JP4229629B2 - 光走査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、レーザビームプリンタ等で用いられる光走査装置に係わり、特に、複数の光束を用いて被走査面を走査するよう構成された光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザビームプリンタ等において、その画像形成手段として光走査装置が用いられている。この光走査装置は、感光材料等の被走査面に光束（レーザービーム等）を照射して光スポットを形成すると共に、その光スポットを感光材料等の上で主走査方向に沿って走査するように構成されている。より詳しくは、光走査装置は、半導体レーザ素子等の光源から射出した光束をコリメータレンズによって平行光に変換したのち、高速回転するポリゴンミラー等の光偏向器によって、感光ドラム表面等の被走査面に向けて偏向させるように構成されている。
【０００３】
例えばカラーレーザプリンタの分野においては、複数の光束を用いて走査を行うマルチビームスキャナの開発が進められている。このマルチビームスキャナでは、光源から出射された複数の光束を所定の光学系を介して共通のポリゴンミラーに導き、このポリゴンミラーを回転させながら反射させることにより、複数の光束をそれぞれ被走査面上の互いに異なる位置へと導くようになっている。ここで、複数の光束を共通のポリゴンミラーから複数の被走査面に導くためには、これらの複数の光束を互いに分離する必要があるので、ポリゴンミラーと各被走査面との間に分岐ミラー等よりなる分離光学系が設けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、印字速度の高速化への要求に伴い、走査速度の向上が求められていることから、ポリゴンミラーの回転速度の向上が必要である。このため、ポリゴンミラーの小型・軽量化が必要となり、主走査方向に直交する副走査方向に対応する方向における厚みを薄くすることも重要となる。
【０００５】
しかしながら、マルチビームスキャナでは、その構成上、複数の光束を副走査方向に沿って配列する必要があり、その結果、ポリゴンミラーの副走査方向の厚みがシングルビームの場合に比べて厚くなるため、ポリゴンミラーの軽量化が困難である。
【０００６】
ポリゴンミラーの副走査方向の厚みを薄くするためには、光束間隔をできるだけ小さくすればよいが、それには一定の制限がある。上記した分離光学系に入射する段階における複数の光束の相互間隔を、互いに分離可能な程度に大きくする必要があることから、必然的に、ポリゴンミラーへの入射する段階における光束間隔についても、ある程度以上の距離を確保しなければならないからである。
【０００７】
このように、従来のマルチビームスキャナにおいては、ポリゴンミラーの副走査方向の厚みを十分に薄くして印字速度を向上することが困難であった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の光束の相互間隔を分離可能な程度に大きく確保しつつ、光偏向器の副走査方向の厚みを縮小し、印字速度の高速化を可能とする光走査装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による光走査装置は、４以上の複数の光束を用いて、被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、複数の光束を出射する光源と、光源からの複数の光束の光路上に設けられた前方光学系と、複数の光束について共通に設けられ、前方光学系からの複数の光束を、それらの進行方向が、主走査方向に対応する第１の方向に沿って変化することとなるように、一括して偏向させる一の光偏向器と、光偏向器からの複数の光束を、主走査方向に直交する副走査方向に対応する第２の方向に互いに分離して被走査面に導く機能、を少なくとも有する後方光学系とを備え、光偏向器からの複数の光束が、第２の方向を含む面内において互いに漸次離れるような入射角で後方光学系に入射するようにしたものである。
【００１０】
本発明による光走査装置では、光源から射出された複数の光束が、その光路上に設けられた前方光学系を経由して光偏向器に入射される。前方光学系からの複数の光束は、それらの進行方向が、主走査方向に対応する第１の方向に沿って変化することとなるように、一括して偏向され、後方光学系へと導かれる。光偏向器からの複数の光束は、第２の方向を含む面内において互いに漸次離れるような入射角で後方光学系に入射し、さらに、副走査方向に対応する第２の方向に互いに分離されて被走査面に導かれる。光偏向器からの複数の光束は、第２の方向を含む面内において互いに漸次離れるように進むため、光偏向器から出射した段階では、第２の方向における複数の光束の相互間隔は比較的小さく、したがって、複数の光束全体の第２の方向の総幅も比較的小さくなっている。その一方、後方光学系に入射した段階では、複数の光束の第２の方向の相互間隔が拡大しており、後段の分離光学系により第２の方向に容易に分離可能な程度に至っている。
【００１１】
本発明による光走査装置では、前方光学系が、光源からの複数の光束の各々を平行光束に変換する第１の光学系と、平行光束の各々を少なくとも第２の方向にそれぞれ集光する第２の光学系とを含む。この第２の光学系は、光源側から順に、少なくとも第２の方向に正の屈折力を有する第１の群と、第２の方向に負の屈折力を有する第２の群とを含む。さらに、第１の群は、光源側から順に、第１の方向に負の屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズと、正の屈折力を有する球面レンズとを含む。また、第２の群は、第２の方向に負の屈折力を有する第２のシリンドリカルレンズを含み、平行光束を、第１の群によって第１の方向の光束幅を拡大すると共に、球面レンズと第２の群とによって第２の方向に集光するようになっている。これにより、第１の群の球面レンズが第１の方向における光束径の拡縮機能の一部と、第２の方向における集光機能の一部とを併せ持つことになるので、第２の光学系３における部品点数を削減することができる。また、第１の群を、第１の方向に負の屈折力を有するレンズと，第１の方向に正の屈折力を有するレンズとにより構成したため、光路長を短くすることも可能である。
【００１２】
本発明による光走査装置では、後方光学系が、光偏向器からの複数の光束を、主として第１の方向にそれぞれ集光する第３の光学系と、第３の光学系からの複数の光束を、第２の方向に沿って互いに分離する分離光学系と、分離光学系からの複数の光束を、主として第２の方向にそれぞれ集光する第４の光学系とを含むことが好ましい。この場合、第３の光学系が、少なくとも第１の方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ群を含むことが好ましい。さらに、このシリンドリカルレンズ群が、第１の方向に負の屈折力を有する第３のシリンドリカルレンズと、第１の方向に正の屈折力を有する第４のシリンドリカルレンズとを含むことがより好ましい。さらに、第４の光学系が、少なくとも第２の方向に屈折力を有するシリンドリカルミラーを含むことが好ましい。このような構成にすることにより、複数の光束が主走査方向に関してほぼ共通の光学系の作用を受けるようにすることができる。
【００１３】
本発明による光走査装置では、光偏向器からの複数の光束が、第２の方向に沿って順に第１、第２、第３および第４の光束からなる場合には、第４のシリンドリカルレンズを、第２の方向において互いに隣り合うように形成された第１および第２の部分からなるように構成すると共に、第１の部分を、その入射面が第２の方向と平行である場合よりも、第１および第２の光束における第２の方向を含む入射面内での入射角の絶対値和が小さくなるような角度範囲で傾け、第２の部分を、その入射面が第２の方向と平行である場合よりも、第３および第４の光束における第２の方向を含む入射面内での入射角の絶対値和が小さくなるような角度範囲で傾けるようにすることが好ましい。これにより、第３の光学系に対して第２の方向と直交しない方向から斜めに入射することによって生じる複数の光束の各断面形状の歪みを改善することが可能となる。なお、入射面とは、入射光線と屈折面あるいは反射面の入射位置での法線とによって定まる平面をいう。以下、同義である。
【００１４】
さらに、本発明による光走査装置では、光偏向器からの複数の光束が、第２の方向に沿って順に第１、第２、第３および第４の光束からなる場合には、第４のシリンドリカルレンズを、第２の方向において互いに隣り合うように形成された第１および第２の部分からなるように構成すると共に、第１の部分を、第１および第２の光束のいずれか一方による被走査面上の走査軌跡がより直線に近づくような角度範囲で傾け、第２の部分を、第３および第４の光束のいずれか一方による被走査面上の走査軌跡がより直線に近づくような角度範囲で傾けることが好ましい。これにより、第３の光学系に対して第２の方向と直交しない方向から入射することによって生じる複数の光束の各断面形状の歪みを改善することが可能となる。さらに、第１または第２の光束のいずれか一方に対応する走査線と、第３または第４の光束のいずれか一方に対応する走査線とが、被走査面上においてより直線に近づくようにしたので、第４のシリンドリカルレンズ以降の光学系による走査線湾曲の補正は不要となる。
【００１５】
本発明による光走査装置では、被走査面が、互いに別々に設けられた複数の感光面からなる場合において、複数の光束のそれぞれが、複数の感光面のそれぞれの表面に結像するようにすることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態に係る光走査装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る光走査装置の平面構成の要部、すなわち、主走査方向を含む面内での要部構成を表すものである。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面線に沿った矢視断面（すなわち、副走査方向を含む断面）における構成を表すものである。なお、図１では、図２に示した分岐ミラー８および反射ミラー９Ａ〜９Ｄ（後述）については図示を省略し、また、屈曲した光路を等価的に伸ばして描いている。
【００１８】
この光走査装置は、例えばカラーレーザプリンタ等に適用されるものであり、４つの光束Ｌ１〜Ｌ４を被走査面７に導いて光スポットを形成し、その光スポットを被走査面７の表面に沿って所定の方向に等速移動させることにより、被走査面７を光走査するように構成されている。この光スポットの移動方向が主走査方向ｘであり、主走査方向ｘと直交する方向（紙面と垂直な方向）が副走査方向ｙである。被走査面７は、副走査方向ｙに移動するようになっている。
【００１９】
光走査装置は、複数の光束を射出する光源１と、この光源１からの光束Ｌ１〜Ｌ４の光路上に設けられた前方光学系ＰＲＥと、この前方光学系の後方に光束Ｌ１〜Ｌ４について共通に設けられた１つの光偏向器としてのポリゴンミラー４と、このポリゴンミラー４と被走査面７との間に設けられた後方光学系ＰＳＴとを備えている。なお、以下の説明で、前方とは、ある基準となるものに関してそれよりも光源１に近い側を意味し、後方とは、ある基準となるものに関して光源１と反対側を意味する。
