(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主走査方向及び副走査方向の異なる位置に配置された複数の発光部を有する光源と、前記複数の発光部から射出した複数の光束を偏向する回転多面鏡と、前記光源と前記回転多面鏡の間に配置され、主走査断面内において前記複数の光束の各々を収束光束に変換する第１の光学系と、前記第１の光学系を通過した複数の光束を前記回転多面鏡の偏向面に主走査方向に延びる線状に結像させる第２の光学系と、前記回転多面鏡の偏向面にて偏向された複数の光束を主走査方向に延びる回転軸を有する感光ドラム面上に結像させる第３の光学系とを有しており、
副走査断面内において、前記第３の光学系により前記偏向面と前記感光ドラム面とを光学的に共役関係としているマルチビーム走査光学系であって、
前記第３の光学系の後側主平面から前記第３の光学系に入射した収束光束が前記第３の光学系により収束されて前記感光ドラム面に結像される位置までの距離は、前記第３の光学系の主走査方向の焦点距離より小さく、
前記回転多面鏡の偏向面にて偏向された複数の収束光束のうち前記感光ドラム面を主走査方向に先行して走査する光束を先行光束、前記先行光束より遅れて前記感光ドラム面を主走査方向に走査する光束を後方光束とした場合、
副走査断面内において、前記先行光束及び前記後方光束の各々の主光線を前記感光ドラムの光軸方向の中心軸に対して上方向に前記感光ドラム面上に入射させ、かつ、前記先行光束及び前記後方光束の各々の主光線を前記感光ドラム面の法線に対して所定の角度をなすように傾斜して入射させ、かつ、前記先行光束の主光線を前記後方光束の主光線より前記感光ドラムの光軸方向の中心軸に対して上方向に前記感光ドラム面上に入射させることで、主走査方向において、前記第３の光学系の光軸に対して前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記先行光束の結像点が前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記後方光束の結像点より離れた位置とするように第１の方向の位置ズレを発生させ、
かつ、前記回転多面鏡の偏向面にて偏向された収束光束である前記先行光束及び前記後方光束を第３の光学系に入射させることで、主走査方向において、前記第３の光学系の光軸に対して前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記先行光束の結像点が前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記後方光束の結像点より近い位置とするように前記第１の方向と反対方向の第２の方向の位置ズレを発生させており、
前記第１の方向をプラス、前記第２の方向をマイナスとした場合、
前記第１の方向の位置ずれ量の絶対値は、前記第１の方向の位置ずれ量と前記第２の方向の位置ずれ量を加算した値の絶対値より大きいことを特徴とするマルチビーム走査光学系。
但し、前記光源に設けられた前記先行光束を射出する発光部の副走査方向の位置は、前記光源に設けられた前記後方光束を射出する発光部の副走査方向の位置より上方にあり、かつ、主走査断面内において、前記回転多面鏡の偏向面に入射する前記先行光束Ａと前記第３の光学系の光軸との成す角度は、前記回転多面鏡の偏向面に入射する前記後方光束と前記第３の光学系の光軸との成す角度より小さい
【請求項２】
主走査方向及び副走査方向の異なる位置に配置された複数の発光部を有する光源と、前記複数の発光部から射出した複数の光束を偏向する回転多面鏡と、前記光源と前記回転多面鏡の間に配置され、主走査断面内において前記複数の光束の各々を収束光束に変換する第１の光学系と、前記第１の光学系を通過した複数の光束を前記回転多面鏡の偏向面に主走査方向に延びる線状に結像させる第２の光学系と、前記回転多面鏡の偏向面にて偏向された複数の光束を主走査方向に延びる回転軸を有する感光ドラム面上に結像させる第３の光学系とを有しており、
副走査断面内において、前記第３の光学系により前記偏向面と前記感光ドラム面とを光学的に共役関係としているマルチビーム走査光学系であって、
前記第３の光学系の後側主平面から前記第３の光学系に入射した収束光束が前記第３の光学系により収束されて前記感光ドラム面に結像される位置までの距離は、前記第３の光学系の主走査方向の焦点距離より小さく、
前記回転多面鏡の偏向面にて偏向された複数の収束光束のうち前記感光ドラム面を主走査方向に先行して走査する光束を先行光束、前記先行光束より遅れて前記感光ドラム面を主走査方向に走査する光束を後方光束とした場合、
副走査断面内において、前記先行光束及び前記後方光束の各々の主光線を前記感光ドラムの光軸方向の中心軸に対して下方向に前記感光ドラム面上に入射させ、かつ、前記先行光束及び前記後方光束の各々の主光線を前記感光ドラム面の法線に対して所定の角度をなすように傾斜して入射させ、かつ、前記先行光束の主光線を前記後方光束の主光線より前記感光ドラムの光軸方向の中心軸に対して下方向に前記感光ドラム面上に入射させることで、主走査方向において、前記第３の光学系の光軸に対して前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記後方光束の結像点が前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記先行光束の結像点より離れた位置とするように第３の方向の位置ズレを発生させ、
かつ、前記回転多面鏡の偏向面にて偏向された収束光束である前記先行光束及び前記後方光束を第３の光学系に入射させることで、主走査方向において、前記第３の光学系の光軸に対して前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記後方光束の結像点が前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記先行光束の結像点より近い位置とするように前記第３の方向と反対方向の第４の方向の位置ズレを発生させており、
前記第３の方向をプラス、前記第４の方向をマイナスとした場合、
前記第３の方向の位置ずれ量の絶対値は、前記第３の方向の位置ずれ量と前記第４の方向の位置ずれ量を加算した値の絶対値より大きいことを特徴とするマルチビーム走査光学系。
