JP4418567B2 - マルチビーム走査光学系及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は光走査装置に関し、特に、光源手段から出射した光束を光偏向器としてのポリゴンミラーにより反射偏向させ、結像光学系を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした電子写真プロセスを有するレーザービームプリンターやデジタル複写機等の画像形成装置に好適なマルチビーム光走査光学系において、光学部品の製造誤差・組立誤差によっても走査線ライン間隔が左右非対称に変化せずピッチムラの無い良好な画像が常に得られる光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２０は、従来のマルチビーム走査装置の主走査方向断面図である。複数の光源手段１から変調され出射した複数の光束は、コリメータレンズ２により略平行光束に変換され、開口絞り３によって前記光束を制限して副走査断面内にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカルレンズ４に入射した略平行光束のうち主走査断面内においてはそのまま略平行光束の状態で出射する。副走査断面内においては収束してポリゴンミラー５（光偏向器）の偏向反射面５ａにほぼ線像として結像する。そしてポリゴンミラーで反射偏向された光束はｆθ特性を有する結像光学系６を介して被走査面７（感光体ドラム面）上に導光され、前記ポリゴンミラーを回転させることによって前記被走査面７（感光体ドラム面）上を光走査して画像情報の記録を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光源手段１、ポリゴンミラー５、結像光学系６を構成する光学部品等には製造時や組立時に生じた傾きや平行シフト（製造誤差・組立誤差）があり、被走査面上に導光された複数の光束は設計とは異なる位置を光走査されることになる。具体的には、各光束によって描かれる走査線（ライン）のピッチ間隔についてみると、マルチビームの各光束毎に又被走査面７上の走査位置毎に設計値からのズレ量が異なり、ラインピッチ間隔は走査位置によって広がったり狭まったりして画像上ではピッチムラとなって現れる。
【０００４】
一方、各光学部品における製造誤差・組立誤差を小さく抑えて被走査面上を光走査する際に設計値からのズレ量を低減させてラインピッチ間隔の変化量を小さく抑えることはできるが、製造精度及び組立精度を向上させると大幅なコストアップを招く。
【０００５】
そこで、本発明は、各光学部品における製造誤差・組立誤差に対する敏感度を低減させてラインピッチ間隔の変化量を小さく抑え、ピッチムラがなく常に良好なる画像を形成させることを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明は、複数の発光点が主走査方向にある間隔を有して配列された光源手段と、前記光源手段から発せられたマルチビームを集光させる入射光学系と、前記光源手段から発せられたマルチビームを反射偏向する偏向手段と、前記偏向手段によって反射偏向されたマルチビームを感光体である被走査面上にスポットとして結像させる少なくとも１枚の結像レンズによって構成されるｆθ結像光学系とを有するマルチビーム走査光学系において、前記マルチビームのうちある一つの光束をＭＢＡ、隣の光束をＭＢＢとし、主走査方向において光束ＭＢＡ、ＭＢＢが互いに異なる光路を通って前記被走査面上の同一位置に到達する際、前記光束ＭＢＡにおける前記結像レンズの副走査方向の結像倍率をβｌａ、前記結像レンズよりも後ろの光学系の副走査方向の結像倍率をβｌ'ａ 、前記光束ＭＢＢにおける前記結像レンズの副走査方向の結像倍率をβｌｂ、前記結像レンズよりも後ろの光学系の副走査方向の結像倍率をβｌ'ｂ 、前記被走査面上の副走査方向の画素密度をＡ（ｄｐｉ）としたとき式（１）を満足させるようにしている。
【０００７】
【数７】
又、本発明においては、上述したマルチビーム走査光学系において、前記マルチビームのうちある一つの光束をＭＢＡ、隣の光束をＭＢＢとし、主走査方向において光束ＭＢＡ、ＭＢＢが互いに異なる光路を通って前記被走査面上の同一位置に到達する際、前記光束ＭＢＡにおける前記結像レンズのレンズ面の副走査方向の結像倍率をβｓａ、前記レンズ面よりも後ろの光学系の副走査方向の結像倍率をβｓ'ａ 、前記光束ＭＢＢにおける前記結像レンズのレンズ面の副走査方向の結像倍率をβｓｂ、前記レンズ面よりも後ろの光学系の副走査方向の結像倍率をβｓ'ｂ 、前記被走査面上の副走査方向の画素密度をＡ（ｄｐｉ）としたとき式（８）を満足させるようにしている。
【０００８】
【数８】
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
［実施形態１］
図１は、実施形態１のマルチビーム走査装置の主走査断面図である。１は光源手段である半導体レーザアレイであり、半導体レーザアレイ１から出射した２つの光束は１枚のコリメータレンズ２で平行光束とされて副走査方向の光束幅を規定する絞り３ａを通過して副走査方向のみに正の屈折力を有するシリンドリカルレンズ４で主走査方向に長手の線像に結像される。そして、半導体レーザアレイ１から出射された２光束はシリンドリカルレンズ４の後ろに配置された主走査方向の光束幅を規定する絞り３ｂを通過して前記線像の近傍に偏向反射面５ａがくるように配置された偏向手段であるポリゴンミラー５で反射偏向され、２枚の結像レンズ６ａ，６ｂで構成される結像光学系６を介して被走査面である感光体ドラム面７上に導光される。ポリゴンミラー５が図中の矢印の方向に回転するに伴い被走査面７上を光走査をしている。
【００１１】
図２は、実施形態１のマルチビーム走査装置の具体例を示す表である。ここでは、２つの発光点を有する半導体レーザアレイ１を用いる。この表に示すように、それぞれの発光点から出射した２光束が被走査面７上へ到達した時の副走査方向の間隔が画素密度に相当する間隔と一致するように半導体レーザアレイ１を２．９３９８ｄｅｇ回転させて調整している。このとき２つの発光点は副走査方向に４．６１６μｍの間隔で配置されると同時に主走査方向においても８９．８８２μｍの間隔で配置されている。
【００１２】
図３は、主走査方向に対応する母線方向を表す式である。この式においては、光軸との交点を原点とし、光軸方向をｘ軸、主走査面内において光軸と直交する軸をｙ軸、副走査面内において光軸と直交する軸をｚ軸としている。