【００２０】
前方光学系ＰＲＥは、主として、光源１からの複数の光束のそれぞれを平行光束に変換する機能と、平行になった各光束をそれぞれ第２の方向に集光させる機能と、複数の光束を、第２の方向における相互間隔を漸次拡大または縮小させながらポリゴンミラー４に導く機能とを有している。ポリゴンミラー４は、前方光学系ＰＲＥからの光束Ｌ１〜Ｌ４を、それらの進行方向が、主走査方向に対応する第１の方向に沿って変化することとなるように、一括して偏向させるためのものである。後方光学系ＰＳＴは、ポリゴンミラー４からの光束Ｌ１〜Ｌ４を、副走査方向に対応する第２の方向に互いに分離して被走査面７に導く機能を少なくとも有している。
【００２１】
光走査装置の光源１は、４つの光源を近接して、第１の方向（紙面と垂直な方向）に沿って配列したものである。４つの光源の間隔は、例えば１００μｍである。これらの光源は、いずれも半導体レーザ素子等により構成されており、例えば波長７８０ｎｍの光束を射出するようになっている。各光源は、図示しない制御部によって互いに独立して駆動制御され、光束Ｌ１〜Ｌ４を射出するようになっている。この光束Ｌ１〜Ｌ４は、本発明における「複数の光束」の一具体例に対応するものである。
【００２２】
光源１の射出側には、第１の光学系２を構成するコリメータレンズ２１が設けられている。コリメータレンズ２１は、光源１からそれぞれ発散光として射出される光束Ｌ１〜Ｌ４を、それぞれ平行光束に変換するためのものである。
【００２３】
コリメータレンズ２１の後方には、第２の光学系３が設けられている。この第２の光学系３は、光源１の側から順に、第２の方向に正の屈折力を有する第１の群と、第２の方向に負の屈折力を有する第２の群とから構成されている。第１の群は、光源１の側から順に、第１の方向に負の屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズ３１Ａと、正の屈折力を有する球面レンズ３１Ｂとを含み、第２の群は、第２の方向に負の屈折力を有する第２のシリンドリカルレンズ３２を含んでいる。
【００２４】
第２の光学系３は、コリメータレンズ２１を通ってそれぞれ平行光束となった４つの光束Ｌ１〜Ｌ４を、第１の群によって第１の方向に光束を平行光束として維持すると共に、第１の群の球面レンズ３１と第２の群によって第２の方向に集光するように機能する。但し、第１の群によって第１の方向の光束幅を拡大または縮小するようにしてもよい。なお、第２の光学系３の機能については、後に詳述する。
【００２５】
第２の光学系３の後方に位置するポリゴンミラー４は、複数の光束について共通に設けられ、第２のシリンドリカルレンズ３２から射出された複数の光束を、それらの進行方向が、第１の方向に沿って変化することとなるように、一括して偏向させるようになっている。より詳細には、ポリゴンミラー４は、例えば六角柱からなり、その６つの側面にそれぞれ反射面４１を形成した６面鏡である。第２の光学系３からの複数の光束は、第２の方向に沿って互いに間隔を保って反射面４１に入射するようになっている。ポリゴンミラー４は、図１において紙面に垂直な方向の回転軸を中心に、モータ（図示せず）によって一定速度で（例えば５０００〜２００００回／分）矢印Ｒの方向（図１）へ回転駆動されるようになっている。ポリゴンミラー４は、その回転によって、反射面４１における光束Ｌ１〜Ｌ４の入射角度（すなわち、反射角度）を変化させ、これにより、光束Ｌ１〜Ｌ４の進行方向を第１の方向に沿って変化させるようになっている。
【００２６】
ポリゴンミラー４の後方には、第３のシリンドリカルレンズ５１と、第４のシリンドリカルレンズ５２とからなる第３の光学系５が設けられている。この第３の光学系５は、被走査面７上での走査速度を等速化するｆθレンズとして機能するものである。第３のシリンドリカルレンズ５１は第１の方向に負の屈折力を有し、第４のシリンドリカルレンズ５２は第１の方向に正の屈折力を有する。第３の光学系５は全体として第１の方向に正の屈折力を有し、ポリゴンミラー４からの光束Ｌ１〜Ｌ４の各々を第１の方向にそれぞれ集光するようになっている。
【００２７】
第４のシリンドリカルレンズ５２は、第２の方向において互いに隣り合うように形成された第１の部分５２Ａおよび第２の部分５２Ｂによって構成されている。第１の部分５２Ａおよび第２の部分５２Ｂは、それぞれ、光束Ｌ１〜Ｌ４の入射角度に対応して異なった角度に傾けられている。この点については後述する。
【００２８】
第３の光学系５の後方には、分岐ミラー８と反射ミラー９Ａ〜９Ｄとからなる分離光学系９が設けられている（図２参照）。分岐ミラー８は、第３の光学系５からの光束Ｌ１，Ｌ２の組と光束Ｌ３，Ｌ４の組とを、第２の方向に互いに分離するものである。分岐ミラー８は例えば、第１の方向（図２において紙面と垂直な方向）に延びる角柱からなり、その長手方向が、第４のシリンドリカルレンズ５２の長手方向と平行になるように設けられている。分岐ミラー８の側面のうち、第４のシリンドリカルレンズ５２と対向し互いに直交している２つの側面は、いずれも第４のシリンドリカルレンズ５２を透過した光束Ｌ１〜Ｌ４の進行方向（４本の光束の中心線の方向）に対してそれぞれ±４５°傾斜した反射面を構成している。
【００２９】
分岐ミラー８には、光束Ｌ１〜Ｌ４が図２の上側から順に並んで入射されるようになっている。上側の２つの光束Ｌ１，Ｌ２は図２の上方に反射され、光束Ｌ３，Ｌ４は図２の下方に反射される。分岐ミラー８によって反射された光束Ｌ１は反射ミラー９Ａに入射し、光束Ｌ２は反射ミラー９Ｂに入射する。また、光束Ｌ３は反射ミラー９Ｃに入射し、光束Ｌ４は反射ミラー９Ｄに入射する。
【００３０】
反射ミラー９の後方には、第４の光学系６が設けられている。第４の光学系６は、反射ミラー９からの光束Ｌ１〜Ｌ４を、主として第２の方向にそれぞれ集光する機能を有する。この場合、第４の光学系６は、少なくとも第２の方向に正の屈折力（パワー）を有するシリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄを含んで構成するのが好ましい。シリンドリカルミラー６Ａは、反射ミラー９Ａからの光束Ｌ１を反射して第２の方向に集光させ、シリンドリカルミラー６Ｂは反射ミラー９Ｂからの光束Ｌ２を反射して第２の方向に集光させる機能を有する。また、シリンドリカルミラー６Ｃは反射ミラー９Ｃからの光束Ｌ３を反射して第２の方向に集光させ、シリンドリカルミラー６Ｄは反射ミラー９Ｄからの光束Ｌ４を反射して第２の方向に集光させる機能を有する。
【００３１】
第４の光学系６の後方には、シリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄの各々に対応した位置に、カバーガラス１０Ａ〜１０Ｄがそれぞれ設けられている。カバーガラス１０Ａは、シリンドリカルミラー６Ａからの光束Ｌ１を通過させることで、被走査面７上における走査線の湾曲を補正する機能を有する。カバーガラス１０Ｂは、シリンドリカルミラー６Ｂからの光束Ｌ２を通過させることで、被走査面７上における走査線の湾曲を補正する機能を有する。同様に、カバーガラス１０Ｃ，１０Ｄは、シリンドリカルミラー６Ｃ，６Ｄからの光束Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ通過させることで、被走査面７上における走査線の湾曲を補正する機能を有する。なお、走査線湾曲およびその補正については後述する。
【００３２】
カバーガラス１０の後方には、被走査面７が設けられている。被走査面７は、例えば、互いに平行に配置された４つの感光ドラム７Ａ〜７Ｄの表面にそれぞれ形成された、例えばセレン等からなる感光材料層である。感光ドラム７Ａ〜７Ｄの各表面を被走査面７１〜７４と記するものとすると、これらの被走査面７１〜７４は、それぞれ、光束Ｌ１〜Ｌ４により個々に走査されるようになっている。
【００３３】
次に、以上のように構成された光走査装置の動作および作用を説明する。
【００３４】
まず、図１および図２を参照して、光走査装置の全体動作を簡単に説明する。コンピュータ等の外部機器からの画像形成開始の指示により、ポリゴンミラー４の回転を開始する。次に、感光ドラム７Ａ〜７Ｄを回転すると共に、入力された画像情報に基づいて光源１の４つの光源を変調駆動し、光束Ｌ１〜Ｌ４を射出する。これらの光束Ｌ１〜Ｌ４は、いずれも発散光であるが、コリメータレンズ２１を通過することにより、それぞれがほぼ平行光束になる。ほぼ平行光束となった光束Ｌ１〜Ｌ４は、球面レンズ３１Ｂ，第２のシリンドリカルレンズ３２の第２の方向の屈折力により、ポリゴンミラー４の反射面４１近傍で第２の方向に結像する。このときの光束の断面形状は第１の方向に延びる直線となる。
【００３５】
ポリゴンミラー４により反射された光束Ｌ１〜Ｌ４は、第３および第４のシリンドリカルレンズ５１，５２を透過することで第１の方向に集束しながら、分岐ミラー８，反射ミラー９およびシリンドリカルミラー６により順次反射され、被走査面７１〜７４上にそれぞれ結像する。なお、光束Ｌ１〜Ｌ４は、ポリゴンミラー４の反射面４１近傍で第２の方向にそれぞれ結像したのち、それぞれ第２の方向に拡がりながら進むが、シリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄの正のパワーによって第２の方向に集束され、最終的に被走査面７１〜７４上でそれぞれ円形の光スポットとなる。
【００３６】
このようにして、感光ドラム７Ａ〜７Ｄの表面が露光され、各色の画像情報に基づいた静電潜像が形成される。感光ドラム７Ａ〜７Ｄのそれぞれの静電潜像部分に、この静電潜像部分とは反対の電荷を持つ各色のトナーがそれぞれ付着し、記録紙に順次転写される。この後、定着処理を行うことで、記録紙上にカラー画像が得られる。
【００３７】
次に、主に図３ないし図１０を参照して、光走査装置の特徴的作用を説明する。
【００３８】
最初に、第２の光学系３の光学的な作用について比較例と対比して説明する。
【００３９】
図３は、図１に示した光走査装置における第２の光学系３の作用を説明するための拡大断面図である。図５は、図３に対する比較例としての光走査装置における第２の光学系の拡大断面図である。ここで、図３（Ａ）および図５（Ａ）は主走査方向を含む面に沿った断面を示し、図３（Ｂ）および図５（Ｂ）は副走査方向を含む面に沿った断面を示す。
【００４０】
図３に示したように、光源１から発し、コリメータレンズ２１を通過した平行光束Ｌ１〜Ｌ４は、第１のシリンドリカルレンズ３１Ａ、球面レンズ３１Ｂおよび第２シリンドリカルレンズ３２を順次透過し、ポリゴンミラー４のポリゴンミラー面４１に導かれる。
【００４１】
ここでまず、図３（Ａ）を参照して、第１の方向における作用を説明する。コリメータレンズ２１を射出した光束Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれ平行光束に変換され、第１のシリンドリカルレンズ３１Ａに入射する。なお、図３（Ａ）において、光束Ｌ１〜Ｌ４は第２の方向（紙面と垂直な方向）に互いに重なって進んでいくので、１つの光束のみが図示されている。
