JPH09274151A - Multibeam scanning optical device - Google Patents
Multibeam scanning optical deviceInfo
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- JPH09274151A JPH09274151A JP8083732A JP8373296A JPH09274151A JP H09274151 A JPH09274151 A JP H09274151A JP 8083732 A JP8083732 A JP 8083732A JP 8373296 A JP8373296 A JP 8373296A JP H09274151 A JPH09274151 A JP H09274151A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、走査光学装置、特
に、複数のビームによって書込みを行なうマルチビーム
走査光学装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a scanning optical device, and more particularly to a multi-beam scanning optical device for writing with a plurality of beams.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、複数のビームによって書込み
を行なうマルチビーム走査光学装置が種々提案されてい
る。例えば、特開平5−53068号公報に記載された
マルチビーム走査光学装置は、レーザダイオードアレイ
から同時に射出された2ビームをコリメータレンズで略
平行光束とした後、コリメータレンズの像側焦点の光軸
上で副走査方向に交差させ、さらに、この交差位置に物
側焦点を配置したシリンダレンズにより、ビームを副走
査方向に集光する。そして、この集光された2ビームを
光軸に対して平行にポリゴンミラー面に入射させ、ポリ
ゴンミラーによって偏向走査する。さらに、偏向走査さ
れた2ビームを走査レンズに透過させた後、光軸上で再
び副走査方向に交差させ、像面上で所望のビーム間隔と
なるように、光軸に対して所定の角度で像面に入射させ
るものである。2. Description of the Related Art Conventionally, various multi-beam scanning optical devices for writing by a plurality of beams have been proposed. For example, in the multi-beam scanning optical device described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-53068, the two beams simultaneously emitted from the laser diode array are made into substantially parallel light flux by the collimator lens, and then the optical axis of the image side focus of the collimator lens. The beam is focused in the sub-scanning direction by a cylinder lens having the object-side focal point at the intersecting position. Then, the collected two beams are made incident on the polygon mirror surface in parallel to the optical axis, and deflected and scanned by the polygon mirror. Furthermore, after the two beams that have been deflected and scanned are transmitted through the scanning lens, they are crossed again in the sub-scanning direction on the optical axis, and a predetermined angle is formed with respect to the optical axis so that a desired beam interval is obtained on the image plane. To enter the image plane.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の走査
光学装置をプリンタに組み込んだ場合、例えば円筒形状
の感光体ドラムの偏芯により感光体ドラムの回転時に像
面位置が光軸方向にシフトしたり、あるいは、温度変化
による走査光学装置の基準位置と感光体ドラムの距離の
変化や走査光学系自身の焦点距離の変化を原因として像
面位置が光軸方向にシフトすることがある。一方、感光
体ドラムに入射するビームは光軸に対して所定の角度を
有しているため、像面位置が光軸方向にシフトすると、
感光体ドラム面に対してビームの入射角度がビーム毎に
異なったものになり、像面におけるビーム間隔が変動
し、画質に悪影響を与えるという問題があった。However, when a conventional scanning optical device is incorporated in a printer, the image plane position shifts in the optical axis direction when the photosensitive drum is rotated due to eccentricity of the cylindrical photosensitive drum, for example. Alternatively, the image plane position may shift in the optical axis direction due to a change in the distance between the reference position of the scanning optical device and the photosensitive drum or a change in the focal length of the scanning optical system itself due to a temperature change. On the other hand, since the beam incident on the photosensitive drum has a predetermined angle with respect to the optical axis, if the image plane position shifts in the optical axis direction,
There is a problem that the angle of incidence of the beam on the surface of the photosensitive drum differs for each beam, the beam interval on the image plane fluctuates, and the image quality is adversely affected.
【0004】また、通常、走査光学装置をプリンタに組
み込む際、走査光学装置を調整治具上で所望のビーム間
隔になるように調整した後プリンタに組み込む。ところ
が、感光体ドラムの偏芯等があると、像面位置が光軸方
向にシフトするため、走査光学装置を調整治具上で調整
したときのビーム間隔と、プリンタに組み込んだときの
ビーム間隔とに誤差が生じる。そのため、走査光学装置
をプリンタに組み込んだ後、再度ビーム間隔を調整する
必要が生じ、煩雑であった。Further, when the scanning optical device is incorporated in the printer, the scanning optical device is usually adjusted on the adjusting jig so that a desired beam interval is obtained and then incorporated in the printer. However, if there is eccentricity of the photosensitive drum, the image plane position shifts in the optical axis direction, so the beam spacing when the scanning optical device is adjusted on the adjustment jig and the beam spacing when it is installed in the printer There is an error in and. Therefore, after the scanning optical device is installed in the printer, it is necessary to adjust the beam interval again, which is complicated.
【0005】そこで、本発明の目的は、感光体ドラムの
偏芯等によって像面位置が光軸方向にシフトしても、像
面上でのビーム間隔の変動が少ないマルチビーム走査光
学装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a multi-beam scanning optical device in which variations in beam spacing on the image surface are small even if the image surface position shifts in the optical axis direction due to eccentricity of the photosensitive drum. To do.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明に係るマルチビーム走査光学装置は、複数の
光源と、前記光源から射出されたビームをコリメートす
るコリメータレンズと、副走査方向にパワーを有するシ
リンダレンズと、前記シリンダレンズから出射されたビ
ームを等角速度で偏向走査する偏向器と、偏向走査され
たビームを等速走査する走査レンズとを備え、前記コリ
メータレンズの像側焦点位置から所定の距離離れた位置
に前記シリンダレンズの物側焦点を配置し、かつ、前記
走査レンズの物側焦点近傍の光軸上で複数のビームが副
走査方向に交差している。To achieve the above object, a multi-beam scanning optical apparatus according to the present invention comprises a plurality of light sources, a collimator lens for collimating the beams emitted from the light sources, and a sub-scanning direction. An image side focal point of the collimator lens, which comprises a cylinder lens having a power in the front, a deflector for deflecting and scanning the beam emitted from the cylinder lens at a constant angular velocity, and a scanning lens for scanning the deflected and scanned beam at a constant velocity. The object-side focus of the cylinder lens is arranged at a position distant from the position by a predetermined distance, and a plurality of beams intersect in the sub-scanning direction on the optical axis near the object-side focus of the scanning lens.
