JP3558847B2

JP3558847B2 - マルチビーム走査装置

Info

Publication number: JP3558847B2
Application number: JP35739497A
Authority: JP
Inventors: 信昭小野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1997-12-25
Publication date: 2004-08-25
Anticipated expiration: 2017-12-25
Also published as: JPH11183814A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はマルチビーム走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の光源から放射される複数のビームのそれぞれを主走査対応方向に長い線像として、副走査対応方向に互いに分離して結像させ、上記各線像の結像位置近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、各偏向ビームを同一の走査結像レンズにより被走査面上に、副走査方向に分離した光スポットとして集光せしめて被走査面の複数走査線の等速的な光走査を行なうマルチビーム走査装置が、光プリンタやデジタル複写機等の「画像形成装置」に関連して実現を意図されている。
上記「主走査対応方向」は、光源から被走査面に到る光路上で主走査方向に対応する方向を言い、上記光路上において、副走査方向と対応する方向を「副走査対応方向」と言う。
上記走査結像レンズは、上記各線像の結像位置と被走査面とを副走査対応方向に関して「幾何光学的に共役な関係」とする「共役化機能」と、光走査を等速化する「等速化機能」とを有する。上記共役化機能は光偏向器における偏向反射面の「面倒れ」を補正するための機能である。
【０００３】
良好なマルチビーム走査を実現するには、走査結像レンズの上記共役化機能や等速化機能が良好であることに加え、主・副走査方向における像面湾曲を良好に補正されていることが必要である。主・副走査方向の像面湾曲の補正が十分でないと、光スポット径が光スポットの像高と共に変動し、書き込まれる画像の解像度を著しく低下させ、像質の低下を招くからである。
また、マルチビーム走査では、副走査方向の像面湾曲は、被走査面上に集光される複数の光スポットの個々に付いて良好に補正されていることが必要である。そうでないと、複数の光スポットの副走査方向の光スポット径が不揃いとなり、書き込まれる画像の解像度が光スポットごとに「まちまち」となるからである。副走査方向の像面湾曲を良好に補正するために、走査結像レンズにおける１以上のレンズ面において、副走査断面（該レンズ面近傍において主走査対応方向に直交する平断面）内における曲率半径を、主走査対応方向における位置に応じて変化させた走査結像レンズが知られている（例えば、特開平６−２３０３０８号公報）が、副走査断面内における曲率半径が「主走査対応方向において光軸を離れるに従い単調に増加している」ため、偏向角：０と最大偏向角（有効主走査領域の端部に対応する）とで上記曲率半径が大きく異なるため、偏心やシフト等の「組付け誤差」があると、副走査方向の像面湾曲が著しく劣化するので、組付けの公差が厳しく、光学系の組立ての作業性が悪いという問題がある。
【０００４】
また、走査結像レンズは「プラスチック成形」で作製できるが、プラスチック成形の際、「ヒケ」や「ウネリ」が発生して、所望形状のレンズを得ることが困難な場合もある。また、プラスチックで形成されたレンズは温・湿度の変化の影響を受けて光学性能が変化し易い。さらに、光偏向器として一般的な「回転多面鏡」は、偏向反射面の回転軸が偏向反射面内に無いので、偏向反射面近傍に結像した各線像と偏向反射面との位置関係が、回転多面鏡の回転とともに変動する所謂「サグ」の問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、マルチビーム走査装置において、各光ビームによる良好な光走査を実現することを課題とする。