【００１３】
図４は、副走査方向（光軸を含み主走査方向に対して直交する方向）に対応する子線方向を表す式である。
【００１４】
図５は、実施形態１のマルチビーム走査装置の副走査断面光路図である。ポリゴンミラーの偏向反射面５ａで反射偏向された光束は結像レンズ６ａ及び結像レンズ６ｂによって被走査面７上に結像される。このとき、結像レンズ６ａに組立誤差による副走査方向の平行シフトΔが生じると、ポリゴンミラーの偏向反射面５ａで反射傾向された光束は結像レンズ６ａによって点ｐ' へ集光されるように進み、結像レンズ６ｂによって被走査面７上の点ｐに結像される。
【００１５】
被走査面７上の点ｐは設計値の結像位置とは副走査方向にＺだけズレており結像レンズ６ａの副走査方向の結像倍率をβｌ、結像レンズ６ｂの副走査方向の結像倍率をβｌ' としたとき式（１０）で表される。
【００１６】
【数９】
ここで、２つの発光点から発せられた２光束の一方をＡ他方をＢとしたとき、光束Ａ，Ｂにおける結像レンズ６ａの副走査方向の結像倍率を夫々βｌａ，βｌｂとし、結像レンズ６ｂの副走査方向の結像倍率を夫々βｌ'ａ ，βｌ'ｂ としたとき、結像レンズ６ａに組立誤差による副走査方向の平行シフトΔが生じた場合における被走査面７上に到達する位置の設計値からのズレ量Ｚａ，Ｚｂはそれぞれ式（２０）、式（３０）で表される。
【００１７】
【数１０】
【００１８】
【数１１】
このとき、ラインピッチ間隔の変化量Δｄの絶対値は式（４０）で与えられる。
【００１９】
【数１２】
一般的に組立誤差は大きくても０．１（ｍｍ）であり、ラインピッチ間隔変化に対する敏感度をρとすると、これが副走査方向の画素密度Ａ（ｄｐｉ）の１０％よりも小さくなるように抑えるためには式（５０）が満たされればよい。
【００２０】
【数１３】
ここでは２枚の結像レンズで構成される結像光学系を例にあげたが、１枚の結像レンズで構成される場合の様に前記結像レンズの後方に光学系が無い場合は前記結像レンズよりも後方の結像倍率βｌ' ＝１とすればよく、又前記結像レンズの後方に複数枚の光学部品で構成される光学系がある場合には、それらの合成結像倍率をβｌ' に与えればよい。又、結像倍率とは各光束の光路に沿った実質的な結像倍率である。
【００２１】
製造誤差による各レンズ面の副走査方向の平行シフトに関しても同様であり、光束Ａ，Ｂにおける結像レンズ６ａのポリゴンミラー５側の面の副走査方向の結像倍率を夫々βｓａ，βｓｂとし、結像レンズ６ａの被走査面７側の面から結像レンズ６ｂの被走査面７側の面までの合成の副走査方向の結像倍率を夫々βｓ'ａ ，βｓ'ｂ としたとき、結像レンズ６ａのポリゴンミラー５側の面の製造誤差によるラインピッチ間隔変化量を副走査方向の画素密度Ａ（ｄｐｉ）の１０％よりも小さくなるように抑えるためには式（６０）が満たされればよい。
【００２２】
【数１４】
図６は、半導体レーザアレイ１からポリゴンミラー５の偏向反射面５ａまでの光学系すなわち入射光学系の主走査方向の断面図である。半導体レーザアレイ１の２つの発光点９ａ，９ｂから出射した２光束Ａ，Ｂはコリメータレンズ２によって平行光束とされ絞り３ｂで主走査方向の光束幅を決定されてポリゴンミラー５の偏向反射面５ａへ到達する。このとき発光点９ａ，９ｂは主走査方向に間隔を有しているため２つの光束Ａ，Ｂはある角度でコリメータレンズ２を出射し、絞り３ｂの中心でお互いの主光線が交差して偏向反射面５ａへ到達するので偏向反射面５ａ上では光束Ａ，Ｂの主光線はある間隔を有する。
【００２３】
発光点の主走査方向の間隔をｄｍｓ（ｍｍ）、コリメータレンズの（主走査方向の）焦点距離をｆｃｏ（ｍｍ）、主走査方向の光束幅を決定する絞りから偏向反射面までの光路長をＬａｐ（ｍｍ）としたとき、偏向反射面上では光束Ａ，Ｂの主光線の主走査方向の間隔ｄｍｐ（ｍｍ）は式（７０）で表わされる。
【００２４】
【数１５】
図７は、ポリゴンミラー５から被走査面７までの光学系すなわち結像光学系６の主走査方向の断面図である。偏向反射面５ａで反射偏向された光束Ａ（実線）、Ｂ（破線）が平行なとき結像光学系６により被走査面７上の主走査方向の同一位置に結像される。しかし、上述したように光束Ａ，Ｂは異なる角度で偏向反射面５ａへ入射するので被走査面７上の同一位置に結像されるためにはポリゴンミラー５を微小角回転させる必要がある。実施形態１の具体例として表で示したマルチビーム走査装置においてはその角度は６．２７１（分）である。実際には２つの光束Ａ，Ｂの書き出しのタイミングを微小時間ずらすことでこれを達成している。
【００２５】
ポリゴンミラー５後の光束Ａ，Ｂは平行のままある間隔で結像レンズ面へ入射するが、結像レンズ面へ入射する位置が異なるために主走査方向の入射角θｉ、光路長Ｌｌｉ及び子線曲率半径Ｒｓに差が生じる。これらは副走査方向の結像倍率を変化させる要因であり、特に結像レンズ面に非球面を使用している場合は主走査方向の入射角差がかなり大きくなる部分があり、それに伴って結像倍率の差も増大する。
【００２６】
そこで実施形態１におけるマルチビーム走査装置では、主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂを偏向反射面５ａ近傍に配置して２光束Ａ，Ｂの間隔を狭めて結像レンズ面へ入射する位置における入射角差を小さく抑えることで結像倍率の差を小さくし、各光学部品に製造誤差及び組立誤差が生じた時のラインピッチ間隔変化量に対する敏感度を低減させている。
【００２７】
ここで２光束Ａ，Ｂは結像光学系６によって被走査面７上の主走査方向の同一位置に結像しているので、被走査面７へ入射する際の２光束Ａ，Ｂの主光線が成す角度ａが小さければ結像レンズ面へ入射する位置における入射角差も小さい。そこで、角度ａが式（８０）を満足するように入射光学系を構成すればよい。
【００２８】
【数１６】
式（８０）に式（７０）を代入すると、式（９０）が導かれる。
【００２９】
【数１７】
ここで、ｋは結像光学系６のｆθ係数であり、式（９０）を満たすように入射光学系を構成すれば各光学部品に製造誤差及び組立誤差が生じた時のラインピッチ間隔変化量を所定のピッチ間隔の１０％以内に抑えることができる。
【００３０】
図８は、従来のマルチビーム走査装置と実施形態１のマルチビーム走査装置における入射光学系の構成と被走査面７へ入射する際の２光束Ａ，Ｂの主光線が成す角度を示す表である。
【００３１】
