JP2004109347A

JP2004109347A - Scanning optical system

Info

Publication number: JP2004109347A
Application number: JP2002270181A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Iizuka; 飯塚　隆之
Original assignee: Pentax Corp
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2002-09-17
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-17
Also published as: JP4395293B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scanning optical system capable of adjusting the intervals between pieces of luminous flux on a surface to be scanned by moving one lens added to change the magnification of the whole scanning optical system. <P>SOLUTION: Pieces of laser luminous flux which are emitted from respective light emission points of a laser light source 10 and made parallel by a collimator lens 11 are once converged as a line image by a first cylindrical lens 13 in a sub-scanning direction and then relayed to the vicinity of the reflecting surface of a polygon mirror 15 by a second cylindrical lens 14. The pieces of laser luminous flux reflected by respective reflecting surfaces are made incident on a second optical system 20 while dynamically deflected in a principal scanning direction. The design sub-scanning magnification of the second cylindrical lens 14 is set to -×0.8 to ×1.2. The sub-scanning magnification of the whole scanning optical system is adjusted by moving the second cylindrical lens 14 along the axis, and the intervals between scanning lines on the scanned surface S are adjusted. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数の発光点から発光した複数の光束を、夫々、第１光学系によって偏向器の反射面の近傍において副走査方向に収束させるとともに、この偏向器によって主走査方向へ動的に偏向し、第２光学系によって走査対象面上に点状に収束させる走査光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の走査光学系によると、偏向器の一反射面での走査によって同時に複数本の走査線を走査対象面上に描画することができるので、各光束を夫々変調することによって、高速な印字が可能になる。
【０００３】
このような走査光学系の光源としては、特開昭５７−５４９１４号公報第１０図に示される様に、複数の発光点を有する単一の素子を用いることも可能であるし、特開昭６０−１２６６２０号公報に示される様に、夫々一個の発光点を有する複数の素子を用いることも可能である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
但し、これらの何れの光源を用いる走査光学系によっても、走査対象面上での光束同士の間隔が、正確に（一反射面での走査の間における走査対象面の移動量／光束本数となるように）調整されていなければ、上記特開昭５７−５４９１４号公報の第４図に示されるように、走査対象面上での走査線同士のピッチが不均一となってしまい（即ち、同時に描画された走査線同士の間隔と、別走査によって描画された走査線同士の間隔とがズレてしまい）、印刷される画像の品質を劣化させる。従って、何らかの手段によって、走査対象面上での光束同士の間隔を調整する必要がある。
【０００５】
例えば、上記特開昭６０−１２６６２０号公報記載の走査光学系のように、複数の素子を用いる場合には、各素子の位置を夫々調整して相対位置を変化させることによって、走査対象面上での光束同士の間隔を調整することができる。しかしながら、素子そのものを移動するとなると、その移動量が光学系全体の横倍率によって拡大されて、走査対象面上での光束の移動量（走査線の方向に直行する副走査方向への移動量）として現れてしまう。そのため、各素子の調整は、シビアにならざるを得ないので、非熟練者が簡単にできるものではない。
【０００６】
一方、特開昭５７−５４９１４号公報第１０図記載の走査光学系のように、複数の発光点を有する単一の素子を用いる場合には、発光点同士の間隔は設計値に安定するものの、他の光学部品との関係で発生する光学系全体の製造上の倍率誤差に因って光束同士の間隔が設計値からズレてしまった場合には、発光点同士の間隔を調整することで光束同士の間隔を変更することはできない。そこで、特開昭５７−５４９１４号公報第１０図記載の走査光学系では、同第５図に示すような３群構成を有するアフォーカル・アナモフィック・ズームレンズ系４３を、コリメータレンズ４２とシリンドリカルレンズ４４との間に配置して、光学系全体の倍率を補正することによって、走査対象面上でのレーザー光束同士の間隔を調整している。しかしながら、このようなアフォーカル・アナモフィック・ズームレンズ系４３は、本来の走査光学系の機能からは不要な構成であるので、徒にコストを上昇させてしまうものである。
【０００７】
そこで、本発明は、走査光学系全体の倍率を変化させるために追加されるレンズ枚数を最小限，即ち、１枚のみに止め、この一枚のレンズを移動させることで、走査対象面上での光束同士の間隔を調整することができる走査光学系の提供を、課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために案出された本発明による走査光学系は、光源から発した複数の光束を走査対象面上で主走査方向に走査する走査光学系であって、夫々光束を発する複数の発光点を有する光源と、この光源の各発光点から発した光束を、前記主走査方向においては平行光とするとともに、前記主走査方向に直交する副走査方向においては収束させる第１光学系と、この第１光学系によって前記各光束が前記副走査方向において収束される位置近傍において、これら各光束を同時に前記主走査方向へ動的に偏向する偏向器と、この偏向器によって同時に偏向された前記各光束を前記主走査方向及び前記主走査方向において前記走査対象面近傍に収束させる第２光学系とを備え、前記第１光学系は、副走査方向において前記各光束を一旦収束させる第１レンズ群と、この第１レンズ群によって形成された像を副走査方向においてリレーする第２レンズ群とからなることを、特徴とする。
【０００９】
このように構成されると、走査光学系としての本来の機能実現のために必要な第１光学系の第１レンズ群とポリゴンミラーとの間に、副走査方向においてリレーレンズとして機能する第２レンズ群を追加するという簡単な構造により、その第２レンズ群を光軸方向へ移動させることで、第１光学系全体の副走査方向における倍率（即ち、第１光学系によってポリゴンミラー近傍に形成された線像の発光点に対する倍率），従って、走査光学系全体の副走査方向における倍率を変化させて、走査対象面上における各光束の間隔（即ち、走査線同士の間隔）を調整することが可能となる。
【００１０】
しかも、このようにして第２レンズ群を移動させても、第２レンズ群の設計副走査倍率，及び、第２光学系全体の副走査倍率が適切に設定されていれば、第２光学系による焦点位置（スポット形成位置）は、走査対象面からあまりずれないので、走査対象面に形成される画像の画質を劣化させることがない。例えば、第１光学系の第２レンズ群の副走査方向における倍率がｍ_ＣＬ２が条件
−１．２＜ｍ_ＣＬ２＜−０．８
を満足し、第２光学系全体の副走査方向における倍率がｍ_ｚが条件
−１．１＜ｍ_ｚ＜−０．３
を満足していれば、画像の品質を十分高質に維持することができる。
【００１１】
