JP3955072B2 - Multi-beam scanning device and multi-beam detection method for multi-beam scanning device - Google Patents

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Description

この発明はマルチビーム走査装置およびマルチビーム走査装置用のマルチビーム検出方法に関する。The present invention relates to a multi-beam scanning device and a multi-beam detection method for the multi-beam scanning device.

画像信号により強度変調させた光束を偏向させ、被走査面を画像形成のために走査する光走査装置は、デジタル複写機や各種光プリンタ等に関連して広く知られている。近来、走査の高速化を目して、一度に複数の走査線を同時走査するマルチビーム走査装置が提案され、中でも、2ビーム走査装置の実用化が活発に意図されている。   An optical scanning device that deflects a light beam whose intensity is modulated by an image signal and scans a surface to be scanned for image formation is widely known in connection with a digital copying machine, various optical printers, and the like. Recently, a multi-beam scanning device that simultaneously scans a plurality of scanning lines at a time has been proposed with the aim of increasing the scanning speed, and among them, the practical application of the two-beam scanning device is actively intended.

2ビーム走査装置では、被走査面を2つの光スポットで同時に走査するのであるが、2つの光スポットは副走査方向に正確に並んでいるわけではない(正確に並ばせたとしても、装置の機械振動等の原因で光スポットの位置関係がずれることがあるし、意図的に2つの光スポットを主走査方向にずらす場合もある)ので、同時に走査される2走査線における画像書き出し位置を揃えるためには、同時に走査を行なう2光束を別個に検出して、光束ごとに画像書き出し開始の同期を取る必要がある。このための2光束検出を行なう方法は種々のものが知られている(例えば、特許文献1、2)。   In the two-beam scanning device, the surface to be scanned is simultaneously scanned with two light spots, but the two light spots are not accurately aligned in the sub-scanning direction (even if they are aligned correctly, The positional relationship between the light spots may be shifted due to mechanical vibration or the like, and the two light spots may be intentionally shifted in the main scanning direction), so that the image writing positions on the two scanning lines scanned simultaneously are aligned. In order to achieve this, it is necessary to separately detect two light beams to be scanned simultaneously and to synchronize the start of image writing for each light beam. Various methods for performing two-beam detection for this purpose are known (for example, Patent Documents 1 and 2).

ところで、2ビーム走査装置に用いられる2つの光源は一般に半導体レーザであって、放射される光束は直線偏光状態にある。このような直線偏光状態にある光束を、光偏向器として一般的なポリゴンミラーにより偏向させると、偏向反射面による反射角の変動に応じて反射率が変動し、光スポットの像高により光スポットの強度が変動する(所謂シェーディング)問題があり、このようなシェーディングを補正する目的で、半導体レーザからの光束を1/4波長板に通して円偏光状態にすることが行なわれることが多い。   Incidentally, the two light sources used in the two-beam scanning device are generally semiconductor lasers, and the emitted light beam is in a linearly polarized state. When such a light beam in a linearly polarized state is deflected by a general polygon mirror as an optical deflector, the reflectivity varies according to the variation of the reflection angle by the deflecting reflection surface, and the light spot is caused by the image height of the light spot. In order to correct such shading, a light beam from a semiconductor laser is often passed through a quarter wavelength plate to be in a circularly polarized state for the purpose of correcting such shading.

上記特許文献1開示の発明では、シェーディング補正が考慮されておらず、シェーディング補正を考慮するとこの発明では2光束を別個に検出することはできない。   In the invention disclosed in Patent Document 1, the shading correction is not taken into consideration, and in consideration of the shading correction, the present invention cannot separately detect the two light beams.

特許文献2には、シェーディング補正を考慮した2光束の検出が開示されているが、2光束を別個に検出するのに、一方の光源のみを点灯させる状態と、2つの光源を同時に点灯させる状態とを必要とし、2ビーム検出が複雑である。   Patent Document 2 discloses detection of two light beams in consideration of shading correction. However, in order to detect two light beams separately, only one light source is turned on and two light sources are turned on simultaneously. 2 beam detection is complicated.

光ビームを個別的に検出することは、被走査面を同時に3以上の光スポットで同時走査するマルチビーム走査装置においても必要である。   Individual detection of light beams is also necessary in a multi-beam scanning apparatus that simultaneously scans the surface to be scanned with three or more light spots.

特開平6−344592号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-344592 特開平7− 72399号公報JP-A-7-72399

この発明は、マルチビーム走査装置において、複数の光源を同時に点灯させた状態で、走査領域へ向かう複数光束を別個に検出できる新規なマルチビーム検出方法の実現を課題とする。 An object of the present invention is to realize a novel multi-beam detection method capable of separately detecting a plurality of light beams directed to a scanning region in a multi-beam scanning device in a state where a plurality of light sources are simultaneously turned on.

この発明の他の課題は、上記新規なマルチビーム検出方法を実施した新規なマルチビーム走査装置の実現にある。 Another object of the present invention is to realize a novel multi-beam scanning apparatus that implements the novel multi-beam detection method.

この発明の説明に先立って、2ビーム走査装置用の2ビーム検出方法を説明する。
2ビーム走査装置用の2ビーム検出方法は「独立した2つの光源からの光束を共通の光偏向器の偏向反射面で反射させて偏向させ、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2つの光スポットとして集光させ、2走査線を同時に走査する2ビーム走査装置において、走査領域へ向かう2光束を互いに分離して検出する方法」であり、以下の如き特徴を有する。
Prior to the description of the present invention, a two-beam detection method for a two-beam scanning device will be described.
A two-beam detection method for a two-beam scanning device is “a light beam from two independent light sources is reflected and deflected by a deflecting reflection surface of a common optical deflector, and each deflected deflected light beam is a common scanning imaging optical. In a two-beam scanning device that collects two light spots on the surface to be scanned by the system and simultaneously scans the two scanning lines, the two light beams traveling toward the scanning region are separated from each other and detected. Has characteristics.

即ち、走査領域へ向かう2光束の光強度を互いに異ならせて共通の受光素子に集光的に入射させるとともに、各光束が「受光素子の受光面を通過する時間」が異なるように受光素子の受光面形状を設定し、受光素子からの出力を互いに異なる複数のスレッシュレベルで矩形信号化し、その内の1つのスレッシュレベルにより矩形信号化された信号を一方の光束に対する検出信号とし、各スレッシュレベルで矩形信号化された複数の信号に対して所定の演算を行なって他方の光束に対する検出信号とする。
走査領域へ向かう2光束を共通の受光素子に「集光的に入射させる」とは、受光素子の受光面に入射する各光束が上記受光面近傍に集光することを意味する。
That is, the light intensities of the two light beams traveling toward the scanning region are made different from each other and are incident on the common light receiving element in a condensed manner, and the “lighting time of each light beam passing through the light receiving surface of the light receiving element” is different. Set the shape of the light-receiving surface, convert the output from the light-receiving element to a rectangular signal at a plurality of different threshold levels, and use the signal converted to a rectangular signal by one of the threshold levels as a detection signal for one light flux. Then, a predetermined calculation is performed on the plurality of signals converted into rectangular signals in order to obtain detection signals for the other light flux.
“Condensately incident” the two light beams traveling toward the scanning region on the common light receiving element means that each light beam incident on the light receiving surface of the light receiving element is condensed near the light receiving surface.

上記走査領域へ向かう2光束の光強度を互いに異ならせる方法としては「各光源の発光強度を異ならせる方法」でもよいし、各光源を半導体レーザとし、各光源からの光束を第1の1/4波長板により(シェーディング補正のために)互いに逆回りの円偏光とし、走査領域へ向かう2光束を第2の1/4波長板で「偏光方向が互いに直交する直線偏光」に戻し、これら2光束を共通の偏光子に通過させることにより互いに光強度の異なる2光束とする方法でもよい。この場合、偏光子の方位(偏光光束を全て透過させる方位)は、上記直線偏光となった一方の光束の偏光方向に対して「非直角、且つ非平行で非45度」である。 As a method for making the light intensities of the two light beams toward the scanning region different from each other, a “method of making the light emission intensities of the respective light sources different” may be used. The circularly polarized light beams are rotated in the opposite directions (for shading correction) by the four-wavelength plate, and the two light beams traveling toward the scanning region are returned to “linearly polarized light whose polarization directions are orthogonal to each other” by the second quarter-wave plate. A method may be used in which two light beams having different light intensities are obtained by passing the light beams through a common polarizer. In this case, the azimuth of the polarizer (the azimuth that transmits all the polarized light beams) is “non-perpendicular, non-parallel and non-45 degrees” with respect to the polarization direction of the one light beam that has become the linearly polarized light.

以上の説明から分かるように、上記後者の場合では光源が半導体レーザであることによる放射光束の直線偏光を利用しているが、前者の場合では2光束の偏光特性を利用していないので、前者の発明における光源は半導体レーザに限らず、例えば発光ダイオードを光源として用いることもできる。 As understood from the above description, the light source in the case of the latter is using linear polarization of the emitted light beam by a semiconductor laser, since in the former case does not use the polarization characteristics of the two beams, The light source in the former invention is not limited to a semiconductor laser, and for example, a light emitting diode can be used as the light source.

共通の受光素子からの出力は複数のスレッシュレベルで矩形信号化されるが、互いに異なる2つのスレッシュレベルで矩形信号化する場合には、高い方のスレッシュレベルにより矩形信号化された信号をT2、低い方のスレッシュレベルで矩形信号化された信号をT1、上記信号:T2の反転信号(信号:T2のハイ・ロウを反転させた信号)をT2’とするとき、信号:T2を一方の光束の検出信号とし、演算:T1・T2’の結果を他方の検出信号とすることができる。この発明は、低い方のスレッシュレベルで矩形信号化された信号が、光束ごとに分離した信号と成る程度に、2つの光スポットが主走査方向へ分離している場合に有効である。   The output from the common light receiving element is converted into a rectangular signal at a plurality of threshold levels. When the rectangular signal is converted into a rectangular signal at two different threshold levels, the signal converted into a rectangular signal at the higher threshold level is represented by T2, When the signal converted into a rectangular signal at the lower threshold level is T1, and the inverted signal of the above signal: T2 (signal: the signal obtained by inverting the high and low of T2) is T2 ', the signal: T2 is one light beam. And the result of calculation: T1 · T2 ′ can be used as the other detection signal. The present invention is effective when the two light spots are separated in the main scanning direction so that the signal converted into a rectangular signal at the lower threshold level becomes a signal separated for each light beam.

上記受光素子からの出力を3つのスレッシュレベルで矩形信号化する場合には、高い方のスレッシュレベルにより矩形信号化された信号をT3、低い方のスレッシュレベルで矩形信号化された信号をT1、中間のスレッシュレベルで矩形信号化された信号をT2、上記信号:T2の反転信号をT2’とするとき、信号:T2を一方の光束の検出信号とし、演算:T1・T2’+T3の結果を他方の検出信号とすることができる。この方法は、2つの光スポットが主走査方向に近接していても離れていても有効である。   When the output from the light receiving element is converted into a rectangular signal at three threshold levels, the signal converted into a rectangular signal at the higher threshold level is T3, and the signal converted into a rectangular signal at the lower threshold level is T1, When the signal converted to a rectangular signal at an intermediate threshold level is T2, and the inverted signal of the above signal: T2 is T2 ′, the signal: T2 is set as a detection signal of one light beam, and the result of calculation: T1 · T2 ′ + T3 is obtained. The other detection signal can be used. This method is effective whether the two light spots are close to or apart from each other in the main scanning direction.

