(57)【要約】【課題】この発明は、複数のビームを走査するマルチビーム露光装置を改良するものである。【解決手段】この発明のマルチビーム露光装置１は、ΣＮｉ本の光をＭ本の光線群に合成するΣ (Ｎｉ−１) 個のハーフミラー１１と、副走査方向に、さらに収束させるための副走査方向に主走査方向に比較して絶対値の大きな正のパワーが与えられたＭ組の有限レンズ８と、Ｍ本の光線群を第１の方向にほぼ重なる様に反射させる合成用反射ミラー１３と、合成されたＭ本の光線群を偏向する偏向装置５と、偏向装置の前段に、ハーフミラーが傾けられる方向と逆の方向に傾けられた防塵ガラス１４を含み、ハーフミラーによりＭ本の光線群に与えられるコマ収差の影響を低減できる。【選択図】図２
2010256916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
【数６】
2010256916.tif 000015
【請求項２】
【数７】
2010256916.tif 000016
【請求項３】
【数８】
2010256916.tif 000017
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、複数ドラム方式カラープリンタ装置、複数ドラム方式カラー複写機、多色カラープリンタ、多色カラー複写機、単色の高速レーザプリンタ、単色の高速デジタル複写機等に使用され、複数の光ビームを走査するマルチビーム露光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、複数ドラム方式カラープリンタあるいは複数ドラム方式カラー複写機などの画像形成装置では、色分解された色成分に対応する複数の画像形成部、及び、この画像形成部に、色成分に対応する画像データすなわち複数のレーザビームを提供するレーザ露光装置すなわち光走査装置が利用されている。
【０００３】
光走査装置は、半導体レーザ素子から出射されたレーザビームの断面ビーム径を所定の大きさに絞り込む第１のレンズ群、第１のレンズ群により絞り込まれたレーザビームを記録媒体が搬送される方向と直交する方向に連続的に反射する光偏向装置、光偏向装置により偏向されたレーザビームを記録媒体の所定の位置に結像させる第２のレンズ群などを有している。なお、多くの場合、光偏向装置によりレーザビームが偏向される方向が主走査方向ならびに記録媒体が搬送される方向すなわち主走査方向と直交する方向が副走査方向と示される。
【０００４】
この種の光走査装置としては、適用される画像形成装置に合わせて、各画像形成部のそれぞれに対応して複数の光走査装置が配置される例と、複数のレーザビームを提供可能に形成されたマルチビーム光走査装置が配置される例とが知られている。
【０００５】
以降、偏向装置の回転軸方向を副走査方向、光学系の光軸及び偏向器の回転軸方向に垂直な方向を主走査方向と呼ぶこととする。光学系での副走査方向は、画像形成装置では、転写材の搬送方向に対応し、主走査方向は、転写材面内での搬送方向に垂直な方向を示す。また、像面は転写材面、結像面は実際にビームが結像する面を示すものとする。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
【数１】
2010256916.tif 000003
【０００７】
焦点移動： (ｔ× (１−１／ｎ) )    
球面収差：Ｂｉ＝−ｔ×ｕ４× (ｎ２−１) ／ｎ３ 
コマ収差：Ｆｉ＝−ｔ×ｕ３× (ｎ２−１) ／ｎ３ 
非点収差：Ｃｉ＝−ｔ×ｕ２× (ｎ２−１) ／ｎ２ 
で示される。
【０００８】
このうち、焦点移動は、有限レンズとハイブリッドシリンダレンズ間光路長をｔ× (１−１／ｎ) だけ増すことにより完全にキャンセルすることができる。
【０００９】
球面収差については、像面をガウス像面と、主走査方向、副走査方向それぞれの周辺光線が主光線に交わる位置の中点に移動するよう、有限レンズとシリンダレンズ間、及び、シリンダレンズとポリゴンミラー反射点間光路長を適性に設定することにより、影響を小さくすることができる。
【００１０】
非点収差は、有限レンズとシリンダレンズ間及び、シリンダレンズとポリゴンミラー反射点間光路長を最適に配置することにより、完全にキャンセルすることができる。
【００１１】
これに対し、コマ収差については、これまでのところ、補正方法が提案されておらず、像面での結像特性に影響が生じている。
【００１２】
収差の無い光学系で、ビームウエスト径ω０のレーザ光がｚだけデフォーカスした際、その径ωは、    
ω＝ω０ (１＋ (λｚ／ (πω０２) ) ２) １／２ ‥‥‥ (Ａ)     
(ここに、λは、波長)     
となる。
【００１３】
デフォーカスがｚだけあると、ビーム径が、 (Ａ) 式で表されるωからω０まで変動してしまい、これが画像等の線の太さ、濃度の変動等に影響を及ぼすことが知られている
これとは別に、プラスチックレンズによりｆθレンズを構成する場合に、光学系自体を小型化するために、レンズを像面から離すと、温度および湿度の変化により、副走査方向のデフォーカス量が変動することが知られている。また、この場合、主走査方向のビーム位置が変動することが知られている。
【００１４】
この発明の目的は、複数のビームを走査するマルチビーム露光装置のコマ収差の影響を低減するとともに、ラスチックレンズによりｆθレンズを構成する場合に、光学系自体を小型化するために、レンズを像面から離すと、温度および湿度の変化により、副走査方向のデフォーカス量が変動することが知られている。また、この場合、主走査方向のビーム位置が変動することを抑止するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
この発明は、上述した問題点に基づきなされたもので、
【数２】
2010256916.tif 000004
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したようにこの発明のマルチビーム露光装置によれば、説明したように、偏向前光学系７において、互いに対をなす２つのレーザ素子からの２本のレーザビームを一まとめに合成するハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を通過するレーザビームＬＹａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＢａにのみ生じるコマ収差成分は、ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が光軸に対して傾けられる方向と逆の方向にハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が傾けられる角度の概ね１／２の角度で配置される防塵ガラス (平行平板) １４により、ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を通過されずに反射されたレーザビームＬＹｂ，ＬＭｂ，ＬＣｂおよびＬＢｂのそれぞれとの間のコマ収差の絶対値の大きさの差が最小になるよう設定される。これにより、主走査方向のビーム径の変動の程度ならびに副走査方向のビーム径の変動の程度が、それぞれ、低減される。また、フレア量についても、主走査方向および副走査方向のいづれの方向に関しても改善されていることが認められる。
【００１７】
また、フレア量も、主走査方向および副走査方向の双方ともに、全体レベルで改善されていることが認められる。
【００１８】
また、２枚組みのプラスチックレンズによっても、温度および湿度の変動に依存して主走査方向のデフォーカス量、副走査方向のデフォーカス量ならびに主走査方向のレーザビームの位置が変動しない偏向後光学系を提供できる。
【００１９】
なお、平行平板は、ポリゴンミラーの周囲を防塵する防塵ガラスと一体に形成されることから、ポリゴンミラーの各反射面の風損および騒音の発生あるいは各反射面に不所望なごみもしくはほこりが付着することが防止される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態としてのマルチビーム光走査装置が利用される画像形成装置の概略断面図。
【図２】図１に示した画像形成装置に組み込まれる光走査装置の実施の形態を示す概略平面図。
【図３】図２に示した光走査装置において、光偏向装置により偏向されたレーザビームが最小の距離で結像される状態で切断した概略断面図。
【図４】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームの結像特性が改善された状態を説明するグラフであって、レーザビームＬＹａに関し、像面位置を設計値より±２ｍｍ間移動した際の主走査方向の最大ビーム径および最小ビーム径のそれぞれと主走査方向位置との関係を表すグラフ。
【図５】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームの結像特性が改善された状態を説明するグラフであって、レーザビームＬＹａに関し、像面位置を設計値より±２ｍｍ間移動した際の副走査方向の最大ビーム径および最小ビーム径のそれぞれと主走査方向位置との関係を表すグラフ。
【図６】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームの結像特性が改善された状態を説明するグラフであって、レーザビームＬＹａに関し、像面位置を設計値より±２ｍｍ間移動した際の主走査方向の最大フレア量および副走査方向最大フレア量のそれぞれと主走査方向位置との関係を表すグラフ。
【図７】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームの結像特性が改善された状態を説明するグラフであって、レーザビームＬＭａに関し、像面位置を設計値より±２ｍｍ間移動した際の主走査方向の最大ビーム径および最小ビーム径のそれぞれと主走査方向位置との関係を表すグラフ。
【図８】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームの結像特性が改善された状態を説明するグラフであって、レーザビームＬＭａに関し、像面位置を設計値より±２ｍｍ間移動した際の副走査方向の最大ビーム径および最小ビーム径のそれぞれと主走査方向位置との関係を表すグラフ。
【図９】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームの結像特性が改善された状態を説明するグラフであって、レーザビームＬＭａに関し、像面位置を設計値より±２ｍｍ間移動した際の主走査方向の最大フレア量および副走査方向最大フレア量のそれぞれと主走査方向位置との関係を表すグラフ。
【図１０】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームの結像特性が改善された状態を説明するグラフであって、レーザビームＬＣａに関し、像面位置を設計値より±２ｍｍ間移動した際の主走査方向の最大ビーム径および最小ビーム径のそれぞれと主走査方向位置との関係を表すグラフ。
【図１１】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームの結像特性が改善された状態を説明するグラフであって、レーザビームＬＣａに関し、像面位置を設計値より±２ｍｍ間移動した際の副走査方向の最大ビーム径および最小ビーム径のそれぞれと主走査方向位置との関係を表すグラフ。
【図１２】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームの結像特性が改善された状態を説明するグラフであって、レーザビームＬＣａに関し、像面位置を設計値より±２ｍｍ間移動した際の主走査方向の最大フレア量および副走査方向最大フレア量のそれぞれと主走査方向位置との関係を表すグラフ。
【図１３】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームＬＹ (ＬＹａとＬＹｂとが所定の副走査方向に間隔で配列されている) に関し、主走査方向のデフォーカス量 (結像位置の変化量) と結像レンズを取り除いた状態の主走査方向位置との関係を示すグラフ。
【図１４】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームＬＹに関し、副走査方向のデフォーカス量と結像レンズを取り除いた状態の主走査方向位置との関係を示すグラフ。
【図１５】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームＬＹに関し、主走査方向の実際の結像位置と理論上の結像位置との差をビーム位置修正量とした主走査方向の位置との関係を示すグラフ。
【図１６】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームＬＭに関し、主走査方向のデフォーカス量と結像レンズを取り除いた状態の主走査方向位置との関係を示すグラフ。
【図１７】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームＬＭに関し、副走査方向のデフォーカス量と結像レンズを取り除いた状態の主走査方向位置との関係を示すグラフ。
【図１８】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームＬＭに関し、主走査方向の実際の結像位置と理論上の結像位置との差をビーム位置修正量とした主走査方向の位置との関係を示すグラフ。
【図１９】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームＬＣに関し、主走査方向のデフォーカス量と結像レンズを取り除いた状態の主走査方向位置との関係を示すグラフ。
【図２０】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームＬＣに関し、副走査方向のデフォーカス量と結像レンズを取り除いた状態の主走査方向位置との関係を示すグラフ。
【図２１】図２および図３に示した光走査装置によりレーザビームＬＣに関し、主走査方向の実際の結像位置と理論上の結像位置との差をビーム位置修正量とした主走査方向の位置との関係を示すグラフ。
【図２２】図２および図３に示した光走査装置の偏向前光学系の第１の変形例を示す概略平面図。
【図２３】図２２に示した光走査装置の第１，第２の有限焦点レンズに、表３の球面収差を与えることにより、像面位置 (感光体ドラム表面上) を０とした状態の主光線近傍の光線の結像位置および最外郭光線近傍の光線の結像位置を示すグラフ。
【図２４】図２２に示した光走査装置の第１，第２の有限焦点レンズに、表３の球面収差を２次まで与えた場合の波面収差の形および対応するデフォーカス量を示すグラフ。
【図２５】図２２に示した光走査装置の第１，第２の有限焦点レンズに、表３の球面収差を４次まで与えた場合の波面収差の形および対応するデフォーカス量を示すグラフ。
【図２６】図２２に示した光走査装置の第１，第２の有限焦点レンズに、表３の球面収差を６次まで与えた場合の波面収差の形および対応するデフォーカス量を示すグラフ。
【図２７】図２２に示した光走査装置の第１，第２の有限焦点レンズに、表３の球面収差を８次まで与えた場合の波面収差の形および対応するデフォーカス量を示すグラフ。
【図２８】図２２に示した光走査装置の第１，第２の有限焦点レンズに、表３の球面収差を１０次まで与えた場合の波面収差の形および対応するデフォーカス量を示すグラフ。
【図２９】図２２に示した光走査装置の第１，第２の有限焦点レンズに、表３の球面収差を１２次まで与えた場合の波面収差の形および対応するデフォーカス量を示すグラフ。
【図３０】図２２に示した光走査装置の第１，第２の有限焦点レンズに、表３の球面収差を１４次まで与えた場合の波面収差の形および対応するデフォーカス量を示すグラフ。
【図３１】図２２に示した光走査装置の第１，第２の有限焦点レンズに、表３の球面収差を１６次まで与えた場合の波面収差の形および対応するデフォーカス量を示すグラフ。
【図３２】図２２に示した光走査装置の第１，第２の有限焦点レンズに球面収差を与えない場合の各ビームウエスト径時の所定のデフォーカス内での最大ビーム径を示すグラフ。
【図３３】図２２に示した光走査装置に利用される有限レンズを単色 (モノカラー) 用の光走査装置に適用する例を示す概略平面図。
【図３４】図３３に示した光走査装置の偏向後光学系の概略断面図。
【図３５】図３３に示した光走査装置の偏向前光学系の概略断面図。
【図３６】図２および図３に示した光走査装置の偏向前光学系の第２の変形例を示す概略平面図。
【図３７】図２および図３に示した光走査装置の偏向前光学系の第３の変形例を示す概略平面図。