図９は、従来のマルチビーム走査装置と本実施形態のマルチビーム走査装置において、製造誤差によってｆθレンズ６ｂの被走査面７側の面が副走査方向に＋１０μｍ平行シフトし、組立誤差によってｆθレンズ６ａが−１０μｍ平行シフトした場合のラインピッチ間隔の変化量を示すグラフである。走査長ＳＬをｋ×ｆ×θと表す時のｆθ係数ｋは１３６．２ｍｍである。
【００３２】
主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂからポリゴンミラー５の反射偏向面５ａまでの光路長ＬａｐをＬａｐ＝７６．３ｍｍからＬａｐ＝２５．０ｍｍと短くしたことでラインピッチ間隔変化量の最大値を、図に示すように、従来の３．２３μｍから１．０８μｍへ低減させた。これを画素密度で決まる所定のラインピッチ間隔（１２００ｄｐｉ時で２１．２μｍ）に対する比率で比較すると、従来のマルチビーム走査装置ではラインピッチ間隔変化量は１５．３％に相当していたのに対して実施形態１のマルチビーム走査装置では５．１％に抑えられ、主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂを反射偏向面５ａに近づけて被走査面７へ入射する際の２光束Ａ，Ｂの主光線が成す主走査方向の角度を小さくした効果が判る。
【００３３】
図１０は、このときの各光学部品の各像高毎におけるラインピッチ間隔変化に対する敏感度ρのうち最大のものを示す表である。これも又、式（５０）、式（６０）で示された条件式を満足している。
【００３４】
主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂは偏向反射面５ａに近い方が効果的なので入射光学系を構成する光学部品のうちで最もポリゴンミラー５側に配置するのが望ましく、シリンドリカルレンズ４とポリゴンミラー５との間に配置している。
【００３５】
又、副走査方向の光束幅を決定する絞り３ａは副走査方向のピント調整時に移動するシリンドリカルレンズ４よりも前に配置することが望ましく実施形態１ではコリメータレンズ２とシリンドリカルレンズ４の間に配置している。
【００３６】
２光束に限らず、ｎ本の光束を発する光源手段を使用した場合にも、隣り合う光束について上述した各式を満足させればよい。
【００３７】
［実施形態２］
図１１は、実施形態２のマルチビーム走査装置の主走査方向断面図である。実施形態１と異なる点は、主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂと副走査方向の光束幅を決定する絞り３ａを同一の絞り３としたことであり、絞り３をシリンドリカルレンズ４の直後に配置している点である。
【００３８】
前述したように、ピッチムラが目立たない範囲は式（１００）で表される。
【００３９】
【数１８】
ここに、Ａは画素密度（ｄｐｉ）であり、Δｄはラインピッチ間隔変化量（ｍｍ）である。入射光学系はしき（４０）を満足し、主走査方向及び副走査方向の光束幅を１つの絞り３で決定することで、部品点数を減らしコストダウンを図っている。
【００４０】
図１２は、従来のマルチビーム走査装置と実施形態２のマルチビーム走査装置における入射光学系の構成と被走査面７へ入射する際の２光束Ａ，Ｂの主光線が成す角度を示す表である。
【００４１】
図１３は、従来のマルチビーム走査装置と本実施形態のマルチビーム走査装置において、製造誤差によってｆθレンズ６ｂの被走査面７側の面が副走査方向に＋１０μｍ平行シフトし、組立誤差によってｆθレンズ６ａが−１０μｍ平行シフトした場合のラインピッチ間隔の変化量を示すグラフである。実施形態２におけるラインピッチ間隔の変化量の最大値は、このグラフに示すように、２．１μｍであり、画素密度で決まるラインピッチ間隔の９．９％に相当する。
【００４２】
このように部品点数を削減しても、入射光学系は式（３０）を満たしているので、式（１００）も満たす。
【００４３】
［実施形態３］
実施形態３が実施形態１と異なる点は、光源手段の発光点の主走査方向の間隔を短くすると共にコリメータレンズの主走査方向の焦点距離を伸ばし主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂへ入射する２光束Ａ，Ｂの成す角度を狭めた点である。実施形態３においては、主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂをポリゴンミラー近傍に配置すると共に絞り３ｂへ入射する２光束Ａ，Ｂの成す角度を狭めることで、光学部品の製造誤差及び組立誤差のラインピッチ間隔誤差に対する敏感度を低減させている。
【００４４】
図１４は、従来のマルチビーム走査装置と実施形態３のマルチビーム走査装置における入射光学系の構成と被走査面７へ入射する際の２光束Ａ，Ｂの主光線が成す角度を示す表である。
【００４５】
図１５は、実施形態１と実施形態３のマルチビーム走査装置において、製造誤差によってｆθレンズ６ｂの被走査面７側の面が副走査方向に＋１０μｍ平行シフトし、組立誤差によってｆθレンズ６ａが−１０μｍ平行シフトした場合のラインピッチ間隔の変化量を示すグラフである。実施形態３においては、主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂへ入射する２光束Ａ，Ｂの成す角度α＝６．２４６（分）であり実施形態１（α＝１２．５４２分）の約半分にしたことにより被走査面７へ入射する際の光束Ａ，Ｂが成す角度ａが小さく抑えられ、製造誤差及び組立公差が生じたときのラインピッチ間隔変化量の最大値は、実施形態１では１．０８μｍであるのに対して、実施形態３においては、０．６０μｍへ低減されている。又、画素密度に相当する所定間隔に対するラインピッチ間隔の変化量の比率も５．１％から２．６％となり、主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂへ入射する２光束Ａ，Ｂの成す角度を狭くしたことによってラインピッチ間隔変化量に対する敏感度を低減させていることが判る。
【００４６】
主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂへ入射する２光束Ａ，Ｂの成す角度α（ｒａｄ）としたとき、式（１１０）の関係がある。
【００４７】
【数１９】
ここで、式（２０）に式（５０）を代入すると、式（１２０）が導かれる。
【００４８】
【数２０】
又、式（６０）を満足させると式（４０）を満足させることができる。
【００４９】
又、実施形態３のように複数の光束を唯一の入射光学系を介してポリゴンミラーへ入射させているマルチビーム走査装置においては式（１３０）の関係がある。
【００５０】
【数２１】