【0007】また、本発明に係るマルチビーム走査光学
装置は、複数の光源と、前記複数の光源から射出された
ビームをコリメートするコリメータレンズと、副走査方
向にパワーを有するシリンダレンズと、前記コリメータ
レンズと前記シリンダレンズの間に配置されたビームエ
クスパンダと、前記シリンダレンズから出射されたビー
ムを等角速度で偏向走査する偏向器と、偏向走査された
ビームを等速走査する走査レンズとを備え、前記ビーム
エクスパンダの像側焦点位置から所定の距離離れた位置
に前記シリンダレンズの物側焦点を配置し、かつ、前記
走査レンズの物側焦点近傍の光軸上で複数のビームが副
走査方向に交差している。The multi-beam scanning optical device according to the present invention includes a plurality of light sources, a collimator lens for collimating the beams emitted from the plurality of light sources, a cylinder lens having a power in the sub-scanning direction, and the collimator. A beam expander arranged between the lens and the cylinder lens; a deflector for deflecting and scanning the beam emitted from the cylinder lens at a constant angular velocity; and a scanning lens for scanning the deflected and scanned beam at a constant velocity. , Arranging the object side focus of the cylinder lens at a position distant from the image side focus position of the beam expander, and sub-scanning a plurality of beams on the optical axis near the object side focus of the scanning lens It intersects in the direction.
【0008】ここに、走査レンズの物側焦点近傍とは、
物側焦点位置を含むその近傍を意味する。また、コリメ
ートするとは、集光束化を含む略平行光束化を意味す
る。Here, the vicinity of the object side focus of the scanning lens is
It means the vicinity including the focal point on the object side. Further, collimating means substantially parallel light flux conversion including collective light flux conversion.
【0009】[0009]
【作用】以上の構成により、光源から同時に射出された
複数のビームは、ビームエクスパンダやコリメータレン
ズの像側焦点位置の光軸上で副走査方向に交差し、さら
に、走査レンズの物側焦点近傍の光軸上で副走査方向に
交差する。そして、走査レンズを出射した複数のビーム
主光線は、それぞれ光軸に対して略平行になる。従っ
て、複数のビームは互いに平行な状態で感光体ドラムの
像面に入射するため、たとえ感光体ドラムの偏芯等によ
って像面位置が光軸方向にシフトしても、像面に対して
ビームの入射角度が常に略一定となり、ビーム間隔の変
動が少ない。With the above configuration, a plurality of beams simultaneously emitted from the light source intersect in the sub-scanning direction on the optical axis of the image-side focal position of the beam expander or collimator lens, and further, the object-side focal point of the scanning lens. Crosses in the sub-scanning direction on the optical axis in the vicinity. The plurality of beam chief rays emitted from the scanning lens are substantially parallel to the optical axis. Therefore, since a plurality of beams are incident on the image surface of the photoconductor drum in parallel with each other, even if the image plane position shifts in the optical axis direction due to eccentricity of the photoconductor drum, the The incident angle of is always substantially constant, and the fluctuation of the beam interval is small.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るマルチビーム
走査光学装置の実施形態について添付図面を参照して説
明する。各実施形態において同一部品及び同一部分には
同じ符号を付した。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a multi-beam scanning optical device according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In each embodiment, the same components and the same portions are denoted by the same reference numerals.
【0011】[第1実施形態、図1〜図3]図1におい
て、マルチビーム走査光学装置は、概略、レーザダイオ
ードアレイ1と、コリメータレンズ2と、シリンダレン
ズ4と、平面ミラー5と、ポリゴンミラー6と、走査レ
ンズ7(レンズ7a,7b,7c及び平面ミラー8から
構成されている)と、SOS用シリンドリカルレンズ1
6と、SOS用光センサ17とで構成されている。[First Embodiment, FIGS. 1 to 3] Referring to FIG. 1, a multi-beam scanning optical device is roughly composed of a laser diode array 1, a collimator lens 2, a cylinder lens 4, a plane mirror 5, and a polygon. A mirror 6, a scanning lens 7 (consisting of lenses 7a, 7b, 7c and a plane mirror 8), and an SOS cylindrical lens 1
6 and an SOS optical sensor 17.
【0012】レーザダイオードアレイ1は、2個のレー
ザダイオードLD1,LD2を備えている。レーザダイ
オードアレイ1は図示しない駆動回路に入力された印字
データに基づいて変調(オン、オフ)制御され、オン時
にレーザダイオードLD1,LD2から同時にレーザビ
ームを射出する。このレーザビームはコリメータレンズ
によって略平行束ビームとされる(収束ビームでもよ
い)。シリンダレンズ4から平面ミラー5を介してポリ
ゴンミラー6に到達する。シリンダレンズ4は副走査方
向にパワーを有し、レーザビームをポリゴンミラー6の
偏向面に収束させる機能を有している。The laser diode array 1 includes two laser diodes LD1 and LD2. The laser diode array 1 is modulated (ON / OFF) controlled based on print data input to a drive circuit (not shown), and emits laser beams simultaneously from the laser diodes LD1 and LD2 when ON. This laser beam is made into a substantially parallel bundle beam by the collimator lens (may be a convergent beam). It reaches the polygon mirror 6 from the cylinder lens 4 through the plane mirror 5. The cylinder lens 4 has power in the sub-scanning direction and has a function of converging the laser beam on the deflection surface of the polygon mirror 6.