【図３８】図２および図３に示した光走査装置の偏向前光学系の第４の変形例を示す概略平面図。
【図３９】図２および図３に示した光走査装置に表４および表５を用いて詳述した偏向後光学系を組み合わせた光走査装置におけるレーザビームＬＭに関し、主走査方向のデフォーカス量と結像レンズを取り除いた状態の主走査方向位置との関係を示すグラフ。
【図４０】図２および図３に示した光走査装置に表４および表５を用いて詳述した偏向後光学系を組み合わせた光走査装置におけるレーザビームＬＭに関し、副走査方向のデフォーカス量と結像レンズを取り除いた状態の主走査方向位置との関係を示すグラフ。
【図４１】図２および図３に示した光走査装置に表４および表５を用いて詳述した偏向後光学系を組み合わせた光走査装置におけるレーザビームＬＭに関し、主走査方向の実際の結像位置と理論上の結像位置との差をビーム位置修正量とした主走査方向の位置との関係を示すグラフ。
【図４２】図２および図３に示した光走査装置に表６および表７を用いて詳述した偏向後光学系を組み合わせた光走査装置におけるレーザビームＬＭに関し、主走査方向のデフォーカス量と結像レンズを取り除いた状態の主走査方向位置との関係を示すグラフ。
【図４３】図２および図３に示した光走査装置に表６および表７を用いて詳述した偏向後光学系を組み合わせた光走査装置におけるレーザビームＬＭに関し、副走査方向のデフォーカス量と結像レンズを取り除いた状態の主走査方向位置との関係を示すグラフ。
【図４４】図２および図３に示した光走査装置に表６および表７を用いて詳述した偏向後光学系を組み合わせた光走査装置におけるレーザビームＬＭに関し、主走査方向の実際の結像位置と理論上の結像位置との差をビーム位置修正量とした主走査方向の位置との関係を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を用いてこの発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１には、この発明の実施の形態であるマルチビーム光走査装置が利用されるカラー画像形成装置が示されている。なお、この種のカラー画像形成装置では、通常、Ｙすなわちイエロー、Ｍすなわちマゼンタ、ＣすなわちシアンおよびＢすなわちブラック (黒) の各色成分ごとに色分解された (黒は墨入れ用) ４種類の画像データと、Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのそれぞれに対応して各色成分ごとに画像を形成するさまざまな装置が４組利用されることから、各参照符号に、Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢを付加することで、色成分ごとの画像データとそれぞれに対応する装置を識別することとする。
【００２３】
図１に示されるように、画像形成装置１００は、色分解された色成分すなわちＹ＝イエロー、Ｍ＝マゼンタ、Ｃ＝シアンおよびＢ＝ブラック (黒) ごとに画像を形成する第１ないし第４の画像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃおよび５０Ｂを有している。
【００２４】
それぞれの画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、図２を用いて後述するマルチビーム光走査装置１の第１の折り返しミラー３３Ｂおよび第３の折り返しミラー３７Ｙ，３７Ｍおよび３７Ｃにより各色成分の画像情報を露光するためのレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が出射される位置のそれぞれに対応する光走査装置１の下方に、５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃおよび５０Ｂの順で直列に配置されている。
【００２５】
各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の下方には、それぞれの画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を介して形成された画像を転写される転写材を搬送する搬送ベルト５２が配置されている。
【００２６】
搬送ベルト５２は、図示しないモータにより、矢印の方向に回転されるベルト駆動ローラ５６ならびにテンションローラ５４に掛け渡され、ベルト駆動ローラ５６が回転される方向に所定の速度で回転される。
【００２７】
各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、矢印方向に回転可能な円筒状に形成され、光走査装置１により露光された画像に対応する静電潜像が形成される感光体ドラム５８Ｙ，５８Ｍ，５８Ｃおよび５８Ｂを有している。
【００２８】
各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の周囲には、各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) 表面に所定の電位を提供する帯電装置６０Ｙ，６０Ｍ，６０Ｃおよび６０Ｂ、各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の表面に形成された静電潜像に対応する色が与えられているトナーを供給することで現像する現像装置６２Ｙ，６２Ｍ，６２Ｃおよび６２Ｂ、各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) との間に搬送ベルト５２を介在させた状態で搬送ベルト５２の背面から各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に対向され、搬送ベルト５２により搬送される記録媒体すなわち記録用紙Ｐに、各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) のトナー像を転写する転写装置６４Ｙ，６４Ｍ，６４Ｃおよび６４Ｂ、各転写装置６４ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) による用紙Ｐへのトナー像の転写の際に転写されなかった感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) 上の残存トナーを除去するクリーナ６６ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) ならびに各転写装置６４ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) によるトナー像の転写のあとに感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) 上に残った残存電位を除去する除電装置６８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が、各感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が回転される方向に沿って、順に、配置されている。
【００２９】
なお、光走査装置１の各ミラー３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃおよび３３Ｂを介して各感光体ドラム５８に案内されるレーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢは、それぞれのミラー３７Ｙ，３７Ｍ，３７Ｃおよび３３Ｂに対応されるそれぞれの感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) 上で、副走査方向にＮｉ本、この例では、各レーザビームＬＹ，ＬＭ，ＬＣおよびＬＢのそれぞれともに２本 (Ｎ１＝Ｎ２＝Ｎ３＝Ｎ４＝２) に分離され、各帯電装置６０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) と各現像装置６２ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) との間に照射される。
【００３０】
搬送ベルト５２の下方には、各画像形成部５０ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) により形成された画像が転写される記録用紙Ｐを収容している用紙カセット７０が配置されている。
【００３１】
用紙カセット７０の一端であって、テンションローラ５４に近接する側には、おおむね半月状に形成され、用紙カセット７０に収容されている用紙Ｐを最上部から１枚ずつ取り出す送り出しローラ７２が配置されている。
【００３２】
送り出しローラ７２とテンションローラ５４の間には、カセット７０から取り出された１枚の用紙Ｐの先端と画像形成部５０Ｂ (黒) の感光体ドラム５８Ｂに形成されたトナー像の先端を整合させるためのレジストローラ７４が配置されている。
【００３３】
レジストローラ７４と第１の画像形成部５０Ｙの間のテンションローラ５４の近傍であって、実質的に、テンションローラ５４と搬送ベルト５２が接する位置に対応する搬送ベルト５２の外周上に対向される位置には、レジストローラ７２により所定のタイミングで搬送される１枚の用紙Ｐに、所定の静電吸着力を提供する吸着ローラ７６が配置されている。
【００３４】
搬送ベルト５２の一端かつベルト駆動ローラ５６の近傍であって、実質的に、ベルト駆動ローラ５６と接した搬送ベルト５２の外周上には、搬送ベルト５２に形成された画像または用紙Ｐに転写された画像の位置を検知するためのレジストセンサ７８および８０が、ベルト駆動ローラ５６の軸方向に所定の距離をおいて配置されている (図１は、正面断面図であるから、図１で紙面前方に位置される第１のセンサ７８は見えない) 。
【００３５】
ベルト駆動ローラ５６と接した搬送ベルト５２の外周上であって、搬送ベルト５２により搬送される用紙Ｐと接することのない位置には、搬送ベルト５２上に付着したトナーあるいは用紙Ｐの紙かすなどを除去する搬送ベルトクリーナ８２が配置されている。
【００３６】
搬送ベルト５２を介して搬送された用紙Ｐがテンションローラ５６から離脱されてさらに搬送される方向には、用紙Ｐに転写されたトナー像を用紙Ｐに定着する定着装置８４が配置されている。
【００３７】
図２および図３には、図１に示した画像形成装置に利用されるマルチビーム光走査装置が示されている。なお、図１に示したカラー画像形成装置では、通常、Ｙすなわちイエロー、Ｍすなわちマゼンタ、ＣすなわちシアンおよびＢすなわちブラック (黒) の各色成分ごとに色分解された４種類の画像データと、Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢのそれぞれに対応して各色成分ごとに画像を形成するさまざまな装置が４組利用されることから、同様に、各参照符号にＹ，Ｍ，ＣおよびＢを付加することで、色成分ごとの画像データとそれぞれに対応する装置を識別する。
【００３８】
図２および図３に示されるように、マルチビーム光走査装置１は、光源としてのレーザ素子から出射されたレーザビームを、所定の位置に配置された像面すなわち図１に示した第１ないし第４の画像形成部５０Ｙ，５０Ｍ，５０Ｃおよび５０Ｂの感光体ドラム５８Ｙ，５８Ｍ，５８Ｃおよび５８Ｂのそれぞれの所定の位置に向かって所定の線速度で偏向する偏向手段としてのただ１つの光偏向装置５を有している。なお、以下、光偏向装置５によりレーザビームが偏向される方向を主走査方向と示す。また、主走査方向と直交する方向であって、光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面に平行な方向を副走査方向と示す。
【００３９】
光偏向装置５は、複数、たとえば、８面の平面反射鏡 (面) が正多角形状に配置された多面鏡本体５ａと、多面鏡本体５ａを、主走査方向に所定の速度で回転させるモータ５ｂとを有している。多面鏡本体５ａは、たとえば、アルミニウムにより形成される。また、多面鏡５ａの各反射面は、多面鏡本体５ａが回転される方向を含む面すなわち主走査方向と直交する面、すなわち、副走査方向に沿って切り出されたのち、切断面に、たとえば、二酸化ケイ素 (ＳｉＯ２) 等の表面保護層が蒸着されることで提供される。
【００４０】
光偏向装置５と像面との間には、光偏向装置５の各反射面により所定の方向に偏向されたレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に、所定の光学特性を与える偏向後光学系２１が配置されている。
【００４１】
偏向後光学系２１は、光偏向装置５により偏向されたそれぞれのレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の水平同期を整合させるために、各レーザビームＬを検知する水平同期用光検出器２３、水平同期用光検出器２３に向けて、各レーザビームＬを折り返す水平同期用折り返しミラー２５、第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂを含み、多面鏡５ａの各反射面を介して偏向されたレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の像面 (図１における感光体ドラム５８) 上での形状および位置を最適化する２枚組み結像レンズ３０、第２の結像レンズ３０ｂから出射されたレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を、それぞれのレーザビームと対応される感光体ドラム５８ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) に案内する複数のミラー３３Ｙ (イエロー第１) 、３５Ｙ (イエロー第２) 、３７Ｙ (イエロー第３) 、３３Ｍ (マゼンタ第１) 、３５Ｍ (マゼンタ第２) 、３７Ｍ (マゼンタ第３) 、３３Ｃ (シアン第１) 、３５Ｃ (シアン第２) 、３７Ｃ (シアン第３) 、３３Ｂ (黒専用) 、ならびに、上述した多くの光学要素を含む光走査装置１を防塵する防塵ガラス３９ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＭ) を有している。
【００４２】
次に、図２および図３に示した光走査装置に適用される第１の実施例としての光源 (すなわちレーザ素子) と光偏向装置との間の偏向前光学系について詳細に説明する。
【００４３】
光走査装置１は、Ｎｉ (ｉは正の整数) を満たす第１および第２の２つ (Ｎ１＝Ｎ２＝Ｎ３＝Ｎ４＝２)  (イエロー用、マゼンタ用、シアン用および黒用) のレーザ素子を含み、色成分に色分解された画像データに対応するレーザビームを発生するＭ組 (Ｍは正の整数で，Ｍ＝４) すなわち第１ないし第４の光源３Ｙ，３Ｍ，３Ｃおよび３Ｂを有している。
【００４４】
第１ないし第４の光源３Ｙ，３Ｍ，３Ｃおよび３Ｂは、それぞれ、Ｙすなわちイエロー画像に対応するレーザビームを出射するイエロー第１レーザ３Ｙａおよびイエロー第２レーザ３Ｙｂ、Ｍすなわちマゼンタ画像に対するレーザビームを出射するマゼンタ第１レーザ３Ｍａおよびマゼンタ第２レーザ３Ｍｂ、Ｃすなわちシアン画像に対するレーザビームを出射するシアン第１レーザ３Ｃａおよびシアン第２レーザ３Ｃｂ、ならびに、Ｂすなわちブラック (黒) 画像 (墨入れ用) に対応するレーザビームを出射する黒第１レーザ３Ｂａ、黒第２レーザ３Ｂｂを有している。なお、それぞれのレーザ素子からは、互いに対をなす２つのレーザビームＬＹａおよびＬＹｂ、ＬＭａおよびＬＭｂ、ＬＣａおよびＬＣｂならびにＬＢａおよびＬＢｂが出射される。
【００４５】
それぞれのレーザ素子３Ｙａ，３Ｍａ，３Ｃａならびに３Ｂａおよび３Ｙｂ，３Ｍｂ，３Ｃｂならびに３Ｂｂと光偏向装置５との間には、それぞれのレーザ素子３Ｙａ，３Ｍａ，３Ｃａならびに３ＢａからのレーザビームＬＹａ，ＬＭａ，ＬＣａならびにＬＢａおよびレーザビームＬＹｂ，ＬＭｂ，ＬＣｂおよびＬＢｂの断面ビームスポット形状を所定の形状に整える偏向前光学系７が配置されている。
【００４６】
以下、黒第１レーザ３Ｂａから光偏向装置５に案内されるレーザビームＬＢａならびに黒第２レーザ３Ｂｂから光偏向装置５に案内されるレーザビームＬＢｂを代表させて、偏向前光学系７のハーフミラー１１Ｂおよびシリンダレンズ１２Ｂの特性について説明する。
【００４７】
黒第１レーザ３Ｂａから出射された発散性のレーザビームＬＢａは、有限焦点レンズ８Ｂａにより所定の収束性が与えられる。レーザビームＬＢａは、ミラー９Ｂａによりハーフミラー１１Ｂに向けて反射される。ミラー９Ｂａにより反射されたレーザビームＬＢａは、ハーフミラー１１Ｂを通過され、シリンダレンズ１２Ｂに入射される。このシリンダレンズ１２Ｂに入射されたレーザビームＬＢａは、レンズ１２Ｂにより副走査方向にのみさらに収束されて、光偏向装置５に案内される。