実施形態３では式（１３０）に示すように、コリメータレンズ２の主走査方向の焦点距離ｆｃｏを伸ばして２光束Ａ，Ｂが絞り３ｂへ入射する時に成す角度αを狭めて製造誤差及び組立誤差が生じた場合のラインピッチ間隔変化量に対する敏感度を実施形態１から更に低減させている。
【００５１】
［実施形態４］
図１６は、実施形態４のマルチビーム走査装置の主走査方向断面図である。
【００５２】
１は光源手段である半導体レーザアレイであり、半導体レーザアレイ１から出射した２つの光束はコリメータレンズ２で平行光束とされて主走査方向及び副走査方向の光束幅を決定する絞り３を通過して副走査方向のみに正の屈折力を有するシリンドリカルレンズ４で主走査方向に長手の線像に結像される。そして、半導体レーザアレイから出射された２光束は前記線像の近傍に偏向反射面５ａがくるように配置された偏向手段であるポリゴンミラー５で反射偏向され、２枚のｆθレンズ６ａ，６ｂで構成される結像光学系６を介して被走査面である感光体ドラム面７上に導光される。ポリゴンミラー５が図中の矢印の方向に回転することに伴い被走査面７上を光走査をしている。
【００５３】
図１７は、実施形態４のマルチビーム走査装置の具体例を示す表である。半導体レーザアレイ１のそれぞれの発光点から出射した２光束Ａ，Ｂが被走査面７上へ到達した時の副走査方向の間隔が画素密度に相当する間隔と一致するように半導体レーザアレイ１を２．９７ｄｅｇ回転させて調整している。このとき２つの発光点は副走査方向に２．３３μｍの間隔で配置されると同時に主走査方向において、この表に示すように、８９．８７９μｍの間隔で配置されている。
【００５４】
図１８は、ポリゴンミラー５で偏向された２光束Ａ，Ｂがｆθレンズ６ｂの被走査面７側の面へ入射する位置での入射角の差を示すグラフである。
【００５５】
図１９は、従来例と実施形態４において、製造誤差によってｆθレンズ６ｂの被走査面７側の面が副走査方向に＋１０μｍ平行シフトし、組立誤差によってｆθレンズ６ａが−１０μｍ平行シフトした場合のラインピッチ間隔の変化量を示すグラフである。
【００５６】
実施形態４では副走査方向に最も強い屈折力を有するｆθレンズ６ｂの被走査面７側の面の母線形状をコンセントリックとしたことで、２光束Ａ，Ｂの入射角の差は最大で０．００２３（ｒａｄ）と小さく抑えてライン間隔変化量を−１．１９μｍ（５．６％）まで低減させている。
【００５７】
結像レンズ母線傾斜の変化率τを小さくした場合では製造誤差及び組立誤差が生じた場合のラインピッチ間隔変化量の敏感度を低減させることができる。
【００５８】
被走査面７上の主走査方向に同じ像高に結像される時の２光束Ａ，Ｂがｆθレンズ面へ入射する位置における入射角の差をΔθｉとしたとき式（１４０）を満足させるように母線形状をコンセントリックとしているので製造誤差及び組立誤差が生じた際のラインピッチ間隔変化量に対する敏感度を低減させている。
【００５９】
【数２２】
製造誤差及び組立誤差を平行シフトに置き換えたが、傾斜に対しても上述した構成によりラインピッチ間隔変化量を低減させることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、製造誤差及び組立誤差によってレンズやレンズ面の平行シフト及び傾きが生じてもマルチビームが被走査面上に走査される相対位置関係を崩さないようにマルチビーム走査装置を構成することでピッチムラが無く常に良好なる画像が得られるマルチビーム走査装置及びそれを使用した画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１のマルチビーム走査装置の主走査方向断面図
【図２】実施形態１のマルチビーム走査装置の具体例を示す表
【図３】主走査方向に対応する母線を表す式
【図４】主走査方向に対応する母線を表す式
【図５】副走査方向に対応する母線を表す式
【図６】実施形態１の入射光学系の主走査方向断面図
【図７】実施形態１の結像光学系の主走査方向断面図
【図８】実施形態１の２つの光束がなす角度を示す表
【図９】実施形態１において、製造・組み立て誤差とラインピッチ変化量との関係を示すグラフ
【図１０】実施形態１において、ラインピッチ変化量に対する光学部品の敏感度との関係を示す表
【図１１】本発明の実施形態２のマルチビーム走査装置の主走査方向断面図
【図１２】実施形態２の２つの光束がなす角度を示す表
【図１３】実施形態２において、製造・組み立て誤差とラインピッチ変化量との関係を示すグラフ
【図１４】実施形態３の２つの光束がなす角度を示す表
【図１５】実施形態３において、製造・組み立て誤差とラインピッチ変化量との関係を示すグラフ
【図１６】実施形態４のマルチビーム走査装置の主走査方向断面図
【図１７】実施形態４のマルチビーム走査装置の具体例を示す表
【図１８】実施形態４の２つの光束がなす角度の差と像高との関係を示すグラフ
【図１９】実施形態４において、製造・組み立て誤差とラインピッチ変化量との関係を示すグラフ
【図２０】従来のマルチビーム走査装置の主走査方向断面
【符号の説明】
１ 半導体レーザアレイ
２ 集光レンズ（コリメータレンズ）
３ 絞り
３ａ 副走査方向の光束幅を決定する絞り
３ｂ 主走査方向の光束幅を決定する絞り
４ シリンドリカルレンズ
５ 偏向手段（５ａ：偏向反射面）
６ 結像光学系（ｆθレンズ）
７ 感光体ドラム面
【発明が属する技術分野】
本発明は光走査装置に関し、特に、光源手段から出射した光束を光偏向器としてのポリゴンミラーにより反射偏向させ、結像光学系を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした電子写真プロセスを有するレーザービームプリンターやデジタル複写機等の画像形成装置に好適なマルチビーム光走査光学系において、光学部品の製造誤差・組立誤差によっても走査線ライン間隔が左右非対称に変化せずピッチムラの無い良好な画像が常に得られる光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２０は、従来のマルチビーム走査装置の主走査方向断面図である。複数の光源手段１から変調され出射した複数の光束は、コリメータレンズ２により略平行光束に変換され、開口絞り３によって前記光束を制限して副走査断面内にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ４に入射する。シリンドリカルレンズ４に入射した略平行光束のうち主走査断面内においてはそのまま略平行光束の状態で出射する。