JP3568087B2 - Multi-beam scanning optics and coupling optics for multi-beam scanning optics - Google Patents

Multi-beam scanning optics and coupling optics for multi-beam scanning optics Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はマルチビーム走査光学系およびマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の光源からの光束を共通の光偏向器により偏向し、各偏向光束を共通の走査結像光学系により被走査面上に光スポットとして集光し、一度に複数の走査線を走査する「マルチビーム走査光学系」が種々提案されている。
【０００３】
複数の光源からの光束を合流させる方法として、偏光ビームスプリッタを用いるものが知られているが、１個の偏光ビームスプリッタで合成できるのは２光束に限られ、３以上のビームを合流させるには偏光ビームスプリッタを２以上必要とすることや、合流させるべき２光束を互いに直交させて偏光ビームスプリッタへ入射させる必要があり、光源部配置のスペースが大きくなる問題、さらには偏光ビームスプリッタが高価であるため、走査光学系のコストが高くつく等の問題がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、偏光ビームスプリッタのような高価な光学素子を用いること無く、２以上の光束を有効に合流させて良好なマルチビーム走査を行ない得る新規なマルチビーム走査光学系の実現を課題とする。
【０００５】
この発明の別の課題は、上記マルチビーム走査光学系に適した、マルチビーム走査光学系用のカップリング光学系の実現にある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のマルチビーム走査光学系は「複数の光源からの光束を、光源ごとに設けられたカップリングレンズにより個別的にカップリングし、各光束を共通のシリンダレンズにより副走査対応方向に集束させて、共通の光偏向器の偏向反射面近傍に主走査対応方向に長い線像として結像させ、光偏向器により偏向された各偏向光束を共通の走査結像光学系により被走査面上に光スポットとして集光し、一度に複数の走査線を走査するマルチビーム走査光学系」であって、カップリングレンズ群とビームコンバイナを有する。
【０００７】
この明細書において、上記「主走査対応方向・副走査対応方向」は、光源から被走査面に到る光路上で、主・副走査方向に平行的に対応する方向である。
【０００８】
「カップリングレンズ群」は、光源ごとに設けられたカップリングレンズを、光軸を互いに平行にして主走査対応方向に配列して構成される。
「ビームコンバイナ」は、カップリングレンズ群と光偏向器の偏向反射面との間に配備される「各光束に共通の光学素子」で、少なくとも主走査対応方向において負のパワーを持つ。
そして上記「各光源」は、対応するカップリングレンズによりカップリングされた光束が、主走査対応方向に関しては互いに間隔を狭めつつビームコンバイナに入射し、副走査対応方向に関しては互いに間隔を広げつつビームコンバイナもしくは上記シリンダレンズに入射するように、対応するカップリングレンズの光軸との位置関係を調整される。
【０００９】
カップリングレンズ群を構成する各カップリングレンズのレンズ作用は、対応する光源（半導体レーザあるいはＬＥＤを好適に使用できる）からの光束を平行光束化する「コリメート作用」でもよいし（請求項８）、対応する光源からの光束を「弱い集束性の光束」もしくは「弱い発散性の光束」とする作用でもよい。
【００１０】
上記共通の「光偏向器」としては、周知のポリゴンミラーや回転２面鏡、回転単面鏡等を利用できる。
【００１１】
上記請求項１記載のマルチビーム走査光学系において「ビームコンバイナおよびシリンダレンズを通過した各光束が、主走査対応方向に関して、光偏向器の偏向反射面近傍の位置で互いに交叉するように、光学配置を定める」ことができる（請求項２）。
このようにすると、各光束は偏向されたのちは主走査対応方向に分離し、互いに時間差をもって主走査対応方向に関して略同様な光路を通過するため、各光束が同様の光学特性となる。
【００１２】
また上記請求項１または２記載のマルチビーム走査光学系において「各偏向光束に共通の走査結像光学系がｆθレンズと面倒れ補正用の長尺レンズとを有するように構成し、ビームコンバイナおよびシリンダレンズを通過した各光束が、副走査対応方向に関して、ｆθレンズと補正用の長尺レンズとの間で交叉するように、光学配置を定める」ことができる（請求項３）。
このようにすると、走査結像光学系の作用が副走査対応方向において、各偏向光束に対して同様の作用となる。
「走査結像光学系」としては他に、主走査を等速化できる機能を持った凹面鏡や凹面鏡と長尺レンズの組合せ等を利用できる。
【００１３】
なお、上記カップリングレンズ群におけるカップリングレンズのレンズ作用がコリメート作用でなく、カップリングされた光束が弱い発散性もしくは弱い集束性の光束である場合には「走査を等速化する機能を持ったレンズ」は厳密にはｆθレンズではないが、混同の虞れはないと思われるので、この明細書においては、上記のような場合においても、走査を等速化する機能を持ったレンズをｆθレンズと称することにする。
【００１４】
請求項１または２または３記載のマルチビーム走査光学系において「ビームコンバイナ」は、負のパワーを持つミラー（球面、シリンダ面、トロイダル面等）を用いることもできるが、「負のパワーを持つ単レンズ（球面レンズやシリンダレンズ、トロイダルレンズ等）」を好適に用いることができる（請求項４）。
【００１５】
ビームコンバイナとシリンダレンズとは共に、カップリングレンズ群と偏向反射面との間に設けられるが、その順序は「ビームコンバイナが、シリンダレンズよりカップリングレンズ群側に配備される」ようにしても良いし（請求項５）、逆にシリンダレンズがビームコンバイナよりもカップリングレンズ群側に位置するようにしてもよい。
【００１６】
負のパワーを持つ単レンズとして構成されたビームコンバイナ（請求項４）とシリンダレンズとは、互いに結合させて一体とすることができる（請求項６）。光源およびカップリングレンズの数は、３以上とすることもできるが２個であっても良い（請求項７）。
【００１７】
請求項９〜１４に記載の「カップリング光学系」は、上記請求項１〜７の任意の１に記載のマルチビーム走査光学系にカップリングレンズ群として用いられる光学系であって、「互いに光学的に等価なカップリングレンズを、光源の個々に対応して光軸を互いに平行にして、１列に配列一体化して」構成される（請求項９）。
【００１８】
「一体化」には種々の形態が可能で、「個々のカップリングレンズを対応する鏡筒に設け、鏡筒同志を互いに一体化」してもよいし（請求項１０）、「個々のカップリングレンズを共通の鏡筒に設け」て一体化しても良く（請求項１１）、接着等の手段で「個々のカップリングレンズが互いに密着する」ようにしてもよく（請求項１２）、モールド等の手段により「複数のカップリングレンズを互いに一体的に形成」してもよい（請求項１３）。
【００１９】
勿論、請求項９〜１３記載のカップリング光学系は「コリメートレンズ」をカップリングレンズとして構成しても良い（請求項１４）。
【００２０】
請求項１５記載のマルチビーム走査光学系は「複数の光源からの光束を、光源ごとに設けられたカップリングレンズにより個別的にカップリングし、各光束を共通のシリンダレンズにより副走査対応方向に集束させて、共通の光偏向器の偏向反射面近傍に主走査対応方向に長い線像として結像させ、光偏向器により偏向された各偏向光束を共通の走査結像光学系により被走査面上に光スポットとして集光し、一度に複数の走査線を走査するマルチビーム走査光学系」であって、カップリングレンズ群とビームコンバイナを有する。
【００２１】
請求項１５記載のマルチビーム走査光学系においては、「カップリングレンズ群」を構成する、光源ごとに設けられたカップリングレンズは、それぞれの光軸が同一面内にあり、互いに隣接し合うコリメートレンズの光軸が所定の角をなし、且つ、これら光軸が互いに上記シリンダレンズの側で近づくようにして、主走査対応方向に配列される。
【００２２】
また、「コンバイナ」は、カップリングレンズ群と光偏向器の偏向反射面との間に配備される「各光束に共通の光学素子」で、少なくとも主走査対応方向において負のパワーを持つ。
そして、上記「各光源」は、対応するカップリングレンズによりカップリングされた光束が、主走査対応方向に関しては互いに間隔を狭めつつビームコンバイナに入射し、副走査対応方向に関しては互いに間隔を広げつつビームコンバイナもしくは上記シリンダレンズに入射するように、対応するカップリングレンズの光軸との位置関係を調整される。
【００２３】
請求項１記載のマルチビーム走査光学系と同様に、請求項１５記載のマルチビーム走査光学系においても、カップリングレンズ群を構成する各カップリングレンズのレンズ作用は、対応する光源（半導体レーザやＬＥＤを好適に使用できる）からの光束を平行光束化する「コリメート作用」でもよいし（請求項２２）、対応する光源からの光束を「弱い集束性の光束」もしくは「弱い発散性の光束」とする作用でもよい。共通の「光偏向器」としては、周知のポリゴンミラーや回転２面鏡、回転単面鏡等を利用できる。
【００２４】
請求項１５記載のマルチビーム走査光学系において、ビームコンバイナおよびシリンダレンズを通過した各光束が、主走査対応方向に関して、光偏向器の偏向反射面近傍の位置で互いに交叉するように光学配置を定めることができる（請求項１６）。請求項２記載の発明と同様、このようにすると、各光束は偏向されたのちは主走査対応方向に分離し、互いに時間差をもって主走査対応方向に関して略同様な光路を通過するため、各光束が同様の光学特性となる。
【００２５】
上記請求項１５または１６記載のマルチビーム走査光学系において、各偏向光束に共通の走査結像光学系がｆθレンズと面倒れ補正用の長尺レンズとを有し、ビームコンバイナおよびシリンダレンズを通過した各光束が、副走査対応方向に関して、ｆθレンズと補正用の長尺レンズとの間で交叉するように、光学配置を定めることができ（請求項１７）、このようにすると、請求項３記載の発明と同様に、走査結像光学系の作用が副走査対応方向において、各偏向光束に対して同様の作用となる。
【００２６】
上記請求項１５〜１７の任意の１に記載した任意のマルチビーム走査光学系において、「ビームコンバイナ」は負のパワーを持つミラー（球面、シリンダ面、トロイダル面等）を用いることもできるが、「負のパワーを持つ単レンズ（球面レンズやシリンダレンズ、トロイダルレンズ等）」を好適に用いることができる（請求項１８）。ビームコンバイナとシリンダレンズとは共に、カップリングレンズ群と偏向反射面との間に設けられるが、その順序は「ビームコンバイナが、シリンダレンズよりカップリングレンズ群側に配備される」ようにしても良いし（請求項１９）、逆にシリンダレンズがビームコンバイナよりもカップリングレンズ群側に位置するようにしてもよい。負のパワーを持つ単レンズとして構成されたビームコンバイナ（請求項１８）とシリンダレンズとは、互いに結合させて一体とすることができる（請求項２０）。請求項１５〜２０の任意の１に記載のマルチビーム走査光学系においても、光源およびカップリングレンズの数は、３以上とすることもできるが２個であっても良い（請求項２１）。
【００２７】
請求項１５〜２１の任意の１に記載のマルチビーム走査光学系にカップリングレンズ群として用いられるカップリング光学系としては、「互いに光学的に等価なカップリングレンズを、光源の個々に対応して、光軸が互いに所定の角をなすようにして、１連に配列一体化してなる」ものを用いることができる（請求項２３）。この場合において「個々のカップリングレンズを対応する鏡筒に設け、鏡筒同志を互いに一体化」しても良いし（請求項２４）、「個々のカップリングレンズを共通の鏡筒に設け」ても良い（請求項２５）。上記請求項２３または２５記載のマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系においては「複数のカップリングレンズを互いに一体的に形成」することもできる（請求項２６）。
また、これらの場合において「カップリングレンズの数を３個とする」ことができ（請求項２７）、各カップリングレンズを「コリメートレンズ」とすることができる（請求項２８）。
【００２８】
上記請求項２３〜２８の任意の１に記載のマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系において「個々のカップリングレンズの光軸を共有する平面に直交する面であって、カップリングレンズ配列の対称面となる面」に合わせて、取付け基準部を形成することができる（請求項２９）。
【００２９】
【発明の実施の形態】
図１は、光源の数が２個である場合（請求項７）に就いて、請求項１，２，３，４，５記載の発明の実施の形態を説明するための図である。
図１（ａ）は、光源部から被走査面に到る光路を直線的に展開し、この状態における光学配置を副走査対応方向から見た状態を示し、上下方向が「主走査対応方向」である。同図（ｂ）は上記光学配置を主走査対応方向から見た状態を示し、上下方向が「副走査対応方向」である。
【００３０】
光源１，１’は「半導体レーザ」で、図にはその発光部をそれぞれ示す。符号２，２’はそれぞれ、光源１，１’に対応する「カップリングレンズ」、符号４は「ビームコンバイナ」、符号５は「シリンダレンズ」をそれぞれ示す。
ビームコンバイナ４は負のパワーを持つ単レンズであり（請求項４）、シリンダレンズ５よりも光源側に配備されている（請求項５）。シリンダレンズ５は副走査対応方向にのみ正のパワーを持つ。
【００３１】
「光偏向器」としてはポリゴンミラーが想定され、その偏向反射面を図１に符号６で示す。符号７は「ｆθレンズ（前述のように、カップリングレンズによりカップリングされた光束は平行光束もしくは弱い発散性もしくは弱い収束性の光束であり、カップリングされた光束が平行光束でない場合には、厳密にはｆθレンズではないが、前述のようにｆθレンズと称する）」、符号８は「面倒れ補正用の長尺レンズ（長尺シリンダレンズや長尺トロイダルレンズ等）」をそれぞれ示している。これらｆθレンズ７と面倒れ補正用の長尺レンズと８は「走査結像光学系」を構成する。符号９は被走査面を示す。被走査面９の位置には光導電性の感光体の表面が配備される。
【００３２】
符号ａｘは、ビームコンバイナ４の光軸を光源側および被走査面側へ直線的に延長したもので、以下これを便宜的に「基準光軸」と称する。
【００３３】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、複数の光源１，１’からの光束は、光束ごとに設けられたカップリングレンズ２，２’により個別的にカップリングされて「平行光束」又は「弱い収束性の光束」もしくは「弱い発散性の光束」とされ、各光束に共通のシリンダレンズ５により副走査対応方向へ集束され、共通の光偏向器の偏向反射面６の近傍に主走査対応方向に長い線像として結像する。
光偏向器により偏向された各偏向光束は、共通の走査結像光学系７，８により被走査面９上に光スポットとして集光し、一度に２本の走査線を走査する。
【００３４】
光源ごとに設けられたカップリングレンズ２，２’は、光軸を互いに平行にして主走査対応方向に配列されて「カップリングレンズ群」を構成する。カップリングレンズ２，２’の光軸は基準光軸ａｘに平行で、且つ、カップリングレンズ２，２’は基準光軸ａｘを対称軸として主走査対応方向に対称的に配備されている。
【００３５】
各光源１，１’は、対応するカップリングレンズ２，２’によりカップリングされた光束が「主走査対応方向に関しては互いに間隔を狭め」つつビームコンバイナ４に入射し（図１（ａ））、「副走査対応方向に関しては互いに間隔を広げ」つつビームコンバイナ４に入射する（図１（ｂ））ように、対応するカップリングレンズの光軸との位置関係を調整されている。
【００３６】