【００４８】
同様に、黒第２レーザ３Ｂｂから出射された発散性のレーザビームＬＢｂは、有限焦点レンズ８Ｂｂにより所定の収束性が与えられる。
【００４９】
レーザビームＬＢｂは、ミラー９Ｂｂによりハーフミラー１１Ｂに向けて反射される。
【００５０】
ミラー９Ｂｂにより反射されたレーザビームＬＢｂは、ハーフミラー１１Ｂにおける黒第１レーザ３ＢａからのレーザビームＬＢａが入射される面と反対の面に、黒第１レーザ３ＢａからのレーザビームＬＢａに対して副走査方向に所定のビーム間隔となるよう入射され、ハーフミラー１１Ｂによりさらに反射されて、シリンダレンズ１２Ｂに入射される。
【００５１】
シリンダレンズ１２Ｂに入射されたレーザビームＬＢｂは、レーザビームＬＢａと同様にレンズ１２Ｂにより副走査方向にのみさらに収束されて、光偏向装置５に案内される。
【００５２】
有限焦点レンズ８Ｂａおよび８Ｂｂは、非球面ガラスレンズまたは球面ガラスレンズに、図示しないプラスチック非球面レンズを貼り合わせた単レンズが利用される。なお、プラスチック非球面レンズとしては、好ましくは、紫外線が照射されることにより硬化されるＵＶ硬化プラスチックレンズが利用される。また、有限焦点レンズ８Ｂａおよび８Ｂｂのそれぞれには、実質的に同一の特性が与えられている。
【００５３】
ミラー９Ｂａおよび９Ｂｂには、たとえば、図示しないガルバノモータまたはボイスコイル等により主走査方向ならびに副走査方向のそれぞれの方向を回転軸として詳述しない反射面の角度が任意の角度に変更可能に形成されたモータ駆動ミラー (ガルバノミラー) が利用される。
【００５４】
ハーフミラー１１Ｂは、厚さおよび材質が同一の平行平板ガラスの一方の面に金属膜が蒸着されることで、透過率および反射率が所定の比率に制御されたもので、厚さｔｍは５ｍｍに形成される。
【００５５】
シリンダレンズ１２Ｂは、たとえば、ＰＭＭＡにより形成されるプラスチックシリンダレンズと、たとえば、ＦＤ６０により形成されるガラスシリンダレンズが、接着により、あるいは、図示しない位置決め部材に向かって所定の方向から押圧されることで一体に形成されたハイブリッドレンズである。なお、プラスチックシリンダレンズとガラスシリンダレンズが接する面の副走査方向の曲率は、等しく設定される。また、ガラスシリンダレンズにプラスチックシリンダレンズが一体に成型されてもよい。
【００５６】
なお、プラスチックシリンダレンズは、空気と接する面が副走査方向にパワーを持つよう、副走査方向断面が円筒面の一部に形成されている。
【００５７】
シリンダレンズ１２Ｂに入射されるレーザビームＬＢａおよびＬＢｂは、それぞれ、シリンダレンズ１２Ｂの光軸に対して副走査方向に偏心および傾きが与えられてシリンダレンズ１２Ｂに入射される。換言すると、シリンダレンズ１２Ｂは、ハーフミラー１１Ｂから光偏向装置５に向かうレーザビームＬＢａ，ＬＢｂが第１および第２の結像レンズ３０ａ，３０ｂを通る際に生じるコマ収差成分を打ち消すことができるよう配置される。なお、レーザビームＬＢｂは、シリンダレンズの光軸に対し、レーザビームＬＢａに対して非対称に入射される。
【００５８】
ハーフミラー１１Ｂを介して副走査方向に所定のビーム間隔を有する実質的に１本のレーザビームにまとめられたそれぞれのレーザビームＬＢａおよびＬＢｂは、レーザ合成ミラー１３の非反射領域すなわち黒レーザビームＬＢａ，ＬＢｂは、ミラー部が形成されていないミラー１３の所定位置を通過されて光偏向装置５に案内される。
【００５９】
光偏向装置５に案内されたレーザビームＬＢａおよびＬＢｂは、光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の回転により、概ね直線状に偏向されて、偏向後光学系２１の２枚組結像レンズ３０の第１の結像レンズ３０ａの入射面に、所定の角度で入射される。
【００６０】
以下、レーザビームＬＢａおよびＬＢｂは、感光体ドラム５８Ｂの表面上でのビームスポットの形状および大きさが所定の形状および大きさになるよう、第２の結像レンズ３０ｂにより所定の収束性ならびに方向性が与えられ、ミラー３３ｂにより所定の角度で反射され、防塵ガラス３９Ｂを通って、感光体ドラム５８Ｂに照射される。
【００６１】
次に、ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の特性について詳述する。
【００６２】
黒レーザビームＬＢａおよびＬＢｂを代表させて上述したように、レーザ素子３Ｙａ，３Ｍａ，３Ｃａおよび３Ｂａを出射されたそれぞれのレーザビームＬＹａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＢａは、それぞれ、ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を透過され、レーザ素子３Ｙｂ，３Ｍｂ，３Ｃｂおよび３Ｂｂを出射されたそれぞれのレーザビームＬＹｂ，ＬＭｂ，ＬＣｂおよびＬＢｂは、ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) で反射される。なお、各光源３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) がＮｉ (ｉは正の整数で、この例ではＮ１＝Ｎ２＝Ｎ３＝Ｎ４＝２) 個であるから、ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、上述したように、それぞれの光源毎に (Ｎｉ−１) 個利用されることはいうまでもない。
【００６３】
また、各レーザビームＬ (Ｙａ，Ｙｂ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｃａ，Ｃｂ，ＢａおよびＢｂ) がハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を透過する回数は、上述したように、１または０回となる。具体的には、ＬＢａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＹａは、ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を１回だけ透過し、それ以外のレーザビームＬＢｂ，ＬＭｂ，ＬＣｂおよびＬＹｂは、ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) で反射される。なお、それぞれのハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、各ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を透過して光偏向装置５に向かうレーザビームＬＢａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＹａのそれぞれに対して同一の方向に、同一量 (角度) 傾けられる。この場合、それぞれのハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が傾けられる角度ｕｍは、それぞれ、４５°に設定される。また、それぞれのハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の厚さｔｍは、５ｍｍに設定される。
【００６４】
ここで、それぞれのハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の反射率と透過率の比を１：１とすることで、各光源３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の各レーザ素子３Ｙａおよび３Ｙｂ、３Ｍａおよび３Ｍｂ、３Ｃａおよび３Ｃｂならびに３Ｂａおよび３Ｂｂの出力を実質的に同一に設定できる。これにより、結像面での出力を同一とすることが可能となり、各レーザビームＬ (Ｙａ，Ｙｂ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｃａ，Ｃｂ，ＢａおよびＢｂ) の結像特性を等しくすることが容易となる。
【００６５】
光偏向装置５の周囲には、その固定部材であるユニットハウジングと一体的に形成された保持部材１５、保持部材１５を覆って多面鏡５ａを密封するカバー用板金１５ａが配置されている。
【００６６】
多面鏡５ａすなわち光偏向装置５とレーザ合成ミラー１３とを結ぶ線分の近傍に位置される保持部材１５の所定領域には、保持部材１５と一体的に利用されることで多面鏡５ａを密閉するとともに各レーザビームＬ (Ｙａ，Ｙｂ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｃａ，Ｃｂ，ＢａおよびＢｂ) を多面鏡５ａの各反射面に向けて通過させる防塵ガラス１４が配置されている。
【００６７】
多面鏡５ａの各反射面により偏向されたレーザビームＬ (Ｙａ，Ｙｂ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｃａ，Ｃｂ，ＢａおよびＢｂ) が出射される方向に位置される保持部材１５の所定領域には、実質的に、防塵ガラス１４と光学特性が同一の材料により形成され、保持部材１５と一体的に利用されることで多面鏡５ａを密閉するとともに各反射面で偏向された各レーザビームＬ (Ｙａ，Ｙｂ，Ｍａ，Ｍｂ，Ｃａ，Ｃｂ，ＢａおよびＢｂ) を通過させるカバー１６が配置されている。
【００６８】
保持部材１５、カバー用板金１５ａ、防塵ガラス１４ならびにカバー１６は、多面鏡５ａが高速で回転されることにより生じる騒音、多面鏡５ａの各反射面の風損または多面鏡５ａの保持部のベアリング等へのごみ等の付着を低減する。
【００６９】
防塵ガラス１４は、各ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) と同一の材料 (この場合ＢＫ７) の平行平板が利用される。なお、図２に示した例では、厚さｔｇは５ｍｍで、各ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が傾けられる方向に対して光軸を挟んで各ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) と逆方向に、２２．５°すなわち各ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の傾きの方向を正 (＋) とした場合、−２２．５°傾けて配置される。なお、防塵ガラス１４が−４５°傾けられることにより、各ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を透過されたレーザビームＬＢａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＹａのそれぞれに、各ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) により与えられる収差成分を打ち消すことが可能であるが、各ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) で反射されたレーザビームＬＢｂ，ＬＭｂ，ＬＣｂおよびＬＹｂに対して新たな収差成分を与えることとなる。従って、防塵ガラス１４が傾けられる傾き角ｕｇは、各ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) によりレーザビームＬＢａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＹａに与えられる収差成分ならびに防塵ガラス１４によりレーザビームＬＢｂ，ＬＭｂ，ＬＣｂおよびＬＹｂに与えられる収差成分のそれぞれを最小に設定可能な−２２．５° (−は、上述したように、ハーフミラーの傾きの方向と逆の方向であることを示す) に設定される。なお、防塵ガラス１４は、例えば、第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂによる各レーザビームの反射により生じることのある図示しない迷光が光偏向装置５に戻されることを抑止するために、副走査方向に、僅かに傾けられてもよいし、副走査方向に対し、入射面と出射面とが傾きを持っているウェッジプレートを用いてもよい。
【００７０】
ところで、図２および図３に示した光走査装置においては、ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) のそれぞれを透過するレーザビームＬＢａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＹａがハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) の入射面に対して斜めに入射することから、球面収差Ｂ、コマ収差Ｆおよび非点収差Ｃならびに焦点移動Δｆが生じることが知られている。ここで、上述したハーフミラー１１の傾きと防塵ガラス１４の傾きの間の関係について数値化すると、ハーフミラーの厚みをｔ、屈折率をｎ、入射角をｕとし、球面収差をΣＢｉ (ｉはハーフミラーが配置される順番を示す) 、コマ収差ΣＦｉ (ｉは同順番を示す) を、非点収差ΣＣｉ (ｉは同順番を示す) および焦点移動Δｆｉのそれぞれの大きさは、以下に示す (１) ないし (４) 式で示される。
【００７１】
ΣＢｉ＝−ｔｉ×ｕｉ４× (ｎｉ２−１) ／ｎｉ３  ‥‥‥ (１)     
ΣＦｉ＝−ｔｉ×ｕｉ３× (ｎｉ２−１) ／ｎｉ３  ‥‥‥ (２)     
ΣＣｉ＝−ｔｉ×ｕｉ２× (ｎｉ２−１) ／ｎｉ３  ‥‥‥ (３)     
Δｆ  ＝Σ (ｔｉ× (１−１／ｎｉ) )             ‥‥‥ (４)     
なお、焦点移動Δｆについては、有限レンズ８Ｙａ，８Ｍａ，８Ｃａおよび８Ｂａのそれぞれと対応するシリンダレンズ１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃおよび１１Ｂとの間の距離すなわち光路長を、Σ (ｔｉ× (１−１／ｎｉ) ) だけ増加することで完全にキャンセルできる。
【００７２】
コマ収差ΣＦｉについては、 (２) 式から明らかなように、ｕｉの符号を逆に (ｕｉ→−ｕｉ) することにより打ち消し可能であるから、ハーフミラー１１および防塵ガラス１４により生じる収差の和の絶対値の大きさが最小となるよう、逆符号のコマ収差を生じさせる成分を配置することで、低減される。すなわち、防塵ガラス１４と入射レーザビームとのなす角が９０°であるとすれば、上述したように、防塵ガラス１４をハーフミラー１１とこれを透過するレーザビームとのなす角に対して逆の方向に傾けることで、全体のコマ収差の絶対値の大きさが低減される。
【００７３】
以下、ある光線がｉ番目のハーフミラーを通過する場合に発生するコマ収差をＦｉとし、全部でａ個 (ｉ＝１〜ａ) のハーフミラーを通過すると、コマ収差を打ち消すために光路中に挿入すべき補正板ｇ (一般には、平行平板であって本件出願では防塵ガラス１４が対応される) の厚さｔｇおよび傾き角ｕｇは、    
−ｔｇ×ｕｇ３× (ｎｇ２−１) ／ｎｇ３ 
＝  − (Ｆ１＋Ｆ２＋‥‥‥＋Ｆａ)         ‥‥‥ (５)     
により、最適に設定される。なお、平行平板の枚数を最小とするためには、コマ収差が最大のレーザビームとコマ収差が最小のレーザビームに対するコマ収差の絶対値を同一に設定する方法が考えられる。たとえば、コマ収差が最大のレーザビームが (５) 式のように (Ｆ１＋Ｆ２＋‥‥‥＋Ｆａ) で示され、コマ収差が最小のレーザビームのコマ収差が０である (平行平板を透過しないレーザビームが存在する) 場合、    
−ｔｇ×ｕｇ３× (ｎｇ２−１) ／ｎｇ３ 
＝  − (Ｆ１＋Ｆ２＋‥‥‥＋Ｆａ) ／２    ‥‥‥ (６)     
が満足されるよう補正板ｇの厚さｔｇを設定し、入射レーザビームに対して角度ｕｇで光線を入射させる (すなわち補正板ｇを、入射レーザビームと補正板ｇのなす角がｕｇとなるよう補正板ｇを配置する) ことにより、コマ収差の絶対値の大きさの最大値を、 (Ｆ１＋Ｆ２＋‥‥‥＋Ｆａ) ／２すなわち補正板ｇが存在しない場合に比較して１／２に設定することができる。また、図２および図３に示した光走査装置例では、ハーフミラー１１が利用されているのみであるから、ハーフミラー１１により生じるコマ収差をＦ１とすると、    
−ｔｇ×ｕｇ３× (ｎｇ２−１) ／ｎｇ３  ＝  −Ｆ１／２  ‥‥‥ (７)     
