(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２個のＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部を、副走査対応方向に配列したモノリシックなマルチビーム用光源と、
このマルチビーム用光源からの２つの光束を共にコリメートするコリメートレンズと、
このコリメートレンズによりコリメートされた複数の光束を副走査対応方向に集束させて、主走査対応方向に長い複数の線像として結像させる第１結像系と、
上記複数の線像の結像位置近傍に偏向反射面を有し、上記２つの光束を偏向させる光偏向器と、
この光偏向器により偏向された２つの光束を、被走査面上に、互いに副走査方向に離れ、光束の偏向に伴い上記被走査面を光走査する２つの光スポットとして集光させる第２結像系と、を有し、
上記第２結像系が、最も被走査面側に配備される長尺レンズを含み、
上記マルチビーム用光源と被走査面との間にある光学系の合成系における副走査対応方向の横倍率：βが、条件：
（１）          ２＜β≦８．５
を満足し、被走査面上における複数の光スポットが互いに隣接する２本の走査線を、ピッチ偏差量が走査線ピッチの１０％以下となるように光走査することを特徴とするマルチビーム光走査装置。
【請求項２】
請求項１記載のマルチビーム光走査装置において、
マルチビーム用光源の２個のＬＤ発光部は、コリメートレンズの光軸に関して対称的に配備されることを特徴とするマルチビーム光走査装置。
【請求項３】
複数のＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部を、副走査対応方向に配列したマルチビーム用光源と、
このマルチビーム用光源からの複数の光束を結像光学系にカップリングするカップリングレンズと、
このカップリングレンズによりカップリングされた複数の光束を副走査対応方向に集束させて、主走査対応方向に長い複数の線像として結像させる第１結像光学系と、
上記複数の線像の結像位置近傍に偏向反射面を有し、上記複数の光束を偏向させる光偏向器と、
この光偏向器により偏向された複数の光束を、被走査面上に、互いに副走査方向に離れ、光束の偏向に伴い上記被走査面を光走査する複数の光スポットとして集光させる第２結像光学系と、を有し、
上記第２結像光学系が、最も被走査面側に配備される長尺レンズを含み、
上記マルチビーム用光源と被走査面との間にある光学系の合成系における副走査対応方向の横倍率：βが、条件：
（１）          ２＜β≦８．５
を満足し、
上記マルチビーム用光源は、副走査方向に配列するＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部の数が２〜４個であり、被走査面上における複数の光スポットが互いに隣接する２本〜４本の走査線を、ピッチ偏差量が走査線ピッチの１０％以下となるように光走査することを特徴とするマルチビーム光走査装置。
【請求項４】
請求項３記載のマルチビーム光走査装置において、
第１結像光学系は、副走査対応方向にのみパワーを持つ、一体のレンズからなり、
第２結像光学系は、等速光走査結像ミラーと、被走査面側に配備される長尺レンズとしての長尺トロイダルレンズとにより構成されることを特徴とするマルチビーム光走査装置。
【請求項５】
請求項４記載のマルチビーム光走査装置において、
マルチビーム用光源は、２個〜４個のＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部をモノリシックに有することを特徴とするマルチビーム光走査装置。
【請求項６】
請求項４記載のマルチビーム光走査装置において、
マルチビーム用光源は、２個〜４個のＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部をハイブリッドに組み合わせて成ることを特徴とするマルチビーム光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はマルチビーム光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光走査装置はデジタルの複写装置や光プリンタ、光印刷機等の画像形成装置に関連して知られている。このような光走査装置において、光走査による画像書き込みの高速化を目して一度に複数の走査線を光走査するマルチビーム光走査方式が提案されている。
【０００３】
マルチビーム光走査方式として知られたものに特公平７−１１１５０９号公報に記載されたものがあるが、面倒れを補正するための長尺レンズの焦点距離が１５ｍｍと短く、このため上記長尺レンズは被走査面近く配備されることになり、主走査対応方向の長さが大きくなって長尺レンズのコストが高くなる問題のほか、一般に被走査面近傍に設けられる現像装置から飛散トナーで長尺レンズが汚れやすいという問題がある。