【００４２】
第１のシリンドリカルレンズ３１Ａは第１の方向に負の屈折力を有するので、この第１のシリンドリカルレンズ３１Ａを透過した光束Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれが光束径を拡大しながら球面レンズ３１Ｂに入射する。この球面レンズ３１Ｂは正の屈折力を有するので、球面レンズ３１Ｂから射出された光束Ｌ１〜Ｌ４は第１の方向における光束径を拡大、縮小または維持しながら第２のシリンドリカルレンズ３２に入射する。なお、図３（Ａ）では、ほぼ平行光束となる例を示している。第２のシリンドリカルレンズ３２は第１の方向には屈折力を持たないので、光束Ｌ１〜Ｌ４は、屈折作用を受けずにそのまま透過し、反射面４１上に導かれる。
【００４３】
続いて、図３（Ｂ）を参照して、第２の方向における作用を説明する。コリメータレンズ２１を射出した光束Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれ平行光束に変換され、第１のシリンドリカルレンズ３１Ａに入射する。第１のシリンドリカルレンズ３１Ａは第２の方向には屈折力を持たないので、光束Ｌ１〜Ｌ４は屈折作用を受けず、第１のシリンドリカルレンズ３１Ａをそのまま透過し、球面レンズ３１Ｂに入射する。この球面レンズ３１Ｂは正の屈折力を有するので、球面レンズ３１Ｂを通過した光束Ｌ１〜Ｌ４は第２の方向における光束径を縮小しながら、かつ相互の間隔を拡大、縮小または維持しながら第２のシリンドリカルレンズ３２に入射する。なお、図３（Ｂ）では、相互間隔を縮小する例を示している。
【００４４】
第２のシリンドリカルレンズ３２は第２の方向に負の屈折力を持つので、光束Ｌ１〜Ｌ４は、第２の方向における相互間隔を徐々に拡げながら反射面４１上に導かれる。このとき、第２のシリンドリカルレンズ３２は、その負の屈折力によって第２の方向における各光束径を拡大させる方向に作用するが、前段の球面レンズ３１Ｂが有する正の屈折力の影響が大きいことから、第２のシリンドリカルレンズ３２を通過したのちにおいても各光束径は縮小を続け、反射面４１の近傍において第２の方向に結像する。
【００４５】
こののち、ポリゴンミラー４の反射面４１の近傍において第２の方向に結像した各光束Ｌ１〜Ｌ４は、反射面４１において反射したのち、第２の方向における相互間隔を漸次拡げながら後方光学系ＰＳＴ（図１）に入射する。
【００４６】
図４は、第２の光学系３を透過する光束Ｌ１〜Ｌ４の、進行方向と直交する方向の断面形状を表すものである。
【００４７】
図４（Ａ）は、第１のシリンドリカルレンズ３１Ａを通過し、球面レンズ３１Ｂへ向かう途中の、図３のＩＶＡ−ＩＶＡ線における断面形状である。第１のシリンドリカルレンズ３１Ａは第１の方向のみ屈折力を有するので、球面レンズ３１Ｂへ近づくに従い、図４（Ａ）の断面形状は、第１の方向（ｘ軸方向）には延伸されるが第２の方向（ｙ軸方向）には変化しない。
【００４８】
図４（Ｂ）は、第２のシリンドリカルレンズ３２の直前のＩＶＢ−ＩＶＢ線における各光束Ｌ１〜Ｌ４の断面形状を示す。球面レンズ３１Ｂを透過することにより、第２のシリンドリカルレンズ３２へ近づくに従い、図４（Ｂ）の各断面形状は、ｙ軸方向に縮小すると共に、各光束Ｌ１〜Ｌ４の相互間隔は狭まる。この場合、ｘ軸方向には変化しない。図４（Ａ）と図４（Ｂ）とを比較すると、ｘ軸方向に伸び、ｙ軸方向に縮小していることがわかる。
【００４９】
、図４（Ｃ）は、ポリゴンミラー４の反射面４１の直前のＩＶＣ−ＩＶＣ線における各光束Ｌ１〜Ｌ４の断面形状を示す。第２のシリンドリカルレンズ３２を透過することにより、各光束Ｌ１〜Ｌ４は、第２の方向に集光され、直線状の断面形状となる。同時に、各光束Ｌ１〜Ｌ４の相互間隔は第２の方向に拡がる。こののち、反射面４１から射出した光束Ｌ１〜Ｌ４は、その相互間隔を漸次拡げながら進み、分岐ミラー８上において分離可能な間隔となるまで拡大される。
【００５０】
次に、図５に示した比較例としての光走査装置について説明する。
【００５１】
図５（Ａ）に示したように、第１の方向を含む面内においては、コリメータレンズ２１を射出した光束Ｌ１１〜Ｌ１４が、それぞれ平行光束に変換され、第１のシリンドリカルレンズ１３１Ａに入射される。第１のシリンドリカルレンズ１３１Ａは第１の方向に負の屈折力を有するので、これを透過した光束Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれが光束径を拡大しながら球面レンズ１３１Ｂに入射する。この球面レンズ１３１Ｂは正の屈折力を有するので、球面レンズ３１Ｂから射出された光束Ｌ１〜Ｌ４は光束径を維持または縮小しながら反射面１４１に導かれる。なお、図５（Ａ）では、平行光束となる例を示している。
【００５２】
図５（Ｂ）に示したように、第２の方向を含む面内においては、コリメータレンズ２１を通過した光束Ｌ１１〜Ｌ１４はそれぞれ平行光束となって第１のシリンドリカルレンズ１３１Ａに入射される。第１のシリンドリカルレンズ１３１Ａは第２の方向には屈折力を持たないので、光束Ｌ１１〜Ｌ１４は屈折作用を受けず、第１のシリンドリカルレンズ１３１Ａをそのまま透過し、球面レンズ１３１Ｂに入射する。この球面レンズ１３１Ｂは正の屈折力を有するので、球面レンズ１３１Ｂから射出された光束Ｌ１１〜Ｌ１４は光束径を縮小しながら反射面１４１に導かれる。この際、後に被走査面７上に投影される走査線が湾曲することを避けるため、各光束Ｌ１１〜Ｌ１４の相互間隔が一定を保ったまま、すなわち、各光束Ｌ１１〜Ｌ１４が互いに平行な状態で反射面１４１に垂直入射する。したがって、反射面１４１で反射した各光束Ｌ１１〜Ｌ１４の相互間隔もまたそのまま維持され、後段の分離光学系への入射時点においても同じ間隔となる。
【００５３】
したがって、この比較例では、各光束Ｌ１１〜Ｌ１４の相互間隔は、後段の分離光学系による相互分離が可能な間隔として規定される。すなわち、分離光学系において分離可能な最小の間隔をｄ１とすると、この間隔ｄ１が、そのまま、反射面１４１における各光束Ｌ１１〜Ｌ１４に許容される最小の相互間隔となる。結局、反射面１４１の第２の方向の幅１４１Ｄは（３×ｄ１）以上の大きさであることを要求される。
【００５４】
また、比較例では、図５（Ｂ）に示したように、球面レンズ１３１Ｂを通過した各光束同士が第２の方向において互いに平行になるようにする必要があるため、第２の方向における屈折力をあまり大きくすることができない。このため、各光束の第２の方向での結像位置が球面レンズ１３１Ｂから遠くなり、結果として、光源１からポリゴンミラー４の反射面１４１までの距離が長くならざる得ない。
【００５５】
これに対し本実施の形態の光走査装置では、図３（Ｂ）に示したように、第２の光学系３において、大きい正の屈折力を有する球面レンズ３１Ｂによって光束Ｌ１〜Ｌ４を、第２方向における相互間隔が十分縮まるほどまでにそれぞれ集光した上で、ポリゴンミラー４の直前の第２のシリンドリカルレンズ３２によって各光束の間隔が僅かに拡がるようにしている。このため、ポリゴンミラー４の反射面４１上における各光束Ｌ１〜Ｌ４の相互間隔ｄ２を上記の許容間隔ｄ１よりも小さくすることができる。ポリゴンミラー４の反射面４１で反射された各光束Ｌ１〜Ｌ４は、第２方向における相互間隔がさらに拡がりながら後段の分離光学系に導かれるため、ポリゴンミラー４の反射面４１における各光束Ｌ１〜Ｌ４の相互間隔ｄ２が許容間隔ｄ１未満であっても、分離光学系に入射する段階の各光束の相互間隔は許容間隔ｄ１以上になるからである。結局、本実施の形態では、反射面４１の第２の方向における許容幅４１Ｄを、比較例における許容幅１４１Ｄ（＝３×ｄ１）よりも小さくすることが可能となる。すなわち、ポリゴンミラー４の第２方向の厚みをより薄くすることができる。
【００５６】
また、本実施の形態の光走査装置（図３）では、球面レンズ３１Ｂの正の屈折力を比較例における球面レンズ１３１Ｂに比べて十分大きくできることから、第２の方向における結像位置が球面レンズ３１Ｂに近くなり、結果として、光源１からポリゴンミラー４の反射面４１までの距離を短縮することが可能となる。
【００５７】
さらに、本実施の形態では、球面レンズ３１Ｂが、第１の方向における光束径の拡縮機能の一部と、第２の方向における集光機能の一部とを併せ持つようにしたので、第２の光学系３における部品点数を削減することができる。さらに、本実施の形態では、第２の光学系３における第１の群を、第１の方向に負の屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズ３１Ａと正の屈折力を有する球面レンズ３１Ｂとを組みあわせて構成するようにしたので、正の屈折力を有するレンズ同士を組み合わせることによりいわゆるアフォーカル系を構成した場合よりも光路長を短くすることができる。
【００５８】
次に、図６ないし図１３を参照して、第３の光学系５の光学的な作用について説明する。
【００５９】
図６ないし図９は、第３の光学系５の第２の方向を含む面での断面構成の４つの例を表すものである。ここで、図６は、第３の光学系５における第４のシリンドリカルレンズ５２を構成する部分５２Ａ，５２Ｂを傾けない場合の断面を示し、図７ないし図９は、部分５２Ａ，５２Ｂを所定の角度だけ傾けた場合の断面を示す。さらに、図６（Ａ）ないし図９（Ａ）は走査線湾曲を補正する前の状態を示し、図６（Ｂ）ないし図９（Ｂ）は走査線湾曲を補正した後の状態を示している。なお、これらの図には、光束Ｌ１，Ｌ２の光路と共に、光束Ｌ１，Ｌ２により被走査面７上に形成される走査線Ｓ１，Ｓ２の形状を併せて図示している。また、これらの図では、４つの光束のうち、上側の２本の光束Ｌ１，Ｌ２に関するもののみを図示し、下側の２本の光束Ｌ３，Ｌ４に関するものについては図示を省略する。また、これらの図では、各光束が各シリンドリカルレンズを通過する際の屈折を省略して描いている。図１０（Ａ）は、図６の要部（第４のシリンドリカルレンズ５２の入射側表面５３Ａの近傍部分）を拡大して表すものであり、図１０（Ｂ）は、図７ないし図９の要部（第４のシリンドリカルレンズ５２の入射側表面５３Ａの近傍部分）を拡大して表すものである。
【００６０】
図６（Ａ）および図１０（Ａ）に示した例では、反射面４１からの光束Ｌ１，Ｌ２は、互いに間隔を拡げながら斜めに第３および第４のシリンドリカルレンズ５１，５２に入射する。第３および第４のシリンドリカルレンズ５１，５２は第２の方向に屈折力を有しないので、光束Ｌ１，Ｌ２は第３および第４のシリンドリカルレンズ５１，５２に斜めに入射すると、それらの屈折率に応じた角度で屈折したのち、それぞれの入射方向と平行な方向に射出する。ここで、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における中央部を通る光束Ｌ１，Ｌ２の第２の方向における入射角（入射側表面５３Ａの法線に対してなす角度）をそれぞれα１, α２とする。
【００６１】