を満たす厚さｔｇの補正板 (平行平板) を、入射レーザビームと補正板ｇのなす角がｕｇとなるよう、配置することにより、コマ収差の絶対値の大きさの最大値を、Ｆ１の１／２にできる。このことは、上述した防塵ガラス１４の傾き角に一致する。
【００７４】
次に、上述した防塵ガラス１４によりもたらされる効果について、詳細に説明する。
【００７５】
図４ないし図６、図７ないし図９ならびに図１０ないし図１２は、それぞれ、上述した光走査装置から、対応する感光体ドラムに導かれるレーザビームの特性を示すグラフである。
【００７６】
なお、図４は、イエロー第１レーザ３ＹａからのレーザビームＬＹａに関し、像面位置を設計値より±２ｍｍ間移動した際の主走査方向の最大ビーム径および同最小ビーム径のそれぞれと主走査方向位置との関係を、図５は、レーザビームＬＹａに関し、像面位置を設計値より±２ｍｍ間移動した際の副走査方向の最大ビーム径および最小ビーム径のそれぞれと主走査方向位置との関係を、図６は、レーザビームＬＹａに関し、像面位置を設計値より±２ｍｍ間移動した際の主走査方向の最大フレア量および副走査方向最大フレア量のそれぞれと主走査方向位置との関係を、それぞれ、を示している。
【００７７】
図４ないし図６のそれぞれにおいて、曲線ＤＹＭＡＸａならびにＤＹＭＡＸｐは、主走査方向の最大ビーム径の変化を、曲線ＤＹＭＩＮａならびにＤＹＭＩＮｐは、主走査方向の最小ビーム径の変化を、曲線ＤＺＭＡＸａならびにＤＺＭＡＸｐは、副走査方向の最大ビーム径の変化を、曲線ＤＺＭＩＮａならびにＤＺＭＩＮｐは、副走査方向の最小ビーム径の変化を、曲線ＦＬＲＹＭＡＸａならびにＦＬＲＹＭＡＸｐは、主走査方向の最大フレア量の変化を、曲線ＦＬＲＺＭＡＸａならびにＦＬＲＺＭＡＸｐは、副走査方向の最大フレア量を、それぞれ、示すものとする。なお、各曲線の表示に付与された添字ｐは、図２および図３に示した光走査装置における防塵ガラス (補正板) １４が配置された場合の特性 (すなわち本件出願) を示し、添字ａは、比較のために防塵ガラス１４を意図的に取り除いた状態を示すものとする。また、添字ｆ，ｇおよびｈは、後述する変形例により提供される特性を同一のスケールで表示したものである。
【００７８】
図７ないし図９は、図４ないし図６と同一の条件に関し、マゼンタ第１レーザ３ＭａからのレーザビームＬＭａの特性を示すものである。なお、各曲線の表示については、図４ないし図６と同様であるから、詳細な説明は省略する。
【００７９】
図１０ないし図１２は、図４ないし図６と同一の条件に関し、シアン第１レーザ３ＣａからのレーザビームＬＣａの特性を示すものである。なお、各曲線の表示については、図４ないし図６と同様であるから、詳細な説明は省略する。
【００８０】
また、黒第１レーザ３Ｂａにより出射レーザビームＬＢａは、上述、イエロー第１レーザ３ＹａからのレーザビームＬＹａと実質的に等しい特性を有することから、レーザビームＬＢａに関する詳細な説明は、省略する。
【００８１】
以上、説明したように、偏向前光学系７において、互いに対をなす２つのレーザ素子からの２本のレーザビームを一まとめに合成するハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を通過するレーザビームＬＹａ，ＬＭａ，ＬＣａおよびＬＢａにのみ生じるコマ収差成分は、ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が光軸に対して傾けられる方向と逆の方向にハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) が傾けられる角度の概ね１／２の角度で配置される防塵ガラス (平行平板) １４により、ハーフミラー１１ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) を通過されずに反射されたレーザビームＬＹｂ，ＬＭｂ，ＬＣｂおよびＬＢｂのそれぞれとの間のコマ収差の絶対値の大きさの差が最小になるよう設定される。これにより、主走査方向のビーム径の変動の程度ならびに副走査方向のビーム径の変動の程度が、それぞれ、低減される。また、フレア量についても、主走査方向および副走査方向のいづれの方向に関しても改善されていることが認められる。
【００８２】
次に、図２および図３に示した光走査装置に適用される第２の実施例としての光偏向装置と像面との間の偏向後光学系について詳細に説明する。
【００８３】
図２および図３に示したように、偏向後光学系２１は、１組の結像レンズ３０を有している。結像レンズ３０は、第１および第２の結像レンズ３０ａ，３０ｂを含む２枚組みレンズであって、表１および表２ならびに数式 (８) を用いて、以下に示す光学特性および形状が与えられている。なお、それぞれの結像レンズ３０ａおよび３０ｂは、いずれも、像面からの距離よりも光偏向装置の多面鏡の各反射面の反射点からの距離が短くなるよう規定された所定の位置に配置されている。
【表１】
2010256916.tif 000005
【００８４】
【表２】
2010256916.tif 000006
【００８５】
【数３】
2010256916.tif 000007
【００８６】
第１，第２の結像レンズ３０ａ，３０ｂに、表１および表２および数式 (８) に示した形状を与えることで、光偏向装置５の面倒れに起因する像面におけるビームの副走査方向の位置ズレは、３μｍに抑えられる。すなわち、表１に示した偏向後光学系は、面倒れ補正機能を有し、光偏向装置５の反射点と像面は、走査領域全域にわたり、副走査方向に関して共役な関係を満たす形状となっている。このため、面倒れ補正がない場合のずれ量１９２μｍに対し、３μｍのずれとなり、補正倍率は、１／６４倍となる (多面鏡５ａの各反射面の面倒れが１分の場合) 。なお、偏向後光学系が面倒れ補正機能を持たない場合、多面鏡５ａの各反射面に許容される面倒れの許容値の上限は、１秒程度になる。この場合、多面鏡５ａの加工精度のみで面倒れの許容値を満足しようとするならば、加工が非常に複雑で歩留まりが悪く、仮に、加工できたとしても非常に高価となることはいうまでもない。
【００８７】
図１３ないし図１５、図１６ないし図１８および図１９ないし図２１は、図４ないし図６、図７ないし図９および図１０ないし図１２を用いて上述した特性が与えられたレーザビームが偏向後光学系３０により結像される状態を、意図的に第１の結像レンズ３０ａあるいは第２の結像レンズ３０ｂを取り除いて、各結像レンズ３０ａ，３０ｂの光学的な働きを示すグラフである。
【００８８】
図１３は、レーザビームＬＹ (ＬＹａとＬＹｂとが所定の副走査方向に間隔で配列されている) に関し、主走査方向のデフォーカス量 (結像位置の変化量) と結像レンズ３０を取り除いた状態の主走査方向位置との関係を示し、曲線ＦＳＹ０は、第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂのそれぞれを取り外した状態、曲線ＦＳＹ１は、第２の結像レンズ３０ｂのみを取り外した (第１の結像レンズ３０ａのみ利用した) 状態ならびに曲線ＦＳＹ２は、２枚のレンズ３０ａおよび３０ｂのそれぞれをセットした状態に対応される。
【００８９】
図１４は、同レーザビームＬＹに関し、副走査方向のデフォーカス量と主走査方向位置との関係を示すものであって、曲線ＦＳＺ０は、第１および第２の結像レンズ３０ａ，３０ｂのそれぞれを取り外した状態、曲線ＦＳＺ１は、第２の結像レンズ３０ｂのみを取り外した (第１の結像レンズ３０ａのみをセットした) 状態、ならびに、曲線ＦＳＺ２は、第１および第２のレンズ３０ａおよび３０ｂのそれぞれをセットした状態の結像位置の変化に対応される。
【００９０】
図１５は、同レーザビームＬＹに関し、主走査方向の実際の結像位置と理論上の結像位置との差をビーム位置修正量とした主走査方向の位置との関係を示し、曲線Ｙ０は、第１および第２の結像レンズ３０ａおよび３０ｂのそれぞれを取り外した状態、曲線Ｙ１は、第２の結像レンズ３０ｂのみを取り外した (第１の結像レンズ３０ａのみをセットした) 状態、ならびに、曲線Ｙ２は、第１，第２のレンズ３０ａ，３０ｂのそれぞれをセットした状態に対応される。
【００９１】
図１６ないし図１８は、レーザビームＬＭａに関し、図１３ないし図１５に示したと同様に、主走査方向のデフォーカス (結像位置の変化) 量と同主走査方向位置との関係、副走査方向のデフォーカス量と同主走査方向位置との関係および主走査方向の実際の結像位置と理論上の結像位置の差をビーム位置修正量として同主走査方向位置との関係を、それぞれ、示している。
【００９２】
図１９ないし図２１は、レーザビームＬＣａに関し、図１３ないし図１５に示したと同様に、主走査方向のデフォーカス (結像位置の変化) 量と同主走査方向位置との関係、副走査方向のデフォーカス量と同主走査方向位置との関係および主走査方向の実際の結像位置と理論上の結像位置の差をビーム位置修正量として同主走査方向位置との関係を、それぞれ、示している。
【００９３】
なお、黒第１レーザ３Ｂａにより出射レーザビームＬＢａは、上述、イエロー第１レーザ３ＹａからのレーザビームＬＹａと実質的に等しい特性を有することから、レーザビームＬＢａに関する詳細な説明は、省略する。
【００９４】
図１３，図１６および図１９に示されるように、偏向後光学系の結像レンズを意図的に外すと、光源３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) から出射されたレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、それぞれ、偏向前光学系７から与えられる収束性により、主走査方向に関し、像面よりも遠方に結像される (ＦＳＹ０) 。ここで、第１の結像レンズ３０ａのみを挿入すると、レンズの中央付近を通過されるレーザビームは、マイナス側すなわち光偏向装置５寄りに結像される。その一方で、レンズ端部付近を通過されるレーザビームは、プラス側すなわち光偏向装置５の反対側方向に結像される。すなわち、第１の結像レンズ３０ａは、レンズ中央付近において、主走査方向の結像位置を光偏向装置側に移動させることのできるパワーを有し、レンズ端部付近では、結像位置を光偏向装置と反対側に動かす作用を有する (ＦＳＹ１) 。また、第２の結像レンズ３０ｂをセットすると、第１の結像レンズの中央付近を通過されたレーザビームおよび端部付近を通過されたレーザビームのそれぞれは、所定の像面に、実質的に、直線状に結像される。すなわち、第２の結像レンズ３０ｂは、レンズ中央付近において、主走査方向の結像位置を光偏向装置５の反対側方向に移動させることのできるパワーを有し、レンズ端部付近では、結像位置を光偏向装置側に動かす作用を有する。換言すると、第２の結像レンズ３０ｂは、主走査方向に関し、レンズ中心から離れるに従ってパワーが増大されるよう形成されている (ＦＳＹ２) 。これにより、温度および湿度が変動した場合であっても、結像位置の変動の少ない結像光学系 (偏向後光学系) が提供される。
【００９５】
図１４，図１７および図２０に示されるように、偏向後光学系の結像レンズを意図的に外すと、光源３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) から出射されたレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、それぞれ、偏向前光学系７により、主走査方向と直交する副走査方向に関して、光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の反射点近傍に結像される (ＦＳＺ０) 。このとき、第１の結像レンズ３０ａのみを挿入すると、レンズの、概ね、中央を通過されるレーザビームは、マイナス側すなわち光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の反射点よりもさらに偏向前光学系７ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) 寄りに結像される。換言すると、第１の結像レンズ３０ａは、結像位置を副走査方向の結像位置を像面からさらに遠のく方向に移動させる作用を有する。なお、第１の結像レンズ３０ａの副走査方向の結像位置の移動量は、レンズの端部付近に比較して (レンズ) 中央付近が強くなるよう設定されている (ＦＳＺ１) 。また、第２の結像レンズ３０ｂが挿入されることで、第１の結像レンズの中央付近ならびに端部付近を通過されたレーザビームのそれぞれは、所定の像面に、実質的に、直線状に結像される。すなわち、第２の結像レンズ３０ｂは、レンズの主走査方向の全域において、副走査方向の結像位置を像面側に移動させることのできるパワーを有する。換言すると、第２の結像レンズ３０ｂの副走査方向のパワーは、レンズの端部付近に比較して中央付近が強く設定されている (ＦＳＺ２) 。これにより、光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の角度の設定値からの変動すなわち面倒れに対する補正量が大きく、温度および湿度が変動した場合であっても、結像位置の変動の少ない偏向後光学系が提供される。
【００９６】
図１５，図１８および図２１に示されるように、偏向後光学系の結像レンズを意図的に外すと、光源３ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) から出射されたレーザビームＬ (Ｙ，Ｍ，ＣおよびＢ) は、それぞれ、偏向前光学系７により、結像レンズ３０が存在する場合に、概ね、レンズの中心付近に対応される位置を通過するレーザビームに関しては、概ね、所定の像面に結像される (Ｙ０) 。ここで、第１の結像レンズ３０ａのみを挿入すると、レンズの中央付近を通過されるレーザビームは、レンズの主走査方向に関して概ね等しい位置に結像され、端部付近を通過されるレーザビームは、レーザビームが通過された主走査方向の位置とレンズの主走査方向の中心との間の間隔に概ね比例して、レンズの中央に向けてシフトされて結像される (Ｙ１) 。また、第２の結像レンズ３０ｂをさらに挿入すると、レンズの中央付近を通過されるレーザビームは、同様に、主走査方向に関して概ね等しい位置に結像され、一方で、端部付近を通過されるレーザビームは、レーザビームが通過された主走査方向の位置とレンズの主走査方向の中心との間の間隔に概ね比例して、レンズの中央に向けて、さらにシフトされる (Ｙ２) 。すなわち、第１，第２の結像レンズ３０ａ，３０ｂは、いづれも、レンズの中心からの主走査方向の距離が増大されるにつれて、主走査方向に関し、レーザビームを主走査方向の中心に向けて移動させる作用を有する。このレーザビームを移動させる作用は、レンズの中心からの主走査方向の距離が増大されるにつれて、所定の関数で増大される。従って、レーザビームが主走査方向に偏向される際の等速性に優れ、温度および湿度の変動による主走査方向の位置の変動が低減される。
【００９７】
以上説明したように、図２および図３に示した光走査装置における結像レンズ３０に、表１に示した光学特性を与えることにより、図１３ないし図２１に詳述したように、２枚組みのプラスチックレンズによっても、温度および湿度の変動に依存して主走査方向のデフォーカス量、副走査方向のデフォーカス量ならびに主走査方向のレーザビームの位置が変動しない偏向後光学系を提供できる。
【００９８】
また、上述した結像レンズ３０すなわち第１および第２の結像レンズ３０ａ，３０ｂは、それぞれ、像面からの距離に比較して光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の反射点からの距離が短くなるよう規定された位置すなわち光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の反射点と像面との間の距離の中心よりも光偏向装置５寄りに配置されていることから、光走査装置の大きさを低減できる。
【００９９】
次に、図２２ないし図３２を用いて、図２および図３に示した光走査装置に適用される第１の実施例としての光源 (すなわちレーザ素子) と光偏向装置との間の偏向前光学系の第１の変形例について詳細に説明する。なお、図２ないし図３を用いて既に説明したように、光走査装置１０１は、Ｎｉ (ｉは正の整数) を満たす２つ (Ｎ１＝Ｎ２＝Ｎ３＝Ｎ４＝２)  (イエロー、マゼンタ、シアン、黒) のレーザ素子を含み、色成分に色分解された画像データに対応するレーザビームを発生するＭ組み (Ｍは正の整数で，Ｍ＝４) すなわち第１ないし第４の光源３Ｙ，３Ｍ，３Ｃおよび３Ｂを有するが、簡略化のため、黒すなわちレーザビームＬＢに関する構成を抜き出して説明する。また、図２ないし図３に示した構成と同様の構成には、同一の符号を附して詳細な説明を省略する。
