JPH04328511A - Laser beam scanning optical system - Google Patents
Laser beam scanning optical systemInfo
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- JPH04328511A JPH04328511A JP3098405A JP9840591A JPH04328511A JP H04328511 A JPH04328511 A JP H04328511A JP 3098405 A JP3098405 A JP 3098405A JP 9840591 A JP9840591 A JP 9840591A JP H04328511 A JPH04328511 A JP H04328511A
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- Exposure Or Original Feeding In Electrophotography (AREA)
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Abstract
Description
【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
【従来の技術】一般に、レーザプリンタやファクシミリ
等の画像形成装置に組み込まれ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レーザビームを
偏向器(ポリゴンミラー)で一平面上に等角速度で偏向
走査し、fθレンズ系あるいはfθミラー系で走査速度
を補正したうえで走査ライン(感光体)上に結像させる
。そして、1走査ごとの画像書き出し開始位置を検出す
るため、偏向器で偏向走査されたレーザビームの走査開
始部分がフォトセンサを照射するように構成されている
。[Prior Art] Generally, a laser beam scanning optical system incorporated in an image forming apparatus such as a laser printer or a facsimile uses a deflector (polygon mirror) to deflect a laser beam emitted from a laser diode onto one plane at a constant angular velocity. After scanning, the scanning speed is corrected using an fθ lens system or an fθ mirror system, and an image is formed on a scanning line (photoreceptor). In order to detect the image writing start position for each scan, the scanning start portion of the laser beam deflected and scanned by the deflector is configured to irradiate the photosensor.
【0003】従来、この種のフォトセンサは検出回路基
板と共に光学系のハウジングに組み込まれ、その直前に
は集光性を高めるためにシリンドリカルレンズが別途設
置されていた(特開昭57−68866号公報参照)。
しかし、フォトセンサとシリンドリカルレンズを独立に
設置するとハウジングへの組み込み時に両者の位置調整
を必要とし、煩雑である。両者を一つのパッケージにユ
ニット化したものも提供されているが、シリンドリカル
レンズは大型であるためユニットも大きくなり、光学系
のハウジングに取り付けることはスペース的にも困難で
ある。[0003] Conventionally, this type of photosensor was incorporated into an optical system housing together with a detection circuit board, and a cylindrical lens was separately installed in front of it to improve light condensation (Japanese Patent Laid-Open No. 57-68866). (see official bulletin). However, if the photosensor and the cylindrical lens are installed independently, the positions of both must be adjusted when they are assembled into the housing, which is complicated. A unit that combines both in one package is also available, but since the cylindrical lens is large, the unit is also large, and it is difficult to install it in the housing of the optical system in terms of space.
【0004】0004
【発明の目的、構成、作用】そこで、本発明の目的は、
フォトセンサとその集光レンズをコンパクトにユニット
化し、このユニットを1走査ごとの画像書き出し開始位
置を検出するためのセンサとして無調整で取り付けるこ
とのできるレーザビーム走査光学系を提供することにあ
る。[Object, structure, and operation of the invention] Therefore, the object of the present invention is to
To provide a laser beam scanning optical system in which a photosensor and its condensing lens are formed into a compact unit, and the unit can be installed as a sensor for detecting an image writing start position for each scan without adjustment.
【0005】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、フォトセンサ及び回折効果
を有する集光レンズを、フォトセンサを集光レンズの略
焦点位置に配して一つのユニットとして構成し、このユ
ニットを前記偏向器で偏向走査されたレーザビームの走
査開始部分を受光する位置に配置し、1走査ごとの画像
書き出し開始位置検出センサとして用いる。In order to achieve the above object, the laser beam scanning optical system according to the present invention includes a photosensor and a condensing lens having a diffraction effect, and the photosensor is arranged approximately at the focal point of the condensing lens. This unit is configured as a unit, and this unit is placed at a position where it receives the scanning start portion of the laser beam deflected and scanned by the deflector, and is used as a sensor for detecting the image writing start position for each scan.
【0006】前記集光レンズは薄い平板状をなし、その
焦点距離は1〜10mm程度であり、従来のシリンドリ
カルレンズに比べると小型、軽量であり、小型のセンサ
ユニットが構成される。両者を正確に位置決めしてユニ
ット化しておけば、いちいちフォトセンサと集光レンズ
の位置調整を行なうことなく、光学系のハウジング等に
組み込むことが可能となる。[0006] The condensing lens has a thin flat plate shape and has a focal length of about 1 to 10 mm, and is smaller and lighter than a conventional cylindrical lens, so that a compact sensor unit is constructed. If both are accurately positioned and made into a unit, it becomes possible to incorporate them into the housing of an optical system, etc., without having to adjust the positions of the photosensor and the condensing lens one by one.
