JP2001004939A - Multibeam scanning system - Google Patents

Multibeam scanning system

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JP2001004939A
JP2001004939A JP11176755A JP17675599A JP2001004939A JP 2001004939 A JP2001004939 A JP 2001004939A JP 11176755 A JP11176755 A JP 11176755A JP 17675599 A JP17675599 A JP 17675599A JP 2001004939 A JP2001004939 A JP 2001004939A
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JP
Japan
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scanning
scanning direction
sub
main scanning
magnification
Prior art date
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Application number
JP11176755A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Iwasaki
聡志 岩崎
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Minolta Co Ltd
Original Assignee
Minolta Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make the magnification of plural beams in a main scanning direction uniform without making a scanning lens system large or causing cost rise even when the tilt angle of a surface to be scanned to a main scanning cross section is changed. SOLUTION: A scanning lens system SL has distortion characteristic that the magnification in the main scanning direction Y is changed in accordance with the position in a subscanning direction X. A slit plate ST regulates the luminous flux of the laser beams LB1 and LB2 emitted from a laser diode array LD, and is constituted in the manner that it is decentered in parallel or can be decentered in parallel in the subscanning direction X so that a magnification difference in the main scanning direction Y between the laser beams LB1 and LB2 may be small.

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】本発明はマルチビーム走査シ
ステムに関するものであり、例えばプリンターやデジタ
ル複写機のレーザ走査に用いられるマルチビーム走査シ
ステムに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multi-beam scanning system, and more particularly to a multi-beam scanning system used for laser scanning of a printer or a digital copying machine.

【0002】[0002]

【従来の技術】波長の異なる複数のビームで画像形成を
行う場合、走査レンズ系の倍率色収差が良好に補正され
ていないと、主走査方向の倍率がビームごとに異なって
しまう。このため、各ビームの結像位置が主走査方向に
ずれて、被走査面上での走査幅に差が生じてしまう。こ
れは画像の精度を低下させる原因となる。特開平10−
213740号公報で提案されているマルチビーム対応
の走査システムによれば、走査レンズ系に入射させるビ
ームとして収束光を用いることにより、倍率色収差の良
好な補正を可能にしている。したがって、どの波長のビ
ームについても主走査方向の倍率を同じにすることがで
き、同じ走査幅での画像形成が可能である。
2. Description of the Related Art When an image is formed with a plurality of beams having different wavelengths, the magnification in the main scanning direction differs for each beam unless the chromatic aberration of magnification of the scanning lens system is properly corrected. For this reason, the imaging position of each beam is shifted in the main scanning direction, and a difference occurs in the scanning width on the surface to be scanned. This causes a reduction in image accuracy. JP-A-10-
According to the scanning system corresponding to the multi-beam proposed in JP-A-213740, chromatic aberration of magnification can be favorably corrected by using convergent light as a beam to be incident on the scanning lens system. Therefore, the magnification in the main scanning direction can be the same for any wavelength beam, and an image can be formed with the same scanning width.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】上記のようなマルチビ
ーム対応の走査システムでは、各ビームが副走査方向に
所定の間隔をあけた状態で被走査面上を走査するため、
各ビームの主走査方向の倍率は、設計時に考慮された被
走査面の傾きに依存することになる。したがって、走査
システムが適用される被走査面の傾きが設計時のものと
異なる場合(例えば、種類の異なる装置に適用する場合)
や走査システムの配置誤差・工作誤差に起因する傾きが
被走査面に対して相対的に生じている場合には、主走査
方向の倍率がビームごとに異なってしまう。この現象を
図11に基づいて以下に詳述する。
In the scanning system corresponding to the multi-beam as described above, each beam scans on the surface to be scanned with a predetermined interval in the sub-scanning direction.
The magnification of each beam in the main scanning direction depends on the inclination of the surface to be scanned, which is taken into account during design. Therefore, when the inclination of the scanned surface to which the scanning system is applied is different from that at the time of design (for example, when applied to different types of devices)
In the case where a tilt due to an arrangement error or a machining error of the scanning system occurs relatively to the surface to be scanned, the magnification in the main scanning direction differs for each beam. This phenomenon will be described in detail below with reference to FIG.

【0004】図11(A1)に、従来より知られているマル
チビーム対応走査システムの要部構成を副走査断面で示
す。ポリゴンミラー(PM)で偏向されたレーザビーム(LB)
は、走査レンズ系(SL)を通過して被走査面(PC)上に到達
する。被走査面(PC)は、その法線が主走査断面に対して
角度α(≒5°)を成すように、副走査断面に沿って傾い
ている。レーザビーム(LB)が被走査面(PC)に垂直入射す
ると、被走査面(PC)を構成する感光体薄膜において入射
光と戻り光との干渉が生じてしまうので、これを防止す
るために被走査面(PC)に対してレーザビーム(LB)を斜め
に入射させているのである。図11(A2)に、角度αだけ
傾いた被走査面(PC)上で、6本のレーザビーム(LB)によ
り形成される走査線を示す(破線は走査線両端の軌跡で
ある。)。図11(A2)から分かるように、各走査線が副
走査方向(X)に所定の間隔をあけて形成されるととも
に、すべての走査線について主走査方向(Y)の倍率が同
じになるように光学設計上の補正がなされている。
FIG. 11 (A1) shows the configuration of a main part of a conventionally known multi-beam scanning system in a sub-scanning cross section. Laser beam (LB) deflected by polygon mirror (PM)
Passes through the scanning lens system (SL) and reaches the surface to be scanned (PC). The surface to be scanned (PC) is inclined along the sub-scan section so that the normal line forms an angle α (≒ 5 °) with the main-scan section. When the laser beam (LB) is perpendicularly incident on the surface to be scanned (PC), interference between the incident light and the return light occurs in the photoconductor thin film constituting the surface to be scanned (PC). The laser beam (LB) is obliquely incident on the surface to be scanned (PC). FIG. 11 (A2) shows scanning lines formed by six laser beams (LB) on the surface to be scanned (PC) inclined by the angle α (dashed lines are trajectories at both ends of the scanning line). As can be seen from FIG. 11 (A2), each scanning line is formed at a predetermined interval in the sub-scanning direction (X), and the magnification in the main scanning direction (Y) is the same for all the scanning lines. The optical design has been corrected.

【0005】ここで、被走査面(PC)が更に傾いて角度α
がβ(≒10°>α)になった場合を考える。この場合の副
走査断面構成を図11(B1)に示し、被走査面(PC)上で各
レーザビーム(LB)が形成する走査線を図11(B2)に示
す。主走査断面での射出瞳位置が被走査面(PC)の走査レ
ンズ系(SL)側にあるような通常の走査システムでは、図
11(B2)に示すように、走査レンズ系(SL)から遠い位置
で被走査面(PC)に入射するレーザビーム(LB)の主走査方
向(Y)の倍率が大きくなり、その走査幅が長くなってし
まう。つまり、被走査面(PC)上には正(+)側に走査幅が
広がった台形状に6本の走査線が形成されることにな
る。
Here, the surface to be scanned (PC) is further inclined and the angle α
Is β (≒ 10 °> α). FIG. 11 (B1) shows a sub-scan sectional configuration in this case, and FIG. 11 (B2) shows a scanning line formed by each laser beam (LB) on the surface to be scanned (PC). In a normal scanning system in which the exit pupil position in the main scanning section is on the scanning lens system (SL) side of the surface to be scanned (PC), as shown in FIG. The magnification of the laser beam (LB) incident on the surface to be scanned (PC) at a distant position in the main scanning direction (Y) increases, and the scanning width increases. In other words, six scanning lines are formed on the surface to be scanned (PC) in a trapezoidal shape with the scanning width increased toward the positive (+) side.

【0006】主走査断面において被走査面(PC)側にテレ
セントリックな走査レンズ系(SL)を用いれば、被走査面
(PC)の傾きにかかわらず、全レーザビーム(LB)の主走査
方向(Y)の倍率を同じにすることができる。しかし、走
査レンズ系(SL)を被走査面(PC)側にテレセントリックに
しようとすれば、走査幅と同じ程度の長さでパワーが強
いレンズを被走査面(PC)側に配置する必要が生じる。そ
のように構成された走査レンズ系(SL)は高価で大きいた
め、それを用いればシステム全体が大型化すると同時に
大幅なコストアップを招くことになる。
If a telecentric scanning lens system (SL) is used on the scanning surface (PC) side in the main scanning section, the scanning surface
Irrespective of the inclination of (PC), the magnification of all laser beams (LB) in the main scanning direction (Y) can be made the same. However, if the scanning lens system (SL) is to be made telecentric on the surface to be scanned (PC), it is necessary to arrange a lens having a length similar to the scanning width and having a high power on the surface to be scanned (PC). Occurs. Since the scanning lens system (SL) configured as described above is expensive and large, the use of the scanning lens system (SL) results in an increase in the size of the entire system and a significant increase in cost.

