JP2000330045A - Multi-beam scanner and scanning length matching method for multi-beam scanner - Google Patents

Multi-beam scanner and scanning length matching method for multi-beam scanner

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JP2000330045A
JP2000330045A JP13586199A JP13586199A JP2000330045A JP 2000330045 A JP2000330045 A JP 2000330045A JP 13586199 A JP13586199 A JP 13586199A JP 13586199 A JP13586199 A JP 13586199A JP 2000330045 A JP2000330045 A JP 2000330045A
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JP
Japan
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scanning
beams
optical system
light sources
deflector
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Application number
JP13586199A
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Japanese (ja)
Inventor
Atsushi Kawamura
篤 川村
Yoshiaki Hayashi
善紀 林
Migaku Amada
天田  琢
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a multi-beam scanner which does not require any expensive beam synthesizing optical system, uses scanning and image forming elements having high degrees of freedom for design, and can highly match the scanning lengths of a plurality of beams to each other. SOLUTION: This multi-beam scanner is provided with a plurality of light sources 11 and 12, a plurality of first optical systems 13 and 14 which couple the light sources 11 and 12 with each other, and a second optical system 15 which condenses the beams from the first optical systems 13 and 14 into a linear beam which is long in the main scanning direction. The scanner is also provided with a deflector 16 having a deflecting and reflecting surface 17 which is separated from its rotation axis AX by a prescribed distance, and a third optical system containing scanning and image forming elements 18 and 19 which scan a surface to be scanned at about equal speeds. The light sources 11 and 12 have a light emitting wavelength difference Δλ between them and the two beams made incident to the deflector 16 have an angle of opening α in a deflective rotation plane and are nonparallel beams having a nonparallelism of D in the main scanning direction. The third optical system has a chromatic aberration of Δf at its focal distance and the Δλ, α, D, and Δf are set so that the difference between the scanning lengths of the beams may become a prescribed amount or smaller at the same deflective rotational angle.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はマルチビーム走査
装置およびマルチビーム走査装置における走査長さ整合
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-beam scanning device and a scanning length matching method in the multi-beam scanning device.

【0002】[0002]

【従来の技術】複数光源からの複数のビームを共通の偏
向器で偏向させ、共通の走査結像素子で被走査面上に集
光せしめて、副走査方向に分離した複数スポットを形成
し、これら複数スポットにより複数ラインを走査するよ
うにしたマルチビーム走査装置が実用化されつつあり、
種々の方式のものが提案されている。このようなマルチ
ビーム走査装置の一つとして、特開平8−304722
号公報に記載されたものは、2つの光源を実質的に偏向
回転面内に配備し、各光源からのビームをコリメートし
て、それぞれ平行ビームとなし、偏向器の偏向反射面へ
向かって互いに近づきつつ入射するようにしたものであ
るが、高価なビーム合成光学系が不要である点で優れて
いる。マルチビーム走査装置においても、偏向ビームを
被走査面上に集光させる走査結像素子は極めて重要な要
素であり、マルチビーム走査の良否は、走査結像素子に
より決まるといっても過言はない。マルチビーム走査装
置における光源としては半導体レーザが一般的である
が、近来、多様な発光波長のものが市販されるようにな
ってきている。しかし、マルチビーム走査装置内に発光
波長の異なる2種以上の光源があると、走査結像素子に
は色収差の補正が必要になる。上記特開平8−3047
22号公報記載のマルチビーム走査装置では、各光源か
らのビームは平行ビーム化された状態で偏向され、走査
結像素子に入射するので、走査結像素子は平行ビームを
被走査面上に集光させるように設計されることになる
が、走査結像素子を設計する立場からすると、走査結像
素子への入射ビームを平行ビームに限定せず、収束ビー
ムや発散ビームとする余地を残しておく方が設計の自由
度が増えて設計が容易になる。また、例えば、収束ビー
ムを走査結像素子に入射させるようにすると、平行ビー
ムを入射させる場合に比して走査結像素子のパワーを軽
減でき、走査結像素子に含まれるレンズの厚さを薄くす
ることができ、該レンズを樹脂成形で形成する場合の中
心厚と周辺厚の差(偏肉度)を小さくできるため冷却時
間を短縮でき、「ヒケ」等を軽減できるというメリット
もある。しかし、上記特開昭8−304722号公報開
示のマルチビーム走査装置で、偏向器に回転多面鏡のよ
うな「偏向反射面とその回転軸が分離しているもの」を
用いた場合、偏向器へ入射する複数ビームを非平行ビー
ムにすると、後述するように、偏向器によるビームの同
一偏向角に対する各ビームの走査長さが同一にならず、
マルチビーム走査により「副走査方向の直線(縦線)」
を書き込んだ場合、記録画像において、上記縦線に揺ら
ぎ(とくに走査領域の端部で顕著になる)が発生して記
録画像の画質を低下させる原因となる。
2. Description of the Related Art A plurality of beams from a plurality of light sources are deflected by a common deflector and condensed on a surface to be scanned by a common scanning image forming element to form a plurality of spots separated in a sub-scanning direction. A multi-beam scanning device that scans a plurality of lines with these plurality of spots is being put into practical use,
Various types have been proposed. Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-304722 discloses one such multi-beam scanning device.
In this publication, two light sources are arranged substantially in a plane of rotation of deflection, and the beams from each light source are collimated into parallel beams, respectively, toward each other toward the deflection reflecting surface of the deflector. Although it is designed to be incident while approaching, it is excellent in that an expensive beam combining optical system is not required. Even in a multi-beam scanning device, a scanning imaging element for condensing a deflected beam on a surface to be scanned is a very important element, and it is no exaggeration to say that the quality of multi-beam scanning is determined by the scanning imaging element. . A semiconductor laser is generally used as a light source in a multi-beam scanning device. Recently, light sources having various emission wavelengths have been commercially available. However, if there are two or more types of light sources having different emission wavelengths in the multi-beam scanning device, it is necessary to correct chromatic aberration in the scanning image forming element. JP-A-8-3047
In the multi-beam scanning device described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 22, the beam from each light source is deflected in a state of being converted into a parallel beam and is incident on the scanning image forming element. Therefore, the scanning image forming element collects the parallel beam on the surface to be scanned. Although it is designed to make light, from the standpoint of designing a scanning imaging element, the beam incident on the scanning imaging element is not limited to a parallel beam, leaving room for a convergent beam or a divergent beam. This increases the degree of freedom of design and facilitates design. Further, for example, when a convergent beam is made incident on the scanning imaging element, the power of the scanning imaging element can be reduced as compared with the case where a parallel beam is incident, and the thickness of the lens included in the scanning imaging element can be reduced. The lens can be made thinner, and the difference between the center thickness and the peripheral thickness (thickness) when the lens is formed by resin molding can be reduced, so that there is an advantage that the cooling time can be shortened and "sink" can be reduced. However, in the multi-beam scanning apparatus disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-304722, when a "deflecting reflecting surface and its rotation axis are separated" such as a rotary polygon mirror is used as a deflector, When a plurality of beams incident on the beam are made non-parallel beams, as described later, the scanning length of each beam for the same deflection angle of the beam by the deflector does not become the same,
"Line in the sub-scanning direction (vertical line)" by multi-beam scanning
Is written, the vertical line fluctuates (especially remarkable at the end of the scanning area) in the recorded image, which causes deterioration in the image quality of the recorded image.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】この発明は、高価なビ
ーム合成光学系を必要とせず、走査結像素子の設計の自
由度が高く、複数のビームの走査長さの整合性のよいマ
ルチビーム走査装置の実現を課題とする。この発明はま
た、上記マルチビーム走査装置において、複数ビームの
走査長さを整合させる走査長さ整合方法の実現を課題と
する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention does not require an expensive beam synthesizing optical system, has a high degree of freedom in designing a scanning image forming element, and has a high degree of matching of the scanning length of a plurality of beams. It is an object to realize a scanning device. Another object of the present invention is to realize a scanning length matching method for matching the scanning lengths of a plurality of beams in the multi-beam scanning device.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】この発明のマルチビーム
走査装置は、複数の光源と、複数の第1光学系と、第2
光学系と、偏向器と、第3光学系とを有する。「複数の
光源」は、実質的に偏向回転面内において所定の間隔を
隔して配置される。「複数の第1光学系」は、複数の光
源をそれぞれカップリングする。「第2光学系」は、複
数の第1光学系からの各ビームを主走査方向に長く略線
状に集光する。「偏向器」は、上記略線状の集光部の近
傍に偏向反射面を有し、第2光学系側からの各ビームを
等角速度的に偏向させ、偏向反射面とその回転軸とが所
定距離離れている。「第3光学系」は、偏向器により偏
向された各ビームを被走査面に向けて集光し、被走査面
上に副走査方向に分離したスポットを形成し、被走査面
の略等速的な走査を行わせる「走査結像素子」を含む。
上において「偏向回転面」は、偏向器の回転軸に直行す
る面である。複数の光源(半導体レーザが好適である)
は、実質的に偏向回転面内に配備されるが、この場合、
全ての光源が「同一の偏向回転面内」に配備されること
は必ずしも必要ではない。例えば、4個の光源を考えた
場合、これらのうちの2個が第1の偏向回転面内に配備
され、残りの2個が第2の偏向回転面内に配備されるよ
うにしてもよい。第1光学系は光源と同数とし、光源に
1:1に対応させて用いても良いが、1つの第1光学系
が複数の光源をカップリングするようにすることも可能
である。各光源からのビームは被走査面上に「副走査方
向に分離したスポット」を形成する必要がある。この目
的のためには、各光源とこれらをカップリングする第1
光学系の光軸との位置関係を調整すればよい。例えば、
光源が2つで第1光学系も2つである場合、2つの第1
光学系の光軸を同一の偏向回転面内に位置させ、各第1
光学系に対応する光源の発光部を上記光軸に対し、副走
査方向において互いに逆向きにずらして配備するなどす
ればよい。この場合、上記副走査方向のずれにより、各
光源の発光部は厳密には、偏向回転面内にはない。上の
説明において、複数の光源が「実質的」に偏向回転面内
に配置されるとは、このように、光源の発光部が偏向回
転面から副走査方向に微小距離ずれる場合を含むのであ
る。偏向器は、偏向反射面とその回転軸とが所定距離離
れているが、このような偏向器としては回転多面鏡や、
回転2面鏡、さらには回転軸と偏向反射面が一致してい
ない回転単面鏡を用いることができる。「第3光学系」
に含まれる走査結像素子は、偏向ビームを被走査面に向
けて集光する機能を持つが、1枚以上のレンズを含む。
走査結像素子はまた、1枚以上のレンズに加えて、結像
機能を持つ反射鏡(凹面鏡・凸面鏡)を含むことができ
る。第3光学系は、走査結像素子の他に、必要に応じ、
偏向ビームの光路を屈曲させるための「折り返しミラ
ー」を適宜に含むことができる。さて、請求項1記載の
マルチビーム走査装置は、以下の如き特徴を有する。即
ち、複数の光源のうち、少なくとも2つは発光波長差:
Δλを有し、発光波長差:Δλを有する複数光源から放
射され、第2光学系から偏向器に入射する少なくとも2
ビームは偏向回転面内において開き角:αを有する。上
記少なくとも2ビームは、主走査方向において非平行
度:Dの非平行ビームであり、第3光学系は焦点距離の
色収差:Δfを有する。この焦点距離の色収差:Δf
は、上記発光波長差:Δλに対するものである。そして
上記少なくとも2ビームに対し、同一の偏向回転角に対
する走査長さの差が所定量以下となるように、発光波長
差:Δλ、開き角:α、非平行度:D、焦点距離の色収
差:Δfが設定される。上記「開き角」は、上記2ビー
ムが偏向器に入射する状態において、各ビームを偏向器
の回転軸方向から見たとき、2ビームの主光線が「偏向
器側から光源側へ向かって開くようになす角」をいう。
上記「偏向回転角」は、各ビームが、偏向器により偏向
されて回転する角を言う。上記非平行度:Dは、主走査
方向に関するものであり、後述するように、偏向器によ
る偏向の起点から、主走査方向の自然集光点までの距離
(単位:m)の逆数として定義される。非平行度:Dは
収束ビームにつき「正」であり、発散ビームにつき
「負」である。「走査長さ」は、所謂書込み幅に同義で
あり、書込みのためのスポットの移動長さである。
According to the present invention, there is provided a multi-beam scanning apparatus comprising: a plurality of light sources; a plurality of first optical systems;
It has an optical system, a deflector, and a third optical system. The “plurality of light sources” are arranged at predetermined intervals substantially in the plane of rotation of deflection. The “plurality of first optical systems” respectively couple the plurality of light sources. The "second optical system" condenses each beam from the plurality of first optical systems in a substantially linear shape long in the main scanning direction. The “deflector” has a deflecting / reflecting surface in the vicinity of the substantially linear condensing portion, deflects each beam from the second optical system side at a constant angular velocity, and the deflecting / reflecting surface and its rotation axis A predetermined distance away. The “third optical system” condenses each beam deflected by the deflector toward the surface to be scanned, forms a spot separated in the sub-scanning direction on the surface to be scanned, and has a substantially constant velocity of the surface to be scanned. Includes a “scanning imaging element” that performs effective scanning.
In the above, the “deflection rotation surface” is a surface orthogonal to the rotation axis of the deflector. Multiple light sources (preferably semiconductor lasers)
Are disposed substantially in the plane of deflection rotation, in which case
It is not necessary that all light sources be arranged "in the same plane of deflection rotation". For example, when four light sources are considered, two of them may be provided in the first deflection rotation surface, and the remaining two may be provided in the second deflection rotation surface. . The number of the first optical systems may be the same as the number of the light sources, and the light sources may be used in a one-to-one correspondence. However, it is also possible that one first optical system couples a plurality of light sources. The beam from each light source must form a "spot separated in the sub-scanning direction" on the surface to be scanned. For this purpose, each light source and a first coupling
What is necessary is just to adjust the positional relationship between the optical system and the optical axis. For example,
If there are two light sources and two first optical systems, two first
The optical axis of the optical system is located in the same deflection rotation plane,
The light emitting units of the light source corresponding to the optical system may be arranged so as to be shifted in the sub-scanning direction in opposite directions with respect to the optical axis. In this case, due to the shift in the sub-scanning direction, the light emitting portion of each light source is not strictly within the plane of rotation for deflection. In the above description, the expression that the plurality of light sources are “substantially” disposed in the deflection rotation plane includes the case where the light emitting unit of the light source is slightly shifted from the deflection rotation plane in the sub-scanning direction. . In the deflector, the deflecting reflection surface and its rotation axis are separated by a predetermined distance. As such a deflector, a rotating polygon mirror,
A rotating two-sided mirror, or a rotating single-sided mirror in which the rotation axis does not coincide with the deflecting reflection surface can be used. "Third optical system"
Has a function of condensing the deflected beam toward the surface to be scanned, but includes one or more lenses.
The scanning imaging element can also include a reflecting mirror (concave mirror / convex mirror) having an imaging function in addition to one or more lenses. The third optical system may include, in addition to the scanning image forming element,
A "folding mirror" for bending the optical path of the deflected beam can be appropriately included. The multi-beam scanning device according to the first aspect has the following features. That is, at least two of the plurality of light sources have an emission wavelength difference:
At least two light rays emitted from a plurality of light sources having Δλ and having an emission wavelength difference: Δλ and entering the deflector from the second optical system
The beam has an opening angle: α in the plane of deflection rotation. The at least two beams are non-parallel beams having non-parallelism: D in the main scanning direction, and the third optical system has chromatic aberration of focal length: Δf. Chromatic aberration at this focal length: Δf
Is for the above emission wavelength difference: Δλ. The emission wavelength difference: Δλ, the opening angle: α, the non-parallelism: D, and the chromatic aberration of the focal length of the at least two beams so that the difference in scanning length for the same deflection rotation angle is equal to or less than a predetermined amount. Δf is set. The “opening angle” is such that when the two beams are incident on the deflector, when the respective beams are viewed from the rotation axis direction of the deflector, the principal ray of the two beams opens “from the deflector side to the light source side”. Angle ".
The “deflection rotation angle” refers to the angle at which each beam rotates while being deflected by the deflector. The non-parallelism D is related to the main scanning direction, and is defined as the reciprocal of the distance (unit: m) from the starting point of deflection by the deflector to the natural focal point in the main scanning direction, as described later. You. Non-parallelism: D is "positive" for a convergent beam and "negative" for a divergent beam. The “scanning length” is synonymous with a so-called writing width, and is a moving length of a spot for writing.