【0007】[0007]
【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。
[第1実施例、図1〜図3参照]図1は、第1実施例と
してのレーザビーム走査光学系を示す。この光学系10
は、光源ユニット11、シリンドリカルレンズ20、ポ
リゴンミラー21、fθレンズ22、平面ミラー23、
画像書き込みスタート位置を検出するためのセンサユニ
ット30、このセンサユニット30へレーザビームを導
くミラー28,29をハウジング40に取り付けたもの
である。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. [First embodiment, see FIGS. 1 to 3] FIG. 1 shows a laser beam scanning optical system as a first embodiment. This optical system 10
are a light source unit 11, a cylindrical lens 20, a polygon mirror 21, an fθ lens 22, a plane mirror 23,
A sensor unit 30 for detecting an image writing start position and mirrors 28 and 29 for guiding a laser beam to the sensor unit 30 are attached to a housing 40.
【0008】光源ユニット11はレーザダイオードと集
光レンズを一体化したもので、レーザダイオードから放
射された拡散光は集光レンズによって平行光に集光され
る。光源ユニット11から出射されたレーザビームは、
シリンドリカルレンズ20を通過することによりポリゴ
ンミラー21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21は矢印a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fθレン
ズ22を透過した後、平面ミラー23で反射され、ハウ
ジング40のスリット41を通じて図示しない感光体ド
ラム上で結像する。このとき、レーザビームは感光体ド
ラムの軸方向に等速で走査され、これを主走査と称する
。また、感光体ドラムの回転に基づく走査を副走査と称
する。The light source unit 11 is a combination of a laser diode and a condensing lens, and the diffused light emitted from the laser diode is condensed into parallel light by the condensing lens. The laser beam emitted from the light source unit 11 is
By passing through the cylindrical lens 20, the light is converged near the reflective surface of the polygon mirror 21 in a straight line that coincides with its deflection surface. The polygon mirror 21 is driven to rotate at a constant speed in the direction of arrow a, and continuously deflects and scans the laser beam at a constant angular speed. The scanned laser beam passes through the fθ lens 22, is reflected by the plane mirror 23, and forms an image on a photoreceptor drum (not shown) through the slit 41 of the housing 40. At this time, the laser beam is scanned at a constant speed in the axial direction of the photoreceptor drum, and this is called main scanning. Further, scanning based on the rotation of the photoreceptor drum is referred to as sub-scanning.
【0009】以上の構成において、光源ユニット11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上に画像(静電潜像)が形成さ
れる。fθレンズ22は主走査方向に対するレーザビー
ムの走査速度を走査域の中心部から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。シリンドリカ
ルレンズ20は、fθレンズ22と共働してポリゴンミ
ラー21の面倒れ誤差を補正する。In the above configuration, an image (electrostatic latent image) is formed on the photosensitive drum by turning on and off the laser beam from the light source unit 11 and the main scanning and sub-scanning. The fθ lens 22 corrects (distortion aberration) so that the scanning speed of the laser beam in the main scanning direction is equalized from the center to both ends of the scanning area. The cylindrical lens 20 works together with the fθ lens 22 to correct the surface tilt error of the polygon mirror 21.
【0010】一方、ポリゴンミラー21で偏向走査され
たレーザビームのうち一部はミラー28,29からセン
サユニット30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、センサユニット30について説明する。図2に示
すように、センサユニット30はケース31の後壁部内
面にフォトダイオード35を設け、前壁部の開口32に
フレネルレンズ36を設けたものである。フレネルレン
ズ36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36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3参照)。On the other hand, a part of the laser beam deflected and scanned by the polygon mirror 21 enters the sensor unit 30 through mirrors 28 and 29, and the image writing start position for each line is controlled based on the detection signal. . Here, the sensor unit 30 will be explained. As shown in FIG. 2, the sensor unit 30 includes a photodiode 35 provided on the inner surface of the rear wall of a case 31, and a Fresnel lens 36 provided in the opening 32 of the front wall. The Fresnel lens 36 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 36 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. 3).
【0011】従って、フォトダイオード35の受光部を
フレネルレンズ36の焦点に設置することにより、ミラ
ー28,29で導かれたレーザビーム(平行光)はフレ
ネルレンズ36を透過することでフォトダイオード35
の受光部上で結像する。ここで、使用されているフレネ
ルレンズ36はポリカーボネイトからなり、波長780
nmのレーザビームに対応するように設計されている。
また、フレネルレンズ36は格子形成面を内側にしてケ
ース31に取り付けられている。これは格子形成面を保
護するためである。Therefore, by placing the light receiving part of the photodiode 35 at the focal point of the Fresnel lens 36, the laser beam (parallel light) guided by the mirrors 28 and 29 passes through the Fresnel lens 36 and is directed to the photodiode 35.