【0007】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであって、主走査断面に対する被走査面の傾き角が
変化しても、走査レンズ系の大型化やコストアップなし
に複数ビームの主走査方向の倍率を揃えることが可能な
マルチビーム走査システムを提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of such circumstances, and even if the inclination angle of the surface to be scanned with respect to the main scanning cross section changes, it is possible to increase the number of beams without increasing the size and cost of the scanning lens system. It is an object of the present invention to provide a multi-beam scanning system capable of making the magnification in the main scanning direction uniform.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明のマルチビーム走査システムは、ビーム
を発生する複数の光源と、その各光源から発せられたビ
ームを光束規制する絞りと、光束規制された各ビームを
偏向させる偏向手段と、偏向された各ビームが副走査方
向に所定の間隔をあけた状態で被走査面上を主走査方向
に実質的な等速で走査するように作用する走査レンズ系
と、を備えたマルチビーム走査システムであって、主走
査方向の倍率が副走査方向の位置に応じて変化する歪曲
特性を前記走査レンズ系が有し、各ビーム間の主走査方
向の倍率差が小さくなるように、前記絞りが副走査方向
に平行偏芯しているか、あるいは平行偏芯可能に構成さ
れていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a multi-beam scanning system according to a first aspect of the present invention comprises a plurality of light sources for generating beams, and a stop for restricting a beam emitted from each of the light sources. Deflecting means for deflecting each beam whose light flux has been regulated, and such that each deflected beam scans the surface to be scanned at a substantially constant speed in the main scanning direction with a predetermined interval in the sub-scanning direction. A multi-beam scanning system comprising: a scanning lens system having a distortion characteristic in which the magnification in the main scanning direction changes according to the position in the sub-scanning direction. The aperture is eccentric in the sub-scanning direction or is configured to be eccentric so that the magnification difference in the main scanning direction is reduced.

【0009】第2の発明のマルチビーム走査システム
は、ビームを発生する複数の光源と、その各光源から発
せられたビームを光束規制する絞りと、光束規制された
各ビームを偏向させる偏向手段と、偏向された各ビーム
が副走査方向に所定の間隔をあけた状態で被走査面上を
主走査方向に実質的な等速で走査するように作用する走
査レンズ系と、を備えたマルチビーム走査システムであ
って、主走査方向の倍率が副走査方向の位置に応じて変
化する歪曲特性を前記走査レンズ系が有し、各ビーム間
の主走査方向の倍率差が小さくなるように、前記各光源
の配置の対称中心が副走査方向に平行偏芯しているか、
あるいは平行偏芯可能に構成されていることを特徴とす
る。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a multi-beam scanning system comprising: a plurality of light sources for generating beams; a diaphragm for restricting a beam emitted from each of the light sources; and a deflecting means for deflecting each beam regulated for the beam. A scanning lens system that acts to scan the surface to be scanned in the main scanning direction at a substantially constant speed with each deflected beam spaced at a predetermined interval in the sub-scanning direction. A scanning system, wherein the scanning lens system has a distortion characteristic in which the magnification in the main scanning direction changes according to the position in the sub-scanning direction, and the magnification difference between the beams in the main scanning direction is reduced. Whether the center of symmetry of the arrangement of each light source is parallel eccentric in the sub-scanning direction,
Alternatively, it is characterized by being configured to be capable of parallel eccentricity.

【0010】第3の発明のマルチビーム走査システム
は、ビームを発生する複数の光源と、その各光源から発
せられたビームを光束規制する絞りと、光束規制された
各ビームを偏向させる偏向手段と、偏向された各ビーム
が副走査方向に所定の間隔をあけた状態で被走査面上を
主走査方向に実質的な等速で走査するように作用する走
査レンズ系と、を備えたマルチビーム走査システムであ
って、主走査方向の倍率が副走査方向の位置に応じて変
化する歪曲特性を前記走査レンズ系が有し、各ビーム間
の主走査方向の倍率差が小さくなるように、前記絞りと
前記各光源の配置の対称中心とが副走査方向に平行偏芯
しているか、あるいは平行偏芯可能に構成されているこ
とを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a multi-beam scanning system, comprising: a plurality of light sources for generating beams; a stop for restricting a light beam emitted from each of the light sources; A scanning lens system that acts to scan the surface to be scanned in the main scanning direction at a substantially constant speed with each deflected beam spaced at a predetermined interval in the sub-scanning direction. A scanning system, wherein the scanning lens system has a distortion characteristic in which the magnification in the main scanning direction changes according to the position in the sub-scanning direction, and the magnification difference between the beams in the main scanning direction is reduced. The iris and the center of symmetry of the arrangement of the light sources are parallel eccentric in the sub-scanning direction, or are configured to be capable of parallel eccentricity.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施したマルチビ
ーム走査システムを、図面を参照しつつ説明する。な
お、前記従来例(図11)や実施の形態の相互で同一の部
分や相当する部分には同一の符号を付して重複説明を適
宜省略する。また、光軸(AX)方向,主走査方向(Y),副
走査方向(X)は、互いに直交する方向である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A multi-beam scanning system embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. The same or corresponding portions in the conventional example (FIG. 11) and the embodiments are denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate. The optical axis (AX) direction, the main scanning direction (Y), and the sub-scanning direction (X) are directions orthogonal to each other.

【0012】図1に、本実施の形態に係るマルチビーム
走査システムの概略構成を示す。この走査システムは、
レーザダイオードアレイ(LD),コリメータレンズ(CL),
スリット板(ST),シリンダレンズ(CY),ポリゴンミラー
(PM),走査レンズ系(SL),折り返しミラー(FM)等で構成
されている。また図中には示されていないが、垂直同期
信号を発生させるために、SOS(Start Of Scanning)
用のシリンドリカルレンズや光センサも設けられてい
る。
FIG. 1 shows a schematic configuration of a multi-beam scanning system according to the present embodiment. This scanning system
Laser diode array (LD), collimator lens (CL),
Slit plate (ST), cylinder lens (CY), polygon mirror
(PM), scanning lens system (SL), folding mirror (FM) and the like. Although not shown in the drawing, an SOS (Start Of Scanning) is required to generate a vertical synchronization signal.
A cylindrical lens and an optical sensor are also provided.

【0013】レーザダイオードアレイ(LD)は、2本のレ
ーザビーム(LB1,LB2)を発生させるために、副走査方向
(X)に並んだ2つのレーザダイオード(LD1,LD2)を光源と
して備えている。またレーザダイオードアレイ(LD)は、
レーザビーム(LB1,LB2)間の主走査方向(Y)の倍率差が小
さくなるように、各レーザダイオード(LD1,LD2)の配置
の対称中心が副走査方向(X)に平行偏芯しているか、あ
るいは平行偏芯可能に構成されている。ただし、各レー
ザダイオード(LD1,LD2)の配置の対称中心が光軸(AX)上
に位置するときを、レーザダイオードアレイ(LD)の初期
状態とする。
The laser diode array (LD) is used to generate two laser beams (LB1, LB2) in the sub-scanning direction.
Two laser diodes (LD1, LD2) arranged in (X) are provided as light sources. Laser diode array (LD)
The center of symmetry of the arrangement of each laser diode (LD1, LD2) is decentered parallel to the sub-scanning direction (X) so that the magnification difference in the main scanning direction (Y) between the laser beams (LB1, LB2) is reduced. Or parallel eccentricity. However, when the center of symmetry of the arrangement of the laser diodes (LD1, LD2) is located on the optical axis (AX), the initial state of the laser diode array (LD) is set.

【0014】レーザダイオードアレイ(LD)は、駆動回路
(不図示)に入力されたデータに基づいて変調(ON/O
FF)制御され、ON時に各レーザダイオード(LD1,LD2)
から同時にレーザビーム(LB1,LB2)を射出する。レーザ
ダイオードアレイ(LD)から発せられた各レーザビーム(L
B1,LB2)は、コリメータレンズ(CL)で集光されて略平行
ビームとなる(必要に応じて収束ビームにしてもよい)。
コリメータレンズ(CL)で集光された各レーザビーム(LB
1,LB2)は、スリット板(ST)とシリンダレンズ(CY)を通過
した後、ポリゴンミラー(PM)の偏向面(PS)で反射され
る。
A laser diode array (LD) is a driving circuit
(ON / O) based on the data input to the
FF) controlled, and each laser diode (LD1, LD2) when ON
Simultaneously emit laser beams (LB1, LB2). Each laser beam (L) emitted from the laser diode array (LD)
B1, LB2) are condensed by a collimator lens (CL) and become a substantially parallel beam (a convergent beam may be formed if necessary).
Each laser beam (LB) focused by the collimator lens (CL)
1, LB2) are reflected by the deflection surface (PS) of the polygon mirror (PM) after passing through the slit plate (ST) and the cylinder lens (CY).