但し、前記光源に設けられた前記先行光束を射出する発光部の副走査方向の位置は、前記光源に設けられた前記後方光束を射出する発光部の副走査方向の位置より下方にあり、かつ、主走査断面内において、前記回転多面鏡の偏向面に入射する前記先行光束と前記第３の光学系の光軸との成す角度は、前記回転多面鏡の偏向面に入射する前記後方光束と前記第３の光学系の光軸との成す角度より小さい
【請求項３】
請求項１又は２に記載のマルチビーム走査光学系と、前記感光ドラムと、前記感光ドラムの表面に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記現像されたトナー像を前記被転写材に転写する転写手段と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着手段とを有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速、高密度記録を行うために、半導体レーザアレイ等の複数の発光部を有する光源を用いたマルチビーム走査光学系に関する。本発明のマルチビーム走査光学系は、例えばレーザビームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に好適に用いられる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザビームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置において、高解像度の画像をより高速に形成することが求められてきている。このような要求に答えるため、しばしば、画像形成装置に半導体レーザアレイ等の複数の発光部を有する光源を用いたマルチビーム走査光学系を用いることが行われている。
【０００３】
図１１は、このような従来のマルチビーム走査光学系の主走査方向の要部断面図である。図１１において、複数の発光部を有するマルチ半導体レーザー（半導体レーザアレイ）９１から出射した複数の光束はコリメーターレンズ９２で略平行光束に変換され、副走査方向にのみ所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ９４によって副走査方向にのみ収束され、開口絞り９３でその光束を整形して光偏向器であるポリゴンミラー９５の偏向面（反射面）９５ａ近傍において主走査方向に長く伸びた焦線状に結像される。そして図中矢印９５ｂ方向に一定角速度で回転しているポリゴンミラー９５によって反射偏向された複数の光束は走査レンズ系９６としての２つのｆθレンズ９６ａ，９６ｂによって被走査面としての感光ドラム面９７上にスポット状に各々集光され、図中矢印９７ｂ方向に一定速度で走査される。
【０００４】
図１２及び図１３は、光源における発光部の配置を示す概略図である。図１２及び図１３において、Ａ及びＢはそれぞれ発光部、Ｍは主走査方向に対応する方向、Ｓは副走査方向に対応する方向を示す。
【０００５】
上記のようなマルチビーム走査光学系において、図１２に示すように複数の発光部Ａ，Ｂを副走査方向に縦に並べて配置してしまうと、感光ドラム面上での副走査方向の複数の走査線の間隔が記録密度よりも大幅に間隔が開いてしまう。この為、通常は図１３に示すように複数の発光部Ａ，Ｂを結ぶ直線が、副走査方向に対応する方向（Ｓ）に対して零でない所定の角度δをなすように、光源を配置する。そして、その傾け角度δを調整することにより、感光ドラム面上での副走査方向の複数の走査線の間隔を、記録密度に合わせて正確に調整している。つまり、ここで、光源の複数の発光部は、主走査方向（Ｍ）及びそれと垂直な副走査方向（Ｓ）の異なる位置に配置されている。
【０００６】
一方、感光ドラム面に入射した複数の光束が該感光ドラム面で正反射されてマルチ半導体レーザーに再度戻ってしまうと、該マルチ半導体レーザーの発振が不安定になる問題がある。また、上記の正反射光が光学系に戻った場合、該光学系の表面反射によって再度感光ドラム面に反射光が戻りゴーストが発生してしまう問題がある。これらの問題を解決するために、従来では図１４に示すように感光ドラム面９７に入射する複数の光束と感光ドラム面９７の法線との成す副走査方向の角度が所定の角度（入射角）αを成すように設定している。これにより感光ドラム面９７での正反射光が再度マルチ半導体レーザー及び光学系に戻らないような構成をとっている。図１４は、従来のマルチビーム走査光学系の副走査方向の要部断面図である。図１４において、図１１と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０００７】
マルチビーム走査光学系において、このような構成をとった場合、図１５に示すように感光ドラム面９７上における複数の走査ラインそれぞれの走査倍率が異なってしまうことになる。このことにより、感光ドラム面９７上でのそれぞれのスポットの結像位置に主走査方向のずれ（Ｄ）が発生してしまい、これが原因となって高画質な画像が得られなくなってくるという問題点があった。図１５は、従来のマルチビーム走査光学系の問題点を説明するための要部断面図である。図１５の上方の図が主走査方向の断面図で、下方の図が副走査方向の断面図である。図１５において、符号９５はポリゴンミラー、９６は走査レンズ系、Ｄはビーム位置ずれを示す。
【０００８】
上記のような問題点を解決するマルチビーム走査光学系が、例えば特開平５-３３３２８１号公報や特開平９-１９７３０８号公報等で種々提案されている。特開平５-３３３２８１号公報においては、副走査方向の複数光ビームと感光ドラム面の法線とのなす角を所定角度以下に設定することによって、前記主走査方向の結像位置ずれを軽減する構成としている。特開平５-３３３２８１号公報においては、主走査方向の結像位置ずれを結像光学系を偏心させて、その偏心量を調節することによって打ち消す構成としている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これら公報で提案されているマルチビーム走査光学系においては、主走査方向の結像位置ずれの低減と、良好な結像特性（スポット形状）の両方を同時に満足させることができなかった。
【００１０】