また、マルチビーム走査装置における光学系の組立てを容易にし、走査結像レンズをプラスチックで形成する場合に、所望のレンズを容易に歩留まり良く得ることにより走査装置の低コスト化を可能にし、マルチビーム走査が温・湿度等の影響を受けにくくし、サグの影響を有効に除去すること等を他の課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明のマルチビーム走査装置は「複数の発光源から放射される複数のビームのそれぞれを主走査対応方向に長い線像として、副走査対応方向に互いに分離して結像させ、各線像の結像位置近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、各偏向ビームを同一の走査結像レンズにより被走査面上に副走査方向に分離した光スポットとして集光せしめて被走査面の複数走査線の等速的な光走査を行なうマルチビーム走査装置」であって、以下の点を特徴とする。即ち、各偏向ビームを被走査面上に光スポットとして集光させる走査結像レンズが、２枚のレンズにより構成される。
走査結像レンズを構成する２枚のレンズのうち、光偏向器側のレンズは「光偏向器側に凹面を向けた正メニスカスレンズで、両面が共軸非球面形状」であり、被走査面側のレンズは「少なくとも１面が、主走査断面内において非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内において上記非円弧形状とは異なる曲線となるように、副走査断面内における曲率半径を主走査対応方向に変化させたもの」である。
「主走査断面」は、走査結像レンズを構成する各レンズのレンズ面近傍において、レンズ光軸と主走査対応方向とを含む平断面を言う。
「副走査断面」は、上記レンズ面近傍において、主走査対応方向に直交する平断面を言う。
走査結像レンズを構成する２枚のレンズには、後述のように、サグの影響を軽減させるため、主走査断面内においてティルト角を与えることができるが、このような場合、上記主・副走査断面は、各レンズにおいてティルト角を０とした場合、即ち「ティルト角を与えられる以前の状態」において定義される。
「非円弧形状」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、周知の、

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である。
【０００７】
上記光偏向器側のレンズは「メニスカスレンズ」であるので、中央と周辺部、特に、主走査対応方向における中央部と周辺部との肉厚差を有効に軽減する「均肉化」が可能であり、これをプラスチック等の樹脂で成形加工により作製する際の「ヒケやウネリ」といった変形を有効に防止できる。また、光偏向器側のレンズは、凹面を光偏向器側に向けて配備されるので、主走査対応方向の中央部と周辺部で「入射側レンズ面への、偏向の起点からの距離」の変化が小さく、従って上記中央部と周辺部との「副走査対応方向の横倍率の差」を少なくできる。
【０００８】
上記のように、請求項１記載の走査結像レンズは、主走査断面内での形状は、少なくとも３面が「非円弧形状」であるから、これらの非円弧形状を最適化することにより、主走査方向の像面湾曲や等速化特性を、各ビームに対し良好に補正することが可能となる。
また、光軸に平行で主走査断面に直交する面内での形状（前記ティルト角を与える場合には、ティルト角を０とした状態における形状）において、２面（光偏向器側のレンズの両面）が非円弧形状であり、被走査面側のレンズの少なくとも１面において、副走査断面内の曲率半径を主走査対応方向に変化させるので、主走査方向の像面湾曲や等速化特性用に最適化された上記非円弧形状に応じて、上記曲率半径の変化を最適化することにより、副走査方向の像面湾曲を有効に補正することができる。
【０００９】