第１光学系は、各光束を、その第１レンズ群と第２レンズ群との間において一旦副走査方向に収束させ、その第２レンズ群から、主走査方向において平行光とし且つ副走査方向において収束光として射出して、偏向器による偏向点の近傍に線像を形成すれば良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる走査光学系の実施の形態を説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態による走査光学系の構成を示す光学構成図である。この図１に示すように、この走査光学系１は、複数の発光点から夫々レーザー光束を発するレーザー光源１０，このレーザー光源１０から夫々発した各レーザー光束を主走査方向において平行光であって副走査方向において収束光とすることによって複数の線像を形成する第１光学系１１，その各側面がレーザー光束を反射する反射面として形成された正多角柱形状を有するともにその中心軸を中心に回転する偏向器であるポリゴンミラー１５，回転するポリゴンミラー１５の各反射面にて反射されることによって動的に偏向された各レーザー光束を夫々スポットとして収束させる第２光学系２０，及び、その外周面が走査対象面Ｓとして機能する感光ドラムから、構成されている。なお、以下の説明の理解を容易にするために、ポリゴンミラー１５の中心軸１５ａに直交する面と平行な方向を「主走査方向」と定義し、中心軸１５ａと平行な方向を「副走査方向」と定義する。
【００１４】
レーザー光源１０は、副走査方向（図１の上下方向）に並ぶように形成された各発光点から夫々レーザー光束を発散光として射出する単一素子からなるモノリシックマルチビームレーザーダイオードである。
【００１５】
第１光学系１１は、レーザー光源１０から夫々発した各レーザー光束を夫々平行光にするコリメータレンズ１２，このコリメータレンズ１２から平行光として入射した各レーザー光束を副走査方向にのみ一旦収束させることによって複数の線像を一旦形成する第１シリンドリカルレンズ１３及びこの第１シリンドリカルレンズ１３によって形成された複数の線像を副走査方向においてのみリレーする第２シリンドリカルレンズ１４から、構成されている。第１光学系１１を構成するコリメータレンズ１２及び第１シリンドリカルレンズ１３が、第１レンズ群に相当し、第２シリンドリカルレンズ１４が、第２レンズ群に相当する。
【００１６】
ポリゴンミラー１５は、第１光学系１１の第２シリンドリカルレンズ１４から射出された各レーザー光束が常時何れかの反射面に対して主走査方向において斜めに入射するとともに、当該第２シリンドリカルレンズ１４によってリレーされた各線像がその反射面の近傍に形成されるように、配置されている。このポリゴンミラー１５は、その中心軸１５ａを中心として回転するので、ある反射面に入射した各レーザー光束は、ポリゴンミラー１５の回転に伴ってその反射面に対する主走査方向の入射角が変化することによって、主走査方向へ動的に偏向される。
【００１７】
ポリゴンミラー１５によって動的に偏向された各レーザー光束は、主走査方向においては平行光束のまま、副走査方向においては収束点から発散しつつ、第２光学系２０に入射する。この第２光学系２０は、入射した各レーザー光束を、主走査方向においては走査対象面Ｓ上における光軸からｙ＝ｋ・θ（ｋ：走査係数，θ：光軸を基準としたレーザー光束の傾斜角）離れた位置に収束させ、副走査方向においては光軸に対して反転させて走査対象面Ｓ上に収束させる結像光学系である。従って、各レーザー光束によって走査対象面Ｓ上に形成されたスポットは、この走査対象面Ｓ上を、主走査方向に等速度に走査する。また、副走査方向において、ポリゴンミラー１５の各反射面と走査対象面Ｓとが第２光学系２０によってほぼ共役関係となっているために、各レーザー光束は、ポリゴンミラー１５のどの反射面によって反射されても、各反射面の僅かな傾き（いわゆる「面倒れ」）の有無に拘わらず、走査対象面Ｓにおける同一線上を走査する。
【００１８】
第２光学系２０は、より詳細には、第１レンズ群２１とこの第１レンズ群２１よりも走査対象面Ｓ側に配置される第２レンズ群２２とから、構成される。このうち、第１レンズ群２１は、主に主走査方向にレーザー光束を収束させるパワーを有する（主走査方向の結像作用を担う）レンズであり、第２レンズ群２２は、主に副走査方向にレーザー光束を収束させるパワーを有する（副走査方向の結像作用を担う）レンズである。第２光学系２０の光軸は、主走査方向においては、各反射面の中央にて反射されたレーザー光束のビーム軸と重なり、副走査方向においては、ポリゴンミラー１５の中心軸１５ａの中央に直交している。
【００１９】
なお、第２光学系２０を構成する各レンズ２１，２２のレンズ面は、回転非対称非球面である場合もあるが、そのような形状を持つレンズ面には本来の意味での光軸を、定義することができない。そのため、以下、「光軸」との文言は、各レンズ面の面形状を式によって表現する時に設定される原点を通る軸（光学面基準軸）との意味で、用いられるものとする。
【００２０】
ところで、副走査方向において、各光学部材の形状や組み付けに誤差が生じると、走査光学系全体としての倍率が変化してしまう。例えば、第１光学系１１に焦点距離誤差が生じると、ポリゴンミラー１５以前の光学系の倍率が変化するので、走査光学系全体としての倍率が変化してしまう。同様に、走査光学系２０を構成する各レンズ２１，２２の位置が設計位置から光軸方向にずれると、第２光学系２０の倍率が変化するので、走査光学系全体としての倍率が変化してしまう。そのようにして走査光学系全体としての倍率が設計値から変化する結果、走査対象面Ｓ上における各レーザー光束のスポット間の距離が、設計値からずれてしまうのである。また、レーザー光源１０の発光点間隔誤差もスポット間の距離に影響を与える。
【００２１】
このような走査光学系全体としての倍率変化を補正して、走査対象面Ｓ上における各レーザー光束のスポット間の距離を設計値に戻すために、本実施形態では、副走査方向における設計倍率（以下、「設計副走査倍率」という）ｍ_ＣＬ２が約−１倍（−１．２＜ｍ_ＣＬ２＜−０．８）である第２シリンドリカルレンズ１４を、第１光学系１１に追加し、第１シリンドリカルレンズ１３によって形成された各レーザー光束の線像を当該設計副走査倍率ｍ_ＣＬ２にてポリゴンミラー１５の反射面近傍にリレーする光学構成としたので、この第２シリンドリカルレンズ１４をその光軸方向に移動調整することによって、主走査方向におけるスポット結像位置に影響を与えることなく、副走査方向において、焦点位置ズレを最小限に抑えつつ、走査光学系全体の副走査倍率ｍ_ＣＬ２を設計副走査倍率ｍ_ＣＬ２から変化させている。
【００２２】
以下、第２シリンドリカルレンズ１４の設計副走査倍率ｍ_ＣＬ２を−１倍にすることによって、焦点位置ズレを最小限に抑えつつ倍率を変化させられる事を、図２を参照して説明する。
【００２３】
この図２は、第１シリンドリカルレンズ１３によって形成される線像（線像１）の位置に対して第２シリンドリカルレンズ１４を設計位置（線像１に対する設計副走査倍率ｍ_ＣＬ２が−１倍となる位置）から前後に移動した場合における当該第２シリンドリカルレンズ１４の倍率の変化と、当該第２シリンドリカルレンズ１４が線像１をリレーすることによって再結像された線像２の位置変化と、第２光学系２０が線像２をリレーすることによって再結像されるスポット位置（有限焦点位置）変化とを、グラフ化したものである。この図２から明らかなように、第２シリンドリカルレンズ１４の設計副走査倍率ｍ_ＣＬ２＝−１倍の場合であれば、この第２シリンドリカルレンズ１４を設計位置から前後に移動させることによってその倍率を変化させたとしても、線像２の形成位置は、第２シリンドリカルレンズ１４の設計位置において極小値をとる二次曲線状に変化する。従って、第２シリンドリカルレンズ１４の設計位置近辺における線像２の位置変化率及び位置変化量が小さい。
【００２４】
このように、第２シリンドリカルレンズ１４の設計副走査倍率ｍ_ＣＬ２を−１倍とすれば、当該第２シリンドリカルレンズ１４を光軸方向に移動することによって、線像２の位置変化率及び位置変化量を最小限に抑えつつ、その副走査倍率ｍ_ＣＬ２を設計副走査倍率ｍ_ＣＬ２＝−１から変化させることができる。しかも、第２光学系２０の全体としての副走査倍率（副走査方向における縦倍率）ｍ_ｚの絶対値が１未満である縮小光学系であれば、線像２の形成位置が多少変化しても、最終的に形成されるスポット位置の変化量も縮小される。従って、第２シリンドリカルレンズ１４の設計副走査倍率ｍ_ＣＬ２が−１倍から多少変動しても、最終的に形成されるスポットの焦点位置ズレを最小限に抑えつつ走査光学系全体としての副走査倍率を変化させることができる。本発明者が様々にシュミレーションをした結果、第２シリンドリカルレンズ１４の設計副走査倍率ｍ_ＣＬ２が−１．２倍から−０．８倍までの範囲内であって、第２光学系２０全体の副走査倍率ｍ_ｚが−１．１倍から−０．３倍であれば、第２シリンドリカルレンズ１４の移動に伴うスポット位置の変化量を、許容値内に抑えるられることが判った。
【００２５】
以下、設計副走査倍率ｍ_ＣＬ２が−１．２倍から−０．８倍までの範囲内に設定された第２シリンドリカルレンズ１４，及び副走査倍率ｍ_ｚが−１．１倍から−０．３倍である第２光学系２０を備える走査光学系１の実施例を、２例示す。
【００２６】
【実施例１】
図３は、実施例１の走査光学系１の主走査方向における光学構成図である。
【００２７】
実施例１では、走査係数ｋは１８０であり、第２光学系２０全体としての焦点距離は１８０．０ｍｍであり、走査対象面Ｓ上での走査幅（レーザー光束が走査される主走査方向幅）は２１６ｍｍである。
【００２８】
実施例１における第１光学系１１から走査対象面Ｓに至る光路上の各面の具体的数値構成を、表１に示す。なお、この表１に示された数値構成は、第１光学系１１及び第２光学系２０の夫々の光軸に対する近軸値である。
【００２９】
【表１】