例えば、特開平５-３３３２８１号公報においては副走査方向の複数光ビームと感光ドラム面の法線とのなす角を所定角度以下に設定している。しかしながら、このことは、主走査方向の結像位置ずれを軽減して目立たなくしようとしているだけである。つまり、主走査方向の結像位置ずれに対する根本的な解決策については、特開平５-３３３２８１号公報には何ら開示されていない。
【００１１】
また、特開平９-１９７３０８号公報においては、主走査方向の結像位置ずれを結像光学系を偏心させて、その偏心量を調節することによって打ち消す構成としている。しかしながら、このように結像光学系を偏心させて使用すると、感光ドラム面における結像スポット形状が劣化しやすいという問題点がある。このため高画質、高記録密度を達成することは難しい。
【００１２】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解決し、主走査方向の結像位置ずれを低減し、且つ、良好な結像特性を得ることができるマルチビーム走査光学系を提供することにある。
【００１３】
また、本発明の他の目的は、高品質な画像を高速に形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を解決する本発明のマルチビーム走査光学系は、主走査方向及び副走査方向の異なる位置に配置された複数の発光部を有する光源と、前記複数の発光部から射出した複数の光束を偏向する回転多面鏡と、前記光源と前記回転多面鏡の間に配置され、主走査断面内において前記複数の光束の各々を収束光束に変換する第１の光学系と、前記第１の光学系を通過した複数の光束を前記回転多面鏡の偏向面に主走査方向に延びる線状に結像させる第２の光学系と、前記回転多面鏡の偏向面にて偏向された複数の光束を主走査方向に延びる回転軸を有する感光ドラム面上に結像させる第３の光学系とを有しており、
副走査断面内において、前記第３の光学系により前記偏向面と前記感光ドラム面とを光学的に共役関係としているマルチビーム走査光学系であって、
前記第３の光学系の後側主平面から前記第３の光学系に入射した収束光束が前記第３の光学系により収束されて前記感光ドラム面に結像される位置までの距離は、前記第３の光学系の主走査方向の焦点距離より小さく、
前記回転多面鏡の偏向面にて偏向された複数の収束光束のうち前記感光ドラム面を主走査方向に先行して走査する光束を先行光束、前記先行光束より遅れて前記感光ドラム面を主走査方向に走査する光束を後方光束とした場合、
副走査断面内において、前記先行光束及び前記後方光束の各々の主光線を前記感光ドラムの光軸方向の中心軸に対して上方向に前記感光ドラム面上に入射させ、かつ、前記先行光束及び前記後方光束の各々の主光線を前記感光ドラム面の法線に対して所定の角度をなすように傾斜して入射させ、かつ、前記先行光束の主光線を前記後方光束の主光線より前記感光ドラムの光軸方向の中心軸に対して上方向に前記感光ドラム面上に入射させることで、主走査方向において、前記第３の光学系の光軸に対して前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記先行光束の結像点が前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記後方光束の結像点より離れた位置とするように第１の方向の位置ズレを発生させ、かつ、前記回転多面鏡の偏向面にて偏向された収束光束である前記先行光束及び前記後方光束を第３の光学系に入射させることで、主走査方向において、前記第３の光学系の光軸に対して前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記先行光束の結像点が前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記後方光束の結像点より近い位置とするように前記第１の方向と反対方向の第２の方向の位置ズレを発生させており、
前記第１の方向をプラス、前記第２の方向をマイナスとした場合、
前記第１の方向の位置ずれ量の絶対値は、前記第１の方向の位置ずれ量と前記第２の方向の位置ずれ量を加算した値の絶対値より大きいことを特徴とする。
但し、前記光源に設けられた前記先行光束を射出する発光部の副走査方向の位置は、前記光源に設けられた前記後方光束を射出する発光部の副走査方向の位置より上方にあり、かつ、主走査断面内において、前記回転多面鏡の偏向面に入射する前記先行光束Ａと前記第３の光学系の光軸との成す角度は、前記回転多面鏡の偏向面に入射する前記後方光束と前記第３の光学系の光軸との成す角度より小さい
【００１５】
上記本発明のマルチビーム走査光学系において、主走査方向及び副走査方向の異なる位置に配置された複数の発光部を有する光源と、前記複数の発光部から射出した複数の光束を偏向する回転多面鏡と、前記光源と前記回転多面鏡の間に配置され、主走査断面内において前記複数の光束の各々を収束光束に変換する第１の光学系と、前記第１の光学系を通過した複数の光束を前記回転多面鏡の偏向面に主走査方向に延びる線状に結像させる第２の光学系と、前記回転多面鏡の偏向面にて偏向された複数の光束を主走査方向に延びる回転軸を有する感光ドラム面上に結像させる第３の光学系とを有しており、
副走査断面内において、前記第３の光学系により前記偏向面と前記感光ドラム面とを光学的に共役関係としているマルチビーム走査光学系であって、
前記第３の光学系の後側主平面から前記第３の光学系に入射した収束光束が前記第３の光学系により収束されて前記感光ドラム面に結像される位置までの距離は、前記第３の光学系の主走査方向の焦点距離より小さく、
前記回転多面鏡の偏向面にて偏向された複数の収束光束のうち前記感光ドラム面を主走査方向に先行して走査する光束を先行光束、前記先行光束より遅れて前記感光ドラム面を主走査方向に走査する光束を後方光束とした場合、
