JP4376885B2 - マルチビーム走査装置 - Google Patents

Description

この発明はマルチビーム走査装置、より詳細には、共通の回転多面鏡により偏向される複数の光束により、複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置に関する。

カラー画像形成装置に関連して、４つの感光体のそれぞれに光走査による潜像形成を行い、形成された４つの静電潜像をそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナーで現像し、得られる４色のトナー画像をシート上の記録媒体上で重ね合わせてカラー画像を得る方式のものが知られている。

このようなカラー画像形成方式において、各感光体の光走査を、感光体ごとに個別的に設けた光走査装置により別個に行うものも知られているが、値の張る光走査装置を４組用いるのはコスト的に得策でない。

複数の感光体に対して、回転多面鏡と結像光学系とを共通化したカラー画像形成装置も知られているが（特開平８−３１３８３３号公報）、結像光学系を共通化したことにより、各光束の光スポットが各感光体上で描く軌跡である走査線に曲がりが発生する。この走査線曲がりを補正・軽減させるために、上記公報記載の発明では、防塵ガラスである平行平板ガラスを「偏向光束に対して非垂直」にするとともに、回転多面鏡による偏向角を「走査線の曲がりが少なく」なるように狭めている。

しかしながら、平行平板ガラスを傾けることによる走査線曲がり補正量は微小量であり、この補正量を大きくするために平行平板ガラスを厚くすると、非点隔差等の他の光学特性が劣化する。
また、回転多面鏡による偏向角を狭めると、所望の走査幅を得るのに回転多面鏡以後の光路長を長くしなければならず、複数の偏向光束に対して結像光学系を共通化するために結像光学系を回転多面鏡に近接させる必要があり、このため偏向光束による結像倍率が大きくなる。このため感光体上に結像する光スポットのスポット径を小さくすることが困難になり、光スポットにおける光エネルギの集中性が低くなるので、これを補償するために高出力の光源が必要となる。また、偏向角が狭いと、１ライン分の光束偏向時間が短くなり、１画素を書き込むための時間が短くなるため偏向光束を変調する変調周波数を高くする必要があり、高周波の変調ドライバ回路が必要になる。上記のような高出力の光源や高周波の変調ドライバ回路は高価であるので、カラー画像形成装置の低コスト化に対する妨げになる。

特開平８−３１３８３３号公報

この発明は、複数の偏向光束により複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置において、走査線曲がりを有効に補正し、且つ、マルチビーム走査装置の低コストな実現を可能にすることを課題とする。

この発明のマルチビーム走査装置は「それぞれが主走査対応方向に長い線像に結像し、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を有する共通の回転多面鏡により偏向される複数の光束により、複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置」である。
「主走査対応方向」は、個々の光束に関し、光源から被走査部に至る光路上で主走査方向と対応する方向であり、「副走査対応方向」は、個々の光束に関し、光源から被走査部に至る光路上で副走査方向と対応する方向である。

請求項１記載の発明のマルチビーム走査装置は以下の如き特徴を有する。
即ち、各偏向光束が、主レンズと補助レンズとにより、対応する被走査部に集光される。各偏向光束は光路屈曲手段により対応する被走査部へ導かれる。
「主レンズ」は、回転多面鏡における「同一の偏向反射面により偏向される複数の光束」に対して共通に配備され、主として複数の偏向光束を主走査対応方向において各被走査部に集光させる機能と、光走査を等速化する機能を有する。
「補助レンズ」は、複数の光束の個々に対して配備され、主レンズと共働して対応する偏向光束を被走査部上に集光させるとともに、主・副走査対応方向の所望の光学特性を与える機能を有する。各補助レンズは、主レンズよりも、対応する各光束の被走査部側に配備される。従って、偏向光束は先ず主レンズを透過し、次いで補助レンズを透過して被走査部に至る。
「光路屈曲手段」は、各偏向光束を、対応する被走査部へ導くように光路を屈曲させる手段である。
「同一の偏向反射面に入射する複数光束」は、回転多面鏡の回転軸方向において、互いに異なる入射角で入射する。複数の補助レンズは同一の形状を有し、対応する光束の、偏向反射面への入射角に応じて、副走査対応方向へのシフト量：ΔＺが設定される。