【0005】上記請求項1記載のマルチビーム走査装置
において、発光波長差:Δλを有する複数光源から放射
された各ビームを、偏向器へ入射する時点において「主
走査方向の非平行度:Dが正の収束ビーム」とし、偏向
器への固有入射角(後述する基準線と入射ビームの主光
線のなす角)の大きいビームが、より短い波長を持つよ
うに構成することができる(請求項2)。この場合の主
走査方向の収束ビームは「弱い収束性のビーム」でもよ
いし「強い収束性のビーム」でもよい。入射ビームを収
束ビームとすることで、走査結像素子のレンズ中心厚を
薄くでき、偏肉度も小さくできるので、加工成形が容易
になり、走査結像素子を低コストで実現できる。請求項
1または2記載のマルチビーム走査装置において「第2
光学系をシリンダレンズとし、複数ビームに共用する」
ことができる(請求項3)。第1光学系としては他に、
凹シリンダミラーを用いることもできる。また、第2光
学系を各ビーム毎に別個に設けても良い。請求項2記載
の発明のように、第2光学系のシリンダレンズを複数ビ
ームに共用すると、複数光源にもかかわらずシリンダレ
ンズを1枚にする構成が可能であり、部品費を低減でき
る。請求項1または2または3記載のマルチビーム走査
装置において、第3光学系の走査結像素子を「1枚以上
のレンズ」で構成することができる(請求項4)。走査
結像素子は勿論、単一のレンズで構成できるが、副数枚
のレンズで構成する場合、これらレンズに「負のパワー
を持つレンズを含まない」ようにするのが好ましい(請
求項5)。構成レンズが負のパワーを持たないことで材
料の如何に関わらず焦点距離の色収差を持つので、色収
差の設定が容易である。副数枚のレンズで走査結像素子
を構成する場合、これらを同一材料で構成することがで
きる(請求項6)。このように同一材料で走査結像素子
を構成すると、必要な焦点距離の色収差を保有でき、ま
たレンズを成形で形成する場合、成形時に材料交換が必
要なく、材料管理の効率が良い。請求項1〜6の任意の
1に記載のマルチビーム走査装置において、走査結像光
学系を構成する1枚以上のレンズを「プラスチック材料
による成形法」で形成することができる(請求項7)。
このようにすると走査結像素子を、安価で大量生産する
ことが可能である。請求項1〜7の任意の1に記載のマ
ルチビーム走査装置において、必要に応じて、波長差:
Δλを有する2ビーム間で、走査開始のタイミングを異
ならせることができる(請求項8)。このようにするこ
とで、走査開始位置と走査終了位置の調整ができ、また
僅かに残った「走査長さの差」を、走査開始側と走査終
了側に振り分けることで記録画像の像質を更に高めるこ
とが可能になる。上記請求項1〜8の任意の1に記載の
マルチビーム走査装置において、実質的に偏向回転面内
において所定の間隔を隔して配置された光源の数を2と
することができる(請求項9)。
In the multi-beam scanning device according to the first aspect, when each beam emitted from a plurality of light sources having an emission wavelength difference: Δλ is incident on the deflector, the non-parallelism in the main scanning direction: D A beam having a large specific incident angle to the deflector (an angle formed by a reference line to be described later and a principal ray of the incident beam) may be configured to have a shorter wavelength. ). In this case, the convergent beam in the main scanning direction may be a “weak convergence beam” or a “strong convergence beam”. By making the incident beam a convergent beam, the lens center thickness of the scanning image forming element can be reduced and the thickness deviation can be reduced, so that the working and forming can be facilitated and the scanning image forming element can be realized at low cost. The multi-beam scanning device according to claim 1 or 2,
The optical system is a cylinder lens and is shared by multiple beams. "
(Claim 3). In addition to the first optical system,
A concave cylinder mirror can also be used. Further, the second optical system may be separately provided for each beam. When the cylinder lens of the second optical system is shared by a plurality of beams as in the second aspect of the present invention, a configuration in which one cylinder lens is used despite the plurality of light sources is possible, and the cost of parts can be reduced. In the multi-beam scanning device according to the first, second or third aspect, the scanning image forming element of the third optical system can be constituted by "one or more lenses" (claim 4). Of course, the scanning imaging element can be constituted by a single lens, but when it is constituted by several sub-lenses, it is preferable that these lenses do not include a lens having negative power. ). Since the constituent lens has no negative power, it has chromatic aberration of the focal length irrespective of the material, so that setting of the chromatic aberration is easy. When the scanning image forming element is composed of several sub-lenses, they can be composed of the same material. When the scanning imaging element is made of the same material as described above, chromatic aberration of a necessary focal length can be maintained, and when a lens is formed by molding, material exchange is not required at the time of molding, and the efficiency of material management is high. In the multi-beam scanning device according to any one of claims 1 to 6, one or more lenses constituting the scanning image forming optical system can be formed by a "molding method using a plastic material". .
This makes it possible to mass-produce the scanning imaging element at low cost. The multi-beam scanning device according to any one of claims 1 to 7, wherein a wavelength difference is provided as necessary:
The scan start timing can be made different between the two beams having Δλ (claim 8). In this manner, the scanning start position and the scanning end position can be adjusted, and the slight difference in the "scan length" is distributed to the scanning start side and the scanning end side, thereby improving the image quality of the recorded image. It is possible to further increase. In the multi-beam scanning apparatus according to any one of the first to eighth aspects, the number of light sources arranged at predetermined intervals substantially in the plane of rotation of deflection can be two (claims). 9).