【０１００】
図２２に示されるように、光走査装置１０１は、光源としての第１および第２レーザ１０３Ｂａおよびレーザ１０３Ｂｂ、黒第１レーザ１０３Ｂａと光偏向装置５との間に配置され、レーザ１０３ＢａからのレーザビームＬＢａの断面ビームスポット形状を所定の形状に整える偏向前光学系１０７Ｂａ、黒第２レーザ１０３Ｂｂと光偏向装置５との間に配置され、レーザ１０３ＢｂからのレーザビームＬＢｂのビームスポット形状を所定の形状に整える偏向前光学系１０７Ｂｂ、各レーザ１０３Ｂａ，１０３Ｂｂのそれぞれと一体的に配置され、各レーザを出射されたレーザビームＬＢａおよびＬＢｂに所定の収束性を与える第１，第２の有限焦点レンズ１０８Ｂａ，１０８Ｂｂ、ならびに、第１，第２の有限焦点レンズ１０８Ｂａ，１０８Ｂｂを介して所定の収束性が与えられたレーザビームＬＢａおよびＬＢｂを、１本にまとめるハーフミラー１１１Ｂを有している。なお、各偏向前光学系１０７Ｂａならびに１０７Ｂｂは、それぞれ、ハーフミラー１１１Ｂを透過するか、ハーフミラー１１１Ｂにより反射されるかにより識別される。
【０１０１】
なお、第１および第２の有限焦点レンズ１０８Ｂａ，１０８Ｂｂのそれぞれとハーフミラー１１１Ｂとの間には、各有限焦点レンズ１０８Ｂａ，１０８Ｂｂにより所定の収束性が与えられたレーザビームＬＢａおよびＬＢｂをハーフミラー１１１Ｂに向けて反射するミラー１０９Ｂａ，１０９Ｂｂが配置されている。
【０１０２】
ハーフミラー１１１Ｂと光偏向装置５の間には、ハーフミラー１１１Ｂにより合成されたレーザビームＬＢを、副走査方向にのみ、さらに収束させるシリンダレンズ１２Ｂおよび光偏向装置５の周囲を取り巻く保持部材１１５とこの保持部材１１５と一体的に利用されることで多面鏡５ａを密閉するとともに、レーザビームＬＢａおよびＬＢｂを多面鏡５ａの各反射面に向けて透過する防塵ガラス１１４が配置されている。
【０１０３】
第１および第２の有限焦点レンズ１０８Ｂａおよび１０８Ｂｂには、図２３を用いて以下に示すような結像特性を提供するために、以下の表３に示すレンズ面形状が与えられている。すなわち、表３に示すレンズ面形状は、図４ないし図１２に示した第１の実施例により提供される結像特性において、主走査方向の特性に対して改善の余地が残されていることから、第１の実施例により提供される副走査方向の特性の一部を僅かに変化させながら主走査方向の特性を改善するために利用される。
【表３】
2010256916.tif 000008
【０１０４】
【数４】
2010256916.tif 000009
【０１０５】
図２３は、第１および第２の有限焦点レンズ１０８ａ，１０８ｂに対して表３に示したレンズ面形状を与えることにより、像面位置 (感光体ドラム５８表面上) を０とした時の主光線近傍の光線の結像位置および最外郭光線近傍の光線の結像位置を示すグラフであって、図２３ (ａ) は、レーザビームＬＢの主走査方向成分の結像位置 (デフォーカス量) の変化を、図２３ (ｂ) は、同ＬＢの副走査方向成分の結像位置の変化を、それぞれ、示している。なお、図２３ (ａ) および図２３ (ｂ) のそれぞれにおいて、曲線ａは、主光線近傍の光線の結像位置を、曲線ｂは、最外郭光線近傍の光線の結像位置を示している。また、デフォーカス量については、光源１０３Ｂ (光偏向装置５) 寄りを負 (−) としている。
【０１０６】
図２３ (ａ) に示されるように、主走査方向の結像状態は、主走査方向の全域において、最外郭光線近傍の光線の結像位置が正、主光線近傍の光線の結像位置が負となるよう設定される。また、図２３ (ｂ) に示されるように、副走査方向の結像状態は、主走査方向の全域において、主光線近傍の光線の結像位置が概ね像面位置上、最外郭光線近傍の光線の結像位置が負となるよう設定される。換言すると、図２２に示した光走査装置１０１においては、偏向前光学系７と偏向後光学系２１の組み合わせにより得られる主走査方向の横倍率が負に、副走査方向の横倍率が、正に設定されている。すなわち、光源 (または物点であるレーザ) １０３Ｂａ，１０３Ｂｂと、偏向前光学系７ならびに結像レンズ (偏向後光学系２１) ３０とを含む光学系に、主光線近傍の光線の結像位置が像面である感光体ドラム５８表面よりも光源側 (すなわち感光体ドラム５８の外側) となるよう、また、最外郭光線近傍の光線の結像位置が像面である感光体ドラム５８表面よりも光源と反対の側 (すなわち感光体ドラム５８の内側) となるよう、設定された像面領域 (この場合全域) ならびに方向 (この場合主走査方向) を与えることにより、図２および図３に示した光走査装置に比較して、副走査方向の特性は僅かに変化されるものの主走査方向の特性が向上される。
【０１０７】
ハーフミラー１１１Ｂは、詳細には、厚さｔｍが５ｍｍに形成される。また、ハーフミラー１１１Ｂは、レーザビームＬＢの軸方向に対して３０°傾けられて配置される。
【０１０８】
防塵ガラス１１４としては、ハーフミラー１１１Ｂと同一の材料 (この場合、ＢＫ７) で、厚さｔｇが２．５ｍｍの平行平板が利用される。なお、図２２に示した光走査装置１０１においては、ハーフミラー１１１Ｂが傾けられる方向を正 (＋) とすると、防塵ガラス１１４が傾けられる方向および程度は、 (６) 式より、−３０°となる。すなわち、防塵ガラス１１４は、ハーフミラー１１１Ｂが傾けられる方向と逆方向に、３０°傾けて配置される。なお、防塵ガラス１１４は、その入射面と出射面で発生する図示しない迷光を副走査方向にずらすために、その入射面と出射面が副走査方向に関して非平行に形成されたウェッジプレートでもよい。
【０１０９】
以下、防塵ガラス１１４によりもたらされる効果について、詳細に説明する。なお、比較のため、第１の実施例の結像特性を示す図４ないし図６、図７ないし図９ならびに図１０ないし図１２の各グラフに同一スケールで、重ねて示す。
【０１１０】
図４ないし図６ (図４ないし図６は、イエロー第１レーザ３ＹａからのレーザビームＬＹａに関する結像特性を示すが、既に説明したように、黒第１レーザ３Ｂａにより出射レーザビームＬＢａは、上述したイエロー第１レーザ３Ｙａと実質的に等しい特性を有する) のそれぞれにおいて、曲線ＤＹＭＡＸｆは、主走査方向の最大ビーム径の変化を、曲線ＤＹＭＩＮｆは、主走査方向の最小ビーム径の変化を、曲線ＤＺＭＡＸｆは、副走査方向の最大ビーム径の変化を、曲線ＤＺＭＩＮｆは、副走査方向の最小ビーム径の変化を、曲線ＦＬＲＹＭＡＸｆは、主走査方向の最大フレア量の変化を、ならびに、曲線ＦＬＲＺＭＡＸｆは、副走査方向の最大フレア量を、それぞれ、示す。また、図７ないし図９は、図４ないし図６と同一の条件に関し、図２２で省略されたマゼンタ第１レーザ３ＭａからのレーザビームＬＭａの特性を、図１０ないし図１２は、図４ないし図６と同一の条件に関し、図２２で省略されたシアン第１レーザ３ＣａのレーザビームＬＣａの特性を、それぞれ、示すものである。なお、各曲線の表示については、図４ないし図６と同様であるから、詳細な説明は省略する。
【０１１１】
図４ないし図６、図７ないし図９ならびに図１０ないし図１２から明らかなように、図２２に示した第１の実施例の第１の変形例すなわち有限レンズ８Ｂａ，８Ｂｂに球面収差を持たせて１０８Ｂａ，１０８Ｂｂとすることにより、改善の余地が残されていた主走査方向の結像特性が改善される。すなわち、もともと、変動幅の小さい副走査方向の変動値は、ほとんど変わらず、変動幅の大きい主走査方向の変動値は、その最大値 (主走査方向両端部で発生) が小さくなっていることが認められる。また、フレア量も、主走査方向において、全体レベルで改善されていることが認められる。
【０１１２】
次に、図２２に示した光走査装置１０１に組み込まれる、球面収差のある有限レンズ１０８Ｂａ，１０８Ｂｂの球面収差の最適量に関し、波面収差から最適化する方法について説明する。
【０１１３】
一例として、像面でのｅ−２ビーム直径が５０μｍのガウス分布を有するレーザビームに関し、像面から１７０ｍｍの位置を出射瞳と仮定し、この出射瞳上での強度分布と波面係数に最適化した波面収差を加えた場合の波面収差係数ならびに波面収差の状態を図２４ (ａ) ，図２５ (ａ) ，図２６ (ａ) ，図２７ (ａ) ，図２８ (ａ) ，図２９ (ａ) ，図３０ (ａ) および図３１ (ａ) に示す。なお、対比して用意した図２４ (ｂ) ，図２５ (ｂ) ，図２６ (ｂ) ，図２７ (ｂ) ，図２８ (ｂ) ，図２９ (ｂ) ，図３０ (ｂ) および図３１ (ｂ) は、それぞれ、説明のため各波面収差をデフォーカス量に置き換えたものである。
【０１１４】
ここで、波面収差は、    
ｃ１ｘ２＋ｃ２ｘ４＋ｃ３ｘ６＋ｃ４ｘ８＋‥‥‥＋ｃ８ｘ１６ (ｒａｄ)     
但し、ｘは、出射瞳での主光線からの距離を、    
出射瞳でのｅ−２ビーム半径で正規化した値、    
絞り径は、ｅ−２ビーム半径と等しい、          ‥‥‥ (10)     
とする条件下で示される。
【０１１５】
図２４ (ａ) ，図２５ (ａ) ，図２６ (ａ) ，図２７ (ａ) ，図２８ (ａ) ，図２９ (ａ) ，図３０ (ａ) および図３１ (ａ) のそれぞれは、波面収差の次数を増大させた際のデフォーカス量±２．９ｍｍ内での最小ビーム径および最大ビーム径にそれぞれ対応され、図２４ (ａ) は、波面収差の次数を２次 (ｘ２) までとした場合の最小ビーム径ならびに最大ビーム径が５２．６０〜６０．９４μｍであることを、図２５ (ａ) は、同次数を４次 (ｘ４) までとした場合の最小ビーム径および最大ビーム径が６０．３０〜６４．００μｍであることを、図２６ (ａ) は、同次数を６次 (ｘ６) までとした場合の最小ビーム径および最大ビーム径が６２．２０〜６４．００μｍであることを、図２７ (ａ) は、同次数を８次 (ｘ８) までとした場合の最小ビーム径および最大ビーム径が６１．５０〜６３．２０μｍであることを、図２８ (ａ) は、同次数を１０次 (ｘ１０) までとした場合の最小ビーム径および最大ビーム径が６１．２０〜６３．００μｍ、図２９ (ａ) は、同次数を１２次 (ｘ１２) までとした場合の最小ビーム径ならびに最大ビーム径が６１．１０〜６２．９０μｍ、図３０ (ａ) は、同次数を１４次 (ｘ１４) までとした場合の最小ビーム径ならびに最大ビーム径が６０．７０〜６２．７０μｍ、ならびに、図３１ (ａ) は、同次数を１６次 (ｘ１６) までとした場合の最小ビーム径および最大ビーム径は、６０．５０〜６２．６０μｍであることを、それぞれ、示している。
【０１１６】
なお、図２４ (ａ) および図２４ (ｂ) のそれぞれにおけるｃ１は、    
ｃ１＝０．００５８７７７７０１２８４８で、    
図２４ (ａ) における曲線Ｐ１は、上述した (９) 式から、    
Ｐ１＝ { (ｃ１ｘ２) ， (ｘ，−１，１) }     
となる。
【０１１７】
また、図２５ (ａ) ならびに図２５ (ｂ) のそれぞれにおけるｃ１およびｃ２は、    
ｃ１＝−４．６８０９５９８３５９９０６６９、    
ｃ２＝６．５２４１６１６３４３１１７８０で、    
図２５ (ａ) における曲線Ｐ２は、同 (９) 式から、    
Ｐ２＝ { (ｃ１ｘ２＋ｃ２ｘ４) ， (ｘ，−１，１) }     
となる。
【０１１８】
一方、図２６ (ａ) および図２６ (ｂ) のそれぞれにおけるｃ１，ｃ２およびｃ３は、    
ｃ１＝−２．３２６９１３３８０５３９０７０、    
ｃ２＝−０．１８４６０５９４８４０１７５０、    
ｃ３＝５．２１６１０７６０８５０２０３２で、    
図２６ (ａ) における曲線Ｐ３は、同様に (９) 式から、    
Ｐ３＝ { (ｃ１ｘ２＋ｃ２ｘ４＋ｃ３ｘ６) ， (ｘ，−１，１) }     
となる。
【０１１９】
また、図２７ (ａ) および図２７ (ｂ) のそれぞれにおけるｃ１，ｃ２，ｃ３およびｃ４は、    
ｃ１＝−０．５５８６５９０５０２３３１１６、    
ｃ２＝−１．１７１６３２９４０３８８１９７、    
ｃ３＝−０．９８９３１９６２０３３７９８４、    
ｃ４＝６．０３９４１８１４８０６５４４２で、    
図２７ (ａ) における曲線Ｐ４は、    
Ｐ４＝ { (ｃ１ｘ２＋ｃ２ｘ４＋ｃ３ｘ６＋ｃ４ｘ８) ， (ｘ，−１，１) }   
となる。
【０１２０】
同様に、図２８ (ａ) および図２８ (ｂ) のそれぞれにおけるｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４およびｃ５は、    
ｃ１＝−０．６６８７２６５７９７７１４２２、    
ｃ２＝−０．３０７７２６５６２０８６１６２、    
ｃ３＝−０．６９９５６３０８８１１８１２４、    
ｃ４＝１．７７４１２９０４８３５０７８４、    
ｃ５＝３．２０６００３８５４８３０９３２で、    
図２８ (ａ) における曲線Ｐ５は、    
Ｐ５＝ { (ｃ１ｘ２＋ｃ２ｘ４＋ｃ３ｘ６＋ｃ４ｘ８＋ｃ５ｘ１０) ，    
(ｘ，−１，１) }     
となる。
【０１２１】
また、図２９ (ａ) ならびに図２９ (ｂ) のそれぞれにおけるｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５およびｃ６は、    
ｃ１＝−０．５１９０７６６７９７９６７９５、    
ｃ２＝−０．８３１５０９０７４６２０６６３、    
ｃ３＝０．５５３７５５８４８５４６２７２、    
ｃ４＝１．０１４４２６９８３０９５９６２、    
ｃ５＝１．３１３２３７３４０５９８５４０、    
ｃ６＝１．７７０２００５７７１６７８４４で、    
図２９ (ａ) における曲線Ｐ６は、    
Ｐ６＝ { (ｃ１ｘ２＋ｃ２ｘ４＋ｃ３ｘ６＋ｃ４ｘ８＋ｃ５ｘ１０＋ｃ６ｘ１２) ，    
(ｘ，−１，１) }     
となる。
【０１２２】
さらに、図３０ (ａ) ならびに図３０ (ｂ) のそれぞれにおけるｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５，ｃ６およびｃ７は、    
ｃ１＝−０．５０７８００４３１４２４２４９、    
ｃ２＝−０．３８８３７６１２３１６２０９５、    
ｃ３＝０．３６６１５７２０７１８０４０２、    
ｃ４＝０．４３３９４４３８０６６０２８１、    
ｃ５＝０．６５５７５０５８５２０４７５６、    
ｃ６＝１．１０４６１４１９５６０５６６１、    
ｃ７＝１．６１５１３５８８８８１８４９７で、    
図３０ (ａ) における曲線Ｐ７は、    
Ｐ７＝ { (ｃ１ｘ２＋ｃ２ｘ４＋ｃ３ｘ６＋ｃ４ｘ８＋ｃ５ｘ１０ 
＋ｃ６ｘ１２＋ｃ７ｘ１４) ， (ｘ，−１，１) }     
となる。
【０１２３】
さらに、図３１ (ａ) ならびに図３１ (ｂ) のそれぞれにおけるｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４，ｃ５，ｃ６，ｃ７およびｃ８は、    
ｃ１＝−０．４２２６１５７５７３５０７２４、    
ｃ２＝−０．３４６７８６１９１７１５３３１、    
ｃ３＝０．３２２２８２９２３３１０８２３、    
ｃ４＝０．３９６３９７９５３９９１１５７、    
ｃ５＝０．３９２１８１１２４７７９８６８、    
ｃ６＝０．６３９１５７４５５５３００５４、    
ｃ７＝０．９６８７２６８７５２２４１６８、    
ｃ８＝１．３１１９９１０８７４７９０７４で、    
図３１ (ａ) における曲線Ｐ８は、    
Ｐ８＝ { (ｃ１ｘ２＋ｃ２ｘ４＋ｃ３ｘ６＋ｃ４ｘ８＋ｃ５ｘ１０ 
＋ｃ６ｘ１２＋ｃ７ｘ１４＋ｃ８ｘ１６) ， (ｘ，−１，１) }     
となる。
【０１２４】
各グラフから、波面収差は、中心部から離れるに従って小さくなる一方で、周辺部で次第に増大されて中心部よりも大きな値を取ることが認められる。
【０１２５】
このことは、幾何収差と波面収差との関係が以下に示す数式 (11)     
【数５】
2010256916.tif 000010
【０１２６】
を満足することから、主光線近傍の光線の結像位置 (波面収差として上述されている) が像面よりも物点側に規定される一方で、最外郭光線近傍の光線の結像位置 (波面収差として上述されている) が、像面に対して物点と反対側にある像面領域ならびに方向に規定されることを表している (この (ｂ) 図では、＋側が物体の方向を示す) 。
【０１２７】
上述したように、有限レンズに、所定の球面収差、たとえば、ｘ１６ (１６次) を与えることにより、図３１ (ａ) に示されるように、デフォーカス量±２．９ｍｍ内での最大ビーム径は、６２．６０μｍにまで抑えることができる。
【０１２８】
図３２は、比較のために、収差を持たないガウス (分布) ビームのビームウェスト径を変化させ、デフォーカス量±２．９ｍｍ内での最大ビーム径の変化を求めたものである。