即ち、回転多面鏡における同一の偏向反射面に入射する複数の光束がＮ光束あるとすれば、同一の偏向反射面により偏向されたＮ光束は、共通の主レンズを透過する。そしてそののち、Ｎ光束の個々は、個別的に（各光束に応じて配備された）補助レンズを透過して対応する被走査部に光スポットとして集光する。
上記シフト量：ΔＺは、個々の補助レンズに入射する偏向光束に関連した走査線曲がりを有効に軽減するように、各補助レンズに応じて設定される。シフト量：ΔＺは「ΔＺ＝０」の場合を含む。
上記のように、各光束は偏向反射面近傍に主走査対応方向に長い線像として結像しているので、主レンズと補助レンズとは、各光束に就き「偏向反射面位置と被走査部位置とを副走査対応方向において幾何光学的に略共役な関係」とする機能を持ち、従って回転多面鏡における「面倒れ」を補正する機能を有する。

各偏向光束による光スポットが走査する被走査部は、具体的には光導電性の感光体の感光面である。各被走査部となる感光体は偏向光束ごとに異なっても良いし、感光体をベルト状として、２以上の偏向光束が同一の感光体の異なる部分に同時に画像書込みを行うようにすることもできる。

回転多面鏡の同一の偏向反射面に入射する光束数は、光学配置の観点からして４〜５光束程度が限度と考えられるが、実用的な観点からすると「２光束が同一の偏向反射面に入射する」ようにするのが良い。
この場合、即ち、回転多面鏡の同一の偏向反射面に入射する光束を２光束とするとき、これらが「回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して略対称的」に入射するように、且つ、入射角の絶対値：｜θ｜ラジアンが条件：
（２） ０．０１＜｜θ｜＜０．１５
を満足するようにするのが良い（請求項２）。

｜θ｜が０．０１ラジアン以下となると、偏向される２光束が互いに近接しすぎ、各光束を別個の被走査部へ導くように光路を屈曲させる光路屈曲光学手段の配備が困難になったり、あるいは偏向反射面から被走査部を成す感光体に至る光路長が長くなり、画像形成装置の大型化を招来したりする問題がある。
また、｜θ｜が０．１５ラジアン以上になると、走査線曲がりが大きくなり、補助レンズのシフト量：ΔＺの調整で有効に補正することが困難になる。

上記請求項２記載の発明の場合、同一の偏向反射面により反射された２光束は、回転多面鏡の回転軸に平行な方向において互いに異なる方向に向かうが、これら２光束が「回転多面鏡の回転軸に平行な方向において交叉する位置」は「偏向反射面と主レンズの被走査部側レンズ面との間」に位置することが好ましい（請求項３）。
上記交叉位置が、主レンズの被走査部側レンズ面よりも被走査部側に位置する場合には、回転多面鏡が回転軸方向に大型化し駆動モータの負荷も増大する。上記交叉位置が偏向反射面よりも光源側に位置する場合には、主レンズの副走査対応方向のレンズ幅が著しく大きくなり、主レンズのコストが高くなる。

上記請求項１記載のマルチビーム走査装置において、補助レンズの副走査対応方向の焦点距離をｆｚとするとき、前記入射角：θが０でない光束に対する補助レンズに就いて、入射角：θと上記ΔＺおよびｆｚが条件：
（１） ０．０５＜（１／θ）・ΔＺ／ｆｚ＜０．４
を満足することが好ましい（請求項１）。
θが小さい場合、適正なΔＺも小さくて良く、両者の比：ΔＺ／θはある一定範囲にあることが好ましい。また、補助レンズは、対応する偏向光束に関して、偏向反射面と被走査部とを、副走査対応方向において幾何光学的に共役な関係にするための主要な光学要素であり「正のパワー」を持ち、上記ｆｚは「実質的に補助レンズと被走査部との面間隔」となる。
（１）式の上限の０．４以上になると、ΔＺが大きく、補助レンズの周辺部で補助レンズの屈折作用が過大になり、入射角：θの符号が逆になる２つの偏向光束において「逆向きの走査線曲がり（カラー画像の形成において、色ずれ等の原因となる）」が発生する。また下限の０．０５以下になると、ΔＺが小さく、走査線曲がりを補正する効果が小さい。