【0015】スリット板(ST)は、各レーザビーム(LB1,L
B2)を副走査方向(X)に光束規制する絞り(開口形状はス
リット状に限らず円形,楕円形等でもよい。)であり、
レーザビーム(LB1,LB2)間の主走査方向(Y)の倍率差が小
さくなるように、副走査方向(X)に平行偏芯している
か、あるいは平行偏芯可能に構成されている。ただし、
スリット板(ST)の開口中心が光軸(AX)上に位置するとき
を、スリット板(ST)の初期状態とする。シリンダレンズ
(CY)は、各レーザビーム(LB1,LB2)を副走査方向(X)に収
束させて偏向面(PS)上で結像させるために、副走査方向
(X)にのみパワーを有する構成になっている。ポリゴン
ミラー(PM)は、各レーザビーム(LB1,LB2)を偏向させる
偏向手段であり、副走査方向(X)と平行な回転軸(PX)を
中心に、一方向に一定速度で回転駆動されるように構成
されている。
The slit plate (ST) is provided with each laser beam (LB1, L
B2) is a diaphragm (aperture shape is not limited to a slit shape, and may be a circular shape, an elliptical shape, etc.) for regulating the light flux in the sub-scanning direction (X).
The laser beam (LB1, LB2) is configured to be parallel eccentric or capable of parallel eccentricity in the sub-scanning direction (X) so that the magnification difference in the main scanning direction (Y) between the laser beams (LB1, LB2) is reduced. However,
The time when the center of the opening of the slit plate (ST) is located on the optical axis (AX) is defined as the initial state of the slit plate (ST). Cylinder lens
(CY) is used in the sub-scanning direction to converge each laser beam (LB1, LB2) in the sub-scanning direction (X) and form an image on the deflection surface (PS).
It is configured to have power only in (X). The polygon mirror (PM) is a deflecting unit that deflects each laser beam (LB1, LB2), and is driven to rotate at a constant speed in one direction around a rotation axis (PX) parallel to the sub-scanning direction (X). It is configured to:

【0016】ポリゴンミラー(PM)の回転により各偏向面
(PS)で等角速度的に偏向反射された各レーザビーム(LB
1,LB2)は、走査レンズ系(SL)に入射して被走査面(PC)上
で結像する。このとき走査レンズ系(SL)は、偏向された
各レーザビーム(LB1,LB2)が副走査方向(X)に所定の間隔
をあけた状態で被走査面(PC)上を主走査方向(Y)に実質
的な等速(すなわちfθ性)で走査するように作用する。
被走査面(PC)は一方向に一定速度で回転駆動される感光
体ドラムで構成されており、その感光体ドラムの回転に
よる副走査とポリゴンミラー(PM)の回転による主走査と
によって、被走査面(PC)上に2次元画像(静電潜像)が形
成される。
Each deflection surface is rotated by rotation of a polygon mirror (PM).
(PS) laser beam (LB
1, LB2) enter the scanning lens system (SL) and form an image on the surface to be scanned (PC). At this time, the scanning lens system (SL) moves the deflected laser beams (LB1, LB2) on the surface to be scanned (PC) in the main scanning direction (Y) with a predetermined interval in the sub-scanning direction (X). ) So as to scan at a substantially constant speed (ie, fθ property).
The surface to be scanned (PC) is composed of a photosensitive drum that is driven to rotate in one direction at a constant speed, and is scanned by a sub-scan by rotating the photosensitive drum and a main scan by rotating a polygon mirror (PM). A two-dimensional image (electrostatic latent image) is formed on the scanning surface (PC).

【0017】上記走査レンズ系(SL)は、主走査方向(Y)
と副走査方向(X)とで曲率が異なる面を1面以上有する
アナモルフィックな結像レンズ系であり、例えばTSL
(Transformed Saddle Lens)を球面レンズの他に備えて
いる。このTSLとは、主走査方向(Y)には屈折力が無
く副走査方向(X)にのみ屈折力を有するとともに、中心
部から主走査方向(Y)に遠ざかるに従って副走査方向(X)
の曲率半径が大きくなる形状の面を有するレンズのこと
をいう。また、この走査レンズ系(SL)は、主走査方向
(Y)の倍率が副走査方向(X)の位置に応じて変化する歪曲
特性を有している。この歪曲特性を図2に基づいて以下
に詳述する。
The scanning lens system (SL) is arranged in the main scanning direction (Y).
An anamorphic imaging lens system having at least one surface having different curvatures in the sub-scanning direction (X).
(Transformed Saddle Lens) is provided in addition to the spherical lens. This TSL has no refracting power in the main scanning direction (Y) and has refracting power only in the sub-scanning direction (X), and the sub-scanning direction (X) increases as the distance from the center in the main scanning direction (Y) increases.
Means a lens having a surface having a shape with a large radius of curvature. Also, this scanning lens system (SL)
It has a distortion characteristic in which the magnification of (Y) changes according to the position in the sub-scanning direction (X). This distortion characteristic will be described in detail below with reference to FIG.

【0018】図2(A1)に、上記走査レンズ系(SL)を備え
た本走査システムの要部構成を副走査断面で示す。ポリ
ゴンミラー(PM)の偏向面(PS)で偏向反射されたレーザビ
ーム(LB)は、走査レンズ系(SL)を通過して被走査面(PC)
上に到達する。被走査面(PC)は、その法線が主走査断面
に対して角度α(≒5°)を成すように、副走査断面に沿
って傾いている。このように傾けるのは、前述したよう
に感光体薄膜における干渉の発生を防止するためであ
る。図2(A2)に、角度αだけ傾いた被走査面(PC)上で、
6本のレーザビーム(LB)により形成される走査線を示す
{実際には2本のレーザビーム(LB1,LB2)により2本の走
査線が形成されるが、ここでは図11との比較のため6
本の走査線を示している。}。なお、破線は走査幅の変
化を示す走査線両端の軌跡である。
FIG. 2 (A1) shows the main configuration of the present scanning system having the above-mentioned scanning lens system (SL) in a sub-scanning cross section. The laser beam (LB) reflected and deflected by the deflection surface (PS) of the polygon mirror (PM) passes through the scanning lens system (SL) and passes through the scanning surface (PC).
Reach the top. The surface to be scanned (PC) is inclined along the sub-scanning section so that its normal forms an angle α (≒ 5 °) with the main scanning section. This inclination is to prevent the occurrence of interference in the photoconductor thin film as described above. In FIG. 2 (A2), on the scanned surface (PC) inclined by the angle α,
Shows scanning lines formed by six laser beams (LB)
{In fact, two scanning lines are formed by two laser beams (LB1, LB2), but here, for comparison with FIG.
2 shows the scanning lines of the book. }. The broken lines are the trajectories at both ends of the scanning line indicating the change in the scanning width.

【0019】上記走査レンズ系(SL)では、いずれのレー
ザビーム(LB)についても、主走査方向(Y)には等速走査
性(fθ性)が成り立っており、また図2(A2)に示すよう
に、各走査線が副走査方向(X)に所定の間隔をあけて形
成されるとともに、正(+)側と負(-)側とで対称になるよ
うに光学設計上の補正がなされている。しかし、図2(A
2)から分かるように、被走査面(PC)上の像面は、副走査
方向(X)に沿って光軸(AX)から離れるほど主走査方向(Y)
の倍率が増大する歪曲状態になっており、その倍率変化
(言い換えれば走査幅変化)の様子は、極値をもつ2次関
数的(糸巻型)になっている。
In the above-mentioned scanning lens system (SL), for any laser beam (LB), the uniform scanning property (fθ property) is established in the main scanning direction (Y), and FIG. As shown, each scanning line is formed at a predetermined interval in the sub-scanning direction (X), and correction in optical design is performed so that it is symmetrical on the positive (+) side and the negative (-) side. It has been done. However, FIG.
As can be seen from 2), the image plane on the scanned surface (PC) moves away from the optical axis (AX) along the sub-scanning direction (X) in the main scanning direction (Y).
Is in a distorted state in which the magnification of the
The state of (in other words, the change in the scanning width) is a quadratic function (peg type) having an extreme value.

【0020】このような歪曲特性は特別なものではな
く、主走査方向(Y)でfθ性が成立し、かつ、副走査方
向(X)で偏向面(PS)と被走査面(PC)との共役関係が成立
する走査レンズ系(SL)において、主走査断面・副走査断
面での像面湾曲をそれぞれ抑えるために、主走査方向
(Y)と副走査方向(X)とで曲率が異なる面を少なくとも1
面用いて設計すると、通常得られるものである。これは
マルチビームに対応していない1ビーム対応の走査レン
ズ系(SL)では一般的な特性であり、これにより糸巻型又
は樽型のような2次関数的な歪曲状態が被走査面(PC)上
で構成される。
Such a distortion characteristic is not special, and the fθ characteristic is satisfied in the main scanning direction (Y), and the deflection surface (PS) and the scanned surface (PC) are in the sub-scanning direction (X). In the scanning lens system (SL) in which the conjugate relationship is established, in the main scanning direction, in order to suppress the field curvature in the main scanning section and the sub-scanning section, respectively.
(Y) and at least one surface having different curvatures in the sub-scanning direction (X).
If you design using surfaces, you usually get it. This is a general characteristic in a single-beam scanning lens system (SL) that does not support multi-beams. ).