【0006】この発明の「マルチビーム走査装置におけ
る走査長さ整合方法」は、実質的に偏向回転面内におい
て所定の間隔を隔して配置された複数の光源と、複数の
光源をそれぞれカップリングする複数の第1光学系と、
これら複数の第1光学系からの各ビームを主走査方向に
長く略線状に集光する第2光学系と、上記略線状の集光
部の近傍に偏向反射面を有し、第2光学系側からの各ビ
ームを等角速度的に偏向させ、偏向反射面とその回転軸
とが所定距離離れている偏向器と、この偏向器により偏
向された各ビームを被走査面に向けて集光し、被走査面
上に副走査方向に分離したスポットを形成し、被走査面
の略等速的な走査を行わせる走査結像素子を含む第3光
学系とを有し、第2光学系から偏向器に入射する2ビー
ムが偏向回転面内において開き角:αを有し、上記2ビ
ームが主走査方向において非平行度:Dの非平行ビーム
で、上記2ビームを放射する光源の間に発光波長差:Δ
λがあり、第3光学系の走査結像素子が焦点距離の色収
差:Δfを有するマルチビーム走査装置において、上記
2ビームの同一偏向角に対する走査長さを互いに整合さ
せる方法であって、「上記2ビームの同一の偏向回転角
に対する走査長さが実質的に等しくなるように、開き
角:α、非平行度:D、発光波長差:Δλおよび色収
差:Δfを設定する」ことを特徴とする(請求項1
0)。この方法は2ビーム間の走査長さを整合させる方
法であるが、光源の数が2以上ある場合に、走査長さを
整合させる2ビームに制限はないから、3以上のビーム
において、任意の所望の2ビームの組み合わせについ
て、上記方法を適用することができる。2ビームの同一
の偏向回転角に対する走査長さが実質的に等しくなるよ
うに、開き角:α、非平行度:D、発光波長差:Δλお
よび色収差:Δfを設定するのは種々の場合が可能であ
る。例えば、開き角:αと、非平行度:Dを予め設計条
件として設定し、このように設定された条件に応じて、
走査長さが整合するように発光波長差:Δλと色収差Δ
fを選択することもできるし、開き角:αと発光波長
差:Δλを予め設計条件として設定し、この条件のもと
で走査長さが整合するように、非平行度:Dと色収差Δ
fを選択することもできる。あるいは、開き角:α、発
光波長差:Δλ、非平行度:Dを設計条件として設定
し、この条件のもとで走査長さが整合するように色収差
Δfを選択することもできる。
The "scanning length matching method in a multi-beam scanning apparatus" of the present invention is directed to a method of coupling a plurality of light sources arranged at predetermined intervals substantially in a plane of rotation of deflection and a plurality of light sources, respectively. A plurality of first optical systems,
A second optical system that converges the beams from the plurality of first optical systems in a substantially linear manner in the main scanning direction, and a deflecting / reflecting surface near the substantially linear converging unit; Each beam from the optical system is deflected at a constant angular velocity, and a deflector in which the deflecting reflection surface and its rotation axis are separated by a predetermined distance, and collects each beam deflected by the deflector toward the surface to be scanned. A third optical system including a scanning imaging element for emitting light, forming spots separated in the sub-scanning direction on the surface to be scanned, and performing substantially constant-speed scanning of the surface to be scanned; Two beams incident on the deflector from the system have an opening angle: α in the plane of rotation of deflection, and the two beams are non-parallel beams having a non-parallelism: D in the main scanning direction. Emission wavelength difference between: Δ
In a multi-beam scanning apparatus in which there is λ and the scanning imaging element of the third optical system has a chromatic aberration of the focal length: Δf, a method of matching the scanning lengths of the two beams for the same deflection angle with each other, The opening angle: α, the non-parallelism: D, the emission wavelength difference: Δλ, and the chromatic aberration: Δf are set so that the scanning lengths of the two beams for the same deflection rotation angle are substantially equal. (Claim 1
0). This method is a method for matching the scanning length between two beams. However, when the number of light sources is two or more, there is no limitation on the two beams for matching the scanning length. The above method can be applied to a desired combination of two beams. In various cases, the opening angle: α, the non-parallelism: D, the emission wavelength difference: Δλ, and the chromatic aberration: Δf are set so that the scanning lengths of the two beams for the same deflection rotation angle are substantially equal. It is possible. For example, an opening angle: α and a non-parallelism: D are set in advance as design conditions, and according to the conditions set in this way,
Emission wavelength difference: Δλ and chromatic aberration Δ so that scanning lengths match
f can be selected, and the aperture angle: α and the emission wavelength difference: Δλ are set in advance as design conditions. Under these conditions, the non-parallelism: D and the chromatic aberration Δ are adjusted so that the scanning length matches.
f can also be selected. Alternatively, it is also possible to set the opening angle: α, the emission wavelength difference: Δλ, and the non-parallelism: D as design conditions, and select the chromatic aberration Δf so that the scanning length matches under these conditions.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】図1は、この発明のマルチビーム
走査装置の実施の1形態を示している。図において、符
号11,12は「光源」としての半導体レーザ、符号1
3,14は「第1光学系」としてのカップリングレン
ズ、符号15は「第2光学系」としてのシリンダレン
ズ、符号16は「偏向器」としての回転多面鏡、符号1
7は偏向反射面、符号18,19は「第3光学系の走査
結像素子」を構成するレンズ、符号20は「被走査面」
をそれぞれ示している。図1は、偏向器としての回転多
面鏡の回転軸AXの方向から見た状態を示しており、従
って、図面は「偏向回転面」に平行である。複数の光源
としての半導体レーザ11,12は、実質的に偏向回転
面内に所定の間隔を隔して配備されている。半導体レー
ザ11,12から放射された各ビーム(半導体レーザ1
1からのビームを「第1ビーム」、半導体レーザ12か
ら放射されたビームを「第2ビーム」とする)は、カッ
プリングレンズ13,14によりそれぞれ以後の光学系
にカップリングされるが、この実施の形態において、カ
ップリングレンズ13,14以後の各ビームは「収束性
のビーム」とされる。カップリングレンズ13,14か
らの各ビームは、これら第1,第2ビームに共通に設け
られたシリンダレンズ15に入射し、シリンダレンズ1
5の作用により副走査方向(図面に直交する方向)に収
束され、回転多面鏡16の偏向反射面17の近傍に主走
査方向に長く略線状に集光する。半導体レーザ11,1
2、カップリングレンズ13,14は、偏向器16に入
射する第1,第2ビームの主光線が、図の如く、開き
角:αをなすように位置関係を定められている。開き
角:αは前述したように、第1および第2ビームが偏向
器に入射する状態において、これら2ビームを回転多面
鏡16の回転軸AX方向(図面に直交する方向)から見
たとき、2ビームの主光線が「回転多面鏡16側から光
源11,12側へ向かって開くようになす角」である。
回転多面鏡16の偏向反射面17により反射された第
1,第2ビームは、回転多面鏡16の等速回転に伴い等
角速度的に偏向しつつレンズ18,19を順次に通過
し、レンズ18,19の作用をうけて被走査面20に向
かって集光し、被走査面20上にスポットを形成する。
これらスポットは被走査面20を走査する。走査結像素
子をなすレンズ18,19は、被走査面上における各ビ
ームスポットの移動が実質的な等速移動となるように
「等速特性」を設定されている。また、被走査面20上
で2つのスポットが副走査方向に分離するように、半導
体レーザ11,12の発光部は、対応するカップリング
レンズ13,14の光軸(共に偏向回転面内にある)に
対し、少なくとも一方が副走査方向に微小距離ずらされ
ている。被走査面は、実体的には「感光性の記録媒体の
感光面」であり、具体的には例えば、光導電性の感光体
の感光面や製版用感光フィルムの感光面等である。上に
説明した実施の形態をまとめると以下の如くである。
FIG. 1 shows an embodiment of a multi-beam scanning apparatus according to the present invention. In the figure, reference numerals 11 and 12 indicate semiconductor lasers as “light sources”, and reference numeral 1
Reference numerals 3 and 14 denote coupling lenses as a “first optical system”, reference numeral 15 denotes a cylinder lens as a “second optical system”, reference numeral 16 denotes a rotating polygon mirror as a “deflector”, reference numeral 1
Reference numeral 7 denotes a deflecting / reflecting surface, reference numerals 18 and 19 denote lenses constituting a “scanning imaging element of the third optical system”, and reference numeral 20 denotes a “scanned surface”.
Are respectively shown. FIG. 1 shows the rotary polygon mirror as a deflector viewed from the direction of the rotation axis AX, and therefore, the drawing is parallel to the “deflection rotary surface”. The semiconductor lasers 11 and 12 as a plurality of light sources are substantially arranged at predetermined intervals in the plane of rotation of deflection. Each beam emitted from the semiconductor lasers 11 and 12 (semiconductor laser 1
The beam from 1 is referred to as a “first beam”, and the beam emitted from the semiconductor laser 12 is referred to as a “second beam”. The coupling lenses 13 and 14 couple the beams to subsequent optical systems, respectively. In the embodiment, each beam after the coupling lenses 13 and 14 is a “convergent beam”. Each beam from the coupling lenses 13 and 14 is incident on a cylinder lens 15 provided in common to the first and second beams, and
The light is converged in the sub-scanning direction (the direction orthogonal to the drawing) by the action of 5, and is condensed in a substantially linear shape in the main scanning direction near the deflecting reflection surface 17 of the rotary polygon mirror 16. Semiconductor laser 11, 1
2. The positional relationship between the coupling lenses 13 and 14 is determined so that the principal rays of the first and second beams incident on the deflector 16 form an opening angle α as shown in the figure. The opening angle α is, as described above, when the first and second beams are incident on the deflector and these two beams are viewed from the direction of the rotation axis AX of the rotary polygon mirror 16 (the direction perpendicular to the drawing). This is the “angle formed so that the two beams are opened from the rotating polygon mirror 16 toward the light sources 11 and 12”.
The first and second beams reflected by the deflecting / reflecting surface 17 of the rotary polygon mirror 16 sequentially pass through the lenses 18 and 19 while being deflected at a constant angular velocity with the rotation of the rotary polygon mirror 16 at a constant speed. , 19, the light is converged toward the surface to be scanned 20 to form a spot on the surface to be scanned 20.
These spots scan the scanned surface 20. The lenses 18 and 19 forming the scanning image forming element are set to have “constant velocity characteristics” such that the movement of each beam spot on the surface to be scanned is substantially constant velocity movement. In addition, the light emitting units of the semiconductor lasers 11 and 12 have optical axes of the corresponding coupling lenses 13 and 14 (both are in the deflection rotation plane) so that the two spots are separated in the sub-scanning direction on the surface 20 to be scanned. ), At least one is shifted by a small distance in the sub-scanning direction. The scanned surface is actually a “photosensitive surface of a photosensitive recording medium”, specifically, for example, a photosensitive surface of a photoconductive photosensitive member, a photosensitive surface of a photosensitive film for plate making, or the like. The embodiments described above are summarized as follows.