回転多面鏡の偏向反射面に入射する各光束は、主走査対応方向に於いて、弱い発散性の光束であることも、弱い集束性の光束であることもできるが、これらを「主走査対応方向に関して略平行光束」とすることができ、この場合には、主レンズを「ｆθレンズ」、補助レンズを「長尺トロイダルレンズ」とすることができる（請求項４）。この場合、上記ｆθレンズを「両面が共軸回転対称非球面である光軸回転対称なレンズ」とし、補助レンズを「入射側面が主走査対応方向に非円弧形状を持つ樽型トロイダル面で、射出側面がノーマルトロイダル面」である長尺トロイダルレンズとすることができる（請求項５）。
請求項６記載のマルチビーム走査装置は、それぞれが主走査対応方向に長い線像に結像し、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を有する共通の回転多面鏡により偏向される複数の光束により、複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置であって、共通の回転多面鏡の２つの偏向反射面のそれぞれにより２光束が偏向され、上記２つの偏向反射面により偏向される２対の２光束の各対に対して、請求項１〜５の任意の１に記載されている１個の主レンズと、２個の補助レンズが配備され、同時に偏向される４光束により、４つの感光体を同時走査する装置である。

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走査装置を実現できる。この発明のマルチビーム走査装置は、コストの高い回転多面鏡を複数の光束に共用し、同じ偏向反射面で同時に偏向される複数光束に対して主レンズを共通化したのでマルチビーム走査装置を安価に構成できる。
また、主レンズを共通化したことにより発生する走査線曲がりを、偏向光束ごとに設けた補助レンズのシフト量で補正するので、走査光学系としての光学性能を保ったまま走査線曲がりを有効に補正することができる。
請求項１，２，３記載の発明では、走査線曲がりを有効に補正しつつ、画像形成装置を小型化することが可能になり、回転多面鏡や主レンズのサイズ増加を有効に軽減できる。請求項４〜６記載の発明では、主レンズ・補助レンズの構成が簡単で、マルチビーム走査装置の小型化、低コスト化が容易になる。
上には、同一の被走査部を走査する光束は１光束であるとしたが、同一の被走査部を複数の光束で走査し、同一の被走査部の複数ラインを同時に走査する複数ライン同時走査方式にこの発明を適用することも可能である。

図１において、回転多面鏡１０には４つの独立した光源からの４光束Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４が入射する。光束Ｌ１，Ｌ２は回転多面鏡１０の同じ偏向反射面に入射し、光束Ｌ３，Ｌ４は回転多面鏡１０の同じ偏向反射面に入射するが、光束Ｌ１，Ｌ２の入射する偏向反射面と、光束Ｌ３，Ｌ４の入射する偏向反射面とは異なる偏向反射面である。
光束Ｌ１は、回転多面鏡１０により反射されると主レンズ１２Ａを透過し、ミラー１４Ａ１により光路を折り曲げられ、補助レンズ１６Ａ１を透過して作像ユニット１００Ｙに入射する。
光束Ｌ２は、回転多面鏡１０により反射されると主レンズ１２Ａを透過し、ミラー１４Ａ２により光路を折り曲げられ、補助レンズ１６Ａ２を透過し、ミラー１７Ａにより再度、光路を折り曲げられて作像ユニット１００Ｍに入射する。

光束Ｌ３は、回転多面鏡１０により反射されると主レンズ１２Ｂを透過し、ミラー１４Ｂ１により光路を折り曲げられ、補助レンズ１６Ｂ１を透過し、ミラー１７Ｂにより再度、光路を折り曲げられて作像ユニット１００Ｃに入射する。
光束Ｌ４は、回転多面鏡１０により反射されると主レンズ１２Ｂを透過し、ミラー１４Ｂ２により光路を折り曲げられ、補助レンズ１６Ｂ２を透過して作像ユニット１００Ｋに入射する。
ミラー１４Ａ１，１４Ａ２，１７Ａ，１４Ｂ１，１４Ｂ２，１７Ｂは「光路屈曲手段」を構成する。
作像ユニット１００Ｋ，１００Ｃ，１００Ｍ，１００Ｙは「構成的には同一のもの」で、現像に用いられるトナーの色が異なる。作像ユニット１００Ｋでは黒トナーが用いられ、作像ユニット１００Ｃ，１００Ｍ，１００Ｙでは、それぞれシアントナー、マゼンタトナー、イエロートナーが用いられる。