表１において、「面番号」の数字は、第２光学系２０の面番号を示し、１乃至４が、第１レンズ群２１を構成する２枚のレンズの各レンズ面に対応し、５及び６が、第２レンズ群２２を構成する１枚のレンズの各レンズ面に対応する。また、表３において、「Ｒｙ」は、主走査方向における曲率半径（単位　［ｍｍ］）であり、「Ｒｚ」は、副走査方向における曲率半径（単位　［ｍｍ］，回転対称面の場合には省略）である。また、表１において、「面間隔」は、光軸上における次の面までの距離（単位　［ｍｍ］）であり、「屈折率」は、次の面までの間の媒質の設計波長に対する屈折率（空気については省略）である。
【００３０】
表１に示された第１シリンドリカルレンズ１３の前面は、シリンドリカル面であり、その後面は、平面である。
【００３１】
第２シリンドリカルレンズ１４の前面は、シリンドリカル面であり、その後面は、平面である。
【００３２】
第２光学系２０の第１レンズ群２１を構成する面番号１及び２のレンズ面は、夫々、回転対称非球面である。従って、その断面形状は、光軸からの半径（ｈ）の点における光軸での接平面からのサグ量Ｘ（ｈ）として、下記式（１）により表される。
【００３３】
Ｘ（ｈ）＝１／Ｒｙ・ｈ^２／［１＋√［１−（κ＋１）^２ｈ^２／Ｒｙ^２］］＋Ａ_４ｈ^４＋Ａ_６ｈ^６＋Ａ_８ｈ^８　　…（１）
式（１）において、Ｒｙは表１に挙げられた「曲率半径」、κは円錐係数、Ａ_４，Ａ_６，Ａ_８は、夫々、４次，６次，８次の非球面係数である。実施例１において面番号１及び２の各レンズ面の具体的形状を特定するために式（１）に適用される各係数を、表２に示す。
【００３４】
【表２】

第２光学系２０の第１レンズ群２１を構成する面番号３及び４のレンズ面は、夫々、球面である。
【００３５】
第２光学系２０の第２レンズ群２２を構成する面番号５のレンズ面は、アナモフィック非球面（即ち、主走査断面は光軸からの主走査方向の関数，副走査断面は曲率が光軸からの主走査方向の距離の関数として、独立に定義される非球面）である。従って、その主走査断面における形状は、光軸からの高さ（ｙ）の点における光軸での接平面からのサグ量Ｘ（ｙ）として、下記式（２）により表され、主走査方向の各高さ（ｙ）での副走査方向における形状は、円弧の曲率１／［Ｒｚ（ｙ）］として、下記式（３）により表される。
【００３６】

これら式（２），（３）において、Ｒｙは表１に挙げられた主走査方向における近軸曲率半径であり、Ｒｚは副走査方向における近軸曲率半径であり、κは円錐係数、ＡＭ_１，ＡＭ_２，ＡＭ_３，ＡＭ_４，ＡＭ_５，ＡＭ_６，ＡＭ_７，ＡＭ_８…は夫々主走査方向に関する１次，２次，３次，４次，５次，６次，７次，８次…の非球面係数であり、ＡＳ_１，ＡＳ_２，ＡＳ_３，ＡＳ_４，ＡＳ_５，ＡＳ_６，ＡＳ_７，ＡＳ_８…は夫々副走査方向に関する１次，２次，３次，４次，５次，６次，７次，８次…の非球面係数である。実施例１において面番号３のレンズ面の具体的形状を特定するためにこれら各式（２），（３）に適用される各係数を、表３に示す。
【００３７】
【表３】

