle is θV). and,
When defocusing occurs due to a change in the focal length of the Fresnel lens 24, a sub-peak occurs on the image plane on the outside of the larger diffusion angle. Therefore, if the laser diode 23 is provided so that its junction surface 23b coincides with the main scanning direction, sub-peaks will occur on both sides of the beam spot in the sub-scanning direction on the image plane, and as the laser beam scans, the sub-peaks will is integrated.

【００２２】図８は前述のサブピークが発生した状態を
示し、ビームが主走査方向Ｈに走査され、トナー画像Ｍ
が形成されると、その副走査方向Ｖの外側にサブピーク
によるトナー画像（ノイズ）Ｓ１が形成される。即ち、
潜像電位が現像しきい値を越えると現像されてしまい、
画像が汚れてしまう。そこで、本実施例では、レーザダ
イオード２３をその接合面２３ｂが主走査方向Ｈと直交
するように設けた。これによって、前記デフォーカスが
生じた際、像面上ではサブピークが主走査方向の両側に
発生する。しかし、このサブピークはレーザビームの走
査に伴って、図９（Ｃ）に示すように、トナー画像Ｍに
吸収されてしまう。トナー画像Ｍの主走査方向Ｈの両側
に僅かにサブピークによるトナー画像Ｓ２が残るが、こ
の部分は積分されていないので、その電位は低く、濃度
は非常に薄い。従って、電子写真プロセスによる最終画
像に悪影響を及ぼすおそれは殆どない。FIG. 8 shows a state where the above-mentioned sub-peak has occurred, and the beam is scanned in the main scanning direction H, and the toner image M
is formed, a toner image (noise) S1 due to the sub-peak is formed outside in the sub-scanning direction V. That is,
If the latent image potential exceeds the development threshold, it will be developed.
The image becomes dirty. Therefore, in this embodiment, the laser diode 23 is provided so that its junction surface 23b is perpendicular to the main scanning direction H. As a result, when the defocus occurs, sub-peaks occur on both sides of the main scanning direction on the image plane. However, as the laser beam scans, this sub-peak is absorbed into the toner image M as shown in FIG. 9(C). A toner image S2 due to a slight sub-peak remains on both sides of the toner image M in the main scanning direction H, but since this portion is not integrated, its potential is low and the density is very thin. Therefore, there is almost no possibility that the final image produced by the electrophotographic process will be adversely affected.

【００２３】一方、光源ユニット２１には出射されるビ
ーム形状を整形するため、ケース２６にスリット２７を
形成している。このスリット２７は、像面上でのビーム
スポット形状をできるだけ円形に近づけるように、ビー
ムを副走査方向Ｖに規制する（図６参照）。しかし、ス
リット２７でビームを規制すると、回折現象により規制
方向にサブピークが発生する傾向にある。ここで発生す
るサブピークはスリット幅を狭くしてビームを必要以上
に絞り込んだ場合にのみ発生する。本発明者のシュミレ
ーションによれば、スリット幅が一定の条件を満足すれ
ば、スリット縁での回折によるサブピークを実用上問題
とならないように抑えることができる。On the other hand, a slit 27 is formed in the case 26 of the light source unit 21 in order to shape the emitted beam. This slit 27 regulates the beam in the sub-scanning direction V so that the beam spot shape on the image plane is as close to a circle as possible (see FIG. 6). However, when the beam is restricted by the slit 27, sub-peaks tend to occur in the restriction direction due to diffraction phenomena. The sub-peak that occurs here occurs only when the slit width is narrowed and the beam is narrowed down more than necessary. According to simulations conducted by the present inventors, if the slit width satisfies certain conditions, sub-peaks due to diffraction at the slit edges can be suppressed so as not to pose a practical problem.

【００２４】そこで、回折によるサブピークが発生しな
いスリット幅の条件につき、光学系の具体例を示して説
明する。以下の表１に、レーザダイオード２３の拡散角
度θＨ，θＶ及びｓｉｎＵ／ｓｉｎθＶの値につき、画
像密度４００，３００，２４０ＤＰＩごとに示す。ｓｉ
ｎＵ／ｓｉｎθＶはスリット２７の幅寸法の条件式であ
る。図７に示すように、Ｕはビーム光軸とビーム発光部
２３ａからスリット２７の縁２７ａへ到る直線とのなす
角度をいう。θＶは前述の通りビームの副走査方向拡散
角度（１／ｅ２値）をいう。[0024]The conditions for the slit width under which sub-peaks due to diffraction do not occur will be explained using a specific example of an optical system. Table 1 below shows the values of the diffusion angles θH, θV and sinU/sin θV of the laser diode 23 for image densities of 400, 300, and 240 DPI. si
nU/sin θV is a conditional expression for the width dimension of the slit 27. As shown in FIG. 7, U refers to the angle between the beam optical axis and a straight line extending from the beam emitting portion 23a to the edge 27a of the slit 27. As described above, θV refers to the beam diffusion angle in the sub-scanning direction (1/e2 value).