このとき、第４のシリンドリカルレンズ５２を通る光束Ｌ１，Ｌ２のうち、第１の方向における中央部を通るもの以外は、捩じれた入射光束（いわゆるスキュー光線）となり、その捩じれの度合いは入射位置によって異なる。具体的には、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における中央部に近い位置を通るものほど捩じれは小さく、第１の方向における両端部近傍を通るものほど捩じれは大きくなる。また、第２の方向における入射角α１，α２の絶対値が大きくなるほど捩じれは顕著になる。この光束の捩じれは、後述するように、最終的に被走査面７上でのスポット形状の歪みとなって現れる。
【００６２】
図１０（Ａ）に示したように、
｜α１｜＞｜α２｜
であり、α１はα２よりも大きいので、特に光束Ｌ１によるスポット形状の歪みが大きい。
【００６３】
また、図６（Ａ）の例では、最終的に被走査面７に描かれる走査線Ｓ１，Ｓ２が中高形状になる。この場合、α１はα２よりも大きいので、走査線Ｓ１のほうが走査線Ｓ２よりも大きな湾曲を示す。この点については、後に詳述する。
【００６４】
これに対し、図７（Ａ）〜図９（Ａ）および図１０（Ｂ）に示した例では、第１の部分５２Ａを角度θだけ傾け、かつ、第２の部分５２Ｂを角度［−θ］だけ傾けるようにしている。ここでは、図７（Ａ）、図８（Ａ）、図９（Ａ）の順に角度θが大きくなっている。すなわち、図７（Ａ）では走査線Ｓ１が直線になるような角度θとし、図８（Ａ）では、さらに傾け、走査線Ｓ１，Ｓ２が互いに逆向きで同程度の湾曲を示すような角度θとし、図９（Ａ）では、よりいっそう傾け、走査線Ｓ１が直線になるような角度θとした。傾け角θと走査線湾曲との関係については、後に詳述する。
【００６５】
ここで、図１０（Ｂ）に示したように、第１の部分５２Ａを角度θだけ傾けたときの、第１および第２の光束Ｌ１，Ｌ２の第２の方向を含む入射面内での入射角（光束Ｌ１，Ｌ２が第１の部分５２Ａの入射側表面５３Ａの法線となす角）を、それぞれβ１，β２とする。第１の部分５２Ａは、第１および第２の光束Ｌ１，Ｌ２の入射角β１，β２の絶対値和｜β１｜＋｜β２｜が、第１の部分５２Ａを傾けない場合（図６（Ａ））の入射角の絶対値和｜α１｜＋｜α２｜よりも小さくなるような角度範囲で傾けるようにするのが好ましい。すなわち、
｜β１｜+ ｜β２｜＜｜α１｜+ ｜α２｜
を満たすように傾き角度θを設定するのが好ましい。このためには、傾き角θの範囲が、
｜α２｜≦｜θ｜≦｜α１｜
を満たすようにすればよい。
【００６６】
同様に、第２の部分５２Ｂを角度［−θ］だけ傾けたときの、第３および第４の光束Ｌ３，Ｌ４（図６（Ｂ）および図７（Ｂ）では図示せず）の第２の方向を含む入射面内での入射角（光束Ｌ３，Ｌ４が第２の部分５２Ｂの入射側表面５３Ｂの法線となす角）を、それぞれβ３，β４（図示せず）とする。第２の部分５２Ｂは、第３および第４の光束Ｌ３，Ｌ４の入射角β３，β４の絶対値和｜β３｜＋｜β４｜が、第２の部分５２Ｂを傾けない場合の入射角の絶対値和｜α３｜＋｜α４｜よりも小さくなるような角度範囲で傾けるようにするのが好ましい。すなわち、
｜β３｜+ ｜β４｜＜｜α３｜+ ｜α４｜
を満たすように傾き角度［−θ］を設定するのが好ましい。このためには、傾き角θの範囲が、
｜α３｜≦｜−θ｜≦｜α４｜
を満たすようにすればよい。
【００６７】
このように、第１および第２の部分５２Ａ，５２Ｂをそれぞれ上記のような角度範囲内において傾けることにより、光束Ｌ１，Ｌ２によって被走査面７上に形成される光スポット形状の劣化を防止することができる。光スポット形状の歪みは、図７（Ａ）の場合、光束Ｌ１，Ｌ２のいずれについても図６（Ａ）の場合よりも小さいが、特に図７（Ａ）の光束Ｌ２の歪みは極めて小さい。図８（Ａ）の場合、光束Ｌ１および光束Ｌ２は互いに同程度の大きさの小さな光スポット形状の歪みとなる。さらに、図９（Ａ）の例では、光束Ｌ１の光スポット形状の歪みが極めて小さくなる。光束Ｌ３，Ｌ４による光スポット形状は、それぞれ光束Ｌ２，Ｌ１の場合と同様となる。
【００６８】
図１１は、第１の部分５２Ａの傾き角θが０°の場合（図６（Ａ））における被走査面７での光スポット形状の光強度等高線図を表し、図１２は、第１の部分５２Ａの傾き角θが１．０°の場合における被走査面７での光スポット形状の光強度等高線図を表すものである。図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）および図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、入射角が０．５°の場合を示し、図１１（Ｄ）〜図１１（Ｆ）および図１２（Ｄ）〜図１２（Ｆ）は、入射角が１．５°の場合を示す。また、図１１（Ｂ），図１１（Ｅ），図１２（Ｂ），図１２（Ｅ）は、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における中央部を通る光束による光スポット形状の光強度等高線図を示し、図１１（Ａ），図１１（Ｃ），図１１（Ｄ），図１１（Ｅ）および図１２（Ａ），図１２（Ｃ），図１２（Ｄ），図１２（Ｅ）は、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における両端部を通る光束による光スポット形状の光強度等高線図を示す。
【００６９】
第１の部分５２Ａを傾けない場合、図１１に示したように、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における中央部を通る光束による光スポット形状の光強度等高線図は、入射角が０．５°の場合（図１１（Ｂ））と、入射角が１．５°の場合（図１１（Ｅ））とで大差が見られず、特に問題となるような歪みはない。一方、両端部を通る光束による光スポット形状の光強度等高線図は、入射角が０．５°の場合（図１１（Ａ），図１１（Ｃ））に比べて、入射角が１．５°の場合（図１１（Ｄ），図１１（Ｆ））には、大きく歪んでいる。
【００７０】
これに対して、第１の部分５２Ａを１．０°傾けた場合には、図１２に示したように、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における両端部を通る光束による光スポット形状の光強度等高線図の歪みが、図１１と比較して小さくなっている。すなわち、図１１（Ｄ），図１１（Ｆ）に比べると、図１２（Ｄ），図１２（Ｆ）に示した光スポット形状の光強度等高線図の歪みが改善されている。なお、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における中央部を通る光束による光スポット形状の光強度等高線図は、入射角が０．５°の場合（図１２（Ｂ））と、入射角が１．５°の場合（図１２（Ｅ））とで差はなく、特に問題となるような歪みは生じていない。
【００７１】
これらの結果より、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の部分５２Ａを傾けることにより、光束Ｌ１，Ｌ２による被走査面７での光スポット形状、特に第４のシリンドリカルレンズ５２の両端部を通る光束による光スポット形状が大きく改善されることがわかる。同様に、第２の部分５２Ｂを傾けることにより、光束Ｌ３，Ｌ４による被走査面７での光スポット形状、特に第４のシリンドリカルレンズ５２の両端部を通る光束による光スポット形状が大きく改善される。
【００７２】
次に、光束Ｌ１〜Ｌ４が主に第３の光学系５を通過する際に生ずる走査線湾曲と、その補正の方法について説明する。
【００７３】
まず、図６ないし図９ならびに図１３および図１４を参照して、走査線湾曲が生ずる理由を説明する。図１３および図１４は、図６（Ａ）に示した例において、第４のシリンドリカルレンズ５２を光束Ｌ１〜Ｌ４が通過し、第４の光学系６としてのシリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄにおいて反射することにより、被走査面７１〜７４上の走査線の湾曲が発生する様子を観念的に描いたものである。図１３および図１４では、第３のシリンドリカルレンズ５１、分離光学系９およびカバーガラス１０Ａ〜１０Ｄの図示を省略している。
【００７４】
最初に、図１３を参照して、光束Ｌ１〜Ｌ４が、第４のシリンドリカルレンズ５２を通過することによって発生する走査線の湾曲について説明する。図１３では、光束Ｌ１〜Ｌ４が第４のシリンドリカルレンズ５２を通過した直後に生ずる走査線湾曲の状態を、仮想面５７上に描いている。
【００７５】
光束Ｌ１〜Ｌ４は、第２の方向を含む面内において相互間隔が拡がるように進行しながら第４のシリンドリカルレンズ５２に入射する。すなわち、光束Ｌ１〜Ｌ４のいずれもが、第２の方向を含む面内において第３の光学系５の中心光軸５５とは平行でなく、この面内で第４のシリンドリカルレンズ５２に垂直入射することはない。言い換えると、光束Ｌ１〜Ｌ４は、第４のシリンドリカルレンズ５２に対して常に斜め方向から入射する。このため、光束Ｌ１〜Ｌ４が第４のシリンドリカルレンズ５２を通過する位置、すなわち、第１の方向における中央部を通るか両端部を通るかによって、実質的な光束入射位置（光束が第４のシリンドリカルレンズ５２内部に入る地点）は、中心光軸５５に沿った方向のみならず、高さ方向（すなわち、第２の方向）においても異なる。
【００７６】
上側の２本の光束Ｌ１，Ｌ２については、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における両端部を通る光束の入射高さは、中央部を通る光束の入射高さよりも高くなる。この結果、光束Ｌ１，Ｌ２による仮想面５７上の走査線は、中低形状の湾曲をもった走査線Ｋ１，Ｋ２となる。
【００７７】
次に、図６および図１４を参照して、第４のシリンドリカルレンズ５２を通過し、分離光学系９を経た光束Ｌ１〜Ｌ４が、シリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄで反射されて被走査面７に達した状態における走査線の湾曲について説明する。なお、図１４では、光束Ｌ１およびそれを反射するシリンドリカルミラー６Ａについてのみ示し、これを代表して説明する。
【００７８】
図１４に示したように、上側を向く光束Ｌ１では、シリンドリカルミラー６Ａの第１の方向における両端部に入射する光束の入射高さが、中央部を通る光束の高さよりも高くなる。さらにシリンドリカルミラー６Ａは光束Ｌ１に対して、第２の方向を含む面内で傾いているため、両端部に入射する光束に対する入射角（ε１）／２が、中央部に入射する光束に対する入射角（ε２）／２よりも大きくなる。このため、反射した光束Ｌ１は、被走査面７１上に中高形状の湾曲をもった走査線Ｓ１を描く。これを分かり易くするため、シリンドリカルミラー６Ａのミラー面６１Ａに対して対称に展開すると、被走査面７１に対応する被走査面１７１上に走査線Ｓ１１が描かれる。走査線Ｓ１１は、第４のシリンドリカルレンズ５２を通過した直後の走査線Ｋ１とは逆向きの湾曲を有する。すなわち、被走査面７１での走査線Ｓ１は、第４のシリンドリカルレンズ１５２を通過した直後の走査線Ｋ１とは逆向きの湾曲を生じるのである。光束Ｌ２の走査線Ｓ２についても、走査線Ｓ１と同様の向きの走査線湾曲を生じる。