即ち、光源１，１’から放射される光束の主光線を追跡すると、以下の如くになる。光源１は図１（ａ）に示すように、主走査対応方向においてカップリングレンズ２の光軸から図の上側へ若干離れて配備されているので、光源１からの光束はカップリングレンズ２によりカップリングされると、その主光線はカップリングレンズ２の像側焦点位置３を通り、図１（ａ）で斜め下側へ向かう。
光源１’は逆に、カップリングレンズ２’の光軸から主走査対応方向において図１（ａ）で若干下方へ離れて配備されているので、光源１’からの光束はカップリングレンズ２’によりカップリングされると、その主光線はカップリングレンズ２’の像側焦点位置３’を通り、図１（ａ）の斜め上方へ向かう。
従って、カップリングレンズ２，２’によりカップリングされた２光束は、主走査対応法方向に関しては「互いに間隔を狭め」つつ、ビームコンバイナ４に入射することになる。
【００３７】
ビームコンバイナ４を透過した２光束は、ビームコンバイナ４の作用により主走査対応方向における互いの交叉角を、ビームコンバイナ４への入射前より緩められる。これにより２光束の（主走査対応方向の）交叉位置を偏向反射面６側へ延ばし、主走査対応方向においては両光束が偏向反射面６の近傍で交叉するようにする。
換言すれば、光源１，１’の位置、ビームコンバイナ４、シリンダレンズ５の位置は、上記２光束が主走査対応方向に関して偏向反射面６の近傍で交叉するように定められるのである（請求項２）。
【００３８】
偏向反射面６により反射された２光束は、偏向反射面６の回転に伴い偏向光束となって、ｆθレンズ７と面倒れ補正用の長尺レンズ８との作用により被走査面９上にそれぞれ光スポットとして集光する。このとき、２光束が偏向反射面６の近傍で交叉することにより、各光束の形成する光スポットは被走査面９上において、主走査方向に間隔：Ｐｍだけずれる。
間隔：Ｐｍは、走査結像光学系の「結像倍率」や、ビームコンバイナ４の「負のパワー」、光源１，１’のカップリングレンズ２，２’の光軸からの主走査対応方向における「ずれ量」、カップリングレンズ２，２２’の「焦点距離」等により定まるが、上記ずれ量の調整で微調整が可能である。
【００３９】
このように、被走査面上における２つの光スポットを主走査方向に適当な間隔：Ｐｍだけずらすことにより、走査領域へ向かう２つの偏向光束を別個に検出して、各光束ごとに独立して走査開始の同期を取ることができる。
【００４０】
また、光源１，１’からの光束が偏向反射面６の近傍で交叉するので、２つの偏向光束は、時間差をもって主走査対応方向に略同様な光路を通過するため、各光束が同様の光学特性となり、ｆθレンズ７の等速化特性（ｆθ特性）、像面湾曲特性や走査線曲がり特性を各光束について同様のものにすることができる。
【００４１】
図１（ａ）において、ビームコンバイナ４を用いないとすると、以下の如き不具合が生じる。
即ち、カップリングレンズ２，２’の光軸間隔は３〜１５ｍｍが実用的見地からして適当であるが、このような大きい光軸間距離で、光源から偏向反射面６に到る光路長を従来の１ビーム走査光学系の場合と同程度にしようとすると、各光源からの光束の「主走査対応方向の交叉角」を小さくすることができないため、被走査面上における２つの光スポットの主走査方向の間隔：Ｐｍが大きくなり過ぎて、２走査線を同時走査することができなくなる。
【００４２】
次に、図１（ｂ）に示すように、主走査対応方向から見ると、光源１，１’は、それぞれ、副走査対応方向（図の上下方向）へ、対応するカップリングレンズ２，２’の光軸からずれており、光源１，１’からの光束は、対応するカップリングレンズ２，２’によりカップリングされると、各光束の主光線は、副走査対応方向に関してカップリングレンズ２，２’の像側焦点位置３，３’で交叉し、その後は「互いに間隔を広げ」つつビームコンバイナ４に入射する。
【００４３】
ビームコンバイナ４を透過すると、２光束はシリンダレンズ５の正のパワーにより、互いに間隔を緩やかに狭めつつ進行し、各光束は偏向反射面６近傍の位置に主走査対応方向に長い線像に結像する。偏向反射面６による２つの偏向光束はｆθレンズ７の正のパワーにより、ｆθレンズ７と面倒れ補正用の長尺レンズ８との間の位置１０において副走査対応方向において交叉し（請求項３）、面倒れ補正用の長尺レンズ８を介して、被走査面９上に光スポットとして集光する。２つの光スポットの副走査方向の間隔：Ｐｓは、隣接する走査線間隔（走査線ピッチ）あるいはその整数倍に設定される。即ち、カップリングレンズ２，２’やビームコンバイナ４，シリンダレンズ５、ｆθレンズ７、長尺レンズ８の焦点距離や、光源１，１’の位置を最適化して上記間隔：Ｐｓを実現できる。
【００４４】
副走査対応方向においては、２つの偏向光束が、ｆθレンズ７と面倒れ補正用の長尺レンズ８との間の位置１０において交叉するので、面倒れ補正用の長尺レンズ８の作用が各偏向光束に対して同様の作用となり、各光束に対して面倒れの良好な補正を行うことができる。
【００４５】
カップリングレンズ２，２’のカップリング作用が「コリメート作用」で、カップリングレンズ２，２’から平行光束が射出する場合を想定し、カップリングレンズ２，２’の焦点距離を「Ｆａ」、シリンダレンズ５の焦点距離を「Ｆｂｓ」、ビームコンバイナの焦点距離を「Ｆｃ」、ｆθレンズ７の焦点距離を「Ｆｄ」、ビームコンバイナ４と２光束の主走査対応方向の交叉位置との間隔を「Ｓｃｍ」、ビームコンバイナ４と２光束の副走査対応方向の交叉位置との間隔を「Ｓｂｓ’」、ｆθレンズ７と偏向反射面との距離を「Ｓｄｍ」、シリンダレンズ５とカップリングレンズ２，２’の像側焦点３，３’との間の距離を「Ｓｂｓ」、ｆθレンズ７と被走査面９との間隔を「Ｂｄ」、ｆθレンズ７と長尺レンズ８との間隔を「Ｓｄｓ’」とし、ビームコンバイナ４とシリンダレンズ５との間隔を０とすると、光源１の、カップリングレンズ２の光軸からの主走査対応方向におけるずれ量：Ｓｍは、これらと前述の光スポットの間隔：Ｐｍ，Ｐｓとを用いて、
Ｓｍ＝Ｆａ・√（Ｐｍ／（１＋Ｓｃｍ／Ｆｃ）／（Ｂｄ−Ｓｄｍ・Ｆｄ）／（Ｓｄｍ＋Ｆｄ）／Ｓｃｍ） （１）
で与えられ、光源１’のずれ量は、この値を負にしたものである。
また、光源１の、カップリングレンズ２の光軸からの副走査対応方向におけるずれ量：Ｓｓは、
Ｓｓ＝Ｆａ・Ｐｓ・（１／Ｓｂｓ＋Ｆｂｓ／Ｆｃ／（Ｓｂｓ＋Ｆｂｓ））・Ｓｄｓ’／（Ｂｄ−Ｓｄｓ’） （２）
で与えられ、光源１’のずれ量は、この値を負にしたものである。
また、カップリングレンズ２，２’の光軸間隔：Ｌｍは、
Ｌｍ＝Ｓｍ・（１＋（Ｓｃｍ−Ｓｂｓ）／Ｆａ （３）
で与えられる。
【００４６】
上には、光源およびカップリングレンズの数が２個である場合（請求項７）につき説明したが、光源・カップリングレンズの数が３以上ある場合に上記説明を一般化することは容易である。光源・カップリングレンズの数が３以上の偶数である場合には、光源と同数のカップリングレンズを、図１（ａ）の基準光軸ａｘを対称軸として主走査対応方向へ対称的に配備し、各カップリングレンズの光軸に対して、対応する光源をずらして配置すればよく、光源・カップリングレンズの数が３以上の奇数の場合には、光源と同数のカップリングレンズを、その真中のものの光軸が基準光軸ａｘに合致するように配備し、各光源を各カップリングレンズに対応して配備すればよい。この場合、上記真中のカップリングレンズに対応する光源は、その発光部を「このカップリングレンズの光軸上」に配備するのである。
【００４７】
図１で説明した実施の形態において、ビームコンバイナ４とシリンダレンズ５の順序を入れ替え、シリンダレンズ５を光源側に配備しても良く、ビームコンバイナとシリンダレンズとを一体化してもよい（請求項６）。この「一体化」は、機械的な固定治具を用いる方法でも良いし、接着等の方法でもよく、あるいはモールドによりビームコンバイナとシリンダレンズを最初から一体に構成しても良い。
【００４８】
図２〜図５は、カップリングレンズが２個用いられる場合について、請求項９〜１４記載の発明の実施の形態を示している。
図２において、互いに光学的に等価なカップリングレンズ２，２’は光軸を互いに平行にして、対応する鏡筒２ａ，２ａ’に設けられ、これら鏡筒２ａ，２ａ’は鏡筒ホルダ２０により一体化されている（請求項１０）。
【００４９】
図３において、カップリングレンズ２，２’は、これらを一体化する共通の鏡筒２１に設けられている（請求項１１）。
図４においては、共通の鏡筒２２に設けられたカップリングレンズ２，２’は「互いに密着」して一体化されている（請求項１２）。
図５（ａ），（ｂ）に示す実施の形態では、２つのカップリングレンズ２と２’（図５（ａ））、もしくは２つのカップリングレンズ２ｂと２ｂ’（図５（ｂ））は一体成形されている（請求項１３）。
【００５０】
図６は、光源の数が２個である場合（請求項２１）に就いて、請求項１５，１６，１７，１８，１９記載の発明の実施の形態を説明するための図である。繁雑を避けるべく、混同の虞れがないと思われるものについては、図１におけると同一の符号を付した。
【００５１】
図６（ａ）は、図１（ａ）に倣って、また図６（ｂ）は図１（ｂ）に倣って描かれており、図６（ａ）では上下方向が「主走査対応方向」、同図（ｂ）では上下方向が「副走査対応方向」である。
【００５２】
光源１，１’は「半導体レーザ」で、図にはその発光部をそれぞれ示す。符号２Ａ，２Ａ’はそれぞれ、光源１，１’に対応する「カップリングレンズ」を示す。また、図１におけると同じく符号４は「ビームコンバイナ」、符号５は「シリンダレンズ」をそれぞれ示す。ビームコンバイナ４は「負のパワーを持つ単レンズ」で（請求項１８）、シリンダレンズ５よりも光源側に配備され（請求項１９）、シリンダレンズ５は副走査対応方向にのみ正のパワーを持つ。
【００５３】
図１におけると同様「光偏向器」としてはポリゴンミラー（その偏向反射面を符号６で示す）が想定され、符号７は「ｆθレンズ」、符号８は「面倒れ補正用の長尺レンズ」、符号９は被走査面を示す。被走査面９の位置には光導電性の感光体の表面が配備される。ｆθレンズ７と面倒れ補正用の長尺レンズと８は「走査結像光学系」を構成する。
【００５４】
符号ａｘは、ビームコンバイナ４の光軸を光源側および被走査面側へ直線的に延長したもので、前述の通り「基準光軸」と称する。
【００５５】
図１（ａ），（ｂ）に示した実施の形態と同様、第６図（ａ），（ｂ）に示す実施の形態においても、複数の光源１，１’からの光束は、光束ごとに設けられたカップリングレンズ２Ａ，２Ａ’により個別的にカップリングされて「平行光束」又は「弱い収束性の光束」もしくは「弱い発散性の光束」とされ、各光束に共通のシリンダレンズ５により副走査対応方向へ集束され、共通の光偏向器の偏向反射面６の近傍に主走査対応方向に長い線像として結像する。
光偏向器により偏向された各偏向光束は、共通の走査結像光学系７，８により被走査面９上に光スポットとして集光し、一度に２本の走査線を走査する。
【００５６】
光源ごとに設けられたカップリングレンズ２Ａ，２Ａ’は、それぞれの光軸が同一面（基準光軸ａｘと主走査対応方向を含む平面、即ち、図６（ａ）の図の面）内にあり、互いに隣接し合うコリメートレンズ２Ａ，２Ａ’の光軸が所定の角：θをなし、且つ、これら光軸が互いにシリンダレンズ５の側で近づくようにして、主走査対応方向に配列されて「カップリングレンズ群」を構成している。カップリングレンズ２Ａ，２Ａ’の光軸は上記平面内において「基準光軸ａｘに関して対称的」である。
【００５７】
各光源１，１’は、主走査対応方向に関しては図６（ａ）に示すように、対応するカップリングレンズ２Ａ，２Ａ’の各光軸を含む面（上記各光軸を含む平面のうちで図６（ａ）の図面に直交する面）内にあり、従って、各光源１，１’からの光束の主光線は、主走査対応方向に関しては、図６（ａ）で見ると、あたかも対応するカップリングレンズ２Ａ，２Ａ’の光軸に合致するように進み、カップリングされた光束は「主走査対応方向に関しては互いに間隔を狭め」つつビームコンバイナ４に入射する。
【００５８】
光源１，１’は、副走査対応方向に関しては、図６（ｂ）に示すように、基準光軸ａｘを基準として副走査対応方向（図の上下方向）へ、対応するカップリングレンズ２Ａ，２Ａ’の光軸から互いに逆向き且つ対称的にずれている。従って、光源１，１’からの光束は、対応するカップリングレンズ２Ａ，２Ａ’によりカップリングされると、各光束の主光線は、副走査対応方向に関してカップリングレンズ２Ａ，２Ａ’の像側焦点位置３Ａ，３Ａ’で交叉し、その後は「互いに間隔を広げ」つつビームコンバイナ４に入射する。即ち、光源１，１’は、カップリングレンズ２Ａ，２Ａ’によりカップリングされた各光束が「副走査対応方向に関しては互いに間隔を広げ」つつビームコンバイナ４に入射するように、対応するカップリングレンズの光軸との位置関係を調整されている。
【００５９】
ビームコンバイナ４を透過した２光束は、ビームコンバイナ４の作用により主走査対応方向における互いの交叉角を、ビームコンバイナ４への入射前より緩められる。これにより２光束の（主走査対応方向の）交叉位置を偏向反射面６側へ延ばし、主走査対応方向においては両光束が偏向反射面６の近傍で交叉するようにする。即ち、換言すれば、光源１，１’の位置、カップリングレンズ２Ａ，２Ａ’の各光軸の成す角：θ、ビームコンバイナ４、シリンダレンズ５の位置は、上記２光束が主走査対応方向に関して偏向反射面６の近傍で交叉するように定められるのである（請求項１６）。
【００６０】
偏向反射面６により反射された２光束は、偏向反射面６の回転に伴い偏向光束となって、ｆθレンズ７と面倒れ補正用の長尺レンズ８との作用により被走査面９上にそれぞれ光スポットとして集光する。このとき、２光束が偏向反射面６の近傍で交叉することにより、各光束の形成する光スポットは被走査面９上において、主走査方向に間隔：Ｐｍだけずれる。
間隔：Ｐｍは、走査結像光学系の「結像倍率」や、ビームコンバイナ４の「負のパワー」、カップリングレンズ２Ａ，２Ａ’の「光軸のなす角：θ」、カップリングレンズ２，２２’の「焦点距離」等により定まる。上記間隔：Ｐｍを微調整する必要があるばあいは、光源１，１’を主走査対応方向において、カップリングレンズ２Ａ，２Ａ’の光軸からずらし、その「ずれ量」を調整すれば良い。
【００６１】
このように、被走査面上における２つの光スポットを主走査方向に適当な間隔：Ｐｍだけずらすことにより、走査領域へ向かう２つの偏向光束を別個に検出して各光束ごとに独立して走査開始の同期を取ることができ、２つの偏向光束が時間差をもって主走査対応方向に略同様な光路を通過するため、各光束が同様の光学特性となり、ｆθレンズ７の等速化特性、像面湾曲特性や走査線曲がり特性を各光束について同様のものにすることができる。
【００６２】
図６（ａ）において、ビームコンバイナ４を用いないとすると、図１の実施の形態におけるのと同様、被走査面上における２つの光スポットの主走査方向の間隔：Ｐｍが大きくなり過ぎて、２走査線を同時走査することができなくなる。
【００６３】
図６（ｂ）に示すように、光源１，１’からの光束は、対応するカップリングレンズ２Ａ，２Ａ’によりカップリングされると、各光束の主光線は、副走査対応方向に関してカップリングレンズ２Ａ，２Ａ’の像側焦点位置３Ａ，３Ａ’で交叉し、その後は「互いに間隔を広げ」つつビームコンバイナ４に入射し、ビームコンバイナ４を透過すると、２光束はシリンダレンズ５の正のパワーにより、互いに間隔を緩やかに狭めつつ進行し、各光束は偏向反射面６近傍の位置に主走査対応方向に長い線像に結像する。偏向反射面６による２つの偏向光束はｆθレンズ７の正のパワーにより、ｆθレンズ７と面倒れ補正用の長尺レンズ８との間の位置１０において副走査対応方向において交叉し（請求項１７）、面倒れ補正用の長尺レンズ８を介して、被走査面９上に光スポットとして集光する。２つの光スポットの副走査方向の間隔：Ｐｓは、隣接する走査線間隔（走査線ピッチ）あるいはその整数倍に設定される。即ち、カップリングレンズ２Ａ，２Ａ’やビームコンバイナ４，シリンダレンズ５、ｆθレンズ７、長尺レンズ８の焦点距離や、光源１，１’の位置を最適化して上記間隔：Ｐｓを実現できる。
【００６４】
図１に示す実施の形態と同様に、副走査対応方向において、２つの偏向光束がｆθレンズ７と面倒れ補正用の長尺レンズ８との間の位置１０において交叉するので、面倒れ補正用の長尺レンズ８の作用が各偏向光束に対して同様の作用となり、各光束に対して面倒れの良好な補正を行うことができる。
【００６５】