【００２５】[0025]

【表１】[Table 1]

【００２６】図１０、図１１はこの光学系における主走
査方向及び副走査方向でのビームの収束状態を示し、以
下、これらの図を参照して各要素の具体的数値を示す。 フレネルレンズの焦点距離：４．６ｍｍシリンドリカル
レンズの焦点距離：３５ｍｍフレネルレンズからその像
点までの距離ｂ１：５３５ｍｍ 走査レンズからその像面までの距離ｂ２：１０８ｍｍフ
レネルレンズから走査レンズまでの距離Ｌ１：１７２．
８ｍｍ フレネルレンズからシリンドリカルレンズまでの距離Ｌ
２：４０ｍｍ 走査光学系副走査方向横倍率β：３．０３５次に、スリ
ット幅の条件式に関するいまひとつの具体的数値例のグ
ループを以下の表２に示す。FIGS. 10 and 11 show the state of beam convergence in the main scanning direction and the sub-scanning direction in this optical system, and specific numerical values of each element will be described below with reference to these figures. Focal length of Fresnel lens: 4.6mm Focal length of cylindrical lens: 35mm Distance b1 from Fresnel lens to its image point: 535mm Distance b2 from scanning lens to its image plane: 108mm Distance L1 from Fresnel lens to scanning lens: 172.
8mm Distance L from Fresnel lens to cylindrical lens
2: 40 mm Scanning optical system Sub-scanning direction lateral magnification β: 3.035 Next, Table 2 below shows another group of specific numerical examples regarding the conditional expression of the slit width.

【００２７】[0027]

【表２】[Table 2]

【００２８】また、各要素の具体的数値は以下の通りで
ある。 フレネルレンズの焦点距離：６ｍｍ シリンドリカルレンズの焦点距離：３０ｍｍフレネルレ
ンズからその像点までの距離ｂ１：７０１．９ｍｍ 走査レンズからその像面までの距離ｂ２：１６１．９ｍ
ｍ フレネルレンズから走査レンズまでの距離Ｌ１：２４４
．６ｍｍ フレネルレンズからシリンドリカルレンズまでの距離Ｌ
２：７１．４ｍｍ 走査光学系副走査方向横倍率β：４．８５以上の具体例
において像面上で副走査方向側にサブピークが発生する
ことはみられなかった。スリット幅を一定以上に小さく
すると、即ちビームを副走査方向に絞り過ぎるとサブピ
ークが発生するおそれがあり、その許容範囲は本発明者
のシュミレーションによれば、表１、表２におけるｓｉ
ｎＵ／ｓｉｎθＶの値が０．２５以上である。Further, specific numerical values of each element are as follows. Focal length of Fresnel lens: 6mm Focal length of cylindrical lens: 30mm Distance from Fresnel lens to its image point b1: 701.9mm Distance from scanning lens to its image plane b2: 161.9m
m Distance from Fresnel lens to scanning lens L1: 244
．． 6mm Distance L from Fresnel lens to cylindrical lens
2: 71.4 mm Scanning optical system Sub-scanning direction lateral magnification β: In the specific example of 4.85 or more, no sub-peak was observed to occur on the sub-scanning direction side on the image plane. If the slit width is made smaller than a certain level, that is, if the beam is narrowed down too much in the sub-scanning direction, a sub-peak may occur, and according to the inventor's simulations, the permissible range is si
The value of nU/sin θV is 0.25 or more.

【００２９】［他の実施例］なお、本発明に係るレーザ
ビーム走査光学系は前記実施例に限定するものではなく
、その要旨の範囲で種々に変更することができる。例え
ば、光源ユニットにあっては、レーザダイオード２３の
発光部をフレネルレンズ２４の焦点位置に設定し、平行
光を出射するものとしてもよい。[Other Embodiments] The laser beam scanning optical system according to the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be modified in various ways within the scope of the invention. For example, in the light source unit, the light emitting part of the laser diode 23 may be set at the focal position of the Fresnel lens 24 to emit parallel light.

【００３０】また、偏向器としてはポリゴンミラー以外
にガルバノミラーを用いてもよく、走査光学素子の構成
も任意である。Furthermore, as the deflector, a galvanometer mirror may be used instead of the polygon mirror, and the configuration of the scanning optical element is also arbitrary.

【００３１】[0031]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、回折効果を有する集光レンズをレーザダイオー
ドと組み合わせて用いたため、小型、軽量の光源ユニッ
トを得ることができ、無調整で走査光学系に組み込むこ
とができる。しかも、レーザダイオードをその接合面が
主走査方向と直交するように設けたため、集光レンズの
特性上その焦点距離が変動してデフォーカスが生じた場
合であっても、ビームの拡散角度の大きい方に発生する
サブピークが像面上においては主走査方向に発生し、こ
のようなサブピークはビームスポットの背部に隠れてし
まい画像に悪影響を与えることはない。[Effects of the Invention] As is clear from the above explanation, according to the present invention, since a condensing lens having a diffraction effect is used in combination with a laser diode, it is possible to obtain a small and lightweight light source unit, which requires no adjustment. can be incorporated into the scanning optical system. Moreover, because the laser diode is installed so that its junction surface is perpendicular to the main scanning direction, even if the focal length changes due to the characteristics of the condensing lens and defocus occurs, the beam divergence angle is large. Sub-peaks that occur in the main scanning direction on the image plane are hidden behind the beam spot and do not adversely affect the image.