各作像ユニットは、動作も共通しているので、作像ユニット１００Ｙでの作像プロセスを例にとり説明する。作像ユニット１００Ｙに設けられた光導電性の感光体１０１はドラム形状であって、反時計回りに回転しつつ帯電手段である帯電ローラ１０３により均一に帯電され、光束Ｌ１によりイエロー潜像を画像書込みされる。書込みにより形成されたイエロー潜像は、現像装置１０５によりイエロートナーで現像されてイエロートナー画像となる。即ち、感光体１０１の感光面は光束Ｌ１に対する「被走査部」である。同様にして、作像ユニット１００Ｋでは黒潜像の書込み形成と黒トナーによる現像が行われて黒トナー画像が形成される。作像ユニット１００Ｃ，１００Ｍには、シアントナー画像、マゼンタトナー画像が形成される。

これら各色のトナー画像を担持するシート状の記録媒体（記録紙やオーバヘッドプロジェクタ用のシート等）Ｓは、図示されない転写・搬送手段（搬送ベルトと、その裏面側から転写電界を印加する転写手段の組合せ）により矢印方向に搬送され、黒トナー画像、シアントナー画像、マゼンタトナー画像、イエロートナー画像を順次に重ね合わせられて転写される。記録媒体Ｓは上記の如く形成されたカラー画像を図示されない定着手段により定着され、装置外へ排出される。

図２は、図１に示した２光束Ｌ１，Ｌ２の「結像状態を説明」するための図である。図２においてＺ方向は「回転多面鏡１０の回転軸に平行な方向」、Ｘ方向は「主レンズ１２Ａの光軸方向」である。図２において、Ｘ軸を含み図面に直交する平面を想像すると、この平面は「回転多面鏡１０の回転軸に直交する平面」である。
光束Ｌ２を例に取って説明すると、光束Ｌ２は上記「回転多面鏡１０の回転軸に直交する平面」に対して角：θをもって、回転多面鏡１０の偏向反射面１０Ａに入射し、上記平面に対して−θの反射角で反射され、主レンズ１２Ａに入射する。入射角：θは、図２に示すように、上記平面から時計回りの角を「正」とする。主レンズ１２Ａを透過した光束Ｌ２は、ミラー１４Ａ２により反射され、補助レンズ１６Ａ２を透過して被走査部１００２に至る。被走査部１００２は、作像ユニット１００Ｍの感光体の感光面である。破線で示す光束Ｌ１は、偏向反射面１０Ａに上記平面に対して−θの入射角で入射し、反射されると補助レンズ１６Ａ１を透過し、ミラー１４Ａ１により反射され、被走査部１００１に至る。被走査部１００１は作像ユニット１００Ｙの感光体１０１の感光面である。

図２における符号１０００は、ミラー１４Ａ１，１４Ａ２による被走査部１００１，１００２の虚像としての「仮想的な被走査面」を示している。符号１６Ａ２’は、ミラー１４Ａ２による補助レンズ１６Ａ２の虚像である。図２に示したように、ミラー１４Ａ１，１４Ａ２を無いものとして考えた「仮想的な光学配置（補助レンズの虚像１６Ａ２’および仮想的な被走査面１０００）」で見ると、補助レンズ１６Ａ１，１６Ａ２（虚像１６Ａ２’）は、Ｘ軸に平行な「対称軸」を含み図面に直交する平面に対して対称的に配備されている。図２において、図面に直交する方向をＹ方向とすると、Ｙ方向は、光束Ｌ１，Ｌ２に対して「主走査対応方向」である。このとき、副走査対応方向を上記「仮想的な光学配置」において考えると、図２におけるＺ方向が「副走査対応方向」になる。

このとき、補助レンズ１６Ａ２における「副走査対応方向のシフト量」であるΔＺは、補助レンズ１６Ａ２の虚像１６Ａ２’における光軸と、主レンズ１２Ａを透過した光束Ｌ２の主光線の透過位置との間隔として定義される。シフト量：ΔＺは、図２に示すようにＺ軸の「正の向きのずれ」を正とする。
各補助レンズに対すシフト量：ΔＺは「各光束による光走査の走査線曲がりを可及的に補正する」ように設定される。
同じ主レンズ１２Ａと共働する２つの補助レンズ１６Ａ１，１６Ａ２は、図２２に示す「仮想的な光学配置」において、互いに「対称軸」に対して対称的に配備される。図１に示す、別の主レンズ１２Ｂ、補助レンズ１６Ｂ１，１６Ｂ２やミラー１４Ｂ１，１４Ｂ２，１７Ｂ等の配置も、図２に示す光学配置と同様である。