図６に示す実施の形態の場合においても、光源１の、カップリングレンズ２Ａの光軸からの副走査対応方向におけるずれ量：Ｓｓは、前述の式（２）によって与えられる。光源１’の上記ずれ量は「式（２）式の値を負にした値」である。
【００６６】
また、カップリングレンズ２Ａ，２Ａ’の光軸が成す角：θは、以下のように決定される。
【００６７】
即ち、カップリングレンズ２Ａ，２Ａ’の焦点距離：Ｆａを初め、シリンダレンズ５の焦点距離：Ｆｂｓ、ビームコンバイナの焦点距離：Ｆｃ、ｆθレンズ７の焦点距離：Ｆｄ、ビームコンバイナ４と２光束の主走査対応方向の交叉位置との間隔：Ｓｃｍ、ビームコンバイナ４と２光束の副走査対応方向の交叉位置との間隔：Ｓｂｓ’、ｆθレンズ７と偏向反射面との距離：Ｓｄｍ、シリンダレンズ５とカップリングレンズ２，２’の像側焦点３，３’との間の距離：Ｓｂｓ、ｆθレンズ７と被走査面９との間隔：Ｂｄ、ｆθレンズ７と長尺レンズ８との間隔：Ｓｄｓ’が、図１の実施の形態と同じであるとし、ビームコンバイナ４とシリンダレンズ５との間隔を０として、図６の実施の形態における前記Ｐｍが、図１の実施の形態における前記Ｐｍと等しくなるようにするには、図１の実施の形態における光源１の、カップリングレンズ２の光軸からの主走査対応方向におけるずれ量：Ｓｍと、前記角：θの間に、関係：
θ＝２ｔａｎ￣１（Ｓｍ／Ｆａ） （４）
が成り立てば良い。従って、図１の実施の形態で、上記ずれ量：Ｓｍが定まれば、これを用いて、式（４）で角：θを算出すれば、図１の実施の形態と等価な光学特性で図６の実施の形態を実施できる。
【００６８】
上には、光源およびカップリングレンズの数が２個である場合（請求項２１）につき説明したが、光源・カップリングレンズの数が３以上ある場合に上記説明を一般化することは容易である。光源・カップリングレンズの数が３以上の偶数である場合には、光源と同数のカップリングレンズを、図６（ａ）の基準光軸ａｘを対称軸として主走査対応方向へ対称的に配備し、各カップリングレンズの光軸に対して、対応する光源を副走査対応方向へずらして配置すればよく、光源・カップリングレンズの数が３以上の奇数の場合には、光源と同数のカップリングレンズを、その真中のものの光軸が基準光軸ａｘに合致するように配備し、各光源を各カップリングレンズに対応して配備すればよい。この場合、上記真中のカップリングレンズに対応する光源は、その発光部を「このカップリングレンズの光軸上」に配備するのである。
【００６９】
図６で説明した実施の形態においても、ビームコンバイナ４とシリンダレンズ５の順序を入れ替え、シリンダレンズ５を光源側に配備しても良く、ビームコンバイナとシリンダレンズとを一体化してもよい（請求項２０）。「一体化」は、機械的な固定治具を用いる方法や接着等の方法でもよく、あるいはモールドによりビームコンバイナとシリンダレンズを最初から一体に構成しても良い。
【００７０】
図７〜図９は、請求項２３〜２９記載の発明の実施の形態を示している。
即ち、これら図７〜図９に示す実施の形態において、カップリングレンズ群として用いられる「カップリング光学系」は、互いに光学的に等価なカップリングレンズを、光源の個々に対応して、光軸が互いに所定の角をなすようにして、１連に配列一体化してなる。
【００７１】
図７に示すカップリング光学系２５では、互いに光学的に等価な３個のカップリングレンズ２Ｂ，２Ｂ’，２Ｂ’’は、隣接するカップリングレンズの光軸が、互いに角：θ１をなすようにして一連に配列され一体化されている（請求項２６，２７）。
【００７２】
図８に示すカップリング光学系３０では、互いに光学的に等価な２個のカップリングレンズ２Ａ，２Ａ’が「光軸が互いに所定の角をなす」ようにして、対応する鏡筒２ａ，２ａ’に設けられ、これら鏡筒２ａ，２ａ’は互いに一体化されている（請求項２４）。
さらに、個々のカップリングレンズ２Ａ，２Ａ’の光軸を共有する平面に直交する面であって、カップリングレンズ配列の対称面となる面、即ち、カップリング光学系３０を副走査対応方向から見た図３（ｂ）における直線Ａを含み図面に直交する面に合わせて、取付け基準部ａが凸部として形成されている（請求項２９）。カップリング光学系３０を取り付けられる部分に、取付け基準部ａに係合する係合部を形成しておき、取付け基準部ａの長手方向が基準光軸ａｘに平行になるようにして取付けを行うことにより、容易且つ確実にカップリング光学系を適正な態位に取り付けることができる。
【００７３】
図９に示すカップリング光学系４０では、３個のカップリングレンズ２Ｂ，２Ｂ’，２Ｂ’’は、光軸が互いに所定の角をなすようにして、１連に配列されて共通の鏡筒２ｂに設けられている（請求項２７，２５）。さらに、個々のカップリングレンズ２Ｂ，２Ｂ’，２Ｂ’’の光軸を共有する平面に直交する面であって、カップリングレンズ配列の対称面となる面（図９において直線Ａを含み図面に直交する平面）に合わせて、取付け基準部ａ’が突起状に形成されており、個の取付け基準部ａ’を利用して取付けを行うことにより、容易且つ確実にカップリング光学系を適正な態位に取り付けることができる。
【００７４】
勿論、図７〜図９のカップリング光学系のカップリングレンズは、コリメートレンズとして使用できる（請求項２８）。
【００７５】
【実施例】
以下、具体的な実施例を挙げる。
各実施例とも、図１に即して説明した形態において、シリンダレンズ５とビームコンバイナ４との順序を入替え、両者を一体化した光学配置である。カップリングレンズの作用はコリメート作用であり、カップリングされた光束は平行光束となる。
【００７６】
シリンダレンズ５の焦点距離は１００ｍｍ、ビームコンバイナ４の焦点距離は−５０ｍｍ、ｆθレンズ７の焦点距離は２００ｍｍであり、ｆθレンズ５から光偏向器（ポリゴンミラー）の偏向反射面６に到る距離は−５０ｍｍ、長尺レンズ８から被走査面９に到る距離は７０ｍｍである。
【００７７】
「シリンダレンズ位置」とあるのは、シリンダレンズ５を基準としてカップリングレンズ２，２’に到る距離（負）を表し、「光軸間隔」とあるのは主走査対応方向に配列されたカップリングレンズ２，２’の光軸間距離を、「光源シフト量（主）」とあるのは光源と対応するカップリングレンズの光軸との主走査対応方向のずれ量を、また「光源シフト量（副）」とあるのは光源と対応するカップリングレンズの光軸との副走査対応方向のずれ量を示す。この「ずれ量」は、２つの光源に就き互いに対称的で、互いに符号が逆になるだけであるので、一方の光源についてのみ示す。
【００７８】
「ビームコンバイナ位置」は、ビームコンバイナ４から偏向反射面６に到る距離（正）を表し、「像面ピッチ（主）及び（副）」は、被走査面上に形成される２つの光スポットの主走査方向および副走査方向における隔たり（前述のＰｍ，Ｐｓ）を表す。
【００７９】
最初に挙げる実施例１〜４では、カップリングレンズ（コリメートレンズ）の焦点距離は８ｍｍである。
【００８０】

Figure 0003568087
【００８１】
次ぎに挙げる実施例５〜８では、カップリングレンズ（コリメートレンズ）の焦点距離は１６ｍｍである。
【００８２】
Figure 0003568087
【００８３】
上記実施例１〜８では走査密度は４００ｄｐｉである。
【００８４】
次ぎに挙げる実施例９〜１２では、カップリングレンズ（コリメートレンズ）の焦点距離は８ｍｍである。
【００８５】
Figure 0003568087
【００８６】
最後に挙げる実施例１３〜１６では、カップリングレンズ（コリメートレンズ）の焦点距離は１６ｍｍである。
【００８７】
Figure 0003568087
【００８８】
上記実施例９〜１６では走査密度は６００ｄｐｉである。
【００８９】
２つの光スポットの主走査方向における距離である上記像面ピッチ（主）は、上記のように、各光束ごとに独立して精度の良い同期をとれる値として２ｍｍおよび３ｍｍに設定した。光軸間隔は、２つのカップリングレンズ同士が密着（図４の場合）する４ｍｍ前後から各カップリングレンズを保持した鏡筒が密着する（図３の場合）８ｍｍ前後までをカバーしている。これら実施例１〜１６において、光源シフト量は（主）・（副）共に、大きすぎず、また小さすぎて調整が困難になるようなことのない妥当な値となっている。
【００９０】
なお、上の説明では、走査結像光学系としてｆθレンズと長尺レンズの組み合わせを説明したが、走査結像光学系は、ほかに、凹面鏡を含む光学系として構成することもできる。また、図１で示した実施の形態において、光源から被走査面に到る光路上に、走査光学系のレイアウトに応じて光路を屈曲させるための光路屈曲ミラーを１以上適宜に配して良いことは言うまでもない。
【００９１】
上に挙げた実施例１〜１６では、カップリングレンズ群を構成する２個のカップリングレンズは、光軸が互いに平行であるが、図６に示す実施の形態のように、２つのカップリングレンズの光軸が互いに所定の角：θをなすようにすることもできる。このように、２個のカップリングレンズの光軸を非平行にする場合には、前記式（４）、即ち「θ＝２ｔａｎ￣１（Ｓｍ／Ｆａ）」により、上記実施例１〜１６における「光源シフト量（主）」を角：θに変換すれば良い。
【００９２】
即ち、式（４）における「Ｓｍ」は上記各実施例における「光源シフト量（主）」であり、「Ｆａ」は、カップリングレンズの焦点距離であるから、これらの数値の商を取り、そのアークタンジェントを２倍すれば角：θが得られる。
【００９３】
例えば、前記実施例１の場合を例示すれば、Ｓｍ＝０．１９８ｍｍ、Ｆａ＝８ｍｍであるから、（Ｓｍ／Ｆａ）＝０．１９８／８＝０．０２４７５で、ｔａｎ￣１（Ｓｍ／Ｆａ）＝１．４２度となる。これから、実施例１におけるカップリングレンズの光軸を互いに２．８４度の角で交叉させ、光源の主走査方向のずれ量、即ち光源シフト量（主）を０とすれば、図６の実施の形態により、上記実施例１と全く同様の状態を実現できる。実施例２〜１６においても、同様の演算で「光源シフト量（主）」をカップリングレンズの光軸の交叉角に変換できる。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、新規なマルチビーム走査光学系を実現できる。この発明のマルチビーム走査光学系は、複数の光束を合流させるのに高価な偏光ビームスプリッタを用いないから低コスト化が可能であり、１つのビームコンバイナで３以上の光束を合流させることもでき多ビーム化が容易である。
【００９５】
また、請求項２，１６記載の発明では、偏向光束が主走査方向において偏向光束ごとに走査結像光学系の同じ位置を通るので、走査線ピッチの像高間変動が起きにくく、複数の光スポットを主走査方向に必要な間隔だけ離せるので、各偏向光束を精度良く分離して検出でき、偏向光束ごとに個別に走査の同期をとることが容易である。
【００９６】
請求項３，１７記載の発明では、走査結像光学系の面倒れ補正機能が各偏向光束について同様に作用するので、走査線ピッチの像高間変動が起きにくい。
【００９７】
またこの発明のマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系は、複数のカップリングレンズを近接させて固定するから、機械的振動や環境変化の影響を受けにくく、走査線ピッチ変動等、マルチビーム走査独特の問題が生じにくい。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載のマルチビーム走査光学系の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】マルチビーム走査光学系用のカップリング光学系の実施の１形態を示す図である。
【図３】マルチビーム走査光学系用のカップリング光学系の実施の別形態を示す図である。
【図４】マルチビーム走査光学系用のカップリング光学系の実施の他の形態を示す図である。
【図５】マルチビーム走査光学系用のカップリング光学系の実施の他の形態を示す図である。
【図６】請求項１５記載のマルチビーム走査光学系の実施の１形態を説明するための図である。
【図７】マルチビーム走査光学系用のカップリング光学系の実施の１形態を示す図である。
【図８】マルチビーム走査光学系用のカップリング光学系の実施の別形態を示す図である。
【図９】マルチビーム走査光学系用のカップリング光学系の実施の他の形態を示す図である。
【符号の説明】
１，１’ 光源
２，２’ カップリングレンズ
４ ビームコンバイナ
５ シリンダレンズ
６ 偏向反射面
７，８ 走査結像光学系
９ 被走査面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a multi-beam scanning optical system and a coupling optical system for the multi-beam scanning optical system.
[0002]
[Prior art]
Light beams from a plurality of light sources are deflected by a common light deflector, each deflected light beam is condensed as a light spot on a surface to be scanned by a common scanning image forming optical system, and a plurality of scanning lines are scanned at a time. Various "multi-beam scanning optical systems" have been proposed.
[0003]
As a method of combining light beams from a plurality of light sources, a method using a polarizing beam splitter is known. However, only one light beam can be combined by one polarizing beam splitter, and two or more light beams can be combined. Requires two or more polarizing beam splitters, or two light beams to be merged need to be incident on the polarizing beam splitter orthogonally to each other, which increases the space for arranging the light source unit, and furthermore, the polarizing beam splitter is expensive. Therefore, there is a problem that the cost of the scanning optical system is high.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to realize a novel multi-beam scanning optical system capable of effectively combining two or more light beams and performing good multi-beam scanning without using an expensive optical element such as a polarizing beam splitter. .
[0005]