2ビーム走査装置用の2ビーム検出方法は「独立した2つの半導体レーザからの光束を共通の1/4波長板により互いに逆回りの円偏光としたのち共通の光偏向器の偏向反射面で反射させて偏向させ、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2つの光スポットとして集光させ、2走査線を同時に走査する2ビーム走査装置において、走査領域へ向かう2光束を互いに分離して検出する方法」であって、以下の如き特徴を有する。 The two-beam detection method for a two-beam scanning device is “reflecting the light beams from two independent semiconductor lasers on the deflection reflection surface of a common optical deflector after making the circularly polarized light reverse to each other by a common quarter-wave plate. In the two-beam scanning apparatus that scans two scanning lines simultaneously by condensing each deflected light beam deflected and deflected as two light spots on the surface to be scanned by a common scanning imaging optical system. This is a method for separating and detecting two light beams heading toward each other, and has the following characteristics.

即ち、走査領域へ向かう2光束を別の共通の1/4波長板を介して偏光ビームスプリッタに入射させて各光束を空間的に分離し、分離された各光束をそれぞれに対応する受光素子に入射させて検出する。   That is, two light beams traveling toward the scanning region are incident on the polarization beam splitter through another common quarter-wave plate to spatially separate each light beam, and each separated light beam is applied to a corresponding light receiving element. Detect by entering.

別の2ビーム走査装置は「独立した2つの半導体レーザからの光束を共通の1/4波長板により互いに逆回りの円偏光としたのち、光偏向器の偏向反射面で反射させて偏向させ、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2つの光スポットとして集光させ、2走査線を同時に走査する2ビーム走査装置」であって、走査領域へ向かう2光束を独立に検出するために、受光素子と、光束集光手段と、光強度差別化手段と、信号化手段と、演算手段とを有する。   Another two-beam scanning device states, “After making the light beams from two independent semiconductor lasers be circularly polarized in the opposite directions by a common quarter-wave plate, they are reflected by the deflecting reflecting surface of the optical deflector and deflected. A two-beam scanning device that condenses each deflected light beam deflected as two light spots on a surface to be scanned by a common scanning imaging optical system, and simultaneously scans two scanning lines. In order to detect the light beam independently, the light receiving element, the light beam condensing means, the light intensity differentiating means, the signal converting means, and the calculating means are provided.

「受光素子」は、走査領域へ向かう2光束を受光するために、2光束に共通に設けられ、その受光面の走査方向の幅が、走査直交方向へ直線的に増加する形状の受光面形状を有する。「走査方向」は、受光素子の受光面の位置に、理想的な偏向光束の主光線に直交する面を考えるとき、偏向光束の偏向に伴い偏向光束が上記面を横切る方向であり、上記面内において、走査方向に直交する方向が「走査直交方向」である。   The “light receiving element” is provided in common for the two light beams so as to receive the two light beams traveling toward the scanning region, and the light receiving surface shape of the light receiving surface is linearly increased in the scanning orthogonal direction. Have The “scanning direction” is a direction in which the deflected light beam crosses the surface along with the deflection of the deflected light beam when considering a surface orthogonal to the principal light beam of the ideal deflected light beam at the position of the light receiving surface of the light receiving element. The direction perpendicular to the scanning direction is the “scanning orthogonal direction”.

「光束集光手段」は、2光束を共通の受光素子に集光させる手段であり、専用の光学系(レンズや凹面鏡等)を用いても良いし、走査結像光学系の一部を兼用させてもよい。
「光強度差別化手段」は、受光素子に入射する2光束の光強度を互いに異ならせる手段である。
「信号化手段」は、受光素子の出力を互いに異なる複数のスレッシュレベルで矩形信号化する手段であり、各種コンパレータを利用することができる。
「演算手段」は、信号化手段から得られる各信号に対して所定の演算を行なう手段であり、例えばマイクロコンピュータを利用できる。
The “light beam condensing means” is a means for condensing two light beams on a common light receiving element, and a dedicated optical system (such as a lens or a concave mirror) may be used, or a part of the scanning imaging optical system is also used. You may let them.
“Light intensity differentiating means” is means for differentiating the light intensities of two light beams incident on the light receiving element.
The “signaling means” is means for converting the output of the light receiving element into a rectangular signal at a plurality of different threshold levels, and various comparators can be used.
The “calculation means” is means for performing a predetermined calculation on each signal obtained from the signal converting means, and for example, a microcomputer can be used.

上記別の2ビーム走査装置において、「光強度差別化手段」を、2光束が走査領域へ向かうとき、各半導体レーザの発光強度を互いに異ならせるように、各半導体レーザを制御する光源制御手段として構成できる。   In the other two-beam scanning device, the “light intensity differentiating means” is a light source control means for controlling the semiconductor lasers so that the emission intensities of the semiconductor lasers are different from each other when the two light beams are directed to the scanning region. Can be configured.

あるいは上記「光強度差別化手段」を、走査領域へ向かう2光束に共通に設けられて2光束を互いに直交する直線偏光にする1/4波長板と、この1/4波長板と受光素子との間に配備され、各光束の透過強度を異ならせるような態位に配備された偏光子とを有するように構成してもよい。   Alternatively, the above-mentioned “light intensity differentiating means” is provided in common for the two light beams traveling toward the scanning region, and makes the two light beams linearly polarized light orthogonal to each other, and this quarter-wave plate and the light receiving element. And a polarizer arranged in such a state that the transmission intensity of each light beam is different.

上記の2ビーム走査装置においては、「演算手段が、信号化手段から得られる信号により、2つの光スポットの走査直交方向のピッチを演算する機能を有する」ことができる。   In the above-described two-beam scanning device, “the calculating means has a function of calculating the pitch of the two light spots in the scanning orthogonal direction based on the signal obtained from the signal converting means”.

2ビーム走査装置は「独立した2つの半導体レーザからの光束を共通の1/4波長板により互いに逆回りの円偏光としたのち共通の光偏向器の偏向反射面で反射させて偏向させ、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2つの光スポットとして集光させ、2走査線を同時に走査する2ビーム走査装置において、走査領域へ向かう2光束を透過させ、空間的に分離する別の共通の1/4波長板と、この1/4波長板を透過した2光束を空間的に分離するための偏光ビームスプリッタと、空間的に分離された各光束を対応的に受光して検出信号用の出力を出力する2つの受光素子とを有する」ことを特徴とする。 The two-beam scanning device states that “the light beams from two independent semiconductor lasers are made to be circularly polarized in the opposite directions by a common quarter-wave plate, then reflected and deflected by a deflecting reflecting surface of a common optical deflector, and deflected. Each of the deflected light beams is condensed as two light spots on the surface to be scanned by a common scanning imaging optical system, and the two light beams traveling toward the scanning region are transmitted in a two-beam scanning device that simultaneously scans two scanning lines. , Another common quarter wave plate for spatial separation, a polarization beam splitter for spatial separation of two light fluxes transmitted through the quarter wave plate, and each spatially separated light flux It has two light receiving elements that receive light correspondingly and output an output for a detection signal ”.

なお、上記「走査結像光学系」としてはfθレンズを始めとして、従来からシングルビーム走査装置に関連して公知の任意の光学系を利用できる。   As the “scanning imaging optical system”, any known optical system can be used in connection with a single beam scanning apparatus, including an fθ lens.

以上は2ビーム走査の場合である。
以下に「マルチビーム走査」の場合を説明する。
マルチビーム走査装置用のマルチビーム検出方法は「独立したn(≧2)個の光源からのn本の光束を、共通の光偏向器の偏向反射面で反射させて偏向させ、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n個の光スポットとして集光させ、n本の走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置において、走査領域へ向かうn光束を互いに分離して検出する方法」であって、以下の如き特徴を有する。
The above is the case of two-beam scanning.
The case of “multi-beam scanning” will be described below.
The n optical beams of the multi-beam detection method for a multi-beam scanning device from the "Independent n (≧ 2) pieces of the light source, is deflected by reflection at the deflection reflecting surface of the common optical deflector, the deflected In a multi-beam scanning device that condenses deflected light beams as n light spots on a surface to be scanned by a common scanning imaging optical system, and simultaneously scans n scanning lines, the n light beams traveling toward the scanning region are separated from each other. ”And has the following characteristics.

即ち、走査領域へ向かうn光束の光強度を互いに異ならせて共通の受光素子に集光的に入射させるとともに、各光束が受光素子の受光面を通過する時間が異なるように受光素子の受光面形状を設定し、受光素子からの出力を互いに異なる複数のスレッシュレベルで矩形信号化し、その内の1つのスレッシュレベルにより矩形信号化された信号を1つの光束に対する検出信号とし、各スレッシュレベルで矩形信号化された複数の信号に対して所定の演算を行なって他の光束に対する検出信号とする。   That is, the light receiving surfaces of the light receiving elements are configured such that the light intensity of the n light beams traveling toward the scanning region are made different from each other and are incident on the common light receiving element in a concentrated manner, and the time required for each light beam to pass through the light receiving surface of the light receiving element is different A shape is set, and the output from the light receiving element is converted into a rectangular signal at a plurality of different threshold levels, and a signal converted into a rectangular signal by one of the threshold levels is used as a detection signal for one light flux, and is rectangular at each threshold level. Predetermined calculations are performed on the plurality of signal signals to obtain detection signals for other light beams.

走査領域へ向かうn光束の光強度を互いに異ならせるには、n個の光源の発光強度を異ならせても良いし、各光源からの光束を半透鏡で合成し、光束ごとに、透過させる半透鏡の数を異ならせることにより行ってもよい。   In order to make the light intensities of the n light fluxes toward the scanning region different from each other, the light emission intensities of the n light sources may be made different, or the light fluxes from the respective light sources are combined by a semi-transparent mirror and transmitted for each light flux. You may carry out by changing the number of the mirrors.

n個の光スポットを、共通の受光素子に一度に1つずつ受光されるように、主走査方向に分離し、共通の受光素子からの出力を互いに異なるn個のスレッシュレベルで矩形信号化し、スレッシュレベルの高い側から数えて第i番目のスレッシュレベルにより矩形信号化された信号をτi(i=1〜n)、信号:τiの反転信号をτi’とするとき、信号:τ1を最高光強度の光束の検出信号とし、演算:τi・τj’(i=2〜n,j=i−1)を、第i番目の光強度の光束の検出信号とすることができる。   n light spots are separated in the main scanning direction so as to be received one by one by the common light receiving element, and the outputs from the common light receiving elements are converted into rectangular signals at n different threshold levels, When the signal converted into a rectangular signal by the i-th threshold level counted from the higher threshold level is τi (i = 1 to n) and the inverted signal of τi is τi ′, the signal τ1 is the highest light. An intensity light flux detection signal can be used as the detection signal for the i-th light intensity light beam with calculation: τi · τj ′ (i = 2 to n, j = i−1).