副走査断面内において、前記先行光束及び前記後方光束の各々の主光線を前記感光ドラムの光軸方向の中心軸に対して下方向に前記感光ドラム面上に入射させ、かつ、前記先行光束及び前記後方光束の各々の主光線を前記感光ドラム面の法線に対して所定の角度をなすように傾斜して入射させ、かつ、前記先行光束の主光線を前記後方光束の主光線より前記感光ドラムの光軸方向の中心軸に対して下方向に前記感光ドラム面上に入射させることで、主走査方向において、前記第３の光学系の光軸に対して前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記後方光束の結像点が前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記先行光束の結像点より離れた位置とするように第３の方向の位置ズレを発生させ、かつ、前記回転多面鏡の偏向面にて偏向された収束光束である前記先行光束及び前記後方光束を第３の光学系に入射させることで、主走査方向において、前記第３の光学系の光軸に対して前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記後方光束の結像点が前記感光ドラム面上の走査開始位置における前記先行光束の結像点より近い位置とするように前記第３の方向と反対方向の第４の方向の位置ズレを発生させており、
前記第３の方向をプラス、前記第４の方向をマイナスとした場合、
前記第３の方向の位置ずれ量の絶対値は、前記第３の方向の位置ずれ量と前記第４の方向の位置ずれ量を加算した値の絶対値より大きいことを特徴とする。
但し、前記光源に設けられた前記先行光束を射出する発光部の副走査方向の位置は、前記光源に設けられた前記後方光束を射出する発光部の副走査方向の位置より下方にあり、かつ、主走査断面内において、前記回転多面鏡の偏向面に入射する前記先行光束と前記第３の光学系の光軸との成す角度は、前記回転多面鏡の偏向面に入射する前記後方光束と前記第３の光学系の光軸との成す角度より小さい
【００１８】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１は、本発明の実施形態１のマルチビーム走査光学系を、レーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に適用したときの主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。また、図２は図１に示したマルチビーム走査光学系の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図２において、図１と同一の部材には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００１９】
図１において符号１は光源を示す。光源１は、例えば複数の発光部（発光点）Ａ，Ｂを結ぶ直線が、副走査方向に対応する方向に対して任意の角度をなすように、傾けて配置したマルチ半導体レーザー（半導体レーザアレイ）より成っている。図１において、円で囲まれた図は、光源１を矢印Ｅの方向から見たときの発光部Ａ及びＢの配置を示す。ここで、Ｍは主走査方向に対応する方向を、Ｓは副走査方向に対応する方向を示す。
【００２０】
図１において、符号２は第１の光学系としての集光レンズを示す。集光レンズ２は、光源１から出射された複数の光束を収束光束（もしくは発散光束）に変換している。符号４は第２の光学系としてのシリンドリカルレンズ（シリンダーレンズ）を示す。シリンドリカルレンズ４は、副走査方向にのみ所定の屈折力を有しており、集光レンズ２を通過した複数の光束を副走査断面内で後述する回転多面鏡５の偏向面（ポリゴン面）５ａにほぼ線像として結像させている。符号３は開口絞りを示す。この開口絞り３は、シリンドリカルレンズ４を通過した複数の光束の光束幅を制限している。
【００２１】
符号５、は偏向手段（光偏向器）としての、回転多面鏡を示す。この回転多面鏡５は、モーター等の駆動手段（不図示）により図中矢印５ｂ方向に一定速度で回転している。
【００２２】
符号６は第３の光学系としてのｆθ特性を有するｆθレンズ系（走査レンズ系）を示す。このｆθレンズ系６は、２枚のｆθレンズ（第１ｆθレンズ、第２ｆθレンズ）６ａ，６ｂを有している。このｆθレンズ系６は回転多面鏡５で偏向反射された複数の光束を被走査面７に結像させる。また、このｆθレンズ系６は、副走査断面内において回転多面鏡５の偏向面５ａと被走査面７との間を実質的に光学的共役関係にしている。このような構成の光学系は、回転多面鏡の回転軸の傾きや、偏向面５ａの作製誤差による倒れを補正するもので、通常倒れ補正光学系と呼ばれている。符号７は被走査面である感光ドラム面（像担持体面）を示す。被走査面（感光ドラム面）７は、主走査方向に延びる回転軸を有するドラム状である。
【００２３】
上記２枚のｆθレンズ６ａ，６ｂは、それぞれ例えばトーリックレンズから構成されている。これらのｆθレンズの少なくとも１つのレンズ面は、主走査方向に沿った断面において、非球面形状を有するように形成されるのが望ましい。このようなｆθレンズは、例えばプラスチックを材料とし、金型を用いた射出成形によって形成される。
【００２４】
本実施形態において光源（マルチ半導体レーザー）１から出射した複数の光束は集光レンズ２によって収束光束に変換され、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に入射した複数の収束光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出し、開口絞り３によってその複数の光束（光量）が制限される。また副走査断面内においては収束して開口絞り３により複数の光束（光量）が制限され、回転多面鏡５の偏向面５ａにほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像する。そして回転多面鏡５の偏向面５ａで偏向反射された複数の光束はｆθレンズ系６を介して被走査面（感光ドラム面）７上にスポット状に結像される。そして、回転多面鏡５を図中矢印５ｂ方向に回転させることによって、結像スポットにより被走査面（感光ドラム面）７上を図中矢印７ｂ方向（主走査方向）に走査している。これにより記録媒体としての被走査面（感光ドラム面）７上に画像記録を行なっている。
【００２５】
本実施形態においては、前述の如く被走査面（感光ドラム面）７からの正反射光が再度光学系に戻らないように、図２に示すように被走査面（感光ドラム面）７に入射する複数の光束の主光線と感光ドラム面の法線との成す副走査方向の角度が零でない所定の角度（入射角）αを成すように設定している。
【００２６】