【0013】ポリゴンミラー6は回転軸6aを中心とし
て矢印a方向に一定速度で回転駆動される。レーザビー
ムはポリゴンミラー6の回転に基づいて各偏向面で等角
速度に偏向され、走査レンズ7に導かれる。走査レンズ
7は、アナモフィックな結像レンズであり、ポリゴンミ
ラー6で反射したレーザビームを被走査面上に結像させ
る。走査レンズ7は、球面レンズ7a,7b、平面ミラ
ー8及びTSL(Transformed Saddl
e Lens)であるシリンドリカルレンズ7cにて構
成されている。TSLとは、主走査方向には屈折力がな
く、副走査方向にのみ屈折力を有していると共に、中心
部から主走査方向に遠ざかるに従って副走査方向の曲率
半径が大きくなる形状の面を有するレンズのことをい
う。The polygon mirror 6 is rotationally driven at a constant speed in the direction of arrow a about the rotary shaft 6a. The laser beam is deflected to a constant angular velocity on each deflecting surface based on the rotation of the polygon mirror 6, and is guided to the scanning lens 7. The scanning lens 7 is an anamorphic image forming lens, and forms an image of the laser beam reflected by the polygon mirror 6 on the surface to be scanned. The scanning lens 7 includes spherical lenses 7a and 7b, a plane mirror 8 and a TSL (Transformed Saddl).
e Lens) which is a cylindrical lens 7c. The TSL is a surface which has no refractive power in the main scanning direction but has a refractive power only in the sub scanning direction and whose curvature radius in the sub scanning direction increases as the distance from the center portion in the main scanning direction increases. It refers to the lens that it has.
【0014】走査レンズ7を透過した2本のレーザビー
ムは、感光体ドラム30上に所定の距離だけ離れてそれ
ぞれ集光され、感光体ドラム30上を矢印b方向に走査
する。走査レンズ7は主に前記ポリゴンミラー6で等角
速度で偏向されたレーザビームを被走査面(感光体ドラ
ム30)上での主走査速度を等速に補正、即ち、歪曲収
差を補正する機能を有している。感光体ドラム30は矢
印c方向に一定速度で回転駆動され、ポリゴンミラー6
による矢印b方向への主走査とドラム30の矢印c方向
への副走査によってドラム30上に画像(静電潜像)が
形成される。The two laser beams that have passed through the scanning lens 7 are condensed on the photosensitive drum 30 at a predetermined distance, and are scanned on the photosensitive drum 30 in the direction of arrow b. The scanning lens 7 mainly has a function of correcting the main scanning speed of the laser beam deflected by the polygon mirror 6 at a constant angular velocity on the surface to be scanned (photosensitive drum 30) to a constant speed, that is, correcting distortion. Have The photosensitive drum 30 is rotationally driven at a constant speed in the direction of arrow c, and the polygon mirror 6
An image (electrostatic latent image) is formed on the drum 30 by the main scanning in the direction of arrow b and the sub-scanning of the drum 30 in the direction of arrow c.
【0015】また、レーザビームの主走査方向先端部の
レーザビームはミラー15で反射され、SOS用シリン
ドリカルレンズ16を透過してSOS用光センサ17へ
入射する。SOS用光センサ17から出力されるビーム
検出信号は、1走査ラインごとに印字開始位置を決める
ための垂直同期信号を発生させる。The laser beam at the front end of the laser beam in the main scanning direction is reflected by the mirror 15, passes through the SOS cylindrical lens 16, and enters the SOS optical sensor 17. The beam detection signal output from the SOS optical sensor 17 generates a vertical synchronization signal for determining a printing start position for each scanning line.
【0016】さらに、図2に示した副走査方向の概略構
成図を参照して詳説する。図2において、コリメータレ
ンズ2、シリンダレンズ4及び走査レンズ7のそれぞれ
の焦点距離はfcL,fcy,f1にて表示されている。2
個のレーザダイオードLD1,LD2はコリメータレン
ズ2の物側焦点位置に配設され、副走査方向に光軸Lに
対して対称に並置されている。この2個のレーザダイオ
ードLD1,LD2から同時に射出されたレーザビーム
は、それぞれ発散光であるが、コリメータレンズ2のコ
リメート作用により略平行束ビームとされる(ただし、
収束ビームとしてもよい)。コリメータレンズ2によっ
て2本のレーザビームは屈折し、コリメータレンズ2の
像側焦点の光軸L上で副走査方向に交差した後、シリン
ダレンズ4に入射する。このシリンダレンズ4はポリゴ
ンミラー6の倒れ角を補正するためのものである。ここ
に、シリンダレンズ4の物側焦点位置は、コリメータレ
ンズ2の像側焦点位置から所定の距離Δ2だけ像側に移
動した位置に設定されている。Further, a detailed description will be given with reference to the schematic configuration diagram in the sub-scanning direction shown in FIG. In FIG. 2, the focal lengths of the collimator lens 2, the cylinder lens 4, and the scanning lens 7 are represented by f cL , f cy , and f 1 . Two
The individual laser diodes LD1 and LD2 are arranged at the object-side focal position of the collimator lens 2, and are arranged side by side symmetrically with respect to the optical axis L in the sub-scanning direction. The laser beams emitted from the two laser diodes LD1 and LD2 at the same time are divergent lights, respectively, but are made into substantially parallel bundle beams by the collimating action of the collimator lens 2 (however,
It may be a focused beam). The two laser beams are refracted by the collimator lens 2, cross the optical axis L of the image side focus of the collimator lens 2 in the sub-scanning direction, and then enter the cylinder lens 4. The cylinder lens 4 is for correcting the tilt angle of the polygon mirror 6. Here, the object-side focal position of the cylinder lens 4 is set at a position moved from the image-side focal position of the collimator lens 2 to the image side by a predetermined distance Δ 2 .