Another object of the present invention is to realize a coupling optical system for a multi-beam scanning optical system, which is suitable for the multi-beam scanning optical system.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The multi-beam scanning optical system according to claim 1 is configured such that “light beams from a plurality of light sources are individually coupled by coupling lenses provided for each light source, and each light beam is directed in a sub-scanning corresponding direction by a common cylinder lens. The light is focused and formed as a long linear image in the main scanning direction near the deflection / reflection surface of the common light deflector, and each deflection light beam deflected by the light deflector is scanned by the common scanning / imaging optical system. A multi-beam scanning optical system that collects light as a light spot thereon and scans a plurality of scanning lines at once, including a coupling lens group and a beam combiner.
[0007]
In this specification, the “main scanning corresponding direction / sub scanning corresponding direction” is a direction parallel to the main / sub scanning direction on the optical path from the light source to the surface to be scanned.
[0008]
The “coupling lens group” is configured by arranging coupling lenses provided for each light source in the main scanning corresponding direction with their optical axes parallel to each other.
The “beam combiner” is a “optical element common to each light beam” provided between the coupling lens group and the deflection reflecting surface of the optical deflector, and has a negative power at least in the main scanning direction.
In the `` each light source '', the light beams coupled by the corresponding coupling lenses are incident on the beam combiner while narrowing the interval in the main scanning corresponding direction, and the beam is increased while increasing the interval in the sub-scanning corresponding direction. The positional relationship with the optical axis of the corresponding coupling lens is adjusted so that the light enters the combiner or the cylinder lens.
[0009]
The lens action of each coupling lens constituting the coupling lens group may be a “collimating action” for converting a light beam from a corresponding light source (a semiconductor laser or an LED can be suitably used) into a parallel light beam. Alternatively, the light beam from the corresponding light source may be set as a “weakly converging light beam” or a “weakly divergent light beam”.
[0010]
As the common “optical deflector”, a known polygon mirror, rotating two-sided mirror, rotating single-sided mirror, or the like can be used.
[0011]
In the multi-beam scanning optical system according to claim 1, the optical arrangement is such that the light beams passing through the beam combiner and the cylinder lens cross each other at a position near the deflection reflection surface of the optical deflector in the main scanning corresponding direction. Is defined ”(claim 2).
With this configuration, after being deflected, the light beams are separated in the main scanning corresponding direction and pass through substantially the same optical path in the main scanning corresponding direction with a time difference therebetween, so that the light beams have the same optical characteristics.
[0012]
Further, in the multi-beam scanning optical system according to claim 1 or 2, “a scanning and imaging optical system common to each deflected light beam is configured to include an fθ lens and a long lens for correcting surface tilt, and a beam combiner and The optical arrangement can be determined so that each light beam that has passed through the cylinder lens crosses between the fθ lens and the long lens for correction in the sub-scanning corresponding direction (claim 3).
In this case, the operation of the scanning image forming optical system is the same for each deflected light beam in the sub-scanning corresponding direction.
Other examples of the “scanning optical system” include a concave mirror having a function of making the main scanning uniform, a combination of a concave mirror and a long lens, or the like.
[0013]
In the case where the lens action of the coupling lens in the above-mentioned coupling lens group is not a collimating action and the coupled light flux is a weak divergent or weakly converging light flux, it has a function of making scanning uniform. Although "lens" is not strictly an f-theta lens, it is thought that there is no risk of confusion, so in this specification, a lens having a function of making scanning uniform in the above-described case will be described. It will be referred to as an fθ lens.
[0014]
In the multi-beam scanning optical system according to claim 1, the "beam combiner" can use a mirror having a negative power (such as a spherical surface, a cylinder surface, or a toroidal surface). A single lens (spherical lens, cylinder lens, toroidal lens, etc.) "can be suitably used (claim 4).
[0015]
Both the beam combiner and the cylinder lens are provided between the coupling lens group and the deflecting / reflecting surface, but the order may be such that "the beam combiner is arranged closer to the coupling lens group side than the cylinder lens". Alternatively, the cylinder lens may be positioned closer to the coupling lens group than the beam combiner.
[0016]
The beam combiner (claim 4) and the cylinder lens configured as a single lens having negative power can be combined with each other and integrated (claim 6). The number of light sources and coupling lenses may be three or more, but may be two (claim 7).
[0017]
The “coupling optical system” according to claims 9 to 14 is an optical system used as a coupling lens group in the multi-beam scanning optical system according to any one of claims 1 to 7, Optically equivalent coupling lenses are arranged and integrated in one line with their optical axes parallel to each other for each of the light sources (claim 9).
[0018]
The "integration" can take various forms, such as "providing individual coupling lenses in corresponding lens barrels and integrating the lens barrels with each other" (claim 10), or "individual cups". The ring lens may be provided in a common lens barrel and integrated (claim 11), or the "individual coupling lenses may be brought into close contact with each other" by means such as bonding (claim 12). Alternatively, "a plurality of coupling lenses may be integrally formed with each other" (claim 13).
[0019]
Of course, in the coupling optical system according to claims 9 to 13, the "collimating lens" may be configured as a coupling lens (claim 14).
[0020]
The multi-beam scanning optical system according to claim 15, "the light beams from the plurality of light sources are individually coupled by coupling lenses provided for each light source, and each light beam is directed in the sub-scanning corresponding direction by a common cylinder lens. The light is focused and formed as a long linear image in the main scanning direction near the deflection / reflection surface of the common light deflector, and each deflection light beam deflected by the light deflector is scanned by the common scanning / imaging optical system. A multi-beam scanning optical system that collects light as a light spot thereon and scans a plurality of scanning lines at once, including a coupling lens group and a beam combiner.