副走査断面内においては収束してポリゴンミラー５（光偏向器）の偏向反射面５ａにほぼ線像として結像する。そしてポリゴンミラーで反射偏向された光束はｆθ特性を有する結像光学系６を介して被走査面７（感光体ドラム面）上に導光され、前記ポリゴンミラーを回転させることによって前記被走査面７（感光体ドラム面）上を光走査して画像情報の記録を行っている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、光源手段１、ポリゴンミラー５、結像光学系６を構成する光学部品等には製造時や組立時に生じた傾きや平行シフト（製造誤差・組立誤差）があり、被走査面上に導光された複数の光束は設計とは異なる位置を光走査されることになる。具体的には、各光束によって描かれる走査線（ライン）のピッチ間隔についてみると、マルチビームの各光束毎に又被走査面７上の走査位置毎に設計値からのズレ量が異なり、ラインピッチ間隔は走査位置によって広がったり狭まったりして画像上ではピッチムラとなって現れる。
【０００４】
一方、各光学部品における製造誤差・組立誤差を小さく抑えて被走査面上を光走査する際に設計値からのズレ量を低減させてラインピッチ間隔の変化量を小さく抑えることはできるが、製造精度及び組立精度を向上させると大幅なコストアップを招く。
【０００５】
そこで、本発明は、各光学部品における製造誤差・組立誤差に対する敏感度を低減させてラインピッチ間隔の変化量を小さく抑え、ピッチムラがなく常に良好なる画像を形成させることを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明は、複数の発光点が主走査方向にある間隔を有して配列された光源手段と、前記光源手段から発せられたマルチビームを集光させる入射光学系と、前記光源手段から発せられたマルチビームを反射偏向する偏向手段と、前記偏向手段によって反射偏向されたマルチビームを感光体である被走査面上にスポットとして結像させる少なくとも１枚の結像レンズによって構成されるｆθ結像光学系とを有するマルチビーム走査光学系において、前記マルチビームのうちある一つの光束をＭＢＡ、隣の光束をＭＢＢとし、主走査方向において光束ＭＢＡ、ＭＢＢが互いに異なる光路を通って前記被走査面上の同一位置に到達する際、前記光束ＭＢＡにおける前記結像レンズの副走査方向の結像倍率をβｌａ、前記結像レンズよりも後ろの光学系の副走査方向の結像倍率をβｌ'ａ 、前記光束ＭＢＢにおける前記結像レンズの副走査方向の結像倍率をβｌｂ、前記結像レンズよりも後ろの光学系の副走査方向の結像倍率をβｌ'ｂ 、前記被走査面上の副走査方向の画素密度をＡ（ｄｐｉ）としたとき式（１）を満足させるようにしている。
【０００７】
【数７】
又、本発明においては、上述したマルチビーム走査光学系において、前記マルチビームのうちある一つの光束をＭＢＡ、隣の光束をＭＢＢとし、主走査方向において光束ＭＢＡ、ＭＢＢが互いに異なる光路を通って前記被走査面上の同一位置に到達する際、前記光束ＭＢＡにおける前記結像レンズのレンズ面の副走査方向の結像倍率をβｓａ、前記レンズ面よりも後ろの光学系の副走査方向の結像倍率をβｓ'ａ 、前記光束ＭＢＢにおける前記結像レンズのレンズ面の副走査方向の結像倍率をβｓｂ、前記レンズ面よりも後ろの光学系の副走査方向の結像倍率をβｓ'ｂ 、前記被走査面上の副走査方向の画素密度をＡ（ｄｐｉ）としたとき式（８）を満足させるようにしている。
【０００８】
【数８】
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
［実施形態１］
図１は、実施形態１のマルチビーム走査装置の主走査断面図である。１は光源手段である半導体レーザアレイであり、半導体レーザアレイ１から出射した２つの光束は１枚のコリメータレンズ２で平行光束とされて副走査方向の光束幅を規定する絞り３ａを通過して副走査方向のみに正の屈折力を有するシリンドリカルレンズ４で主走査方向に長手の線像に結像される。そして、半導体レーザアレイ１から出射された２光束はシリンドリカルレンズ４の後ろに配置された主走査方向の光束幅を規定する絞り３ｂを通過して前記線像の近傍に偏向反射面５ａがくるように配置された偏向手段であるポリゴンミラー５で反射偏向され、２枚の結像レンズ６ａ，６ｂで構成される結像光学系６を介して被走査面である感光体ドラム面７上に導光される。ポリゴンミラー５が図中の矢印の方向に回転するに伴い被走査面７上を光走査をしている。
【００１１】
図２は、実施形態１のマルチビーム走査装置の具体例を示す表である。ここでは、２つの発光点を有する半導体レーザアレイ１を用いる。この表に示すように、それぞれの発光点から出射した２光束が被走査面７上へ到達した時の副走査方向の間隔が画素密度に相当する間隔と一致するように半導体レーザアレイ１を２．９３９８ｄｅｇ回転させて調整している。このとき２つの発光点は副走査方向に４．６１６μｍの間隔で配置されると同時に主走査方向においても８９．８８２μｍの間隔で配置されている。
【００１２】
図３は、主走査方向に対応する母線方向を表す式である。この式においては、光軸との交点を原点とし、光軸方向をｘ軸、主走査面内において光軸と直交する軸をｙ軸、副走査面内において光軸と直交する軸をｚ軸としている。
【００１３】
図４は、副走査方向（光軸を含み主走査方向に対して直交する方向）に対応する子線方向を表す式である。
【００１４】
図５は、実施形態１のマルチビーム走査装置の副走査断面光路図である。ポリゴンミラーの偏向反射面５ａで反射偏向された光束は結像レンズ６ａ及び結像レンズ６ｂによって被走査面７上に結像される。このとき、結像レンズ６ａに組立誤差による副走査方向の平行シフトΔが生じると、ポリゴンミラーの偏向反射面５ａで反射傾向された光束は結像レンズ６ａによって点ｐ' へ集光されるように進み、結像レンズ６ｂによって被走査面７上の点ｐに結像される。
【００１５】
被走査面７上の点ｐは設計値の結像位置とは副走査方向にＺだけズレており結像レンズ６ａの副走査方向の結像倍率をβｌ、結像レンズ６ｂの副走査方向の結像倍率をβｌ' としたとき式（１０）で表される。
【００１６】
【数９】
ここで、２つの発光点から発せられた２光束の一方をＡ他方をＢとしたとき、光束Ａ，Ｂにおける結像レンズ６ａの副走査方向の結像倍率を夫々βｌａ，βｌｂとし、結像レンズ６ｂの副走査方向の結像倍率を夫々βｌ'ａ ，βｌ'ｂ としたとき、結像レンズ６ａに組立誤差による副走査方向の平行シフトΔが生じた場合における被走査面７上に到達する位置の設計値からのズレ量Ｚａ，Ｚｂはそれぞれ式（２０）、式（３０）で表される。