なお、被走査面（感光ドラム面）７上にスポットＡを形成する光束の主光線と、スポットＢを形成する光束の主光線とは、厳密には平行ではない。また、被走査面（感光ドラム面）７において、スポットＡ及びＢが形成される位置は副走査方向に異なっており、被走査面はドラム状のため、これらの位置における法線の方向もわずかに相違している。したがって、各光束の被走査面への入射の様子を正確に表現すると、「副走査方向において、被走査面に入射する各々の光束は、それらの主光線が被走査面の法線に対してそれぞれ零でない角度をなすように、同方向に傾斜して入射している」となる。以下、説明を簡単にするため、このような入射の様子を「複数の光束の主光線と被走査面の法線との成す副走査方向の角度が所定の角度αを成す」と表現する。
【００２７】
上記のように、被走査面（感光ドラム面）７に入射する複数の光束の主光線と被走査面（感光ドラム面）７の法線との成す副走査方向の角度が所定の角度αを成すように設定した場合、それぞれのスポットの結像位置が主走査方向にずれるという問題点が発生する。
【００２８】
ここで、それぞれのスポットの結像位置が主走査方向にずれる原理を図３を用いて説明する。尚、説明を簡単にする為に、ここでは発光部の数を２つと仮定して説明する。
【００２９】
図３は被走査面（感光ドラム面）７上に、２本の走査線が平行して走査される様子を表わした要部斜視図である。図３において主走査方向をＹ軸とし、副走査方向、即ち被走査面（感光ドラム面）７が移動する方向をＺ軸とし、被走査面（感光ドラム面）７の法線方向をＸ軸とする直交座標系を考える。
【００３０】
図３は最大走査画角のときにおける光束の様子を示す。このときの光束の主光線とｆθレンズ系６の光軸との成す角をβとし、ＸＹ平面と感光ドラム面７に入射する光束が形成する平面との成す角度をαとする。
【００３１】
このとき２本の走査線の間には、光束の進行方向に光路長差δＸが発生し、その光路長差δＸは被走査面（感光ドラム面）７上を同時に走査される各走査線の副走査方向の間隔をＰとしたとき、以下の（１）式のように表される。
【００３２】
δＸ＝Ｐ×ｓｉｎα    ・・・・・（１）
【００３３】
さらに上記光束の進行方向の光路長差δＸが発生することにより、被走査面（感光ドラム面）７に入射する２つの光束の主光線は主走査方向（Ｙ方向）にも位置ずれが発生してしまい、その位置ずれ量δＹ１（最大値）は図３のＹ方向の端部において、例えば走査幅の大きくなる方向、即ち、矢印Ｙに示す方向をプラスにとって、以下の（２）式のように表される。なお、図３においては、δＹ１の値はマイナスとなる。
【００３４】
δＹ１＝δＸ×ｔａｎβ＝Ｐ×ｓｉｎα×ｔａｎβ  ・・・・・（２）
で表わすことができる。尚、同図の場合、δＹ１はマイナスとなる。
【００３５】
本実施形態では上記位置ずれ量δＹ１の値がマイナスなので、後述するようにｆθレンズ系６に入射させる光束を収束光束とすることによって生じる感光ドラム面７上におけるそれぞれの光束の結像点の主走査方向の位置ずれ量δＹ２（最大値）がプラスになるように構成している。一方、本実施形態の場合とは逆に、位置ずれ量δＹ１がプラスの場合、位置ずれ量δＹ２がマイナスになるようにしている。このように、それぞれの要因による位置ずれが互いに相殺されるように前記角度（入射角）αとｆθレンズ系６に入射させる光束の収束度合いを設定している。
【００３６】
次に、ｆθレンズ系６に入射する複数の光束を収束光束とした場合に、被走査面（感光ドラム面）７上における複数の光束の結像点に、主走査方向の位置ずれが発生する原理を説明する。尚、説明を簡単にする為に、前述と同様、発光部の数を２つと仮定して説明する。
【００３７】
前述の図１４に示すように、２つの発光部を副走査方向に対応する方向に対して傾けて配置する構成のマルチビーム走査光学系においては、２つの光束が回転多面鏡で偏向反射された後の反射角がそれぞれ異なる為に、被走査面（感光ドラム面）上においては互いに主走査方向に離れた位置にスポットが結像されてしまう。よってこのような構成のマルチビーム走査光学系においては、ある１つの基準の発光部から出射した光束が被走査面（感光ドラム面）上に結像する位置に、もう一方の発光部から出射した光束の結像位置を合わせるように所定時間δＴだけタイミングをずらして画像データを送っている。
【００３８】
この様子を示したのが図４である。図４は走査開始側における２つの光束の主光線が回転多面鏡の偏向面（ポリゴン面）で反射される様子を示した説明図である。
【００３９】
図４において、最初に発光部Ａから出射された光束が回転多面鏡の偏向面５ａで反射されて図中Ａ１の方向に反射され、不図示のｆθレンズ系６により被走査面（感光ドラム面）７上に結像される。
【００４０】
次に、所定時間δＴだけ時間がずれたとき、偏向面５ａ´によって発光部Ｂから出射された光束が反射され、図中Ｂ１´の方向、即ち図中Ａ１と同じ方向に反射される。このことによって互いのスポットの結像位置が一致することになる。
【００４１】
但し、回転多面鏡の偏向面５ａ，５ａ′で偏向反射された後の２つの光束の主光線はｆθレンズ系６に入射する角度は等しいものの、それぞれの光束の主光線の反射位置にずれが生じる為に主走査方向にδｙｓだけずれてｆθレンズ系６に入射することになる。
【００４２】
ｆθレンズ系６に入射する２つの光束が略平行光束の場合には、それぞれの光束の主光線に主走査方向にδｙｓだけずれが生じても被走査面（感光ドラム面）７上におけるスポットの結像位置は同じである。
【００４３】
しかしながらｆθレンズ系６に入射する２つの光束が収束光束の場合には、それぞれの光束の主光線に主走査方向にδｙｓだけずれが生じると被走査面（感光ドラム面）７上におけるスポットの主走査方向の結像位置にもずれが生じる。
【００４４】
図５はこの現象を説明する為の光学系の要部概略図である。図５において符号６はｆθレンズ系を示す。ここで、ｆθレンズ系６の後ろ側主平面１１からｆθレンズ系６に入射する収束光束の自然収束点１４までの距離をＳｄ、ｆθレンズ系６の焦点距離をｆ、ｆθレンズ系６の後ろ側主平面１１からｆθレンズ系６に入射した収束光束がｆθレンズ系６によって収束されて結像される位置（即ち、ここが感光ドラム面となる）１２までの距離をＳｋとする。ここで、これらの距離の関係は、下記の（３）式で表される。
【００４５】
【外１】