【０００４】
また、マルチビーム光走査方式では、一度に光走査する走査線が互いに隣接しない場合もある。例えば、特公平６−４８８４６号公報には、中１つ空いた３本の走査線で飛び越し走査するといったような、所謂「飛び越し走査型」のマルチビーム光走査方式が提案されている。
このような飛び越し走査では、各ビームを変調する信号の選択が変則的で光走査が複雑に成りやすいほか、同時に光走査する走査線の間隔が大きいために、走査線の曲がりによる光走査の「ピッチ偏差量」が大きくなって、記録画像の像質低下を来し易い。
【０００５】
マルチビーム光走査装置ではまた、走査線ピッチ等の関係から、光源と被走査面との間に配備される結像系の倍率の制限が厳しく、上記倍率によっては、光偏向器より光源側にある光学系の配備位置が光偏向器に近くなり、光学配置のレイアウトが困難になる。
【０００６】
さらに、マルチビーム光走査装置に用いられる複数発光部を持つ光源として、２以上のＬＤ発光部やＬＥＤ発光部を「ハイブリッド」に組み合わせたものであると、組み合わせられた個々の発光部の波長が同一にならない「波長偏差」の問題があり、このような波長偏差が存在すると、光走査の等速特性等が発光部ごとに異なる問題もある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、マルチビーム光走査装置において、偏向光束を被走査面上に集光するための光学系に含まれる長尺レンズのコストを有効に低減し、上記長尺レンズの飛散トナーによる汚れを有効に軽減し、なお且つ、ピッチ偏差による記録画像の像質低下を有効に軽減することを課題とする。
【０００８】
この発明はまた、光学配置のレイアウトが容易で、光源における波長偏差の影響を受け難い、マルチビーム光走査装置の実現を別の課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明のマルチビーム光走査装置は、マルチビーム用光源と、コリメートレンズと、第１結像系と、光偏向器と、第２結像系とを有する。
「マルチビーム用光源」は、複数のＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部を、副走査対応方向に配列したモノリシックな光源である。「副走査対応方向」は、光源から被走査面に到る光路を光軸に沿って直線的に展開した仮想的な光路上で副走査方向と平行的に対応する方向を言う。
「コリメートレンズ」は、マルチビーム用光源からの複数の光束を共にコリメートするレンズである。
【００１０】
「第１結像系」は、コリメートレンズによりコリメートされた複数の光束を副走査対応方向に集束させて、主走査対応方向に長い複数の線像として結像させる光学系であり、主走査対応方向にパワーを持たない凸のシリンダレンズもしくは凹のシリンダミラーを用いることができる。「主走査対応方向」は、上記仮想的な光路上で主走査方向と平行的に対応する方向である。
【００１１】
「光偏向器」は、複数の線像の結像位置近傍に偏向反射面を有し、複数の光束を偏向させる手段であって、周知のポリゴンミラーや、回転２面鏡、回転単面鏡等を用いることができる。
「第２結像系」は、光偏向器により偏向された複数の光束を、被走査面上に、互いに副走査方向に離れ、光束の偏向に伴い被走査面を光走査する複数の光スポットとして集光させる光学系で、被走査面側に配備される長尺レンズを含む。
即ち、第２結像系は、ｆθレンズと、その被走査面側に配備される長尺レンズとにより構成される。
「長尺レンズ」は、光偏向器における面倒れや像面湾曲を補正する機能を持つレンズで、長尺シリンダレンズや長尺トロイダルレンズ等である。長尺トロイダルレンズは、副走査対応方向の曲率半径が光軸を主走査対応方向に離れるに従い小さくなる「樽型トロイダル面」を凹レンズ面として含むこともできる。
【００１２】
「マルチビーム用光源と被走査面との間にある光学系」の合成系における副走査対応方向の横倍率：βは、条件：
（１）          ２＜β≦８．５
を満足し、複数の光スポットは「互いに隣接する２本の走査線」を、ピッチ偏差量が走査線ピッチの１０％以下となるように光走査する。
即ち、２個のＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部を、副走査対応方向に配列したモノリシックなマルチビーム用光源からの各光束に形成する２個の光スポットが上記の如き条件を満足しつつ互いに隣接する２本の走査線を光走査する。
【００１３】
横倍率：βを２よりも大きくし、上記合成系を「拡大型」とすることにより、第２結像系に含まれる長尺レンズを被走査面から有効に離すことができる。