【００７９】
この場合、第２の方向を含む面内での入射角は、光束Ｌ２の入射角α２（図１０（Ａ））よりも光束Ｌ１の入射角α１の方が大きいので、第４のシリンドリカルレンズ５２の中央部における入射高さと両端部における入射高さとの差は、光束Ｌ２よりも光束Ｌ１の方が顕著になる。このため、図６（Ａ）に示したように、光束Ｌ１による走査線Ｓ１は、光束Ｌ２による走査線Ｓ２よりも大きな湾曲を示すことになる。このことは、下側の２本の光束Ｌ３，Ｌ４による走査線についても同様であり、中心光軸５５を対称軸として、上側の２本の光束Ｌ１，Ｌ２による走査線と対称な関係となる。
【００８０】
このような理由から、第４のシリンドリカルレンズ５２を通過し、シリンドリカルミラー６Ａ，６Ｂを反射した光束Ｌ１，Ｌ２は、最終的に、図６（Ａ）に示したように、被走査面７上において副走査方向に湾曲した走査線Ｓ１，Ｓ２を描くことになる。
【００８１】
図１５および図１６は、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の部分５２Ａ（入射側表面５３Ａ）を傾けることによって、第１の部分５２Ａを射出した直後の仮想面５７上に描かれる走査線の湾曲量が変化する様子を表すものである。なお、図１５および図１６では、説明の簡略化のため、当初の入射角α１，α２（図１０（Ａ））がそれぞれ“３ａ”，“ａ”である場合を想定して説明する。
【００８２】
図１５（Ａ）は、第１の部分５２Ａの傾き角θを“ａ”にした場合を示す。この場合には、第１の部分５２Ａの入射側表面５３Ａにおける光束Ｌ１の入射角β１は“２ａ”となるが、光束Ｌ２の入射角β２は“０”となる。このため、光束Ｌ２については、第２の方向を含む面内で垂直入射となり、走査線Ｋ２には第３のシリンドリカルレンズ５１を斜めに通過することによって起こる走査線湾曲のみが発生する。第３のシリンドリカルレンズ５１は第１の方向において負の屈折力を有するため、走査線Ｋ２の湾曲は走査線Ｋ１の湾曲とは逆向きに発生する。
【００８３】
図１６（Ａ）は、第１の部分５２Ａの傾き角θを”ａ”よりも若干小さい“ｂ”とした場合を示すものである。図１６（Ａ）に示したように、傾き角θを“ｂ”とし、第３のシリンドリカルレンズ５１によって発生する走査線湾曲量と第４のシリンドリカルレンズ５２によって発生する走査線湾曲量とが同じ値で逆向きとなるようにすることによって、両者を相殺させて走査線Ｋ２に湾曲が生じないようにすることができる。こうすることにより、光束Ｌ２については、後述するカバーガラス１０Ｂによる湾曲補正が不要となる。なお、この場合、光束Ｌ１については、走査線Ｋ１に湾曲が残存しているが、その湾曲の度合いは、第１の部分５２Ａを傾けない場合（図６（Ａ）；入射角β１＝３ａ）よりも軽度になる。したがって、後述するカバーガラス１０Ａによる湾曲補正量が少なくて済む。
【００８４】
図１５（Ｂ）は、第１の部分５２Ａの傾き角θを“２ａ”にした場合を示す。この場合には、第１の部分５２Ａの入射側表面５３Ａにおける光束Ｌ１，Ｌ２の入射角β１，入射角β２は共に“ａ”となる。このため、光束Ｌ１，Ｌ２の双方について走査線Ｋ１，Ｋ２に湾曲が生じるものの、その湾曲の度合いは、図１５（Ａ）における走査線Ｋ１の場合（入射角β１＝２ａ）よりもさらに軽度になる。
【００８５】
ここで、図１６（Ｂ）に示したように、この傾き角θを走査線Ｋ２の湾曲量が０となる角度“ｂ”の２倍の“２ｂ”にした場合、走査線Ｋ１，Ｋ２は、湾曲の向きは逆であるが、湾曲の度合いは、互いにほぼ等しくなる。したがって、後述するカバーガラス１０Ａ，１０Ｂによる湾曲補正量が図１５（Ａ）の走査線Ｋ１の場合よりもさらに少なくて済むと共に、絶対補正量が等しくなるので補正が容易になる。
【００８６】
図１５（Ｃ）は、第１の部分５２Ａの傾き角θを“３ａ”にした場合を示す。この場合には、第１の部分５２Ａの入射側表面５３Ａにおける光束Ｌ２の入射角β２は“２ａ”となるが、光束Ｌ１の入射角β１は“０”となる。このため、光束Ｌ１については、第２の方向を含む面内で垂直入射となり、走査線Ｋ１には第３のシリンドリカルレンズ５１を斜めに通過することによって起こる走査線湾曲のみが発生する。
【００８７】
図１６（Ｃ）は、第１の部分５２Ａの傾き角θを“３ｂ”とした場合を示すものである。図１６（Ｃ）に示したように、傾き角θを“３ｂ”とし、第３のシリンドリカルレンズ５１によって発生する走査線湾曲量と第４のシリンドリカルレンズ５２によって発生する走査線湾曲量とが同じ値で逆向きとなるようにすることによって、両者を相殺させて走査線Ｋ１に湾曲が生じないようにすることができる。こうすることにより、光束Ｌ１については、後述するカバーガラス１０Ａによる湾曲補正が不要となる。なお、この場合、光束Ｌ２については、走査線Ｋ２が湾曲しており、その湾曲の度合いは、第１の部分５２Ａを傾けない場合（図６（Ａ）；入射角β１＝３ａ）よりも大きくなる。
【００８８】
なお、図１５および図１６では上側２本の光束Ｌ１，Ｌ２について説明したが、下側２本の光束Ｌ３，Ｌ４による走査線Ｋ３，Ｋ４についても同様のことがいえる。
【００８９】
図１５（Ａ），（Ｃ）および図１６（Ａ），（Ｃ）で説明したことをより一般化すると、次のようになる。光束Ｌ１または光束Ｌ２のいずれか一方における第２の方向を含む入射面内での入射角β１または入射角β２に応じて第４のシリンドリカルレンズ５２で発生する走査線湾曲が、第３のシリンドリカルレンズ５１で発生する走査線湾曲と同じ量で逆向きになるように第１の部分５２Ａの傾き角θを設定すればよい。光束Ｌ３，Ｌ４についても同様である。これにより、光束Ｌ１，Ｌ２のいずれか一方による走査線（Ｋ１またはＫ２）と、光束Ｌ３，Ｌ４のいずれか一方による走査線（Ｋ３またはＫ４）とを直線状にすることができる。この場合には、走査線が直線状にならない光束についてのみ湾曲を補正すればよい。
【００９０】
図１７は、第４のシリンドリカルレンズ５２により生じた走査線湾曲をカバーガラス１０Ａ〜１０Ｄを用いて補正する際の原理を説明するものである。この図では、カバーガラス１０Ａ〜１０Ｄを代表してカバーガラス１０と記し、光束Ｌ１〜Ｌ４を代表して光束Ｌと記し、走査線Ｓ１〜Ｓ４を代表して走査線Ｓと記載して説明する。
【００９１】
図１７（Ａ）に示したように、光束Ｌが、シリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄを通過したのちにおいても、湾曲を含まない走査線ＳＳ１を形成し得るものであった場合を想定する。この場合、光束Ｌと直交する方向に対して傾いて角度δだけ傾いて配置されたカバーガラス１０を光束Ｌが通過すると、このカバーガラス１０の傾き角δや傾きの方向に応じて、被走査面７上の走査線Ｓが湾曲する。
【００９２】
図１７（Ｂ）に示したように、光束Ｌが、シリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄを通過した時点で、湾曲を含んだ走査線ＳＳ２を形成するものであった場合を想定する。ここで、光束Ｌと直交する方向に配置されたカバーガラス１０を光束Ｌが通過すると、走査線ＳＳ２の湾曲状態はそのまま反映され、被走査面７上の走査線Ｓは湾曲したものとなる。
【００９３】
図１７（Ｃ）に示したように、光束Ｌが、シリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄを通過した時点で、湾曲を含んだ走査線ＳＳ２を形成するものになっており、かつ、光束Ｌと直交する方向に対して角度δだけ傾いて配置されたカバーガラス１０を光束Ｌが通過する場合を想定する。この場合には、図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）における考察から明らかなように、カバーガラス１０を通過する前の走査線ＳＳ２の湾曲状態は、カバーガラス１０による逆方向の湾曲付与作用によって相殺され、最終的に被走査面７上に描かれる走査線Ｓはほぼ直線状になる。
【００９４】
以上の補正原理を用いることにより、被走査面７上の走査線の湾曲を補正することができる。すなわち、図６（Ｂ）ないし図９（Ｂ）に示したように、光束Ｌ１，Ｌ２の各光路上にカバーガラス１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ配置し、光束Ｌ１，Ｌ２のそれぞれが含んでいる湾曲特性を相殺する方向にカバーガラス１０Ａ，１０Ｂを傾けるようにすればよい。これにより、各光束Ｌ１，Ｌ２が有している湾曲特性がカバーガラス１０Ａ，１０Ｂによってそれぞれ打ち消され、被走査面７上において、湾曲のない走査線Ｓ１，Ｓ２が得られることになる。
【００９５】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、ポリゴンミラー４の反射面４１で反射された各光束Ｌ１〜Ｌ４が、第２方向における相互間隔がさらに拡がりながら後段の分離光学系に導かれるようにしたので、反射面４１の第２の方向における許容幅４１Ｄを、より小さくすることが可能となる。これにより、ポリゴンミラー４の第２方向の厚みを薄くすることができるので、軽量化が容易となる。したがって、ポリゴンミラーの高速回転が可能となり、印字速度の向上が可能になる。
【００９６】
また、本実施の形態によれば、第２の光学系３における第１の群を、第１の方向に負の屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズ３１Ａと正の屈折力を有する球面レンズ３１Ｂとを組みあわせて構成するようにしたので、光源１からポリゴンミラーまでの距離を短縮することができる。これにより、装置の小型化も可能である。
【００９７】
また、本実施の形態によれば、第１の群の球面レンズ３１Ｂが、第１の方向における光束径の拡縮機能の一部と第２の方向における集光機能の一部とを併せ持つようにしたので、第２の光学系３における部品点数を削減することができる。
【００９８】
また、本実施の形態において、第４のシリンドリカルレンズ５２が第２の方向において互いに隣り合う第１および第２の部分５２Ａ，５２Ｂからなるようにすると共に、図１０（Ｂ）に示したように、第１の部分５２Ａを角度θだけ傾け、かつ、第２の部分５２Ｂを角度［−θ］だけ傾けるようにした場合には、第４のシリンドリカルレンズ５２に光束が大きな入射角で入射することにより生ずる弊害を軽減することができる。特に、第１の部分５２Ａを、第１および第２の光束Ｌ１，Ｌ２の入射角の絶対値和が第１の部分５２Ａを傾けない場合の入射角の絶対値和よりも小さくなるような角度範囲で傾けると共に、第２の部分５２Ｂを、第３および第４の光束Ｌ３，Ｌ４の入射角の絶対値和が第２の部分５２Ｂを傾けない場合の入射角の絶対値和よりも小さくなるような角度範囲で傾けるようにした場合には、各光束の断面形状の歪みを最小限に押さえることができ、これにより、被走査面７上における光スポット形状の劣化を防止することができる。
【００９９】