[0021]
16. The multi-beam scanning optical system according to claim 15, wherein the coupling lenses provided for each light source, which constitute the "coupling lens group", have their optical axes in the same plane and are adjacent to each other. The lenses are arranged in the main scanning corresponding direction such that the optical axes of the lenses form a predetermined angle and the optical axes approach each other on the cylinder lens side.
[0022]
The “combiner” is a “optical element common to each light beam” disposed between the coupling lens group and the deflecting reflection surface of the optical deflector, and has a negative power at least in the main scanning direction.
In the `` each light source '', the light beams coupled by the corresponding coupling lenses enter the beam combiner while narrowing the interval in the main scanning corresponding direction, and increase the interval in the sub-scanning corresponding direction. The positional relationship with the optical axis of the corresponding coupling lens is adjusted so that the light enters the beam combiner or the cylinder lens.
[0023]
Similarly to the multi-beam scanning optical system according to the first aspect, also in the multi-beam scanning optical system according to the fifteenth aspect, the lens action of each coupling lens constituting the coupling lens group depends on the corresponding light source (such as a semiconductor laser or (A collimating action) for converting the light beam from the LED into a parallel light beam (claim 22), or the light beam from the corresponding light source as a "weakly converging light beam" or "weakly divergent light beam". May be used. As a common “optical deflector”, a known polygon mirror, rotating two-sided mirror, rotating single-sided mirror, or the like can be used.
[0024]
16. The multi-beam scanning optical system according to claim 15, wherein the optical arrangement is such that the light beams passing through the beam combiner and the cylinder lens cross each other at a position near the deflecting reflection surface of the optical deflector in the main scanning corresponding direction. (Claim 16). In this manner, similarly to the second aspect of the present invention, after being deflected, each light beam is separated in the main scanning corresponding direction and passes through substantially the same optical path in the main scanning corresponding direction with a time difference from each other. It has similar optical characteristics.
[0025]
the above Claim 15 or 16 In the multi-beam scanning optical system, a scanning and imaging optical system common to each deflected light beam has an fθ lens and a long lens for correcting surface tilt, and each light beam that has passed through the beam combiner and the cylinder lens is subjected to sub-scanning. With respect to the corresponding direction, the optical arrangement can be determined so as to intersect between the fθ lens and the long lens for correction (claim 17). In this case, similarly to the invention according to claim 3, The operation of the scanning imaging optical system is the same for each deflected light beam in the sub-scanning corresponding direction.
[0026]
In any of the multi-beam scanning optical systems according to any one of claims 15 to 17, a "beam combiner" may use a mirror (a spherical surface, a cylinder surface, a toroidal surface, or the like) having negative power. "Single lens having negative power (spherical lens, cylinder lens, toroidal lens, etc.)" can be preferably used (claim 18). Both the beam combiner and the cylinder lens are provided between the coupling lens group and the deflecting / reflecting surface, but the order may be such that "the beam combiner is arranged closer to the coupling lens group side than the cylinder lens". Alternatively, the cylinder lens may be located closer to the coupling lens group than the beam combiner. The beam combiner (claim 18) and the cylinder lens configured as a single lens having negative power can be combined with each other and integrated (claim 20). In the multi-beam scanning optical system according to any one of claims 15 to 20, the number of light sources and the number of coupling lenses may be three or more, but may be two (claim 21).
[0027]
As the coupling optical system used as a coupling lens group in the multi-beam scanning optical system according to any one of claims 15 to 21, "a coupling lens optically equivalent to each other corresponds to each light source. Thus, the optical axes form a predetermined angle with each other and are arranged and integrated in a row. " In this case, “the individual coupling lenses are provided in the corresponding lens barrels and the lens barrels are integrated with each other” (claim 24), or “the individual coupling lenses are provided in the common lens barrel”. (Claim 25). In the coupling optical system for a multi-beam scanning optical system according to claim 23 or 25, "a plurality of coupling lenses can be formed integrally with each other" (claim 26).
In these cases, “the number of coupling lenses is three” (claim 27), and each coupling lens can be a “collimating lens” (claim 28).
[0028]
The coupling optical system for a multi-beam scanning optical system according to any one of claims 23 to 28, wherein "a plane orthogonal to a plane sharing the optical axis of each coupling lens, The attachment reference portion can be formed in accordance with "a plane which is a plane of symmetry of" (claim 29).
[0029]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram for explaining an embodiment of the invention according to claims 1, 2, 3, 4, and 5 when the number of light sources is two (claim 7).
FIG. 1A shows a state in which the optical path from the light source unit to the surface to be scanned is linearly developed, and the optical arrangement in this state is viewed from the direction corresponding to the sub-scanning. It is. FIG. 3B shows the optical arrangement viewed from the main scanning direction, and the vertical direction is the “sub-scanning direction”.
[0030]
The light sources 1 and 1 'are "semiconductor lasers", and the light-emitting portions thereof are shown in the figure. Reference numerals 2 and 2 'respectively indicate "coupling lenses" corresponding to the light sources 1 and 1', reference numeral 4 indicates a "beam combiner", and reference numeral 5 indicates a "cylinder lens".
The beam combiner 4 is a single lens having a negative power (claim 4), and is disposed closer to the light source than the cylinder lens 5 (claim 5). The cylinder lens 5 has a positive power only in the sub-scanning corresponding direction.
[0031]
A polygon mirror is assumed as the "optical deflector", and its deflecting / reflecting surface is indicated by reference numeral 6 in FIG. Reference numeral 7 denotes a “fθ lens (as described above, the light beam coupled by the coupling lens is a parallel light beam or a light beam having a weak divergence or a weak convergence. When the coupled light beam is not a parallel light beam, Strictly speaking, the lens is not an fθ lens, but is referred to as an fθ lens as described above), and reference numeral 8 denotes “a long lens for correcting surface tilt (a long cylinder lens, a long toroidal lens, etc.)”. . The fθ lens 7 and the long lens for correcting surface tilt and 8 constitute a “scanning optical system”. Reference numeral 9 denotes a surface to be scanned. The surface of the photoconductive photoconductor is provided at the position of the surface to be scanned 9.
[0032]
The symbol ax linearly extends the optical axis of the beam combiner 4 toward the light source and the surface to be scanned, and is hereinafter referred to as a “reference optical axis” for convenience.
[0033]
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), light beams from a plurality of light sources 1 and 1 'are individually coupled by coupling lenses 2 and 2' provided for each of the light beams, thereby obtaining a "parallel light beam". Or "weak convergence light beam" or "weak divergence light beam". Each light beam is converged by the common cylinder lens 5 in the sub-scanning corresponding direction, and is located near the deflecting reflection surface 6 of the common light deflector. An image is formed as a long line image in the main scanning corresponding direction.
Each deflected light beam deflected by the optical deflector is condensed as a light spot on the surface 9 to be scanned by the common scanning and imaging optical systems 7 and 8, and scans two scanning lines at a time.
[0034]
Coupling lenses 2, 2 'provided for each light source are arranged in the main scanning corresponding direction with their optical axes parallel to each other to form a "coupling lens group". The optical axes of the coupling lenses 2, 2 'are parallel to the reference optical axis ax, and the coupling lenses 2, 2' are symmetrically arranged in the main scanning corresponding direction with the reference optical axis ax as the axis of symmetry.
[0035]
In each of the light sources 1, 1 ', the light beam coupled by the corresponding coupling lens 2, 2' is incident on the beam combiner 4 while "spacing is narrowed in the main scanning corresponding direction" (FIG. 1A). The position relationship with the optical axis of the corresponding coupling lens is adjusted so that the light is incident on the beam combiner 4 while increasing the distance in the sub-scanning corresponding direction (FIG. 1B).
[0036]
That is, when the principal ray of the light beam radiated from the light sources 1 and 1 'is traced, the result is as follows. As shown in FIG. 1A, the light source 1 is disposed slightly away from the optical axis of the coupling lens 2 in the main scanning direction in the upward direction in the figure. When coupled, the principal ray passes through the image-side focal position 3 of the coupling lens 2 and goes obliquely downward in FIG.
On the contrary, since the light source 1 'is disposed slightly downward in FIG. 1A in the main scanning direction from the optical axis of the coupling lens 2', the light flux from the light source 1 'is coupled to the coupling lens 2'. The principal ray passes through the image-side focal position 3 'of the coupling lens 2' and goes obliquely upward in FIG. 1A.
Therefore, the two light beams coupled by the coupling lenses 2 and 2 ′ enter the beam combiner 4 while “spacing each other” in the main scanning corresponding direction.
[0037]
The two light beams transmitted through the beam combiner 4 have their crossing angle in the main scanning corresponding direction made smaller by the action of the beam combiner 4 than before entering the beam combiner 4. As a result, the crossing position (in the main scanning corresponding direction) of the two light beams is extended toward the deflecting / reflecting surface 6 so that the two light beams cross each other near the deflecting / reflecting surface 6 in the main scanning corresponding direction.
In other words, the positions of the light sources 1 and 1 ′, the positions of the beam combiner 4 and the cylinder lens 5 are determined so that the two light beams cross each other in the main scanning corresponding direction in the vicinity of the deflecting reflection surface 6. 2).
[0038]
The two light beams reflected by the deflecting / reflecting surface 6 become deflecting light beams as the deflecting / reflecting surface 6 rotates, and are respectively placed on the scanned surface 9 by the action of the fθ lens 7 and the long lens 8 for correcting surface tilt. Light is collected as a light spot. At this time, the two light beams intersect in the vicinity of the deflecting / reflecting surface 6, so that the light spots formed by the respective light beams are shifted on the surface 9 to be scanned by an interval Pm in the main scanning direction.
Interval: Pm is the “imaging magnification” of the scanning imaging optical system, the “negative power” of the beam combiner 4, and the main scanning direction from the optical axis of the coupling lenses 2 and 2 ′ of the light sources 1 and 1 ′. , The focal length of the coupling lenses 2 and 22 ', etc., but fine adjustment can be made by adjusting the above-mentioned shift amount.
[0039]
In this way, by shifting the two light spots on the surface to be scanned in the main scanning direction by an appropriate distance: Pm, the two deflected light beams toward the scanning area are separately detected, and each light beam is independently detected. The start of scanning can be synchronized.
[0040]
Further, since the light beams from the light sources 1 and 1 'intersect in the vicinity of the deflecting / reflecting surface 6, the two deflecting light beams pass through substantially the same optical path in the main scanning corresponding direction with a time difference, so that each light beam has the same optical path. Characteristics, and the constant velocity characteristics (fθ characteristics), the field curvature characteristics, and the scanning line bending characteristics of the fθ lens 7 can be made the same for each light beam.
[0041]
In FIG. 1A, if the beam combiner 4 is not used, the following problems occur.
That is, the distance between the optical axes of the coupling lenses 2 and 2 'is suitably 3 to 15 mm from a practical point of view. However, with such a large distance between the optical axes, the optical path length from the light source to the deflecting / reflecting surface 6 is large. If one attempts to reduce the “crossing angle in the main scanning corresponding direction” of the light beams from the respective light sources, it is difficult to make the two light spots on the surface to be scanned. , The interval in the main scanning direction: Pm becomes too large, so that two scanning lines cannot be simultaneously scanned.
[0042]
Next, as shown in FIG. 1B, when viewed from the main scanning corresponding direction, the light sources 1 and 1 ′ respectively correspond to the corresponding coupling lenses 2 and 2 in the sub-scanning corresponding direction (vertical direction in the drawing). When the light beams from the light sources 1, 1 'are coupled by the corresponding coupling lenses 2, 2', the principal ray of each light beam is coupled with the coupling lens in the sub-scanning corresponding direction. The light beams intersect at the image-side focal positions 3 and 3 ′ of 2, 2 ′.
[0043]
When transmitted through the beam combiner 4, the two light beams travel with the positive power of the cylinder lens 5 gently narrowing the distance between the two light beams, and each light beam forms a line image at a position near the deflecting / reflecting surface 6 in the main scanning direction. Image. Due to the positive power of the fθ lens 7, the two deflecting light beams from the deflecting reflection surface 6 intersect in the sub-scanning corresponding direction at a position 10 between the fθ lens 7 and the long lens 8 for correcting surface tilt. ), The light is condensed as a light spot on the scanned surface 9 via the long lens 8 for correcting surface tilt. The interval Ps between the two light spots in the sub-scanning direction is set to the interval between adjacent scanning lines (scanning line pitch) or an integral multiple thereof. In other words, the distance Ps can be realized by optimizing the focal lengths of the coupling lenses 2 and 2 ′, the beam combiner 4, the cylinder lens 5, the fθ lens 7, and the long lens 8, and the positions of the light sources 1 and 1 ′.
[0044]
In the sub-scanning corresponding direction, the two deflected light beams intersect at the position 10 between the fθ lens 7 and the long lens 8 for correcting surface tilt. The same effect is obtained with respect to the deflected light beam, and good correction of surface tilt can be performed for each light beam.