また合成系の横倍率：βが８．５倍よりも大きくなると、光走査装置に要求される最低のドット密度：３００ｄｐｉに相当する走査線ピッチ：８４．７μｍを実現するのに、マルチビーム用光源における発光部の間隔が１０μｍ以下になり、ＬＤ発光部やＬＥＤ発光部の発光部間の「熱クロストーク（一方の発光部の発熱により他方の発光部の発光が影響される現象）」が急速に増大し、各発光部の点滅を独立に制御するのが困難になる。
【００１４】
マルチビーム用光源としては、２個のＬＤ発光部を有し、これら２個のＬＤ発光部が、コリメートレンズの光軸に関して対称的に配備されるものとすることができる（請求項２）。この場合において、マルチビーム用光源として、２個のＬＤ発光部の間隔が１４μｍであるものを用い、マルチビーム用光源と被走査面との間にある光学系の合成系における副走査対応方向の横倍率：βを４．５３６倍とすることができる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、マルチビーム用光源と、カップリングレンズと、第１結像光学系と、光偏向器と、第２結像光学系を有する。
「マルチビーム用光源」は、複数のＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部を、副走査対応方向に配列した光源である。
「カップリングレンズ」は、マルチビーム用光源からの複数の光束を結像光学系（マルチビーム用光源の複数の発光部の像を被走査面上に結像する光学系）にカップリングするレンズである。カップリングの態様は、カップリングされた各発光部からの光束が、それぞれ平行光束となるようにする態様や、それぞれの光束が「弱い収束性もしくは弱い発散性」の光束となる態様が可能である。
【００１６】
「第１結像光学系」は、カップリングレンズによりカップリングされた複数の光束を副走査対応方向に集束させて、主走査対応方向に長い複数の線像として結像させる光学系である。
「光偏向器」は、複数の線像の結像位置近傍に偏向反射面を有し、複数の光束を偏向させるもので、請求項１記載の発明のものと同様のものを利用できる。
【００１７】
「第２結像光学系」は、光偏向器により偏向された複数の光束を、被走査面上に、互いに副走査方向に離れ、光束の偏向に伴い被走査面を光走査する複数の光スポットとして集光させる光学系であり、被走査面側に配備される長尺レンズを含む。
【００１８】
マルチビーム用光源と被走査面との間にある光学系の合成系における副走査対応方向の横倍率：βは、条件：
（１）          ２＜β≦８．５
を満足し、被走査面上における複数の光スポットは「互いに隣接する２本〜４本の走査線」を、ピッチ偏差量が走査線ピッチの１０％以下となるように光走査する。
即ち、マルチビーム用光源は、副走査方向に配列するＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部の数が２〜４個であり、これら発光部からの２〜４つの光束が、上記の如き条件を満足しつつ互いに隣接する２〜４本の走査線を光走査する。
【００１９】
即ち、請求項３記載の発明のマルチビーム光走査装置は、請求項１記載のものに比して、マルチビーム用光源、カップリングレンズ、第２結像光学系に就いての自由度が大きい。
【００２０】
即ち、マルチビーム用光源は、請求項１記載の発明では、複数の発光部を「モノリシック」に有するが、請求項３記載の発明では、２個〜４個のＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部をモノリシックに有してもよい（請求項５）し、２個〜４個のＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部をハイブリッドに組み合わせて構成することもできる（請求項６）。ハイブリッドに組み合わせられる複数の発光部は、互いに別体である。
【００２１】
カップリングレンズは、請求項１記載の発明では「コリメートレンズ」であるが、請求項３記載の発明では、各発光部からの光束を「弱い収束性もしくは弱い発散性の光束」とするようなカップリングの態様が許容される。
【００２２】
請求項３記載の発明における第２結像光学系は、請求項１記載の発明における第２光学系に対応する。第２光学系は前述のように「ｆθレンズと、その被走査面側に配備される長尺レンズ」とで構成されるが、第２結像光学系は、このような２種のレンズの組合せによる構成の他に「等速光走査結像ミラーと、被走査面側に配備される長尺レンズとしての長尺トロイダルレンズ」とにより構成することができる（請求項４）。
【００２３】
この請求項４記載の発明においては、第１結像光学系は「副走査対応方向にのみ正のパワーを持つ一体のレンズ」からなる。第１結像光学系を、このように一体のレンズで構成するとマルチビーム光走査装置のコストを低減化でき、かつコンパクト化が可能である。また請求項４記載の発明のように、第２結像光学系が等速光走査結像ミラーを含むと、等速光走査結像ミラーによる反射光束は波長の影響を受けないので、マルチビーム用光源に「波長偏差」があっても等速光走査結像ミラーによる等速走査特性が影響を受けない。