走査結像レンズにおける上記被走査面側のレンズの「主走査断面内において非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内において上記非円弧形状とは異なる曲線となるように、副走査断面内における曲率半径を主走査対応方向に変化させたレンズ面」は、これを「光偏向器側のレンズ面」とすることができる（請求項２）。この場合、被走査面側のレンズの、被走査面側のレンズ面は「主走査断面内において円弧形状」を有することができる（請求項３）。
【００１０】
また、走査結像レンズにおける被走査面側のレンズは、主走査断面内における屈折力を負とすることができる（請求項４）。前述の如く、走査結像レンズにおける光偏向器側のレンズは「正メニスカスレンズ」であるので、被走査面側のレンズの「主走査断面内における屈折力」を負とすると、主走査断面内における走査結像レンズの屈折力の組合せが「正・負」の組合せとなるので、走査結像レンズを構成する２枚のレンズを「共にプラスチックレンズ」として構成した場合、温・湿度変化の影響は、各レンズで互いに打ち消すように作用するので、走査結像レンズとしては温・湿度変化の影響を受けにくくなる。
【００１１】
また、被走査面側のレンズの「主走査断面内において非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内において上記非円弧形状とは異なる曲線となるように、副走査断面内における曲率半径を主走査対応方向に変化させたレンズ面」の、上記曲率半径の絶対値が「主走査対応方向において光軸を離れるに従い極大値に向かって滑らか且つ単調に増加し、極大位置を超えたのち、光軸を離れるに従い滑らか且つ単調に減少する」ように定めることができる（請求項５）。
主走査対応方向の座標をηとし、上記曲率半径をｒ（η）とするとき、ｒ（η）において主走査方向の位置誤差：Δηがあると、位置：ηにおける曲率半径の誤差は｛ｄｒ（η）／ｄη｝Δηであり、ｒ（η）が「ηの増加に伴い単調増加する場合」だと｛ｄｒ（η）／ｄη｝が常に一定の符号になるので、｛ｄｒ（η）／ｄη｝Δηが著しく大きくなる可能性があるが、この発明におけるように、ｒ（η）が極大を持てば、｛ｄｒ（η）／ｄη｝の符号が、極大の前後で変化するので｛ｄｒ（η）／ｄη｝Δηは有効に小さくなる。従って、被走査面側のレンズのマルチビーム走査装置の光学系への「組付けの公差に対する許容度」が有効に緩和される。
【００１２】
上記請求項１〜５の任意の１に記載のマルチビーム走査装置において、複数の発光源を持つ光源としては、複数のレーザ発光部をモノリシックにアレイ配列した半導体レーザアレイを好適に用いうるほか、独立した半導体レーザからのビームをビーム合成手段で合成するようにした光源も用いることができる。
【００１３】
各光源からのビームは「別個の、または共通のカップリングレンズ」により以後の光学系にカップリングされる。カップリングレンズによりカップリングされた各ビームは「弱い集束性もしくは弱い発散性のビーム」となるようにしてもよいが、カップリングレンズによりそれぞれ「平行ビーム」とし、各平行ビームを別個のまたは共通の線像結像光学系により偏向反射面近傍に、主走査対応方向に長い線像として結像させるようにできる（請求項６）。このようにすると、カップリングレンズと線像結像光学系の間でビームが平行ビームとなるので、この部分で光学系配置の自由度が大きい。
また、請求項１〜６の任意の１に記載のマルチビーム走査装置において、光偏向器として回転多面鏡を用い、サグの影響を軽減させるために、走査結像レンズの各レンズに、主走査断面内でティルト角を与えることができる（請求項７）。なお、回転多面鏡として、同一形状の複数の回転多面鏡を共通の軸に設け、複数のビームの偏向を回転多面鏡ごとに振り分けるようにしてもよい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、マルチビーム走査装置の実施の１形態を略示している。図１（ａ）に示すように、光源１から放射された複数ビーム（図の繁雑を避けるため１ビームのみを示している）は、カップリングレンズ２によりカップリングされ、シリンダレンズ３を透過し、ミラー４により反射され、光偏向器５により偏向され、走査結像レンズを構成するレンズ６，７により被走査面８上に光スポットとして集光し、被走査面８（実体的には通常は「光導電性の感光体」である）の複数走査線を走査する。