図３は、回転多面鏡１０の異なる偏向反射面により偏向される光束Ｌ１，Ｌ４の、光源から被走査部に至る光路を展開状態で示す図である。光束Ｌ２は光束Ｌ１に、また光束Ｌ３は光束Ｌ４に重なっていると考えれば良い。符号１０００および２０００は仮想的な被走査面を示している。

光束Ｌ１は、光源（半導体レーザ）１から放射されてカップリングレンズ２によりカップリングされ、アパーチュア４’により「ビーム成形」され、シリンドリカルレンズ６により副走査対応方向に集光され、回転多面鏡１０の偏向反射面１０Ａの近傍に「主走査対応方向に長い線像」に結像し、偏向反射面１０Ａに反射されると主レンズ１２Ａと補助レンズ１６Ａ１を透過し、これらレンズの作用により被走査面１０００（実際には図２の被走査部１００１）上に光スポットとして集光する。光束Ｌ４は、光源４から放射されてカップリングレンズ３によりカップリングされ、アパーチュア５によりビーム成形され、シリンドリカルレンズ７により副走査対応方向に集光され、回転多面鏡１０の偏向反射面１０Ｂの近傍に主走査対応方向に長い線像に結像し、偏向反射面１０Ｂに反射されると主レンズ１２Ｂと補助レンズ１６Ｂ２を透過し、これらレンズの作用により被走査面２０００（実際には作像ユニット１００Ｋの感光体面）上に光スポットとして集光する。図３には示されていないが、光束Ｌ２，Ｌ３に関する光源側配置や主レンズ、補助レンズの配置も上記と同様である。

主レンズ１２Ａは、主として、等角速度的に偏向される光束Ｌ１，Ｌ２を主走査対応方向に関して各被走査部に結像させる機能と、これら光束による光走査を等速化する機能を持ち、補助レンズ１６Ａ１，１６Ａ２は、主レンズ１２Ａと共働して、偏向光束Ｌ１，Ｌ２を対応する被走査部上に集光させるとともに、主・副走査対応方向の所望の光学特性を与える機能を有している。同様に、主レンズ１２Ｂは、主として、等角速度的に偏向される光束Ｌ３，Ｌ４を主走査対応方向に関して各被走査部に結像させる機能と、これら光束による光走査を等速化する機能を持ち、補助レンズ１６Ｂ１，１６Ｂ２は、主レンズ１２Ｂと共働して、偏向光束Ｌ３，Ｌ４を対応する被走査部上に集光させるとともに、主・副走査対応方向の所望の光学特性を与える機能を有している。

図１〜３に即して説明した実施の形態は、「それぞれが主走査対応方向に長い線像に結像し、線像の結像位置近傍に偏向反射面１０Ａ，１０Ｂを有する共通の回転多面鏡１０により偏向される複数の光束により、複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置」で、同一の偏向反射面１０Ａ(１０Ｂ)により偏向される複数の光束Ｌ１，Ｌ２(Ｌ３，Ｌ４)に対して共通に配備される主レンズ１２Ａ(１２Ｂ)と、複数の光束Ｌ１，Ｌ２(Ｌ３，Ｌ４)の個々に対して配備される補正レンズ１６Ａ１，１６Ａ２(１６Ｂ１，１６Ｂ２)と、各偏向光束を対応する被走査部へ導くように光路を屈曲させる光路屈曲手段１４Ａ１，１４Ａ２，１７Ａ(１４Ｂ１，１４Ｂ２，１７Ｂ)とを有し、主レンズ１２Ａ(１２Ｂ)は主として、複数の偏向光束Ｌ１，Ｌ２(Ｌ３，Ｌ４)を主走査対応方向において各被走査部に集光させる機能と光走査を等速化する機能とを有し、補助レンズ１６Ａ１，１６Ａ２(１６Ｂ１，１６Ｂ２)は、主レンズ１２Ａ(１２Ｂ)よりも各被走査部側に配備され、主レンズ１２Ａ(１２Ｂ)と共働して、対応する偏向光束を被走査部上に集光させるとともに、主・副走査対応方向の所望の光学特性を与える機能を有し、同一の偏向反射面１０Ａ(１０Ｂ)に入射する複数光束Ｌ１，Ｌ２は回転多面鏡１０の回転軸方向において、互いに異なる入射角：θ，−θで入射し、複数の補助レンズ１６Ａ１，１６Ａ２(１６Ｂ１，１６Ｂ２)は同一の形状を有し、対応する光束Ｌ１，Ｌ２(Ｌ３，Ｌ４)の、偏向反射面１０Ａ(１０Ｂ)へ入射角に応じて副走査対応方向へのシフト量：ΔＺが設定される。