【0017】シリンダレンズ4によって2本のレーザビ
ームは屈折し、平面ミラー5を介してそれぞれポリゴン
ミラー6上で一旦集光する。ポリゴンミラー6はシリン
ダレンズ4の像側焦点位置に配設されている。ポリゴン
ミラー6によって偏向されたレーザビームは、走査レン
ズ7の物側焦点位置近傍(物側焦点位置でもよい)の光
軸L上で副走査方向に交差した後、走査レンズ7に入射
する。走査レンズ7を透過した2本のレーザビームの主
光線L1,L2はそれぞれ光軸Lに対して略平行にな
り、所定の距離だけ離れて感光体ドラム30の像面上に
集光される。こうして、像側に向かってテレセントリッ
クな光学装置が得られる。The two laser beams are refracted by the cylinder lens 4 and are once condensed on the polygon mirror 6 via the plane mirror 5. The polygon mirror 6 is arranged at the image-side focal position of the cylinder lens 4. The laser beam deflected by the polygon mirror 6 crosses the optical axis L near the object-side focal position of the scanning lens 7 (or may be the object-side focal position) in the sub-scanning direction, and then enters the scanning lens 7. The principal rays L1 and L2 of the two laser beams that have passed through the scanning lens 7 are substantially parallel to the optical axis L, and are separated by a predetermined distance and are condensed on the image surface of the photosensitive drum 30. In this way, an optical device that is telecentric toward the image side is obtained.
【0018】一方、従来のレーザビーム走査光学装置に
あっては、コリメータレンズの像側焦点位置とシリンダ
レンズの物側焦点位置とを一致させているので、2本の
レーザビームはシリンダレンズの物側焦点の光軸上で副
走査方向に交差した後、シリンダレンズに入射する。シ
リンダレンズを透過した2本のレーザビームの主光線は
光軸に略平行になり、ポリゴンミラーを介して走査レン
ズに入射した後、走査レンズによって2本のレーザビー
ムは屈折し、所定の距離だけ離れてそれぞれ感光体ドラ
ムの像面上に集光される。On the other hand, in the conventional laser beam scanning optical device, since the image-side focal position of the collimator lens and the object-side focal position of the cylinder lens coincide with each other, two laser beams are used for the object of the cylinder lens. After crossing in the sub-scanning direction on the optical axis of the side focus, the light enters the cylinder lens. The principal rays of the two laser beams that have passed through the cylinder lens become substantially parallel to the optical axis, and after entering the scanning lens through the polygon mirror, the two laser beams are refracted by the scanning lens and are separated by a predetermined distance. The light is separately collected on the image surface of the photoconductor drum.
【0019】従って、図3(A)に示すように、第1実
施形態の走査光学装置は、2本のレーザビームの主光線
L1,L2が光軸Lに対して略平行な状態で感光体ドラ
ム30の像面に入射するのに対して、従来の走査光学装
置は、図3(B)に示すように、2本のレーザビームの
主光線L1’,L2’が光軸L’に対して傾いた状態で
感光体ドラム30’の像面に入射することになる。この
ため、従来の走査光学装置の場合、感光体ドラム30’
の偏芯等によって像面位置が光軸L’方向にシフトする
と(図3(B)中30a’及び30b’参照)、感光体
ドラム30’面に対して主光線L1’,L2’の入射角
がビーム毎に異なったものになり、像面における主光線
L1’,L2’の間隔が変動することになる。Therefore, as shown in FIG. 3A, the scanning optical device according to the first embodiment is a photosensitive member in which the principal rays L1 and L2 of the two laser beams are substantially parallel to the optical axis L. While incident on the image plane of the drum 30, in the conventional scanning optical device, as shown in FIG. 3B, the principal rays L1 ′ and L2 ′ of the two laser beams are directed to the optical axis L ′. It is incident on the image surface of the photoconductor drum 30 'in a tilted state. Therefore, in the case of the conventional scanning optical device, the photosensitive drum 30 '
When the image plane position is shifted in the direction of the optical axis L'due to the eccentricity of the image (see 30a 'and 30b' in FIG. 3B), the principal rays L1 'and L2' are incident on the surface of the photosensitive drum 30 '. The angle becomes different for each beam, and the interval between the chief rays L1 'and L2' on the image plane changes.
【0020】これに対して、第1実施形態の走査光学装
置の場合は、2本のレーザビームの主光線L1,L2が
光軸Lに対して略平行な状態で感光体ドラム30の像面
に入射するので、感光体ドラム30の偏芯等によって像
面位置が光軸方向にシフトしても(図3(A)中30a
及び30b参照)、感光体ドラム30面に対して主光線
L1,L2の入射角が常に略一定となり、像面における
主光線L1,L2の間隔の変動が少ない装置となる。ま
た、2本のレーザビームの主光線L1,L2が光軸Lに
対して略平行な状態で感光体ドラム30の像面に入射す
るので、被写体深度が大きい走査光学装置が得られる。On the other hand, in the case of the scanning optical device of the first embodiment, the image plane of the photoconductor drum 30 is such that the principal rays L1 and L2 of the two laser beams are substantially parallel to the optical axis L. Since the image plane position shifts in the optical axis direction due to the eccentricity of the photosensitive drum 30 or the like (30a in FIG. 3A).