【0021】ここで、被走査面(PC)が更に傾いて角度α
がβ(≒10°>α)になった場合を考える。この場合の副
走査断面構成を図2(B1)に示し、被走査面(PC)上で各レ
ーザビーム(LB1,LB2)が形成する走査線を図2(B2)に示
す。また、そのときの副走査断面における2本のレーザ
ビーム(LB1,LB2)の光路を図3(A)に示す。図3中、ポイ
ント(P)は一方のレーザダイオード(LD1)に相当する物点
であり、その共役点が偏向面(PS)上のポイント(P')と被
走査面(PC)上のポイント(P")である。同様に、光軸(AX,
二点鎖線)上のポイント(O)とポイント(O')とポイント
(O")とが互いに共役関係にある。また図3(A)に示すよ
うに、ポイント(P)から発せられたレーザビーム(LB1)の
主光線(一点鎖線)は、光軸(AX)に対してθAの角度で走
査レンズ系(SL)に入射する。
Here, the scanning surface (PC) is further inclined and the angle α
Is β (≒ 10 °> α). FIG. 2 (B1) shows a sub-scan sectional configuration in this case, and FIG. 2 (B2) shows a scanning line formed by each laser beam (LB1, LB2) on the surface to be scanned (PC). FIG. 3A shows the optical paths of the two laser beams (LB1, LB2) in the sub-scanning section at that time. In FIG. 3, a point (P) is an object point corresponding to one laser diode (LD1), and its conjugate point is a point (P ') on the deflection surface (PS) and a point on the scanned surface (PC). (P "). Similarly, the optical axis (AX,
Point (O) and point (O ') and point on the two-dot chain line)
(O ") are in a conjugate relationship with each other. As shown in FIG. 3A, the chief ray (dashed line) of the laser beam (LB1) emitted from the point (P) is the optical axis (AX). And enters the scanning lens system (SL) at an angle of θA.

【0022】図2(B1)や図3(A)に示すように、被走査
面(PC)は角度βだけ副走査断面に沿って傾いている。し
たがって、主走査断面での射出瞳位置が被走査面(PC)の
走査レンズ系(SL)側にあるような通常の走査システムで
は、図2(B2)に示すように、走査レンズ系(SL)から遠い
位置で被走査面(PC)に入射するレーザビーム(LB)の主走
査方向(Y)の倍率が大きくなり、その走査幅が長くなっ
てしまう。つまり、被走査面(PC)上には正(+)側に走査
幅が広がったほぼ台形状に6本の走査線が形成されるこ
とになる。
As shown in FIGS. 2 (B1) and 3 (A), the surface to be scanned (PC) is inclined along the sub-scan section by an angle β. Therefore, in a normal scanning system in which the exit pupil position in the main scanning section is on the scanning lens system (SL) side of the surface to be scanned (PC), as shown in FIG. ), The magnification of the laser beam (LB) incident on the surface to be scanned (PC) in the main scanning direction (Y) increases, and the scanning width increases. In other words, six scanning lines are formed on the surface to be scanned (PC) in a substantially trapezoidal shape with the scanning width extending toward the positive (+) side.

【0023】上記のように主走査方向(Y)の倍率が副走
査方向(X)の位置に応じて変化しても、1ビーム対応の
システムであれば問題はない。しかし、複数ビーム(LB)
に対応するには各ビーム間の主走査方向(Y)の倍率差が
大きすぎて、その歪曲状態{図2(B2)}で高精度の画像を
形成することは困難である。例えば、ビーム径40μm(6
00dpi)程度で主走査方向(Y)の倍率差が5μm程度ならば
許容可能であるが、β≒10°程度になると倍率差が10〜
20μm程度になるため許容不可能となる。前述したよう
に、主走査断面において被走査面(PC)側にテレセントリ
ックな走査レンズ系(SL)を用いれば、被走査面(PC)の傾
きにかかわらず、全レーザビーム(LB)の主走査方向(Y)
の倍率を同じにすることはできるが、高価で大きい走査
レンズ系(SL)がシステム全体の大型化や大幅なコストア
ップを招いてしまう。
Even if the magnification in the main scanning direction (Y) changes according to the position in the sub-scanning direction (X) as described above, there is no problem as long as the system supports one beam. But multiple beams (LB)
To cope with the above, the magnification difference between the beams in the main scanning direction (Y) is too large, and it is difficult to form a high-precision image in the distorted state {FIG. 2 (B2)}. For example, a beam diameter of 40 μm (6
00dpi) and a magnification difference in the main scanning direction (Y) of about 5 μm is acceptable, but when β ≒ about 10 °, the magnification difference is 10 to
Since it is about 20 μm, it becomes unacceptable. As described above, if a telecentric scanning lens system (SL) is used on the surface to be scanned (PC) side in the main scanning section, the main scanning of the entire laser beam (LB) is performed regardless of the inclination of the surface to be scanned (PC). Direction (Y)
However, an expensive and large scanning lens system (SL) causes an increase in the size of the entire system and a significant increase in cost.

【0024】走査レンズ系(SL)の大型化やコストアップ
なしに複数ビーム(LB)の主走査方向(Y)の倍率を揃える
ため、本走査システムでは2つのタイプの倍率調整方式
を採用している。以下に説明する「絞り偏芯タイプ」と
「光源偏芯タイプ」である。いずれか一方の方式により
倍率調整を行っても両方の方式により倍率調整を行って
も、各レーザビーム(LB1,LB2)の走査幅の差を小さくす
ることが可能である。
In order to make the magnification in the main scanning direction (Y) of a plurality of beams (LB) uniform without increasing the size and cost of the scanning lens system (SL), the present scanning system employs two types of magnification adjustment methods. I have. The "aperture eccentric type" and the "light source eccentric type" described below. The difference in the scanning width of each laser beam (LB1, LB2) can be reduced by adjusting the magnification by either one of the methods or by adjusting the magnification by the two methods.

【0025】「絞り偏芯タイプ」の倍率調整方式は、レ
ーザビーム(LB1,LB2)間の主走査方向(Y)の倍率差が小さ
くなるように、初期状態にあるスリット板(ST)を副走査
方向(X)に平行偏芯させる方式である。スリット板(ST)
を副走査方向(X)に平行偏芯させたときの副走査断面構
成を図2(C1)に示し、被走査面(PC)上で各レーザビーム
(LB1,LB2)が形成する走査線を図2(C2)に示す。また、
そのときの副走査断面における2本のレーザビーム(LB
1,LB2)の光路を図3(B)に示す。図3(B)に示すように、
ポイント(P)から発せられたレーザビーム(LB1)の主光線
(一点鎖線)は、光軸(AX)に対してθBの角度で走査レン
ズ系(SL)に入射する。
In the magnification adjustment method of the "aperture eccentric type", the slit plate (ST) in the initial state is set to the auxiliary state so that the magnification difference in the main scanning direction (Y) between the laser beams (LB1, LB2) is reduced. This is a method of eccentricity parallel in the scanning direction (X). Slit plate (ST)
Fig. 2 (C1) shows the sub-scanning cross-sectional configuration when the laser beam is decentered parallel to the sub-scanning direction (X).
The scanning line formed by (LB1, LB2) is shown in FIG. Also,
At that time, the two laser beams (LB
1, (LB2) is shown in FIG. 3 (B). As shown in FIG.
Chief ray of laser beam (LB1) emitted from point (P)
The dashed line enters the scanning lens system (SL) at an angle of θB with respect to the optical axis (AX).

【0026】図3(A)に示す副走査断面光路と図3(B)に
示す副走査断面光路とを比較すると分かるように、スリ
ット板(ST)を平行偏芯させても被走査面(PC)上でのポイ
ント(P")位置(結像位置)は変わらない。しかし、スリッ
ト板(ST)を副走査方向{X,正(+)側}に平行偏芯させる
と、副走査断面において走査レンズ系(SL)に入射するレ
ーザビーム(LB1)の主光線の入射角がθAからθBへと変
化する(θA≠θB)。このため、主走査断面において走査
角が大きい画角での主走査方向(Y)の結像位置が変化す
る。つまり、主走査方向(Y)の倍率変化(言い換えれば走
査幅変化)により、図2(C2)に示すように被走査面(PC)
上での像面の歪曲状態が変化することになる。
As can be seen from a comparison between the sub-scanning section optical path shown in FIG. 3A and the sub-scanning section optical path shown in FIG. 3B, even if the slit plate (ST) is decentered in parallel, the surface to be scanned ( The point (P ") position (imaging position) on PC) does not change. However, when the slit plate (ST) is decentered parallel to the sub-scanning direction {X, positive (+) side}, the sub-scanning section In (2), the incident angle of the principal ray of the laser beam (LB1) incident on the scanning lens system (SL) changes from θA to θB (θA ≠ θB). The imaging position in the main scanning direction (Y) changes, that is, due to a change in magnification (in other words, a change in scanning width) in the main scanning direction (Y), as shown in FIG.
The state of distortion of the image plane above will change.