また、本実施の形態において、光束Ｌ１または光束Ｌ２のいずれか一方における第２の方向を含む入射面内での入射角β１または入射角β２に応じて第４のシリンドリカルレンズ５２で発生する走査線湾曲が第３のシリンドリカルレンズ５１で発生する走査線湾曲と同じ量で逆向きになるように第１の部分５３Ａの傾き角θを設定するようにした場合には、光束Ｌ１，Ｌ２のいずれか一方による走査線（Ｓ１またはＳ２）を直線状にすることができる。光束Ｌ３，Ｌ４についても同様である。この場合には、光束Ｌ１〜Ｌ４のうち、走査線が湾曲する２本の光束についてのみ湾曲補正を行えばよいので、全体としての補正箇所を半分に減らすことができる。
【０１００】
また、本実施の形態によれば、光束Ｌ１，Ｌ２の各光路上にカバーガラス１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ配置し、光束Ｌ１，Ｌ２のそれぞれが含んでいる湾曲特性を相殺する方向にカバーガラス１０Ａ，１０Ｂを傾けるようにしたので、各光束Ｌ１，Ｌ２が有している湾曲特性がカバーガラス１０Ａ，１０Ｂによってそれぞれ打ち消され、被走査面７上において、湾曲のない走査線Ｓ１，Ｓ２が得られることになる。光束Ｌ３，Ｌ４についても同様である。この場合には、被走査面７上におけるすべての走査線が直線状になるので、画像歪みのない高品位の潜像を形成することができる。
【０１０１】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々変形可能である。たとえば、光源１における光源を４つとし４本の光束を用いる場合について説明したが、５以上の光源を備え、５本以上の光束を用いるようにしてもよい。
【０１０２】
また、第２の光学系３が、第１の方向に負の屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズ３１Ａと正の屈折力を有する球面レンズ３１Ｂとを含み第２の方向に正の屈折力を有する第１の群と、第２の方向に負の屈折力を有する第２のシリンドリカルレンズ３２からなる第２の群とからなるようにしたが、この構成には限定されない。
【０１０３】
また、本実施の形態では、第３の光学系５が、第１の方向に負の屈折力を有する第３のシリンドリカルレンズ５１と、第１の方向に正の屈折力を有する第４のシリンドリカルレンズ５２とからなるようにしたが、これには限定されない。また、第４のシリンドリカルレンズ５２を第１の部分５２Ａおよび第２の部分５２Ｂの２つの部分で構成する場合、両者を完全に別部品として別々に配置するようにしてもよいし、あるいは、両者を一体に形成して１つの部品としての第４のシリンドリカルレンズ５２としてもよい。第１の部分５２Ａおよび第２の部分５２Ｂを完全に別部品として別々に配置する場合には、それぞれの傾き角を個別に調整できるような構成にすることも可能である。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の光走査装置によれば、前方光学系と、光偏向器と、後方光学系とを備え、光偏向器からの複数の光束が、第２の方向を含む面内において互いに漸次離れるような入射角で後方光学系に入射するようにしたので、複数の光束の相互間隔を分離可能な程度に大きく確保しつつ、光偏向器の副走査方向の厚みを縮小することができる。したがって、光偏向器の薄型化が可能になり、走査速度の高速化が容易に実現可能になる。
【０１０５】
さらに、前方光学系が第１の光学系、および光源側から順に第１の群と第２の群とを含む第２の光学系を備え、第１の群が、光源側から順に第１の方向に負の屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズと、正の屈折力を有する球面レンズとを含み、第２の群が、第２の方向に負の屈折力を有する第２のシリンドリカルレンズを含むように構成し、かつ、第１の光学系からの平行光束を第１の群によって第１の方向の光束幅を拡大すると共に、球面レンズと第２の群とによって第２の方向に集光するようにしている。このため、光源から光偏向器までの光路長を短くすることが容易であり、装置をコンパクトにすることができると共に、球面レンズが、第１の方向における光束径の拡縮機能の一部と第２の方向における集光機能の一部とを併せ持つので、第２の光学系における部品点数を削減することができる。
【０１０６】
また、特に請求項３に記載の光走査装置では、後方光学系の一部を構成する第３の光学系が少なくとも第１の方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ群を含むようにし、請求項４に記載の光走査装置では、シリンドリカルレンズ群が第１の方向に負の屈折力を有する第３のシリンドリカルレンズと、第１の方向に正の屈折力を有する第４のシリンドリカルレンズとを含むようにし、請求項７に記載の光走査装置では、第４の光学系が少なくとも第２の方向に屈折力を有するシリンドリカルミラーを含むようにしている。したがって、これらの各請求項の構成によれば、主走査方向に対応する第１の方向に関しては、複数の光束がほぼ共通の光学系の作用を受けるようにすることができるので、走査線の状態（走査速度や走査光スポットの形状等）を複数の光束について同等にすることができる。
【０１０７】
また、請求項５に記載の光走査装置によれば、第４のシリンドリカルレンズを、第２の方向において互いに隣り合うように形成された第１および第２の部分からなるように構成すると共に、第１の部分を、その入射面が第２の方向と平行である場合よりも、第１および第２の光束における第２の方向を含む入射面内での入射角の絶対値和が小さくなるような角度範囲で傾け、第２の部分を、その入射面が第２の方向と平行である場合よりも、第３および第４の光束における第２の方向を含む入射面内での入射角の絶対値和が小さくなるような角度範囲で傾けるようにしたので、第３の光学系に対して第２の方向と直交しない方向から斜めに入射することによって生じる複数の光束の各断面形状の歪みを改善することが可能となる。このため、走査線の光スポット形状が良好になり、走査線の状態を高品位に保つことができる。したがって、この光走査装置を例えばプリンタ等の画像形成装置に適用した場合には、高品位の画像形成が可能になる。
【０１０８】
また、請求項６に記載の光走査装置によれば、第４のシリンドリカルレンズを、第２の方向において互いに隣り合うように形成された第１および第２の部分からなるように構成すると共に、第１の部分を、第１および第２の光束のいずれか一方による被走査面上の走査軌跡がより直線に近づくような角度範囲で傾け、第２の部分を、第３および第４の光束のいずれか一方による被走査面上の走査軌跡がより直線に近づくような角度範囲で傾けるようにしたので、第３の光学系に対して第２の方向と直交しない方向から入射することによって生じる複数の光束の各断面形状の歪みを改善することが可能となると共に、第１または第２の光束のいずれか一方に対応する走査線と、第３または第４の光束のいずれか一方に対応する走査線とを、被走査面上において直線状にすることができる。このため、走査線が直線状になる光束に関しては、走査線の状態を高品位に保つことができると共に、第４のシリンドリカルレンズ以降の光学系による走査線湾曲の補正が不要となり、補正箇所を減らすことができる。
【０１０９】
また、請求項８に記載の光走査装置によれば、被走査面が、互いに別々に設けられた複数の感光面からなる場合において、複数の光束のそれぞれが、複数の感光面のそれぞれの表面に結像するようにしたので、例えばカラー画像の形成に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における光走査装置の全体構成を表す平面図である。
【図２】図１に示した光走査装置の要部断面構成を表す断面図である。
【図３】図１に示した光走査装置の他の要部断面構成を表す断面図である。
【図４】図１に示した光走査装置における光束断面の一例を表す断面図である。
【図５】比較例としての光走査装置における要部断面構成を表す断面図である。
【図６】図２に示した断面のうちの要部を拡大して表す拡大断面図である。
【図７】図２に示した断面のうちの要部を拡大して表す拡大断面図である。
【図８】図２に示した断面のうちの要部を拡大して表す拡大断面図である。
【図９】図２に示した断面のうちの要部を拡大して表す拡大断面図である。
【図１０】図６ないし図９に示した断面のうちの要部を拡大かつ簡略化して、比較例と共に表す拡大断面図である。
【図１１】本実施の形態に係る光走査装置における光束の光スポット形状の一例を表す図である。
【図１２】本実施の形態に係る光走査装置における光束の光スポット形状の他の例を表す図である。
【図１３】本実施の形態に係る光走査装置の作用を説明するための斜視図である。
【図１４】本実施の形態に係る光走査装置の作用を説明するための他の斜視図である。
【図１５】本実施の形態に係る光走査装置における要部の作用を説明するための要部断面図である。
【図１６】本実施の形態に係る光走査装置における要部の作用を説明するための要部断面図である。
【図１７】本実施の形態に係る光走査装置における他の要部の作用を説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
１…光源、２…第１の光学系（＝２１…コリメータレンズ）、３…第２の光学系、４…ポリゴンミラー、５…第３の光学系、６…第４の光学系、６Ａ〜６Ｄ…シリンドリカルミラー、７…被走査面、９…分離光学系、１０Ａ〜１０Ｄ…カバーガラス、２１…コリメータレンズ、３１Ａ…第１のシリンドリカルレンズ、３１Ｂ…球面レンズ、３２…第２のシリンドリカルレンズ、４１…反射面、５１…第３のシリンドリカルレンズ、５２…第４のシリンドリカルレンズ、５２Ａ…第１の部分、５２Ｂ…第２の部分、５３Ａ…入射側表面、Ｌ１〜Ｌ４…光束。
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、レーザビームプリンタ等で用いられる光走査装置に係わり、特に、複数の光束を用いて被走査面を走査するよう構成された光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、レーザビームプリンタ等において、その画像形成手段として光走査装置が用いられている。この光走査装置は、感光材料等の被走査面に光束（レーザービーム等）を照射して光スポットを形成すると共に、その光スポットを感光材料等の上で主走査方向に沿って走査するように構成されている。より詳しくは、光走査装置は、半導体レーザ素子等の光源から射出した光束をコリメータレンズによって平行光に変換したのち、高速回転するポリゴンミラー等の光偏向器によって、感光ドラム表面等の被走査面に向けて偏向させるように構成されている。
【０００３】
例えばカラーレーザプリンタの分野においては、複数の光束を用いて走査を行うマルチビームスキャナの開発が進められている。このマルチビームスキャナでは、光源から出射された複数の光束を所定の光学系を介して共通のポリゴンミラーに導き、このポリゴンミラーを回転させながら反射させることにより、複数の光束をそれぞれ被走査面上の互いに異なる位置へと導くようになっている。ここで、複数の光束を共通のポリゴンミラーから複数の被走査面に導くためには、これらの複数の光束を互いに分離する必要があるので、ポリゴンミラーと各被走査面との間に分岐ミラー等よりなる分離光学系が設けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