[0045]
Assuming that the coupling action of the coupling lenses 2, 2 'is a "collimating action" and a parallel light beam is emitted from the coupling lenses 2, 2', the focal length of the coupling lenses 2, 2 'is set to "Fa". The focal length of the cylinder lens 5 is “Fbs”, the focal length of the beam combiner is “Fc”, the focal length of the fθ lens 7 is “Fd”, and the distance between the beam combiner 4 and the intersection of the two light beams in the main scanning corresponding direction. Is “Scm”, the distance between the beam combiner 4 and the crossing position of the two light beams in the sub-scanning corresponding direction is “Sbs ′”, the distance between the fθ lens 7 and the deflecting / reflecting surface is “Sdm”, the cylinder lens 5 and the coupling lens. The distance between the image-side focal points 3 and 3 ′ of 2, 2 ′ is “Sbs”, the distance between the fθ lens 7 and the scanned surface 9 is “Bd”, and the distance between the fθ lens 7 and the long lens 8 is "Sds'" and beam Assuming that the distance between the combiner 4 and the cylinder lens 5 is 0, the shift amount Sm of the light source 1 from the optical axis of the coupling lens 2 in the main scanning direction is the distance between these and the above-described light spot: Pm, Ps And using
Sm = Fa · √ (Pm / (1 + Scm / Fc) / (Bd−Sdm · Fd) / (Sdm + Fd) / Scm) (1)
The shift amount of the light source 1 'is obtained by making this value negative.
The shift amount Ss of the light source 1 from the optical axis of the coupling lens 2 in the sub-scanning corresponding direction is:
Ss = Fa · Ps · (1 / Sbs + Fbs / Fc / (Sbs + Fbs)) · Sds ′ / (Bd−Sds ′) (2)
The shift amount of the light source 1 'is obtained by making this value negative.
The optical axis interval Lm between the coupling lenses 2 and 2 ′ is
Lm = Sm · (1+ (Scm−Sbs) / Fa (3)
Given by
[0046]
Although the case where the number of light sources and coupling lenses is two has been described above, it is easy to generalize the above description when the number of light sources and coupling lenses is three or more. is there. When the number of light sources / coupling lenses is an even number of 3 or more, the same number of coupling lenses as the light sources are provided symmetrically in the main scanning corresponding direction with the reference optical axis ax in FIG. Then, the corresponding light source may be displaced with respect to the optical axis of each coupling lens, and when the number of light sources / coupling lenses is an odd number of 3 or more, the same number of coupling lenses as the light sources are used. What is necessary is just to arrange | position so that the optical axis of the thing of the center may correspond to the reference optical axis ax, and to arrange each light source corresponding to each coupling lens. In this case, the light source corresponding to the middle coupling lens has its light-emitting portion arranged “on the optical axis of this coupling lens”.
[0047]
In the embodiment described with reference to FIG. 1, the order of the beam combiner 4 and the cylinder lens 5 may be reversed, the cylinder lens 5 may be provided on the light source side, or the beam combiner and the cylinder lens may be integrated. 6). The “integration” may be performed by a method using a mechanical fixing jig, a bonding method, or the like, or the beam combiner and the cylinder lens may be integrally formed from the beginning by molding.
[0048]
2 to 5 show embodiments of the invention according to claims 9 to 14 when two coupling lenses are used.
In FIG. 2, coupling lenses 2 and 2 'optically equivalent to each other are provided in corresponding barrels 2a and 2a' with their optical axes parallel to each other, and these barrels 2a and 2a 'are attached to a barrel holder 20. (Claim 10).
[0049]
In FIG. 3, the coupling lenses 2 and 2 ′ are provided in a common lens barrel 21 that integrates them (claim 11).
In FIG. 4, the coupling lenses 2 and 2 'provided on the common lens barrel 22 are integrated "closely together" (claim 12).
In the embodiment shown in FIGS. 5A and 5B, two coupling lenses 2 and 2 ′ (FIG. 5A) or two coupling lenses 2b and 2b ′ (FIG. 5B). Are integrally formed (claim 13).
[0050]
FIG. 6 is a diagram for explaining an embodiment of the invention according to claims 15, 16, 17, 18, and 19 when the number of light sources is two (claim 21). In order to avoid complication, the same reference numerals as those in FIG.
[0051]
FIG. 6A is drawn in accordance with FIG. 1A and FIG. 6B is drawn in accordance with FIG. 1B. In FIG. The vertical direction is the "sub-scanning corresponding direction" in FIG.
[0052]
The light sources 1 and 1 'are "semiconductor lasers", and the light-emitting portions thereof are shown in the figure. Reference numerals 2A and 2A 'indicate "coupling lenses" corresponding to the light sources 1 and 1', respectively. As in FIG. 1, reference numeral 4 denotes a “beam combiner”, and reference numeral 5 denotes a “cylinder lens”. The beam combiner 4 is a “single lens having a negative power” (Claim 18), and is disposed closer to the light source than the cylinder lens 5 (Claim 19). The cylinder lens 5 has a positive power only in the sub-scanning corresponding direction. Have.
[0053]
As in FIG. 1, a polygon mirror (the deflecting / reflecting surface is indicated by reference numeral 6) is assumed as the “optical deflector”, reference numeral 7 is an “fθ lens”, and reference numeral 8 is a “long lens for correcting surface tilt”. , 9 denotes a surface to be scanned. The surface of the photoconductive photoconductor is provided at the position of the surface to be scanned 9. lens 7 and long lens 8 for correcting surface tilt constitute a "scanning optical system".
[0054]
The symbol ax linearly extends the optical axis of the beam combiner 4 to the light source side and the surface to be scanned, and is referred to as the “reference optical axis” as described above.
[0055]
As in the embodiment shown in FIGS. 1A and 1B, in the embodiment shown in FIGS. 6A and 6B, the light beams from the plurality of light sources 1 and 1 'are Are coupled individually by the coupling lenses 2A and 2A 'provided in the first lens unit to form a "parallel light beam", a "weak convergence light beam" or a "weak divergence light beam", and a cylinder lens 5 common to each light beam. Thus, the light is converged in the sub-scanning corresponding direction, and is formed as a long line image in the main scanning corresponding direction near the deflection / reflection surface 6 of the common optical deflector.
Each deflected light beam deflected by the optical deflector is condensed as a light spot on the surface 9 to be scanned by the common scanning and imaging optical systems 7 and 8, and scans two scanning lines at a time.
[0056]
The coupling lenses 2A and 2A 'provided for each light source have their optical axes in the same plane (a plane including the reference optical axis ax and the main scanning corresponding direction, that is, the plane in FIG. 6A). The optical axes of the collimating lenses 2A and 2A ′ adjacent to each other form a predetermined angle: θ, and are arranged in the main scanning corresponding direction so that these optical axes approach each other on the side of the cylinder lens 5. It constitutes a "coupling lens group". The optical axes of the coupling lenses 2A and 2A 'are "symmetrical with respect to the reference optical axis ax" in the plane.
[0057]
As shown in FIG. 6 (a), each light source 1, 1 'has a surface including the optical axis of the corresponding coupling lens 2A, 2A' (of the plane including the optical axis), as shown in FIG. 6 (a), and the principal ray of the light beam from each of the light sources 1, 1 'is as if viewed in FIG. 6 (a) with respect to the main scanning corresponding direction. The light beam proceeds so as to coincide with the optical axis of the corresponding coupling lens 2A, 2A ', and enters the beam combiner 4 while "spacing is narrowed in the main scanning corresponding direction".
[0058]
As shown in FIG. 6B, the light sources 1 and 1 ′ correspond to the coupling lenses 2 </ b> A and 2 </ b> A in the sub-scanning corresponding direction (vertical direction in FIG. 6) with reference to the reference optical axis ax. The optical axes of 2A 'are oppositely and symmetrically offset from each other. Accordingly, when the light beams from the light sources 1 and 1 'are coupled by the corresponding coupling lenses 2A and 2A', the principal ray of each light beam is image-side of the coupling lenses 2A and 2A 'in the sub-scanning corresponding direction. The light beams intersect at the focal positions 3A and 3A ', and thereafter enter the beam combiner 4 while "spread apart". In other words, the light sources 1 and 1 ′ perform the corresponding coupling so that the light beams coupled by the coupling lenses 2 A and 2 A ′ enter the beam combiner 4 while “spreading apart in the sub-scanning corresponding direction”. The positional relationship between the lens and the optical axis is adjusted.
[0059]
The two light beams transmitted through the beam combiner 4 have their crossing angle in the main scanning corresponding direction made smaller by the action of the beam combiner 4 than before entering the beam combiner 4. As a result, the crossing position (in the main scanning corresponding direction) of the two light beams is extended toward the deflecting / reflecting surface 6 so that the two light beams cross each other near the deflecting / reflecting surface 6 in the main scanning corresponding direction. That is, in other words, the position of the light sources 1 and 1 ', the angle formed by the optical axes of the coupling lenses 2A and 2A': θ, the positions of the beam combiner 4 and the cylinder lens 5 are determined by the two light beams in the main scanning corresponding direction. Are set to intersect in the vicinity of the deflecting reflection surface 6 (claim 16).
[0060]
The two light beams reflected by the deflecting / reflecting surface 6 become deflecting light beams as the deflecting / reflecting surface 6 rotates, and are respectively placed on the scanned surface 9 by the action of the fθ lens 7 and the long lens 8 for correcting surface tilt. Light is collected as a light spot. At this time, the two light beams intersect in the vicinity of the deflecting / reflecting surface 6, so that the light spots formed by the respective light beams are shifted on the surface 9 to be scanned by an interval Pm in the main scanning direction.
The interval: Pm is the “imaging magnification” of the scanning imaging optical system, the “negative power” of the beam combiner 4, the “angle formed by the optical axis: θ” of the coupling lenses 2A and 2A ′, the coupling lens 2 , 22 ′. If the distance Pm needs to be finely adjusted, the light sources 1 and 1 'may be shifted from the optical axes of the coupling lenses 2A and 2A' in the main scanning direction, and the "shift amount" may be adjusted. .
[0061]
As described above, by shifting the two light spots on the surface to be scanned in the main scanning direction by an appropriate distance: Pm, the two deflected light beams toward the scanning region are separately detected, and the light beams are independently scanned. The start can be synchronized, and the two deflected light beams pass through substantially the same optical path in the main scanning corresponding direction with a time difference, so that each light beam has the same optical characteristics, and the uniformity characteristic of the fθ lens 7 and the image plane. The bending characteristics and the scanning line bending characteristics can be made similar for each light beam.
[0062]
In FIG. 6A, if the beam combiner 4 is not used, as in the embodiment of FIG. 1, the distance Pm in the main scanning direction between two light spots on the surface to be scanned becomes too large. It becomes impossible to scan two scanning lines simultaneously.
[0063]
As shown in FIG. 6B, when the light beams from the light sources 1 and 1 'are coupled by the corresponding coupling lenses 2A and 2A', the principal ray of each light beam is coupled in the sub-scanning corresponding direction. Intersecting at the image-side focal positions 3A and 3A 'of the lenses 2A and 2A' and thereafter entering the beam combiner 4 while "expanding the distance therebetween" and passing through the beam combiner 4, the two luminous fluxes become positive in the cylinder lens 5. Due to the power, the light beams travel while gradually narrowing the distance between the light beams, and each light beam forms a line image long in the main scanning corresponding direction at a position near the deflecting / reflecting surface 6. The two deflecting light beams by the deflecting reflection surface 6 cross each other in the sub-scanning corresponding direction at a position 10 between the fθ lens 7 and the long lens 8 for correcting surface tilt due to the positive power of the fθ lens 7. ) And converge as a light spot on the surface 9 to be scanned 9 via the long lens 8 for correcting surface tilt. The interval Ps between the two light spots in the sub-scanning direction is set to the interval between adjacent scanning lines (scanning line pitch) or an integral multiple thereof. That is, the focal length of the coupling lenses 2A and 2A ', the beam combiner 4, the cylinder lens 5, the fθ lens 7, and the long lens 8 and the position of the light sources 1 and 1' can be optimized to realize the above-mentioned interval: Ps.
[0064]
As in the embodiment shown in FIG. 1, in the sub-scanning corresponding direction, the two deflected light beams intersect at the position 10 between the fθ lens 7 and the long lens 8 for correcting the surface tilt, so that the The operation of the long lens 8 becomes the same operation for each deflected light beam, and good correction of surface tilt can be performed for each light beam.
[0065]
Also in the case of the embodiment shown in FIG. 6, the shift amount Ss of the light source 1 from the optical axis of the coupling lens 2A in the sub-scanning corresponding direction is given by the above equation (2). The shift amount of the light source 1 ′ is “a value obtained by making the value of Expression (2) negative”.
[0066]
The angle θ formed by the optical axes of the coupling lenses 2A and 2A 'is determined as follows.