And 30b), the incident angles of the principal rays L1 and L2 with respect to the surface of the photosensitive drum 30 are always substantially constant, and the variation in the interval between the principal rays L1 and L2 on the image plane is small. Further, since the principal rays L1 and L2 of the two laser beams are incident on the image plane of the photoconductor drum 30 in a state substantially parallel to the optical axis L, a scanning optical device with a large depth of field can be obtained.
【0021】次に、図4を参照して具体的な数式を算出
する。なお、以下の説明においては、結像の式としてニ
ュートンの式を用いて算出しているため、ビームと光軸
の交点を像点、物点として表している。コリメータレン
ズ2の焦点距離をfcL、コリメータレンズ2の物側焦点
位置からレーザダイオードLD1の発光位置までの距離
をΔ0、コリメータレンズ2の像点位置からビームの自
然収束点位置(ビーム物点位置)までの距離をΔ1、光
軸LからレーザダイオードLD1の発光位置までの距離
をh0、光軸Lからビーム物点位置までの距離をh1とす
ると、以下の(1)式及び(2)式の関係がある。Next, a specific mathematical formula will be calculated with reference to FIG. In the following description, since the Newton's equation is used as the imaging equation, the intersection of the beam and the optical axis is represented as an image point or an object point. The focal length of the collimator lens 2 is f cL , the distance from the object-side focal position of the collimator lens 2 to the light emitting position of the laser diode LD1 is Δ 0 , the natural convergence point position of the beam from the image point position of the collimator lens 2 (beam object point 1 the distance to the position) delta, h 0 the distance to the emitting position of the laser diode LD1 from the optical axis L, and the distance from the optical axis L to the beam object point position is h 1, the following equations (1) and There is a relationship of formula (2).
【0022】Δ1=fcL 2/Δ0 ……(1) h1=(fcL/Δ0)h0 ……(2) これに対して、シリンダレンズ4の焦点距離をfcy、コ
リメータレンズ2の像側焦点位置からシリンダレンズ4
の物側焦点位置までの距離をΔ2、シリンダレンズ4の
像点位置からシリンダレンズ4の像側焦点位置までの距
離をΔ3、シリンダレンズ4からポリゴンミラー6まで
の距離をt0、ポリゴンミラー6からビーム物点位置ま
での距離をSi、シリンダレンズ4での光軸Lからビー
ム主光線L1までの距離をh2とすると、以下の(3)
式、(4)式及び(5)式の関係がある。Δ 1 = f cL 2 / Δ 0 (1) h 1 = (f cL / Δ 0 ) h 0 (2) On the other hand, the focal length of the cylinder lens 4 is f cy and the collimator is From the image side focal position of the lens 2 to the cylinder lens 4
2 the distance to the object side focal position delta, distance delta 3 from the image point position of the cylindrical lens 4 to the image side focal position of the cylindrical lens 4, t 0 the distance from the cylindrical lens 4 to the polygon mirror 6, the polygon When the distance from the mirror 6 to the beam object point position is S i and the distance from the optical axis L at the cylinder lens 4 to the beam chief ray L1 is h 2 , the following (3) is obtained.
There is a relationship of equation, equation (4), and equation (5).
【0023】 Δ2=(Si+t0+fcy)−Δ1 ……(3) Δ3=−fcy 2/Δ2 ……(4) h2=(Δ2−fcy)h0/fcL ……(5)Δ 2 = (S i + t 0 + f cy ) −Δ 1 (3) Δ 3 = −f cy 2 / Δ 2 (4) h 2 = (Δ 2 −f cy ) h 0 / f cL (5)
【0024】一方、ポリゴンミラー6での光軸Lからビ
ーム主光線L1までの距離をh3とすると、以下の
(6)式の関係がある。 h3=h2[Δ2{1−(t0/fcy)}−fcy]/fcL …(6)On the other hand, assuming that the distance from the optical axis L on the polygon mirror 6 to the beam principal ray L1 is h 3 , the following relationship (6) is established. h 3 = h 2 [Δ 2 {1- (t 0 / f cy )}-f cy ] / f cL (6)
【0025】さらに、走査レンズ7の焦点距離をf1、
走査レンズ7の物点位置から走査レンズ7の物側焦点位
置までの距離をΔ4、ポリゴンミラー6から走査レンズ
7の物側焦点位置までの距離をTc、走査レンズ7の像
側焦点位置から走査レンズ7の像点までの距離をΔ5、
走査レンズ7での光軸Lからビーム主光線L1までの距
離をh4、感光体ドラム30の像面での光軸Lからビー
ム主光線L1までの距離をh5、走査レンズ7の像側焦
点位置から感光体ドラム30の像面までの距離をTBと
すると、以下の(7)式、(8)式、(9)式及び(1
0)式の関係がある。Further, the focal length of the scanning lens 7 is f 1 ,
The distance from the object point position of the scanning lens 7 to the object side focal position of the scanning lens 7 is Δ 4 , the distance from the polygon mirror 6 to the object side focal position of the scanning lens 7 is T c , and the image side focal position of the scanning lens 7 To the image point of the scanning lens 7 by Δ 5 ,
The distance from the optical axis L to the beam principal ray L1 at the scanning lens 7 is h 4 , the distance from the optical axis L to the beam principal ray L1 at the image plane of the photosensitive drum 30 is h 5 , and the image side of the scanning lens 7 Assuming that the distance from the focus position to the image surface of the photoconductor drum 30 is T B , the following equations (7), (8), (9) and (1)
There is a relation of expression 0).