【０１２９】
図３２から明らかなように、収差を持たないガウスビームでは、デフォーカス量±２．９ｍｍ内での最大ビーム径を１００μｍ以下とすることはできないことが認められる。
【０１３０】
従って、図２２を用いて説明した光走査装置に見られるように、レーザからのレーザビームに所定の収束特性を与える有限レンズに対して、最適化された波面収差を与えることにより、デフォーカス時のビーム径が不所望に拡大されることを防止できることがわかる。
【０１３１】
図３３ないし図３５は、図２２に示した光走査装置に利用される有限レンズを単色 (モノカラー) 用の光走査装置に適用する例を示し、特許請求の範囲に示す光源内のレーザビームの数ＮｉがＮｉ＝２および光源の数ＭがＭ＝１である場合に対応される。なお、図２ないし図３あるいは図２２に示した構成と同様の構成には、同一の符号を附して詳細な説明を省略する。
【０１３２】
図３３ないし図３５に示されるように、光走査装置２０１は、Ｎｉ (Ｎｉは正の整数) ＝２を満たす黒第１レーザ素子２０３Ｂａならびに黒第２レーザ素子２０３Ｂｂのみを含み、レーザビームＬＢを発生するＭ組み (ＭはＭ＝１すなわちモノカラー露光用) の光源２０３を有する。
【０１３３】
黒第１レーザ２０３Ｂａと光偏向装置５との間に配置され、レーザ２０３ＢａからのレーザビームＬＢａの断面ビームスポット形状を所定の形状に整える偏向前光学系２０７ａ、黒第２レーザ２０３Ｂｂと光偏向装置５との間に配置され、レーザ２０３ＢｂからのレーザビームＬＢｂのビームスポット形状を所定の形状に整える偏向前光学系２０７ｂ、各レーザ２０３Ｂａ，２０３Ｂｂのそれぞれと一体的に配置され、各レーザを出射されたレーザビームＬＢａおよびＬＢｂに所定の収束性を与える第１，第２の有限焦点レンズ１０８Ｂａ，１０８Ｂｂ、ならびに、図２２を用いて既に説明したハーフミラー１１１Ｂと実質的に同一の特性および配置が与えられ、第１，第２の有限焦点レンズ１０８Ｂａ，１０８Ｂｂにより所定の収束性が与えられたレーザビームＬＢａおよびＬＢｂを、１本のレーザビームにまとめるハーフミラー２１１を有している。なお、各偏向前光学系２０７ａおよび２０７ｂは、それぞれ、ハーフミラー２１１を透過するか、ハーフミラー２１１により反射されるかにより識別される。また、ハーフミラー２１１と光偏向装置５の間には、ハーフミラー２１１により合成されたレーザビームＬＢを、副走査方向にのみ、さらに収束させるシリンダレンズ１２Ｂおよび光偏向装置５の周囲を取り巻く保持部材１５とこの保持部材１５と一体的に利用されることで多面鏡５ａを密閉するとともに、レーザビームＬＢａおよびＬＢｂを多面鏡５ａの各反射面に向けて透過する防塵ガラス２１４が配置されている。
【０１３４】
防塵ガラス２１４としては、ハーフミラー２１１と同一の材料 (この場合、ＢＫ７) で、厚さｔｇが２．５ｍｍの平行平板が利用される。なお、図３３ないし図３５に示されるように、光走査装置２０１においては、ハーフミラー２１１が傾けられる方向を正 (＋) とすると、防塵ガラス２１４が傾けられる方向および程度は、 (６) 式より、−３０°となる。また、図２および図３または図２２において既に説明したと同様に、防塵ガラス２１４は、入射面と出射面が副走査方向に対して所定の角度で傾きを持っていてもよい。
【０１３５】
次に、図３６を用いて、図２および図３に示した光走査装置に適用される第１の実施例としての光源 (すなわちレーザ素子) と光偏向装置との間の偏向前光学系の第２の変形例について詳細に説明する。なお、図２および図３を用いて既に説明したように、光走査装置３０１は、Ｎｉ (ｉは正の整数) を満たす２つ (Ｎ１＝Ｎ２＝Ｎ３＝２) のレーザ素子 (イエロー、マゼンタ、シアン) およびＮ４＝４ (黒) のレーザ素子を含み、色成分に色分解された画像データに対応するレーザビームを発生するＭ組み (Ｍは正の整数で，Ｍ＝４) すなわち第１ないし第４の光源３０３Ｙ，３０３Ｍ，３０３Ｃおよび３０３Ｂを有するが、図２２に示した例と同様に、簡略化のため、黒すなわちレーザビームＬＢに関する構成を抜き出して説明する。また、図２ならびに図３および図２２に示した構成と同様の構成には、３００を付加した符号を附して詳細な説明を省略する。なお、各有限レンズについては、図２２を用いて示した例と、ならびに、偏向後光学系３２１については、図２および図３を用いて既に説明した例と、それぞれ、実質的に、同一であるから、特別な条件を除いて説明を省略する。
【０１３６】
図３６に示されるように、光走査装置３０１は、光源としての黒第１ないし黒第４のレーザ３０３Ｂａ、３０３Ｂｂ、３０３Ｂｃおよび３０３Ｂｄを含む光源３０３Ｂ、ならびに、図示しないイエロー第１レーザ３０３Ｙａ、同第２レーザ３０３Ｙｂ、マゼンタ第１レーザ３０３Ｍａ、同第２レーザ３０３Ｍｂ、シアン第１レーザ３０３Ｃａ、同第２レーザ３０３Ｃｂを有している。
【０１３７】
黒第１レーザ３０３ＢａからのレーザビームＬＢａは、偏向前光学系３０７Ｂａの有限焦点レンズ３０８Ｂａにより所定の収束特性が与えられ、ミラー３０９Ｂａにより反射されて、第１のハーフミラー３１１Ｂ-1ならびにシリンダレンズ３１２Ｂのそれぞれを通過されて、光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面に案内される。
【０１３８】
黒第２レーザ３０３ＢｂからのレーザビームＬＢｂは、偏向前光学系３０７Ｂｂの有限焦点レンズ３０８Ｂｂにより所定の収束特性が与えられ、ミラー３０９Ｂｂにより反射されて、第２のハーフミラー３１１Ｂ−２に案内される。
【０１３９】
第２のハーフミラー３１１Ｂ−２に案内されたレーザビームＬＢｂは、ミラー３１１Ｂ−２を通過されたのち第１のハーフミラー３１１Ｂ−１で反射され、シリンダレンズ３１２Ｂを通過される。
【０１４０】
黒第３レーザ３０３ＢｃからのレーザビームＬＢｃは、偏向前光学系３０７Ｂｃの有限焦点レンズ３０８Ｂｃにより所定の収束特性が与えられ、ミラー３０９Ｂｃにより反射されて、第３のハーフミラー３１１Ｂ−３に案内される。
【０１４１】
第３のハーフミラー３１１Ｂ−３に案内されたレーザビームＬＢｃは、ミラー３１１Ｂ−３を通過されたのち第２のハーフミラー３１１Ｂ−２ならびに第１のハーフミラー３１１Ｂ−１で順に反射され、シリンダレンズ３１２Ｂを通過される。
【０１４２】
黒第４レーザ３０３ＢｄからのレーザビームＬＢｄは、偏向前光学系３０７Ｂｄの有限焦点レンズ３０８Ｂｄにより所定の収束特性が与えられ、ミラー３０９Ｂｄにより反射されて、第３のハーフミラー３１１Ｂ−３に案内される。ただし、このレーザビームＬＢｄは、ハーフミラーで反射されるのみで、透過したビームは、光偏向装置５へは入射しない。なお、第３のハーフミラー３１１Ｂ−３と有限焦点レンズ３０８Ｂｄとの間の任意の位置、たとえば、有限焦点レンズ３０８Ｂｄとミラー３０９Ｂｄとの間には、各レーザビームＬＢａ，ＬＢｂおよびＬＢｃのそれぞれがハーフミラーを通過されることに関連するコマ収差特性と同じコマ収差を発生させるためのコマ収差補償板３１７が配置され、第３のハーフミラー３１１Ｂ−３に案内されるレーザビームＬＢｄは、コマ収差補償板３１７を通過されたのち、第３のハーフミラー３１１Ｂ−３に入射される。
【０１４３】
第３のハーフミラー３１１Ｂ−３に入射されたレーザビームＬＢｄは、ミラー３１１Ｂ−３により反射され、第２のハーフミラー３１１Ｂ−２でさらに反射されて、第１のハーフミラー３１１Ｂ−１に案内される。
【０１４４】
第１のハーフミラー３１１Ｂ−１に案内されたレーザビームＬＢｄは、ミラー３１１Ｂ−１によりさらに反射されて、シリンダレンズ３１２Ｂに入射される。
【０１４５】
シリンダレンズ３１２Ｂと光偏向装置５との間には、光偏向装置５の周囲を取り巻く保持部材３１５とこの保持部材３１５と一体的に利用されることで多面鏡５ａを密閉する一方で、全てのレーザビームＬＢａ，ＬＢｂ，ＬＢｃ，ＬＢｄ，ＬＹａ，ＬＹｂ，ＬＭａ，ＬＭｂ，ＬＣａおよびＬＣｂを多面鏡５ａの各反射面に向けて透過する防塵ガラス３１４が配置され、シリンダレンズ３１２Ｂにより副走査方向にのみさらに収束性が与えられたそれぞれのレーザビームは、ガラス３１４を通って、多面鏡５ａの各反射面に案内される。
【０１４６】
以下、それぞれのハーフミラー３１１Ｂ−１，３１１Ｂ−２，３１１Ｂ−３ならびに防塵ガラス３１４およびコマ収差補償板３１７について詳細に説明する。
【０１４７】
第１のハーフミラー３１１Ｂ−１は、厚さｔｍ−１が５ｍｍに形成される。また、第１のハーフミラー３１１Ｂ−１は、レーザビームＬＢａの点線で示した部分が垂直入射時に比べて遅れて入射するように３０°傾けられて配置される。
【０１４８】
第２のハーフミラー３１１Ｂ−２は、厚さｔｍ−２が５ｍｍに形成される。また、第２のハーフミラー３１１Ｂ−２は、レーザビームＬＢｂの点線で示した部分が垂直入射時に比べて遅れて入射するように、すなわちハーフミラー３１１Ｂ−２を透過するビームから見てハーフミラー３１１Ｂ−１が傾けられる方向と同じ方向に、３０°傾けられて配置される。
【０１４９】
第３のハーフミラー３１１Ｂ−３は、厚さｔｍ−３が５ｍｍに形成される。また、第３のハーフミラー３１１Ｂ−３は、レーザビームＬＢｃの点線で示した部分が垂直入射時に比べて遅れて入射するように、３０°すなわちハーフミラー３１１Ｂ−３を透過するビームから見て第１のハーフミラー３１１Ｂ−１と実質的に同様に傾けられて配置される。
【０１５０】
コマ収差補償板３１７は、各ハーフミラー３１１Ｂ (−１，−２および−３) と実質的に等しい材質、たとえば、ＢＫ７により厚さｔｐが５ｍｍに形成され、レーザビームＬＢｄの点線で示した部分が垂直入射時に比べて遅れて入射するように、３０°傾けられて配置される。すなわち、第１ないし第３のレーザビームＬＢａ，ＬＢｂおよびＬＢｃは、シリンダレンズ３１２に入射されるまでの間に、それぞれ、ハーフミラーを１回通過されるに対し、第４のレーザビームＬＢｄは、全て反射 (平行平板を透過しない) でシリンダレンズ３１２に案内されることから、第４のレーザビームＬＢｄを、ハーフミラーに準じた特性が与えられた平行平板を透過させることにより、第１ないし第３のレーザビームＬＢａ，ＬＢｂおよびＬＢｃに対して各ハーフミラーから与えられるコマ収差と等しいコマ収差を与えることにより、すべてのコマ収差を等しくしている。
【０１５１】
防塵ガラス３１４は、厚さｔｇが５ｍｍに且つ各ハーフミラー３１１Ｂ （−１，−２および−３） と等しい材質 （たとえば、ＢＫ７） により形成され、第１のハーフミラー３１１Ｂ−１が傾けられる方向に対して逆の方向に、すなわち、点線で示した部分が垂直入射時に比べて進んで入射されるように、３０°傾けられて配置される。なお、防塵ガラス３１４は、既に説明した他の例に準じて、副走査方向に、僅かに傾きを持つウェッジプレートでもよい。
【０１５２】
以下、防塵ガラス３１４によりもたらされる効果について、詳細に説明する。なお、比較のため、第１の実施例の結像特性を示す図４ないし図６、図７ないし図９ならびに図１０ないし図１２の各グラフに同一スケールで、重ねて示す。
【０１５３】
図４ないし図６ (図４ないし図６は、イエロー第１レーザ３ＹａからのレーザビームＬＹａに関する結像特性を示すが、既に説明したように、黒第１レーザ３Ｂａにより出射レーザビームＬＢａは、上述したイエロー第１レーザ３Ｙａと実質的に等しい特性を有する) のそれぞれにおいて、曲線ＤＹＭＡＸｇは、主走査方向の最大ビーム径の変化を、曲線ＤＹＭＩＮｇは、主走査方向の最小ビーム径の変化を、曲線ＤＺＭＡＸｇは、副走査方向の最大ビーム径の変化を、曲線ＤＺＭＩＮｇは、副走査方向の最小ビーム径の変化を、曲線ＦＬＲＹＭＡＸｇは、主走査方向の最大フレア量の変化を、ならびに、曲線ＦＬＲＺＭＡＸｇは、副走査方向の最大フレア量を、それぞれ、示す。また、図７ないし図９には、図４ないし図６と同一の条件に関し、図３６では図示されていないマゼンタ第１レーザ３０３ＭａからのレーザビームＬＭａの特性を、図１０ないし図１２には、図４ないし図６と同一の条件に関し、図３６では図示されていないシアン第１レーザ３０３ＣａのレーザビームＬＣａの特性を、それぞれ、示すものである。なお、各曲線の表示については、図４ないし図６と同様であるから、詳細な説明は省略する。
【０１５４】
以上説明したように、図３６に示した光走査装置３０１によれば、図４ないし図６、図７ないし図９ならびに図１０ないし図１２から明らかなように、第１の実施例 (図２および図３) において改善の余地が残されていた主走査方向の結像特性が改善される。また、フレア量も、主走査方向および副走査方向の双方ともに、全体レベルで改善されていることが認められる。
【０１５５】
次に、図３７を用いて、図２および図３に示した光走査装置に適用される第１の実施例としての光源 (すなわちレーザ素子) と光偏向装置との間の偏向前光学系の第３の変形例について詳細に説明する。なお、図２および図３を用いて既に説明したように、光走査装置４０１は、Ｎｉ (ｉは正の整数) を満たす２つ (Ｎ１＝Ｎ２＝Ｎ３＝２) のレーザ素子 (イエロー、マゼンタ、シアン) およびＮ４＝４ (黒) のレーザ素子を含み、色成分に色分解された画像データに対応するレーザビームを発生するＭ組み (Ｍは正の整数で，Ｍ＝４) すなわち第１ないし第４の光源４０３Ｙ，４０３Ｍ，４０３Ｃおよび４０３Ｂを有するが、図３６に示した例と同様に、簡略化のため、黒すなわちレーザビームＬＢに関する構成を抜き出して説明する。また、図２ならびに図３および図２２または図３６に示した構成と同様の構成には、４００を付加した符号を附して詳細な説明を省略する。なお、各有限レンズについては、図２２を用いて示した例と同一であるから、また、偏向後光学系３２１については、図２および図３を用いて既に説明した例と同一であるから、特別な条件を除いて説明を省略する。
【０１５６】
図３７に示されるように、光走査装置４０１は、光源としての黒第１ないし黒第４のレーザ４０３Ｂａ、４０３Ｂｂ、４０３Ｂｃおよび４０３Ｂｄを含む光源４０３Ｂ、ならびに、図示しないイエロー第１レーザ、同第２レーザ、マゼンタ第１レーザ、同第２レーザ、シアン第１レーザ、同第２レーザを有している。
【０１５７】
黒第１レーザ４０３ＢａからのレーザビームＬＢａは、偏向前光学系４０７Ｂａの有限焦点レンズ４０８Ｂａにより所定の収束特性が与えられ、コマ収差補償板４１７−１を通過されて、ミラー４０９Ｂａに案内される。ミラー４０９Ｂａに案内されたレーザビームＬＢａは、第１のハーフミラー４１１Ｂ−１ならびにシリンダレンズ４１２Ｂのそれぞれを通過されて、光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面に案内される。
【０１５８】
黒第２レーザ４０３ＢｂからのレーザビームＬＢｂは、偏向前光学系４０７Ｂｂの有限焦点レンズ４０８Ｂｂにより所定の収束特性が与えられ、コマ収差補償板４１７−２を通過されて、ミラー４０９ｂに案内される。ミラー４０９Ｂｂに案内されたレーザビームＬＢｂは、ミラー４０９Ｂｂにより反射されて、第２のハーフミラー４１１Ｂ−２に案内される。
【０１５９】
第２のハーフミラー４１１Ｂ−２に案内されたレーザビームＬＢｂは、ミラー４１１Ｂ−２を通過されたのち第１のハーフミラー４１１Ｂ−１で反射され、シリンダレンズ４１２Ｂを通過される。
【０１６０】
黒第３レーザ４０３ＢｃからのレーザビームＬＢｃは、偏向前光学系４０７Ｂｃの有限焦点レンズ４０８Ｂｃにより所定の収束特性が与えられ、コマ収差補償板４１７−３を通過されたのちミラー４０９Ｂｃにより反射されて、第３のハーフミラー４１１Ｂ−３に案内される。
【０１６１】
第３のハーフミラー４１１Ｂ−３に案内されたレーザビームＬＢｃは、ミラー４１１Ｂ−３を通過され、第２のハーフミラー４１１Ｂ−２および第１のハーフミラー４１１Ｂ−１のそれぞれにより、順に反射されて、シリンダレンズ４１２Ｂを通過される。
【０１６２】
黒第４レーザ４０３ＢｄからのレーザビームＬＢｄは、偏向前光学系４０７Ｂｄの有限焦点レンズ４０８Ｂｄにより所定の収束特性が与えられ、ミラー４０９Ｂｄ、第３のハーフミラー４１１Ｂ−３、第２のハーフミラー４１１Ｂ−２ならびに第１のハーフミラー４１１Ｂ−１のそれぞれで反射されて、シリンダレンズ４１２Ｂに入射される。従って、レーザ４０３ＢｄからのレーザビームＬＢｄは、コマ収差補償板およびハーフミラーを１枚も透過されることなく光偏向装置５に案内される。
【０１６３】
以下、それぞれのコマ収差補償板４１７Ｂ−１，４１７Ｂ−２，４１７Ｂ−３およびハーフミラー４１１Ｂ−１，４１１Ｂ−２，４１１Ｂ−３について詳細に説明する。
【０１６４】
第１のコマ収差補償板４１７Ｂ−１は、厚さｔｐ−１が５ｍｍに形成される。また、第１のコマ収差補償板４１７Ｂ−１は、レーザビームＬＢａの点線部分が垂直入射時に比べて早く到達する方向へ３０°傾けられて配置される。