[0067]
That is, the focal length of the coupling lenses 2A and 2A ': Fa, the focal length of the cylinder lens 5: Fbs, the focal length of the beam combiner: Fc, the focal length of the fθ lens 7: Fd, and the two light fluxes of the beam combiner 4 The distance between the crossing position in the main scanning corresponding direction: Scm, the distance between the beam combiner 4 and the crossing position in the sub-scanning corresponding direction of the two light beams: Sbs ′, the distance between the fθ lens 7 and the deflecting reflection surface: Sdm, the cylinder lens 5 : Sbs, distance between fθ lens 7 and scanned surface 9: Bd, distance between fθ lens 7 and long lens 8: Assuming that Sds ′ is the same as that of the embodiment of FIG. 1 and that the distance between the beam combiner 4 and the cylinder lens 5 is 0, the Pm of the embodiment of FIG. 6 is the same as the Pm of the embodiment of FIG. When In order to make them equal, the relation between the shift amount Sm of the light source 1 in the embodiment of FIG. 1 from the optical axis of the coupling lens 2 in the main scanning corresponding direction and the angle θ is as follows:
θ = 2tan￣ 1 (Sm / Fa) (4)
Should be satisfied. Therefore, in the embodiment of FIG. 1, if the deviation amount: Sm is determined, the angle: θ is calculated using the equation (4) using this, and the optical characteristic equivalent to that of the embodiment of FIG. The embodiment of FIG. 6 can be implemented.
[0068]
Although the case where the number of light sources and coupling lenses is two has been described above, it is easy to generalize the above description when the number of light sources and coupling lenses is three or more. is there. When the number of light sources / coupling lenses is an even number of 3 or more, the same number of coupling lenses as the light sources are provided symmetrically in the main scanning corresponding direction with the reference optical axis ax in FIG. Then, the corresponding light source may be displaced in the sub-scanning corresponding direction with respect to the optical axis of each coupling lens. If the number of light sources / coupling lenses is an odd number of 3 or more, the same number of light sources as The coupling lens may be provided so that the optical axis of the middle one coincides with the reference optical axis ax, and each light source may be provided corresponding to each coupling lens. In this case, the light source corresponding to the middle coupling lens has its light-emitting portion arranged “on the optical axis of this coupling lens”.
[0069]
In the embodiment described with reference to FIG. 6 as well, the order of the beam combiner 4 and the cylinder lens 5 may be switched, the cylinder lens 5 may be provided on the light source side, or the beam combiner and the cylinder lens may be integrated (claim). Item 20). The “integration” may be a method using a mechanical fixing jig, a method such as bonding, or the beam combiner and the cylinder lens may be integrally formed from the beginning by molding.
[0070]
7 to 9 show an embodiment of the invention according to claims 23 to 29.
That is, in the embodiments shown in FIGS. 7 to 9, the “coupling optical system” used as the coupling lens group includes a coupling lens optically equivalent to each other, corresponding to each light source. The shafts are arranged and integrated so as to form a predetermined angle with each other.
[0071]
In the coupling optical system 25 shown in FIG. 7, three optically equivalent coupling lenses 2B, 2B ′, and 2B ″ are arranged such that the optical axes of adjacent coupling lenses have an angle θ with each other. 1 Are arranged and integrated in a series (claims 26 and 27).
[0072]
In the coupling optical system 30 shown in FIG. 8, two optically equivalent coupling lenses 2A and 2A 'are arranged such that "optical axes form a predetermined angle with each other", and the corresponding lens barrels 2a and 2a. And these lens barrels 2a, 2a 'are integrated with each other (claim 24).
Furthermore, a surface orthogonal to a plane sharing the optical axis of each of the coupling lenses 2A and 2A ', which is a surface that is a symmetrical surface of the coupling lens arrangement, that is, the coupling optical system 30 is moved from the direction corresponding to the sub-scanning direction. The attachment reference portion a is formed as a convex portion in conformity with a plane including the straight line A in FIG. 3B and orthogonal to the drawing (claim 29). An engagement portion that engages with the attachment reference portion a is formed in a portion where the coupling optical system 30 can be attached, and attachment is performed such that the longitudinal direction of the attachment reference portion a is parallel to the reference optical axis ax. Thus, the coupling optical system can be easily and reliably mounted in an appropriate position.
[0073]
In the coupling optical system 40 shown in FIG. 9, the three coupling lenses 2B, 2B ', and 2B''are arranged in series so that their optical axes make a predetermined angle with each other, and a common lens barrel. 2b (claims 27 and 25). Further, a plane orthogonal to a plane sharing the optical axis of each of the coupling lenses 2B, 2B ', 2B''and a plane which is a symmetric plane of the coupling lens arrangement (including a straight line A in FIG. The mounting reference portion a 'is formed in a protruding shape in accordance with the (orthogonal plane), and the mounting is performed using the individual mounting reference portions a', so that the coupling optical system can be easily and surely properly adjusted. Can be attached to a posture.
[0074]
Of course, the coupling lens of the coupling optical system shown in FIGS. 7 to 9 can be used as a collimating lens (claim 28).
[0075]
【Example】
Hereinafter, specific examples will be described.
In each embodiment, in the embodiment described with reference to FIG. 1, the order of the cylinder lens 5 and the beam combiner 4 is changed, and the optical arrangement is such that both are integrated. The action of the coupling lens is a collimating action, and the coupled light flux becomes a parallel light flux.
[0076]
The focal length of the cylinder lens 5 is 100 mm, the focal length of the beam combiner 4 is -50 mm, the focal length of the fθ lens 7 is 200 mm, and the distance from the fθ lens 5 to the deflecting and reflecting surface 6 of the optical deflector (polygon mirror). Is -50 mm, and the distance from the long lens 8 to the surface 9 to be scanned is 70 mm.
[0077]
The “cylinder lens position” indicates the distance (negative) from the cylinder lens 5 to the coupling lenses 2 and 2 ′, and the “optical axis interval” indicates that they are arranged in the main scanning corresponding direction. The “light source shift amount (main)” refers to the distance between the optical axes of the coupling lenses 2 and 2 ′ as the “light source shift amount (main)” and the “light source shift amount” in the main scanning corresponding direction from the optical axis of the corresponding coupling lens. The term “shift amount (sub)” indicates the amount of shift between the light source and the optical axis of the corresponding coupling lens in the sub-scanning corresponding direction. This “shift amount” is symmetrical for the two light sources and is only opposite in sign, so that only one light source is shown.
[0078]
The “beam combiner position” indicates the distance (positive) from the beam combiner 4 to the deflecting / reflecting surface 6, and the “image plane pitch (main) and (sub)” indicates two light beams formed on the surface to be scanned. The distance between the spots in the main scanning direction and the sub-scanning direction (Pm, Ps described above) is shown.
[0079]
In the first to fourth embodiments, the focal length of the coupling lens (collimating lens) is 8 mm.
[0080]
Figure 0003568087
[0081]
In the following Examples 5 to 8, the focal length of the coupling lens (collimating lens) is 16 mm.
[0082]
Figure 0003568087
[0083]
In the first to eighth embodiments, the scanning density is 400 dpi.
[0084]
In the following Examples 9 to 12, the focal length of the coupling lens (collimating lens) is 8 mm.
[0085]
Figure 0003568087
[0086]
In Examples 13 to 16 mentioned last, the focal length of the coupling lens (collimating lens) is 16 mm.
[0087]
Figure 0003568087
[0088]
In Examples 9 to 16, the scanning density is 600 dpi.
[0089]
The image plane pitch (main), which is the distance between the two light spots in the main scanning direction, was set to 2 mm and 3 mm as a value that can independently and accurately synchronize each light flux as described above. The optical axis interval covers from about 4 mm when two coupling lenses are in close contact with each other (in the case of FIG. 4) to about 8 mm in which the lens barrel holding each coupling lens is in close contact (in the case of FIG. 3). In these Examples 1 to 16, the light source shift amounts (main) and (secondary) are appropriate values that are not too large or too small to make adjustment difficult.
[0090]
In the above description, the combination of the fθ lens and the long lens has been described as the scanning image forming optical system. However, the scanning image forming optical system may be configured as an optical system including a concave mirror. In the embodiment shown in FIG. 1, one or more optical path bending mirrors for bending the optical path according to the layout of the scanning optical system may be appropriately arranged on the optical path from the light source to the surface to be scanned. Needless to say.
[0091]
In Examples 1 to 16 described above, the two coupling lenses constituting the coupling lens group have optical axes parallel to each other. However, as in the embodiment shown in FIG. The optical axes of the lenses may form a predetermined angle θ with each other. As described above, when making the optical axes of the two coupling lenses non-parallel, the above equation (4), that is, “θ = 2tan￣” 1 (Sm / Fa) ”, the“ light source shift amount (main) ”in the first to sixteenth embodiments may be converted into an angle θ.
[0092]
That is, “Sm” in the equation (4) is the “light source shift amount (main)” in each of the above embodiments, and “Fa” is the focal length of the coupling lens. If the arc tangent is doubled, the angle: θ is obtained.
[0093]
For example, in the case of the first embodiment, since Sm = 0.198 mm and Fa = 8 mm, (Sm / Fa) = 0.198 / 8 = 0.02475, and tan￣ 1 (Sm / Fa) = 1.42 degrees. From this, if the optical axes of the coupling lenses in the first embodiment cross each other at an angle of 2.84 degrees and the shift amount of the light source in the main scanning direction, that is, the light source shift amount (main) is set to 0, the embodiment of FIG. According to the embodiment, the same state as that of the first embodiment can be realized. Also in Embodiments 2 to 16, the “light source shift amount (main)” can be converted to the crossing angle of the optical axis of the coupling lens by the same calculation.
[0094]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a novel multi-beam scanning optical system can be realized. The multi-beam scanning optical system according to the present invention does not use an expensive polarizing beam splitter to combine a plurality of light beams, so that cost can be reduced, and three or more light beams can be combined by one beam combiner. It is easy to make multiple beams.
[0095]
Further, in the invention according to claims 2 and 16, since the deflected light beam passes through the same position of the scanning image forming optical system for each deflected light beam in the main scanning direction, the scanning line pitch hardly fluctuates between image heights. Since the spots are separated by a necessary interval in the main scanning direction, each deflected light beam can be accurately separated and detected, and it is easy to synchronize scanning individually for each deflected light beam.
[0096]
According to the third and 17th aspects of the present invention, the surface tilt correction function of the scanning image forming optical system operates in the same manner for each deflected light beam, so that the scanning line pitch hardly fluctuates between image heights.
[0097]
Further, the coupling optical system for the multi-beam scanning optical system according to the present invention has a structure in which a plurality of coupling lenses are fixed in close proximity to each other, so that the coupling optical system is less susceptible to mechanical vibrations and environmental changes. Problems unique to scanning are unlikely to occur.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view for explaining one embodiment of a multi-beam scanning optical system according to the first embodiment.
FIG. 2 is a diagram showing one embodiment of a coupling optical system for a multi-beam scanning optical system.
FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of a coupling optical system for a multi-beam scanning optical system.
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment of the coupling optical system for the multi-beam scanning optical system.
FIG. 5 is a diagram showing another embodiment of the coupling optical system for the multi-beam scanning optical system.
FIG. 6 is a view for explaining an embodiment of the multi-beam scanning optical system according to claim 15;
FIG. 7 is a diagram showing one embodiment of a coupling optical system for a multi-beam scanning optical system.
FIG. 8 is a diagram showing another embodiment of the coupling optical system for the multi-beam scanning optical system.
FIG. 9 is a diagram showing another embodiment of the coupling optical system for the multi-beam scanning optical system.