また、面番号６のレンズ面は、球面である。
【００３８】
実施例１において、第２シリンドリカルレンズ１４の副走査倍率（設計副走査倍率）ｍ_ＣＬ２を計算すると、−１．００倍となり、−１．２倍から−０．８倍までの範囲内に含まれる。また、第２光学系２０全体の副走査倍率ｍ_ｚを計算すると、−０．４６倍となり、−１．１倍から−０．３倍までの範囲内に含まれる。
【００３９】
実施例１において、第２シリンドリカルレンズ（第２レンズ群）１４を設計位置（設計副走査倍率ｍ_ＣＬ２＝−１．００倍となる位置）から光軸に沿って前後に１．０ｍｍづつ移動させた場合における当該第２シリンドリカルレンズ（第２レンズ群）１４の副走査倍率ｍ_ＣＬ２，線像２の焦点位置変化量，及び走査対象面Ｓからの焦点ズレ量を、表４に列挙した。
【００４０】
【表４】

この表４に示すように、実施例１によると、第２シリンドリカルレンズ１４の副走査倍率ｍ_ＣＬ２を設計副走査倍率ｍ_ＣＬ２＝−１．００倍から上下約８％変化させても、走査対象面Ｓに対する焦点位置ズレ量は最大０．０７ｍｍに止まるので、焦点位置ズレに起因する解像度悪化を生じることなく、走査光学系全体の副走査倍率を調整することによって、走査対象面Ｓ上における走査線間隔を一定に揃えることが可能となる。
【００４１】
なお、実施例１の第２光学系２０の諸収差図を、図４に示す。図４（ａ）は、ｆθ誤差図（縦軸はｙ＝ｋθによって定まる走査対象面Ｓでの光軸からの高さｙ，横軸は走査対象面Ｓ上での実際のスポット位置とｙとのズレ量）であり、図４（ｂ）は、像面湾曲図（縦軸は走査対象面Ｓでの光軸からの高さｙ，横軸は光軸方向における焦点位置ズレであって、Ｓは副走査方向，Ｍは主走査方向のものである）である。
【００４２】
【実施例２】
図５は、実施例２の走査光学系１の主走査方向における光学構成図である。
【００４３】
実施例２では、走査係数ｋは２００であり、第２光学系２０全体としての焦点距離は２００．０ｍｍであり、走査対象面Ｓ上での走査幅（レーザー光束が走査される主走査方向幅）は３００ｍｍである。
【００４４】
実施例２における第１光学系１１から走査対象面Ｓに至る光路上の各面の具体的数値構成を、表５に示す。
【００４５】
【表５】

表５における各欄の意味は、上述した表１のものと同じである。
【００４６】
表５に示された第１シリンドリカルレンズ１３の前面は、シリンドリカル面であり、その後面は、平面である。
【００４７】
第２シリンドリカルレンズ１４の前面及び後面は、共にシリンドリカル面である。
【００４８】
第２光学系２０の第１レンズ群２１を構成する面番号１及び２のレンズ面は、夫々、回転対称非球面である。実施例２において面番号１及び２の各レンズ面の具体的形状を特定するために式（１）に適用される各係数を、表６に示す。
【００４９】
【表６】

第２光学系２０の第２レンズ群２２を構成する面番号３のレンズ面は、アナモフィック非球面である。実施例２において面番号３のレンズ面の具体的形状を特定するためにこれら各式（２），（３）に適用される各係数を、表７に示す。
【００５０】
【表７】

また、面番号４のレンズ面は、球面である。
【００５１】
実施例２において、第２シリンドリカルレンズ１４の副走査倍率（設計副走査倍率）ｍ_ＣＬ２を計算すると、−１．００倍となり、−１．２倍から−０．８倍までの範囲内に含まれる。また、第２光学系２０全体の副走査倍率ｍ_ｚを計算すると、−１．０５倍となり、−１．１倍から−０．３倍までの範囲内に含まれる。
【００５２】
実施例２において、第２シリンドリカルレンズ（第２レンズ群）１４を設計位置（設計副走査倍率ｍ_ＣＬ２＝−１．００倍となる位置）から光軸に沿って前後に１．０ｍｍづつ移動させた場合における当該第２シリンドリカルレンズ（第２レンズ群）１４の副走査倍率ｍ_ＣＬ２，線像２の焦点位置変化量，及び走査対象面Ｓからの焦点ズレ量を、表８に列挙した。
【００５３】
【表８】