マルチビーム走査における独立したn個の光源は、nが2であるときには、上記の発明と同様の光源を利用できる。nが3以上である場合にも、n個の光源として、n個のLEDやn個の半導体レーザ、あるいは半導体レーザとLEDとを組み合わせて使用することもでき、半導体レーザアレイとLEDとを組み合わせることもできる。   As n independent light sources in multi-beam scanning, when n is 2, a light source similar to the above-described invention can be used. When n is 3 or more, n LEDs, n semiconductor lasers, or a combination of a semiconductor laser and an LED can be used as n light sources, and a semiconductor laser array and an LED are combined. You can also.

さらに、マルチビーム走査装置の光源として「少なくとも一方は半導体レーザアレイである、独立した2つの半導体レーザ光源」を用いることができる。半導体レーザアレイは、周知の如く、複数の半導体レーザ発光源をモノリシックに有する光源であり、各半導体レーザ光源から独立して光束を放射することができる。このような半導体レーザアレイと通常の単一発光部の半導体レーザとを総称して「半導体レーザ光源」と称する。   Furthermore, “two independent semiconductor laser light sources, at least one of which is a semiconductor laser array” can be used as the light source of the multi-beam scanning device. As is well known, the semiconductor laser array is a light source having a plurality of semiconductor laser light sources in a monolithic manner, and can emit a light beam independently from each semiconductor laser light source. Such a semiconductor laser array and a normal semiconductor laser having a single light emitting portion are collectively referred to as a “semiconductor laser light source”.

少なくとも一方が半導体レーザアレイである、独立した2つの半導体レーザ光源を用いると、光源から放射される光束数が最も少ないのは、一方の半導体レーザ光源が通常の単一発光部を有する半導体レーザで、他方の半導体レーザ光源が独立した発光部を2つ有する半導体レーザアレイの場合であり、この場合の光束の総数は3になる。   When two independent semiconductor laser light sources, at least one of which is a semiconductor laser array, are used, the number of light beams radiated from the light source is the smallest when the semiconductor laser light source has a normal single light emitting unit. In this case, the other semiconductor laser light source is a semiconductor laser array having two independent light emitting portions. In this case, the total number of luminous fluxes is 3.

この発明のマルチビーム走査装置用のマルチビーム検出方法は「独立した複数の半導体レーザ光源からのn(≧3)本の光束を、共通の1/4波長板により、互いに逆回りの2群の円偏光としたのち共通の光偏向器の偏向反射面で反射させて偏向させ、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n個の光スポットとして集光させ、n本の走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置において、走査領域へ向かう各光束を互いに分離して検出する方法」であり、以下の如き特徴を有する。 The multi-beam detection method for a multi-beam scanning device according to the present invention is such that “ n (≧ 3) light beams from a plurality of independent semiconductor laser light sources are divided into two groups opposite to each other by a common quarter-wave plate . After making circularly polarized light, it is reflected and deflected by the deflecting / reflecting surface of the common optical deflector, and each deflected light beam is condensed as n light spots on the surface to be scanned by the common scanning imaging optical system. In a multi-beam scanning device that simultaneously scans n scanning lines, the light beam traveling toward the scanning region is detected separately and has the following characteristics.

即ち、走査領域へ向かう各光束を別の共通の1/4波長板を介して偏光ビームスプリッタに入射させ、偏光方向が互いに直交する2群の光束として空間的に分離し、分離された各光束群を、それぞれに対応する受光素子に入射させる。この場合、分離された光束群の一方は1以上の光束を有し、他方は2以上の光束を有する。 That is, each light beam traveling toward the scanning region is incident on the polarization beam splitter through another common quarter-wave plate, and is spatially separated as two groups of light beams whose polarization directions are orthogonal to each other. The groups are made incident on the corresponding light receiving elements. In this case, one of the separated luminous flux groups has one or more luminous fluxes, and the other has two or more luminous fluxes.

2以上の光束を受光する受光素子の受光面形状は、該受光素子に入射する光束が受光面を通過する時間が異なるように設定する。2以上の光束を受光する受光素子からの出力は、互いに異なる複数のスレッシュレベルで矩形信号化され、その内の1つのスレッシュレベルにより矩形信号化された信号を1つの光束に対する検出信号とし、各スレッシュレベルで矩形信号化された複数の信号に対して所定の演算を行なって他の光束に対する検出信号とする。   The shape of the light receiving surface of the light receiving element that receives two or more light beams is set so that the time required for the light beams incident on the light receiving elements to pass through the light receiving surface is different. The output from the light receiving element that receives two or more light beams is converted into a rectangular signal at a plurality of different threshold levels, and a signal converted into a rectangular signal at one of the threshold levels is used as a detection signal for one light beam, A predetermined calculation is performed on a plurality of signals converted into rectangular signals at the threshold level to obtain detection signals for other light beams.

即ち、各光束は、2つの受光素子の何れにより受光されるかにより区別され、さらに、受光素子が2以上の光束を受光する場合には上記の如き方法で互いに区別されるのである。偏向光束の総数が3本で、一方の受光素子が1つの光束しか受光しない場合には、当該光束は受光素子の出力の検出のみで検出することができる。各受光素子が2以上の光束を受光する場合には、受光素子ごとに上記の如き方法で、各光束の区別を行うことができる。   That is, each light beam is distinguished depending on which of the two light receiving elements receives the light, and further, when the light receiving element receives two or more light beams, they are distinguished from each other by the method as described above. When the total number of deflected light beams is three and one light receiving element receives only one light beam, the light beam can be detected only by detecting the output of the light receiving element. When each light receiving element receives two or more light beams, each light beam can be distinguished for each light receiving element by the method as described above.

他のマルチビーム走査装置は「少なくとも一方は半導体レーザアレイである、独立した2つの半導体レーザ光源からの3以上の光束を、共通の光偏向器の偏向反射面で反射させて偏向させ、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3以上の光スポットとして集光させ、3以上の走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置」であって、受光素子と、光束集光手段と、光強度差別化手段と、信号化手段と、演算手段とを有する。 Another multi-beam scanning device states that “at least one is a semiconductor laser array, and three or more light beams from two independent semiconductor laser light sources are reflected and deflected by a deflecting reflection surface of a common optical deflector. A multi-beam scanning device for condensing each deflected light beam as three or more light spots on a surface to be scanned by a common scanning imaging optical system, and simultaneously scanning three or more scanning lines. It has a light beam condensing means, a light intensity differentiating means, a signal converting means, and a computing means.

「受光素子」は、走査領域へ向かう各光束を共通に受光し、受光面の走査方向の幅が、走査直交方向へ直線的に増加する形状の受光面形状を有する。
「光束集光手段」は、3以上の光束を共通の受光素子に集光させる。
「光強度差別化手段」は、受光素子に入射する各光束の光強度を互いに異ならせる。
「信号化手段」は、受光素子の出力を互いに異なる複数のスレッシュレベルで矩形信号化する。
「信号化手段」は、信号化手段から得られる各信号に対して所定の演算を行なう。
The “light receiving element” has a light receiving surface shape in which each light beam traveling toward the scanning region is received in common and the width of the light receiving surface in the scanning direction linearly increases in the scanning orthogonal direction.
The “light beam condensing means” condenses three or more light beams on a common light receiving element.
The “light intensity differentiating means” makes the light intensities of the light beams incident on the light receiving elements different from each other.
The “signaling means” converts the output of the light receiving element into a rectangular signal at a plurality of different threshold levels.
The “signaling means” performs a predetermined operation on each signal obtained from the signalizing means.

この発明のマルチビーム走査装置は「独立した複数の半導体レーザ光源からの3以上の光束を共通の1/4波長板により、互いに逆回りの円偏光の2群の光束としたのち共通の光偏向器の偏向反射面で反射させて偏向させ、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3以上の光スポットとして集光させ、3以上の走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置」であって、第2の1/4波長板と、偏光ビームスプリッタと、2つの受光素子とを有する。 The multi-beam scanning device according to the present invention is described as follows: “3 or more light beams from a plurality of independent semiconductor laser light sources are converted into two groups of circularly polarized light beams that are opposite to each other by a common quarter wavelength plate, and then a common light deflection is performed. The deflected light beams are reflected and deflected by the deflecting reflecting surface of the detector, and the deflected deflected light beams are condensed as three or more light spots on the surface to be scanned by a common scanning imaging optical system, and three or more scanning lines are simultaneously scanned. The multi-beam scanning device ”includes a second quarter-wave plate, a polarizing beam splitter, and two light receiving elements.

「第2の1/4波長板」は、走査領域へ向かう各光束を透過させるべく、各光束に共通である。この第2の1/4波長板を透過することにより、各光束は、互いに偏光面が直交した2群の光束に別れる。
「偏光ビームスプリッタ」は、第2の1/4波長板を透過した3以上の光束を、偏光面が直交する2つの光束群として空間的に分離する。
「2つの受光素子」は、空間的に分離された光束群を対応的に受光して、検出信号用の出力を出力する。2以上の光束を受光する受光素子の受光面形状は、該受光素子に入射する光束が受光面を通過する時間が異なるように設定される。
The “second quarter-wave plate” is common to each light flux so as to transmit each light flux toward the scanning region. By passing through the second quarter-wave plate , each light beam is separated into two groups of light beams whose polarization planes are orthogonal to each other.
The “polarizing beam splitter” spatially separates three or more light beams that have passed through the second quarter-wave plate into two light beam groups having orthogonal polarization planes.
The “two light receiving elements” receive the corresponding light beam groups spatially separated and output detection signal outputs. The shape of the light receiving surface of the light receiving element that receives two or more light beams is set so that the time required for the light beam incident on the light receiving elements to pass through the light receiving surface is different.

「光強度差別化手段」により、2以上の光束を放射する半導体レーザ光源から放射される光束の光強度を互いに異ならせ、「信号化手段」により、2以上の光束を受光する受光素子の出力を互いに異なる複数のスレッシュレベルで矩形信号化し、「演算手段」により、信号化手段から得られる各信号に対し所定の演算を行なうことができる。   The "light intensity differentiating means" makes the light intensities of the light beams emitted from the semiconductor laser light sources emitting two or more light beams different from each other, and the "signaling means" outputs the light receiving element that receives two or more light beams. Can be converted into rectangular signals at a plurality of different threshold levels, and a predetermined calculation can be performed on each signal obtained from the signal conversion means by the "calculation means".

上記のマルチビーム走査装置において、2つの半導体レーザ光源をともに半導体レーザアレイとすることができ、この場合、同時に走査する走査線の本数は4以上になる。   In the above multi-beam scanning device, both of the two semiconductor laser light sources can be a semiconductor laser array. In this case, the number of scanning lines simultaneously scanned is four or more.

また、これらのマルチビーム走査装置において、「光強度差別化手段」は、各光束が走査領域へ向かうとき、各半導体レーザ光源の発光部の発光強度を互いに異ならせるように、各半導体レーザ光源を制御する光源制御手段であることができる。   Further, in these multi-beam scanning devices, the “light intensity differentiating means” controls each semiconductor laser light source so that the light emission intensity of the light emitting portion of each semiconductor laser light source is different from each other when each light flux goes to the scanning region. It can be a light source control means to control.