[Explanation of symbols]
1,1 'light source
2,2 'coupling lens
4 Beam combiner
5 Cylinder lens
6. Deflection reflective surface
7,8 Scanning optical system
9 Scanned surface

Claims (29)

複数の光源からの光束を、光源ごとに設けられたカップリングレンズにより個別的にカップリングし、各光束を共通のシリンダレンズにより副走査対応方向に集束させて、共通の光偏向器の偏向反射面近傍に主走査対応方向に長い線像として結像させ、光偏向器により偏向された各偏向光束を共通の走査結像光学系により被走査面上に光スポットとして集光し、一度に複数の走査線を走査するマルチビーム走査光学系において、
光源ごとに設けられたカップリングレンズは、光軸を互いに平行にして主走査対応方向に配列されてカップリングレンズ群を構成し、
このカップリングレンズ群と光偏向器の偏向反射面との間に、少なくとも主走査対応方向に負のパワーを持つビームコンバイナを各光束に共通に有し、
各光源は、対応するカップリングレンズによりカップリングされた光束が、主走査対応方向に関しては互いに間隔を狭めつつ上記ビームコンバイナに入射し、副走査対応方向に関しては互いに間隔を広げつつ上記ビームコンバイナもしくは上記シリンダレンズに入射するように、対応するカップリングレンズの光軸との位置関係を調整されていることを特徴とするマルチビーム走査光学系。Light beams from a plurality of light sources are individually coupled by coupling lenses provided for each light source, and each light beam is focused in the sub-scanning corresponding direction by a common cylinder lens, and the light is deflected and reflected by a common light deflector. An image is formed in the vicinity of the surface as a long linear image in the main scanning direction, and each deflected light beam deflected by the optical deflector is condensed as a light spot on the surface to be scanned by a common scanning image forming optical system. In a multi-beam scanning optical system that scans the scanning lines,
Coupling lenses provided for each light source are arranged in the main scanning corresponding direction with their optical axes parallel to each other to form a coupling lens group,
A beam combiner having a negative power at least in the main scanning corresponding direction is commonly provided for each light flux between the coupling lens group and the deflection reflecting surface of the optical deflector,
In each light source, the light flux coupled by the corresponding coupling lens is incident on the beam combiner while narrowing the interval in the main scanning corresponding direction, and is increased while increasing the interval in the sub-scanning corresponding direction. A multi-beam scanning optical system, wherein a positional relationship between a corresponding coupling lens and an optical axis is adjusted so as to be incident on the cylinder lens. 請求項１記載のマルチビーム走査光学系において、
ビームコンバイナおよびシリンダレンズを通過した各光束が、主走査対応方向に関して、光偏向器の偏向反射面近傍の位置で互いに交叉するように、光学配置を定めたことを特徴とするマルチビーム走査光学系。The multi-beam scanning optical system according to claim 1,
A multi-beam scanning optical system, wherein an optical arrangement is determined so that light beams passing through a beam combiner and a cylinder lens cross each other at a position near a deflection reflecting surface of an optical deflector in a main scanning corresponding direction. . 請求項１または２記載のマルチビーム走査光学系において、
各偏向光束に共通の走査結像光学系がｆθレンズと面倒れ補正用の長尺レンズとを有し、
ビームコンバイナおよびシリンダレンズを通過した各光束が、副走査対応方向に関して、上記ｆθレンズと補正用の長尺レンズとの間で交叉するように、光学配置を定めたことを特徴とするマルチビーム走査光学系。The multi-beam scanning optical system according to claim 1 or 2,
A scanning imaging optical system common to each deflection light beam has an fθ lens and a long lens for correcting surface tilt,
An optical arrangement is defined so that each light beam passing through the beam combiner and the cylinder lens crosses between the fθ lens and the long lens for correction in the sub-scanning corresponding direction. Optical system. 請求項１または２または３記載のマルチビーム走査光学系において、
ビームコンバイナは、負のパワーを持つ単レンズであることを特徴とするマルチビーム走査光学系。The multi-beam scanning optical system according to claim 1, 2 or 3,
A multi-beam scanning optical system, wherein the beam combiner is a single lens having negative power. 請求項４記載のマルチビーム走査光学系において、
ビームコンバイナが、シリンダレンズよりカップリングレンズ群側に配備されることを特徴とするマルチビーム走査光学系。The multi-beam scanning optical system according to claim 4,
A multi-beam scanning optical system, wherein a beam combiner is provided on a coupling lens group side with respect to a cylinder lens. 請求項４記載のマルチビーム走査光学系において、
ビームコンバイナとシリンダレンズとを一体としたことを特徴とするマルチビーム走査光学系。The multi-beam scanning optical system according to claim 4,
A multi-beam scanning optical system wherein a beam combiner and a cylinder lens are integrated. 請求項１または２または３または４または５または６記載のマルチビーム走査光学系において、
光源およびカップリングレンズの数が２個であることを特徴とするマルチビーム走査光学系。The multi-beam scanning optical system according to claim 1, 2, 3, 4, 5, or 6,
A multi-beam scanning optical system comprising two light sources and two coupling lenses. 請求項１〜７の任意の１に記載のマルチビーム走査光学系において、
カップリングレンズ群における各カップリングレンズのカップリング作用がコリメート作用であることを特徴とするマルチビーム走査光学系。The multi-beam scanning optical system according to any one of claims 1 to 7,
A multi-beam scanning optical system, wherein the coupling action of each coupling lens in the coupling lens group is a collimating action. 請求項１〜７の任意の１に記載のマルチビーム走査光学系にカップリングレンズ群として用いられるカップリング光学系であって、
互いに光学的に等価なカップリングレンズを、光源の個々に対応して光軸を互いに平行にして、１列に配列一体化してなるマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系。A coupling optical system used as a coupling lens group in the multi-beam scanning optical system according to any one of claims 1 to 7,
A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system in which optically equivalent coupling lenses are arranged and integrated in one line with their optical axes parallel to each other corresponding to each light source. 請求項９記載のマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系において、
個々のカップリングレンズは対応する鏡筒に設けられ、鏡筒同志が互いに一体化されていることを特徴とする、マルチビーム走査光学系用のカップリング光学系。The coupling optical system for a multi-beam scanning optical system according to claim 9,
A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system, wherein each coupling lens is provided in a corresponding lens barrel, and the lens barrels are integrated with each other. 請求項９記載のマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系において、
個々のカップリングレンズは共通の鏡筒に設けられていることを特徴とするマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系。The coupling optical system for a multi-beam scanning optical system according to claim 9,
A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system, wherein each coupling lens is provided in a common lens barrel. 請求項９または１１記載のマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系において、
個々のカップリングレンズが互いに密着することを特徴とするマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系。The coupling optical system for a multi-beam scanning optical system according to claim 9 or 11,
A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system, wherein individual coupling lenses are in close contact with each other. 請求項１２記載のマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系において、
複数のカップリングレンズが互いに一体的に形成されていることを特徴とするマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系。The coupling optical system for a multi-beam scanning optical system according to claim 12,
A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system, wherein a plurality of coupling lenses are formed integrally with each other. 請求項９〜１３の任意の１に記載のマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系において、
各カップリングレンズがコリメートレンズであることを特徴とするマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系。 A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system according to any one of claims 9 to 13 ,
A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system, wherein each coupling lens is a collimating lens. 複数の光源からの光束を、光源ごとに設けられたカップリングレンズにより個別的にカップリングし、各光束を共通のシリンダレンズにより副走査対応方向に集束させて、共通の光偏向器の偏向反射面近傍に主走査対応方向に長い線像として結像させ、光偏向器により偏向された各偏向光束を共通の走査結像光学系により被走査面上に光スポットとして集光し、一度に複数の走査線を走査するマルチビーム走査光学系において、
光源ごとに設けられたカップリングレンズは、それぞれの光軸が同一面内にあり、互いに隣接し合うコリメートレンズの光軸が所定の角をなし、且つ、これら光軸が互いに上記シリンダレンズの側で近づくようにして、主走査対応方向に配列されてカップリングレンズ群を構成し、
このカップリングレンズ群と光偏向器の偏向反射面との間に、少なくとも主走査対応方向に負のパワーを持つビームコンバイナを各光束に共通に有し、
各光源は、対応するカップリングレンズによりカップリングされた光束が、主走査対応方向に関しては互いに間隔を狭めつつ上記ビームコンバイナに入射し、副走査対応方向に関しては互いに間隔を広げつつ上記ビームコンバイナもしくは上記シリンダレンズに入射するように、対応するカップリングレンズの光軸との位置関係を調整されていることを特徴とするマルチビーム走査光学系。Light beams from a plurality of light sources are individually coupled by coupling lenses provided for each light source, and each light beam is focused in the sub-scanning corresponding direction by a common cylinder lens, and the light is deflected and reflected by a common light deflector. An image is formed in the vicinity of the surface as a long linear image in the main scanning direction, and each deflected light beam deflected by the optical deflector is condensed as a light spot on the surface to be scanned by a common scanning image forming optical system. In a multi-beam scanning optical system that scans the scanning lines,
In the coupling lens provided for each light source, the respective optical axes are in the same plane, the optical axes of the collimating lenses adjacent to each other form a predetermined angle, and these optical axes are mutually adjacent to the cylinder lens. To form a coupling lens group arranged in the main scanning corresponding direction,
A beam combiner having a negative power at least in the main scanning corresponding direction is commonly provided for each light flux between the coupling lens group and the deflection reflecting surface of the optical deflector,
In each light source, the light flux coupled by the corresponding coupling lens is incident on the beam combiner while narrowing the interval in the main scanning corresponding direction, and is increased while increasing the interval in the sub-scanning corresponding direction. A multi-beam scanning optical system, wherein a positional relationship between a corresponding coupling lens and an optical axis is adjusted so as to be incident on the cylinder lens. 請求項１５記載のマルチビーム走査光学系において、
ビームコンバイナおよびシリンダレンズを通過した各光束が、主走査対応方向に関して、光偏向器の偏向反射面近傍の位置で互いに交叉するように、光学配置を定めたことを特徴とするマルチビーム走査光学系。The multi-beam scanning optical system according to claim 15,
A multi-beam scanning optical system, wherein an optical arrangement is determined so that light beams passing through a beam combiner and a cylinder lens cross each other at a position near a deflection reflecting surface of an optical deflector in a main scanning corresponding direction. . 請求項１５または１６記載のマルチビーム走査光学系において、
各偏向光束に共通の走査結像光学系がｆθレンズと面倒れ補正用の長尺レンズとを有し、
ビームコンバイナおよびシリンダレンズを通過した各光束が、副走査対応方向に関して、上記ｆθレンズと補正用の長尺レンズとの間で交叉するように、光学配置を定めたことを特徴とするマルチビーム走査光学系。The multi-beam scanning optical system according to claim 15 or 16,
A scanning imaging optical system common to each deflection light beam has an fθ lens and a long lens for correcting surface tilt,
An optical arrangement is defined so that each light beam passing through the beam combiner and the cylinder lens crosses between the fθ lens and the long lens for correction in the sub-scanning corresponding direction. Optical system. 請求項１５または１６または１７記載のマルチビーム走査光学系において、
ビームコンバイナは、負のパワーを持つ単レンズであることを特徴とするマルチビーム走査光学系。The multi-beam scanning optical system according to claim 15, 16 or 17,
A multi-beam scanning optical system, wherein the beam combiner is a single lens having negative power. 請求項１８記載のマルチビーム走査光学系において、
ビームコンバイナが、シリンダレンズよりカップリングレンズ群側に配備されることを特徴とするマルチビーム走査光学系。The multi-beam scanning optical system according to claim 18,
A multi-beam scanning optical system, wherein a beam combiner is provided on a coupling lens group side with respect to a cylinder lens. 請求項１８記載のマルチビーム走査光学系において、
ビームコンバイナとシリンダレンズとを一体としたことを特徴とするマルチビーム走査光学系。The multi-beam scanning optical system according to claim 18,
A multi-beam scanning optical system wherein a beam combiner and a cylinder lens are integrated. 請求項１５〜２０の任意の１に記載のマルチビーム走査光学系において、
光源およびカップリングレンズの数が２個であることを特徴とするマルチビーム走査光学系。The multi-beam scanning optical system according to any one of claims 15 to 20,
A multi-beam scanning optical system comprising two light sources and two coupling lenses. 請求項１５〜２１の任意の１に記載のマルチビーム走査光学系において、
カップリングレンズ群の各カップリングレンズのカップリング作用がコリメート作用であることを特徴とするマルチビーム走査光学系。The multi-beam scanning optical system according to any one of claims 15 to 21,
A multi-beam scanning optical system, wherein the coupling action of each coupling lens of the coupling lens group is a collimating action. 請求項１５〜２１の任意の１に記載のマルチビーム走査光学系にカップリングレンズ群として用いられるカップリング光学系であって、
互いに光学的に等価なカップリングレンズを、光源の個々に対応して、光軸が互いに所定の角をなすようにして、１連に配列一体化してなるマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系。A coupling optical system used as a coupling lens group in the multi-beam scanning optical system according to any one of claims 15 to 21,
Coupling optics for a multi-beam scanning optical system, in which coupling lenses that are optically equivalent to each other are arranged and integrated in a single line so that the optical axes make a predetermined angle with respect to each of the light sources. system. 請求項２３記載のマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系において、
個々のカップリングレンズは対応する鏡筒に設けられ、鏡筒同志が互いに一体化されていることを特徴とする、マルチビーム走査光学系用のカップリング光学系。The coupling optical system for a multi-beam scanning optical system according to claim 23,
A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system, wherein each coupling lens is provided in a corresponding lens barrel, and the lens barrels are integrated with each other. 請求項２３記載のマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系において、
個々のカップリングレンズは共通の鏡筒に設けられていることを特徴とするマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系。The coupling optical system for a multi-beam scanning optical system according to claim 23,
A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system, wherein each coupling lens is provided in a common lens barrel. 請求項２３または２５記載のマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系において、
複数のカップリングレンズが互いに一体的に形成されていることを特徴とするマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系。The coupling optical system for a multi-beam scanning optical system according to claim 23 or 25,
A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system, wherein a plurality of coupling lenses are formed integrally with each other. 請求項２３〜２６の任意の１に記載のマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系において、
カップリングレンズの数が３個であることを特徴とするマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系。A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system according to any one of claims 23 to 26,
A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system, wherein the number of coupling lenses is three. 請求項２３〜２７の任意の１に記載のマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系において、
各カップリングレンズがコリメートレンズであることを特徴とするマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系。A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system according to any one of claims 23 to 27,
A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system, wherein each coupling lens is a collimating lens. 請求項２３〜２８の任意の１に記載のマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系において、
個々のカップリングレンズの光軸を共有する平面に直交する面であって、カップリングレンズ配列の対称面となる面に合わせて、取付け基準部が形成されたことを特徴とするマルチビーム走査光学系用のカップリング光学系。A coupling optical system for a multi-beam scanning optical system according to any one of claims 23 to 28,
A multi-beam scanning optical system characterized in that an attachment reference portion is formed in accordance with a plane orthogonal to a plane sharing the optical axis of each coupling lens and which is a plane of symmetry of the arrangement of the coupling lenses. Coupling optical system for the system.
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