【0008】即ち、図1に実施の形態を示されたマルチ
ビーム走査装置は、実質的に偏向回転面内において所定
の間隔を隔して配置された複数の光源11,12と、複
数の光源をそれぞれカップリングする複数の第1光学系
13,14と、これら複数の第1光学系からの各ビーム
を主走査方向に長く略線状に集光する第2光学系15
と、略線状の集光部の近傍に偏向反射面17を有し、第
2光学系側15からの各ビームを等角速度的に偏向さ
せ、偏向反射面17とその回転軸AXとが所定距離離れ
ている偏向器16と、この偏向器により偏向された各ビ
ームを被走査面20に向けて集光し、被走査面上に副走
査方向に分離したスポットを形成し、被走査面の略等速
的な走査を行わせる走査結像素子18,19を含む第3
光学系とを有し、第2光学系15から偏向器16に入射
する2ビームは偏向回転面内において開き角:αを有
し、これら2ビームは、主走査方向において収束性の非
平行ビームである。さて、図1の実施の形態のように、
回転多面鏡16へ入射する2ビームが開き角:αを持
ち、回転多面鏡16へ入射する2ビームが主走査方向に
非平行ビーム(収束ビーム)であると、回転多面鏡16
によるビームの同一偏向角に対する第1および第2ビー
ムの走査長さが同一にならない。これを図2を参照して
説明する。図2(a),(b)において、符号B1,B
2はそれぞれ第1,第2ビームを示し、符号18Aは
「走査結像素子を単一のレンズ」として表している。図
2(a)では、第1ビームB1および第2ビームB2が
主走査方向(図面に平行な方向)において非平行ビーム
であり、(b)では、第1,第2ビームB1,B2とも
主走査方向において平行ビームである。偏向器16に入
射する第1,第2ビームB1,B2は開き角:αを有し
ているため、偏向器16の偏向反射面17により反射さ
れた第1ビームB1、第2ビームB2は、互いに角:α
をもって広がりつつ走査結像素子18Aに入射する。こ
こで、各ビームが被走査面20における走査領域の最外
周部に向かうときの状態を考えてみる。まず、図2
(b)において、第1ビームB1、第2ビームB2が符
号Aで示す被走査面上の位置に向かうときの状態を考え
る。回転多面鏡16の回転方向を、図の矢印で示すよう
に時計回りとすると、偏向反射面17により反射された
第2ビームB2が先ずA点へ向う方向へ反射され、走査
結像素子18Aの作用によりA点に向かって集光され、
A点にスポットを形成する。この状態から回転多面鏡1
6が時計方向へ角:α/2だけ回転すると、今度は第1
ビームB1がA点へ向かう方向へ反射されることにな
る。ところが、偏向器である回転多面鏡16は、偏向反
射面17とその回転軸AXとが所定の距離だけ離れてい
る。このため、第2ビームB2をA点に向かうように反
射させるときと、第1ビームB1をA点に向かうように
反射させるときとで、偏向反射面17における反射点
(反射ビームの起点となる位置)は異なっている。この
ため、A点に向かって反射される第1ビームB1の主光
線は、図示の如く、A点に向かって反射される第2ビー
ムB2の主光線と合致せず、両主光線は「互いに平行」
に分離する。図2(b)においては、第1ビームB1、
第2ビームB2ともに「主走査方向に平行ビーム」であ
るので、走査結像素子18Aは、第1ビームB1、第2
ビームB2ともに、被走査面上のA点に集光させる。図
2(b)では、走査領域に渡って偏向される第1,第2
ビームB1,B2の集光点は、同一の偏向角に対しては
一致する。従って、第1,第2ビームの「偏向回転角」
を図のように、θ1,θ2とすると、θ1=θ2であれ
ば第1,第2ビームB1,B2の「走査長さ」は互いに
一致する。これに対し、図2(a)に示す場合のよう
に、第1ビームB1、第2ビームB2が「主走査方向に
非平行ビーム」であると、例えば、図における走査領域
の上端部へ向けて反射される第2ビームB2は、その主
光線が図示の如くになり、走査結像素子18Aの作用に
より被走査面上のA2点に向かって集光し、A2点にス
ポットを形成する。この状態から回転多面鏡16が角:
α/2だけ回転すると、第1ビームB1の主光線は図示
のように、第2ビームB2と平行な方向へ反射される
が、このときの反射の起点は「第2ビームB2がA2点
に集光するときの反射の起点」と異なっている。第1ビ
ームB1も第2ビームB2も主走査方向に非平行である
ので、これら2ビームの主光線が平行であっても、走査
結像素子18Aに対するこれらビームの物点は主走査方
向にずれており、従って、第1ビームB1は被走査面2
0上のA1点にスポットを形成する。即ち、第1ビーム
B1と第2ビームB2とで、スポットの形成位置に
「Δ」の差がでる。走査領域の反対側端部でも同様のこ
とが起こるため、第1ビームB1の偏向回転角:θ1と
第2ビームB2の偏向回転角:θ2とが互いに等しい
(θ1=θ2)と、第2ビームB2の走査長さは、第1
ビームの走査長さよりも長くなる。
That is, the multi-beam scanning apparatus whose embodiment is shown in FIG. 1 comprises a plurality of light sources 11 and 12 and a plurality of light sources which are arranged at predetermined intervals substantially in a plane of rotation of deflection. And a second optical system 15 for condensing each beam from the plurality of first optical systems in a substantially linear shape in the main scanning direction.
And a deflecting / reflecting surface 17 in the vicinity of the substantially linear condensing portion, and deflects each beam from the second optical system side 15 at a constant angular velocity, so that the deflecting / reflecting surface 17 and its rotation axis AX are at predetermined positions. The deflector 16 separated by a distance and the beams deflected by the deflector are condensed toward the surface to be scanned 20 to form spots separated in the sub-scanning direction on the surface to be scanned. A third image including the scanning imaging elements 18 and 19 for performing scanning at substantially constant speed
An optical system and two beams incident on the deflector 16 from the second optical system 15 have an opening angle α in the deflection rotation plane, and these two beams are convergent non-parallel beams in the main scanning direction. It is. Now, as in the embodiment of FIG.
If the two beams incident on the rotary polygon mirror 16 have an opening angle: α and the two beams incident on the rotary polygon mirror 16 are non-parallel beams (convergent beams) in the main scanning direction, the rotary polygon mirror 16
The scanning lengths of the first and second beams for the same deflection angle of the beam due to the above are not the same. This will be described with reference to FIG. 2 (a) and 2 (b), reference numerals B1, B
Numeral 2 indicates the first and second beams, respectively, and reference numeral 18A indicates the “scanning imaging element as a single lens”. In FIG. 2A, the first beam B1 and the second beam B2 are non-parallel beams in the main scanning direction (a direction parallel to the drawing), and in FIG. 2B, both the first and second beams B1 and B2 are main beams. It is a parallel beam in the scanning direction. Since the first and second beams B1 and B2 incident on the deflector 16 have an opening angle: α, the first beam B1 and the second beam B2 reflected by the deflecting reflection surface 17 of the deflector 16 are: Angle to each other: α
And enters the scanning imaging element 18A while spreading. Here, consider a state where each beam is directed to the outermost peripheral portion of the scanning area on the surface to be scanned 20. First, FIG.
In (b), a state in which the first beam B1 and the second beam B2 are directed to the position on the surface to be scanned indicated by the symbol A is considered. Assuming that the rotating direction of the rotary polygon mirror 16 is clockwise as shown by an arrow in the figure, the second beam B2 reflected by the deflecting / reflecting surface 17 is first reflected in the direction toward the point A, and the scanning image forming element 18A The light is focused toward point A by the action,
A spot is formed at point A. From this state, the rotating polygon mirror 1
6 rotates clockwise by an angle: α / 2, then the first
The beam B1 is reflected in the direction toward the point A. However, in the rotary polygon mirror 16, which is a deflector, the deflection reflecting surface 17 and its rotation axis AX are separated by a predetermined distance. Therefore, when the second beam B2 is reflected toward the point A and when the first beam B1 is reflected toward the point A, the reflection point on the deflecting / reflection surface 17 (the starting point of the reflected beam). Position) is different. For this reason, the principal ray of the first beam B1 reflected toward the point A does not coincide with the principal ray of the second beam B2 reflected toward the point A, as shown in the figure, and both principal rays are “each other”. parallel"
To separate. In FIG. 2B, the first beam B1,
Since both of the second beams B2 are “parallel beams in the main scanning direction”, the scanning imaging element 18A outputs the first beam B1, the second beam
Both beams B2 are focused on point A on the surface to be scanned. In FIG. 2B, the first and second beams deflected over the scanning area are shown.
The focal points of the beams B1 and B2 coincide with each other for the same deflection angle. Therefore, the “deflection rotation angle” of the first and second beams
Are θ1 and θ2 as shown in the drawing, if θ1 = θ2, the “scanning lengths” of the first and second beams B1 and B2 match each other. On the other hand, if the first beam B1 and the second beam B2 are "non-parallel beams in the main scanning direction" as in the case shown in FIG. The main beam of the second beam B2 reflected as shown in the drawing is converged toward the point A2 on the surface to be scanned by the operation of the scanning imaging element 18A, and a spot is formed at the point A2. From this state, the rotating polygon mirror 16 becomes
When rotated by α / 2, the principal ray of the first beam B1 is reflected in a direction parallel to the second beam B2 as shown in the figure, but the origin of the reflection at this time is “the second beam B2 is shifted to the point A2. From the point of reflection when condensing. Since both the first beam B1 and the second beam B2 are non-parallel to the main scanning direction, even if the principal rays of these two beams are parallel, the object points of these beams with respect to the scanning imaging element 18A are shifted in the main scanning direction. Therefore, the first beam B1 is
A spot is formed at point A1 on 0. That is, there is a difference “Δ” in the spot formation position between the first beam B1 and the second beam B2. Since the same occurs at the opposite end of the scanning area, if the deflection rotation angle: θ1 of the first beam B1 and the deflection rotation angle: θ2 of the second beam B2 are equal to each other (θ1 = θ2), the second beam The scanning length of B2 is the first
It is longer than the scanning length of the beam.