上記の2ビーム走査装置において、演算手段が、信号化手段から得られる信号により、3以上の光スポットの走査直交方向のピッチを演算する機能を有することができる。   In the above-described two-beam scanning device, the calculating means can have a function of calculating the pitch in the scanning orthogonal direction of three or more light spots by a signal obtained from the signal converting means.

以上に説明したように、この発明によれば、また、この発明によれば新規なマルチビーム走査装置およびマルチビーム検出方法を実現できる。 As described above, according to the present invention and according to the present invention, a novel multi-beam scanning device and multi-beam detection method can be realized.

この発明のマルチビーム検出方法によれば、複数の発光部を点灯させた状態で、2以上の光束を確実に検出できる。According to the multi-beam detection method of the present invention, it is possible to reliably detect two or more light beams in a state where a plurality of light emitting units are turned on.

最初に、2ビーム走査装置を例にして、基本的な構成を説明する。
図1(a)において符号10で示す光源部からは、2ビーム走査用の2つの光束が、それぞれ平行光束として放射される。放射された2光束は光スポット整形用のアパーチュア板20の開口部を通過し、シリンダレンズ30に入射する。シリンダレンズ30は副走査対応方向(光源から被走査面に到る光路を直線的に展開した仮想的な光路上で副走査方向に平行的に対応する方向を言い、上記仮想的な光路上で主走査方向に平行的に対応する方向を主走査対応方向と言う)にのみ集光され、光偏向器であるポリゴンミラー40の偏向反射面41の近傍に、主走査対応方向に長い線像として結像する。
First, a basic configuration will be described by taking a two-beam scanning device as an example.
From the light source unit denoted by reference numeral 10 in FIG. 1A, two light beams for two-beam scanning are emitted as parallel light beams, respectively. The two emitted light beams pass through the opening of the aperture plate 20 for shaping the light spot and enter the cylinder lens 30. The cylinder lens 30 refers to a sub-scanning corresponding direction (a direction corresponding to a sub-scanning direction parallel to a virtual optical path obtained by linearly developing an optical path from a light source to a surface to be scanned. A direction corresponding to the direction parallel to the main scanning direction is referred to as a main scanning corresponding direction). As a line image that is long in the main scanning corresponding direction in the vicinity of the deflection reflection surface 41 of the polygon mirror 40 that is an optical deflector. Form an image.

ポリゴンミラー40が矢印方向へ等速回転すると、偏向反射面により反射された2光束は偏向光束となり、「走査結像光学系」であるfθレンズ32の作用により、被走査面50上に2つの光スポットとして集光し、被走査面50を走査する。被走査面位置には通常、光導電性の感光体が配備されるので、光スポットは実体的には感光体を走査する。   When the polygon mirror 40 rotates at a constant speed in the direction of the arrow, the two light beams reflected by the deflecting and reflecting surface become deflected light beams, and two fθ lenses 32 that are “scanning imaging optical systems” act on the surface to be scanned 50. The light is condensed as a light spot and the surface to be scanned 50 is scanned. Since a photoconductive photoconductor is usually provided at the scanning surface position, the light spot substantially scans the photoconductor.

光源部10は、ケーシング18内に2つの半導体レーザ11,12と、2つののコリメートレンズ13,14と、半導体レーザ11からの光束の偏光面を90度旋回させる1/2波長板15と、半導体レーザ11,12からの光束を合成するビーム合成プリズム16と、合成された2光束の偏光状態を円偏光状態にするための1/4波長板17とを有する。   The light source unit 10 includes two semiconductor lasers 11 and 12, two collimating lenses 13 and 14 in a casing 18, a half-wave plate 15 that rotates a polarization plane of a light beam from the semiconductor laser 11 by 90 degrees, It has a beam combining prism 16 for combining the light beams from the semiconductor lasers 11 and 12, and a quarter wavelength plate 17 for changing the polarization state of the two combined light beams into a circularly polarized state.

半導体レーザ11,12から放射された各光束は、対応するコリメートレンズ13,14で平行光束化されたのちビーム合成プリズム16に入射する。半導体レーザ11からの光束は、ビーム合成プリズム16における偏光ビームスプリッタ膜162を透過してビーム合成プリズム16から射出する。半導体レーザ12からの光束はビーム合成プリズム16の斜面161で内部反射し、偏光ビームスプリッタ膜162により反射されてビーム合成プリズム16から射出する。   The light beams emitted from the semiconductor lasers 11 and 12 are converted into parallel light beams by the corresponding collimator lenses 13 and 14 and then enter the beam combining prism 16. The light beam from the semiconductor laser 11 passes through the polarization beam splitter film 162 in the beam combining prism 16 and is emitted from the beam combining prism 16. The light beam from the semiconductor laser 12 is internally reflected by the inclined surface 161 of the beam combining prism 16, reflected by the polarization beam splitter film 162, and emitted from the beam combining prism 16.

図1(a)の状態において、コリメートレンズ13,14は共に「主走査対応方向に平行な同一面内」にある。半導体レーザ11,12は、その内の少なくとも一方が、対応するコリメートレンズの光軸から、主・副走査対応方向に微小距離ずれている。図1(a)では、半導体レーザ12のコリメートレンズ14の光軸からの副走査対応方向へのずれが「誇張して」描かれている。即ち、半導体レーザ11,12の発光部を結ぶ直線は主走査対応方向と微少な角:θをなし、角:θの傾きにより、ビーム合成プリズム16から射出する2光束は互いに副走査対応方向に微少角傾いている。この微少角により、被走査面50上に集光する2つの光スポットの副走査方向の間隔:Pが定まる。 In the state of FIG. 1A, both the collimating lenses 13 and 14 are “in the same plane parallel to the main scanning corresponding direction”. At least one of the semiconductor lasers 11 and 12 is deviated from the optical axis of the corresponding collimator lens by a minute distance in the main / sub-scanning corresponding direction. In FIG. 1A, the deviation of the semiconductor laser 12 from the optical axis of the collimating lens 14 in the sub-scanning corresponding direction is “exaggerated”. That is, the straight line connecting the light emitting portions of the semiconductor lasers 11 and 12 forms a minute angle: θ A with the main scanning corresponding direction, and the two light beams emitted from the beam combining prism 16 correspond to the sub-scanning due to the inclination of the angle: θ A. Slightly inclined in the direction. With this small angle, the interval P S in the sub-scanning direction between the two light spots condensed on the surface to be scanned 50 is determined.

また半導体レーザ11,12の、対応するコリメートレンズの光軸からの主走査対応方向の微少なずれにより、ビーム合成プリズム16から射出する光束は、主走査方向において、図に示すように互いに微少な角:θをなす。この角:θにより被走査面50上に集光する2つの光スポットの主走査方向の間隔:Pが定まる。 Further, due to a slight deviation in the main scanning corresponding direction from the optical axis of the corresponding collimating lens of the semiconductor lasers 11 and 12, the light beams emitted from the beam combining prism 16 are very small as shown in the figure in the main scanning direction. corner: make the θ B. The angle: θ B determines the interval P M in the main scanning direction between the two light spots condensed on the surface to be scanned 50.

図1(a)の状態において、光源部10をコリメートレンズ13の光軸の回りに回転させることにより、被走査面50上の2つの光スポットの間隔を一定に保ったまま、これらスポットを結ぶ方向を回転させることができ、このことを利用して、上記間隔:P,Pを調整することが可能である。 In the state of FIG. 1A, the light source unit 10 is rotated around the optical axis of the collimating lens 13 to connect these spots while keeping the distance between the two light spots on the scanned surface 50 constant. The direction can be rotated, and this can be used to adjust the spacings: P M , P S.

ビーム合成プリズム16を射出した2光束は、直線偏光の偏光面が互いに直交しており、このままでは前述の「シェーディング」が生じるので、1/4波長板17を透過させることにより、これらを互いに逆回りの円偏光状態にする。このようにして、合成され、シェーディング補正された2光束が光源部10から射出する。   The two light beams emitted from the beam combining prism 16 have linearly polarized light planes orthogonal to each other, and the above-described “shading” occurs. Set the surrounding circular polarization state. In this way, the two light beams that have been combined and subjected to shading correction are emitted from the light source unit 10.

光源部10から射出し、ポリゴンミラー40により偏向された2光束は走査領域へ向かって偏向するが、走査領域へ向かう途上においてfθレンズ32を介してミラー61へ入射し、ミラー61により反射されると、1/4波長板62と偏光子63とを介して受光素子64に入射する。受光素子64は、ミラー61を介する光路上で被走査面50と等価な位置に配備され(図は作図の関係でそのように描かれていない)、2光束とも受光素子64の受光面上に光スポットとして集光する。従ってfθレンズ32は、2光束を共通の受光素子64に集光させる「光束集光手段」を構成している。   The two light beams emitted from the light source unit 10 and deflected by the polygon mirror 40 are deflected toward the scanning region, but enter the mirror 61 through the fθ lens 32 and are reflected by the mirror 61 on the way to the scanning region. Then, the light enters the light receiving element 64 through the quarter-wave plate 62 and the polarizer 63. The light receiving element 64 is arranged on the optical path through the mirror 61 at a position equivalent to the scanned surface 50 (the drawing is not drawn as such for the purpose of drawing), and both light beams are on the light receiving surface of the light receiving element 64. Condensed as a light spot. Therefore, the fθ lens 32 constitutes “light beam condensing means” for condensing two light beams on a common light receiving element 64.

ミラー61により反射された2光束は、1/4波長板62に入射するときには図1(b)に示すように「互いに逆向きの円偏光状態」であり、1/4波長板62を透過することにより、同図に示すように「互いに直交する直線偏光状態」に変換される。このように互いに直交する偏光状態となった2光束は、偏光子63を透過する。   When the two light beams reflected by the mirror 61 are incident on the quarter-wave plate 62, they are “circularly polarized in opposite directions” as shown in FIG. 1B and pass through the quarter-wave plate 62. By this, as shown in the figure, it is converted into “linear polarization states orthogonal to each other”. The two light beams that are in the polarization state orthogonal to each other as described above are transmitted through the polarizer 63.

図1(b)に示すように、偏光子63の方位(直線偏光光束を最大限透過させる方向)は、光束B1(半導体レーザ11からの光束)の偏光方向に対して角:θだけ傾いており、光束B1,B2が偏光子63を透過する割合は、cosθ:sinθになる。そこで、角:θを適当に選ぶことにより、受光素子64の受光面64上において、図1(b)に示すように、光束B1,B2の光強度に大小の差が出るようにするのである。 As shown in FIG. 1B, the orientation of the polarizer 63 (direction in which the linearly polarized light beam is transmitted to the maximum) is inclined by an angle: θ with respect to the polarization direction of the light beam B1 (light beam from the semiconductor laser 11). The ratio of the light beams B1 and B2 that pass through the polarizer 63 is cos 2 θ: sin 2 θ. Therefore, by appropriately selecting the angle θ, the light intensity of the light beams B1 and B2 is varied on the light receiving surface 64 of the light receiving element 64 as shown in FIG. .