最近では、印字速度の高速化への要求に伴い、走査速度の向上が求められていることから、ポリゴンミラーの回転速度の向上が必要である。このため、ポリゴンミラーの小型・軽量化が必要となり、主走査方向に直交する副走査方向に対応する方向における厚みを薄くすることも重要となる。
【０００５】
しかしながら、マルチビームスキャナでは、その構成上、複数の光束を副走査方向に沿って配列する必要があり、その結果、ポリゴンミラーの副走査方向の厚みがシングルビームの場合に比べて厚くなるため、ポリゴンミラーの軽量化が困難である。
【０００６】
ポリゴンミラーの副走査方向の厚みを薄くするためには、光束間隔をできるだけ小さくすればよいが、それには一定の制限がある。上記した分離光学系に入射する段階における複数の光束の相互間隔を、互いに分離可能な程度に大きくする必要があることから、必然的に、ポリゴンミラーへの入射する段階における光束間隔についても、ある程度以上の距離を確保しなければならないからである。
【０００７】
このように、従来のマルチビームスキャナにおいては、ポリゴンミラーの副走査方向の厚みを十分に薄くして印字速度を向上することが困難であった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、複数の光束の相互間隔を分離可能な程度に大きく確保しつつ、光偏向器の副走査方向の厚みを縮小し、印字速度の高速化を可能とする光走査装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明による光走査装置は、４以上の複数の光束を用いて、被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、複数の光束を出射する光源と、光源からの複数の光束の光路上に設けられた前方光学系と、複数の光束について共通に設けられ、前方光学系からの複数の光束を、それらの進行方向が、主走査方向に対応する第１の方向に沿って変化することとなるように、一括して偏向させる一の光偏向器と、光偏向器からの複数の光束を、主走査方向に直交する副走査方向に対応する第２の方向に互いに分離して被走査面に導く機能、を少なくとも有する後方光学系とを備え、光偏向器からの複数の光束が、第２の方向を含む面内において互いに漸次離れるような入射角で後方光学系に入射するようにしたものである。
【００１０】
本発明による光走査装置では、光源から射出された複数の光束が、その光路上に設けられた前方光学系を経由して光偏向器に入射される。前方光学系からの複数の光束は、それらの進行方向が、主走査方向に対応する第１の方向に沿って変化することとなるように、一括して偏向され、後方光学系へと導かれる。光偏向器からの複数の光束は、第２の方向を含む面内において互いに漸次離れるような入射角で後方光学系に入射し、さらに、副走査方向に対応する第２の方向に互いに分離されて被走査面に導かれる。光偏向器からの複数の光束は、第２の方向を含む面内において互いに漸次離れるように進むため、光偏向器から出射した段階では、第２の方向における複数の光束の相互間隔は比較的小さく、したがって、複数の光束全体の第２の方向の総幅も比較的小さくなっている。その一方、後方光学系に入射した段階では、複数の光束の第２の方向の相互間隔が拡大しており、後段の分離光学系により第２の方向に容易に分離可能な程度に至っている。
【００１１】
本発明による光走査装置では、前方光学系が、光源からの複数の光束の各々を平行光束に変換する第１の光学系と、平行光束の各々を少なくとも第２の方向にそれぞれ集光する第２の光学系とを含む。この第２の光学系は、光源側から順に、少なくとも第２の方向に正の屈折力を有する第１の群と、第２の方向に負の屈折力を有する第２の群とを含む。さらに、第１の群は、光源側から順に、第１の方向に負の屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズと、正の屈折力を有する球面レンズとを含む。また、第２の群は、第２の方向に負の屈折力を有する第２のシリンドリカルレンズを含み、平行光束を、第１の群によって第１の方向の光束幅を拡大すると共に、球面レンズと第２の群とによって第２の方向に集光するようになっている。これにより、第１の群の球面レンズが第１の方向における光束径の拡縮機能の一部と、第２の方向における集光機能の一部とを併せ持つことになるので、第２の光学系３における部品点数を削減することができる。また、第１の群を、第１の方向に負の屈折力を有するレンズと，第１の方向に正の屈折力を有するレンズとにより構成したため、光路長を短くすることも可能である。
【００１２】
本発明による光走査装置では、後方光学系が、光偏向器からの複数の光束を、主として第１の方向にそれぞれ集光する第３の光学系と、第３の光学系からの複数の光束を、第２の方向に沿って互いに分離する分離光学系と、分離光学系からの複数の光束を、主として第２の方向にそれぞれ集光する第４の光学系とを含むことが好ましい。この場合、第３の光学系が、少なくとも第１の方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ群を含むことが好ましい。さらに、このシリンドリカルレンズ群が、第１の方向に負の屈折力を有する第３のシリンドリカルレンズと、第１の方向に正の屈折力を有する第４のシリンドリカルレンズとを含むことがより好ましい。さらに、第４の光学系が、少なくとも第２の方向に屈折力を有するシリンドリカルミラーを含むことが好ましい。このような構成にすることにより、複数の光束が主走査方向に関してほぼ共通の光学系の作用を受けるようにすることができる。
【００１３】
本発明による光走査装置では、光偏向器からの複数の光束が、第２の方向に沿って順に第１、第２、第３および第４の光束からなる場合には、第４のシリンドリカルレンズを、第２の方向において互いに隣り合うように形成された第１および第２の部分からなるように構成すると共に、第１の部分を、その入射面が第２の方向と平行である場合よりも、第１および第２の光束における第２の方向を含む入射面内での入射角の絶対値和が小さくなるような角度範囲で傾け、第２の部分を、その入射面が第２の方向と平行である場合よりも、第３および第４の光束における第２の方向を含む入射面内での入射角の絶対値和が小さくなるような角度範囲で傾けるようにすることが好ましい。これにより、第３の光学系に対して第２の方向と直交しない方向から斜めに入射することによって生じる複数の光束の各断面形状の歪みを改善することが可能となる。なお、入射面とは、入射光線と屈折面あるいは反射面の入射位置での法線とによって定まる平面をいう。以下、同義である。
【００１４】
さらに、本発明による光走査装置では、光偏向器からの複数の光束が、第２の方向に沿って順に第１、第２、第３および第４の光束からなる場合には、第４のシリンドリカルレンズを、第２の方向において互いに隣り合うように形成された第１および第２の部分からなるように構成すると共に、第１の部分を、第１および第２の光束のいずれか一方による被走査面上の走査軌跡がより直線に近づくような角度範囲で傾け、第２の部分を、第３および第４の光束のいずれか一方による被走査面上の走査軌跡がより直線に近づくような角度範囲で傾けることが好ましい。これにより、第３の光学系に対して第２の方向と直交しない方向から入射することによって生じる複数の光束の各断面形状の歪みを改善することが可能となる。さらに、第１または第２の光束のいずれか一方に対応する走査線と、第３または第４の光束のいずれか一方に対応する走査線とが、被走査面上においてより直線に近づくようにしたので、第４のシリンドリカルレンズ以降の光学系による走査線湾曲の補正は不要となる。
【００１５】
本発明による光走査装置では、被走査面が、互いに別々に設けられた複数の感光面からなる場合において、複数の光束のそれぞれが、複数の感光面のそれぞれの表面に結像するようにすることが好ましい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
まず、図１および図２を参照して、本発明の一実施の形態に係る光走査装置について説明する。図１は、本実施の形態に係る光走査装置の平面構成の要部、すなわち、主走査方向を含む面内での要部構成を表すものである。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ断面線に沿った矢視断面（すなわち、副走査方向を含む断面）における構成を表すものである。なお、図１では、図２に示した分岐ミラー８および反射ミラー９Ａ〜９Ｄ（後述）については図示を省略し、また、屈曲した光路を等価的に伸ばして描いている。
【００１８】
この光走査装置は、例えばカラーレーザプリンタ等に適用されるものであり、４つの光束Ｌ１〜Ｌ４を被走査面７に導いて光スポットを形成し、その光スポットを被走査面７の表面に沿って所定の方向に等速移動させることにより、被走査面７を光走査するように構成されている。この光スポットの移動方向が主走査方向ｘであり、主走査方向ｘと直交する方向（紙面と垂直な方向）が副走査方向ｙである。被走査面７は、副走査方向ｙに移動するようになっている。
【００１９】
光走査装置は、複数の光束を射出する光源１と、この光源１からの光束Ｌ１〜Ｌ４の光路上に設けられた前方光学系ＰＲＥと、この前方光学系の後方に光束Ｌ１〜Ｌ４について共通に設けられた１つの光偏向器としてのポリゴンミラー４と、このポリゴンミラー４と被走査面７との間に設けられた後方光学系ＰＳＴとを備えている。なお、以下の説明で、前方とは、ある基準となるものに関してそれよりも光源１に近い側を意味し、後方とは、ある基準となるものに関して光源１と反対側を意味する。
【００２０】
前方光学系ＰＲＥは、主として、光源１からの複数の光束のそれぞれを平行光束に変換する機能と、平行になった各光束をそれぞれ第２の方向に集光させる機能と、複数の光束を、第２の方向における相互間隔を漸次拡大または縮小させながらポリゴンミラー４に導く機能とを有している。ポリゴンミラー４は、前方光学系ＰＲＥからの光束Ｌ１〜Ｌ４を、それらの進行方向が、主走査方向に対応する第１の方向に沿って変化することとなるように、一括して偏向させるためのものである。後方光学系ＰＳＴは、ポリゴンミラー４からの光束Ｌ１〜Ｌ４を、副走査方向に対応する第２の方向に互いに分離して被走査面７に導く機能を少なくとも有している。
【００２１】
光走査装置の光源１は、４つの光源を近接して、第１の方向（紙面と垂直な方向）に沿って配列したものである。４つの光源の間隔は、例えば１００μｍである。これらの光源は、いずれも半導体レーザ素子等により構成されており、例えば波長７８０ｎｍの光束を射出するようになっている。各光源は、図示しない制御部によって互いに独立して駆動制御され、光束Ｌ１〜Ｌ４を射出するようになっている。この光束Ｌ１〜Ｌ４は、本発明における「複数の光束」の一具体例に対応するものである。