【0009】図1に示した実施の形態においては、この
ような「走査長さの差」を解消し、第1ビームB1と第
2ビームB2の走査長さを同一の偏向回転角に対して整
合させるために、以下のようにする。即ち、半導体レー
ザ11,12に発光波長差:Δλを持たせる。そして、
走査結像素子には波長差:Δλに対する焦点距離の色収
差:Δfを持たせる。再度、図2(a)を参照する。走
査結像素子18Aは、これに入射する「主走査方向に非
平行なビーム」を、被走査面20に集光させるとともに
被走査面上における各ビームスポットの移動速度を一定
にするから、入射ビームの偏向角をθとし、走査結像素
子18Aの後側主面から被走査面20に至る光軸上の距
離をLとすると、ビームスポットの移動速度はL・θと
なる。半導体レーザ11(第1ビームB1の光源)にお
ける発光波長を「λ」とし、半導体レーザ12(第2ビ
ームB2の光源)における発光波長を「λ+Δλ」と
し、走査結像素子18Aの焦点距離を波長:λに対して
「f」、波長:λ+Δλに対して「f+Δf」とする
と、このΔfが「焦点距離の色収差」である。このと
き、走査結像素子18Aの後側主面から第1ビームB1
の結像点までの距離を光軸方向に計って「L」とすれ
ば、第2ビームB2に対する同様の距離は色収差の影響
で「L+ΔL」となる。ΔLは上記色収差:Δfとビー
ムの非平行度:Dとにより定まる。第1,第2ビームB
1,B2の偏向回転角をそれぞれθ1,θ2とすれば、
これらの偏向回転角に対する走査長さは、第1ビームB
1について「L・θ1」、第2ビームB2について
「(L+ΔL)・θ2」となる。同一の偏向回転角:θ
1=θ2=Kとすれば、上記走査長さは「L・K」およ
び「(L+ΔL)・K」となる。従って、図2(a)に
示すように、第1ビームB1の走査長さが第2ビームB
2の走査長さよりも短い場合であれば、走査結像素子1
8Aに上記「ΔL」が負となるような焦点距離の色収
差:Δλを与えることにより、また、逆に、第1ビーム
B1の走査長さが第2ビームB2の走査長さよりも長い
場合であれば、走査結像素子18Aに上記「ΔL」が正
となるような焦点距離の色収差:Δλを与えることによ
り、両ビームの走査長さの差を小さくすることができ
る。即ち、第1および第2ビームB1,B2に対し、同
一の偏向回転角(θ1=θ2)に対する走査長さの差が
所定量以下となるように、開き角:α、非平行度:Dに
応じて、発光波長差:Δλと焦点距離の色収差:Δfを
設定することができるのである(請求項1,10)。
In the embodiment shown in FIG. 1, such a "difference in scanning length" is eliminated, and the scanning lengths of the first beam B1 and the second beam B2 are adjusted for the same deflection rotation angle. To match, do the following: That is, the semiconductor lasers 11 and 12 are provided with an emission wavelength difference: Δλ. And
The scanning imaging element has a chromatic aberration of the focal length: Δf with respect to the wavelength difference: Δλ. FIG. 2A is referred to again. The scanning imaging element 18A converges the “beam that is not parallel to the main scanning direction” incident thereon onto the surface to be scanned 20 and keeps the moving speed of each beam spot on the surface to be scanned constant. Assuming that the deflection angle of the beam is θ and the distance on the optical axis from the rear main surface of the scanning image forming element 18A to the surface to be scanned 20 is L, the moving speed of the beam spot is L · θ. The emission wavelength of the semiconductor laser 11 (the light source of the first beam B1) is “λ”, the emission wavelength of the semiconductor laser 12 (the light source of the second beam B2) is “λ + Δλ”, and the focal length of the scanning imaging element 18A is the wavelength. : F is “f” for λ and “f + Δf” for wavelength: λ + Δλ, this Δf is “chromatic aberration of focal length”. At this time, the first beam B1 is applied from the rear main surface of the scanning image forming element 18A.
If the distance to the imaging point is measured in the optical axis direction and is set to “L”, the same distance to the second beam B2 becomes “L + ΔL” due to the influence of chromatic aberration. ΔL is determined by the chromatic aberration: Δf and the non-parallelism of the beam: D. First and second beams B
If the deflection rotation angles of B1 and B2 are θ1 and θ2, respectively,
The scanning length for these deflection rotation angles is the first beam B
1 is “L · θ1” and the second beam B2 is “(L + ΔL) · θ2”. Same deflection rotation angle: θ
If 1 = θ2 = K, the scanning lengths are “L · K” and “(L + ΔL) · K”. Accordingly, as shown in FIG. 2A, the scanning length of the first beam B1 is
2 is shorter than the scanning length, the scanning imaging element 1
By giving the chromatic aberration of the focal length: Δλ such that “ΔL” becomes negative to 8A, and conversely, when the scanning length of the first beam B1 is longer than the scanning length of the second beam B2. For example, by giving the chromatic aberration of the focal length: Δλ such that the above “ΔL” is positive to the scanning imaging element 18A, the difference between the scanning lengths of the two beams can be reduced. That is, with respect to the first and second beams B1 and B2, the opening angle: α and the non-parallelism: D are set so that the difference in scanning length with respect to the same deflection rotation angle (θ1 = θ2) is equal to or smaller than a predetermined amount. Accordingly, the emission wavelength difference: Δλ and the chromatic aberration of the focal length: Δf can be set (claims 1 and 10).

【0010】図1に示す実施の形態においては、前述し
たように、半導体レーザ11,12から放射された各ビ
ームが、回転多面鏡16へ入射する時点において、主走
査方向に非平行度:Dが正の収束ビームであるので、回
転多面鏡16への固有回転角(図1の基準線と角入射ビ
ームの主光線のなす角 第1ビームについて、図1にお
ける角:β)の大きいビーム(第2ビームB2)が、よ
り短い波長を持つ(Δλ<0)ようにするのがよい(請
求項2)。図1に実施の形態を示したマルチビーム走査
装置は、第2光学系がシリンダレンズ15であって、複
数ビームに共用され(請求項3)、第3光学系の走査結
像素子が1枚以上のレンズ18,19で構成されている
(請求項4)。走査結像素子に色収差を付与することは
容易である。例えば、走査結像素子を1枚のレンズで構
成すれば、1枚レンズは色収差を補正できないので不可
避的に色収差が発生する。この場合、レンズ材料の分散
を適宜に選択することにより、所望の「焦点距離の色収
差」を実現できる。また、走査結像素子を副数枚のレン
ズで構成する場合なら「主走査方向に負のパワーを持つ
レンズを含まない」ように構成したり(請求項5)、あ
るいは「上記副数枚のレンズを、同一材料により構成」
する(請求項6)ことによって焦点距離の色収差を実現
できる。上記の如き構成とすることにより、図1の実施
の形態において、第1及び第2ビームに対し、同一偏向
回転角に対する走査長さの差を所定量以下(縦線揺らぎ
が目視で認められない程度)に抑えて、走査長さを整合
させることができる。しかし、このようにして走査長さ
を整合させた場合、第2ビームによる走査開始点と走査
終了点が、第1ビームによる走査開始点および走査終了
点に対して同じ方向にずれる場合があるので、そのよう
な場合は、第1,第2ビームの走査開始のタイミングを
異ならせることにより、各ビームの走査開始位置を揃え
ることができる(請求項8)。図1に示す実施の形態の
マルチビーム走査装置ではまた、実質的に偏向回転面内
において所定の間隔を隔して配置された光源の数が2で
ある(請求項9)。
In the embodiment shown in FIG. 1, as described above, when each beam emitted from the semiconductor lasers 11 and 12 enters the rotary polygon mirror 16, the degree of non-parallelism in the main scanning direction: D Is a positive convergent beam, the beam having a large natural rotation angle to the rotary polygon mirror 16 (the angle between the reference line in FIG. 1 and the principal ray of the angle incident beam, the first beam, the angle: β in FIG. 1) ( It is preferable that the second beam B2) has a shorter wavelength (Δλ <0) (claim 2). In the multi-beam scanning apparatus according to the embodiment shown in FIG. 1, the second optical system is a cylinder lens 15, which is shared by a plurality of beams (claim 3), and the third optical system has one scanning image forming element. It is composed of the above lenses 18 and 19 (claim 4). It is easy to impart chromatic aberration to the scanning imaging element. For example, if the scanning imaging element is constituted by a single lens, the single lens cannot correct the chromatic aberration, so that the chromatic aberration inevitably occurs. In this case, a desired “chromatic aberration of the focal length” can be realized by appropriately selecting the dispersion of the lens material. Further, when the scanning image forming element is composed of several sub-lenses, it may be configured so as to "do not include a lens having negative power in the main scanning direction" (claim 5), or The lens is made of the same material "
By doing so (claim 6), chromatic aberration of the focal length can be realized. With the above-described configuration, in the embodiment of FIG. 1, the difference between the scanning length and the same deflection rotation angle for the first and second beams is equal to or less than a predetermined amount (vertical line fluctuation is not visually recognized. ), And the scanning length can be matched. However, when the scanning lengths are adjusted in this manner, the scanning start point and the scanning end point by the second beam may be shifted in the same direction with respect to the scanning start point and the scanning end point by the first beam. In such a case, the scanning start positions of the first and second beams are made different from each other, whereby the scanning start positions of the respective beams can be aligned. In the multi-beam scanning apparatus according to the embodiment shown in FIG. 1, the number of light sources arranged at predetermined intervals substantially in the plane of rotation of deflection is two (claim 9).

【0011】[0011]

【実施例】以下、具体的な実施例を2例挙げる。実施例
1,2とも、図1に示した実施の形態の具体例である。 実施例1 図1に示す構成で、第1ビームが偏向反射面17で反射
されたのち、その主光線が図の面内で被走査面20と直
交する状態となるときの反射主光線を図の如く「基準
線」とする。この基準線に対して、回転多面鏡16へ入
射する第1,第2ビームの主光線がなす角が「固有入射
角」であり、第1ビームの固有入射角(図1の角:β)
は60度、第2ビームの固有入射角は63.4度であ
り、従って、このとき第1,第2ビームの開き角:α=
3.4度である。光学系の設計基準としての「基準波
長」は650nmである。第1,第2ビームとも「主走
査方向に収束性」であり、これらビームは、その収束性
のみに任せた場合、回転多面鏡による偏向の起点(上記
基準方向に平行に反射される場合)から847mmの位
置において主走査方向に収束する(この収束点を「自然
集光点」と呼ぶ)。このことから、第1,第2ビームの
主走査方向の非平行度:Dは1.18(=1/0.84
7)である。回転多面鏡16は偏向反射面数:6で、回
転中心AXから偏向反射面17までの距離(内接円半
径)は18mmである。第1,第2ビームが偏向反射面
17により基準線方向へ反射されるとき、第1,第2ビ
ームの偏向反射面への入射角は前記固有入射角の1/2
であるから、第1ビームが30度、第2ビームが31.
7度である。両ビームは、略偏向反射面位置において主
走査方向に交わる。第2光学系をなすシリンダレンズ1
5は、第1,第2ビームに共用されるものであり、以下
のデータにより特定される。 第1面(入射側面)の副走査方向の曲率半径:R(シリ
ンダ面)=24mm 第2面:平面 中心肉厚:3mm 基準波長での屈折率:1.51452 第3光学系の走査結像素子をなすレンズ18,19は、
各レンズの両面とも主走査方向および副走査方向に非円
弧形状となっている。上記主走査方向の非円弧形状は、
光軸方向の座標をX、主走査方向の座標をY、近軸曲率
半径をR0m、円錐定数をK、高次の係数をM4,M6,M8,…
として、以下の周知の式で表現できる。 X=Y2/[R0m+R0m・√{1-(1+K)Y2/R0m 2}+M4・Y4+M6・Y6+M8・Y8+M10・Y10 (1) また、レンズ18,19の副走査方向の非円弧形状は、
座標:Yにおける曲率半径:Rs(Y)が Rs(Y)=R0s+S2・Y2+S3・Y3+S4・Y4+・・・+S12・Y12 (2) (R0sはY=0での曲率半径)で表される形状である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Two specific embodiments will be described below. Examples 1 and 2 are specific examples of the embodiment shown in FIG. Embodiment 1 In the configuration shown in FIG. 1, after the first beam is reflected by the deflecting / reflecting surface 17, the reflected principal ray when the principal ray is orthogonal to the surface to be scanned 20 in the plane of the drawing is shown. "Reference line". The angle formed by the principal rays of the first and second beams incident on the rotary polygon mirror 16 with respect to this reference line is the “specific incident angle”, and the specific incident angle of the first beam (the angle β in FIG. 1).
Is 60 degrees and the specific incident angle of the second beam is 63.4 degrees. Therefore, at this time, the opening angle of the first and second beams: α =
3.4 degrees. The “reference wavelength” as a design standard of the optical system is 650 nm. Both the first and second beams are “convergent in the main scanning direction”. If these beams are left only to the convergence, the starting point of deflection by the rotary polygon mirror (when reflected in parallel with the reference direction) Converges in the main scanning direction at a position 847 mm from the lens (this convergence point is referred to as a “natural light converging point”). From this, the non-parallelism of the first and second beams in the main scanning direction: D is 1.18 (= 1 / 0.84).
7). The rotating polygon mirror 16 has six deflection reflection surfaces, and the distance (inscribed circle radius) from the rotation center AX to the deflection reflection surface 17 is 18 mm. When the first and second beams are reflected by the deflecting / reflecting surface 17 in the reference line direction, the angles of incidence of the first and second beams on the deflecting / reflecting surface are の of the specific incident angle.
Therefore, the first beam is 30 degrees and the second beam is 31 degrees.
7 degrees. Both beams cross in the main scanning direction substantially at the position of the deflecting reflection surface. Cylinder lens 1 forming second optical system
5 is shared by the first and second beams and is specified by the following data. Radius of curvature of the first surface (incident side surface) in the sub-scanning direction: R (cylinder surface) = 24 mm Second surface: flat Center thickness: 3 mm Refractive index at reference wavelength: 1.51452 Scanning imager of third optical system The child lenses 18, 19 are
Both surfaces of each lens have a non-arc shape in the main scanning direction and the sub-scanning direction. The non-arc shape in the main scanning direction is
The coordinates in the optical axis direction are X, the coordinates in the main scanning direction are Y, the paraxial radius of curvature is R 0m , the conic constant is K, and the higher order coefficients are M 4 , M 6 , M 8 ,.
Can be expressed by the following well-known formula. X = Y 2 / [R 0m + R 0m・ √ {1- (1 + K) Y 2 / R 0m 2 } + M 4・ Y 4 + M 6・ Y 6 + M 8・ Y 8 + M 10・Y 10 (1) The non-circular shape of the lenses 18 and 19 in the sub-scanning direction is
Coordinate: radius of curvature at Y: R s (Y) is R s (Y) = R 0s + S 2 .Y 2 + S 3 .Y 3 + S 4 .Y 4 +... + S 12 .Y 12 ( 2) A shape represented by (R 0s is a radius of curvature at Y = 0).