即ち、図1の実施の形態において、走査領域へ向かう2光束に共通に設けられて2光束を互いに直交する直線偏光にする1/4波長板62と、この1/4波長板62と受光素子64との間に配備され、各光束の透過強度を異ならせるような態位に配備された偏光子63とは、受光素子64に入射する2光束の光強度を互いに異ならせる「光強度差別化手段」を構成している。   That is, in the embodiment of FIG. 1, a quarter-wave plate 62 that is provided in common for the two light beams traveling toward the scanning region and converts the two light beams into linearly polarized light that is orthogonal to each other, 64 is different from the polarizer 63 arranged in such a manner that the transmission intensity of each light beam is different from that of the polarizer 63, which makes the light intensity of the two light beams incident on the light receiving element 64 different from each other. Means ".

かくして、偏向された2光束は走査領域へ到達するに先立って、光強度を互いに異ならせて共通の受光素子64に集光的に入射する。
受光素子64の受光面は、図1(c)に示すように、直角三角形形状をしており、直角を挾む2辺の一方は「走査方向(図の左右方向)に平行」であり、他方は「走査直交方向(図の上下方向)に平行」である。
従って、受光素子64は、その受光面64Aの走査方向の幅が「走査直交方向へ直線的に増加する形状」を有しており、このため各光束B1,B2が受光面64Aを(走査方向へ)通過する時間が異なる。
なお、図1(c)において、符号SP1,SP2は、光束B1,B2を集光させた光スポットを示す。
Thus, before the two deflected light beams reach the scanning region, the light intensities are made different from each other and incident on the common light receiving element 64 in a condensed manner.
As shown in FIG. 1C, the light receiving surface of the light receiving element 64 has a right triangle shape, and one of the two sides sandwiching the right angle is “parallel to the scanning direction (left-right direction in the figure)”. The other is “parallel to the scanning orthogonal direction (vertical direction in the figure)”.
Accordingly, the light receiving element 64 has a shape in which the width of the light receiving surface 64A in the scanning direction “linearly increases in the direction orthogonal to the scanning”, and thus each light beam B1, B2 passes through the light receiving surface 64A (in the scanning direction). F) Time to pass is different.
In FIG. 1C, symbols SP1 and SP2 indicate light spots obtained by collecting the light beams B1 and B2.

光束B1,B2が受光面64Aを通過するとき、受光素子64からは受光信号が発せられ、この受光信号は信号化・演算手段65により矩形信号化され、さらに必要な演算を受ける。信号化・演算手段65は、請求項7記載の発明における信号化手段と演算手段とを合わせたものであり、例えばマイクロコンピュータである。受光素子64からの信号は信号化・演算手段65に入力すると、デジタル化され、次いで、2つもしくは3つのスレッシュレベルを用いて矩形信号化される。   When the light beams B1 and B2 pass through the light receiving surface 64A, a light receiving signal is emitted from the light receiving element 64, and this light receiving signal is converted into a rectangular signal by the signal converting / calculating means 65 and further subjected to necessary calculations. The signal converting / calculating means 65 is a combination of the signal converting means and the calculating means according to the seventh aspect of the invention, and is, for example, a microcomputer. When the signal from the light receiving element 64 is input to the signal converting / calculating means 65, it is digitized and then converted into a rectangular signal using two or three threshold levels.

最初に、図1(c)に示すように、光束B1,B2の形成する光スポットSP1,SP2が走査方向に十分に離れている(図1(a)の間隔:Pが十分に大きい)場合に就き説明する。 First, as shown in FIG. 1 (c), the light spot SP1, SP2 forming a light beam B1, B2 are sufficiently separated in the scanning direction (distance in FIG. 1 (a): is sufficiently large P M) I will explain the case.

前述のように、光束B1の光スポットSP1の光強度を光スポットSP2の光スポットよりも大きくし、受光面64Aを横切る時間は、光スポットSP1の方が光スポットSP2よりも短いので、この場合、受光素子64から得られる信号は、図2(a)に示す如きものになる。   As described above, the light intensity of the light spot SP1 of the light beam B1 is made larger than that of the light spot SP2, and the time for crossing the light receiving surface 64A is shorter for the light spot SP1 than for the light spot SP2. The signal obtained from the light receiving element 64 is as shown in FIG.

そこで、この信号を2つのスレッシュレベルTH1,TH2で矩形信号化すると、低い方のスレッシュレベルTH1に応じて、矩形化された信号:T1、高い方のスレッシュレベルTH2に応じて矩形化された信号:T2がそれぞれ得られる(図2(b))。これらの信号:T1,T2のうち、信号:T2は光強度の大きい光束B1にのみ対応するから、信号:T2をもって、光束B1に対する検出信号:Beam1とすることができる(図2(c))。   Therefore, when this signal is converted into a rectangular signal at the two threshold levels TH1 and TH2, the signal is rectangularized according to the lower threshold level TH1, and the signal is converted into a rectangle according to the higher threshold level TH2. : T2 is obtained (FIG. 2B). Of these signals: T1 and T2, the signal: T2 corresponds only to the light beam B1 having a high light intensity, so that the signal: T2 can be used as the detection signal: Beam1 for the light beam B1 (FIG. 2 (c)). .

また、信号:T2の反転信号をT2’とし、この信号T2’と上記信号T1との積:T1・T2’を演算すると、光強度の小さい光束B2にのみ対応する矩形化された信号が得られるので、これを光束B2の対する検出信号:Beam2とすることができる。信号:T2の反転信号:T2’を得ることおよび演算:T1・T2’は勿論、信号化・演算手段65において行なわれる。   Further, when the inverted signal of the signal T2 is T2 ′, and the product T1 · T2 ′ of the signal T2 ′ and the signal T1 is calculated, a rectangular signal corresponding only to the light beam B2 having a low light intensity is obtained. Therefore, this can be used as a detection signal Beam2 for the light beam B2. The signal: inverted signal T2: T2 'and the operation: T1 · T2' are of course performed in the signalizing / calculating means 65.

光束B1,B2に対する画像書き出し位置の同期は、光束B1に対しては検出信号:Beam1の立ち上がりを、また光束B2に対しては検出信号:Beam2の立ち上がりを基準として制御すればよい。   The synchronization of the image writing position with respect to the light beams B1 and B2 may be controlled based on the rise of the detection signal: Beam1 for the light beam B1 and the rise of the detection signal: Beam2 for the light beam B2.

偏向光束B1,B2が受光素子64の受光面64Aを横切るときの速さ:vは、ポリゴンミラー40の回転速度に応じて一義的に定まる。
そこで、図2(c)に示すように検出信号:Beam1,Beam2の継続時間を、図のようにそれぞれt,tとし、図1(c)に示すように、受光面64の斜辺部が底辺部と成す角を角:αとすると「v・(t−t)tanα」は、光スポットSP1,SP2の副走査方向の間隔(図1(a)の間隔:P)に等しい。従って、信号化・演算手段65に、上記時間:t,tの計時機能と、演算:v・(t−t)tanαを行なう機能を持たせておけば、2つの光スポットの走査直交方向のピッチ:Pを計測することが可能になる。
The speed when the deflected light beams B1 and B2 cross the light receiving surface 64A of the light receiving element 64: v is uniquely determined according to the rotational speed of the polygon mirror 40.
Therefore, as shown in FIG. 2C, the durations of the detection signals: Beam1 and Beam2 are set to t 1 and t 2 as shown in the figure, and the hypotenuse of the light receiving surface 64 as shown in FIG. 1C. If the angle formed by the base portion is α: α, “v · (t 2 −t 1 ) tan α” is the distance between the light spots SP1 and SP2 in the sub-scanning direction (interval in FIG. 1A: P S ). equal. Therefore, if the signalizing / calculating means 65 has the time counting function of the time: t 1 and t 2 and the function of performing the calculation: v · (t 2 -t 1 ) tan α, the two light spots It is possible to measure the pitch P S in the direction orthogonal to the scanning.

図3に示すように、2つの光スポットSP1,SP2の走査方向の間隔(図1(a)の間隔:P)が小さくなると、上に説明した方法では光束ごとに分離した検出信号を得ることはできない。この場合には、受光素子64の出力を3つのスレッシュレベルで矩形信号化する。 As shown in FIG. 3, when the distance between the two light spots SP1 and SP2 in the scanning direction (interval in FIG. 1A: P M ) becomes small, the detection signal separated for each light beam is obtained by the method described above. It is not possible. In this case, the output of the light receiving element 64 is converted into a rectangular signal at three threshold levels.

この場合を図4に示す。図4(a)に示すように、3つのスレッシュレベルを低い方から順にTH1,TH2,TH3、これらにより矩形信号化された信号をそれぞれT1,T2,T3、中間のスレッシュレベル:TH2で矩形化信号化された信号:T2の反転信号をT2’とすると、これら及び演算:T1・T2’の結果はそれぞれ図4(b)に示す如きものとなる。   This case is shown in FIG. As shown in FIG. 4 (a), the three threshold levels are TH1, TH2, TH3 in order from the lowest, and the signals converted into rectangular signals by these are rectangularized at T1, T2, T3, respectively, and the intermediate threshold level: TH2. Assuming that the inverted signal of the signal: T2 is T2 ′, the result of these and the calculation: T1 · T2 ′ is as shown in FIG. 4B.

これらの信号のうち、信号:T2は、光強度の大きい光束B1にのみ対応するから、信号:T2をもって、光束B1に対する検出信号:Beam1とすることができる(図4(c))。   Among these signals, the signal: T2 corresponds only to the light beam B1 having a high light intensity, and therefore the signal: T2 can be used as the detection signal: Beam1 for the light beam B1 (FIG. 4C).

また、演算:T1・T2’+T3の結果は、図4(c)に示すように、光強度の小さい光束B2にのみ対応するので、これを光束B2の対する検出信号:Beam2とすることができる。必要な演算は勿論、信号化・演算手段65において行なわれる。   Further, as shown in FIG. 4C, the result of the calculation: T1 · T2 ′ + T3 corresponds only to the light beam B2 having a low light intensity, so that this can be used as the detection signal: Beam2 for the light beam B2. . Of course, the necessary calculation is performed in the signalization / calculation means 65.

このようにして、光スポットSP2が、光スポットSP1より若干先行している場合(図4(4−1))、光スポットSP1,SP2が走査直交方向に完全に並んでいる場合(図4(4−2))、光スポットSP1が光スポットSP2に若干先行している場合(図4(4−3))、光スポットSP1,SP2が走査方向に十分に分離している場合(図4(4−4))の何れにおいても、各光束B1,B2を確実に分離して検出できる。   In this way, when the light spot SP2 slightly precedes the light spot SP1 (FIG. 4 (4-1)), when the light spots SP1 and SP2 are completely aligned in the scanning orthogonal direction (FIG. 4 ( 4-2)), when the light spot SP1 slightly precedes the light spot SP2 (FIG. 4 (4-3)), and when the light spots SP1 and SP2 are sufficiently separated in the scanning direction (FIG. 4 (FIG. 4)). 4-4)), the light beams B1 and B2 can be reliably separated and detected.