この実施の形態において、光源１は、図１（ｂ）に示すように「２つのレーザ発光部をモノリシックにアレイ配列した半導体レーザアレイ」であり、近接した２つのレーザ発光部からそれぞれレーザビームが独立に放射されるようになっている。放射された各ビームは、共通のカップリングレンズ２により夫れ夫れ「平行ビーム」とされ、アパーチュアＡＰにより「ビーム整形」されたのち、線像結像光学系であるシリンダレンズ３により副走査対応方向に集束され、ミラー４で反射されて光偏向器５である回転多面鏡の偏向反射面５Ａ近傍の位置に「主走査対応方向に長い線像」として結像する。光源１における２つの発光部は、副走査対応方向に配列しているので、上記２つの線像は、互いに副走査対応方向へ分離している。ミラー４は、半導体レーザ１から偏向反射面５に到る光学系のレイアウト次第で省略してもよく、シリンダレンズ３は「凹シリンダミラー」で代替してもよい。
光偏向器５は「回転多面鏡」であり、その回転軸５Ｂは偏向反射面５Ａと離れているから、この形態においては偏向反射面５Ａの回転に伴う偏向反射面５Ａと線像の結像位置のずれ、所謂「サグ」が発生する。
走査結像レンズを透過した２本の偏向ビームは被走査面８に向かって集光し、被走査面８上に副走査方向に分離して形成される光スポットにより、被走査面８の２本の走査線が等速的に走査される。
走査結像レンズを構成する２枚のレンズ６，７のうち、光偏向器５側のレンズ６は「光偏向器の側に凹面を向けた正メニスカスレンズ」で両面が共軸非球面である。
【００１５】
被走査面８側に配備されるレンズ７は、光偏向器５側のレンズ面が、主走査断面内において非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内において上記非円弧形状とは異なる曲線となるように、上記副走査断面内における曲率半径が主走査対応方向に変化している。また、レンズ７の主走査断面内の屈折力は負である。
【００１６】
レンズ７の光偏向器側の面の形状を図２を参照して説明する。
後述するように、レンズ６，７には主走査断面内におけるティルト角が与えられるが、図２に即しての説明においては、ティルト角を０とした状態を想定して説明する。このとき、主走査対応方向および副走査対応方向は何れもレンズ７の光軸に直交する。
図２において、Ｙ軸を主走査対応方向に取る。Ｘ軸はレンズ７の光軸方向であり、Ｘ軸の正の方向（図で右の方向）は被走査面側である。ＸＹ面が「主走査断面」である。また「副走査断面」は、ＸＹ面に直交し、且つ、Ｘ軸に平行な平断面である。
図２（ａ）で、Ｘ（Ｙ）は、主走査断面内におけるレンズ７の当該レンズ面の形状であり「非円弧形状」である。また、ｒ（η）は、主走査対応方向（Ｙ方向）における位置座標：ηにおける「副走査断面内の曲率半径」を表している。曲率半径：ｒ（η）は位置座標：ηに応じて変化し、位置：ηにおける「副走査断面内の曲率中心」を主走査対応方向へ連ねた曲率中心線Ｌは「主走査断面内において非円弧形状：Ｘ（Ｙ）とは異なる曲線」である。
図２（ｂ）は、位置：η＝０と、任意の位置：ηとにおける副走査断面内における曲率半径の差の絶対値：｜ｒ（η）｜−｜ｒ（０）｜が主走査対応方向にどのように変化するかを示している。
レンズ７の、被走査面８側の面は主走査断面内において円弧形状であり、レンズ７は「主走査断面内における屈折力が負」である。
図１に戻ると、レンズ６，７には、サグの影響を有効に軽減するために、主走査断面内においてティルト角：α_６，α_７がそれぞれ与えられている。
【００１７】