0004174171.tif 000002
上記（３）式から、焦点距離ｆは、下記の（４）式のように求められる。
【００４６】
【外２】
0004174171.tif 000003
【００４７】
また、発光部Ａと発光部Ｂとから出射した２つの光束の主光線の主走査方向のずれ量をδｙ、発光部Ａと発光部Ｂから出射した２つの光束の被走査面（感光ドラム面）７上における主走査方向のスポットの結像位置のずれ量δＹ２（最大値）とすれば、図１０からδＹ２が下記の（５）式のように求められるのは明らかである。
【００４８】
【外３】
0004174171.tif 000004
【００４９】
尚、位置ずれ量δＹ２は、走査幅の大きくなる方向をプラスにとっている。図５の場合、δＹ２の値はプラスとなる。
【００５０】
図６は、走査終了側における２つの光束の主光線が光偏向器の偏向面で偏向反射される様子を示した説明図である。
【００５１】
図６において最初に発光部Ａから出射された光束が回転多面鏡の偏向面５ａで反射されて図中Ａ１の方向に反射され、不図示のｆθレンズ系６により被走査面（感光ドラム面）７上に結像される。
【００５２】
次に所定時間δＴだけ時間がずれたときの偏向面５ａ´によって発光部Ｂから出射された光束が反射され、図中Ｂ１´の方向、即ち図中Ａ１と同じ方向に反射され、このときそれぞれの光束の主光線は主走査方向にδｙｅだけずれてｆθレンズ系６に入射する。
【００５３】
図４及び図６からわかるように、走査開始側及び走査終了側ともに発光部Ａから出射した光束Ａ´よりも発光部Ｂから出射した光束Ｂ´の方がｆθレンズ系６の光軸側にずれている為、被走査面（感光ドラム面）７上では図７に示すように光束Ａ´で走査したラインよりも光束Ｂ´で走査したラインの方が短くなる。ここで、図７は、被走査面（感光ドラム面）上の走査ラインの様子を示す概略図である。
【００５４】
即ち、ｆθレンズ系６に入射させる２つの光束を収束光束とした場合には、被走査面（感光ドラム面）７上におけるそれぞれの光束の結像点に主走査方向の位置ずれが発生することになる。
【００５５】
本実施形態においては、図３にて説明したように被走査面（感光ドラム面）７に入射する２つの光束の主光線と該感光ドラム面７の法線との成す副走査方向の角度が所定の角度αを成して設定した場合に生じる、それぞれのスポットの結像位置の主走査方向のずれ量と、上記ｆθレンズ系６に入射させる２つの光束を収束光束とした場合に生じるそれぞれのスポットの結像位置の主走査方向のずれ量とが互いに逆の方向にずれて相殺される関係になるようにしたものである。このため、本実施形態では、上記角度（入射角）α、及び図５に示すｆθレンズ系６の後ろ側主平面１１からｆθレンズ系６に入射する収束光束の自然収束点１４までの距離Ｓｄ、ｆθレンズ系６の後ろ側主平面１１からｆθレンズ系６に入射した収束光束がｆθレンズ系６によって収束されて結像される位置１２までの距離Ｓｋ等を最適に設定している。そして、このことによって、被走査面（感光ドラム面）７全域において２つのスポットの主走査方向の結像位置のずれをほぼ完全に補正している。
【００５６】
ところで画像形成装置内部の構成によっては、被走査面（感光ドラム面）７に入射する２つの光束の主光線と、被走査面（感光ドラム面）７の法線との成す副走査方向の所定の角度αを任意に設定することができない場合も有り得る。そのような場合においては、２つのスポットの主走査方向の結像位置のずれをほぼ完全に補正することは難しいので画像上許容できる程度にまで補正してやれば良い。
【００５７】
例えば副走査方向の走査線間隔をＰとした場合、上記ずれ量がＰ／３を超えてしまうと通常画像に対する影響が目立ってくる。そこで本実施形態では被走査面（感光ドラム面）７に入射する２つの光束の主光線と被走査面（感光ドラム面）７の法線との成す副走査方向の角度が所定の角度αを成すことによって生じる、被走査面（感光ドラム面）７上におけるそれぞれの光束の結像点の主走査方向の位置ずれ量の最大値をδＹ１、集光レンズ２によって収束光束に変換された２つの光束をｆθレンズ系６に入射させることによって生じる感光ドラム面７上における２つの光束の結像点の主走査方向の位置ずれ量の最大値をδＹ２としたとき、δＹ１とδＹ２のずれる方向が互いに逆であり、かつ下記（６）式の条件を満足するように各要素を設定している。
【００５８】
｜δＹ１＋δＹ２｜  ≦  Ｐ／３  ・・・・・（６）
ここで、δＹ１とδＹ２のずれる方向が互いに反対であることから、δＹ１及びδＹ２は互いに反対の符号が付されている。このような構成により、被走査面（感光ドラム面）７の全域において２つのスポットの主走査方向の結像位置のずれを画像上許容できる程度にまで補正している。
【００５９】
尚、本実施形態では説明を簡単にする為に発光部の数を２つと仮定して説明してきたが、もちろん本実施形態においては発光部の数を２つに限定するものではなく、むしろ発光部の数が多数の場合に、より一層の効果を得ることができる。
【００６０】
表-１，表-２に本発明の実施形態１のマルチビーム光走査光学系の諸特性を示す。
【００６１】
【表１】
0004174171.tif 000005
【００６２】
【表２】
0004174171.tif 000006
【００６３】
本実施形態においてｆθレンズ系６を構成するレンズの主走査断面の非球面形状は、各レンズ面と光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する軸をＹ軸、副走査断面内において光軸と直交する軸をＺ軸としたときに、下記の（７）式のように表される。
【００６４】
【外４】
0004174171.tif 000007
ここで、Ｒは曲率半径、ｋ、Ｂ4 、Ｂ6 、Ｂ8 、Ｂ10は非球面係数を示す。前記各係数がｙの値の正負によって異なる場合は、ｙの値が正のときは係数として添字ｕのついたｋu、Ｂ4u〜Ｂ10u を、ｙの値が負のときは係数として添字ｌのついたｋl、Ｂ4l〜Ｂ10l を使用する。
【００６５】
一方、副走査断面の形状は主走査方向のレンズ面座標がｙであるところの曲率半径ｒ′が、下記（８）式で表される形状をしている。
【００６６】
r'=r(1+D2y2+D4y4+D6y6+D8y8+D10y10)  ・・・・・（８）
ここで、ｒは光軸上における曲率半径、Ｄ2 〜Ｄ10は各係数を示す。