上記実施の形態はまた、それぞれが主走査対応方向に長い線像に結像し、線像の結像位置近傍に偏向反射面を有する共通の回転多面鏡１０により偏向される複数の光束Ｌ１〜Ｌ４により、複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置であって、共通の回転多面鏡１０の２つの偏向反射面１０Ａ，１０Ｂのそれぞれにより２光束Ｌ１，Ｌ２およびＬ３，Ｌ４が偏向され、２つの偏向反射面１０Ａ，１０Ｂにより偏向される２対の２光束の各対に対して１個の主レンズ１２Ａおよび１２Ｂと、２個の補助レンズ１６Ａ１，１６Ａ２および１６Ｂ１，１６Ｂ２が配備され、同時に偏向される４光束により、４つの感光体を同時走査するマルチビーム走査装置（請求項６）である。

図１〜図３に即して説明した実施の形態を以下の如き具体的な実施例として実施した。
光源としての半導体レーザは、発光波長：７８０ｎｍのものを用い、光源からの放射光束をカップリングレンズにより「平行光束」化し、シリンドリカルレンズにより回転多面鏡の偏向反射面近傍に主走査対応方向に長い線像として結像させるようにした。従って、回転多面鏡により偏向される各偏向光束は「主走査対応方向において平行光束」である。主レンズは「ｆθレンズ」とし、補助レンズは「長尺トロイダルレンズ」とした（請求項４）。さらに、ｆθレンズを「両面が共軸回転対称非球面」の単レンズとし、補助レンズの入射側面を「主走査対応方向に非円弧形状を持つ樽型トロイダル面」、射出側面を「ノーマルトロイダル面」とした（請求項５）。

「共軸回転対称非球面」は、レンズ光軸方向に座標：Ｘをとり、光軸直交方向に座標：Ｙをとるとき、近軸曲率半径をＲ、円錐定数をＫ、高次の係数をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，．．．として、
Ｘ＝(Ｙ^２/Ｒ)/［１＋√{１−(１＋Ｋ)(Ｙ/Ｒ)^２}］
＋Ａ・Ｙ^４＋Ｂ・Ｙ^６＋Ｃ・Ｙ^８＋Ｄ・Ｙ^１０＋Ｆ・Ｙ^１２＋Ｇ・Ｙ^１４＋
Ｈ・Ｙ^１６＋Ｉ・Ｙ^１８＋．．．（３）
なる式におけるＲ，Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，．．を与えて特定される曲線形状（これを「非円弧形状」という）をＸ軸の回りに回転して得られる曲面である。

また、樽型トロイダル面は、上記「非円弧曲線」を、この非円弧曲線と同一平面内にあり、Ｘ軸上で上記非円弧形状からＲｘだけ離れた「Ｙ軸に平行な軸」の回りに回転して得られる曲面である。

図２に即して説明した、主レンズ１２Ａと補助レンズ１６Ａ２（の虚像：１６Ａ２’）の配備の実例を挙げる。補助レンズ１６Ａ１の配備は、図２に示したように、主レンズ１２Ａの光軸を対称軸として、Ｚ方向（回転多面鏡１０の回転軸方向）において補助レンズ１６Ａ２（の虚像１６Ａ２’）と対称的に配備すればよい。主レンズ１２Ｂ、補助レンズ１６Ｂ１，１６Ｂ２の配備は、上記主レンズ１２Ａ、補助レンズ１６Ａ１，１６Ａ２の配備と全く同様に行うことができる。

主レンズ１２Ａおよび補助レンズ１６Ａ２のレンズ面番号を回転多面鏡の側から順次、面番号１〜４とし、各面の曲率半径（非円弧に就いては近軸曲率半径）を主走査対応方向（図２のＹ方向）に就いて「Ｒｍ」、副走査対応方向（図２におけるＺ方向）に就いて「Ｒｓ」とし、図２のＸ軸方向（主レンズ・補助レンズとも、前記「仮想的な光学配置」において、光軸はＸ軸方向に平行である）における面間隔を「Ｄ」とする。また、各レンズの屈折率を「Ｎ」とする。