従って、図１に示す実施の形態は、複数の発光源から放射される複数のビームのそれぞれを主走査対応方向に長い線像として、副走査対応方向に互いに分離して結像させ、各線像の結像位置近傍に偏向反射面５Ａを持つ光偏向器５により等角速度的に偏向させ、各偏向ビームを同一の走査結像レンズ６，７により被走査面８上に副走査方向に分離した光スポットとして集光せしめて被走査面８の複数走査線の等速的な光走査を行なうマルチビーム光走査装置において、走査結像レンズが２枚のレンズ６，７により構成され、光偏向器５側のレンズ６は、光偏向器側に凹面を向けた正メニスカスレンズで、両面が共軸非球面形状であり、被走査面側のレンズ７は、少なくとも１面が主走査断面内において非円弧形状（図２（ａ）のＸ（Ｙ））を有し、且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線（図２（ａ）のＬ）が、主走査断面内において非円弧形状：Ｘ（Ｙ）とは異なる曲線となるように、副走査断面内における曲率半径を主走査対応方向に変化させたものである（請求項１）。
【００１８】
また、レンズ７の「主走査断面内において非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内において上記非円弧形状とは異なる曲線となるように、副走査断面内における曲率半径を主走査対応方向に変化させたレンズ面」は、光偏向器５側のレンズ面であり（請求項２）、被走査面８側のレンズ面は「主走査断面内において円弧形状」であり（請求項３）、且つ、レンズ７は「主走査断面内における屈折力が負」である（請求項４）。
さらに、レンズ７における光偏向器５側の面における、副走査断面内における曲率半径の上記曲率半径の絶対値：｜ｒ（η）｜は、図２（ｂ）に示すように、主走査対応方向（Ｙ方向）において光軸（Ｘ軸）を離れるに従い、｜ｒ（０）｜から、極大値に向かって滑らか且つ単調に増加し、極大位置を超えたのち、光軸を離れるに従い滑らか且つ単調に減少するように定められている（請求項５）。
【００１９】
また、光源１からの各ビームは、カップリングレンズ２により平行ビームとされ、各平行ビームは線像結像光学系３により偏向反射面５Ａ近傍に、主走査対応方向に長い線像として結像される（請求項６）。そして、光偏向器５は「回転多面鏡」であり、サグの影響を軽減させるために、走査結像レンズの各レンズ６，７が、主走査断面内でティルト角：α_６，α_７を与えられている（請求項７）。
【００２０】
【実施例】
図１に示した実施の形態の実施例を示す。
光源１である半導体レーザアレイは発光波長：６７０ｎｍで発光する２つのレーザ発光部を有し、光偏向器５は偏向反射面数：６、偏向反射面の内接円半径：２５ｍｍの回転多面鏡である。光路折り曲げ用のミラー４の側から光偏向器５に入射する光束の入射方向と（ティルト角：α_６＝α_７≡０としたときの）走査結像光学系のレンズ６，７の光軸とが成す角は６０度である。
【００２１】
光源１から光偏向器５に至る光路上の光学系を「第１群」、光偏向器５から被走査面８に至る光路上の光学系を「第２群」とする。
光源１である半導体レーザアレイのカバーガラス、偏向反射面、各レンズのレンズ面の曲率半径（円弧形状でないものについては近軸曲率半径）を主走査対応方向に関してＲｍ、副走査対応法方向に関してＲｓとし、光軸上の間隔をＤ、材質の屈折率をＮとする。「長さの次元」を有する量は「ｍｍ」単位とする。
【００２２】

【００２３】
図１（ｃ）に示す如く、光源１における２つのレーザ発光部１１，１２は「副走査対応方向に１０μｍ離れ」ており、これら２つのレーザ発光部は共に、カップリングレンズ２の光軸の「副走査対応方向における片側」に位置し、一方のレーザ発光部（第１発光部１１）は上記光軸から５μｍの距離に位置し、他方のレーザ発光部（第２発光部１２）は上記光軸から１５μｍの距離に位置する。
Ｄ＝９１．４２は、シリンドリカルレンズ３の射出側面から光偏向器の偏向反射面（線像の結像位置）に至る距離である。
カップリングレンズ２の射出側面（上記面番号：４）は「共軸非球面」であり、カップリングされた光束は「実質的な平行光束」となる。
該共軸非球面は、前記（１）式において、近軸曲率半径：Ｒ（＝Ｒｍ＝Ｒｓ）、円錐定数：Ｋ、Ｙに関する４次、６次、８次、１０次の非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄが以下の値を持つ。
Ｒ＝−８．４１４，Ｋ＝−０．０２１，Ａ＝１．２３Ｅ−４，
Ｂ＝１．３６Ｅ−６，Ｃ＝１．２４Ｅ−８，Ｄ＝１．５４Ｅ−１０