【００１７】
【数１０】
【００１８】
【数１１】
このとき、ラインピッチ間隔の変化量Δｄの絶対値は式（４０）で与えられる。
【００１９】
【数１２】
一般的に組立誤差は大きくても０．１（ｍｍ）であり、ラインピッチ間隔変化に対する敏感度をρとすると、これが副走査方向の画素密度Ａ（ｄｐｉ）の１０％よりも小さくなるように抑えるためには式（５０）が満たされればよい。
【００２０】
【数１３】
ここでは２枚の結像レンズで構成される結像光学系を例にあげたが、１枚の結像レンズで構成される場合の様に前記結像レンズの後方に光学系が無い場合は前記結像レンズよりも後方の結像倍率βｌ' ＝１とすればよく、又前記結像レンズの後方に複数枚の光学部品で構成される光学系がある場合には、それらの合成結像倍率をβｌ' に与えればよい。又、結像倍率とは各光束の光路に沿った実質的な結像倍率である。
【００２１】
製造誤差による各レンズ面の副走査方向の平行シフトに関しても同様であり、光束Ａ，Ｂにおける結像レンズ６ａのポリゴンミラー５側の面の副走査方向の結像倍率を夫々βｓａ，βｓｂとし、結像レンズ６ａの被走査面７側の面から結像レンズ６ｂの被走査面７側の面までの合成の副走査方向の結像倍率を夫々βｓ'ａ ，βｓ'ｂ としたとき、結像レンズ６ａのポリゴンミラー５側の面の製造誤差によるラインピッチ間隔変化量を副走査方向の画素密度Ａ（ｄｐｉ）の１０％よりも小さくなるように抑えるためには式（６０）が満たされればよい。
【００２２】
【数１４】
図６は、半導体レーザアレイ１からポリゴンミラー５の偏向反射面５ａまでの光学系すなわち入射光学系の主走査方向の断面図である。半導体レーザアレイ１の２つの発光点９ａ，９ｂから出射した２光束Ａ，Ｂはコリメータレンズ２によって平行光束とされ絞り３ｂで主走査方向の光束幅を決定されてポリゴンミラー５の偏向反射面５ａへ到達する。このとき発光点９ａ，９ｂは主走査方向に間隔を有しているため２つの光束Ａ，Ｂはある角度でコリメータレンズ２を出射し、絞り３ｂの中心でお互いの主光線が交差して偏向反射面５ａへ到達するので偏向反射面５ａ上では光束Ａ，Ｂの主光線はある間隔を有する。
【００２３】
発光点の主走査方向の間隔をｄｍｓ（ｍｍ）、コリメータレンズの（主走査方向の）焦点距離をｆｃｏ（ｍｍ）、主走査方向の光束幅を決定する絞りから偏向反射面までの光路長をＬａｐ（ｍｍ）としたとき、偏向反射面上では光束Ａ，Ｂの主光線の主走査方向の間隔ｄｍｐ（ｍｍ）は式（７０）で表わされる。
【００２４】
【数１５】
図７は、ポリゴンミラー５から被走査面７までの光学系すなわち結像光学系６の主走査方向の断面図である。偏向反射面５ａで反射偏向された光束Ａ（実線）、Ｂ（破線）が平行なとき結像光学系６により被走査面７上の主走査方向の同一位置に結像される。しかし、上述したように光束Ａ，Ｂは異なる角度で偏向反射面５ａへ入射するので被走査面７上の同一位置に結像されるためにはポリゴンミラー５を微小角回転させる必要がある。実施形態１の具体例として表で示したマルチビーム走査装置においてはその角度は６．２７１（分）である。実際には２つの光束Ａ，Ｂの書き出しのタイミングを微小時間ずらすことでこれを達成している。
【００２５】
ポリゴンミラー５後の光束Ａ，Ｂは平行のままある間隔で結像レンズ面へ入射するが、結像レンズ面へ入射する位置が異なるために主走査方向の入射角θｉ、光路長Ｌｌｉ及び子線曲率半径Ｒｓに差が生じる。これらは副走査方向の結像倍率を変化させる要因であり、特に結像レンズ面に非球面を使用している場合は主走査方向の入射角差がかなり大きくなる部分があり、それに伴って結像倍率の差も増大する。
【００２６】
そこで実施形態１におけるマルチビーム走査装置では、主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂを偏向反射面５ａ近傍に配置して２光束Ａ，Ｂの間隔を狭めて結像レンズ面へ入射する位置における入射角差を小さく抑えることで結像倍率の差を小さくし、各光学部品に製造誤差及び組立誤差が生じた時のラインピッチ間隔変化量に対する敏感度を低減させている。
【００２７】
ここで２光束Ａ，Ｂは結像光学系６によって被走査面７上の主走査方向の同一位置に結像しているので、被走査面７へ入射する際の２光束Ａ，Ｂの主光線が成す角度ａが小さければ結像レンズ面へ入射する位置における入射角差も小さい。そこで、角度ａが式（８０）を満足するように入射光学系を構成すればよい。
【００２８】
【数１６】
式（８０）に式（７０）を代入すると、式（９０）が導かれる。
【００２９】
【数１７】
ここで、ｋは結像光学系６のｆθ係数であり、式（９０）を満たすように入射光学系を構成すれば各光学部品に製造誤差及び組立誤差が生じた時のラインピッチ間隔変化量を所定のピッチ間隔の１０％以内に抑えることができる。
【００３０】
図８は、従来のマルチビーム走査装置と実施形態１のマルチビーム走査装置における入射光学系の構成と被走査面７へ入射する際の２光束Ａ，Ｂの主光線が成す角度を示す表である。
【００３１】
図９は、従来のマルチビーム走査装置と本実施形態のマルチビーム走査装置において、製造誤差によってｆθレンズ６ｂの被走査面７側の面が副走査方向に＋１０μｍ平行シフトし、組立誤差によってｆθレンズ６ａが−１０μｍ平行シフトした場合のラインピッチ間隔の変化量を示すグラフである。走査長ＳＬをｋ×ｆ×θと表す時のｆθ係数ｋは１３６．２ｍｍである。
【００３２】
主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂからポリゴンミラー５の反射偏向面５ａまでの光路長ＬａｐをＬａｐ＝７６．３ｍｍからＬａｐ＝２５．０ｍｍと短くしたことでラインピッチ間隔変化量の最大値を、図に示すように、従来の３．２３μｍから１．０８μｍへ低減させた。これを画素密度で決まる所定のラインピッチ間隔（１２００ｄｐｉ時で２１．２μｍ）に対する比率で比較すると、従来のマルチビーム走査装置ではラインピッチ間隔変化量は１５．３％に相当していたのに対して実施形態１のマルチビーム走査装置では５．１％に抑えられ、主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂを反射偏向面５ａに近づけて被走査面７へ入射する際の２光束Ａ，Ｂの主光線が成す主走査方向の角度を小さくした効果が判る。
【００３３】
図１０は、このときの各光学部品の各像高毎におけるラインピッチ間隔変化に対する敏感度ρのうち最大のものを示す表である。これも又、式（５０）、式（６０）で示された条件式を満足している。