【００２４】
請求項３〜６に記載された各発明においても、請求項１記載の発明と同じく、マルチビーム用光源と被走査面との間にある光学系の合成系における副走査対応方向の横倍率：βは、条件：
（１）          ２＜β≦８．５
を満足する。条件（１）を満足することにより、請求項３〜６記載の発明においても請求項１記載の発明の場合と同様、第２結像系に含まれる長尺レンズを被走査面から有効に離すことができるとともに、光走査装置に要求される最低のドット密度：３００ｄｐｉに相当する走査線ピッチ：８４．７μｍを実現するのに、マルチビーム用光源における発光部の間隔を「熱クロストーク」の発生しない１０μｍ以上に保つことができる。
【００２５】
請求項３記載の発明の場合において、被走査面上における光スポット径や、走査線ピッチを決定するのは、主として、カップリングレンズと第１結像光学系による「光源側光学系」の結像倍率と第２結像光学系の結像倍率である。
光源側光学系における結像倍率は、カップリングレンズの倍率と第１結像光学系の結像倍率で決まるが、カップリングレンズによりカップリングされる光束は収束光束に成る場合も発散光束に成る場合も収束性ないし発散性は弱いので、光源側光学系の結像倍率は、実質的にカップリングレンズと第１結像光学系の焦点距離の比に近い値になる。
【００２６】
条件（１）の下限を越えると、光源側光学系に必要とされる倍率を実現するための第１結像光学系の焦点距離が小さくなり、第１結像光学系が光偏向器に近接しすぎて光学配置のレイアウト上の支障になる（この点は、請求項１記載の発明でも同様である）。特に、請求項４記載の発明のように第１結像光学系を「一体のレンズ」とし、第２結像光学系が等速光走査結像ミラーを含むようにすると、第１結像光学系によって、等速光走査結像ミラーによる反射光束がケラれるようなことになる場合がある。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）において、マルチビーム用光源１は、図１（ｂ）に示す如く、２つのＬＤ発光部１ａ，１ｂを有するモノリシックな半導体レーザで、２つの発光部１ａ，１ｂが間隔：ｄを持って副走査対応方向に配列するように配備される。
図１（ａ）において、マルチビーム用光源１のＬＤ発光部１ａ，１ｂから放射された２つの光束はコリメートレンズ２により共に平行光束化される。マルチビーム用光源１のＬＤ発光部１ａ，１ｂは、コリメートレンズ２の光軸からそれぞれ等距離（ｄ／２）の位置に配備される（請求項２）。
【００２８】
コリメートレンズ２から射出した２光束は、ビーム整形用アパーチュア８により光束周辺部を遮断され、第１結像系であるシリンダレンズ３に入射する。
シリンダレンズ３は、副走査対応方向にのみ正のパワーを持ち、２光束をそれぞれ副走査対応方向にのみ集束させて主走査対応方向に長い２つの線像として結像させる。
【００２９】
「光偏向器」であるポリゴンミラーは、偏向反射面４を上記２つの線像の結像位置近傍に有し、２光束を偏向させる。偏向された２光束は「第２結像系」を構成するｆθレンズ５０（２枚の共軸レンズ５ａ，５ｂで構成される）と面倒れ補正用の長尺レンズ６の結像作用により被走査面（ドラム状の光導電性感光体の周面）７上に、互いに副走査方向に離れ、光束の偏向に伴い被走査面を同時に光走査する２つの光スポットとして集光する。長尺レンズ６は「長尺トロイダルレンズ」である。
【００３０】
図１（ａ）の実施の形態では、第２結像系を透過した光束は光路屈曲ミラー９により光路を屈曲され、被走査面に周面を合致させた光導電性の感光体７上に集光し、感光体周面を光走査する。かくして被走査面は２走査線を同時に光走査されることになる。
【００３１】
図２は、上記マルチビーム用光源１から被走査面７までを、光軸に沿って直線的に展開した前述の「仮想的な光路上」における光学配置を示すものであり、図２（ａ）では上下方向が「主走査対応方向」で、（ｂ）では上下方向が「副走査対応方向」である。
【００３２】
ｆθレンズ５０と長尺レンズ６とは、副走査対応方向において、偏向反射面４の位置と被走査面７の位置とを共役な関係としており、従って光偏向器であるポリゴンミラーの「面倒れ」を補正する機能を持つ。コリメートレンズ２の焦点距離をｆ2、長尺レンズ６の焦点距離をｆ6とすると、ｆ2＜ｆ6である。
【００３３】
図５を参照して、請求項３〜６記載の発明の実施の１形態を説明する。
図５（ａ）において、マルチビーム用光源１０は、複数（図の例では４つ）のＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部を副走査対応方向に配列した光源である。
【００３４】