The image is formed on the light-receiving section. Here, the Fresnel lens 36 used is made of polycarbonate and has a wavelength of 780
It is designed to be compatible with nm laser beams. Further, the Fresnel lens 36 is attached to the case 31 with the grating forming surface facing inside. This is to protect the lattice forming surface.
【0012】以上の構成からなるセンサユニット30は
、薄型、軽量で焦点距離の短いフレネルレンズ36を用
いたため、フォトダイオード35と共にケース31内に
コンパクトに収納できる。従来は、シリンドリカルレン
ズをフォトダイオードとは独立してハウジングに組み込
んでいたのであるが、本実施例によればハウジングへの
組み込みに際してフォト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。The sensor unit 30 having the above configuration uses the Fresnel lens 36 which is thin, lightweight, and has a short focal length, so that it can be compactly stored in the case 31 together with the photodiode 35. Conventionally, the cylindrical lens was incorporated into the housing independently of the photodiode, but according to this embodiment, there is no need to adjust the positions of the photodiode and Fresnel lens relative to each other when they are incorporated into the housing. Further, Fresnel lenses have the advantage that they can be mass-produced by a molding method and do not require a polishing process.
【0013】さらに、本第1実施例においてはセンサユ
ニット30を光源ユニット11に隣接して配置している
。これにて、光源ユニット11の駆動回路とセンサユニ
ット30の検出回路を一つの回路基板15上にまとめる
ことができ、光学系のスペース効率が向上する。しかも
、従来、二つの基板を接続するハーネスに外界からノイ
ズが侵入していたが、本実施例ではハーネスが不要とな
るためノイズが侵入することもない。Furthermore, in the first embodiment, the sensor unit 30 is arranged adjacent to the light source unit 11. With this, the drive circuit of the light source unit 11 and the detection circuit of the sensor unit 30 can be integrated on one circuit board 15, improving the space efficiency of the optical system. Moreover, conventionally, noise from the outside world invaded the harness that connects the two boards, but in this embodiment, the harness is not needed, so there is no noise intrusion.
【0014】[第2実施例、図4参照]図4は第2実施
例としてのレーザビーム走査光学系に使用されるセンサ
ユニット50を示す。このセンサユニット50はベース
51にフォトダイオード55とフレネルレンズ56を取
り付け、金属製カバー52で封止したものである。カバ
ー52の前面にはレーザビームの走査方向と平行に長円
形の窓部53が形成され、保護ガラス54が設置されて
いる。また、ベース51に形成された切欠き51aはユ
ニット50の取付け方向を規制するためのものである。[Second Embodiment, See FIG. 4] FIG. 4 shows a sensor unit 50 used in a laser beam scanning optical system as a second embodiment. This sensor unit 50 has a photodiode 55 and a Fresnel lens 56 attached to a base 51 and sealed with a metal cover 52. On the front surface of the cover 52, an oval window 53 is formed parallel to the scanning direction of the laser beam, and a protective glass 54 is installed. Further, the notch 51a formed in the base 51 is for regulating the mounting direction of the unit 50.
【0015】フレネルレンズ56は格子を平行に形成し
たタイプが使用され、格子をレーザビームの走査方向と
平行に設置されている。従って、入射するレーザビーム
は副走査方向に集光される。なお、図示されていないが
走査光学系の構成は図1に示したものと同様であり、セ
ンサユニット50の作用効果も前記センサユニット30
と同様である。さらに、本第2実施例では、入射部をレ
ーザビームの走査方向に沿った長円形の窓部53とした
ため、ビームの照射時間を長く設定できる。The Fresnel lens 56 is of a type in which a grating is formed in parallel, and the grating is placed parallel to the scanning direction of the laser beam. Therefore, the incident laser beam is focused in the sub-scanning direction. Although not shown, the configuration of the scanning optical system is the same as that shown in FIG.
It is similar to Furthermore, in the second embodiment, since the entrance portion is formed into an oval window portion 53 along the scanning direction of the laser beam, the beam irradiation time can be set for a long time.