この表８に示すように、実施例２によると、第２シリンドリカルレンズ１４の副走査倍率ｍ_ＣＬ２を設計副走査倍率ｍ_ＣＬ２＝−１．００倍から上下約８％変化させても、走査対象面Ｓに対する焦点位置ズレ量は最大０．６４ｍｍに止まるので、焦点位置ズレに起因する解像度悪化を生じることなく、走査光学系全体の副走査倍率を調整することによって、走査対象面Ｓ上における走査線間隔を一定に揃えることが可能となる。
【００５４】
なお、実施例２の第２光学系２０の諸収差図を、図６に示す。図６（ａ）は、ｆθ誤差図（縦軸はｙ＝ｋθによって定まる走査対象面Ｓでの光軸からの高さｙ，横軸は走査対象面Ｓ上での実際のスポット位置とｙとのズレ量）であり、図６（ｂ）は、像面湾曲図（縦軸は走査対象面Ｓでの光軸からの高さｙ，横軸は光軸方向における焦点位置ズレであって、Ｓは副走査方向，Ｍは主走査方向のものである）である。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、走査光学系全体の倍率を変化させるために追加されるレンズ枚数が最小限，即ち、１枚であるにも拘わらず、この一枚のレンズを移動させることで、走査対象面上での光束同士の間隔を調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態である走査光学系の副走査方向における光学構成を示す光学構成図
【図２】第２シリンドリカルレンズを移動した場合における当該第２シリンドリカルレンズの倍率，線像２の位置，スポット位置の変化を示すグラフ
【図３】実施例１の光学構成を示す主走査方向における光学構成図
【図４】実施例１の諸収差図
【図５】実施例２の光学構成を示す主走査方向における光学構成図
【図６】実施例２の諸収差図
【符号の説明】
１　　　　走査光学系
１０　　　　レーザー光源
１１　　　　第１光学系
１２　　　　コリメータレンズ
１３　　　　第１シリンドリカルレンズ
１４　　　　第２シリンドリカルレンズ
１５　　　　ポリゴンミラー
２０　　　　第２光学系
２１　　　　第１レンズ群
２２　　　　第２レンズ群
Ｓ　　　　走査対象面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
According to the present invention, a plurality of light beams emitted from a plurality of light emitting points are respectively converged in the sub-scanning direction near the reflecting surface of the deflector by the first optical system, and dynamically deflected in the main scanning direction by the deflector. The present invention relates to a scanning optical system that deflects light and converges it on a scanning target surface in a point shape by a second optical system.
[0002]
[Prior art]
According to this type of scanning optical system, a plurality of scanning lines can be simultaneously drawn on the surface to be scanned by scanning on one reflecting surface of the deflector, so that high-speed printing can be performed by modulating each light beam individually. Becomes possible.
[0003]
As a light source of such a scanning optical system, as shown in FIG. 10 of JP-A-57-54914, a single element having a plurality of light emitting points can be used. As shown in JP-A-60-126620, it is also possible to use a plurality of elements each having one light emitting point.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, with the scanning optical system using any of these light sources, the interval between the light beams on the scanning target surface is exactly (the amount of movement of the scanning target surface / the number of light beams during scanning on one reflecting surface). If it is not adjusted, the pitch between the scanning lines on the surface to be scanned becomes non-uniform as shown in FIG. The interval between the drawn scanning lines and the interval between the scanning lines drawn by another scan are shifted), thereby deteriorating the quality of the printed image. Therefore, it is necessary to adjust the interval between the light beams on the scanning target surface by some means.
[0005]
For example, when a plurality of elements are used as in the scanning optical system described in Japanese Patent Application Laid-Open No. Sho 60-126620, by adjusting the position of each element and changing the relative position, the position on the surface to be scanned is changed. The distance between the light beams can be adjusted. However, when the element itself is moved, the movement amount is enlarged by the lateral magnification of the entire optical system, and the movement amount of the light beam on the scanning target surface (the movement amount in the sub-scanning direction perpendicular to the direction of the scanning line). Will appear as. Therefore, the adjustment of each element is unavoidably severe, and is not easily performed by an unskilled person.
[0006]
On the other hand, when a single element having a plurality of light-emitting points is used as in the scanning optical system shown in FIG. 10 of JP-A-57-54914, the distance between the light-emitting points is stabilized at a design value. If the distance between the light beams deviates from the design value due to a manufacturing magnification error of the entire optical system that occurs due to the relationship with other optical components, the distance between the light emitting points is adjusted. The distance between the light beams cannot be changed. Therefore, in the scanning optical system shown in FIG. 10 of JP-A-57-54914, an afocal anamorphic zoom lens system 43 having a three-group configuration as shown in FIG. The distance between the laser beams on the scanning target surface is adjusted by correcting the magnification of the entire optical system by disposing the laser beam between the laser beams. However, such an afocal anamorphic zoom lens system 43 is unnecessary in terms of the function of the original scanning optical system, and thus increases the cost.
[0007]
Therefore, the present invention minimizes the number of lenses added to change the magnification of the entire scanning optical system, that is, stops only one lens, and moves this one lens to move the lens on the surface to be scanned. An object of the present invention is to provide a scanning optical system capable of adjusting the interval between the light beams.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
A scanning optical system according to the present invention devised to achieve the above object is a scanning optical system that scans a plurality of light beams emitted from a light source on a surface to be scanned in a main scanning direction. And a first optical system that converges a light beam emitted from each light emitting point of the light source into parallel light in the main scanning direction and converges in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. And a deflector for dynamically deflecting each light beam in the main scanning direction at the same time near the position where each light beam is converged in the sub-scanning direction by the first optical system; A second optical system that converges each light beam in the main scanning direction and the vicinity of the scan target surface in the main scanning direction, and the first optical system temporarily converts each light beam in the sub-scanning direction. A first lens unit which bundles, in that it consists of a second lens group which relay in the sub-scanning direction the image formed by the first lens group, and wherein.
[0009]
With this configuration, the second lens functioning as a relay lens in the sub-scanning direction is provided between the first lens group of the first optical system and the polygon mirror necessary for realizing the original function as the scanning optical system. By moving the second lens group in the optical axis direction by a simple structure of adding a lens group, the magnification of the entire first optical system in the sub-scanning direction (that is, the magnification is formed near the polygon mirror by the first optical system). The distance between the light beams on the scanning target surface (that is, the distance between the scanning lines) is adjusted by changing the magnification of the obtained line image with respect to the light emitting point, and therefore, the magnification of the entire scanning optical system in the sub-scanning direction. Becomes possible.
[0010]
In addition, even if the second lens group is moved in this way, if the design sub-scanning magnification of the second lens group and the sub-scanning magnification of the entire second optical system are appropriately set, the second optical system Focus position (spot formation position) does not deviate much from the scanning target surface, so that the image quality of the image formed on the scanning target surface does not deteriorate. For example, if the magnification of the second lens group of the first optical system in the sub-scanning direction is _mCL2 , the condition is -1.2 < _mCL2 <-0.8.
Is satisfied, and the magnification of the entire second optical system in the sub-scanning direction is m _z when the condition −1.1 <m _z <−0.3 is satisfied.
Is satisfied, the image quality can be maintained at a sufficiently high level.
[0011]
The first optical system temporarily converges each light beam in the sub-scanning direction between the first lens group and the second lens group, and converts the light beams into parallel light in the main scanning direction and from the second lens group in the sub-scanning direction. In this case, the light may be emitted as convergent light to form a line image near the point of deflection by the deflector.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the scanning optical system according to the present invention will be described.
[0013]
FIG. 1 is an optical configuration diagram showing a configuration of a scanning optical system according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the scanning optical system 1 includes a laser light source 10 that emits laser light beams from a plurality of light emitting points, and a laser light beam that is emitted from each of the laser light sources 10 as parallel light in the main scanning direction. A first optical system 11 that forms a plurality of line images by converging light in the sub-scanning direction, each side surface of which has a regular polygonal prism shape formed as a reflecting surface that reflects a laser beam, and is centered on its central axis. A second optical system 20 that converges each laser beam that is dynamically deflected by being reflected by each reflecting surface of the rotating polygon mirror 15 as a spot. The outer peripheral surface is constituted by a photosensitive drum functioning as the scanning target surface S. To facilitate understanding of the following description, a direction parallel to a plane orthogonal to the center axis 15a of the polygon mirror 15 is defined as a "main scanning direction", and a direction parallel to the center axis 15a is referred to as a "sub-scanning direction". Direction ".
[0014]
The laser light source 10 is a monolithic multi-beam laser diode including a single element that emits a laser beam as divergent light from each light emitting point formed so as to be arranged in the sub-scanning direction (the vertical direction in FIG. 1).
[0015]
The first optical system 11 is a collimator lens 12 that converts each laser beam emitted from the laser light source 10 into parallel light, and once converges each laser beam incident as parallel light from the collimator lens 12 only in the sub-scanning direction. A first cylindrical lens 13 for once forming a plurality of line images, and a second cylindrical lens 14 for relaying the plurality of line images formed by the first cylindrical lens 13 only in the sub-scanning direction. The collimator lens 12 and the first cylindrical lens 13 constituting the first optical system 11 correspond to a first lens group, and the second cylindrical lens 14 corresponds to a second lens group.
[0016]
The polygon mirror 15 allows each laser beam emitted from the second cylindrical lens 14 of the first optical system 11 to always enter one of the reflecting surfaces obliquely in the main scanning direction, and the second cylindrical lens 14 It is arranged so that each relayed line image is formed near the reflection surface. Since the polygon mirror 15 rotates about its central axis 15a, the angle of incidence of each laser beam incident on a certain reflection surface in the main scanning direction with respect to the reflection surface changes as the polygon mirror 15 rotates. Is dynamically deflected in the main scanning direction.
[0017]
Each laser beam dynamically deflected by the polygon mirror 15 enters the second optical system 20 while diverging from a convergence point in the sub-scanning direction while being a parallel beam in the main scanning direction. The second optical system 20 converts each of the incident laser beams from the optical axis on the scanning target surface S in the main scanning direction to y = k · θ (k: scanning coefficient, θ: laser beam based on the optical axis). This is an imaging optical system that converges at a position distant from the optical axis in the sub-scanning direction and converges on the scanning target surface S in the sub-scanning direction. Therefore, the spot formed on the scanning target surface S by each laser beam scans the scanning target surface S at a constant speed in the main scanning direction. Further, in the sub-scanning direction, since each reflection surface of the polygon mirror 15 and the scanning target surface S are substantially conjugated by the second optical system 20, each laser beam is transmitted by any reflection surface of the polygon mirror 15. Even if reflected, the scanning is performed on the same line on the scanning target surface S regardless of whether or not each reflecting surface has a slight inclination (so-called “surface tilt”).
[0018]
More specifically, the second optical system 20 includes a first lens group 21 and a second lens group 22 disposed closer to the scanning target surface S than the first lens group 21 is. Among them, the first lens group 21 is a lens having a power for converging a laser beam mainly in the main scanning direction (having an image forming action in the main scanning direction), and the second lens group 22 is mainly a sub-scanning lens. The lens has a power to converge the laser beam in the direction (has an image forming function in the sub-scanning direction). The optical axis of the second optical system 20 overlaps the beam axis of the laser beam reflected at the center of each reflecting surface in the main scanning direction, and is located at the center of the central axis 15a of the polygon mirror 15 in the sub-scanning direction. Are orthogonal.
[0019]
Although the lens surfaces of the