【0012】 レンズ18の中心肉厚:15mm レンズ19の中心肉厚:4.6mm レンズ18,19ともポリオレフィン系の樹脂を材料に
しており、Nd=1.53046,νd=55.5,
N650(波長:650nmの光に対する屈折率)=
1.52787である。またレンズ18,19とも、基
準線に対して平行移動偏心と、回転偏心を与えられてい
る。 基準線からレンズ18の入射側面頂点までの距離(平行
移動偏心量): 1.4mm 基準線からレンズ19の入射側面頂点までの距離(平行
移動偏心量): -0.4mm レンズ18の回転偏心量:-11' レンズ19の回転偏心量: 4' (図で時計方向の回転をプラスとする) なお、上のデータにおいて、例えば「E-04」は「10
~4」を表し、この数値が直前の数値に係る。以下同様で
ある。上記配置において、半導体レーザ11,12とも
発光波長を基準波長:650nmとし、基準線と偏向反
射面が直交するときを0度とした回転多面鏡16の回転
角(度)とビームスポットの集光高さ(像高)は以下の
如くになる。 第1ビーム 第2ビーム 回転角 集光高さ 回転角 集光高さ -49.103 108.99648 -50.803 109.01930 -10.890 -106.84466 -12.590 -106.89264 回転角幅 集光高さ幅 回転角幅 集光高さ幅 38.213 215.84114 38.213 215.91194 上記「回転角幅」は「各ビームに対する偏向回転角」で
あり、「集光高さ幅」は「走査長さ」である。上記の結
果から分かるように、半導体レーザ11,12の発光波
長を共に基準波長650nmにした場合、同一の偏向回
転角に対し、走査長さは第1ビームに対して215.8
4114mm、第2ビームに対して215.91194
mmであって、0.0708mm=70.8μm(215.9
1194-215.84114)の差が走査長さに生じている。そこ
で、半導体レーザ12として発光波長:638.2nm
のものを用いる。この波長の光に対し、レンズ18,1
9(同一の材料で構成されている)の屈折率はN638.2=
1.52829であり、走査結像素子の色収差が第2ビームに
作用する。第2ビームに対する回転多面鏡16の回転角
(度)とビームスポットの集光高さ(像高)は以下の如
くになる。 回転角 集光高さ -50.803 108.98005 -12.590 -106.86131 回転角幅 集光高さ幅 38.213 215.84136 従って、半導体レーザ12として発光波長:638.2
nmのものを用いると、第1ビームと第2ビームの走査
長さの差は0.24μmとなり、共に基準波長の半導体
レーザを用いる場合に比して、走査長さの差を略1/3
20に軽減でき、縦線揺らぎは目視では殆ど認められな
い程度となる。
[0012] The center thickness of the lens 18: 15 mm The center thickness of the lens 19: 4.6 mm Both the lenses 18 and 19 are made of a polyolefin-based resin, and Nd = 1.53046, νd = 55.5.
N650 (wavelength: refractive index for light of 650 nm) =
1.52787. The lenses 18 and 19 are also provided with parallel movement eccentricity and rotational eccentricity with respect to the reference line. Distance from the reference line to the vertex of the incident side of the lens 18 (parallel movement eccentricity): 1.4 mm Distance from the reference line to the vertex of the incident side of the lens 19 (parallel motion eccentricity): -0.4 mm Rotational eccentricity of the lens 18: -11 'Rotational eccentricity of lens 19: 4' (clockwise rotation is plus in the figure) In the above data, for example, "E-04" is "10"
~ 4 ", and this numerical value is related to the immediately preceding numerical value. The same applies hereinafter. In the above arrangement, the emission wavelength of both the semiconductor lasers 11 and 12 is set to the reference wavelength: 650 nm, and the rotation angle (degree) of the rotary polygon mirror 16 and the beam spot condensing are set to 0 degree when the reference line and the deflecting surface are orthogonal to each other. The height (image height) is as follows. 1st beam 2nd beam Rotation angle Focus height Rotation angle Focus height -49.103 108.99648 -50.803 109.01930 -10.890 -106.84466 -12.590 -106.89264 Rotation angle width Focus height width Rotation angle width Focus height 38.213 215.84114 38.213 215.91194 The “rotation angle width” is “deflection rotation angle for each beam”, and the “condensing height width” is “scanning length”. As can be seen from the above results, when the emission wavelengths of the semiconductor lasers 11 and 12 are both set to the reference wavelength of 650 nm, the scanning length is 215.8 for the first beam for the same deflection rotation angle.
4114 mm, 215.991194 for the second beam
mm, 0.0708 mm = 70.8 μm (215.9
1194-215.84114) occurs in the scan length. Thus, the semiconductor laser 12 has an emission wavelength of 638.2 nm.
Use For the light of this wavelength, the lenses 18 and 1
The refractive index of 9 (consisting of the same material) is N638.2 =
1.52829, and the chromatic aberration of the scanning imaging element acts on the second beam. The rotation angle (degree) of the rotary polygon mirror 16 with respect to the second beam and the condensing height (image height) of the beam spot are as follows. Rotation angle Focusing height -50.803 108.98005 -12.590 -106.86131 Rotation angle width Focusing height width 38.213 215.84136 Therefore, the emission wavelength of the semiconductor laser 12 is 638.2.
nm, the difference between the scanning lengths of the first beam and the second beam is 0.24 μm, and the difference between the scanning lengths is about 3 as compared with the case where a semiconductor laser having both reference wavelengths is used.
It can be reduced to 20 and the vertical line fluctuation is almost invisible to the naked eye.

【0013】しかし、第1ビームに対し第2ビームは、
書き出し位置(走査開始位置)で−16.43μm、書
き終わり位置(走査終了位置)で−16.65μm、同
方向にずれを生じるので、第1ビームに対して第2ビー
ムの走査開始の同期タイミングを微調整する。このと
き、上記走査長さの差:0.24μmを走査開始側と走
査終了側とにそれぞれ0.12μmずつに振り分けるよ
うに同期タイミングを設定することが可能であり、この
ようにすると記録画像の像質をより高品質化できる。
上の例では、半導体レーザ11を基準し、半導体レーザ
12の発光波長を選択したが、逆に、半導体レーザ12
の発光波長を基準波長とし、半導体レーザの発光波長を
異ならせても良い。半導体レーザ12の発光波長:65
0nmとし、半導体レーザ11の発光波長として66
2.7nmを選択すると、レンズ18,19の屈折率は
この波長:662.7nmに対しN662.7=1.527
45であり、このとき第1ビームに対する回転多面鏡1
6の回転角(度)とビームスポットの集光高さ(像高)
は以下の如くになる。 回転角 集光高さ -49.103 109.03179 -10.890 -106.88017 回転角幅 集光高さ幅 38.123 215.91196 即ち、第2ビームに対する第1ビームの走査長さの差
は、0.02μmであり、十分に高性能のマルチビーム
走査が可能である。
However, for the first beam, the second beam is:
The writing start position (scanning start position) is -16.43 µm, and the writing end position (scanning end position) is -16.65 µm, which is displaced in the same direction. Fine-tune. At this time, it is possible to set the synchronization timing so that the difference of the scanning length: 0.24 μm is distributed to the scanning start side and the scanning end side by 0.12 μm each. The image quality can be further improved.
In the above example, the emission wavelength of the semiconductor laser 12 was selected with reference to the semiconductor laser 11.
The emission wavelength of the semiconductor laser may be made different by using the emission wavelength of the semiconductor laser as a reference wavelength. Emission wavelength of the semiconductor laser 12: 65
0 nm, and the emission wavelength of the semiconductor laser 11 is 66
When 2.7 nm is selected, the refractive indices of the lenses 18 and 19 become N662.7 = 1.527 for this wavelength: 662.7 nm.
45, at this time, the rotating polygon mirror 1 for the first beam
Rotation angle (degree) of 6 and beam spot height (image height)
Is as follows. Rotation angle Focusing height -49.103 109.03179 -10.890 -106.88017 Rotation angle width Focusing height width 38.123 215.91196 That is, the difference in the scanning length of the first beam with respect to the second beam is 0.02 μm, which is sufficiently high performance. Multi-beam scanning is possible.