面番号 Ｄ Ｒｍ Ｒｓ Ｎ
０(偏向反射面) 37.955
１ 10.00 -172.1 -172.1 1.57251
２ 61.96 -56.4 -56.4
３ 4.0 -460.0 -31.0 1.57251
４ 83.32 -700.0 -15.7 。

主レンズの入射側面（第１面）の共軸回転対称非球面形状
Ｒ（Ｒｍ＝Ｒｓ）＝−１７２．１，Ｋ＝３．５４，
Ａ＝ １．１１Ｅ−７，Ｂ＝−３．８１Ｅ−１１，
Ｃ＝−３．４３Ｅ−１４，Ｄ＝ １．０８Ｅ−１７
主レンズの射出側面（第２面）の共軸回転対称非球面形状
Ｒ（Ｒｍ＝Ｒｓ）＝−５６．４，Ｋ＝０．０２７，
Ａ＝ ４．２８Ｅ−７，Ｂ＝−３．６１Ｅ−１１，
Ｃ＝ ２．１Ｅ−１４，Ｄ＝−２．８Ｅ−１７
上記において、例えば「Ｅ-７」は「１０^−７」を意味し、この値が直前の数値に掛けられるのである。

補助レンズの入射側面（第３面）の樽型トロイダル面
図２におけるＸＹ面の形状（Ｙ方向は「主走査対応方向」である）
Ｒ（Ｒｍ）＝−４６０．０，Ｋ＝−１３１，
Ａ＝ １．０５Ｅ−７，Ｂ＝−２．０５Ｅ−１２，
Ｃ＝−４．４３Ｅ−１６，Ｄ＝−６．３３Ｅ−２１
Ｆ＝ ２．２２Ｅ−２４，Ｇ＝ ６．７７Ｅ−２８，
Ｈ＝ ４．４１Ｅ−３２，Ｉ＝−１．５Ｅ−３５
樽型トロイダル面は、この非円弧形状をＸ方向にＲｓ＝−１５．７だけ離れ、Ｙ方向に平行な軸の回りに回転して得られる曲面である。
補助レンズの射出側面（第４面）は通常の「ノーマルトロイダル面」である。

主レンズ１２Ａへの光束Ｌ２の入射角：θ＝０．０６（ラジアン）、補助レンズ１６Ａ２のシフト量：ΔＺ＝０．５０２（ｍｍ）、補助レンズ１６Ａ２の副走査対応方向の焦点距離：ｆｚ＝３９．５である。

従って、上記入射角：θは、条件：０．０１＜｜θ｜＜０．１５を満足し（請求項２）、入射角：θとΔＺとｆｚによる「(１/θ)・ΔＺ/ｆｚ」は０．２０２であって、条件：０．０５＜（１／θ）・ΔＺ／ｆｚ＜０．４を満足する（請求項１）。

光束Ｌ１は、偏向反射面に回転多面鏡の光軸に直交する平面に対して入射角：−θ＝−０．０６ラジアンで入射し、補助レンズ１６Ａ１（補助レンズ１６Ａ２と同一のレンズである）のシフト量：ΔＺは−０．５０２（ｍｍ）となる。
光束Ｌ２に関する主レンズ１２Ａと補助レンズ１６Ａ２とによる結像における「像面湾曲」、「走査線曲がり」、「ｆθ特性」を図４に示す。
これらは、光束Ｌ１，Ｌ３，Ｌ４に就いても同様のものになる。

図２に示したように、実施例における光束Ｌ１，Ｌ２は、偏向反射面１０Ａにより反射されたのち「回転多面鏡の回転軸に平行な方向（Ｚ方向）において、偏向反射面１０Ａと主レンズ１２Ａの被走査部側レンズ面との間」で交叉する（請求項３）が、実施例に於いては特に、上記交叉位置を偏向反射面１０Ａと主レンズ１２Ａの射出側面との中央部に設定している。このように設定したため、回転多面鏡１０および主レンズ１２Ａの副走査対応方向（図２のＺ方向）の幅を、シングルビームによる光走査の場合よりも「３ｍｍ増加させただけ」ですませることができ、回転多面鏡、主レンズの製造コストの上昇を抑えることができた。