lenses

21 and 22 constituting the second optical system 20 may be rotationally asymmetrical aspherical surfaces, the lens surface having such a shape has an optical axis in its original meaning, Cannot be defined. Therefore, hereinafter, the term “optical axis” is used to mean an axis (optical surface reference axis) passing through the origin set when the surface shape of each lens surface is expressed by an equation.
[0020]
By the way, if an error occurs in the shape or assembly of each optical member in the sub-scanning direction, the magnification of the entire scanning optical system changes. For example, when a focal length error occurs in the first optical system 11, the magnification of the optical system before the polygon mirror 15 changes, so that the magnification of the entire scanning optical system changes. Similarly, when the positions of the

lenses

21 and 22 constituting the scanning optical system 20 deviate from the design position in the optical axis direction, the magnification of the second optical system 20 changes, so that the magnification of the entire scanning optical system changes. Would. As a result, the magnification of the entire scanning optical system changes from the design value, and as a result, the distance between the spots of the respective laser beams on the scanning target surface S deviates from the design value. In addition, the light emitting point interval error of the laser light source 10 also affects the distance between the spots.
[0021]
In this embodiment, in order to correct such a change in magnification of the entire scanning optical system and return the distance between the spots of the respective laser beams on the scanning target surface S to the design value, the design magnification ( The second cylindrical lens 14 having a _{CL CL} of about -1 (-1.2 <m _CL2 <-0.8) is added to the first optical system 11. Since the linear image of each laser beam formed by the one cylindrical lens 13 is relayed to the vicinity of the reflection surface of the polygon mirror 15 at the designed sub-scanning magnification m _CL2 , the second cylindrical lens 14 has its optical axis. By adjusting the movement in the scanning direction, the scanning is performed while minimizing the focal position deviation in the sub-scanning direction without affecting the spot imaging position in the main scanning direction. The sub-scanning magnification _{mCL2 of the} entire optical system is changed from the designed sub-scanning magnification _mCL2 .
[0022]
Hereinafter, it will be described with reference to FIG. 2 that the magnification can be changed while the focal position deviation is minimized by setting the design sub-scanning magnification m _CL2 of the second cylindrical lens 14 to −1.
[0023]
FIG. 2 shows that the position of the second cylindrical lens 14 with respect to the position of the line image (line image 1) formed by the first cylindrical lens 13 is set to the design position (the design sub-scanning magnification m _CL2 for the line image 1 is -1). Change in the magnification of the second cylindrical lens 14 when moving forward and backward from a certain position), and a change in the position of the line image 2 re-imaged by the second cylindrical lens 14 relaying the line image 1. 7 is a graph showing a change in spot position (finite focal position) re-imaged by the second optical system 20 relaying the line image 2. As is apparent from FIG. 2, when the design sub-scanning magnification m _CL2 of the second cylindrical lens 14 is −1, the magnification is increased by moving the second cylindrical lens 14 back and forth from the design position. Even if it is changed, the position where the line image 2 is formed changes in a quadratic curve shape having a minimum value at the design position of the second cylindrical lens 14. Therefore, the position change rate and the position change amount of the line image 2 near the design position of the second cylindrical lens 14 are small.
[0024]
As described above, if the design sub-scanning magnification m _CL2 of the second cylindrical lens 14 is set to −1, by moving the second cylindrical lens 14 in the optical axis direction, the position change rate and the position change of the line image 2 are changed. The sub-scanning magnification m _CL2 can be changed from the designed sub-scanning magnification m _CL2 = −1 while minimizing the amount. Moreover, if the reduction optical system absolute value is less than 1 m _z (longitudinal magnification in the sub-scanning direction) sub-scan magnification of the whole of the second optical system 20, forming positions of the line image 2 is slightly changed However, the change amount of the spot position finally formed is also reduced. Therefore, even if the designed sub-scanning magnification m _CL2 of the second cylindrical lens 14 slightly fluctuates from −1, the sub-scanning of the entire scanning optical system can be performed while minimizing the deviation of the focal position of the finally formed spot. The magnification can be changed. As a result of various simulations performed by the present inventor, the design sub-scanning magnification m _CL2 of the second cylindrical lens 14 is in the range of −1.2 to −0.8, and the entire second optical system 20 is if sub scanning magnification m _z is -0.3 times -1.1 times, the variation of the spot position caused by the movement of the second cylindrical lens 14, it was found that to be suppressed within the allowable value.
[0025]
Hereinafter, the second cylindrical lens 14 in which the design sub-scanning magnification m _CL2 is set in the range from -1.2 to -0.8, and the sub-scanning magnification m _z from -1.1 to -0.0. Two examples of the scanning optical system 1 including the triple optical system 20 are shown.
[0026]
Embodiment 1
FIG. 3 is an optical configuration diagram of the scanning optical system 1 according to the first embodiment in the main scanning direction.
[0027]
In the first embodiment, the scanning coefficient k is 180, the focal length of the second optical system 20 as a whole is 180.0 mm, and the scanning width on the scanning target surface S (the width in the main scanning direction in which the laser beam is scanned). ) Is 216 mm.
[0028]
Table 1 shows a specific numerical configuration of each surface on the optical path from the first optical system 11 to the surface S to be scanned in the first embodiment. The numerical configuration shown in Table 1 is a paraxial value with respect to each optical axis of the first optical system 11 and the second optical system 20.
[0029]
[Table 1]