【００６７】
ここで各係数がｙの値の正負によって異なる場合は、ｙの値が正のときは係数として添字ｕのついたＤ2u〜Ｄ10u を用いて計算された曲率半径ｒ´となっており、ｙの値が負のときは係数として添字ｌのついたＤ2l〜Ｄ101 を用いて計算された曲率半径ｒ´となっている。
【００６８】
このように本実施形態においては上述の如く図１及び図２に示すように複数の発光部Ａ、Ｂの位置及び角度αを決定して設定することにより、ｆθレンズ系６に入射させる複数の光束を収束光束とした場合に発生する光束の結像点の主走査方向の位置ずれ量と、感光ドラム面７に入射する複数の光束の主光線と該感光ドラム面７の法線との成す副走査方向の角度が所定の角度αを成して設定した場合に生じるそれぞれのスポットの結像位置の主走査方向のずれ量とを完全に相殺し補正している。
【００６９】
本実施形態のマルチビーム光走査光学系を使用するレーザービームプリンタあるいはデジタル複写機等の画像形成装置として、例えば記録密度を６００ＤＰＩを想定した場合、前記の条件式（６）の各パラメーターＰ，δＹ１，δＹ２は各々、下記のような値をとる。
【００７０】
Ｐ    ＝ 0.04233
δＹ１＝+0.00212
δＹ２＝-0.00229
これらの値から、以下のように本実施形態が条件式（６）を満足していることがわかる。
【００７１】
｜δＹ１＋δＹ２｜＝0.00017 ≦Ｐ／３＝0.01411
【００７２】
即ち、本実施形態においては上述の如く被走査面（感光ドラム面）７に入射する複数の光束の主光線と被走査面（感光ドラム面）７の法線との成す副走査方向の角度α、及びｆθレンズ系６の後ろ側主平面から該ｆθレンズ系６に入射する収束光束の自然収束点までの距離Ｓｄ、ｆθレンズ系６の後ろ側主平面から該ｆθレンズ系６に入射した収束光束が該ｆθレンズ系６によって収束されて結像される位置までの距離Ｓｋ等を最適に設定している。そして、このことによって、結像特性（スポット形状）を全く劣化させることなく、被走査面（感光ドラム面）７全域において複数のスポットの主走査方向の結像位置のずれをほぼ完全に相殺することができる。本実施形態のマルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置は、高速、高記録密度に適している。
【００７３】
［実施形態２］
図８は、本発明の実施形態２のマルチビーム走査光学系を、レーザービームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置に適用したときの主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。また、図９は図８に示したマルチビーム走査光学系の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図８及び図９において、先に説明した図１及び図２と同一の部材には、同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。図１の場合と同様に、図８において円で囲まれた図は、光源１を矢印Ｅの方向から見たときの発光部Ａ及びＢの配置を示す。ここで、Ｍは主走査方向に対応する方向を、Ｓは副走査方向に対応する方向を示す。
【００７４】
本実施形態において、前述の実施形態１と異なる点は、被走査面（感光ドラム面）７に入射する複数の光束の主光線と、被走査面（感光ドラム面）７の法線との成す副走査方向の角度αを異ならせた点と、それに伴ない複数の発光部Ａ，Ｂの配置位置を異ならせたことである。その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様である。
【００７５】
即ち、本実施形態では本体の配置の自由度の都合などにより、図９に示すように感光ドラムの光軸方向の中心軸Ｏより下方向に角度αを設定している。
【００７６】
この場合は、被走査面（感光ドラム面）７に入射する複数の光束の主光線と、被走査面（感光ドラム面）７の法線との成す副走査方向の角度が所定の角度αを成して配置した場合に生じるそれぞれのスポットの結像位置の主走査方向のずれ量と、上記ｆθレンズ系６に入射させる複数の光束を収束光束とした場合に生じるそれぞれのスポットの結像位置の主走査方向のずれ量と、が互いに相殺関係とはならずに増長しあう関係となってしまう。
【００７７】
そこで本実施形態の場合には、図８、特に円で囲まれた図に示すように、複数の発光部Ａ、Ｂの配置関係を実施形態１に対し異ならせて設定（例えば発光部Ａ，Ｂの位置を任意の角度だけ回転）している。このことにより、被走査面（感光ドラム面）７に入射する複数の光束の主光線と、被走査面（感光ドラム面）７の法線との成す副走査方向の角度が所定の角度αを成して配置した場合に生じるそれぞれのスポットの結像位置の主走査方向のずれ量と、上記ｆθレンズ系６に入射させる複数の光束を収束光束とした場合に生じるそれぞれのスポットの結像位置の主走査方向のずれ量と、を互いに相殺する関係としている。これにより本実施形態では前述の実施形態１と同様な効果を得ている。
【００７８】
尚、本実施形態においては上述の如く被走査面（感光ドラム面）７に入射する複数光束の入射方向が感光ドラムの中心軸Ｏに対して反転した場合は複数の発光部Ａ、Ｂの配置関係を変更してやれば良いことを示した。これに対し、収束光束を入射させた場合に生じるそれぞれのスポットの結像位置の主走査方向のずれの方向と、発散光束を入射させた場合に生じるそれぞれのスポットの結像位置の主走査方向のずれの方向は逆転することから、ｆθレンズ系６に入射させる複数の光束を発散光束としても本発明は前述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００７９】
以上説明した本発明のマルチビーム走査光学系は、レーザービームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機などの画像形成装置に好適に用いることができる。この例を図１０を用いて説明する。
【００８０】