【0014】実施例2 半導体レーザ11からの第1ビームの主光線と基準線の
なす角:60度 半導体レーザ12からの第2ビームの主光線と基準線の
なす角:64度 従って、第1,第2ビームの開き角:α=4度である。
光学系の設計基準としての「基準波長」は650nmで
ある。第1,第2ビームとも「主走査方向に収束性」で
あり、これらビームの自然集光点は、回転多面鏡による
偏向の起点から4860mmの位置ある。即ち、実施例
1における第1,第2ビームに比して収束性は弱い。第
1,第2ビームの非平行度:Dは0.206(=1/
4.860)である。回転多面鏡16は実施例1におけ
るものと同じもの(偏向反射面数:6、内接円半径:1
8mm)である。第1,第2ビームの固有入射角は、第
1ビームが30度、第2ビームが32度である。両ビー
ムは、略偏向反射面位置において主走査方向に交わる。
走査結像素子をなすレンズ18,19の両面は、主・副
走査方向とも非円弧形状であり、その面形状は前述の
(1)式および(2)式で特定される。 第1レンズの中心厚:18mm 第2レンズの中心厚: 4.5mm 基準線からレンズ18の入射側面頂点までの距離(平行
移動偏心量): 1.4mm 基準線からレンズ19の入射側面頂点までの距離(平行
移動偏心量): 0.01mm 走査レンズ1の回転偏心量: 0.8' 走査レンズ2の回転偏心量: -13' 上記配置において、半導体レーザ11,12とも発光波
長を基準波長:650nmとしたときの、回転多面鏡1
6の回転角(度)とビームスポットの集光高さ(像高)
は以下の如くになる。 第1ビーム 第2ビーム 回転角 集光高さ 回転角 集光高さ -49.563 109.37417 -51.563 109.38121 -10.429 -106.88435 -12.429 -106.51706 回転角幅 集光高さ幅 回転角幅 集光高さ幅 39.134 215.88435 39.134 215.89827 これから分かるように、第1,第2ビームの同一の偏向
回転角:39.134度に対し、走査長さに0.013
92mm=13.92μmの差が生じている。そこで、
半導体レーザ11の発光波長を基準波長:650nmに
保ち、半導体レーザ12の発光波長を648nmとする
と、レンズ18,19のこの波長の光に対する屈折率は
N648=1.52794となり、第2ビームに対する回
転多面鏡16の回転角とビームスポットの集光高さは以
下の如くになる。 回転角 集光高さ -51.563 109.37428 -12.429 -106.51004 回転角幅 集光高さ幅 39.134 215.88432 第2ビームに対する第1ビームの走査長さの差は0.0
3μmとなり、走査長さの差は十分に軽減されている。
この場合も、同期のタイミングを微調整し、走査長さの
差:0.03μmを、0.015μmずつ、走査開始側
と走査終了側とに振り分けることで、高画質につながる
マルチビーム走査を実現できる。
Embodiment 2 Angle between the principal ray of the first beam from the semiconductor laser 11 and the reference line: 60 degrees Angle between the principal ray of the second beam from the semiconductor laser 12 and the reference line: 64 degrees , The opening angle of the second beam: α = 4 degrees.
The “reference wavelength” as a design standard of the optical system is 650 nm. Both the first and second beams are “convergent in the main scanning direction”, and the natural focal point of these beams is 4860 mm from the starting point of deflection by the rotating polygon mirror. That is, the convergence is weaker than the first and second beams in the first embodiment. Non-parallelism of the first and second beams: D is 0.206 (= 1 /
4.860). The rotating polygon mirror 16 is the same as that in the first embodiment (the number of deflecting and reflecting surfaces: 6, the radius of the inscribed circle: 1).
8 mm). The specific incident angles of the first and second beams are 30 degrees for the first beam and 32 degrees for the second beam. Both beams cross in the main scanning direction substantially at the position of the deflecting reflection surface.
Both surfaces of the lenses 18 and 19 forming the scanning image forming element have a non-circular shape in both the main and sub-scanning directions, and their surface shapes are specified by the above-described equations (1) and (2). Center thickness of the first lens: 18 mm Center thickness of the second lens: 4.5 mm Distance from the reference line to the vertex of the incident side of the lens 18 (parallel movement eccentricity): 1.4 mm Distance from the reference line to the vertex of the incident side of the lens 19 (Parallel displacement eccentricity): 0.01 mm Rotational eccentricity of scanning lens 1: 0.8 'Rotational eccentricity of scanning lens 2: -13' In the above arrangement, when the emission wavelength of both semiconductor lasers 11 and 12 is set to the reference wavelength: 650 nm. , Rotating polygon mirror 1
Rotation angle (degree) of 6 and beam spot height (image height)
Is as follows. First beam Second beam Rotation angle Focus height Rotation angle Focus height -49.563 109.37417 -51.563 109.38121 -10.429 -106.88435 -12.429 -106.51706 Rotation angle width Focus height width Rotation angle width Focus height 39.134 215.88435 39.134 215.89827 As can be seen, the scan length is 0.013 for the same deflection rotation angle of the first and second beams: 39.134 degrees.
There is a difference of 92 mm = 13.92 μm. Therefore,
Assuming that the emission wavelength of the semiconductor laser 11 is maintained at the reference wavelength: 650 nm and the emission wavelength of the semiconductor laser 12 is 648 nm, the refractive index of the lenses 18 and 19 with respect to light of this wavelength is N648 = 1.52794, and the rotation with respect to the second beam. The rotation angle of the polygon mirror 16 and the condensing height of the beam spot are as follows. Rotation angle Focusing height -51.563 109.37428 -12.429 -106.51004 Rotation angle width Focusing height width 39.134 215.88432 The difference between the scanning length of the first beam and the second beam is 0.0.
3 μm, and the difference in scanning length is sufficiently reduced.
Also in this case, by finely adjusting the synchronization timing and distributing the difference in scanning length: 0.03 μm by 0.015 μm to the scanning start side and the scanning end side, multi-beam scanning leading to high image quality is realized. it can.

【0015】図3(a)は、実施例1における第1ビー
ム(650nm)に対する像面湾曲(左図)と等速特性
(リニアリティ)とfθ特性を示す。また、図3(b)
は、実施例1における第2ビーム(638.2nm)に
対する像面湾曲(左図)と等速特性(リニアリティ)と
fθ特性を示す。何れも極めて良好な特性を示してい
る。なお、走査結像レンズには収束ビームが入射するの
で、上記fθ特性は厳密なfθ特性ではないが、fθ特
性の式により算出したものである。なお、収差図や等速
特性を図示しないが、実施例2においても実施例1と同
等の極めて良好な性能が実現されている。実施例1と実
施例2とを比較すると、両者の大きな差異は、偏向器に
入射する第1,第2ビームの主走査方向の非平行度(収
束性)の差にある。実施例1では、上記非平行度におい
て積極的に大きな収束性を採用している。このように第
1ビーム第2ビームの主走査方向の収束性を大きくした
ので、走査結像素子を構成するレンズ18,19の主走
査方向の正のパワーを有効に軽減でき、同一仕様の実施
例2の場合に比して、レンズ18の中心肉厚を3mmも
薄くすることに成功している。このようにレンズ18の
肉厚を薄くすることにより、偏肉度が低くなるので、レ
ンズ18をプラスチックの成形法で製造する場合(請求
項7)、冷却時間やヒケの特性で有利になる。また、光
学系設計のパラメータとして入射ビームの主走査方向の
形態として、収束ビーム、発散ビームを適宜に採用でき
るという自由度を持つことで、全体の性能のバランスを
高いレベルにまとめることが出来る。実施例2は、第
1,第2ビームを弱い収束性として高性能が得られた例
である。若干捕捉すると、上記実施例において、第3光
学系の走査結像素子を2枚のレンズ18,19によって
構成しているが、2枚構成以外のレンズ構成、例えば1
枚構成や3枚以上の構成でも良い。走査結像素子を単レ
ンズで構成すると、色収差の補正が出来ないので一般的
には不利であるが、この発明においては色収差を有効に
利用するので色収差が存在することが却って好都合であ
る。実施例では、第1光学系でカップリングされた各ビ
ームは強い収束ビーム(実施例1)および弱い収束ビー
ム(実施例2)となっているが、カップリング後の各ビ
ームを発散光束としても良い。また、マルチビーム走査
で、各ビームの同期検出を分離するために、被走査面上
で2ビームを主走査方向に分離することが有効である
が、この発明はこの場合にも適用できる。
FIG. 3A shows the field curvature (left diagram), the constant velocity characteristic (linearity), and the fθ characteristic for the first beam (650 nm) in the first embodiment. FIG. 3 (b)
Shows the field curvature (left figure), constant velocity characteristics (linearity), and fθ characteristics for the second beam (638.2 nm) in the first embodiment. All show very good characteristics. Since the convergent beam is incident on the scanning image forming lens, the fθ characteristic is not a strict fθ characteristic, but is calculated by an equation of the fθ characteristic. Although an aberration diagram and constant velocity characteristics are not shown, extremely excellent performance equivalent to that of the first embodiment is also realized in the second embodiment. When the first embodiment and the second embodiment are compared, a great difference between the first embodiment and the second embodiment lies in a difference in non-parallelism (convergence) of the first and second beams incident on the deflector in the main scanning direction. In the first embodiment, a large convergence is positively employed in the non-parallelism. Since the convergence of the first beam and the second beam in the main scanning direction is increased in this manner, the positive power in the main scanning direction of the lenses 18 and 19 constituting the scanning image forming element can be effectively reduced, and the same specifications can be implemented. As compared with the case of Example 2, the center thickness of the lens 18 was successfully reduced by 3 mm. Since the thickness of the lens 18 is reduced by reducing the thickness of the lens 18, the lens 18 is manufactured by a plastic molding method (claim 7), which is advantageous in terms of cooling time and sink mark characteristics. In addition, by having a degree of freedom that a convergent beam and a divergent beam can be appropriately used as the form of the incident beam in the main scanning direction as a parameter of the optical system design, the overall performance balance can be brought to a high level. Embodiment 2 is an example in which the first and second beams are weakly converged to obtain high performance. When a little is captured, in the above-described embodiment, the scanning image forming element of the third optical system is constituted by the two lenses 18 and 19.
A configuration of three or more pieces may be used. If the scanning imaging element is constituted by a single lens, chromatic aberration cannot be corrected, which is generally disadvantageous. However, in the present invention, since chromatic aberration is effectively used, the existence of chromatic aberration is rather convenient. In the embodiment, each beam coupled by the first optical system is a strong convergent beam (embodiment 1) and a weak convergent beam (embodiment 2). However, each beam after coupling may be used as a divergent light beam. good. Further, in the multi-beam scanning, it is effective to separate two beams in the main scanning direction on the surface to be scanned in order to separate the synchronous detection of each beam. However, the present invention can be applied to this case.