【0026】 Δ4=fcy−(Tc+t0)−(fcy 2/Δ2) ……(7) Δ5=−f1 2/Δ4 ……(8) h4=−(f1−Δ4)h2/(fcy+Δ3) ……(9) h5=(Δ5−f1 2/Tc)h4/(f1+Δ5) ……(10)Δ 4 = f cy − (T c + t 0 ) − (f cy 2 / Δ 2 ) ... (7) Δ 5 = −f 1 2 / Δ 4 ...... (8) h 4 = − (f 1 -Δ 4) h 2 / ( f cy + Δ 3) ...... (9) h 5 = (Δ 5 -f 1 2 / T c) h 4 / (f 1 + Δ 5) ...... (10)
【0027】以上の(5)式、(8)式、(9)式及び
(10)式より、以下の(11)式が得られる。 h5=f1Δ2h0{1+(Δ4/Tc)}/(fcyfcL) …(11) この(11)式において、Δ4=0、t0=fcyとして、
さらに(6)式を用いることにより、以下の(12)式
が得られる。 h5=βf1(fcy/fcL){fcy/(Δ2−fcy)}h0……(12) (β:横倍率)From the above equations (5), (8), (9) and (10), the following equation (11) is obtained. h 5 = f 1 Δ 2 h 0 {1+ (Δ 4 / T c )} / (f cy f cL ) ... (11) In this equation (11), Δ 4 = 0 and t 0 = f cy ,
Further, by using the equation (6), the following equation (12) is obtained. h 5 = βf 1 (f cy / f cL ) {f cy / (Δ 2 −f cy )} h 0 (12) (β: lateral magnification)
【0028】(12)式は、横倍率β、走査レンズ7の
焦点距離f1、シリンダレンズ4の焦点距離fcy、光軸
LからレーザダイオードLD1の発光位置までの距離h
0等のレンズ系のパラメータを用いて、h5とΔ2との関
係を規定している。すなわち、像面上での所望のビーム
位置をh5として規定すれば、(12)式を用いて、主
光線が平行に感光体ドラム30に入射するために必要な
量であるコリメータレンズ2の像側焦点位置からシリン
ダレンズ4の物側焦点位置までの距離Δ2を算出するこ
とができる。Equation (12) is expressed by the lateral magnification β, the focal length f 1 of the scanning lens 7, the focal length f cy of the cylinder lens 4, and the distance h from the optical axis L to the light emitting position of the laser diode LD1.
A lens system parameter such as 0 is used to define the relationship between h 5 and Δ 2 . That is, if the desired beam position on the image plane is defined as h 5 , then using equation (12), the amount of collimator lens 2 that is the amount necessary for the chief ray to enter the photosensitive drum 30 in parallel is defined. The distance Δ 2 from the image side focal position to the object side focal position of the cylinder lens 4 can be calculated.
【0029】[第2実施形態、図5]図5に示すよう
に、第2実施形態のマルチビーム走査光学装置は、ビー
ムエクスパンダ20を残して、前記第1実施形態の走査
光学装置と同様のものである。[Second Embodiment, FIG. 5] As shown in FIG. 5, the multi-beam scanning optical device of the second embodiment is the same as the scanning optical device of the first embodiment, except for the beam expander 20. belongs to.
【0030】ビームエクスパンダ20は、物側レンズ2
0aと像側レンズ20bを備えており、コリメータレン
ズ2とシリンダレンズ4の間に配置されている。すなわ
ち、ビームエクスパンダ20は、物側レンズ20aの物
側焦点位置とコリメータレンズ2の像側焦点位置が一致
するように配置されている。図5において、物側レンズ
20a及び像側レンズ20bのそれぞれの焦点距離はf
B1,fB2にて表示されている。このビームエクスパンダ
20は、レンズ20a,20bの間隔を調整することに
よって2本のレーザビームの副走査方向の間隔を調整す
るものである。The beam expander 20 includes the object side lens 2
0a and the image side lens 20b, and is arranged between the collimator lens 2 and the cylinder lens 4. That is, the beam expander 20 is arranged so that the object-side focal position of the object-side lens 20a and the image-side focal position of the collimator lens 2 coincide with each other. In FIG. 5, the focal lengths of the object-side lens 20a and the image-side lens 20b are f
It is displayed as B1 and fB2 . The beam expander 20 adjusts the distance between the two laser beams in the sub-scanning direction by adjusting the distance between the lenses 20a and 20b.
【0031】2個のレーザダイオードLD1,LD2は
コリメータレンズ2の物側焦点位置に配置され、副走査
方向に光軸Lに対して対称に並置されている。2個のレ
ーザダイオードLD1,LD2から同時に射出されたレ
ーザビームは、コリメータレンズ2によってそれぞれ屈
折し、コリメータレンズ2の像側焦点の光軸L上で副走
査方向に交差した後、ビームエクスパンダ20に入射す
る。The two laser diodes LD1 and LD2 are arranged at the object-side focal position of the collimator lens 2 and are juxtaposed symmetrically with respect to the optical axis L in the sub-scanning direction. The laser beams emitted from the two laser diodes LD1 and LD2 at the same time are refracted by the collimator lens 2, respectively, and intersect in the sub-scanning direction on the optical axis L of the image side focus of the collimator lens 2, and then the beam expander 20. Incident on.
【0032】ビームエクスパンダ20を出射した2本の
レーザビームは、ビームエクスパンダ20の像側レンズ
20bの像側焦点の光軸L上で副走査方向に交差した
後、シリンダレンズ4に入射する。ここに、シリンダレ
ンズ4の物側焦点位置は、ビームエクスパンダ20の像
側レンズ20bの像側焦点位置から所定の距離Δ2だけ
像側に移動した位置に設定されている。シリンダレンズ
4によって2本のレーザビームは屈折し、それぞれポリ
ゴンミラー6上に一旦集光する。ポリゴンミラー6はシ
リンダレンズ4の像側焦点位置に配設されている。The two laser beams emitted from the beam expander 20 cross the optical axis L of the image side focus of the image side lens 20b of the beam expander 20 in the sub-scanning direction and then enter the cylinder lens 4. . Here, the object-side focal position of the cylinder lens 4 is set at a position that is moved toward the image side by a predetermined distance Δ 2 from the image-side focal position of the image-side lens 20b of the beam expander 20. The two laser beams are refracted by the cylinder lens 4 and are once condensed on the polygon mirror 6. The polygon mirror 6 is arranged at the image-side focal position of the cylinder lens 4.