なお「Ｅ−４」等は「べき乗」を示す。例えば上記「Ｅ−４」は「１０￣^４」を意味し、この値がその直前の数値に掛かる。
【００２４】
第２群において、「α」は前述の「ティルト角（時計回りを「正」とし、単位は「度」とする）」を表す。
【００２５】

Ｄ＝５２．７１は、偏向反射面からレンズ６の入射側面までの距離である。
【００２６】
レンズ６の両面（上記面番号１，２）は「共軸非球面」、レンズ７の射出側面（上記面番号：４）は「ノーマルトロイダル面」である。
レンズ６の入射側面：
前記（１）式において、近軸曲率半径：Ｒ（＝Ｒｍ＝Ｒｓ）、円錐定数：Ｋ、Ｙに関する４次、６次、８次、１０次の非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、以下の値を持つ。
Ｒ＝−３１２．６，Ｋ＝２．６６７，Ａ＝１．７９Ｅ−７，
Ｂ＝−１．０８Ｅ−１２，Ｃ＝−３．１８Ｅ−１４，Ｄ＝３．７４Ｅ−１８
レンズ６の射出側面：
前記（１）式において、近軸曲率半径：Ｒ（＝Ｒｍ＝Ｒｓ）、円錐定数：Ｋ、Ｙに関する４次、６次、８次、１０次の非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、以下の値を持つ。
Ｒ＝−８２．９５，Ｋ＝０．０２，Ａ＝２．５０Ｅ−７，
Ｂ＝９．６１Ｅ−１２，Ｃ＝４．５４Ｅ−１５，Ｄ＝−３．０３Ｅ−１８。
【００２７】
レンズ７の入射側面（上記面番号３）は、主走査断面内において「非円弧形状」であり、上記ティルト角：α_７＝０の状態で、副走査断面内の曲率：Ｃｓ（Ｙ）は、Ｃｓ（Ｙ）＝｛１／Ｒｓ（０）｝＋Σｂ_ｊ・Ｙ＊＊ｊ（ｊ＝１，２，３，．．）（２）におけるＲｓ（０），ｂ_ｊを与えて特定される。主走査対応方向の位置：Ｙにおける副走査断面内の曲率半径は「１／Ｃｓ（Ｙ）」である。「Ｙ＊＊ｊ」はＹのｊ乗を表している。
【００２８】
上記非円弧形状は前記（１）式で表現され、近軸曲率半径：Ｒ（＝Ｒｍ）、円錐定数：Ｋ、Ｙに関する４次、６次、８次、１０次の非球面係数：Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、以下の値を持つ。
Ｒ＝−５００．００，Ｋ＝−７１．７３，Ａ＝４．３３Ｅ−８，
Ｂ＝−５．９７Ｅ−１３，Ｃ＝−１．２８Ｅ−１６，Ｄ＝５．７３Ｅ−２１
また、上記（２）式における、Ｒｓ（０），ｂ_ｊは以下の値を持つ。
Ｒｓ（０）（＝Ｒ）＝−４７．８５，ｂ_２＝１．５９Ｅ−３，
ｂ_４＝−２．３２Ｅ−７，ｂ_６＝１．６０Ｅ−１１，
ｂ_８＝−５．６１Ｅ−１６，ｂ_１０＝２．１８Ｅ−２０，
ｂ_１２＝−１．２５Ｅ−２４
Ｙの奇数次に関する係数は全て０であり、従って、レンズ７の入射側面に関する（２）式はＹ方向に関して光軸対称である。
【００２９】
上記の如く決定された「Ｃｓ（Ｙ）」に基づき、曲率半径の絶対値を求めて見ると、絶対値は、図２（ｂ）に示したように「主走査対応方向において光軸を離れるに従い、極大値に向かって滑らか且つ単調に増加し、極大位置を超えたのち、光軸を離れるに従い滑らか且つ単調に減少する」ように変化する。
レンズ７の射出側面は上述したように「ノーマルトロイダル面」であるから、以上により、走査結像レンズを含め光学系の配置が全て決定されたことになる。
【００３０】
実施例に関する像面湾曲の図と等速化特性を図３および図４に示す。
これら図３，図４に示す像面湾曲の図において、破線は「主走査対応方向の像面湾曲」、実線は「副走査方向の像面湾曲」を示し、等速化特性としてのｆθ特性を破線で、リニアリティを実線で示す。
図３は、カップリングレンズ２の光軸から、副走査対応方向に５μｍ離れた位置に位置する第１発光部１１から放射されたビームに関する図であり、図４は、カップリングレンズ２の光軸から、第１発光部側へ１５μｍ離れた位置に位置する第２発光部１２から放射されたビームに関する図である。
先ず、ｆθ特性とリニアリティにより示される等速化特性は各発光部からのビームに対して極めて良好に補正されており、従って、各ビームによる２つの（副走査方向に分離した）光スポット共、極めて良好な等速走査が実現される。