【００３４】
主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂは偏向反射面５ａに近い方が効果的なので入射光学系を構成する光学部品のうちで最もポリゴンミラー５側に配置するのが望ましく、シリンドリカルレンズ４とポリゴンミラー５との間に配置している。
【００３５】
又、副走査方向の光束幅を決定する絞り３ａは副走査方向のピント調整時に移動するシリンドリカルレンズ４よりも前に配置することが望ましく実施形態１ではコリメータレンズ２とシリンドリカルレンズ４の間に配置している。
【００３６】
２光束に限らず、ｎ本の光束を発する光源手段を使用した場合にも、隣り合う光束について上述した各式を満足させればよい。
【００３７】
［実施形態２］
図１１は、実施形態２のマルチビーム走査装置の主走査方向断面図である。実施形態１と異なる点は、主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂと副走査方向の光束幅を決定する絞り３ａを同一の絞り３としたことであり、絞り３をシリンドリカルレンズ４の直後に配置している点である。
【００３８】
前述したように、ピッチムラが目立たない範囲は式（１００）で表される。
【００３９】
【数１８】
ここに、Ａは画素密度（ｄｐｉ）であり、Δｄはラインピッチ間隔変化量（ｍｍ）である。入射光学系はしき（４０）を満足し、主走査方向及び副走査方向の光束幅を１つの絞り３で決定することで、部品点数を減らしコストダウンを図っている。
【００４０】
図１２は、従来のマルチビーム走査装置と実施形態２のマルチビーム走査装置における入射光学系の構成と被走査面７へ入射する際の２光束Ａ，Ｂの主光線が成す角度を示す表である。
【００４１】
図１３は、従来のマルチビーム走査装置と本実施形態のマルチビーム走査装置において、製造誤差によってｆθレンズ６ｂの被走査面７側の面が副走査方向に＋１０μｍ平行シフトし、組立誤差によってｆθレンズ６ａが−１０μｍ平行シフトした場合のラインピッチ間隔の変化量を示すグラフである。実施形態２におけるラインピッチ間隔の変化量の最大値は、このグラフに示すように、２．１μｍであり、画素密度で決まるラインピッチ間隔の９．９％に相当する。
【００４２】
このように部品点数を削減しても、入射光学系は式（３０）を満たしているので、式（１００）も満たす。
【００４３】
［実施形態３］
実施形態３が実施形態１と異なる点は、光源手段の発光点の主走査方向の間隔を短くすると共にコリメータレンズの主走査方向の焦点距離を伸ばし主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂへ入射する２光束Ａ，Ｂの成す角度を狭めた点である。実施形態３においては、主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂをポリゴンミラー近傍に配置すると共に絞り３ｂへ入射する２光束Ａ，Ｂの成す角度を狭めることで、光学部品の製造誤差及び組立誤差のラインピッチ間隔誤差に対する敏感度を低減させている。
【００４４】
図１４は、従来のマルチビーム走査装置と実施形態３のマルチビーム走査装置における入射光学系の構成と被走査面７へ入射する際の２光束Ａ，Ｂの主光線が成す角度を示す表である。
【００４５】
図１５は、実施形態１と実施形態３のマルチビーム走査装置において、製造誤差によってｆθレンズ６ｂの被走査面７側の面が副走査方向に＋１０μｍ平行シフトし、組立誤差によってｆθレンズ６ａが−１０μｍ平行シフトした場合のラインピッチ間隔の変化量を示すグラフである。実施形態３においては、主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂへ入射する２光束Ａ，Ｂの成す角度α＝６．２４６（分）であり実施形態１（α＝１２．５４２分）の約半分にしたことにより被走査面７へ入射する際の光束Ａ，Ｂが成す角度ａが小さく抑えられ、製造誤差及び組立公差が生じたときのラインピッチ間隔変化量の最大値は、実施形態１では１．０８μｍであるのに対して、実施形態３においては、０．６０μｍへ低減されている。又、画素密度に相当する所定間隔に対するラインピッチ間隔の変化量の比率も５．１％から２．６％となり、主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂへ入射する２光束Ａ，Ｂの成す角度を狭くしたことによってラインピッチ間隔変化量に対する敏感度を低減させていることが判る。
【００４６】
主走査方向の光束幅を決定する絞り３ｂへ入射する２光束Ａ，Ｂの成す角度α（ｒａｄ）としたとき、式（１１０）の関係がある。
【００４７】
【数１９】
ここで、式（２０）に式（５０）を代入すると、式（１２０）が導かれる。
【００４８】
【数２０】
又、式（６０）を満足させると式（４０）を満足させることができる。
【００４９】
又、実施形態３のように複数の光束を唯一の入射光学系を介してポリゴンミラーへ入射させているマルチビーム走査装置においては式（１３０）の関係がある。
【００５０】
【数２１】
実施形態３では式（１３０）に示すように、コリメータレンズ２の主走査方向の焦点距離ｆｃｏを伸ばして２光束Ａ，Ｂが絞り３ｂへ入射する時に成す角度αを狭めて製造誤差及び組立誤差が生じた場合のラインピッチ間隔変化量に対する敏感度を実施形態１から更に低減させている。
【００５１】
［実施形態４］
図１６は、実施形態４のマルチビーム走査装置の主走査方向断面図である。
【００５２】
１は光源手段である半導体レーザアレイであり、半導体レーザアレイ１から出射した２つの光束はコリメータレンズ２で平行光束とされて主走査方向及び副走査方向の光束幅を決定する絞り３を通過して副走査方向のみに正の屈折力を有するシリンドリカルレンズ４で主走査方向に長手の線像に結像される。そして、半導体レーザアレイから出射された２光束は前記線像の近傍に偏向反射面５ａがくるように配置された偏向手段であるポリゴンミラー５で反射偏向され、２枚のｆθレンズ６ａ，６ｂで構成される結像光学系６を介して被走査面である感光体ドラム面７上に導光される。ポリゴンミラー５が図中の矢印の方向に回転することに伴い被走査面７上を光走査をしている。
【００５３】