なお、図1(a)の形態において、シェーディング補正を行なわない場合には1/4波長板17は不要であり、この場合には1/4波長板62も不要であって、偏光子63のみで光束B1,B2の光強度を差別化することができ、上記と同様にして各光束の検出信号を得ることができる。 Incidentally, in the FIG. 1 (a), the quarter-wave plate 17 in the case of not performing the shading correction is not required, quarter wave plate 62 is in this case be necessary, only the polarizer 63 Thus, the light intensities of the light beams B1 and B2 can be differentiated, and the detection signal of each light beam can be obtained in the same manner as described above.

また、図1(a)の形態において、1/4波長板62により2光束の偏光状態を、互いに直交する直線偏光状態としたのち、これらを走査方向に並んだ2つの受光素子に相次いで入射させ、各受光素子の受光面に偏光子を設け、これら偏光子の偏光の方位を互いに直交させるようにすることも考えられる。 Further, in the FIG. 1 (a), the 1/4-wave plate 62 the polarization state of the two beams, after the linear polarization state orthogonal to each other, in succession to the two light receiving elements arranged them in the scanning direction of incidence It is also conceivable to provide polarizers on the light receiving surfaces of the respective light receiving elements so that the polarization directions of these polarizers are orthogonal to each other.

図5は別の形態例を示している。図1の形態と同じ部分については、図1(a)におけると同一の符号を付した。受光素子64は、図1(c)に示す如き受光面形状を有する。 FIG. 5 shows another example . The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG. The light receiving element 64 has a light receiving surface shape as shown in FIG.

この形態では、光強度差別化手段が、図示されない「光源制御手段」であり、2光束(図1に即して説明した2光束B1,B2)が走査領域へ向かうとき、半導体レーザ11,12の発光強度を互いに異ならせるように各半導体レーザを制御する。 In this embodiment , the light intensity differentiating means is a “light source control means” (not shown), and when two light beams (two light beams B1 and B2 described with reference to FIG. 1) are directed to the scanning region, the semiconductor lasers 11 and 12 are used. The semiconductor lasers are controlled so that the emission intensities of the semiconductor lasers differ from each other.

このとき、半導体レーザ11の発光強度が、半導体レーザ12の発光強度より大きくなるように制御を行なえば、図2,4に即して説明したのと全く同様にして、各光束B1,B2に対応する検出信号:Beam1,Beam2を得ることができる。
この場合にも、演算:v・(t−t)tanαにより、2つの光スポットの走査直交方向のピッチ:Pを計測することが可能である。
At this time, if the control is performed so that the emission intensity of the semiconductor laser 11 is larger than the emission intensity of the semiconductor laser 12, the light beams B1 and B2 are respectively transmitted in the same manner as described with reference to FIGS. Corresponding detection signals: Beam 1 and Beam 2 can be obtained.
Also in this case, it is possible to measure the pitch P S in the scanning orthogonal direction of the two light spots by the calculation: v · (t 2 −t 1 ) tan α.

図5の形態では、図1の形態例に比較して、1/4波長板62や偏光子63が不要であるので、コストの低減化が可能である。 In the form of FIG. 5, the quarter wavelength plate 62 and the polarizer 63 are unnecessary as compared with the form example of FIG. 1, and thus the cost can be reduced.

図1,図5の形態例において、受光素子64の受光面の形状は図1(c)に示す形状の斜辺の側を、光束を迎え入れる側にしても良く、あるいは上下を逆にして用いても良い。また受光面の形状は、走査直交方向に頂点を向けた2等辺3角形等、種々の形状が可能である。 In the embodiment shown in FIGS. 1 and 5, the light receiving surface of the light receiving element 64 may have the oblique side of the shape shown in FIG. Also good. The light receiving surface may have various shapes such as an isosceles triangle with the apex in the scanning orthogonal direction.

図6は、別の形態例を示す図である。 FIG. 6 is a diagram showing another example .

図1の形態例と同じ部分は、図1(a)におけると同一の符号を付した。 The same parts as those in the embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals as in FIG.

図1(a)に示す形態例と異なり、1/4波長板62を透過した2光束は偏光ビームスプリッタ70に入射する。図1(b)に即して説明したように、1/4波長板62を透過した2光束は、その偏光状態が互いに直交する直線偏光状態となっているので、半導体レーザ11からの光束(光束B1とする)は偏光ビームスプリッタ70を透過して受光素子71に集光的に入射する。従って、受光素子71の出力により光束B1の検出信号を得ることができる。 Unlike the embodiment shown in FIG. 1A, the two light beams that have passed through the quarter-wave plate 62 enter the polarization beam splitter 70. As described with reference to FIG. 1B, the two light beams transmitted through the quarter-wave plate 62 are in a linear polarization state in which the polarization states are orthogonal to each other. The light beam B1 is transmitted through the polarization beam splitter 70 and incident on the light receiving element 71 in a focused manner. Therefore, the detection signal of the light beam B1 can be obtained from the output of the light receiving element 71.

半導体レーザ12からの光束(光束B2とする)は、偏光ビームスプリッタ70により反射されることにより光束B1と空間的に分離し、受光素子72に入射して対応する検出信号を発生させる。   A light beam (referred to as a light beam B2) from the semiconductor laser 12 is spatially separated from the light beam B1 by being reflected by the polarization beam splitter 70, and enters the light receiving element 72 to generate a corresponding detection signal.

図7はマルチビーム走査装置の形態例を図1(a)に倣って示している。繁雑を避けるため、混同の虞れがないと思われるものに就いては図1(a)におけると同一の符号を用いた。 FIG. 7 shows an example of the multi-beam scanning device, following FIG. In order to avoid complications, the same reference numerals as in FIG. 1A are used for those which are not likely to be confused.

光源部100は、図1(a)に即して説明したものと同様であるが、半導体レーザ光源として、半導体レーザアレイ110,120が用いられている。半導体レーザアレイ110,120は共に、2つの発光部をモノリシックに有する半導体レーザ光源で、半導体レーザアレイ110,120の各発光部の配列方向は互いに平行となっており、光源部100からは、隣接する光束間の方向が角:θだけ異なる4本の平行光束(繁雑を避けるため2本のみが示されている)が放射される。 The light source unit 100 is the same as that described with reference to FIG. 1A, but semiconductor laser arrays 110 and 120 are used as semiconductor laser light sources. The semiconductor laser arrays 110 and 120 are both semiconductor laser light sources having two light emitting portions monolithically. The arrangement directions of the light emitting portions of the semiconductor laser arrays 110 and 120 are parallel to each other. Four parallel light beams (only two are shown in order to avoid confusion) are radiated in which the direction between the light beams to be emitted is different by an angle: θ B.

これら4本の光束は、シェーディング対策のため1/4波長板17により円偏光となって光源部100から放射され、光スポット整形用のアパーチュア板200の開口部を通過してシリンダレンズ30に入射し、シリンダレンズ30により副走査対応方向にのみ集光され、「共通の光偏向器」であるポリゴンミラー40の偏向反射面41の近傍に主走査対応方向に長い線像として結像する。ポリゴンミラー40の回転により偏向された偏向光束は「共通の走査結像光学系」であるfθレンズ32の作用により被走査面50上に4つの光スポットとして集光し、実体的には感光体の感光面である被走査面50を走査する。   These four light beams are radiated from the light source unit 100 as circularly polarized light by the quarter-wave plate 17 as a countermeasure against shading, and enter the cylinder lens 30 through the opening of the aperture plate 200 for light spot shaping. Then, the light is condensed only in the sub-scanning corresponding direction by the cylinder lens 30 and is formed as a long line image in the main scanning corresponding direction in the vicinity of the deflection reflection surface 41 of the polygon mirror 40 which is a “common optical deflector”. The deflected light beam deflected by the rotation of the polygon mirror 40 is condensed as four light spots on the surface to be scanned 50 by the action of the fθ lens 32 which is a “common scanning imaging optical system”. The surface to be scanned 50 which is the photosensitive surface is scanned.

半導体レーザアレイ110,120と、これらに対応するコリメートレンズ13,14との位置関係と、図の角:θ,θにより、被走査面50上における4つのスポットにおける隣接スポット間の主・副走査方向の間隔:P,Pが定まる。また、光源部10を、コリメートレンズ13の光軸の回りに回転調整することで、P,Pの調整が可能である。 Based on the positional relationship between the semiconductor laser arrays 110 and 120 and the collimating lenses 13 and 14 corresponding thereto, and the angles: θ A and θ B in the drawing, the sub-scanning direction of the interval: P M, P S is determined. Further, P M and P S can be adjusted by rotating and adjusting the light source unit 10 around the optical axis of the collimating lens 13.

即ち、図7は、2つの「半導体レーザ光源」である半導体レーザアレイ110,120からの4光束を、共通の光偏向器の偏向反射面で反射させて偏向させ、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50上に4つの光スポットとして集光させ、4走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置の形態例を示している。 That is, in FIG. 7, four light beams from the semiconductor laser arrays 110 and 120, which are two “semiconductor laser light sources”, are reflected and deflected by the deflection reflection surface of a common optical deflector, and each deflected light beam is deflected. An example of a multi-beam scanning device is shown in which a common scanning imaging optical system collects four light spots on the surface to be scanned 50 and simultaneously scans four scanning lines.

この装置は、fθレンズ32を透過して走査領域へ向かう4光束を受光する共通の受光素子640と、受光素子640に向けて上記4光束を反射するミラー61を有する。受光素子640の受光面上に入射する4光束はいずれも「光束集光手段」であるfθレンズ32により光スポットとして受光面近傍に集光する。   This apparatus has a common light receiving element 640 that receives four light beams that pass through the fθ lens 32 and travel toward the scanning region, and a mirror 61 that reflects the four light beams toward the light receiving element 640. All of the four light beams incident on the light receiving surface of the light receiving element 640 are condensed near the light receiving surface as a light spot by the fθ lens 32 which is a “light beam condensing unit”.

この実施の形態においては、半導体レーザ110,120の駆動手段(図7に図示されていない)である「光源制御手段」が「光強度差別化手段」を構成し、マルチビーム検出を行うときは4つの発光部のそれぞれの発光強度を異ならせ、受光素子640に入射する4光束の光強度を相互に異ならせる。   In this embodiment, when the “light source control means” that is the driving means (not shown in FIG. 7) of the semiconductor lasers 110 and 120 constitutes “light intensity differentiation means” and performs multi-beam detection. The light emission intensities of the four light emitting units are made different, and the light intensities of the four light beams incident on the light receiving element 640 are made different from each other.

図8(d)は、4光束に共通の受光素子640における受光面640Aの形状と、受光面640Aを順次に通過する4つの光スポットとの関係を説明図的に示している。図8(d)では、光スポットS1〜S4相互の、走査方向(図の左右方向)の間隔が実際よりも縮めて描かれているが、実際には、光スポットSP1〜SP4は図の左右方向にもっと離れており、受光面640Aは一度に1個の光スポットのみを受光するようになっている。   FIG. 8D illustrates the relationship between the shape of the light receiving surface 640A of the light receiving element 640 common to the four light beams and the four light spots that sequentially pass through the light receiving surface 640A. In FIG. 8 (d), the distance between the light spots S1 to S4 in the scanning direction (left and right direction in the figure) is drawn smaller than the actual one. The light-receiving surface 640A receives only one light spot at a time.