【0016】[第3実施例、図5参照]図5は第3実施
例としてのレーザビーム走査光学系に使用されるセンサ
ユニット50’を示す。このセンサユニット50’は図
4に示したセンサユニット50と基本的には同じ構成を
有し、同じ部材には図4と同じ符号を付し、その説明は
省略する。異なるのはフレネルレンズ56’として図2
に示した格子を同心円形状のパターンに形成したものを
格子形成面を外側に向けて設置した点にある。[Third Embodiment, See FIG. 5] FIG. 5 shows a sensor unit 50' used in a laser beam scanning optical system as a third embodiment. This sensor unit 50' basically has the same configuration as the sensor unit 50 shown in FIG. 4, and the same members are given the same reference numerals as in FIG. 4, and their explanation will be omitted. The difference is that the Fresnel lens 56' is shown in Figure 2.
The lattice shown in 1 is formed into a concentric circular pattern and installed with the lattice forming surface facing outward.
【0017】[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
、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。
例えば、前記実施例では光源ユニット11から平行光を
出射し、これをfθレンズ22を介して感光体上へ結像
させるものを示したが、光源ユニット11から収束光を
出射するようにしてもよく、あるいはfθレンズ22に
代えてfθミラーを用いてもよい。[Other Embodiments] The laser beam scanning optical system according to the present invention is not limited to the embodiments described above, and can be variously modified within the scope of the invention. For example, in the embodiment described above, parallel light is emitted from the light source unit 11 and the image is formed on the photoreceptor through the fθ lens 22, but convergent light may be emitted from the light source unit 11. Alternatively, an fθ mirror may be used in place of the fθ lens 22.
【0018】また、センサユニットは必ずしも走査光学
系のハウジングに設けられる必要はなく、プリンタ内部
の所定の位置に設けてもよい。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い。Furthermore, the sensor unit does not necessarily need to be provided in the housing of the scanning optical system, but may be provided at a predetermined position inside the printer. Further, as the deflector, a galvano mirror may be used instead of a polygon mirror.
【0019】[0019]
【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フォトダイオー
ドと組み合わせて用いたため、小型、軽量のセンサユニ
ットを構成でき、無調整で走査光学系に組み込むことが
できる。[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 photodiode, a compact and lightweight sensor unit can be constructed, and scanning can be performed without adjustment. Can be incorporated into optical systems.
【図1】第1実施例としてのレーザビーム走査光学系を
示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a laser beam scanning optical system as a first embodiment.
【図2】図1に示す走査光学系に用いられているセンサ
ユニットの一部を切り欠いた斜視図。FIG. 2 is a partially cutaway perspective view of a sensor unit used in the scanning optical system shown in FIG. 1;
【図3】図2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. 3 is a perspective view showing the light focusing effect of the Fresnel lens shown in FIG. 2;
【図4】第2実施例を構成するセンサユニットの一部を
切り欠いた斜視図。FIG. 4 is a partially cutaway perspective view of a sensor unit constituting a second embodiment.
【図5】第3実施例を構成するセンサユニットの一部を
切り欠いた斜視図。FIG. 5 is a partially cutaway perspective view of a sensor unit constituting a third embodiment.
10…レーザビーム走査光学系 11…光源ユニット 21…ポリゴンミラー 30,50,50’…センサユニット 35,55…フォトダイオード 36,56,56’…フレネルレンズ 10...Laser beam scanning optical system 11...Light source unit 21...Polygon mirror 30, 50, 50'...sensor unit 35, 55...Photodiode 36, 56, 56'...Fresnel lens
Claims (1)
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、フォ
トセンサ及び回折効果を有する集光レンズを、フォトセ
ンサを集光レンズの略焦点位置に配して一つのユニット
として構成し、このユニットを前記偏向器で偏向走査さ
れたレーザビームの走査開始部分を受光する位置に配置
し、1走査ごとの画像書き出し開始位置検出センサとし
て用いたこと、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 light source according to image information via a deflector and an optical element, comprising a photosensor and a condenser lens having a diffraction effect. is configured as one unit by arranging the photosensor at approximately the focal point position of the condensing lens, and this unit is arranged at a position to receive the scanning start portion of the laser beam deflected and scanned by the deflector, and one scanning is performed. A laser beam scanning optical system characterized in that it is used as a sensor for detecting the starting position of image writing.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3098405A JPH04328511A (en) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | Laser beam scanning optical system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3098405A JPH04328511A (en) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | Laser beam scanning optical system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04328511A true JPH04328511A (en) | 1992-11-17 |
Family
ID=14218931
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3098405A Pending JPH04328511A (en) | 1991-04-30 | 1991-04-30 | Laser beam scanning optical system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04328511A (en) |
-
1991
- 1991-04-30 JP JP3098405A patent/JPH04328511A/en active Pending
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