In Table 1, the numeral “surface number” indicates the surface number of the second optical system 20, and 1 to 4 correspond to the respective lens surfaces of the two lenses constituting the first lens group 21, and 5 and Reference numeral 6 corresponds to each lens surface of one lens constituting the second lens group 22. In Table 3, “Ry” is the radius of curvature (unit [mm]) in the main scanning direction, and “Rz” is the radius of curvature (unit [mm]) in the sub-scanning direction. (Omitted). In Table 1, “surface interval” is the distance (unit [mm]) to the next surface on the optical axis, and “refractive index” is the refraction of the medium to the next surface for the design wavelength. Rate (omitted for air).
[0030]
The front surface of the first cylindrical lens 13 shown in Table 1 is a cylindrical surface, and the rear surface is a flat surface.
[0031]
The front surface of the second cylindrical lens 14 is a cylindrical surface, and the rear surface is a flat surface.
[0032]
The lens surfaces of the surface numbers 1 and 2 constituting the first lens group 21 of the second optical system 20 are each rotationally symmetric aspherical surfaces. Therefore, the cross-sectional shape is expressed by the following equation (1) as a sag amount X (h) from a tangent plane on the optical axis at a point of a radius (h) from the optical axis.
[0033]
X (h) = 1 / Ry · h 2 / [1 + √ [1- (κ + 1) 2 h 2 / Ry 2]] + A 4 h 4 + A 6 h 6 + A 8 h 8 ... (1)
In the equation (1), Ry is the “radius of curvature” listed in Table 1, κ is a conical coefficient, and A ₄ , A ₆ , and A ₈ are fourth-, sixth-, and eighth-order aspherical coefficients, respectively. . Table 2 shows each coefficient applied to Expression (1) for specifying the specific shape of each lens surface of surface numbers 1 and 2 in the first embodiment.
[0034]
[Table 2]

The lens surfaces of surface numbers 3 and 4 constituting the first lens group 21 of the second optical system 20 are spherical surfaces, respectively.
[0035]
The lens surface of surface number 5 constituting the second lens group 22 of the second optical system 20 has an anamorphic aspheric surface (that is, the main scanning section is a function of the main scanning direction from the optical axis, and the sub-scanning section has a curvature of the optical axis. Aspheric surface independently defined as a function of the distance in the main scanning direction from. Therefore, the shape in the main scanning cross section is expressed by the following equation (2) as the sag amount X (y) from the tangent plane on the optical axis at the point of the height (y) from the optical axis. The shape in the sub-scanning direction at each height (y) is expressed by the following equation (3) as the curvature of the arc 1 / [Rz (y)].
[0036]

In these equations (2) and (3), Ry is the paraxial radius of curvature in the main scanning direction listed in Table 1, Rz is the paraxial radius of curvature in the sub-scanning direction, κ is the conic coefficient, and AM ₁ , AM ₂ , AM ₃ , AM ₄ , AM ₅ , AM ₆ , AM ₇ , AM ₈ ... Are primary, secondary, tertiary, quaternary, fifth, sixth, seventh and eighth in the main scanning direction, respectively. Are the aspherical coefficients of the following order: AS ₁ , AS ₂ , AS ₃ , AS ₄ , AS ₅ , AS ₆ , AS ₇ , AS ₈ ... , 5th, 6th, 7th, 8th,... Aspherical coefficients. Table 3 shows each coefficient applied to each of the equations (2) and (3) for specifying the specific shape of the lens surface of the surface number 3 in the first embodiment.
[0037]
[Table 3]

The lens surface of surface number 6 is a spherical surface.
[0038]
In Example 1, when the sub-scanning magnification (design sub-scanning magnification) m _CL2 of the second cylindrical lens 14 is calculated, it is -1.00, which is included in the range from -1.2 to -0.8. It is. Also, when calculating the sub scanning magnification _{m z} of the entire second optical system 20, becomes -0.46 times are within the range of up to -0.3 times -1.1 times.
[0039]
In the first embodiment, the second cylindrical lens (second lens group) 14 is moved 1.0 mm forward and backward along the optical axis from the design position (the position where the design sub-scanning magnification m _CL2 = −1.00 ×). Table 4 lists the sub-scanning magnification m _{CL2 of} the second cylindrical lens (second lens group) 14, the focal position change amount of the line image 2, and the defocus amount from the scanning target surface S in the case of the above.
[0040]
[Table 4]

As shown in Table 4, according to the first embodiment, even if the sub-scanning magnification m _CL2 of the second cylindrical lens 14 is changed from the designed sub-scanning magnification m _CL2 = −1.00 by approximately 8% in the vertical direction, the scanning target is not changed. Since the amount of the focal position shift with respect to the surface S is limited to a maximum of 0.07 mm, the scanning on the scan target surface S can be performed by adjusting the sub-scanning magnification of the entire scanning optical system without deteriorating the resolution due to the focal position shift. It is possible to make the line intervals uniform.
[0041]
FIG. 4 shows various aberration diagrams of the second optical system 20 according to the first embodiment. FIG. 4A is an fθ error diagram (the vertical axis is the height y from the optical axis on the scanning target surface S determined by y = kθ, and the horizontal axis is the actual spot position and y on the scanning target surface S. FIG. 4B is a field curvature diagram (the vertical axis represents the height y from the optical axis on the scanning target surface S, and the horizontal axis represents the focal position deviation in the optical axis direction. S is in the sub-scanning direction, and M is in the main scanning direction).
[0042]
Embodiment 2
FIG. 5 is an optical configuration diagram of the scanning optical system 1 according to the second embodiment in the main scanning direction.
[0043]
In the second embodiment, the scanning coefficient k is 200, the focal length of the second optical system 20 as a whole is 200.0 mm, and the scanning width on the scanning target surface S (the width in the main scanning direction in which the laser beam is scanned). ) Is 300 mm.
[0044]
Table 5 shows a specific numerical configuration of each surface on the optical path from the first optical system 11 to the surface S to be scanned in the second embodiment.
[0045]
[Table 5]