【0027】図2(C2)に示す歪曲状態は、図2(A2)と同
様、極値をもつ糸巻型であり、その極値を中心として正
(+)側と負(-)側とで対称になっている。したがって、ス
リット板(ST)の平行偏芯前の状態{図2(B2)}と比べる
と、ビーム間の主走査方向(Y)の倍率差は小さくなる。
このようにして、主走査断面に対する被走査面(PC)の傾
き角がαからβへと変化しても、複数ビーム(LB)の主走
査方向(Y)の倍率を揃えることが可能となる。しかも、
走査レンズ系(SL)をテレセントリックにする必要がない
ので、それによる大型化やコストアップも生じない。
The distorted state shown in FIG. 2 (C2) is a pincushion type having an extreme value, as in FIG. 2 (A2).
It is symmetric on the (+) side and the negative (-) side. Therefore, as compared with the state before the parallel eccentricity of the slit plate (ST) {FIG. 2 (B2)}, the magnification difference between the beams in the main scanning direction (Y) becomes smaller.
In this way, even if the tilt angle of the scanned surface (PC) with respect to the main scanning cross section changes from α to β, it is possible to make the magnification of the multiple beams (LB) in the main scanning direction (Y) uniform. . Moreover,
Since it is not necessary to make the scanning lens system (SL) telecentric, the size and cost do not increase.

【0028】ここで、スリット板(ST)の移動方向と歪曲
極値の移動方向との関係を説明する。説明を簡単にする
ため、走査レンズ系(SL)が糸巻型の歪曲特性を有するも
のとする。つまり、走査レンズ系(SL)に対する主光線
(一点鎖線)の入射角度の絶対値が大きいほど、主走査方
向(Y)の倍率が大きくなるものとする。またここでは、
傾き角度β=0°とする。図4(A1)にスリット板(ST)が
初期状態にあるとき(平行偏芯前)の副走査断面における
光路を示し、そのときの被走査面(PC)上での像面の歪曲
状態を図4(A2)に示す。また、スリット板(ST)を副走査
方向(X)に平行偏芯させたときの副走査断面における光
路を図4(B1)に示し、そのときの被走査面(PC)上での像
面の歪曲状態を図4(B2)に示す。なお図4(A2,B2)中、
黒丸(●)は歪曲極値(つまり主走査方向(Y)の倍率が極小
となる像位置)を示している。
Here, the relationship between the moving direction of the slit plate (ST) and the moving direction of the extreme distortion will be described. For simplicity, it is assumed that the scanning lens system (SL) has a pincushion-type distortion characteristic. That is, the chief ray for the scanning lens system (SL)
It is assumed that the magnification in the main scanning direction (Y) increases as the absolute value of the incident angle (dotted line) increases. Also here
The inclination angle β is set to 0 °. FIG. 4 (A1) shows the optical path in the sub-scan section when the slit plate (ST) is in the initial state (before parallel eccentricity), and shows the distortion state of the image plane on the surface to be scanned (PC) at that time. It is shown in FIG. 4 (A2). FIG. 4 (B1) shows an optical path in the sub-scan section when the slit plate (ST) is decentered parallel to the sub-scan direction (X), and the image plane on the scanned surface (PC) at that time is shown. Is shown in FIG. 4 (B2). In FIG. 4 (A2, B2),
Black circles (●) indicate the extreme distortion values (that is, image positions where the magnification in the main scanning direction (Y) is minimal).

【0029】図4(A1)から分かるように、3つのポイン
ト(P1,P1',P1")は互いに共役関係にあり、3つのポイン
ト(P2,P2',P2")も互いに共役関係にある。したがって、
スリット板(ST)を副走査断面内で平行偏芯させても{図
4(A1)→図4(B1)}、ポイント(P1,P1',P1")やポイント
(P2,P2',P2")の位置は変わらない。また図4(A1)の状態
では、各ポイント(P1,P2)から発せられたレーザビーム
(LB1,LB2)の主光線が、光軸(AX)に対してθ1A,θ2Aの
角度でそれぞれ走査レンズ系(SL)に入射する。レーザダ
イオード(LD1,LD2),スリット板(ST)は、共に初期状態
にあるので、θ1A=-θ2Aである。
As can be seen from FIG. 4 (A1), the three points (P1, P1 ', P1 ") are conjugate with each other, and the three points (P2, P2', P2") are also conjugate with each other. . Therefore,
Even if the slit plate (ST) is decentered in parallel in the sub-scan section, {Fig. 4 (A1) → Fig. 4 (B1)}, points (P1, P1 ', P1 ") and points
The position of (P2, P2 ', P2 ") does not change. Also, in the state of FIG. 4 (A1), the laser beam emitted from each point (P1, P2)
The principal rays of (LB1, LB2) enter the scanning lens system (SL) at angles of θ1A and θ2A with respect to the optical axis (AX), respectively. Since both the laser diodes (LD1, LD2) and the slit plate (ST) are in the initial state, θ1A = −θ2A.

【0030】図4(A1)の状態では、θ1A>0である。こ
の状態から、図4(B1)に示すようにスリット板(ST)を正
(+)方向に平行偏芯させると、|θ1A|>|θ1B|,|
θ2A|<|θ2B|の関係が生じる。つまり、歪曲極値が
光軸(AX)上に位置する状態{図4(A2)}から、正(+)方向
に移動した状態{図4(B2)}へと変化することになる。こ
れは、極値から外れた歪曲領域が使用されるように主光
線が走査レンズ系(SL)を通過するためである。θ1A<0
の場合には、スリット板(ST)を正(+)方向に平行偏芯さ
せると、|θ1A|<|θ1B|,|θ2A|>|θ2B|の関
係が生じる。したがって、歪曲極値は負(-)方向に移動
することになる。
In the state shown in FIG. 4A, θ1A> 0. From this state, the slit plate (ST) is turned upright as shown in FIG.
When decentered parallel to the (+) direction, | θ1A |> | θ1B |, |
θ2A | <| θ2B | That is, the state where the extreme distortion value is located on the optical axis (AX) {FIG. 4 (A2)} changes to the state where the distortion extreme value moves in the positive (+) direction {FIG. 4 (B2)}. This is because the chief ray passes through the scanning lens system (SL) so that a distorted area deviating from the extreme value is used. θ1A <0
In the case of (1), when the slit plate (ST) is decentered in parallel in the positive (+) direction, a relationship of | θ1A | <| θ1B |, | θ2A |> | θ2B | occurs. Therefore, the distortion extremum moves in the negative (-) direction.

【0031】樽型の歪曲状態を含めて考えると、スリッ
ト板(ST)の移動方向と歪曲極値の移動方向との関係は
(歪曲状態が糸巻型,樽型にかかわらず)、以下の表1に
示すようになる。走査レンズ系(SL)の歪曲特性は走査レ
ンズ系(SL)に対する入射角度に依存するため、その入射
角度をなるべく大きくする方が、少ない平行偏芯量で歪
曲の使用範囲をダイナミックに変化させることができ
る。逆に、入射角度があまり大きすぎると、わずかな平
行偏芯量で主走査方向(Y)の倍率が大きく変化してしま
う。したがって、上記入射角度を適切に設定する必要が
ある。これは、スリット板(ST)の位置を光軸(AX)上のど
こに設定するかにより調節可能である。
Considering the barrel-shaped distortion state, the relationship between the moving direction of the slit plate (ST) and the moving direction of the distortion extreme value is as follows.
(Irrespective of the pincushion type and the barrel type), as shown in Table 1 below. Since the distortion characteristics of the scanning lens system (SL) depend on the angle of incidence on the scanning lens system (SL), increasing the angle of incidence as much as possible will dynamically change the range of distortion with a small amount of parallel eccentricity. Can be. Conversely, if the incident angle is too large, the magnification in the main scanning direction (Y) will change significantly with a slight amount of parallel eccentricity. Therefore, it is necessary to appropriately set the incident angle. This can be adjusted by setting the position of the slit plate (ST) on the optical axis (AX).