【０１６５】
第２のコマ収差補償板４１７Ｂ−２は、厚さｔｐ−２が５ｍｍに形成される。また、第２のコマ収差補償板４１７Ｂ−２は、レーザビームＬＢｂの点線部分が垂直入射時に比べて早く到達する方向、すなわち透過ビームから見て第１のコマ収差補償板４１７Ｂ−１が傾けられる方向と同じ方向に３０°傾けられて配置される。
【０１６６】
第３のコマ収差補償板４１７Ｂ−３は、厚さｔｐ−３が５ｍｍに形成される。また、第３のコマ収差補償板４１７Ｂ−３は、レーザビームＬＢｃの点線部分が垂直入射時に比べて早く到達する方向へ３０°すなわち第１のコマ収差補償板４１７Ｂ−１と同一方向に傾けられて配置される。
【０１６７】
第１のハーフミラー４１１Ｂ−１は、厚さｔｍ−１が５ｍｍに形成される。また、第１のハーフミラー４１１Ｂ−１は、これを透過するレーザビームＬＢａの点線部分が垂直入射時に比べて遅く到達する方向に３０°傾けられて配置される。従って、レーザ４０３Ｂａを出射されたレーザビームＬＢａは、そのレーザビームＬＢａから見て互いに逆向きの方向に傾けられたコマ収差補償板４１７Ｂ−１とハーフミラー４１１Ｂ−１のそれぞれを透過して光偏向装置５に案内される （コマ収差補償板４１７Ｂ−１とハーフミラー４１１Ｂ−１の傾きの方向を明確にするために、ミラー４０９Ｂａを取り除いた状態で展開した位置を点線で示す） 。
【０１６８】
第２のハーフミラー４１１Ｂ−２は、厚さｔｍ−２が５ｍｍに形成される。また、第２のハーフミラー４１１Ｂ−２は、レーザビームＬＢｂの点線部分が垂直入射時に比べて遅く到達する方向、すなわち第１のハーフミラー４１１Ｂ−１が傾けられる方向と同じ方向に３０°傾けられて配置される。従って、レーザ４０３Ｂｂを出射されたレーザビームＬＢｂは、互いに逆向きの方向に傾けられたコマ収差補償板４１７Ｂ−２とハーフミラー４１１Ｂ−２のそれぞれを透過し、さらにハーフミラー４１１Ｂ−１で反射されて光偏向装置５に案内される （コマ収差補償板４１７Ｂ−２とハーフミラー４１１Ｂ−２の傾きの方向を明確にするために、ミラー４０９Ｂｂを取り除いた状態で展開した位置を点線で示す） 。
【０１６９】
第３のハーフミラー４１１Ｂ−３は、厚さｔｍ−３が５ｍｍに形成される。また、第３のハーフミラー４１１Ｂ−３は、レーザビームＬＢｃの点線部分が垂直入射時に比べて遅く到達する方向へ３０°すなわち第１のハーフミラー４１１Ｂ−１と同一方向に傾けられて配置される。従って、レーザ４０３Ｂｃを出射されたレーザビームＬＢｃは、互いに逆向きに傾けられたコマ収差補償板４１７Ｂ−３とハーフミラー４１１Ｂ−３のそれぞれを透過し、ハーフミラー４１１Ｂ−２および４１１Ｂ−１で反射されて光偏向装置５に案内される （コマ収差補償板４１７Ｂ−３とハーフミラー４１１Ｂ−３の傾きの方向を明確にするために、ミラー４０９Ｂｃを取り除いた状態で展開した位置を点線で示す） 。
【０１７０】
次に、図３７に示した光走査装置４０１によりもたらされる効果について、詳細に説明する。
【０１７１】
光走査装置４０１によれば、光偏向装置５に案内されるそれぞれのレーザビームは、互いに逆向きに傾けられたコマ収差補償板とハーフミラーのそれぞれを透過されることから、第１の実施例 (図２および図３) において改善の余地が残されていた主走査方向の結像特性を改善できる。また、フレア量も、主走査方向および副走査方向の双方ともに、全体レベルで改善されていることが認められる。なお、光走査装置４０１により提供される結像特性は、比較のため、第１の実施例の結像特性を示す図４ないし図６、図７ないし図９ならびに図１０ないし図１２の各グラフに同一スケールで、重ねて示す。
【０１７２】
図４ないし図６ (図４ないし図６は、イエロー第１レーザ３ＹａからのレーザビームＬＹａに関する結像特性を示すが、既に説明したように、黒第１レーザ３Ｂａにより出射レーザビームＬＢａは、上述したイエロー第１レーザ３Ｙａと実質的に等しい特性を有する) のそれぞれにおいて、曲線ＤＹＭＡＸｈは、主走査方向の最大ビーム径の変化を、曲線ＤＹＭＩＮｈは、主走査方向の最小ビーム径の変化を、曲線ＤＺＭＡＸｈは、副走査方向の最大ビーム径の変化を、曲線ＤＺＭＩＮｈは、副走査方向の最小ビーム径の変化を、曲線ＦＬＲＹＭＡＸｈは、主走査方向の最大フレア量の変化を、ならびに、曲線ＦＬＲＺＭＡＸｈは、副走査方向の最大フレア量を、それぞれ、示す。また、図７ないし図９には、図４ないし図６と同一の条件に関し、図３７では図示されていないマゼンタ第１レーザ３ＭａからのレーザビームＬＭａの特性を、図１０ないし図１２には、図４ないし図６と同一の条件に関し、図３７では図示されていないシアン第１レーザ３ＣａのレーザビームＬＣａの特性を、それぞれ、示すものである。なお、各曲線の表示については、図４ないし図６と同様であるから、詳細な説明は省略する。
【０１７３】
図３８は、図２および図３に示した光走査装置に適用される第１の実施例としての光源 (すなわちレーザ素子) と光偏向装置との間の偏向前光学系の第４の変形例について詳細に説明する。なお、図２および図３を用いて既に説明したように、光走査装置５０１は、Ｎｉ (Ｎｉは正の整数) を満たす２つ (Ｎ１＝Ｎ２＝Ｎ３＝２) のレーザ素子 (イエロー、マゼンタ、シアン) およびＮ４＝４ (黒) のレーザ素子を含み、色成分に色分解された画像データに対応するレーザビームを発生するＭ組み (Ｍは正の整数で，Ｍ＝４) すなわち第１ないし第４の光源５０３Ｙ，５０３Ｍ，５０３Ｃおよび５０３Ｂを有するが、図２２に示した例と同様に、簡略化のため、黒すなわちレーザビームＬＢに関する構成を抜き出して説明する。また、図２ならびに図３および図２２に示した構成と同様の構成には、５００を付加した符号を附して詳細な説明を省略する。なお、各有限レンズについては、図２２を用いて示した例と、ならびに、偏向後光学系５２１については、図２および図３を用いて既に説明した例と、それぞれ、実質的に、同一であるから、特別な条件を除いて説明を省略する。
【０１７４】
光走査装置５０１は、光源としての黒第１ないし黒第４のレーザ５０３Ｂａ、５０３Ｂｂ、５０３Ｂｃおよび５０３Ｂｄを含む光源５０３Ｂ、ならびに、図示しないイエロー第１レーザ５０３Ｙａ、同第２レーザ５０３Ｙｂ、マゼンタ第１レーザ５０３Ｍａ、同第２レーザ５０３Ｍｂ、シアン第１レーザ５０３Ｃａ、同第２レーザ５０３Ｃｂを有している。
【０１７５】
黒第１レーザ５０３ＢａからのレーザビームＬＢａは、偏向前光学系５０７Ｂａの有限焦点レンズ５０８Ｂａにより所定の収束特性が与えられ、ミラー３０９Ｂａにより反射されて、第１のハーフミラー５１１Ｂ−１ならびにシリンダレンズ５１２Ｂのそれぞれを通過されて、光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面に案内される。
【０１７６】
黒第２レーザ５０３ＢｂからのレーザビームＬＢｂは、偏向前光学系５０７Ｂｂの有限焦点レンズ５０８Ｂｂにより所定の収束特性が与えられ、ミラー５０９Ｂｂにより反射されて、第２のハーフミラー５１１Ｂ−２に案内される。
【０１７７】
第２のハーフミラー５１１Ｂ−２に案内されたレーザビームＬＢｂは、ミラー５１１Ｂ−２を通過されたのち第１のハーフミラー５１１Ｂ−１で反射され、シリンダレンズ５１２Ｂを通過される。
【０１７８】
黒第３レーザ５０３ＢｃからのレーザビームＬＢｃは、偏向前光学系５０７Ｂｃの有限焦点レンズ５０８Ｂｃにより所定の収束特性が与えられ、ミラー５０９Ｂｃにより反射されて、第３のハーフミラー５１１Ｂ−３に案内される。
【０１７９】
第３のハーフミラー５１１Ｂ−３に案内されたレーザビームＬＢｃは、ミラー５１１Ｂ−３を通過されたのち第２のハーフミラー５１１Ｂ−２ならびに第１のハーフミラー５１１Ｂ−１により順に反射され、シリンダレンズ５１２Ｂを通過される。
【０１８０】
黒第４レーザ５０３ＢｄからのレーザビームＬＢｄは、偏向前光学系５０７Ｂｄの有限焦点レンズ５０８Ｂｄにより所定の収束特性が与えられ、ミラー５０９Ｂｄにより反射されて、第３のハーフミラー５１１Ｂ−３に案内される。
【０１８１】
第３のハーフミラー５１１Ｂ−３に入射されたレーザビームＬＢｄは、ミラー５１１Ｂ−３により反射され、第２のハーフミラー５１１Ｂ−２でさらに反射されて、第１のハーフミラー５１１Ｂ−１に案内される。
【０１８２】
第１のハーフミラー５１１Ｂ−１に案内されたレーザビームＬＢｄは、ミラー５１１Ｂ−１によりさらに反射されて、シリンダレンズ５１２Ｂに入射される。
【０１８３】
シリンダレンズ５１２Ｂと光偏向装置５との間には、光偏向装置５の周囲を取り巻く保持部材５１５とこの保持部材５１５と一体的に利用されることで多面鏡５ａを密閉する一方で、全てのレーザビームＬＢａ，ＬＢｂ，ＬＢｃ，ＬＢｄ，ＬＹａ，ＬＹｂ，ＬＭａ，ＬＭｂ，ＬＣａおよびＬＣｂを多面鏡５ａの各反射面に向けて透過する防塵ガラス５１４が配置され、シリンダレンズ５１２Ｂにより副走査方向にのみさらに収束性が与えられたそれぞれのレーザビームは、ガラス５１４を通って、多面鏡５ａの各反射面に案内される。
【０１８４】
以下、それぞれのハーフミラー５１１Ｂ−１，５１１Ｂ−２，５１１Ｂ−３ならびに防塵ガラス５１４について詳細に説明する。
【０１８５】
第１のハーフミラー５１１Ｂ−１は、厚さｔｍ−１が５ｍｍに形成される。また、第１のハーフミラー５１１Ｂ−１は、レーザビームＬＢａの点線部分が垂直入射時に比べて遅く到達する方向へ３０°傾けられて配置される。
【０１８６】
第２のハーフミラー５１１Ｂ−２は、厚さｔｍ−２が５ｍｍに形成される。また、第２のハーフミラー５１１Ｂ−２は、レーザビームＬＢｂの点線部分が垂直入射時に比べて遅く到達する方向、すなわち第１のハーフミラー５１１Ｂ−１が傾けられる方向と同じ方向に３０°傾けられて配置される。
【０１８７】
第３のハーフミラー５１１Ｂ−３は、厚さｔｍ−３が５ｍｍに形成される。また、第３のハーフミラー５１１Ｂ−３は、レーザビームＬＢｃの点線部分が垂直入射時に比べて遅く到達する方向へ３０°すなわち第１のハーフミラー５１１Ｂ−１と実質的に同様に傾けられて配置される。
【０１８８】
防塵ガラス５１４は、厚さｔｇが２．５ｍｍで、各ハーフミラー５１１Ｂ−１，５１１Ｂ−２および５１１Ｂ−３と等しい材質 （ＢＫ７） により形成され、第１のハーフミラー５１１Ｂ−１が傾けられる方向に対して逆の方向に、すなわち、点線部分が垂直入射時に比べて早く防塵ガラス５１４に到達する方向に３０°傾けられて配置される。すなわち、防塵ガラス５１４は、光偏向装置５の多面鏡５ａとシリンダレンズ５１２との間に、既に説明した （６） 式を満たすよう、配置される。なお、防塵ガラス５１４は、既に説明した他の例に準じて、副走査方向に、僅かに傾きをもつウェッジプレートでもよい。
【０１８９】
なお、防塵ガラス５１４によりもたらされる結像特性は、図３６に示した光走査装置３０１により提供される結像特性と概ね一致されることから、詳細な説明を省略する。すなわち、図４ないし図６、図７ないし図９および図１０ないし図１２のそれぞれにおいて、主走査方向の最大ビーム径の変化は、曲線ＤＹＭＡＸｇで、主走査方向の最小ビーム径の変化は、曲線ＤＹＭＩＮｇで、副走査方向の最大ビーム径の変化は、曲線ＤＺＭＡＸｇで、副走査方向の最小ビーム径の変化は、曲線ＤＺＭＩＮｇで、主走査方向の最大フレア量の変化は、曲線ＦＬＲＹＭＡＸｇで、ならびに、副走査方向の最大フレア量は、曲線ＦＬＲＺＭＡＸｇで、それぞれ、示される。
【０１９０】
次に、図２および図３に示した光走査装置に適用される第２の実施例としての偏向後光学系の第１の変形例について (識別のため各要素に６００を付加した符号を付して) 詳細に説明する。なお、第１および第２の結像レンズ６３０ａおよび６３０ｂが配置される状態は、図面上で、実質的に、図２および図３を用いて既に説明した例と同様であるから、具体的な光学特性についてのみ、表４および表５を用いて以下に説明する。
【０１９１】
図示しない偏向後光学系６２１は、１組の結像レンズ６３０を有している。
【０１９２】
結像レンズ６３０は、第１および第２の結像レンズ６３０ａ，６３０ｂを含む２枚組みレンズであって、表４および表５ならびに数式 (ＺＺ) を用いて以下に示す光学特性および形状が与えられている。なお、それぞれの結像レンズ６３０ａおよび６３０ｂは、いずれも、像面からの距離よりも光偏向装置の多面鏡の各反射面の反射点からの距離が短くなるよう規定された所定の位置に配置されている。
【表４】
2010256916.tif 000011
【０１９３】
【表５】
2010256916.tif 000012
【０１９４】
図３９ないし図４１は、表４および表５に示した光学特性が与えられた偏向後光学系６２１によりレーザビームＬＣが結像される状態を示すグラフである。なお、各グラフにおいては、図１０ないし図１２で説明したと同様に、第１の結像レンズ６３０ａあるいは第２の結像レンズ６３０ｂもしくはその双方を意図的に取り除いて、各結像レンズ６３０ａ，６３０ｂにより結像特性が改善される状態を示すグラフである。また、レーザビームＬＢ，ＬＹおよびＬＭのそれぞれに関しては、図１３ないし図１５および図１６ないし図１８に示した第２の実施例に類似の結果となることから、詳細な説明を省略する。
【０１９５】
図３９は、レーザビームＬＭ (ＬＭａとＬＭｂとが所定の副走査方向に間隔で配列されている) に関し、主走査方向のデフォーカス量 (結像位置の変化量) と結像レンズ６３０を取り除いた状態の主走査方向位置との関係を示し、曲線ＦＳＹ０は、第１および第２の結像レンズ６３０ａおよび６３０ｂのそれぞれを取り外した状態、曲線ＦＳＹ１は、第２の結像レンズ６３０ｂのみを取り外した (同第１の結像レンズ６３０ａのみ利用した) 状態ならびに曲線ＦＳＹ２は、２枚のレンズ６３０ａおよび６３０ｂのそれぞれをセットした状態に対応される。
【０１９６】
図４０は、同レーザビームＬＭに関し、副走査方向のデフォーカス量と主走査方向位置との関係を示すものであって、曲線ＦＳＺ０は、第１および第２の結像レンズ６３０ａ，６３０ｂのそれぞれを取り外した状態、曲線ＦＳＺ１は、第２の結像レンズ６３０ｂのみを取り外した (第１の結像レンズ６３０ａのみをセットした) 状態、ならびに、曲線ＦＳＺ２は、第１および第２のレンズ６３０ａ，６３０ｂのそれぞれをセットした状態の結像位置の変化に対応される。
【０１９７】
図４１は、同レーザビームＬＭに関し、主走査方向の実際の結像位置と理論上の結像位置との差をビーム位置修正量とした主走査方向の位置との関係を示し、曲線Ｙ０は、第１および第２の結像レンズ６３０ａおよび６３０ｂのそれぞれを取り外した状態、曲線Ｙ１は、第２の結像レンズ６３０ｂのみを取り外した (同第１の結像レンズ６３０ａのみをセットした) 状態ならびに曲線Ｙ２は、第１，第２のレンズ６３０ａ，６３０ｂのそれぞれをセットした状態に対応される。
【０１９８】
図３９に示されるように、偏向後光学系６２１の結像レンズ６３０を意図的に外すと、光源から出射されたレーザビームは、それぞれ、偏向前光学系６０７により、主走査方向に関し、像面よりも遠方に結像される (ＦＳＹ０) 。ここで、第１の結像レンズ６３０ａのみを挿入すると、結像レンズ６３０ａの中央付近を通過されるレーザビームは、ＦＹ０よりも光偏向装置５寄りに結像される。一方、結像レンズ６３０ａの端部付近を通過されるレーザビームは、ＦＳＹ０よりも、光偏向装置５の反対側に結像される。すなわち、第１の結像レンズ６３０ａは、レンズ中央付近においては、主走査方向の結像位置を光偏向装置側に移動させることのできるパワーを有し、レンズ端部付近では、結像位置を光偏向装置と反対側に動かす作用を有する (ＦＳＹ１) 。また、第２の結像レンズ６３０ｂをセットすると、第１の結像レンズ６３０ａの中央付近を通過されたレーザビームおよび端部付近を通過されたレーザビームのそれぞれは、所定の像面に、実質的に、直線状に結像される。すなわち、第２の結像レンズ６３０ｂは、レンズ中央付近において、主走査方向の結像位置を光偏向装置と反対側に移動させることのできるパワーを有し、レンズ端部付近では、結像位置を光偏向装置側に動かす作用を有する。換言すると、第２の結像レンズ６３０ｂは、主走査方向に関し、レンズ中心から離れるに従ってパワーが増大されるよう形成されている (ＦＳＹ２)。これにより、温度および湿度が変動した場合であっても、結像位置の変動の少ない偏向後光学系が提供される。
【０１９９】