図１０は、本発明のマルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置の構成例を示す副走査方向の要部断面図である。図中、符号１０４は画像形成装置を示す。また、符号１００は先に説明した本発明の実施形態１又は２のいずれかのマルチビーム走査光学系を示す。１０１は静電潜像担持体たる感光ドラムであり、該感光ドラム１０１の上方には該感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が該表面に当接している。該帯電ローラ１０２の当接位置よりも下方の上記感光ドラム１０１の回転方向下流側の帯電された表面には、マルチビーム走査光学系１００によって走査される複数の光ビーム１０３が照射されるようになっている。
【００８１】
複数の光ビーム１０３は、画像データに基づいてそれぞれ変調されており、これらの光ビーム１０３を照射することによって上記感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。該静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに上記感光ドラム１０１の回転方向下流側で該感光ドラム１０１に当接するように配設された現像装置１０７によってトナー像として現像される。該トナー像は、上記感光ドラム１０１の下方で該感光ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。該用紙１１２は上記感光ドラム１０１の前方（図１０において右側）の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。該用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、該用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。
【００８２】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図1０において左側）の定着器へと搬送される。該定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３と該定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されており、転写部から搬送されてきた用紙１１２を上記定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２をプリンタの外に排出せしめる。
【００８３】
本発明は、以上説明した実施形態の他にも種々の応用が可能である。本発明は特許請求の範囲を逸脱しない限りにおいて、このような応用を全て包含するものである。
【００８４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のマルチビーム走査光学系は、副走査方向において、被走査面に入射する各々の光束が、それらの主光線が被走査面の法線に対してそれぞれ零でない角度をなすように同方向に傾斜して入射するようにし、このことによって被走査面上の各光束の結像点間に相対的に主走査方向に平行な第１の方向に位置ズレが生じ、また、主走査方向において収束光束又は発散光束が走査光学系に入射することによって、被走査面上の各光束の結像点間に相対的に主走査方向に平行で、且つ、第１の方向と反対の第２の方向に位置ズレが生じるようにすることによって、主走査方向の結像位置ずれを低減し、且つ、良好な結像特性を得ることができるという効果を奏する。また、このようなマルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置は、高品質な画像を高速に形成することができるという効果を奏するものである。
【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光学系の主走査方向の要部断面図である。
【図２】図１に示したマルチビーム走査光学系の副走査方向の要部断面図である。
【図３】被走査面上に、２本の走査線が平行して走査される様子を表わした要部斜視図である。
【図４】走査開始側において２つの光束の主光線が回転多面鏡の偏向面で反射される様子を示した説明図である。
【図５】ｆθレンズ系に２つの収束光束が入射した場合に生じる主走査方向の結像位置ずれを説明する為の光学系の要部概略図である。
【図６】走査終了側において２つの光束の主光線が回転多面鏡の偏向面で反射される様子を示した説明図である。
【図７】被走査面上の走査ラインの様子を示す概略図である。
【図８】本発明の実施形態２のマルチビーム走査光学系の主走査方向の要部断面図である。
【図９】図８に示したマルチビーム走査光学系の副走査方向の要部断面図である。
【図１０】実施形態１又は２のマルチビーム走査光学系を用いた画像形成装置の構成例を示す副走査方向の要部断面図である。
【図１１】従来のマルチビーム走査光学系の主走査方向の要部断面図である。
【図１２】光源における発光部の配置の一例を示す概略図である。
【図１３】光源における発光部の配置の他の例を示す概略図である。
【図１４】従来のマルチビーム走査光学系の副走査方向の要部断面図である。
【図１５】従来のマルチビーム走査光学系の問題点を説明するための主走査方向及び副走査方向の要部断面図である。
【符号の説明】
１  光源
２  集光レンズ
３  開口絞り
４  シリンドリカルレンズ
５  回転多面鏡
６  ｆθレンズ系
７  被走査面
【図１】
0004174171.tif 000008
【図２】
0004174171.tif 000009
【図３】
0004174171.tif 000010
【図４】
0004174171.tif 000011
【図５】
0004174171.tif 000012
【図６】
0004174171.tif 000013
【図７】
0004174171.tif 000014
【図８】
0004174171.tif 000015
【図９】
0004174171.tif 000016
【図１０】
0004174171.tif 000017
【図１１】
0004174171.tif 000018
【図１２】
0004174171.tif 000019
【図１３】
0004174171.tif 000020
【図１４】
0004174171.tif 000021
【図１５】
0004174171.tif 000022