【００３２】また、前記集光レンズの出射側にスリット
を設けてビームを整形する場合に、スリット幅を一定の
条件に設定するようにしたため、回折現象によるサブピ
ークの発生を防止できる。Furthermore, when a slit is provided on the exit side of the condensing lens to shape the beam, the width of the slit is set to a constant condition, thereby making it possible to prevent the generation of sub-peaks due to diffraction phenomena.

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

【図１】本発明に係るレーザビーム走査光学系を備えた
プリンタの概略構成図。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a printer equipped with a laser beam scanning optical system according to the present invention.

【図２】本発明に係るレーザビーム走査光学系の一実施
例を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing an embodiment of the laser beam scanning optical system according to the present invention.

【図３】レーザ光源ユニットの一部を切り欠いた斜視図
。FIG. 3 is a partially cutaway perspective view of the laser light source unit.

【図４】図３に示されているフレネルレンズの集光作用
を示す斜視図。FIG. 4 is a perspective view showing the light focusing effect of the Fresnel lens shown in FIG. 3;

【図５】レーザダイオードとその放射ビームを示す斜視
図。FIG. 5 is a perspective view showing a laser diode and its radiation beam.

【図６】放射ビームとスリットの説明図。FIG. 6 is an explanatory diagram of a radiation beam and a slit.

【図７】ｓｉｎＵの説明図。FIG. 7 is an explanatory diagram of sinU.

【図８】副走査方向にサブピークが発生した感光体上に
おけるトナー画像とその潜像電位を示し、（Ａ）は主走
査方向の電位分布グラフ、（Ｂ）は副走査方向の電位分
布グラフ、（Ｃ）はトナー画像の平面図である。FIG. 8 shows a toner image on a photoreceptor in which a sub-peak has occurred in the sub-scanning direction and its latent image potential; (A) is a potential distribution graph in the main-scanning direction; (B) is a potential distribution graph in the sub-scanning direction; (C) is a plan view of the toner image.

【図９】主走査方向にサブピークが発生した感光体上に
おけるトナー画像とその潜像電位を示し、（Ａ）は主走
査方向の電位分布グラフ、（Ｂ）は副走査方向の電位分
布グラフ、（Ｃ）はトナー画像の平面図である。FIG. 9 shows a toner image and its latent image potential on a photoreceptor in which a sub-peak has occurred in the main scanning direction, (A) is a potential distribution graph in the main scanning direction, (B) is a potential distribution graph in the sub-scanning direction, (C) is a plan view of the toner image.

【図１０】レーザビーム走査光学系での主走査方向にお
けるビームの収束状態を示す説明図。FIG. 10 is an explanatory diagram showing a state of beam convergence in the main scanning direction in the laser beam scanning optical system.

【図１１】レーザビーム走査光学系での副走査方向にお
けるビームの収束状態を示す説明図。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state of beam convergence in the sub-scanning direction in the laser beam scanning optical system.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

２０…レーザビーム走査光学系 ２１…レーザ光源ユニット ２３…レーザダイオード ２４…フレネルレンズ ２７…スリット 20...Laser beam scanning optical system 21...Laser light source unit 23...Laser diode 24...Fresnel lens 27...Slit

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項１】　　画像情報に基づいてレーザダイオード
から放射されたレーザビームで偏向器、光学素子を介し
て記録媒体上を走査するレーザビーム走査光学系におい
て、前記レーザダイオードから放射される拡散光を、回
折効果を有するレンズで集光すると共に、レーザダイオ
ードをその接合面が主走査方向と直交するように設けた
こと、を特徴とするレーザビーム走査光学系。1. A laser beam scanning optical system that scans a recording medium with a laser beam emitted from a laser diode based on image information via a deflector and an optical element, in which diffused light emitted from the laser diode is scanned. 1. A laser beam scanning optical system, characterized in that a lens having a diffraction effect focuses light and a laser diode is provided so that its cemented surface is orthogonal to the main scanning direction. 【請求項２】　　前記集光レンズの出射側にレーザビー
ムを副走査方向に規制するスリットを設け、かつ、この
スリットの幅が、以下の式を満足すること、ｓｉｎＵ／
ｓｉｎθＶ＞０．２５ Ｕ：ビーム光軸とビーム発光部からスリット縁へ到る直
線とのなす角度 θＶ：ビームの副走査方向拡散角度（１／ｅ２値）を特
徴とするレーザビーム走査光学系。2. A slit for regulating the laser beam in the sub-scanning direction is provided on the exit side of the condensing lens, and the width of the slit satisfies the following formula, sinU/
sin θV>0.25 U: An angle between the beam optical axis and a straight line from the beam emitting part to the slit edge θV: A laser beam scanning optical system characterized by the beam diffusion angle in the sub-scanning direction (1/e2 value).