各光スポットSP1〜SP4を形成する光束B1〜B4が、図の矢印のように受光面640Aを通過すると、各光束は光強度が互いに異なり、受光面640Aは走査方向(図の左右方向)の幅が走査直交方向(図の上下方向)へ直線的に変化しているので、受光素子640からは図8(a)に示すような出力が得られる。   When the light beams B1 to B4 forming the respective light spots SP1 to SP4 pass through the light receiving surface 640A as indicated by the arrows in the figure, the light beams have different light intensities, and the light receiving surface 640A is in the scanning direction (left and right direction in the figure). Since the width linearly changes in the scanning orthogonal direction (vertical direction in the figure), an output as shown in FIG. 8A is obtained from the light receiving element 640.

この出力を図8(a)に示すように互いに異なる4つのスレッシュレベル:TH1’〜TH4’で「矩形信号化」すると、スレッシュレベル:TH1’〜TH4’に応じて、図8(b)に示すような矩形信号:τ1〜τ4が得られる。スレッシュレベル:TH1’〜TH4’による矩形信号化は「矩形信号化手段」をなすマイクロコンピュータ等である信号化・演算手段650により行われる。   When this output is “rectangularized” at four different threshold levels: TH1 ′ to TH4 ′ as shown in FIG. 8A, the output is shown in FIG. 8B according to the threshold levels: TH1 ′ to TH4 ′. Rectangular signals τ1 to τ4 as shown are obtained. The rectangular signal generation by the threshold levels TH1 'to TH4' is performed by the signalizing / calculating means 650, which is a microcomputer or the like forming the "rectangular signal generating means".

信号化・演算手段650は「演算手段」を兼ね、矩形信号:τ1〜τ4に対して以下の演算を行う。即ち、矩形信号:τiのうち、i=1〜3に対する反転信号:τi’を生成し、矩形信号:τ2〜τ4との間で、演算:τ2・τ1’,τ3・τ2’,τ4・τ3’を行う。演算の結果と矩形信号:τ1とを図8(c)に示す。   The signal conversion / calculation means 650 also functions as “calculation means” and performs the following calculation on the rectangular signals: τ1 to τ4. That is, among the rectangular signals: τi, an inversion signal: τi ′ for i = 1 to 3 is generated, and operations between the rectangular signals: τ2 to τ4: τ2 · τ1 ′, τ3 · τ2 ′, τ4 · τ3 'I do. FIG. 8C shows the calculation result and the rectangular signal τ1.

演算:τ2・τ1’,τ3・τ2’,τ4・τ3’の結果は矩形信号で互いに分離し、且つ、矩形信号:τ1とも分離している。これら矩形信号:τ1,τ2・τ1’,τ3・τ2’,τ4・τ3’は、それぞれ光束B1〜B4の光スポットSP1〜SP4に対応するから、光束B1〜B4の検出信号:Beam1〜Beam4として使用することができる。   The results of calculation: τ 2 · τ 1 ′, τ 3 τ 2 ′, τ 4 τ 3 ′ are separated from each other by a rectangular signal, and are also separated from the rectangular signal τ 1. Since these rectangular signals: τ1, τ2, τ1 ′, τ3, τ2 ′, τ4, τ3 ′ correspond to the light spots SP1 to SP4 of the light beams B1 to B4, respectively, detection signals of the light beams B1 to B4: Beam1 to Beam4 Can be used.

即ち、図7および図8に即して説明した形態例において、マルチビーム走査装置は、独立した4個の光源(半導体レーザアレイの発光部)からの光束を共通の光偏向器の偏向反射面で反射させて偏向させ、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4個の光スポットとして集光させ、4本の走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置であり、走査領域へ向かう4光束の光強度を互いに異ならせて共通の受光素子640に集光的に入射させるとともに、各光束が受光素子640の受光面640Aを通過する時間が異なるように受光素子640の受光面640Aの形状が設定され、受光素子640からの出力を互いに異なる複数のスレッシュレベル:TH1’〜TH4’で矩形信号化し、その内の1つのスレッシュレベルにより矩形信号化された信号:τ1を1つの光束:B1に対する検出信号とし、各スレッシュレベルで矩形信号化された複数の信号に対して所定の演算を行なって他の光束B2〜B4に対する検出信号とすることにより4光束を互いに分離して検出するThat is, in the embodiment described with reference to FIG. 7 and FIG. 8, the multi-beam scanning device converts the light beams from four independent light sources (light emitting portions of the semiconductor laser array) into a deflecting reflection surface of a common optical deflector. A multi-beam scanning device for condensing and deflecting each deflected light beam as a light beam on a scanned surface by a common scanning imaging optical system and simultaneously scanning four scanning lines The light intensity of the four light beams traveling toward the scanning region is made different from each other so as to be incident on the common light receiving element 640 in a condensed manner, and light is received so that the time for each light beam to pass through the light receiving surface 640A of the light receiving element 640 is different. The shape of the light receiving surface 640A of the element 640 is set, and the output from the light receiving element 640 is converted into a rectangular signal at a plurality of different threshold levels: TH1 ′ to TH4 ′, and one of the threshold levels is selected. The signal τ1 converted into a rectangular signal by τ1 is used as a detection signal for one light beam B1, and a predetermined calculation is performed on a plurality of signals converted into rectangular signals at each threshold level to detect signals for the other light beams B2 to B4. Thus, the four light beams are detected separately from each other.

そして上記形態例では、各光源の発光強度を異ならせることにより、走査領域へ向かう4光束の光強度が互いに異ならせられ、4つのスレッシュレベルで矩形信号化された信号をτiに対し反転信号をτi’を用いて、演算:τi・τj’を行い、光束の検出信号とする。また、光源部の発光部を構成するのは「2つの独立した半導体レーザアレイ」である。 In the above embodiment , the light intensity of each light source is made different so that the light intensities of the four light fluxes toward the scanning region are made different from each other, and the signal converted into the rectangular signal at the four threshold levels is inverted with respect to τi. Using τi ′, calculation: τi · τj ′ is performed to obtain a light flux detection signal. Further, it is “two independent semiconductor laser arrays” that constitute the light emitting part of the light source part.

図7に示す信号化・演算手段650はまた、4本の光束B1〜B4の各々に対応する光スポットS1〜S4が受光面640Aを通過するときの通過速度:vと各通過時間:t〜t(図8(c)参照)と、受光面640Aの底角:αを用いて、演算:
S1=v・(t−t)・tanα,PS2=v・(t−t)・tanα,
S3=v・(t−t)・tanα
を行い、光スポットSP1〜SP4の走査直交方向のピッチ:PS1〜PS3(図8(c)参照)を演算する機能を有する。
The signalizing / calculating means 650 shown in FIG. 7 also has a passing speed: v and each passing time: t 1 when the light spots S1 to S4 corresponding to each of the four light beams B1 to B4 pass through the light receiving surface 640A. To t 4 (see FIG. 8C) and the base angle 留 of the light receiving surface 640A:
P S1 = v · (t 2 −t 1 ) · tan α, P S2 = v · (t 3 −t 2 ) · tan α,
P S3 = v · (t 4 −t 3 ) · tan α
And has a function of calculating the pitches P S1 to P S3 (see FIG. 8C) in the scanning orthogonal direction of the light spots SP1 to SP4.

図7,図8に即して説明した形態例において、光源部10における半導体レーザ光源110,120の一方を「通常の単一の発光部を持つ半導体レーザ」とすれば3光束で3走査線を一度に走査する場合の実施の形態となり、また、半導体レーザ光源110,120の双方を2以上の発光部を持つものとすることにより、一度に4以上の走査線を走査するマルチビーム走査装置を実現でき、何れの場合も上記と同様にして、各光束を分離してマルチビーム検出を行うことができ、走査直交方向のピッチを算出することもできる。 In the embodiment described with reference to FIGS. 7 and 8, if one of the semiconductor laser light sources 110 and 120 in the light source unit 10 is a “semiconductor laser having a normal single light emitting unit”, three scanning lines with three light beams are used. The multi-beam scanning device scans four or more scanning lines at a time by providing both of the semiconductor laser light sources 110 and 120 with two or more light emitting sections. In any case, in the same manner as described above, each beam can be separated to perform multi-beam detection, and the pitch in the scanning orthogonal direction can also be calculated.

図9(a)は、この発明のマルチビーム走査装置の実施の1形態を示している。繁雑を避けるため、混同の虞れがないと思われるものについては図7におけると同一の符号を用いた。図9(a)から1/4波長板62と偏光ビームスプリッタ70、受光素子710,720を除く部分は、図7の実施の形態と同様であるので、図9では特徴部分のみ説明する。 FIG. 9A shows an embodiment of the multi-beam scanning device of the present invention . In order to avoid confusion, the same reference numerals as in FIG. 7 are used for those that are not likely to be confused. Since parts other than the quarter-wave plate 62, the polarizing beam splitter 70, and the light receiving elements 710 and 720 from FIG. 9A are the same as those in the embodiment of FIG. 7, only the characteristic parts will be described in FIG.

1/4波長板62を透過した4光束は偏光ビームスプリッタ70に入射する。   The four light beams transmitted through the quarter wavelength plate 62 are incident on the polarization beam splitter 70.

1/4波長板62を透過した4光束は、その偏光状態が互いに直交する直線偏光状態に戻るので、半導体レーザアレイ110からの光束(光束B1,B2とする)は偏光ビームスプリッタ70を透過して受光素子710に集光的に入射する。一方、半導体レーザ120からの光束(光束B3,B4とする)は、偏光ビームスプリッタ70により反射されることにより光束B1,B2と空間的に分離し、受光素子720に入射する。   The four light beams transmitted through the quarter-wave plate 62 return to the linearly polarized state in which the polarization states are orthogonal to each other. Therefore, the light beams from the semiconductor laser array 110 (referred to as light beams B1 and B2) are transmitted through the polarization beam splitter 70. Then, the light is incident on the light receiving element 710 in a condensed manner. On the other hand, a light beam (referred to as light beams B 3 and B 4) from the semiconductor laser 120 is spatially separated from the light beams B 1 and B 2 by being reflected by the polarization beam splitter 70 and enters the light receiving element 720.

即ち、図9(a)に示す実施の形態において、半導体レーザアレイである2つの半導体レーザ光源110,120からの光束は、共通の1/4波長板17により「半導体レーザ光源ごとに互いに逆回りの円偏光」とされ、共通の光偏向器40の偏向反射面で反射されて偏向し、偏向された各偏向光束は共通の走査結像光学系32により被走査面50上に4つの光スポットとして集光し、4走査線を同時に走査する。   That is, in the embodiment shown in FIG. 9A, the light beams from the two semiconductor laser light sources 110 and 120, which are semiconductor laser arrays, are “reversely rotated for each semiconductor laser light source by the common quarter wavelength plate 17”. The circularly polarized light is reflected and deflected by the deflecting / reflecting surface of the common optical deflector 40, and each deflected light beam is deflected into four light spots on the surface to be scanned 50 by the common scanning imaging optical system 32. And the four scanning lines are scanned simultaneously.