【0033】ポリゴンミラー6によって偏向されたレー
ザビームは、走査レンズ7の物側焦点位置近傍(物側焦
点位置でもよい)の光軸L上で副走査方向に交差した
後、走査レンズ7に入射する。走査レンズ7を出射した
2本のレーザビームの主光線L1,L2は光軸Lに対し
て略平行になり、所定の距離だけ離れてそれぞれ感光体
ドラム30の像面上に集光される。こうして像側に向か
ってテレセントリックな光学装置が得られる。この結
果、感光体ドラム30の偏芯等によって像面位置が光軸
方向にシフトしても、感光体ドラム30面に対して主光
線L1,L2の入射角が常に略一定となり、像面におけ
る主光線L1,L2の間隔の変動が少ないマルチビーム
走査光学装置が得られる。The laser beam deflected by the polygon mirror 6 crosses the optical axis L in the vicinity of the object-side focal position of the scanning lens 7 (or may be the object-side focal position) in the sub-scanning direction and then enters the scanning lens 7. To do. The principal rays L1 and L2 of the two laser beams emitted from the scanning lens 7 are substantially parallel to the optical axis L and are separated by a predetermined distance and are condensed on the image surface of the photosensitive drum 30, respectively. In this way, a telecentric optical device is obtained toward the image side. As a result, even if the image plane position shifts in the optical axis direction due to eccentricity of the photoconductor drum 30 or the like, the incident angles of the principal rays L1 and L2 with respect to the photoconductor drum 30 surface are always substantially constant, and the image plane surface It is possible to obtain a multi-beam scanning optical device in which variations in the distance between the chief rays L1 and L2 are small.
【0034】前記第1実施形態において算出した(1
2)式に相当する式を、前記第1実施形態と同様にして
算出すると、以下の(13)式が得られる。 h5=βf1(fcy/fcL)(fB1/fB2){fcy/(Δ2−fcy)}h0 ……(13)Calculated in the first embodiment (1
When the equation corresponding to the equation (2) is calculated in the same manner as in the first embodiment, the following equation (13) is obtained. h 5 = βf 1 (f cy / f cL ) (f B1 / f B2 ) {f cy / (Δ 2 −f cy )} h 0 (13)
【0035】[他の実施形態]なお、本発明に係るマル
チビーム走査光学装置は前記実施形態に限定するもので
はなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができ
る。特に、光学素子の種類や配置は任意である。[Other Embodiments] The multi-beam scanning optical device according to the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, but can be variously modified within the scope of the invention. In particular, the type and arrangement of optical elements are arbitrary.
【0036】[0036]
【実施例】さらに、前記第1実施形態のマルチビーム走
査光学装置において、表1に示すように、実施例I〜V
の走査光学装置のそれぞれの諸寸法2h0,fCl,
fcy,f1,Si,Tc,t0を設定した場合、前記(1)
式〜(12)式を用いることにより、表2に示した諸寸
法Δ4,Δ2,Δ0,2h3,2h4,2h5を計算によって
得た。表2において、2h4と2h5は同じ数値となって
おり、光軸Lに対して主光線L1,L2が平行になって
いる。この結果、実施例I〜Vの走査光学装置は、感光
体ドラムの偏芯等によって像面位置が光軸L方向にシフ
トしても、感光体ドラム面に対して主光線L1,L2の
入射角が常に略一定となり、ビーム間隔の変動を少なく
できるものであることが分かる。EXAMPLES Further, in the multi-beam scanning optical device of the first embodiment, as shown in Table 1, Examples I to V were obtained.
2h 0 , f Cl , the respective dimensions of the scanning optical device of
When f cy , f 1 , S i , T c and t 0 are set, the above (1)
Various dimensions Δ 4 , Δ 2 , Δ 0 , 2h 3 , 2h 4 , 2h 5 shown in Table 2 were obtained by using the equations (12). In Table 2, 2h 4 and 2h 5 have the same numerical value, and the principal rays L1 and L2 are parallel to the optical axis L. As a result, in the scanning optical devices of Examples I to V, the principal rays L1 and L2 are incident on the surface of the photoconductor drum even if the image plane position is shifted in the optical axis L direction due to eccentricity of the photoconductor drum or the like. It can be seen that the angle is always substantially constant and the fluctuation of the beam interval can be reduced.
【0037】[0037]
【表1】 [Table 1]
【0038】[0038]
【表2】 [Table 2]
【0039】また、図6及び図7には、発振波長が78
0nmのレーザダイオードアレイを有したマルチビーム
走査光学装置において、ポリゴンミラー6及び走査レン
ズ7を図示した位置関係で配設した場合の光路が表示さ
れている。図6が副走査方向の光路図、図7が主走査方
向の光路図である。Further, in FIGS. 6 and 7, the oscillation wavelength is 78
In the multi-beam scanning optical device having a 0 nm laser diode array, the optical path when the polygon mirror 6 and the scanning lens 7 are arranged in the illustrated positional relationship is displayed. FIG. 6 is an optical path diagram in the sub scanning direction, and FIG. 7 is an optical path diagram in the main scanning direction.