また、主・副走査方向の像面湾曲は、各発光部からのビームに対して、何れも絶対値で１ｍｍ以下であり極めて良好である。のみならず、主・副走査方向の像面湾曲は、各発光部からのビームに対して「実質的に同一」であるので、２つの走査線を同時に走査する光スポットのスポット径は互いに実質的に同一である。なお、図３，図４において、縦座標における「Ｙ」は主走査対応方向の座標ではなく「光スポットの像高」を表している。像面湾曲や等速化特性は、光スポットの像高のプラス側とマイナス側とで非対称的であるが、これは前述の「サグ」の影響によるものである。前記ティルト角：α_６，α_７を共に０とすると、像面湾曲や等速化特性の非対称性がもっと顕著に現われて、光スポットの像高のプラス側あるいはマイナス側で像面湾曲や等速化特性が劣化するが、上記のようにティルト角を与えたことにより、像面湾曲・等速化特性とも、光スポットの像高のプラス側およびマイナス側で良好に補正されているのである。
なお、上記サグの影響を除去するのに、上記ティルトに代えて、あるいはティルトとともに、レンズ６および／またはレンズ７の光軸を主走査対応方向へ平行移動によりずらす「シフト」を与えてもよい。
【００３１】
また、上には発光部の数が２である場合の実施例を挙げたが、発光部の数を３以上とすることができることは言うまでもない。
【００３２】
【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、走査結像レンズを構成する２枚のレンズのうち、光偏向器側のレンズはメニスカスレンズであるので、中央と周辺部、特に主走査対応方向における中央部と周辺部との肉厚差を有効に軽減する「均肉化」が可能であり、これをプラスチック等の樹脂で成形加工により作製する際の「ヒケやウネリ」といった変形を有効に防止できるので、製造が容易で歩留まりが良く、マルチビーム走査装置の低コスト化に資するところが大きい。また、上記光偏向器側のレンズは、凹面を光偏向器側に向けて配備されるので、主走査対応方向の中央部と周辺部で入射側レンズ面への偏向の起点からの距離の変化が小さく、従って「副走査対応方向の横倍率の差」を少なくでき、光学系への組付け誤差の許容度が大きく、光学系の組立てを容易にできる。
【００３３】
また、走査結像レンズは、主走査断面内で、少なくとも３面が「非円弧形状」であるから、この非円弧形状を最適化することにより、複数発光部からの各ビームに対する、主走査方向の像面湾曲や等速化特性を良好に補正することが可能となり、副走査断面内での形状において２面が非円弧形状であり、被走査面側のレンズの少なくとも１面において副走査断面内の曲率半径を主走査対応方向に変化させるので、主走査方向の像面湾曲や等速化特性用に最適化された上記非円弧形状に応じて、上記曲率半径の変化を最適化することにより、各ビームに対して副走査方向の像面湾曲を有効に補正することができる。
【００３４】
請求項４記載の発明では、被走査面側のレンズは主走査断面内における屈折力が負で、光偏向器側のレンズは正メニスカスレンズであるので、主走査断面内における走査結像レンズの屈折力の組合せが「正・負」の組合せとなり、走査結像レンズを構成する２枚のレンズを共にプラスチックレンズとして構成した場合、温・湿度変化の影響が各レンズで互いに打ち消すように作用し、走査結像レンズとしては温・湿度変化の影響を受けにくく、マルチビーム走査が環境変化に影響されにくいマルチビーム走査装置を実現できる。
【００３５】
請求項５記載のマルチビーム走査装置では、被走査面側のレンズの「主走査断面内において非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線が主走査断面内において上記非円弧形状と異なる曲線となるように、副走査断面内における曲率半径を主走査対応方向に変化させたレンズ面」の上記曲率半径の絶対値が「主走査対応方向において光軸を離れるに従い極大値に向かって滑らか且つ単調に増加し、極大位置を超えたのち、光軸を離れるに従い滑らか且つ単調に減少する」ように定められるので、被走査面側のレンズのマルチビーム走査装置への「組付けの公差に対する許容度」が有効に緩和され、マルチビーム走査装置の光学系への組込が容易である。