【0032】[0032]

【表1】 [Table 1]

【0033】次に、「光源偏芯タイプ」の倍率調整方式
を説明する。「光源偏芯タイプ」の倍率調整方式は、レ
ーザビーム(LB1,LB2)間の主走査方向(Y)の倍率差が小さ
くなるように、各レーザダイオード(LD1,LD2)の配置の
対称中心を副走査方向(X)に平行偏芯させる方式であ
る。その平行偏芯は、初期状態にあるレーザダイオード
アレイ(LD)を副走査方向(X)に移動させることにより行
われる。レーザダイオードアレイ(LD)を副走査方向{X,
負(-)側}に移動させたときの副走査断面における2本の
レーザビーム(LB1,LB2)の光路を図3(C)に示す(OP≠O
Q)。図3(C)中、ポイント(Q)は一方のレーザダイオード
(LD1)に相当する物点であり、その共役点が偏向面(PS)
上のポイント(Q')と被走査面(PC)上のポイント(Q")であ
る。また図3(C)に示すように、ポイント(Q)から発せら
れたレーザビーム(LB1)の主光線(一点鎖線)は、光軸(A
X)に対してθCの角度で走査レンズ系(SL)に入射する。
Next, the magnification adjustment method of the "light source eccentric type" will be described. The magnification adjustment method of the `` light source eccentric type '' adjusts the symmetry center of the arrangement of each laser diode (LD1, LD2) so that the magnification difference in the main scanning direction (Y) between the laser beams (LB1, LB2) becomes small. This is a method of eccentricity parallel in the sub-scanning direction (X). The parallel eccentricity is performed by moving the laser diode array (LD) in the initial state in the sub-scanning direction (X). The laser diode array (LD) is moved in the sub-scanning direction {X,
FIG. 3C shows the optical path of the two laser beams (LB1, LB2) in the sub-scanning section when the laser beam is moved to the (negative (-) side).
Q). In FIG. 3 (C), point (Q) is one laser diode
Object point corresponding to (LD1), the conjugate point of which is the deflection surface (PS)
The upper point (Q ') and the point (Q ") on the scanned surface (PC). As shown in FIG. 3C, the main point of the laser beam (LB1) emitted from the point (Q) is shown. The ray (dashed line) is the optical axis (A
X) enters the scanning lens system (SL) at an angle of θC.

【0034】図3(A)に示す副走査断面光路と図3(C)に
示す副走査断面光路とを比較すると分かるように、レー
ザダイオードアレイ(LD)を副走査方向{X,負(-)側}に移
動させると、被走査面(PC)上でのポイント(Q")位置(結
像位置)が変化するとともに(O'P'≠O'Q',O"P"≠O"Q")、
副走査断面において走査レンズ系(SL)に入射するレーザ
ビーム(LB1)の主光線の入射角もθAからθCへと変化す
る(θA≠θC)。このため、主走査断面において走査角が
大きい画角での主走査方向(Y)の結像位置が変化すると
ともに、副走査方向{X,負(-)側}の結像位置も変化す
る。つまり各走査線は、主走査方向(Y)の倍率変化によ
り変化した歪曲状態を有したまま、被走査面(PC)上で副
走査方向{X,負(-)側}にシフトすることになる。
As can be seen from a comparison between the optical path in the sub-scanning section shown in FIG. 3A and the optical path in the sub-scanning section shown in FIG. ) Side}, the point (Q ") position (imaging position) on the scanned surface (PC) changes and (O'P '≠ O'Q', O" P "≠ O" Q "),
In the sub-scan section, the incident angle of the principal ray of the laser beam (LB1) incident on the scanning lens system (SL) also changes from θA to θC (θA ≠ θC). Therefore, the imaging position in the main scanning direction (Y) at the angle of view with a large scanning angle in the main scanning section changes, and the imaging position in the sub-scanning direction {X, negative (−) side} also changes. That is, each scanning line shifts in the sub-scanning direction {X, negative (-) side} on the surface to be scanned (PC) while having the distortion state changed by the change in magnification in the main scanning direction (Y). Become.

【0035】上記歪曲状態は、図2(C2)と同様、極値を
もつ糸巻型であり、その極値を中心として正(+)側と負
(-)側とでほぼ対称となる{ただし光軸(AX)に対しては非
対称である。}。したがって、レーザダイオードアレイ
(LD)の移動前の状態{図2(B2)}と比べると、ビーム間の
主走査方向(Y)の倍率差は小さくなる。このようにし
て、主走査断面に対する被走査面(PC)の傾き角がαから
βへと変化しても、複数ビーム(LB)の主走査方向(Y)の
倍率を揃えることが可能となる。しかも、走査レンズ系
(SL)をテレセントリックにする必要がないので、それに
よる大型化やコストアップも生じない。
The distortion state is a pincushion type having an extreme value, as in FIG. 2 (C2), and a positive (+) side and a negative
It is almost symmetrical with the (-) side {however, it is asymmetrical with respect to the optical axis (AX). }. Therefore, the laser diode array
The magnification difference in the main scanning direction (Y) between the beams is smaller than the state before the movement of (LD) {FIG. 2 (B2)}. In this way, even if the tilt angle of the scanned surface (PC) with respect to the main scanning cross section changes from α to β, it is possible to make the magnification of the multiple beams (LB) in the main scanning direction (Y) uniform. . Moreover, the scanning lens system
Since it is not necessary to make (SL) telecentric, there is no increase in size and cost.

【0036】前述した被走査面(PC)の傾き角の変化(α
→β)は、例えば、走査システムが適用される被走査面
(PC)の傾きが設計時のものと異なる場合(例えば、種類
の異なる装置に適用する場合)や走査システムに配置誤
差・工作誤差がある場合に生じるので、そのような場合
には上記の少なくとも一方の方式により倍率調整を行え
ば、各レーザビーム(LB1,LB2)の走査幅の差を小さくす
ることが可能である。また、被走査面(PC)の傾き角に変
化がなくても、配置誤差・工作誤差に伴う主走査方向
(Y)の倍率に変化があれば、それを調整することが可能
である。
The change in the inclination angle (α) of the surface to be scanned (PC) described above (α
→ β) is, for example, the scanned surface to which the scanning system is applied
This occurs when the inclination of the (PC) is different from that at the time of design (for example, when applied to a different type of device) or when there is a positioning error or a machining error in the scanning system. If the magnification is adjusted by one method, it is possible to reduce the difference in the scanning width of each laser beam (LB1, LB2). Also, even if there is no change in the tilt angle of the surface to be scanned (PC), the main scanning direction due to placement errors and machining errors
If there is a change in the magnification of (Y), it is possible to adjust it.

【0037】上述したマルチビーム走査システムには、
2つのレーザダイオード(LD1,LD2)を有するレーザダイ
オードアレイ(LD)が用いられているが、図5(A),(B)に
示すように、独立した2つのレーザダイオード(LD1,LD
2)を用いて2つの光源を構成してもよい。その場合、各
レーザダイオード(LD1,LD2)から発せられたレーザビー
ム(LB1,LB2)を、コリメータレンズ(CL1,CL2)で集光して
略平行ビーム又は収束ビームにし、ビームスプリッタ(B
S)で2本のレーザビーム(LB1,LB2)を合成するようにす
ればよい。スリット板(ST)は、図5(A)に示すようにビ
ームスプリッタ(BS)の射出側に配置すればよい。また図
5(B)に示すように、コリメータレンズ(CL1,CL2)とビー
ムスプリッタ(BS)との間に、スリット板(ST1,ST2)をそ
れぞれ配置してもよい。
The multi-beam scanning system described above includes
Although a laser diode array (LD) having two laser diodes (LD1, LD2) is used, as shown in FIGS. 5A and 5B, two independent laser diodes (LD1, LD2) are used.
Two light sources may be configured using the method 2). In that case, the laser beams (LB1, LB2) emitted from the respective laser diodes (LD1, LD2) are condensed by the collimator lenses (CL1, CL2) into substantially parallel beams or convergent beams, and the beam splitter (B
In S), two laser beams (LB1, LB2) may be combined. The slit plate (ST) may be arranged on the emission side of the beam splitter (BS) as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 5B, slit plates (ST1, ST2) may be arranged between the collimator lenses (CL1, CL2) and the beam splitter (BS), respectively.

【0038】スリット板(ST)やレーザダイオードアレイ
(LD)の移動は、手動操作により行ってもよいが、レーザ
ビーム(LB1,LB2)間の主走査方向(Y)の倍率差を検出し
て、スリット板(ST)を自動的に移動させるようにしても
よい。例えば、主走査方向(Y)に沿って走査領域外に2
つのセンサー(例えばフォトダイオード)を配置し、実際
の走査前にプレスキャンを行う。一方のレーザビーム(L
B1)を各センサーが検出したときの時間差がそのレーザ
ビーム(LB1)の走査幅に相当し、他方のレーザビーム(LB
2)を各センサーが検出したときの時間差がそのレーザビ
ーム(LB2)の走査幅に相当する。つまり、時間差が短い
ほどそのレーザビームの走査幅は長いことになる。した
がって、その時間差のズレ量(すなわち走査幅の差)がレ
ーザビーム(LB1,LB2)間の主走査方向(Y)の倍率差に相当
する。レーザビーム(LB1,LB2)間の主走査方向(Y)の倍率
差と、スリット板(ST)等の位置(つまり移動方向,移動
量等の調整データ)と、の関係を規定するプログラム等
を用いた制御により、その倍率差が小さくなるように駆
動素子(ソレノイド,アクチュエータ,ステッピングモ
ーター等)でスリット板(ST)等を副走査方向(X)に微小量
移動させる。
Slit plate (ST) and laser diode array
The movement of the (LD) may be performed by a manual operation.However, the magnification difference in the main scanning direction (Y) between the laser beams (LB1, LB2) is detected, and the slit plate (ST) is automatically moved. You may do so. For example, two pixels outside the scanning area along the main scanning direction (Y)
Two sensors (for example, photodiodes) are arranged and pre-scanning is performed before actual scanning. One laser beam (L
The time difference when each sensor detects (B1) corresponds to the scanning width of that laser beam (LB1), and the other laser beam (LB
The time difference when 2) is detected by each sensor corresponds to the scanning width of the laser beam (LB2). That is, the shorter the time difference, the longer the scanning width of the laser beam. Therefore, the time difference (that is, the difference in the scanning width) of the time difference corresponds to the magnification difference in the main scanning direction (Y) between the laser beams (LB1, LB2). A program or the like that defines the relationship between the magnification difference in the main scanning direction (Y) between the laser beams (LB1, LB2) and the position of the slit plate (ST) and the like (that is, adjustment data such as the moving direction and the moving amount) is provided. With the control used, the slit plate (ST) or the like is moved by a small amount in the sub-scanning direction (X) by a driving element (solenoid, actuator, stepping motor, etc.) so that the magnification difference becomes small.