The meaning of each column in Table 5 is the same as that in Table 1 described above.
[0046]
The front surface of the first cylindrical lens 13 shown in Table 5 is a cylindrical surface, and the rear surface is a flat surface.
[0047]
Both the front and rear surfaces of the second cylindrical lens 14 are cylindrical surfaces.
[0048]
The lens surfaces of the surface numbers 1 and 2 constituting the first lens group 21 of the second optical system 20 are each rotationally symmetric aspherical surfaces. Table 6 shows each coefficient applied to Expression (1) for specifying the specific shape of each lens surface of surface numbers 1 and 2 in Example 2.
[0049]
[Table 6]

The lens surface of surface number 3 that constitutes the second lens group 22 of the second optical system 20 is an anamorphic aspheric surface. Table 7 shows coefficients applied to these equations (2) and (3) for specifying the specific shape of the lens surface of surface number 3 in the second embodiment.
[0050]
[Table 7]

The lens surface of surface number 4 is a spherical surface.
[0051]
In Example 2, when the sub-scanning magnification (design sub-scanning magnification) m _CL2 of the second cylindrical lens 14 is calculated, it is -1.00, which is included in the range from -1.2 to -0.8. It is. Also, when calculating the sub scanning magnification _{m z} of the entire second optical system 20, becomes -1.05 times are within the range of up to -0.3 times -1.1 times.
[0052]
In the second embodiment, the second cylindrical lens (second lens group) 14 is moved 1.0 mm forward and backward along the optical axis from a design position (a position where the design sub-scanning magnification m _CL2 = −1.00 ×). Table 8 lists the sub-scanning magnification m _{CL2 of} the second cylindrical lens (second lens group) 14, the amount of change in the focal position of the line image 2, and the amount of defocus from the scan target surface S in this case.
[0053]
[Table 8]

As shown in Table 8, according to the second embodiment, even when the sub-scanning magnification m _CL2 of the second cylindrical lens 14 is changed from the design sub-scanning magnification m _CL2 = −1.00 by about 8% in the vertical direction, the scanning target is not changed. Since the amount of the focal position deviation with respect to the surface S is limited to a maximum of 0.64 mm, the scanning on the scanning target surface S can be performed by adjusting the sub-scanning magnification of the entire scanning optical system without deteriorating the resolution due to the focal position deviation. It is possible to make the line intervals uniform.
[0054]
FIG. 6 shows various aberration diagrams of the second optical system 20 according to the second embodiment. FIG. 6A is an fθ error diagram (the vertical axis is the height y from the optical axis on the scanning target surface S determined by y = kθ, and the horizontal axis is the actual spot position and y on the scanning target surface S. FIG. 6B is a field curvature diagram (the vertical axis represents the height y from the optical axis on the scanning target surface S, and the horizontal axis represents the focal position deviation in the optical axis direction. S is in the sub-scanning direction, and M is in the main scanning direction).
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even though the number of lenses added to change the magnification of the entire scanning optical system is minimum, that is, one lens is moved. By doing so, it is possible to adjust the interval between the light beams on the scanning target surface.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an optical configuration diagram showing an optical configuration in a sub-scanning direction of a scanning optical system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a magnification and a line image of a second cylindrical lens when the second cylindrical lens is moved. FIG. 3 is a graph showing changes in the position and spot position of FIG. 2 FIG. 3 is an optical configuration diagram in the main scanning direction showing the optical configuration of Example 1 FIG. 4 is a diagram showing various aberrations of Example 1 FIG. FIG. 6 is an optical configuration diagram in the main scanning direction showing the configuration. FIG. 6 is a diagram showing various aberrations of the second embodiment.
1 Scanning Optical System 10 Laser Light Source 11 First Optical System 12 Collimator Lens 13 First Cylindrical Lens 14 Second Cylindrical Lens 15 Polygon Mirror 20 Second Optical System 21 First Lens Group 22 Second Lens Group S Scan Target Surface

Claims

A scanning optical system that scans a plurality of light beams emitted from a light source on a surface to be scanned in a main scanning direction,
A light source having a plurality of light-emitting points each emitting a light beam,
A first optical system that converts a light beam emitted from each light emitting point of the light source into parallel light in the main scanning direction and converges in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction;
A deflector that dynamically deflects each light beam in the main scanning direction at the same time in the vicinity of a position where each light beam is converged in the sub-scanning direction by the first optical system;
A second optical system that converges each of the light beams simultaneously deflected by the deflector to the vicinity of the scanning target surface in the main scanning direction and the main scanning direction,
The first optical system includes a first lens group that temporarily converges each of the light beams in the sub-scanning direction, and a second lens group that relays an image formed by the first lens group in the sub-scanning direction. Characteristic scanning optical system.

The first lens group of the first optical system converts a light beam emitted from each light emitting point of the light source into parallel light in the main scanning direction and converges in a sub-scanning direction orthogonal to the main scanning direction. 2. The scanning optical system according to claim 1, wherein the second lens group relays the line image only in the sub-scanning direction.

The magnification of the first optical system in the sub-scanning direction of the second lens group is m _CL2 , provided that -1.2 <m _CL2 <-0.8.
3. The scanning optical system according to claim 1, wherein the following is satisfied.

The second optical system includes:
A first lens group arranged on the operation target surface side of the deflector and mainly responsible for the imaging operation in the main scanning direction;
4. The image forming apparatus according to claim 1, further comprising a second lens group disposed between the first lens group and the surface to be scanned, and mainly performing an image forming operation in the sub-scanning direction. Scanning optical system.

When the magnification of the entire second optical system in the sub-scanning direction is m _z , the condition is -1.1 <m _z <−0.3.
The scanning optical system according to claim 1, wherein the following is satisfied.

3. The scanning optical system according to claim 2, wherein the second lens group of the first optical system includes one cylindrical lens having power only in a sub-scanning direction.

The scanning optical system according to claim 2, wherein the light source includes an element in which the plurality of light emitting points are integrally formed.

The operating optical system according to claim 7, wherein an arrangement direction of the plurality of light emitting points of the light source coincides with the sub-scanning direction.

The light source emits the light flux as divergent light from each of the light emitting points,
The first lens group of the first optical system includes a collimator lens that converts each light beam emitted from each of the light-emitting points into parallel light, and a plurality of light beams that are converted into parallel light by the collimator lens in the sub-scanning direction. 8. The scanning optical system according to claim 7, comprising a cylindrical lens that converges only on the lens.