マルチビーム用光源１０からの複数の光束はカップリングレンズ１５により、「結像光学系」にカップリングされ、各光束は平行光束もしくは弱い収束性または弱い発散性の光束になり、ビーム整形用アパーチュア２０により光束径を規制され、「副走査対応方向にのみ正のパワーを持つ第１結像光学系」としての一体のシリンダレンズ２５に入射し、光偏向器であるポリゴンミラー３０の偏向反射面近傍に「主走査対応方向に長い複数の線像」として結像する。
【００３５】
ポリゴンミラー３０により偏向された複数の光束は、等速光走査結像ミラー４１に入射して反射され、等速光走査結像ミラー４１とともに第２結像光学系を構成する長尺レンズとしての長尺トロイダルレンズ４５を介し（請求項４）、「被走査面」を実体的に形成するドラム状の光導電性感光体５００の周面上に、互いに副走査方向に離れ、光束の偏向に伴い被走査面を同時に光走査する複数（図の例では４つ）の光スポットとして集光し、複数の走査線Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４を同時に光走査する。走査線Ｓ１〜Ｓ４は「互い隣接しあう走査線」である。
【００３６】
マルチビーム用光源１０と被走査面との間にある光学系の合成系（カップリングレンズ１５、シリンダレンズ２５、等速光走査結像ミラー４１、長尺トロイダルレンズ４５）における副走査対応方向の横倍率：βは、マルチビーム用光源１０において近接する２つの発光部の副走査対応方向の間隔：Ｄ10と、これら発光部からの光束による光スポットの走査線の間隔：Ｄ20との比：Ｄ20／Ｄ10であって「２＜β≦８．５」の範囲に設定される。
【００３７】
等速光走査結像ミラー４１は等角速度的に偏向する偏向光束を反射し、長尺トロイダルレンズ４５と共に、光スポットとして被走査面上に結像させる機能と、上記光スポットの走査を等速化する機能とを有し、この等速化機能の故に「等速光走査結像ミラー」と呼ばれる。
【００３８】
図５（ｂ）は、ポリゴンミラー３０から光導電性感光体５００に至る光路を主走査対応方向から見た状態を示している。等速光走査結像ミラーは、ポリゴンミラー３０からの偏向光束の入射光路と反射偏向光束の光路を分離するため、図５（ｂ）に示すようにシフト量：ΔＺだけ、図の上方へシフトされている。
【００３９】
第２結像光学系がｆθレンズと長尺トロイダルレンズとで構成されるような場合、マルチビーム用光源に「波長偏差」があると、ｆθレンズによる等速化の効果が光束の波長に応じて変化し、各光スポットの光走査が異なる走査速度で行われることになるという問題があるが、等速光走査結像ミラーによる反射偏向光束は波長偏差の影響を受けないので、波長偏差の生じる虞れのある「２以上のＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部をハイブリッドに組み合わせ」て成るマルチビーム用光源を用いても上記問題は発生しない。
【００４０】
マルチビーム用光源１０は、２以上のＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部をモノリシックに有するものを用いても良いし（請求項５）、上記の如く「２以上のＬＤ発光部もしくはＬＥＤ発光部をハイブリッドに組み合わせたもの」を用いることもできる。
【００４１】
【実施例】
図１，２に即して説明した実施の形態において、光走査の被走査面上での解像度を４００ｄｐｉ（走査線ピッチ：６３．５μｍ、図２における距離：ｄ7）に設定した。マルチビーム用光源１として、２つのＬＤ発光部１ａ，１ｂの間隔：ｄが１４μｍであるものを用いた。
【００４２】
コリメートレンズ２と第１結像系３、第２結像系（ｆθレンズ５０と長尺レンズ６）の合成系における副走査対応方向の横倍率：βは、６３．５μｍ／１４μｍ＝４．５３６倍に設定すればよい。
【００４３】
このとき、マルチビーム用光源１におけるＬＤ発光部１ａ，１ｂの「コリメートレンズ２の光軸からの距離」は７μｍである。横倍率：β＝４．５３６倍は、条件式（１）を満足する。
【００４４】
上記横倍率：β＝４．５３６倍を実現するように、コリメートレンズ２、シリンダレンズ３、ｆθレンズ５０、長尺レンズ６を設計したところ、コリメートレンズ１の焦点距離：ｆ2＝１５．９１５ｍｍ、長尺レンズ６の焦点距離：ｆ6＝７０ｍｍとなり、長尺レンズ６を被走査面から十分に離して配備することができ、飛散トナーによる汚れを有効に軽減させることができた。
【００４５】
また、マルチビーム用光源１におけるＬＤ発光部１ａ，１ｂとコリメートレンズ２の光軸との距離は７μｍと小さく、後述するピッチ偏差量は小さくなり、記録画像の再現の忠実性を十分に確保することができた。
【００４６】
ＬＤ発光部１ａ，１ｂとコリメートレンズ２の光軸との距離が７μｍと小さいことにより、コリメートレンズ２から射出する２光束の波面収差も小さく、波面収差に起因する光スポット形状の劣化は殆どなかった。
【００４７】