【0016】[0016]

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば新規なマルチビーム走査装置およびマルチビーム走査
装置における走査長さ整合方法を実現できる。この発明
のマルチビーム走査装置は、高価なビーム合成光学系を
必要とせず、光学系の設計の自由度が大きく、各ビーム
の走査長さを有効に整合させて良好なマルチビーム走査
を実現できる。この発明の走査長さ整合方法は、マルチ
ビーム走査装置におけるビーム間の走査長さの差を有効
に軽減させることができる。また、マルチビーム走査装
置の製造時に、複数光源の少なくとも2つの光源からの
ビームに対し倍率誤差検知を行うようにすると、走査装
置の完成までの「倍率誤差のばらつき」を吸収すること
ができる。また、マルチビーム走査装置の完成までのい
ずれかの工程において、複数光源の少なくとも2つの光
源からのビームに対し、波長差検知を行う工程を設ける
と、マルチビーム走査装置が完成するまでの「波長差の
ばらつき」を吸収する事ができる。
As described above, according to the present invention, a novel multi-beam scanning device and a scanning length matching method in the multi-beam scanning device can be realized. The multi-beam scanning device of the present invention does not require an expensive beam combining optical system, has a large degree of freedom in designing the optical system, and can realize good multi-beam scanning by effectively matching the scanning length of each beam. . The scanning length matching method of the present invention can effectively reduce the difference in scanning length between beams in a multi-beam scanning device. Further, when manufacturing a multi-beam scanning device, if magnification error detection is performed on beams from at least two light sources of a plurality of light sources, “variation in magnification error” until the scanning device is completed can be absorbed. Further, in any one of the processes up to the completion of the multi-beam scanning device, if a process of detecting a wavelength difference is provided for beams from at least two light sources of a plurality of light sources, the “wavelength until the multi-beam scanning device is completed” Variation in difference "can be absorbed.

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

【図1】この発明のマルチビーム走査装置の実施の1形
態を説明するための図である。
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of a multi-beam scanning device according to the present invention.

【図2】走査長さに差が生じるメカニズムを説明するた
めの図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining a mechanism that causes a difference in scanning length.

【図3】実施例1の第1ビームおよび第2ビームに対す
る像面湾曲と等速特性を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating field curvature and constant velocity characteristics of a first beam and a second beam according to the first embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11,12 半導体レーザ 13,14 第1光学系をなすカップリングレンズ 15 第2光学系をなすシリンダレンズ 16 偏向器をなす回転多面鏡 17 偏向反射面 18,19 第3光学系の走査結像素子をなるレン
ズ 20 被走査面 α 開き角
11, 12 Semiconductor laser 13, 14 Coupling lens as a first optical system 15 Cylinder lens as a second optical system 16 Rotating polygon mirror as a deflector 17 Deflective reflecting surface 18, 19 Scanning imaging element of the third optical system Lens 20 to be scanned α opening angle

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 天田 琢 東京都大田区中馬込1丁目3番6号・株式 会社リコー内 Fターム(参考) 2H045 AA01 BA22 CA62 CA98  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Taku Amada 1-3-6 Nakamagome, Ota-ku, Tokyo F-term in Ricoh Co., Ltd. (reference) 2H045 AA01 BA22 CA62 CA98

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】実質的に偏向回転面内において所定の間隔
を隔して配置された複数の光源と、 複数の光源をそれぞれカップリングする複数の第1光学
系と、 これら複数の第1光学系からの各ビームを主走査方向に
長く略線状に集光する第2光学系と、 上記略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、上記第
2光学系側からの各ビームを等角速度的に偏向させ、上
記偏向反射面とその回転軸とが所定距離離れている偏向
器と、 この偏向器により偏向された各ビームを被走査面に向け
て集光し、上記被走査面上に副走査方向に分離したスポ
ットを形成し、上記被走査面の略等速的な走査を行わせ
る走査結像素子を含む第3光学系とを有し、 上記複数の光源のうち、少なくとも2つは発光波長差:
Δλを有し、 上記発光波長差:Δλを有する複数光源から放射され、
第2光学系から偏向器に入射する少なくとも2ビームは
偏向回転面内において開き角:αを有し、 上記少なくとも2ビームは、主走査方向において非平行
度:Dの非平行ビームであり、 上記第3光学系は焦点距離の色収差:Δfを有し、 上記少なくとも2ビームに対し、同一の偏向回転角に対
する走査長さの差が所定量以下となるように、上記発光
波長差:Δλ、開き角:α、非平行度:D、焦点距離の
色収差:Δfが設定されることを特徴とするマルチビー
ム走査装置。
1. A plurality of light sources substantially arranged at predetermined intervals in a deflection rotation plane, a plurality of first optical systems respectively coupling the plurality of light sources, and a plurality of first optical systems A second optical system that condenses each beam from the system in a substantially linear shape in the main scanning direction, and a deflecting / reflecting surface in the vicinity of the substantially linear condensing portion; Each beam is deflected at a uniform angular velocity, a deflector having the deflecting reflection surface and its rotation axis separated by a predetermined distance, and condensing each beam deflected by the deflector toward a surface to be scanned. A third optical system including a scanning imaging element that forms spots separated in the sub-scanning direction on the surface to be scanned and performs substantially constant-speed scanning of the surface to be scanned; At least two light emission wavelength differences:
Δλ, emitted from a plurality of light sources having the emission wavelength difference: Δλ,
At least two beams incident on the deflector from the second optical system have an opening angle: α in the deflection rotation plane, and the at least two beams are non-parallel beams having a non-parallelism: D in the main scanning direction. The third optical system has a chromatic aberration of the focal length: Δf, and the emission wavelength difference: Δλ, and the aperture of the at least two beams so that the difference in scanning length for the same deflection rotation angle is equal to or less than a predetermined amount. An angle: α, non-parallelism: D, and chromatic aberration of focal length: Δf are set.
【請求項2】請求項1記載のマルチビーム走査装置にお
いて、 発光波長差:Δλを有する複数光源から放射された各ビ
ームが、偏向器へ入射する時点において、主走査方向に
非平行度:Dが正の収束ビームであり、偏向器への固有
入射角の大きいビームが、より短い波長を持つことを特
徴とするマルチビーム走査装置。
2. The multi-beam scanning device according to claim 1, wherein each beam emitted from a plurality of light sources having an emission wavelength difference: Δλ has a non-parallelism in the main scanning direction: D at the time of entering the deflector. Is a positive convergent beam, and a beam having a large specific incident angle to the deflector has a shorter wavelength.
【請求項3】請求項1または2記載のマルチビーム走査
装置において、 第2光学系がシリンダレンズであって、複数ビームに共
用されることを特徴とするマルチビーム走査装置。
3. The multi-beam scanning device according to claim 1, wherein the second optical system is a cylinder lens and is shared by a plurality of beams.
【請求項4】請求項1または2または3記載のマルチビ
ーム走査装置において、 第3光学系の走査結像素子が1枚以上のレンズで構成さ
れることを特徴とするマルチビーム走査装置。
4. The multi-beam scanning device according to claim 1, wherein the scanning image forming element of the third optical system comprises one or more lenses.
【請求項5】請求項4記載のマルチビーム走査装置にお
いて、 走査結像素子が複数枚のレンズで構成され、主走査方向
に負のパワーを持つレンズを含まないことを特徴とする
マルチビーム走査装置。
5. The multi-beam scanning device according to claim 4, wherein the scanning image forming element is constituted by a plurality of lenses, and does not include a lens having a negative power in the main scanning direction. apparatus.
【請求項6】請求項4または5記載のマルチビーム走査
装置において、 走査結像素子が、同一材料による副数枚のレンズで構成
されたことを特徴とするマルチビーム走査装置。
6. A multi-beam scanning apparatus according to claim 4, wherein said scanning image forming element is composed of sub-several lenses made of the same material.
【請求項7】請求項1〜6の任意の1に記載のマルチビ
ーム走査装置において、 走査結像光学系を構成する1枚以上のレンズが、プラス
チック材料による成形法で形成されることを特徴とする
マルチビーム走査装置。
7. A multi-beam scanning apparatus according to claim 1, wherein at least one lens constituting a scanning image forming optical system is formed by a molding method using a plastic material. Multi-beam scanning device.
【請求項8】請求項1〜7の任意の1に記載のマルチビ
ーム走査装置において、 波長差:Δλを有する2ビーム間で、走査開始のタイミ
ングを異ならせることを特徴とするマルチビーム走査装
置。
8. The multi-beam scanning apparatus according to claim 1, wherein the timing of starting scanning is made different between two beams having a wavelength difference of Δλ. .
【請求項9】請求項1〜8の任意の1に記載のマルチビ
ーム走査装置において、 実質的に偏向回転面内において所定の間隔を隔して配置
された光源の数が2であることを特徴とするマルチビー
ム走査装置。
9. The multi-beam scanning apparatus according to claim 1, wherein the number of light sources arranged at predetermined intervals substantially in the plane of rotation of deflection is two. Characteristic multi-beam scanning device.
【請求項10】実質的に偏向回転面内において所定の間
隔を隔して配置された複数の光源と、 複数の光源をそれぞれカップリングする複数の第1光学
系と、 これら複数の第1光学系からの各ビームを主走査方向に
長く略線状に集光する第2光学系と、 上記略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、上記第
2光学系側からの各ビームを等角速度的に偏向させ、上
記偏向反射面とその回転軸とが所定距離離れている偏向
器と、 この偏向器により偏向された各ビームを被走査面に向け
て集光し、上記被走査面上に副走査方向に分離したスポ
ットを形成し、上記被走査面の略等速的な走査を行わせ
る走査結像素子を含む第3光学系とを有し、 第2光学系から偏向器に入射する2ビームが、偏向回転
面内において開き角:αを有し、且つ、上記2ビーム
が、主走査方向において非平行度:Dの非平行ビームで
あり、上記2ビームを放射する光源の間に発光波長差:
Δλがあり、第3光学系の走査結像素子が焦点距離の色
収差:Δfを有するマルチビーム走査装置において、 上記2ビームの同一の偏向回転角に対する走査長さが実
質的に等しくなるように、上記開き角:α、非平行度:
D、発光波長差:Δλおよび色収差:Δfを設定するこ
とを特徴とするマルチビーム走査装置における走査長さ
整合方法。
10. A plurality of light sources arranged substantially at predetermined intervals in a deflection rotation plane, a plurality of first optical systems respectively coupling the plurality of light sources, and a plurality of first optical systems. A second optical system that condenses each beam from the system in a substantially linear shape in the main scanning direction, and a deflecting / reflecting surface in the vicinity of the substantially linear condensing portion; Each beam is deflected at a uniform angular velocity, a deflector having the deflecting reflection surface and its rotation axis separated by a predetermined distance, and condensing each beam deflected by the deflector toward a surface to be scanned. A third optical system including a scanning imaging element for forming spots separated in the sub-scanning direction on the scanned surface and performing substantially constant-speed scanning of the scanned surface; The two beams incident on the deflector have an opening angle: α in the plane of rotation of the deflection, and the two beams A non-parallel beam having a non-parallelism: D in the main scanning direction, and a light emission wavelength difference between the light sources emitting the two beams:
In a multi-beam scanning apparatus in which there is Δλ and the scanning imaging element of the third optical system has chromatic aberration of focal length: Δf, the scanning lengths of the two beams for the same deflection rotation angle are substantially equal. Opening angle: α, non-parallelism:
D, a method of adjusting a scanning length in a multi-beam scanning apparatus, wherein a difference in emission wavelength: Δλ and a chromatic aberration: Δf are set.
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JP2002372678A (en) * 2001-06-13 2002-12-26 Canon Inc Scanning optical device and image forming device using the same

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