図４０に示されるように、偏向後光学系６２１の結像レンズ６３０を意図的に外すと、光源から出射されたレーザビームは、それぞれ、偏向前光学系により、主走査方向と直交する副走査方向に関し、光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の反射点近傍に結像される (ＦＳＺ０) 。このとき、第１の結像レンズ６３０ａのみを挿入すると、レンズの概ね中央を通過されるレーザビームは、光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の反射点よりもさらに偏向前光学系寄り (偏向前結像光学系内) に結像される。換言すると、第１の結像レンズ６３０ａは、結像位置を像面から遠のく方向に移動させる作用を有する。なお、第１の結像レンズ６３０ａの副走査方向の結像位置の移動作用は、レンズの端部付近に比較して (レンズ) 中央付近で強められている (ＦＳＺ１) 。また、第２の結像レンズ６３０ｂが挿入されることで、第１の結像レンズの中央付近ならびに端部付近を通過されたレーザビームのそれぞれは、所定の像面に、実質的に、直線状に結像される。すなわち、第２の結像レンズ６３０ｂは、レンズの主走査方向の全域において、副走査方向の結像位置を像面側に移動させることのできるパワーを有する。換言すると、第２の結像レンズ６３０ｂの副走査方向のパワーは、レンズの端部付近に比較して中央付近が強く設定されている (ＦＳＺ２) 。これにより、光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の角度の設定値からの変動すなわち面倒れに対する補正量が大きく、温度および湿度が変動した場合であっても、結像位置の変動の少ない偏向後光学系が提供される。
【０２００】
図４１に示されるように、偏向後光学系の結像レンズを意図的に外すと、光源から出射されたレーザビームは、それぞれ、偏向前光学系により、結像レンズ６３０が存在する場合に、概ね、レンズの中心付近に対応される位置を通過するレーザビームに関しては、概ね、所定の像面に結像される (Ｙ０) 。ここで、第１の結像レンズ６３０ａのみを挿入すると、レンズの中央付近を通過されるレーザビームは、レンズの主走査方向に関して概ね等しい位置に結像され、端部付近を通過されるレーザビームは、レーザビームが通過された主走査方向の位置とレンズの主走査方向の中心との間の間隔に概ね比例して、レンズの中央に向けてシフトされて結像される (Ｙ１) 。また、第２の結像レンズ６３０ｂをさらに挿入すると、レンズの中央付近を通過されるレーザビームは、同様に、主走査方向に関して概ね等しい位置に結像され、一方で、端部付近を通過されるレーザビームは、レーザビームが通過された主走査方向の位置とレンズの主走査方向の中心との間の間隔に概ね比例して、レンズの中央に向けて、さらにシフトされる (Ｙ２) 。すなわち、第１，第２の結像レンズ６３０ａ，６３０ｂは、いづれも、レンズの中心からの主走査方向の距離が増大されるにつれて、主走査方向に関し、レーザビームを主走査方向の中心に向けて移動させる作用を有する。このレーザビームを移動させる作用は、レンズの中心からの主走査方向の距離が増大されるにつれて、所定の関数で増大される。従って、レーザビームが主走査方向に偏向される際の等速性に優れ、温度および湿度の変動による主走査方向の位置の変動が低減される。
【０２０１】
以上説明したように、図２および図３に示した光走査装置に類似した光学要素を含む光走査装置６０１における結像レンズ６３０に、表４および表５に示した光学特性を与えることにより、図３９ないし図４１に詳述したように、２枚組みのプラスチックレンズによっても、温度および湿度の変動に依存して主走査方向のデフォーカス量、副走査方向のデフォーカス量ならびに主走査方向のレーザビームの位置が変動しない偏向後光学系を提供できる。
【０２０２】
また、上述した結像レンズ６３０すなわち第１および第２の結像レンズ６３０ａ，６３０ｂは、それぞれ、像面からの距離に比較して光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の反射点からの距離が短くなるよう規定された位置すなわち光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の反射点と像面との間の距離の中心よりも光偏向装置５寄りに配置されていることから、光走査装置の大きさを低減できる。
【０２０３】
次に、図２および図３に示した光走査装置に適用される第２の実施例としての偏向後光学系の第２の変形例について (識別のため各要素に７００を付加した符号を付して) 詳細に説明する。なお、第１および第２の結像レンズ７３０ａおよび７３０ｂが配置される状態は、図面上で、実質的に、図２および図３を用いて既に説明した例と同様であるから、具体的な光学特性についてのみ、表６および表７を用いて以下に説明する。
【０２０４】
図示しない偏向後光学系７２１は、１組の結像レンズ７３０を有している。
【０２０５】
結像レンズ７３０は、第１および第２の結像レンズ７３０ａ，７３０ｂを含む２枚組みレンズであって、表６および表７ならびに数式 (ＡＡ) を用いて以下に示す光学特性および形状が与えられている。なお、それぞれの結像レンズ７３０ａおよび７３０ｂは、いずれも、像面からの距離よりも光偏向装置の多面鏡の各反射面の反射点からの距離が短くなるよう規定された所定の位置に配置されている。
【表６】
2010256916.tif 000013
【０２０６】
【表７】
2010256916.tif 000014
【０２０７】
図４２ないし図４４は、表６および表７に示した光学特性が与えられた偏向後光学系７２１によりレーザビームＬＭが結像される状態を示すグラフである。なお、各グラフにおいては、図１０ないし図１２で説明したと同様に、第１の結像レンズ７３０ａあるいは第２の結像レンズ７３０ｂもしくはその双方を意図的に取り除いて、各結像レンズ７３０ａ，７３０ｂにより結像特性が改善される状態を示すグラフである。また、レーザビームＬＢ，ＬＹおよびＬＣのそれぞれに関しては、図１３ないし図１５および図１６ないし図１８に示した第２の実施例に類似の結果となることから、詳細な説明を省略する。
【０２０８】
図４２は、レーザビームＬＭ (ＬＭａとＬＭｂとが所定の副走査方向に間隔で配列されている) に関し、主走査方向のデフォーカス量 (結像位置の変化量) と結像レンズ７３０を取り除いた状態の主走査方向位置との関係を示し、曲線ＦＳＹ０は、第１および第２の結像レンズ７３０ａおよび７３０ｂのそれぞれを取り外した状態、曲線ＦＳＹ１は、第２の結像レンズ７３０ｂのみを取り外した (同第１の結像レンズ７３０ａのみ利用した) 状態ならびに曲線ＦＳＹ２は、２枚のレンズ７３０ａおよび７３０ｂのそれぞれをセットした状態に対応される。
【０２０９】
図４３は、同レーザビームＬＭに関し、副走査方向のデフォーカス量と主走査方向位置との関係を示すものであって、曲線ＦＳＺ０は、第１および第２の結像レンズ７３０ａ，７３０ｂのそれぞれを取り外した状態、曲線ＦＳＺ１は、第２の結像レンズ７３０ｂのみを取り外した (第１の結像レンズ７３０ａのみをセットした) 状態、ならびに、曲線ＦＳＺ２は、第１および第２のレンズ７３０ａ，７３０ｂのそれぞれをセットした状態の結像位置の変化に対応される。
【０２１０】
図４４は、同レーザビームＬＹに関し、主走査方向の実際の結像位置と理論上の結像位置との差をビーム位置修正量とした主走査方向の位置との関係を示し、曲線Ｙ０は、第１および第２の結像レンズ７３０ａおよび７３０ｂのそれぞれを取り外した状態、曲線Ｙ１は、第２の結像レンズ７３０ｂのみを取り外した (同第１の結像レンズ７３０ａのみをセットした) 状態ならびに曲線Ｙ２は、第１，第２のレンズ７３０ａ，７３０ｂのそれぞれをセットした状態に対応される。
【０２１１】
図４２に示されるように、偏向後光学系７２１の結像レンズ７３０を意図的に外すと、光源から出射されたレーザビームは、それぞれ、偏向前光学系７０７により、主走査方向に関し、像面よりも遠方に結像される (ＦＳＹ０) 。ここで、第１の結像レンズ７３０ａのみを挿入すると、結像レンズ７３０ａの中央付近を通過されるレーザビームは、ＦＳ０よりも光偏向装置５寄りに結像される。一方、結像レンズ７３０ａの端部付近を通過されるレーザビームは、ＦＳＹ０よりも光偏向装置と反対側へシフトに結像される。すなわち、第１の結像レンズ７３０ａは、レンズ中央付近においては、主走査方向の結像位置を光偏向装置側に移動させることのできるパワーを有し、レンズ端部付近では、結像位置を光偏向装置と反対側に動かす作用を有する (ＦＳＹ１) 。また、第２の結像レンズ７３０ｂをセットすると、第１の結像レンズ７３０ａの中央付近を通過されたレーザビームおよび端部付近を通過されたレーザビームのそれぞれは、所定の像面に、実質的に、直線状に結像される。すなわち、第２の結像レンズ７３０ｂは、レンズ中央付近において、主走査方向の結像位置を像面側に移動させることのできるパワーを有し、レンズ端部付近では、結像位置を光偏向装置側に動かす作用を有する。換言すると、第２の結像レンズ７３０ｂは、主走査方向に関し、レンズ中心から離れるに従ってパワーが増大されるよう形成されている (ＦＳＹ２) 。これにより、温度および湿度が変動した場合であっても、結像位置の変動の少ない偏向後光学系が提供される。
【０２１２】
図４３に示されるように、偏向後光学系７２１の結像レンズ７３０を意図的に外すと、光源から出射されたレーザビームは、それぞれ、偏向前光学系により、主走査方向と直交する副走査方向に関し、光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の反射点近傍に結像される (ＦＳＺ０) 。このとき、第１の結像レンズ７３０ａのみを挿入すると、レンズの概ね中央を通過されるレーザビームは、光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の反射点よりもさらに偏向前光学系寄り (偏向前結像光学系内) に結像される。換言すると、第１の結像レンズ７３０ａは、結像位置を像面から遠のく方向に移動させる作用を有する。なお、第１の結像レンズ７３０ａの副走査方向の結像位置の移動作用は、レンズの端部付近に比較して (レンズ) 中央付近で強められている (ＦＳＺ１) 。また、第２の結像レンズ７３０ｂが挿入されることで、第１の結像レンズの中央付近ならびに端部付近を通過されたレーザビームのそれぞれは、所定の像面に、実質的に、直線状に結像される。すなわち、第２の結像レンズ７３０ｂは、レンズの主走査方向の全域において、副走査方向の結像位置を像面側に移動させることのできるパワーを有する。換言すると、第２の結像レンズ７３０ｂの副走査方向のパワーは、レンズの端部付近に比較して中央付近が強く設定されている (ＦＳＺ２) 。これにより、光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の角度の設定値からの変動すなわち面倒れに対する補正量が大きく、温度および湿度が変動した場合であっても、結像位置の変動の少ない偏向後光学系が提供される。
【０２１３】
図４４に示されるように、偏向後光学系の結像レンズを意図的に外すと、光源から出射されたレーザビームは、それぞれ、偏向前光学系により、結像レンズ７３０が存在する場合に、概ね、レンズの中心付近に対応される位置を通過するレーザビームに関しては、概ね、所定の像面に結像される (Ｙ０) 。ここで、第１の結像レンズ７３０ａのみを挿入すると、レンズの中央付近を通過されるレーザビームは、レンズの主走査方向に関して概ね等しい位置に結像され、端部付近を通過されるレーザビームは、レーザビームが通過された主走査方向の位置とレンズの主走査方向の中心との間の間隔に概ね比例して、レンズの中央に向けてシフトされて結像される (Ｙ１) 。また、第２の結像レンズ７３０ｂをさらに挿入すると、レンズの中央付近を通過されるレーザビームは、同様に、主走査方向に関して概ね等しい位置に結像され、一方で、端部付近を通過されるレーザビームは、レーザビームが通過された主走査方向の位置とレンズの主走査方向の中心との間の間隔に概ね比例して、レンズの中央に向けて、さらにシフトされる (Ｙ２) 。すなわち、第１，第２の結像レンズ７３０ａ，７３０ｂは、いづれも、レンズの中心からの主走査方向の距離が増大されるにつれて、主走査方向に関し、レーザビームを主走査方向の中心に向けて移動させる作用を有する。このレーザビームを移動させる作用は、レンズの中心からの主走査方向の距離が増大されるにつれて、所定の関数で増大される。従って、レーザビームが主走査方向に偏向される際の等速性に優れ、温度および湿度の変動による主走査方向の位置の変動が低減される。
【０２１４】
以上説明したように、図２および図３に示した光走査装置に類似した光学要素を含む光走査装置７０１における結像レンズ７３０に、表６および表７に示した光学特性を与えることにより、図４２ないし図４４に詳述したように、２枚組みのプラスチックレンズによっても、温度および湿度の変動に依存して主走査方向のデフォーカス量、副走査方向のデフォーカス量ならびに主走査方向のレーザビームの位置が変動しない偏向後光学系を提供できる。
【０２１５】
また、上述した結像レンズ７３０すなわち第１および第２の結像レンズ７３０ａ，７３０ｂは、それぞれ、像面からの距離に比較して光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の反射点からの距離が短くなるよう規定された位置すなわち光偏向装置５の多面鏡５ａの各反射面の反射点と像面との間の距離の中心よりも光偏向装置５寄りに配置されていることから、光走査装置の大きさを低減できる。
【符号の説明】
【０２１６】
１…マルチビーム光走査装置、３…光源、５…光偏向装置、７…偏向前光学系、９…ミラー、１１…ハーフミラー、１２…シリンダレンズ、１３…合成ミラーユニット、１４…平行平板、１５…保持部材 (ユニットハウジング) 、１６…防塵ガラス (平行平板) 、２１…偏向後光学系、２３…水平同期用光検出器、２５…水平同期用折り返しミラー、３０…結像レンズ、５０…画像形成部、５８…感光体ドラム、６０…帯電装置、６２…現像装置、６４…転写装置、６６…クリーナ、６８…除電装置、７２…送り出しローラ、７４…レジストローラ、７６…吸着ローラ、８２…搬送ベルトクリーナ、８４…定着装置、１００…画像形成装置。
【図１】
2010256916.tif 000018
【図２】
2010256916.tif 000019
【図３】
2010256916.tif 000020
【図４】
2010256916.tif 000021
【図５】
2010256916.tif 000022
【図６】
2010256916.tif 000023
【図７】
2010256916.tif 000024
【図８】
2010256916.tif 000025
【図９】
2010256916.tif 000026
【図１０】
2010256916.tif 000027
【図１１】
2010256916.tif 000028
【図１２】
2010256916.tif 000029
【図１３】
2010256916.tif 000030
【図１４】
2010256916.tif 000031
【図１５】
2010256916.tif 000032
【図１６】
2010256916.tif 000033
【図１７】
2010256916.tif 000034
【図１８】
2010256916.tif 000035
【図１９】
2010256916.tif 000036
【図２０】
2010256916.tif 000037
【図２１】
2010256916.tif 000038
【図２２】
2010256916.tif 000039
【図２３】
2010256916.tif 000040
【図２４】
2010256916.tif 000041
【図２５】
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【図２６】
2010256916.tif 000043
【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
2010256916.tif 000046
【図３０】
2010256916.tif 000047
【図３１】
2010256916.tif 000048
【図３２】
2010256916.tif 000049
【図３３】
2010256916.tif 000050
【図３４】
2010256916.tif 000051
【図３５】
2010256916.tif 000052
【図３６】
2010256916.tif 000053
【図３７】
2010256916.tif 000054
【図３８】
2010256916.tif 000055
【図３９】
2010256916.tif 000056
【図４０】
2010256916.tif 000057
【図４１】
2010256916.tif 000058
【図４２】
2010256916.tif 000059
【図４３】
2010256916.tif 000060
【図４４】
2010256916.tif 000061