【0040】[0040]
【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、コリメータレンズ、あるいはビームエクスパン
ダの像側焦点位置から所定の距離離れた位置に前記シリ
ンダレンズの物側焦点を配置したので、走査レンズを出
射した2本のビームの主光線は光軸に対して略平行にな
り、所定の距離だけ離れてそれぞれ像面上に集光され
る。この結果、感光体ドラムの偏芯等によって像面位置
が光軸方向にシフトしても、像面に対してビームの入射
角度が常に略一定となり、像面上でのビーム間隔の変動
が少ないマルチビーム走査光学装置が得られる。As is apparent from the above description, according to the present invention, the object side focal point of the cylinder lens is arranged at a position distant from the image side focal point position of the collimator lens or the beam expander by a predetermined distance. Therefore, the chief rays of the two beams emitted from the scanning lens are substantially parallel to the optical axis, and are separated by a predetermined distance and condensed on the image plane. As a result, even if the image plane position shifts in the optical axis direction due to eccentricity of the photoconductor drum, the incident angle of the beam with respect to the image plane is always substantially constant, and there is little variation in the beam interval on the image plane. A multi-beam scanning optics is obtained.
【0041】また、2本のビームの主光線が光軸に略平
行な状態で像面に入射するので、被写体深度が大きい走
査光学装置が得られる。Further, since the principal rays of the two beams are incident on the image plane in a state of being substantially parallel to the optical axis, a scanning optical device having a large depth of field can be obtained.
【図1】本発明に係るマルチビーム走査光学装置の第1
実施形態を示す斜視図。FIG. 1 shows a first example of a multi-beam scanning optical device according to the present invention.
The perspective view showing an embodiment.
【図2】図1に示したマルチビーム走査光学装置の副走
査方向の概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram in a sub-scanning direction of the multi-beam scanning optical device shown in FIG.
【図3】(A)は図1に示したマルチビーム走査光学装
置の像面部分の拡大図、(B)は従来のマルチビーム走
査光学装置の像面部分の拡大図。3A is an enlarged view of an image plane portion of the multi-beam scanning optical device shown in FIG. 1, and FIG. 3B is an enlarged view of an image plane portion of a conventional multi-beam scanning optical device.
【図4】コリメータレンズの像側焦点位置からシリンダ
レンズの物側焦点位置までの距離を算出するための副走
査方向の概略構成図。FIG. 4 is a schematic configuration diagram in the sub-scanning direction for calculating the distance from the image-side focal position of the collimator lens to the object-side focal position of the cylinder lens.
【図5】本発明に係るマルチビーム走査光学装置の第2
実施形態を示す副走査方向の概略構成図。FIG. 5 is a second multi-beam scanning optical device according to the present invention.
1 is a schematic configuration diagram in a sub-scanning direction showing an embodiment.
【図6】マルチビーム走査光学装置の副走査方向の光路
図。FIG. 6 is an optical path diagram in the sub-scanning direction of the multi-beam scanning optical device.
【図7】図6に示したマルチビーム走査光学装置の主走
査方向の光路図。7 is an optical path diagram in the main scanning direction of the multi-beam scanning optical device shown in FIG.
1…レーザダイオードアレイ 2…コリメータレンズ 4…シリンダレンズ 6…ポリゴンミラー 7…走査レンズ 20…ビームエクスパンダ LD1,LD2…レーザダイオード 1 ... Laser diode array 2 ... Collimator lens 4 ... Cylinder lens 6 ... Polygon mirror 7 ... Scanning lens 20 ... Beam expander LD1, LD2 ... Laser diode
Claims (2)
ータレンズと、 副走査方向にパワーを有するシリンダレンズと、 前記シリンダレンズから出射されたビームを等角速度で
偏向走査する偏向器と、 偏向走査されたビームを等速走査する走査レンズとを備
え、 前記コリメータレンズの像側焦点位置から所定の距離離
れた位置に前記シリンダレンズの物側焦点を配置し、か
つ、前記走査レンズの物側焦点近傍の光軸上で複数のビ
ームが副走査方向に交差していること、 を特徴とするマルチビーム走査光学装置。1. A plurality of light sources, a collimator lens for collimating a beam emitted from the light source, a cylinder lens having power in a sub-scanning direction, and a beam emitted from the cylinder lens for deflection scanning at a constant angular velocity. A deflector and a scanning lens that scans the deflected and scanned beam at a constant speed are provided, and the object-side focal point of the cylinder lens is arranged at a position distant from the image-side focal point position of the collimator lens by a predetermined distance. A multi-beam scanning optical device characterized in that a plurality of beams intersect in the sub-scanning direction on the optical axis near the object-side focus of the scanning lens.
コリメータレンズと、 副走査方向にパワーを有するシリンダレンズと、 前記コリメータレンズと前記シリンダレンズの間に配置
されたビームエクスパンダと、 前記シリンダレンズから出射されたビームを等角速度で
偏向走査する偏向器と、 偏向走査されたビームを等速走査する走査レンズとを備
え、 前記ビームエクスパンダの像側焦点位置から所定の距離
離れた位置に前記シリンダレンズの物側焦点を配置し、
かつ、前記走査レンズの物側焦点近傍の光軸上で複数の
ビームが副走査方向に交差していること、 を特徴とするマルチビーム走査光学装置。2. A plurality of light sources, a collimator lens for collimating the beams emitted from the plurality of light sources, a cylinder lens having a power in the sub-scanning direction, and arranged between the collimator lens and the cylinder lens. A beam expander, a deflector that deflects and scans the beam emitted from the cylinder lens at a constant angular velocity, and a scanning lens that scans the deflected and scanned beam at a constant velocity are provided, and an image side focal position of the beam expander is provided. The object side focus of the cylinder lens is arranged at a position separated by a predetermined distance,
A multi-beam scanning optical device characterized in that a plurality of beams intersect in the sub-scanning direction on the optical axis near the object-side focus of the scanning lens.
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1996
- 1996-04-05 JP JP08373296A patent/JP3460440B2/en not_active Expired - Fee Related
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