【００３６】
また、請求項７記載のマルチビーム走査装置は、光偏向器として回転多面鏡を用いる場合のサグの影響を有効に軽減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のマルチビーム走査装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】マルチビーム走査装置に用いる走査結像レンズの、被走査面側レンズのレンズ面形状を説明するための図である。
【図３】実施例における第１発光部からのビームに関する像面湾曲および等速化特性の図である。
【図４】実施例における第２発光部からのビームに関する像面湾曲および等速化特性の図である。
【符号の説明】
１光源（半導体レーザアレイ）
２カップリングレンズ
３シリンドリカルレンズ
５光偏向器
６，７走査結像レンズ
８被走査面

Claims

複数の発光源から放射される複数のビームのそれぞれを主走査対応方向に長い線像として、副走査対応方向に互いに分離して結像させ、上記各線像の結像位置近傍に偏向反射面を持つ光偏向器により等角速度的に偏向させ、各偏向ビームを同一の走査結像レンズにより被走査面上に副走査方向に分離した光スポットとして集光せしめて上記被走査面の複数走査線の等速的な光走査を行なうマルチビーム光走査装置において、
上記走査結像レンズが、
２枚のレンズにより構成され、
光偏向器側のレンズは、光偏向器側に凹面を向けた正メニスカスレンズで、両面が共軸非球面形状であり、
被走査面側のレンズは、少なくとも１面が、主走査断面内において非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内において上記非円弧形状とは異なる曲線となるように、上記副走査断面内における曲率半径を主走査対応方向に変化させたものであることを特徴とするマルチビーム走査装置。
請求項１記載のマルチビーム走査装置において、
走査結像レンズにおける、被走査面側のレンズの、主走査断面内において非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内において上記非円弧形状とは異なる曲線となるように、上記副走査断面内における曲率半径を主走査対応方向に変化させたレンズ面が、光偏向器側のレンズ面であることを特徴とする、マルチビーム走査装置。
請求項２記載のマルチビーム走査装置において、
走査結像レンズにおける、被走査面側のレンズの、被走査面側のレンズ面は、主走査断面内において円弧形状を有することを特徴とする走査結像レンズ。
請求項１または２または３記載のマルチビーム走査装置において、
走査結像レンズにおける、被走査面側のレンズは、主走査断面内における屈折力が負であることを特徴とする走査結像レンズ。
請求項１または２または３または４記載のマルチビーム走査装置において、
走査結像レンズにおける、被走査面側のレンズの、主走査断面内において非円弧形状を有し、且つ、該レンズ面における副走査断面内の曲率中心を主走査対応方向に連ねた曲率中心線が、主走査断面内において上記非円弧形状とは異なる曲線となるように、上記副走査断面内における曲率半径を主走査対応方向に変化させたレンズ面の上記曲率半径の絶対値が、主走査対応方向において光軸を離れるに従い、極大値に向かって滑らか且つ単調に増加し、極大位置を超えたのち、光軸を離れるに従い滑らか且つ単調に減少するように定められていることを特徴とするマルチビーム走査装置。
請求項１〜５の任意の１に記載のマルチビーム走査装置において、
複数の発光源からの複数のビームをカップリングレンズにより夫れ夫れ平行ビームとし、各平行ビームを線像結像光学系により偏向反射面近傍に、主走査対応方向に長い線像として結像させることを特徴とするマルチビーム走査装置。
請求項１〜６の任意の１に記載のマルチビーム走査装置において、
光偏向器が回転多面鏡であり、サグの影響を軽減させるために、走査結像レンズの各レンズが、主走査断面内でティルト角を与えられていることを特徴とするマルチビーム走査装置。