【0039】[0039]

【実施例】以下、本発明を実施したマルチビーム走査シ
ステムの構成を、コンストラクションデータを挙げて更
に具体的に説明する。以下に挙げる実施例は前述した実
施の形態(図1)とほぼ同じ基本構造を有しており、光源
ブロック,ポリゴンブロック及び走査レンズブロックの
合計3つのブロックから成っている。また、実施例のコ
ンストラクションデータにおいて、Si(i=0,1,2,3,...)
は各ブロックにおいて光源側から数えてi番目の面、ri
(i=1,2,3,...)は面Siの曲率半径(シリンダ面については
各方向X,Yの曲率半径riX,riYを示す。)、di(i=1,2,
3,...)は各ブロックにおいて光源側から数えてi番目の
軸上面間隔を示している。さらに、Ni(i=1,2,3,...)は
各ブロックにおいて光源側から数えてi番目の光学要素
の波長780nmのレーザービームに対する屈折率を示して
いる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of a multi-beam scanning system embodying the present invention will be described more specifically with reference to construction data. The embodiment described below has substantially the same basic structure as that of the above-described embodiment (FIG. 1), and includes a total of three blocks of a light source block, a polygon block, and a scanning lens block. Further, in the construction data of the embodiment, Si (i = 0, 1, 2, 3, ...)
Is the ith surface, ri, counted from the light source side in each block.
(i = 1, 2, 3,...) are the radii of curvature of the surface Si (for the cylinder surface, the radii of curvature riX, riY in the respective directions X, Y are shown), di (i = 1, 2,.
3,...) Indicate the i-th axial upper surface distance counted from the light source side in each block. Further, Ni (i = 1, 2, 3,...) Indicates the refractive index of the i-th optical element counted from the light source side with respect to the laser beam having a wavelength of 780 nm in each block.

【0040】また各ブロック中、XDE等のデータが付さ
れている面Siは、「グローバルポイント」を原点とするグ
ローバル座標系で表されており、それ以外の面は1つ前
の面基準の座標系で表されている。「グローバルポイン
ト」は、ポリゴンミラー(PM)の反射面(偏向面)付近にあ
り、グローバル座標系は走査レンズ系(SL)側にZ軸の正
方向をとり、偏向面(PS)内にZ軸と直交するY軸をとる右
手座標系である。XDE,YDE,ZDEは各々その面頂点のX座
標,Y座標,Z座標を表し、ADE,BDE,CDEは各々X軸回り,
Y軸回り,Z軸回りの回転角をdegreeで表したものであ
る。
In each block, a surface Si to which data such as XDE is attached is represented by a global coordinate system having a "global point" as an origin. Expressed in a coordinate system. The `` global point '' is near the reflection surface (deflection surface) of the polygon mirror (PM), the global coordinate system takes the positive direction of the Z axis toward the scanning lens system (SL), and the Z This is a right-handed coordinate system that takes the Y axis orthogonal to the axis. XDE, YDE, and ZDE represent the X, Y, and Z coordinates of the surface vertex, respectively, and ADE, BDE, and CDE each around the X axis.
The rotation angles around the Y axis and Z axis are expressed in degrees.

【0041】*印が付された面は軸対称非球面であり、
その面形状はレンズの面頂点を原点とする直交座標(x,
y,z)を用いた以下の式(AS1)で定義される。その非球面
データを他のデータと併せて示す。また、シリンダ面の
面形状はレンズの面頂点を原点とする直交座標(x,y,z)
を用いた以下の式(CS)で定義される。
The surfaces marked with * are axisymmetric aspheric surfaces,
The surface shape is the rectangular coordinates (x,
(y, z) is defined by the following equation (AS1). The aspheric data is shown together with other data. The surface shape of the cylinder surface is orthogonal coordinates (x, y, z) with the vertex of the lens as the origin.
Is defined by the following formula (CS) using

【0042】 z=(C0・H2)/[1+√{1-(1+K)・C02・H2}]+(A・H4+B・H6+C・H8+D・H10) …(AS1) z=(C0・x2)/{1+√(1-C02・x2)} …(CS) ただし、式(AS1)中、 z :高さHの位置での光軸(AX)方向の基準面からの変位
量(H2=x2+y2)、 H :光軸(AX)に対して垂直な方向の高さ、 C0:曲率(=1/曲率半径)、 K :円錐定数、 A,B,C,D:非球面係数、 である。
Z = (C0 · H 2 ) / [1 + √ {1- (1 + K) · C0 2 · H 2 }] + (A · H 4 + B · H 6 + C · H 8 + D・ H 10 )… (AS1) z = (C0 × 2 ) / {1 + √ (1-C0 2 × 2 )}… (CS) where, in the formula (AS1), z: position of height H , Displacement amount from the reference plane in the optical axis (AX) direction (H 2 = x 2 + y 2 ), H: height in the direction perpendicular to the optical axis (AX), C0: curvature (= 1 / Radius of curvature), K: conical constant, A, B, C, D: aspheric coefficient.

【0043】#印が付された面は非軸対称非球面であ
り、その面形状はレンズの面頂点を原点とする直交座標
(x,y,z)を用いた以下の式(AS2)で定義される。その非球
面データを他のデータと併せて示す。なお、第4レンズ
(G4)の面S7の非軸対称性については、Y軸方向の平行偏
芯(YDE)と合わせて非軸対称非球面としている。
The surface marked with # is a non-axisymmetric aspherical surface, and its surface shape is orthogonal coordinates with the origin at the vertex of the lens surface.
It is defined by the following equation (AS2) using (x, y, z). The aspheric data is shown together with other data. The fourth lens
The non-axial symmetry of the surface S7 in (G4) is a non-axisymmetric aspheric surface together with the parallel eccentricity (YDE) in the Y-axis direction.

【0044】[0044]

【数1】 ただし、式(AS2)中、 a(i,j):非球面係数、 である。(Equation 1) Here, in the equation (AS2), a (i, j): aspheric coefficient.

【0045】 [0045]

【0046】 [0046]

【0047】 [0047]

【0048】図6にα=0°での本実施例の光学構成を示
し、図8にβ=5.27°での本実施例の光学構成を示す。
図6,図8中、(A)は主走査断面、(B)は副走査断面の構
成を示している。ここでは、副走査方向(X)にレーザダ
イオードが14μm間隔で4つ並んだレーザダイオードア
レイ(LD)を光源として想定しており、いずれも偏向角が
±30°、各ビーム間隔が42μm(600dpi)となっている。
図7にα=0°での光軸(AX)近傍の走査線配置を示し、図
9にβ=5.27°での光軸(AX)近傍の走査線配置{スリット
板(ST)の偏芯前}を示し、図10にβ=5.27°での光軸(A
X)近傍の走査線配置{スリット板(ST)の+0.5mm偏芯後}を
示す。図7,図9,図10の各グラフにおいて、縦軸は
主走査方向(Y)の座標(delta IMG Y,mm)であり、横軸は
副走査方向(X)の座標(delta IMG X,mm)である。4本の
レーザビームの主走査方向(Y)の倍率差は、図7の場合
1.6μm、図9の場合7.4μm、図10の場合2.1μmで
あり、主走査方向(Y)の倍率差はスリット板(ST)の偏芯
により補正されていることが分かる。また図9から、光
源位置を副走査方向(X)に平行偏芯させるだけでも効果
が得られることが分かる。
FIG. 6 shows the optical configuration of this embodiment when α = 0 °, and FIG. 8 shows the optical configuration of this embodiment when β = 5.27 °.
6 and 8, (A) shows the configuration of the main scanning section, and (B) shows the configuration of the sub-scanning section. Here, a laser diode array (LD) in which four laser diodes are arranged at 14 μm intervals in the sub-scanning direction (X) is assumed as a light source, and each has a deflection angle of ± 30 ° and a beam interval of 42 μm (600 dpi). ).
FIG. 7 shows a scanning line arrangement near the optical axis (AX) at α = 0 °, and FIG. 9 shows a scanning line arrangement near the optical axis (AX) at β = 5.27 ° {Eccentricity of the slit plate (ST). FIG. 10 shows the optical axis (A at β = 5.27 °).
X) shows the arrangement of scanning lines in the vicinity {after +0.5 mm eccentricity of the slit plate (ST)}. 7, 9, and 10, the vertical axis represents the coordinates (delta IMG Y, mm) in the main scanning direction (Y), and the horizontal axis represents the coordinates (delta IMG X, mm). The magnification difference in the main scanning direction (Y) of the four laser beams is the case of FIG.
It is 1.6 μm, 7.4 μm in FIG. 9 and 2.1 μm in FIG. 10, and it is understood that the magnification difference in the main scanning direction (Y) is corrected by the eccentricity of the slit plate (ST). Further, from FIG. 9, it can be seen that the effect can be obtained only by causing the light source position to be decentered in parallel in the sub scanning direction (X).