走査領域へ向かう各光束は、別の共通の1/4波長板62を透過し、偏光ビームスプリッタ70により半導体レーザ光源110,120に応じ、空間的に分離する。空間的に分離された光束群は2つの受光素子710,720に受光され、検出信号用の出力を発生させる。図7の実施の形態と同様に、半導体レーザ110,120の駆動手段である図示されない「光源制御手段」が「光強度差別化手段」を構成し、マルチビーム検出を行うときは、4つの発光部のそれぞれの発光強度を異ならせ、受光素子640に入射する4光束の光強度を相互に異ならせる。   Each light beam traveling toward the scanning region passes through another common quarter-wave plate 62 and is spatially separated by the polarization beam splitter 70 according to the semiconductor laser light sources 110 and 120. The spatially separated light flux groups are received by the two light receiving elements 710 and 720, and output for detection signals is generated. As in the embodiment of FIG. 7, a “light source control unit” (not shown) that is a driving unit for the semiconductor lasers 110 and 120 constitutes a “light intensity differentiating unit” and performs four beam emission when performing multi-beam detection. The light emission intensities of the four light beams incident on the light receiving element 640 are made different from each other.

受光素子710,720の受光面形状は、図9(b)に示すように、底角が直角と角:αとである直角三角形形状であり、受光面710Aは光束B1,B2による光スポットSP1,SP2を受光し、受光面720Aは光束B3,B4による光スポットSP3,SP4を受光する。   As shown in FIG. 9B, the light receiving surface shape of the light receiving elements 710 and 720 is a right triangle shape having a base angle of right angle and angle α, and the light receiving surface 710A is a light spot SP1 by the light beams B1 and B2. , SP2 is received, and the light receiving surface 720A receives the light spots SP3, SP4 by the light beams B3, B4.

従って、光スポットSP1とSP2、光スポットSP3とSP4とが走査方向に十分離れていて、各受光面710A,720Aが「一度に1個の光スポットを受光する場合」には、前述の図2に即して説明したのと同様の方法を各受光素子710,720の出力に対して行う(図されない信号化・演算手段により行われる)ことにより、また、光スポットSP1とSP2、光スポットSP3とSP4とが走査方向に近接している場合には、図4に即して説明したのと同様の方法を各受光素子710,720の出力に対して行う(図示しない信号化・演算手段により行われる)ことにより、4光束を互いに分離して検出することができる。   Therefore, when the light spots SP1 and SP2 and the light spots SP3 and SP4 are sufficiently separated in the scanning direction and each of the light receiving surfaces 710A and 720A "receives one light spot at a time", the above-described FIG. By performing the same method as described with respect to the outputs of the light receiving elements 710 and 720 (performed by signal / calculation means not shown), the light spots SP1 and SP2 and the light spot SP3 are also obtained. 4 and SP4 are close to each other in the scanning direction, the same method as described with reference to FIG. 4 is performed on the outputs of the light receiving elements 710 and 720 (by signal / calculation means not shown). The four light beams can be detected separately from each other.

即ち、図9の実施の形態のマルチビーム走査装置はマルチビーム検出方法を実施する。   That is, the multi-beam scanning apparatus of the embodiment of FIG. 9 performs the multi-beam detection method.

また、4本の光束B1〜B4の各々に対応する光スポットS1〜S4が、それぞれ受光面710A,720Aを通過するときの通過速度:および各通過時間:t〜tと、受光面710A,720Aの底角:αを用いて、演算:
S1=v・(t−t)・tanα,
S3=v・(t−t)・tanα
を行えば、光スポットSP1,SP2の走査直交方向のピッチ:PS1と光スポットSP1,SP2の走査直交方向のピッチ:PS3を演算できることは明らかである。光スポットSP2,SP3の走査直交方向のピッチ:PS3は、図9(b)に示す走査直交方向の距離:Dを用いると、演算:
S3=(D+v・t・tanα)−v・t・tanα
=D+(t−t)・v・tanα
を行うことにより知ることができる。
Further, the light spot S1~S4 corresponding to each of the four light beams B1~B4, respectively receiving surface 710A, passing speed as it passes through 720A: and the transit time: and t 1 ~t 4, the light receiving surface 710A , 720A base angle: α is used to calculate:
P S1 = v · (t 2 −t 1 ) · tan α,
P S3 = v · (t 4 −t 3 ) · tan α
It is apparent that the scanning orthogonal pitch P S1 of the light spots SP1 and SP2 and the scanning orthogonal pitch P S3 of the light spots SP1 and SP2 can be calculated. The pitch P S3 in the scanning orthogonal direction of the light spots SP2 and SP3 is calculated by using the distance D in the scanning orthogonal direction shown in FIG. 9B:
P S3 = (D + v · t 3 · tan α) -v · t 2 · tan α
= D + (t 3 −t 2 ) · v · tan α
You can know by doing.

複数の光源からの光束を合成する手段は、上に説明した例に限らず、図10の(a)に示すような反射面16A1と半透鏡面16A2,16A3,16A4を有するプリズム16Aを用いて行っても良いし、(b)に示すように、反射面16B1と半透鏡面16B2,16B3,16B4を有するプリズム16Bを用いて行っても良い。このようなプリズムを「光強度差別化手段」として用いると、互いに等しい光強度の光束を合成するのみで「各光束の強度を異ならせる」ことができる。   The means for combining the light beams from the plurality of light sources is not limited to the example described above, and a prism 16A having a reflecting surface 16A1 and semi-mirror surfaces 16A2, 16A3 and 16A4 as shown in FIG. Alternatively, as shown in (b), a prism 16B having a reflecting surface 16B1 and semi-transparent surfaces 16B2, 16B3, and 16B4 may be used. When such a prism is used as “light intensity differentiating means”, it is possible to “different the intensity of each light beam” by simply combining light beams having the same light intensity.

2ビーム走査方式の実施の形態例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the embodiment of a 2 beam scanning system . 図1の形態例における検出信号の形成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating formation of the detection signal in the example of a form of FIG. 図1の形態例における2つの光スポットの位置関係と、受光素子の受光面との関係の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the positional relationship of the two light spots in the example of FIG. 1, and the relationship with the light-receiving surface of a light receiving element. 上記形態例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the said example of a form . 別の形態例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another example of a form. 他の形態例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another example of a form . さらに他の形態例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating another example of a form . 図7の形態例における検出信号の形成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating formation of the detection signal in the example of a form of FIG. 発明の実施の1形態を説明するための図である。It is a figure for demonstrating one Embodiment of invention. 複数光束を合成する別の例を2例示す図である。It is a figure which shows two examples of another example which synthesize | combines a several light beam.

符号の説明Explanation of symbols

10 光源部
11,12 光源(半導体レーザ)
30 シリンダレンズ
32 走査結像光学系(fθレンズ)
40 光偏向器
41 偏向反射面
50 被走査面
62 1/4波長板
63 偏光子
64 受光素子
64A 受光面
100 光源部
110,120 半導体レーザアレイである半導体レーザ光源
640 受光素子
640A 受光面
10 Light source section 11, 12 Light source (semiconductor laser)
30 Cylinder lens 32 Scanning imaging optical system (fθ lens)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 40 Optical deflector 41 Deflection reflective surface 50 Scanned surface 62 1/4 wavelength plate 63 Polarizer 64 Light receiving element 64A Light receiving surface 100 Light source part 110,120 Semiconductor laser light source which is a semiconductor laser array 640 Light receiving element 640A Light receiving surface

Claims (2)

独立した複数の半導体レーザからのn(≧3)本の光束を共通の1/4波長板により互いに逆回りの2群の円偏光としたのち共通の光偏向器の偏向反射面で反射させて偏向させ、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n個の光スポットとして集光させ、n本の走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置において、
走査領域へ向かうn本の光束を互いに分離して検出する方法であって、
走査領域へ向かうn本の光束を別の共通の1/4波長板を介して偏光ビームスプリッタに入射させて、偏光方向が互いに直交する2群の光束として空間的に分離し、分離された上記2群の光束をそれぞれに対応する受光素子に入射させ、
複数光束を受光する上記受光素子の受光面の形状を、上記複数光束の個々が上記受光面を通過する時間が異なる形状とし、上記各受光素子によりn本の光束を検出することを特徴とするマルチビーム走査装置用のビーム検出方法。
The n (≧ 3) light beams from a plurality of independent semiconductor lasers are converted into two groups of circularly polarized light opposite to each other by a common quarter-wave plate, and then reflected by the deflecting / reflecting surface of a common optical deflector. was deflected by the deflected beam a common scanning image forming optical system is deflected on the surface to be scanned is condensed as n optical spot, in the multibeam scanning equipment to scan n scan lines simultaneously,
A method of detecting n light beams traveling toward a scanning region separately from each other,
The n light beams traveling toward the scanning region are incident on the polarization beam splitter via another common quarter-wave plate, and are spatially separated as two groups of light beams whose polarization directions are orthogonal to each other. The two groups of light beams are incident on the corresponding light receiving elements,
The shape of the light receiving surface of the light receiving element that receives a plurality of light fluxes is different from each other in the time that each of the plurality of light fluxes passes through the light receiving surface, and the n light fluxes are detected by each of the light receiving elements. beam detecting how for multi-beam scanning device.
独立した複数の半導体レーザからのn(≧3)本の光束を共通の1/4波長板により互いに逆回りの2群の円偏光としたのち共通の光偏向器の偏向反射面で反射させて偏向させ、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n個の光スポットとして集光させ、n本の走査線を同時に走査するマルチビーム走査装置において、
走査領域へ向かうn本の光束を透過させる別の共通の1/4波長板と、
この別の1/4波長板を透過したn本の光束を、偏光方向が互いに直交する2群の光束として空間的に分離する偏光ビームスプリッタと、
空間的に分離された各光束を対応的に受光して、検出信号用の出力を出力する2つの受光素子とを有し、
上記1つの受光素子の少なくとも一方は複数の光束を受光し、受光面の走査方向の幅が走査直交方向へ直線的に増加する受光面形状を有することを特徴とするマルチビーム走査装置
The n (≧ 3) light beams from a plurality of independent semiconductor lasers are converted into two groups of circularly polarized light opposite to each other by a common quarter-wave plate, and then reflected by the deflecting / reflecting surface of a common optical deflector. In a multi-beam scanning apparatus that deflects and deflects each deflected light beam as n light spots on a surface to be scanned by a common scanning imaging optical system, and simultaneously scans n scanning lines.
Another common quarter-wave plate that transmits the n light fluxes toward the scanning region;
A polarizing beam splitter that spatially separates the n light beams transmitted through the other quarter-wave plate as two groups of light beams whose polarization directions are orthogonal to each other ;
Two light receiving elements that receive each spatially separated light beam correspondingly and output an output for a detection signal ;
At least one of the one light receiving elements receives a plurality of light beams, and has a light receiving surface shape in which the width of the light receiving surface in the scanning direction increases linearly in the scanning orthogonal direction .
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