図３は、上記実施例の場合において、２つの光スポットにより同時に光走査される２つの走査線１１，１２の状態を誇張して示している。マルチビーム用光源１における２つのＬＤ発光部１ａ，１ｂは何れもコリメートレンズ２の光軸（シリンダレンズ３およびｆθレンズ５０・長尺トロイダルレンズ６の光軸と合致する）上になく、２つの走査線は副走査方向に湾曲した曲線になる。各ＬＤ発光部は、上記光軸に関し「副走査対応方向に互いに対称的」な位置にあるから、走査線の湾曲形状も「副走査方向に対して対称的な形状」になる。
【００４８】
図３に示すように、２つの隣接する走査線１１，１２の間隔：ｈの「最大値」をｈ1、「最小値」をｈ2とする。
走査線のピッチ偏差量：δは、上記ｈ1，ｈ2の差：Δｈ＝ｈ1−ｈ2と正規のピッチ（ｄｐｉから直接に決定される走査線のピッチ）：ＰNとにより、
「δ＝Δｈ／ＰN×１００（％）」
で定義される。一般に、記録画像再現の忠実性を保つことのできるピッチ偏差量は「８〜１０％程度以下」であるとされている。
【００４９】
上記実施例では、Δｈ＝６．１４μｍである。ＰN＝６３．５μｍであるから、ピッチ偏差量：δ＝（６．１４／６３．５）×１００＝９．７％であり、記録画像再現の忠実性は十分に保つことができる。
【００５０】
比較のために、上記実施例における光学配置のままで、マルチビーム用光源として「３つのＬＤ発光部の間隔：ｄが２８μｍのもの」を用い（中央の発光部はコリメートレンズの光軸上に位置し、両側の各発光部は同光軸から副走査対応方向に２８μｍずつ離れている）、一度に３本の走査線が走査されるようにした。
【００５１】
マルチビーム用光源１と被走査面との間にある光学系（コリメートレンズ２と第１結像系３および第２結像系の合成系）における副走査対応方向の倍率：βは４．５３６倍であるので、被走査面上における３つの光スポットは副走査方向に２８μｍ×４．５３６＝１２７μｍ離れることになる。
【００５２】
この場合、同時に走査される走査線は、図４に示すように「中１本おき」である。即ち、最初の光走査で、実線の走査線２１，２２，２３が同時に走査され、次の光走査で破線の走査線３１，３２，３３が同時走査され、これに続く光走査で鎖線の走査線４１，４２，４３が同時走査される。以下同様である。
【００５３】
このときピッチ偏差量：δは、図４に示す隣接走査線間の最大間隔：ｈ1と最小間隔：ｈ2との差：ｈ1−ｈ2の走査線の正規のピッチ（１２７μｍ／２＝６３．５μｍ）に対する割合である。
【００５４】
上記実施例では前述の如くΔｈ＝６．１４μｍであったのに対し、この比較例においてはΔｈ＝２４．５６μｍと、実施例の場合の４倍近い大きさになり、ピッチ偏差量：δ＝（２４．５６／６３．５）×１００＝３８．６８％と大きく、記録画像の再現の忠実性を十分に保つことができなかった。
【００５５】
また、波面収差に起因する光スポットの形状劣化も、３個の光スポットのうち副走査方向の両側の２個において著しく、これもまた画像再現の忠実性を劣化させる原因となった。
【００５６】
図５に即して説明した実施の形態のマルチビーム光走査装置の光学系を、図６に示すように構成した。図６（ａ），（ｂ）では、マルチビーム用光源１０から被走査面５００に至る全光路のうち、マルチビーム用光源１０から等速光走査結像ミラー４１に至る部分の光路を仮に「直線的に展開」して示している。
【００５７】
マルチビーム用光源１０は、図６（ｂ）に示すように、発光波長：７８０ｎｍの４つのＬＤ発光部ＬＤ１，ＬＤ２，ＬＤ３，ＬＤ４を副走査対応方向に、発光部間隔：Ｐ0＝１４μｍで等間隔に配したものである。
【００５８】
カップリングレンズ１５は、光源側の面の曲率半径：ｒCP1＝∞（平面）、シリンダレンズ２５側の面（球面）の曲率半径：ｒCP2＝−１０．２９８７ｍｍでレンズ肉厚：ｄCP＝３ｍｍ、波長７８０ｎｍの光に対する材質の屈折率：ｎCP＝１．７１２２０５で、焦点距離：ｆCP＝１４．４６ｍｍの「平凸正レンズ」である。
【００５９】
副走査対応方向にのみ正のパワーを持つ、一体の第１結像光学系としてのシリンダレンズ２５は、光源側が子線曲率半径：ｒCY1＝２９．５ｍｍの凸シリンダ面で、偏向反射面側が曲率半径：ｒCY2＝∞（平面）、レンズ肉厚：ｄCY＝３ｍｍ、波長７８０ｎｍの光に対する材質の屈折率：ｎCY＝１．５１１１７６で、副走査対応方向の焦点距離：ｆCY＝５７．７１ｍｍである。
【００６０】
図６（ｂ）に示す、マルチビーム用光源１０からポリゴンミラー３０の偏向反射面３００に至る光路上における光学素子間隔：Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4は、それぞれ、Ｄ1＝１２．５６９ｍｍ，Ｄ2＝１４．４６ｍｍ，Ｄ3＝２０ｍｍ，Ｄ4＝５７．８ｍｍである。
【００６１】
カップリングレンズ１５によりカップリングされた各光束は「弱い発散性の光束」であり、その仮想的な発散の起点は、等速光走査結像ミラー４１の反射面から光源側へ計って「−１７１２．０８２ｍｍ」の位置にある。即ち、カップリングされた光束は、他の光学系が無いとすれば、あたかも等速光走査結像ミラー４１の反射面から−１７１２．０８２ｍｍ離れた位置から発せられた発散光束として等速光走査結像ミラー４１に入射するのである。