【0049】[0049]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、主
走査断面に対する被走査面の傾き角が変化しても、走査
レンズ系の大型化やコストアップなしに複数ビームの主
走査方向の倍率を揃えることが可能なマルチビーム走査
システムを実現することができる。また、被走査面の傾
き角が変化しなくても、配置誤差・工作誤差に伴う主走
査方向の倍率の変化を調整することが可能である。
As described above, according to the present invention, even if the inclination angle of the surface to be scanned with respect to the main scanning section changes, the size of the scanning lens system in the main scanning direction can be increased without increasing the size and cost. A multi-beam scanning system capable of making the magnifications uniform can be realized. Further, even if the inclination angle of the surface to be scanned does not change, it is possible to adjust a change in magnification in the main scanning direction due to an arrangement error or a machining error.

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

【図1】実施の形態の概略構成を示す斜視図。FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an embodiment.

【図2】実施の形態による主走査方向の倍率調整を説明
するための模式図。
FIG. 2 is a schematic diagram for explaining magnification adjustment in a main scanning direction according to the embodiment.

【図3】実施の形態による主走査方向の倍率調整を説明
するための光路図。
FIG. 3 is an optical path diagram for explaining magnification adjustment in a main scanning direction according to the embodiment.

【図4】実施の形態におけるスリット板の移動方向と歪
曲極値の移動方法との関係を説明するための模式図。
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a relationship between a moving direction of a slit plate and a method of moving a distortion extreme value in the embodiment.

【図5】他の実施の形態の要部構成を示す模式図。FIG. 5 is a schematic view showing a configuration of a main part of another embodiment.

【図6】α=0°での実施例の主走査断面及び副走査断面
を示す光学構成図。
FIG. 6 is an optical configuration diagram showing a main scanning section and a sub-scanning section of the embodiment at α = 0 °.

【図7】α=0°での走査線配置を示すグラフ。FIG. 7 is a graph showing a scanning line arrangement at α = 0 °.

【図8】β=5.27°での実施例の主走査断面及び副走査
断面を示す光学構成図。
FIG. 8 is an optical configuration diagram showing a main scanning section and a sub-scanning section of the example at β = 5.27 °.

【図9】β=5.27°での走査線位置を示すグラフ。FIG. 9 is a graph showing scan line positions at β = 5.27 °.

【図10】β=5.27°でスリット板を平行偏芯させたと
きの走査線配置を示すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing a scanning line arrangement when the slit plate is decentered in parallel at β = 5.27 °.

【図11】従来例の問題点を説明するための模式図。FIG. 11 is a schematic diagram for explaining a problem of the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

LD …レーザダイオードアレイ(光源) LD1 …レーザダイオード(光源) LD2 …レーザダイオード(光源) LB …レーザビーム LB1 …レーザビーム LB2 …レーザビーム CL …コリメータレンズ ST …スリット板(絞り) CY …シリンダーレンズ CY1 …第1シリンダーレンズ CY2 …第2シリンダーレンズ PM …ポリゴンミラー(偏向手段) PS …偏向面 SL …走査レンズ系 G1 …第1レンズ G2 …第2レンズ G3 …第3レンズ G4 …第4レンズ FM …折り返しミラー PC …被走査面(感光体ドラム) AX …光軸 LD… Laser diode array (light source) LD1… Laser diode (light source) LD2… Laser diode (light source) LB… Laser beam LB1… Laser beam LB2… Laser beam CL… Collimator lens ST… Slit plate (aperture) CY… Cylinder lens CY1 … First cylinder lens CY2… Second cylinder lens PM… Polygon mirror (deflecting means) PS… Deflection surface SL… Scanning lens system G1… First lens G2… Second lens G3… Third lens G4… Fourth lens FM… Folding mirror PC: Scanned surface (photosensitive drum) AX: Optical axis

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ビームを発生する複数の光源と、その各
光源から発せられたビームを光束規制する絞りと、光束
規制された各ビームを偏向させる偏向手段と、偏向され
た各ビームが副走査方向に所定の間隔をあけた状態で被
走査面上を主走査方向に実質的な等速で走査するように
作用する走査レンズ系と、を備えたマルチビーム走査シ
ステムであって、 主走査方向の倍率が副走査方向の位置に応じて変化する
歪曲特性を前記走査レンズ系が有し、各ビーム間の主走
査方向の倍率差が小さくなるように、前記絞りが副走査
方向に平行偏芯しているか、あるいは平行偏芯可能に構
成されていることを特徴とするマルチビーム走査システ
ム。
1. A plurality of light sources for generating beams, a stop for restricting a light beam emitted from each of the light sources, a deflecting unit for deflecting each beam whose light beam has been regulated, and a sub-scanning unit for deflected each beam. A scanning lens system that acts to scan the surface to be scanned at a substantially constant speed in the main scanning direction at a predetermined interval in the main scanning direction. The scanning lens system has a distortion characteristic in which the magnification changes in accordance with the position in the sub-scanning direction, and the aperture is decentered parallel to the sub-scanning direction so that the magnification difference between the beams in the main scanning direction is reduced. A multi-beam scanning system, wherein the multi-beam scanning system is configured to be capable of parallel eccentricity.
【請求項2】 ビームを発生する複数の光源と、その各
光源から発せられたビームを光束規制する絞りと、光束
規制された各ビームを偏向させる偏向手段と、偏向され
た各ビームが副走査方向に所定の間隔をあけた状態で被
走査面上を主走査方向に実質的な等速で走査するように
作用する走査レンズ系と、を備えたマルチビーム走査シ
ステムであって、 主走査方向の倍率が副走査方向の位置に応じて変化する
歪曲特性を前記走査レンズ系が有し、各ビーム間の主走
査方向の倍率差が小さくなるように、前記各光源の配置
の対称中心が副走査方向に平行偏芯しているか、あるい
は平行偏芯可能に構成されていることを特徴とするマル
チビーム走査システム。
2. A plurality of light sources for generating beams, a diaphragm for restricting a light beam emitted from each light source, a deflecting means for deflecting each of the light beams regulated, and a sub-scanning means for deflecting each of the deflected beams. A scanning lens system that acts to scan the surface to be scanned at a substantially constant speed in the main scanning direction at a predetermined interval in the main scanning direction. The scanning lens system has a distortion characteristic in which the magnification of the light source changes according to the position in the sub-scanning direction, and the center of symmetry of the arrangement of the light sources is set so that the magnification difference between the beams in the main scanning direction is reduced. A multi-beam scanning system, wherein the multi-beam scanning system is configured to be eccentric or parallel eccentric in a scanning direction.
【請求項3】 ビームを発生する複数の光源と、その各
光源から発せられたビームを光束規制する絞りと、光束
規制された各ビームを偏向させる偏向手段と、偏向され
た各ビームが副走査方向に所定の間隔をあけた状態で被
走査面上を主走査方向に実質的な等速で走査するように
作用する走査レンズ系と、を備えたマルチビーム走査シ
ステムであって、 主走査方向の倍率が副走査方向の位置に応じて変化する
歪曲特性を前記走査レンズ系が有し、各ビーム間の主走
査方向の倍率差が小さくなるように、前記絞りと前記各
光源の配置の対称中心とが副走査方向に平行偏芯してい
るか、あるいは平行偏芯可能に構成されていることを特
徴とするマルチビーム走査システム。
3. A plurality of light sources for generating beams, a stop for restricting a beam emitted from each of the light sources, a deflecting unit for deflecting each beam whose beam has been regulated, and a sub-scanning unit for deflected each beam. A scanning lens system that acts to scan the surface to be scanned at a substantially constant speed in the main scanning direction at a predetermined interval in the main scanning direction. The scanning lens system has a distortion characteristic in which the magnification changes in accordance with the position in the sub-scanning direction, and the arrangement of the aperture and the light sources is symmetrical so that the magnification difference in the main scanning direction between the beams is reduced. A multi-beam scanning system characterized in that the center is parallel eccentric in the sub-scanning direction or is configured to be capable of parallel eccentricity.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007121335A (en) * 2005-10-24 2007-05-17 Fuji Xerox Co Ltd Optical scanning device and image forming apparatus
JP2007156481A (en) * 2005-12-07 2007-06-21 Palo Alto Research Center Inc Multiple beam scanning system and image forming apparatus
JP2009122327A (en) * 2007-11-14 2009-06-04 Canon Inc Multi-beam optical scanning device and image forming apparatus using the same

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