図１７は、実施形態４のマルチビーム走査装置の具体例を示す表である。半導体レーザアレイ１のそれぞれの発光点から出射した２光束Ａ，Ｂが被走査面７上へ到達した時の副走査方向の間隔が画素密度に相当する間隔と一致するように半導体レーザアレイ１を２．９７ｄｅｇ回転させて調整している。このとき２つの発光点は副走査方向に２．３３μｍの間隔で配置されると同時に主走査方向において、この表に示すように、８９．８７９μｍの間隔で配置されている。
【００５４】
図１８は、ポリゴンミラー５で偏向された２光束Ａ，Ｂがｆθレンズ６ｂの被走査面７側の面へ入射する位置での入射角の差を示すグラフである。
【００５５】
図１９は、従来例と実施形態４において、製造誤差によってｆθレンズ６ｂの被走査面７側の面が副走査方向に＋１０μｍ平行シフトし、組立誤差によってｆθレンズ６ａが−１０μｍ平行シフトした場合のラインピッチ間隔の変化量を示すグラフである。
【００５６】
実施形態４では副走査方向に最も強い屈折力を有するｆθレンズ６ｂの被走査面７側の面の母線形状をコンセントリックとしたことで、２光束Ａ，Ｂの入射角の差は最大で０．００２３（ｒａｄ）と小さく抑えてライン間隔変化量を−１．１９μｍ（５．６％）まで低減させている。
【００５７】
結像レンズ母線傾斜の変化率τを小さくした場合では製造誤差及び組立誤差が生じた場合のラインピッチ間隔変化量の敏感度を低減させることができる。
【００５８】
被走査面７上の主走査方向に同じ像高に結像される時の２光束Ａ，Ｂがｆθレンズ面へ入射する位置における入射角の差をΔθｉとしたとき式（１４０）を満足させるように母線形状をコンセントリックとしているので製造誤差及び組立誤差が生じた際のラインピッチ間隔変化量に対する敏感度を低減させている。
【００５９】
【数２２】
製造誤差及び組立誤差を平行シフトに置き換えたが、傾斜に対しても上述した構成によりラインピッチ間隔変化量を低減させることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、製造誤差及び組立誤差によってレンズやレンズ面の平行シフト及び傾きが生じてもマルチビームが被走査面上に走査される相対位置関係を崩さないようにマルチビーム走査装置を構成することでピッチムラが無く常に良好なる画像が得られるマルチビーム走査装置及びそれを使用した画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１のマルチビーム走査装置の主走査方向断面図
【図２】実施形態１のマルチビーム走査装置の具体例を示す表
【図３】主走査方向に対応する母線を表す式
【図４】主走査方向に対応する母線を表す式
【図５】副走査方向に対応する母線を表す式
【図６】実施形態１の入射光学系の主走査方向断面図
【図７】実施形態１の結像光学系の主走査方向断面図
【図８】実施形態１の２つの光束がなす角度を示す表
【図９】実施形態１において、製造・組み立て誤差とラインピッチ変化量との関係を示すグラフ
【図１０】実施形態１において、ラインピッチ変化量に対する光学部品の敏感度との関係を示す表
【図１１】本発明の実施形態２のマルチビーム走査装置の主走査方向断面図
【図１２】実施形態２の２つの光束がなす角度を示す表
【図１３】実施形態２において、製造・組み立て誤差とラインピッチ変化量との関係を示すグラフ
【図１４】実施形態３の２つの光束がなす角度を示す表
【図１５】実施形態３において、製造・組み立て誤差とラインピッチ変化量との関係を示すグラフ
【図１６】実施形態４のマルチビーム走査装置の主走査方向断面図
【図１７】実施形態４のマルチビーム走査装置の具体例を示す表
【図１８】実施形態４の２つの光束がなす角度の差と像高との関係を示すグラフ
【図１９】実施形態４において、製造・組み立て誤差とラインピッチ変化量との関係を示すグラフ
【図２０】従来のマルチビーム走査装置の主走査方向断面
【符号の説明】
１ 半導体レーザアレイ
２ 集光レンズ（コリメータレンズ）
３ 絞り
３ａ 副走査方向の光束幅を決定する絞り
３ｂ 主走査方向の光束幅を決定する絞り
４ シリンドリカルレンズ
５ 偏向手段（５ａ：偏向反射面）
６ 結像光学系（ｆθレンズ）
７ 感光体ドラム面
Claims (4)
- 主走査方向及び副走査方向共に間隔を有して配置された複数の発光点を備えた光源手段と、前記複数の発光点から出射された複数の光束を偏向走査する偏向手段と、前記複数の発光点から出射された複数の光束を前記偏向手段に導く入射光学系と、前記偏向手段の偏向面にて偏向走査された複数の光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、を有するマルチビーム走査光学系であって、
前記入射光学系は、前記光源手段から順に、前記複数の発光点から出射された複数の光束の各々を集光する集光レンズと、前記複数の発光点から出射された複数の光束の各々の主走査方向の光束幅を決定する絞りと、を備え、
前記複数の光束のうち任意の光束を第一の光束ＭＢＡとし、前記第一の光束ＭＢＡに主走査方向において隣接し前記第一の光束ＭＢＡと前記被走査面上において主走査方向に同一位置に到達する光束を第二の光束ＭＢＢと定義した場合、前記第一の光束ＭＢＡが通過する前記結像光学系を構成する最も前記偏向手段に近い位置に配置された第１の結像光学素子の副走査方向の結像倍率をβ１ａ、前記第一の光束ＭＢＡが通過する前記結像光学系を構成する最も前記偏向手段に近い位置に配置された第１の結像光学素子よりも後側の光学系の副走査方向の結像倍率をβ１’ａ、前記第二の光束ＭＢＢが通過する前記結像光学系を構成する最も前記偏向手段に近い位置に配置された第１の結像光学素子の副走査方向の結像倍率をβ１ｂ、前記第二の光束ＭＢＢが通過する前記結像光学系を構成する最も前記偏向手段に近い位置に配置された第１の結像光学素子よりも後側の光学系の副走査方向の結像倍率をβ１’ｂ、前記被走査面上の副走査方向の画素密度Ａ（ｄｐｉ）、前記絞りから前記偏向手段の偏向面までの光路長をＬａｐ（ｍｍ）、前記光源手段の主走査方向の間隔をｄｍｓ（ｍｍ）、前記集光レンズの主走査方向の焦点距離をｆｃｏ（ｍｍ）、前記結像光学系のｆθ係数をｋ（ｍｍ／ｒａｄ）、としたとき、
- 前記結像光学系は、前記偏向手段側から順に、前記第１の結像光学素子と、前記第１の結像光学素子より副走査方向のパワーが大きい第２の結像光学素子とから成る請求項１に記載のマルチビーム走査光学系。
- 主走査断面内において、前記第２の結像光学素子の母線形状がコンセントリックである請求項２に記載のマルチビーム走査光学系。
- 請求項１乃至３の何れか一項に記載のマルチビーム走査光学系を備えたレーザビームプリンタ。
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