【００６２】
等速光走査結像ミラー４１は、光軸方向の座標：Ｘ、光軸直交方向の座標：Ｈ、近軸曲率：Ｃ(＝１/Ｒ；Ｒは近軸曲率半径)、円錐定数：Ｋ、高次の係数：Ａiを用いて、
0003895416.tif 000002
で表される曲線を、Ｘ軸の回りに回転して得られる「共軸非球面の凹面形状の反射面」を有する反射鏡である。「Ｈ＊＊ｉ」はＨのｉ乗を意味し、ｉは４，６，８，１０，１２，．．．である。
【００６３】
説明中の実施例において、等速光走査結像ミラー41の反射面形状は、上記Ｒ，Ｋ，Ａiをそれぞれ、
Ｒ＝−４０５．０４６ｍｍ  ，Ｋ＝−１．４６６６１，
Ａ4＝  ３．１２２６９×１０~10，Ａ6＝−９．１９７５６×１０~15，
Ａ8＝−１．１４４３１×１０~18，Ａ10＝−１．３９０９５×１０~23
とした形状である。
【００６４】
偏向反射面３００から等速光走査結像ミラー４１の反射面に至る距離を、図６（ａ）のように「Ｌ0」とすると、Ｌ0＝１２４．１７９ｍｍである。
図６（ｂ）に示す、等速光走査結像ミラー４１のシフト量はΔＺ＝１７ｍｍである。等速光走査結像ミラー４１はまた、偏向反射面３００により偏向光束が偏向される面に平行な面内で、主走査対応方向に角：α41＝０．２度だけ傾けられている。
【００６５】
長尺トロイダルレンズ４５は、主走査対応方向に長く、等速光走査用結像ミラーから被走査面に向かう光路上に配備され、レンズ面として、図７に示す如く、通常の「ノーマルトロイダル面」を凸面として有し、このノーマルトロイダル面を被走査面側に向けて配備される。
長尺トロイダルレンズ４５の等速光走査用結像ミラー４１側の凹面は「非円弧形状をなす曲線（図中に「非円弧曲線」と表示。一般に、前述の（２）式で表される）を主走査対応方向に平行な回転軸の回りに回転して得られ、副走査対応方向の曲率半径が主走査方向へ光軸を離れるに従い小さくなる樽型トロイダル面」である。
【００６６】
長尺トロイダルレンズ４１の、光軸上における主走査対応方向の曲率半径をそれぞれｒM1(等速光走査結像ミラー側)，ｒM2(被走査面側)、副走査対応方向の曲率半径をそれぞれｒS1(等速光走査結像ミラー側)，ｒS2(被走査面側)とする。
【００６７】
図７の「非円弧曲線」を表す上記（２）式を、等速光走査用結像ミラー４１における反射面形状を表す場合と区別するために、
0003895416.tif 000003
と表し、樽型トロイダル面に関しては、ｒM1（＝１／ｃ），ｒM2、ｋ、ａ4，ａ6，ａ8，ａ10を与えて形状を特定する。また長尺トロイダルレンズ４５の光軸上の肉厚をｄTR、屈折率をｎTRとする。
また図６に示すように、等速光走査用結像ミラー４１から長尺トロイダルレンズ１６に到る、偏向角：０における光路長を「Ｌ」，長尺トロイダルレンズ４５の被走査面側面から被走査面５００に至る距離を「Ｄ5」とする。
【００６８】
これらの値は以下の如くである。
ｒM1＝６９２．５２２ｍｍ，ｋ＝−１．７１７１，
ａ4＝−８．４５７９２×１０~10，ａ6＝  １．０９８７９×１０~14，
ａ8＝  １．４７４２２×１０~18，ａ10＝  ２．９２３１２×１０~23
ｒS1＝６９．２    ｄTR＝３．２５４    ｎTR＝１．５７２１
ｒM2＝６６７．０８７ｍｍ，ｒS2＝３０．８ｍｍ
Ｌ＝１０５．５３ｍｍ，Ｄ5＝１２２．２７ｍｍ                 。
【００６９】
長尺トロイダルレンズ４５は、図６に示すように、その光軸が光偏向器により偏向された偏向光束の偏向により形成される平面から上方へシフト量：Ｚ45＝７．６ｍｍだけシフトされ、且つ光軸は上記平面に対して、チルト角：β45＝１．２８度だけ傾けられている。
【００７０】
このように構成されたマルチビーム光走査装置における、画角：±４０度における像面湾曲（破線は主走査方向、実線は副走査方向）と等速特性（ｆθ特性の式で算出した）を図８に示す。図８（ａ）〜（ｄ）はそれぞれ、発光部ＬＤ１〜ＬＤ４から放射された光束に対するものである。像面湾曲および等速特性は４本の光束の何れに対しても極めて良好である。
【００７１】
また、同時に走査される４本の走査線Ｓ１〜Ｓ４（それぞれ発光部ＬＤ１〜ＬＤ４からの光束に対応する）の湾曲状態を図９に示す。主走査方向の走査幅：２９７ｍｍに対して各走査線の湾曲量は２５〜２８μｍと微少である。また同時に走査される４本の走査線は、何れも、その湾曲の向きが同じ向きに揃い、このため走査線間のピッチも揃っており、「ピッチ偏差」は１．３〜１．７μｍと微少である。これは「等速光走査結像ミラーを用いた」ためである。
【００７２】
この実施例における、マルチビーム用光源１０と被走査面５００にある光学系の合成系における副走査対応方向の横倍率：β＝３．０２倍であり、条件（１）を満足する。