上に説明した実施例では、主レンズ１個に対して２個の補助レンズを組み合わせたが、主レンズ１個に対して３個の補助レンズを組み合わせても良く、この場合の３つの光束の入射角をそれぞれθ，０，−θとし、３つの補助レンズのシフト量を、それぞれΔｚ，０，−Δｚとなるようにすることもできる。

この発明の実施の１形態を説明するための図である。 実施の形態における主レンズ１２Ａと補助レンズ１６Ａ１，１６Ａ２配置を説明するための図である。 実施の形態における光束Ｌ１，Ｌ４の、結像光路を説明するための図である。 実施例に関する像面湾曲・走査線曲がり・ｆθ特性を示す図である。

符号の説明

１０ 回転多面鏡
１２Ａ 主レンズ
１４Ａ１，１４Ａ２，１７Ａ ミラー
１６Ａ１，１６Ａ２ 補助レンズ
１００Ｋ，１００Ｃ，１００Ｃ，１００Ｙ 作像ユニット

Claims (6)

1. それぞれが主走査対応方向に長い線像に結像し、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を有する共通の回転多面鏡により偏向される複数の光束により、複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置において、
   同一の偏向反射面により偏向される複数の光束に対して共通に配備される主レンズと、
   上記複数の光束の個々に対して配備される補助レンズと、
   各偏向光束を、対応する被走査部へ導くように光路を屈曲させる光路屈曲手段とを有し、
   上記主レンズは主として、上記複数の偏向光束を主走査対応方向において各被走査部に集光させる機能と、光走査を等速化する機能とを有し、
   上記補助レンズは、上記主レンズよりも各被走査部側に配備され、主レンズと共働して、対応する偏向光束を被走査部上に集光させるとともに、主・副走査対応方向の所望の光学特性を与える機能を有し、
   同一の偏向反射面に入射する複数光束は、回転多面鏡の回転軸方向において、互いに異なる入射角で入射し、
   上記複数の補助レンズは、同一の形状を有し、対応する光束の偏向反射面への入射角に応じて、副走査対応方向へのシフト量：ΔＺが設定され、
   補助レンズの副走査対応方向の焦点距離をｆｚとするとき、
   入射角：θが０でない光束に対する補助レンズに就いて、入射角：θと上記ΔＺおよびｆｚが条件：
   （１） ０．０５＜（１／θ）・ΔＺ／ｆｚ＜０．４
   を満足し、
   同一の偏向反射面に入射し、上記入射角が異なる符号を持つ光束に対応する上記ΔＺの符号は異なることを特徴とするマルチビーム走査装置。
2. 請求項１記載のマルチビーム走査装置において、
   回転多面鏡の同一の偏向反射面に入射する光束は２光束で、これらは回転多面鏡の回転軸に直交する面に対して略対称的に入射し、入射角の絶対値を｜θ｜ラジアンとするとき、｜θ｜が条件：
   （２） ０．０１＜｜θ｜＜０．１５
   を満足することを特徴とするマルチビーム走査装置。
3. 請求項２記載のマルチビーム走査装置において、
   同一の偏向反射面により偏向された２光束が、回転多面鏡の回転軸に平行な方向において交叉する位置が、上記偏向反射面と主レンズの被走査部側レンズ面との間に位置することを特徴とするマルチビーム走査装置。
4. 請求項１乃至３の何れか１つに記載のマルチビーム走査装置において、
   回転多面鏡に入射する複数の光束が何れも、主走査対応方向に略平行光束であり、主レンズがｆθレンズで、補助レンズが長尺トロイダルレンズであることを特徴とするマルチビーム走査装置。
5. 請求項４記載のマルチビーム走査装置において、
   ｆθレンズは両面が共軸回転対称非球面であり、
   補助レンズは、入射側面が主走査対応方向に非円弧形状を持つ樽型トロイダル面で、射出側面がノーマルトロイダル面であることを特徴とするマルチビーム走査装置。
6. それぞれが主走査対応方向に長い線像に結像し、上記線像の結像位置近傍に偏向反射面を有する共通の回転多面鏡により偏向される複数の光束により、複数の画像を同時に書き込む方式のマルチビーム走査装置において、
   共通の回転多面鏡の２つの偏向反射面のそれぞれにより２光束が偏向され、上記２つの偏向反射面により偏向される２対の２光束の各対に対して、請求項１〜５の任意の１に記載されている１個の主レンズと、２個の補助レンズが配備され、同時に偏向される４光束により、４つの感光体を同時走査することを特徴とするマルチビーム走査装置。

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