【００７３】
マルチビーム用光源１０と偏向反射面との間の光学系（第１結像光学系とカップリングレンズにより構成される）の副走査対応方向の横倍率：β1＝４．１３７倍であり、偏向反射面と被走査面との間にある第２結像光学系の副走査対応方向の横倍率：β2＝０．７３倍である。横倍率：β1は、前記カップリングレンズの焦点距離：ｆCP＝１４．４６ｍｍと、第１結像光学系としてのシリンダレンズ２５の副走査対応方向の焦点距離：ｆCY＝５７．７１ｍｍの比：ｆCY／ｆCP＝３．９９１に近い値である。
【００７４】
発光部ＬＤ１〜ＬＤ４のピッチ：Ｐ0は、前述の「熱クロストーク」等を避けるには１０μｍ程度が許容できる最小ピッチであると考えられ、光走査の画像密度の最大値を１２００ｄｐｉと考えれば、このときピッチ：Ｐ0＝１０μｍに対して横倍率：β＝２．１１７であるから、第２結像光学系として上記のものを用いる場合、偏向反射面から光源側の横倍率：β1＝２．９（２．１１７／０．７３）となる、カップリングレンズの焦点距離：ｆCPは、５〜２５ｍｍが実用限界とされ、このようなカップリングレンズと組み合わせられる第１結像光学系の副走査対応方向の焦点距離：ｆCYの範囲は１４．５〜７２．５ｍｍとなる。焦点距離：ｆCYが小さくなると、第２結像光学系が偏向反射面に近づくため光学配置のレイアウトが難しい。焦点距離：ｆCYの下限をレイアウト上の条件から１５ｍｍとすると、前記横倍率：βは条件（１）が示すように２より大きいことが好ましいことになる。
【００７５】
また光走査の画像密度の最小値を３００ｄｐｉと考え、発光部のピッチ：Ｐ0を１０μｍとすると、横倍率：βは隣接走査において条件（１）に示すように８．５倍以下になる。これ以上の倍率では、上記ピッチが１０μｍより小さくなり、熱クロストークの問題が発生する。
【００７６】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規なマルチビーム光走査装置を実現できる。この発明のマルチビーム光走査装置に依れば、第２結像系の長尺レンズを被走査面から離して配備できるため、長尺レンズのトナーによる汚れが有効に軽減される。また、光走査の走査線のピッチ偏差量を有効に軽減して記録画像の再現の忠実性を良好に保つことができる。
【００７７】
また、同時に走査される走査線が隣接する走査線であるので、飛び越し走査でにおけるような「各ビームを変調する信号の選択が変則的で光走査が複雑に成りやすい」という問題がない。
【００７８】
さらに、第１結像光学系の配置位置が光偏向器に近づきすぎないので、光学配置のレイアウトが容易である。
【００７９】
請求項４記載の発明では、等速光走査結像ミラーを用いることにより、同時に走査される複数の走査線の湾曲の向きが同じ向きになるので、３以上の走査線を同時に走査しても「ピッチ偏差量」が小さく、高記録画質の光走査を実現でき、２以上のＬＤ発光部やＬＥＤ発光部を「ハイブリッド」に組み合わせたマルチビーム用光源を用いても「波長偏差」による等速特性の不均一が発生しない。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項１記載の発明の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】図１の実施の形態における光学配置を説明するための図である。
【図３】ピッチ偏差量を説明するための図である。
【図４】比較例におけるピッチ偏差量を説明するための図である。
【図５】請求項３，４記載の発明の実施の１形態を説明するための図である。
【図６】図５の実施の形態における光学配置を説明するための図である。
【図７】第２結像光学系に含まれる長尺レンズとしての長尺トロイダルレンズを説明するための図である。
【図８】図５の実施の形態に対する１実施例における各発光部からの光束に対する像面湾曲と等速特性を示す図である。
【図９】図５の実施の形態に対する上記実施例において同時に走査される４本の走査線の湾曲状態を示す図である。
【符号の説明】
１，１０      マルチビーム用光源
２      コリメートレンズ
３      第１結像系であるシリンダレンズ
４      偏向反射面
５０    第２結像系におけるｆθレンズ
６      ｆθレンズ５０とともに第２結像系をなす長尺レンズ
７      感光体
１５      カップリングレンズ
２５      第１結像光学系としての一体のシリンダレンズ
４１      等速光走査結像ミラー
４５      長尺レンズである長尺トロイダルレンズ
【図１】
0003895416.tif 000004
【図２】
0003895416.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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