【００２２】
光源１の射出側には、第１の光学系２を構成するコリメータレンズ２１が設けられている。コリメータレンズ２１は、光源１からそれぞれ発散光として射出される光束Ｌ１〜Ｌ４を、それぞれ平行光束に変換するためのものである。
【００２３】
コリメータレンズ２１の後方には、第２の光学系３が設けられている。この第２の光学系３は、光源１の側から順に、第２の方向に正の屈折力を有する第１の群と、第２の方向に負の屈折力を有する第２の群とから構成されている。第１の群は、光源１の側から順に、第１の方向に負の屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズ３１Ａと、正の屈折力を有する球面レンズ３１Ｂとを含み、第２の群は、第２の方向に負の屈折力を有する第２のシリンドリカルレンズ３２を含んでいる。
【００２４】
第２の光学系３は、コリメータレンズ２１を通ってそれぞれ平行光束となった４つの光束Ｌ１〜Ｌ４を、第１の群によって第１の方向に光束を平行光束として維持すると共に、第１の群の球面レンズ３１と第２の群によって第２の方向に集光するように機能する。但し、第１の群によって第１の方向の光束幅を拡大または縮小するようにしてもよい。なお、第２の光学系３の機能については、後に詳述する。
【００２５】
第２の光学系３の後方に位置するポリゴンミラー４は、複数の光束について共通に設けられ、第２のシリンドリカルレンズ３２から射出された複数の光束を、それらの進行方向が、第１の方向に沿って変化することとなるように、一括して偏向させるようになっている。より詳細には、ポリゴンミラー４は、例えば六角柱からなり、その６つの側面にそれぞれ反射面４１を形成した６面鏡である。第２の光学系３からの複数の光束は、第２の方向に沿って互いに間隔を保って反射面４１に入射するようになっている。ポリゴンミラー４は、図１において紙面に垂直な方向の回転軸を中心に、モータ（図示せず）によって一定速度で（例えば５０００〜２００００回／分）矢印Ｒの方向（図１）へ回転駆動されるようになっている。ポリゴンミラー４は、その回転によって、反射面４１における光束Ｌ１〜Ｌ４の入射角度（すなわち、反射角度）を変化させ、これにより、光束Ｌ１〜Ｌ４の進行方向を第１の方向に沿って変化させるようになっている。
【００２６】
ポリゴンミラー４の後方には、第３のシリンドリカルレンズ５１と、第４のシリンドリカルレンズ５２とからなる第３の光学系５が設けられている。この第３の光学系５は、被走査面７上での走査速度を等速化するｆθレンズとして機能するものである。第３のシリンドリカルレンズ５１は第１の方向に負の屈折力を有し、第４のシリンドリカルレンズ５２は第１の方向に正の屈折力を有する。第３の光学系５は全体として第１の方向に正の屈折力を有し、ポリゴンミラー４からの光束Ｌ１〜Ｌ４の各々を第１の方向にそれぞれ集光するようになっている。
【００２７】
第４のシリンドリカルレンズ５２は、第２の方向において互いに隣り合うように形成された第１の部分５２Ａおよび第２の部分５２Ｂによって構成されている。第１の部分５２Ａおよび第２の部分５２Ｂは、それぞれ、光束Ｌ１〜Ｌ４の入射角度に対応して異なった角度に傾けられている。この点については後述する。
【００２８】
第３の光学系５の後方には、分岐ミラー８と反射ミラー９Ａ〜９Ｄとからなる分離光学系９が設けられている（図２参照）。分岐ミラー８は、第３の光学系５からの光束Ｌ１，Ｌ２の組と光束Ｌ３，Ｌ４の組とを、第２の方向に互いに分離するものである。分岐ミラー８は例えば、第１の方向（図２において紙面と垂直な方向）に延びる角柱からなり、その長手方向が、第４のシリンドリカルレンズ５２の長手方向と平行になるように設けられている。分岐ミラー８の側面のうち、第４のシリンドリカルレンズ５２と対向し互いに直交している２つの側面は、いずれも第４のシリンドリカルレンズ５２を透過した光束Ｌ１〜Ｌ４の進行方向（４本の光束の中心線の方向）に対してそれぞれ±４５°傾斜した反射面を構成している。
【００２９】
分岐ミラー８には、光束Ｌ１〜Ｌ４が図２の上側から順に並んで入射されるようになっている。上側の２つの光束Ｌ１，Ｌ２は図２の上方に反射され、光束Ｌ３，Ｌ４は図２の下方に反射される。分岐ミラー８によって反射された光束Ｌ１は反射ミラー９Ａに入射し、光束Ｌ２は反射ミラー９Ｂに入射する。また、光束Ｌ３は反射ミラー９Ｃに入射し、光束Ｌ４は反射ミラー９Ｄに入射する。
【００３０】
反射ミラー９の後方には、第４の光学系６が設けられている。第４の光学系６は、反射ミラー９からの光束Ｌ１〜Ｌ４を、主として第２の方向にそれぞれ集光する機能を有する。この場合、第４の光学系６は、少なくとも第２の方向に正の屈折力（パワー）を有するシリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄを含んで構成するのが好ましい。シリンドリカルミラー６Ａは、反射ミラー９Ａからの光束Ｌ１を反射して第２の方向に集光させ、シリンドリカルミラー６Ｂは反射ミラー９Ｂからの光束Ｌ２を反射して第２の方向に集光させる機能を有する。また、シリンドリカルミラー６Ｃは反射ミラー９Ｃからの光束Ｌ３を反射して第２の方向に集光させ、シリンドリカルミラー６Ｄは反射ミラー９Ｄからの光束Ｌ４を反射して第２の方向に集光させる機能を有する。
【００３１】
第４の光学系６の後方には、シリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄの各々に対応した位置に、カバーガラス１０Ａ〜１０Ｄがそれぞれ設けられている。カバーガラス１０Ａは、シリンドリカルミラー６Ａからの光束Ｌ１を通過させることで、被走査面７上における走査線の湾曲を補正する機能を有する。カバーガラス１０Ｂは、シリンドリカルミラー６Ｂからの光束Ｌ２を通過させることで、被走査面７上における走査線の湾曲を補正する機能を有する。同様に、カバーガラス１０Ｃ，１０Ｄは、シリンドリカルミラー６Ｃ，６Ｄからの光束Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ通過させることで、被走査面７上における走査線の湾曲を補正する機能を有する。なお、走査線湾曲およびその補正については後述する。
【００３２】
カバーガラス１０の後方には、被走査面７が設けられている。被走査面７は、例えば、互いに平行に配置された４つの感光ドラム７Ａ〜７Ｄの表面にそれぞれ形成された、例えばセレン等からなる感光材料層である。感光ドラム７Ａ〜７Ｄの各表面を被走査面７１〜７４と記するものとすると、これらの被走査面７１〜７４は、それぞれ、光束Ｌ１〜Ｌ４により個々に走査されるようになっている。
【００３３】
次に、以上のように構成された光走査装置の動作および作用を説明する。
【００３４】
まず、図１および図２を参照して、光走査装置の全体動作を簡単に説明する。コンピュータ等の外部機器からの画像形成開始の指示により、ポリゴンミラー４の回転を開始する。次に、感光ドラム７Ａ〜７Ｄを回転すると共に、入力された画像情報に基づいて光源１の４つの光源を変調駆動し、光束Ｌ１〜Ｌ４を射出する。これらの光束Ｌ１〜Ｌ４は、いずれも発散光であるが、コリメータレンズ２１を通過することにより、それぞれがほぼ平行光束になる。ほぼ平行光束となった光束Ｌ１〜Ｌ４は、球面レンズ３１Ｂ，第２のシリンドリカルレンズ３２の第２の方向の屈折力により、ポリゴンミラー４の反射面４１近傍で第２の方向に結像する。このときの光束の断面形状は第１の方向に延びる直線となる。
【００３５】
ポリゴンミラー４により反射された光束Ｌ１〜Ｌ４は、第３および第４のシリンドリカルレンズ５１，５２を透過することで第１の方向に集束しながら、分岐ミラー８，反射ミラー９およびシリンドリカルミラー６により順次反射され、被走査面７１〜７４上にそれぞれ結像する。なお、光束Ｌ１〜Ｌ４は、ポリゴンミラー４の反射面４１近傍で第２の方向にそれぞれ結像したのち、それぞれ第２の方向に拡がりながら進むが、シリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄの正のパワーによって第２の方向に集束され、最終的に被走査面７１〜７４上でそれぞれ円形の光スポットとなる。
【００３６】
このようにして、感光ドラム７Ａ〜７Ｄの表面が露光され、各色の画像情報に基づいた静電潜像が形成される。感光ドラム７Ａ〜７Ｄのそれぞれの静電潜像部分に、この静電潜像部分とは反対の電荷を持つ各色のトナーがそれぞれ付着し、記録紙に順次転写される。この後、定着処理を行うことで、記録紙上にカラー画像が得られる。
【００３７】
次に、主に図３ないし図１０を参照して、光走査装置の特徴的作用を説明する。
【００３８】
最初に、第２の光学系３の光学的な作用について比較例と対比して説明する。
【００３９】
図３は、図１に示した光走査装置における第２の光学系３の作用を説明するための拡大断面図である。図５は、図３に対する比較例としての光走査装置における第２の光学系の拡大断面図である。ここで、図３（Ａ）および図５（Ａ）は主走査方向を含む面に沿った断面を示し、図３（Ｂ）および図５（Ｂ）は副走査方向を含む面に沿った断面を示す。
【００４０】
図３に示したように、光源１から発し、コリメータレンズ２１を通過した平行光束Ｌ１〜Ｌ４は、第１のシリンドリカルレンズ３１Ａ、球面レンズ３１Ｂおよび第２シリンドリカルレンズ３２を順次透過し、ポリゴンミラー４のポリゴンミラー面４１に導かれる。
【００４１】
ここでまず、図３（Ａ）を参照して、第１の方向における作用を説明する。コリメータレンズ２１を射出した光束Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれ平行光束に変換され、第１のシリンドリカルレンズ３１Ａに入射する。なお、図３（Ａ）において、光束Ｌ１〜Ｌ４は第２の方向（紙面と垂直な方向）に互いに重なって進んでいくので、１つの光束のみが図示されている。
【００４２】
第１のシリンドリカルレンズ３１Ａは第１の方向に負の屈折力を有するので、この第１のシリンドリカルレンズ３１Ａを透過した光束Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれが光束径を拡大しながら球面レンズ３１Ｂに入射する。この球面レンズ３１Ｂは正の屈折力を有するので、球面レンズ３１Ｂから射出された光束Ｌ１〜Ｌ４は第１の方向における光束径を拡大、縮小または維持しながら第２のシリンドリカルレンズ３２に入射する。なお、図３（Ａ）では、ほぼ平行光束となる例を示している。第２のシリンドリカルレンズ３２は第１の方向には屈折力を持たないので、光束Ｌ１〜Ｌ４は、屈折作用を受けずにそのまま透過し、反射面４１上に導かれる。
【００４３】
続いて、図３（Ｂ）を参照して、第２の方向における作用を説明する。コリメータレンズ２１を射出した光束Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれ平行光束に変換され、第１のシリンドリカルレンズ３１Ａに入射する。第１のシリンドリカルレンズ３１Ａは第２の方向には屈折力を持たないので、光束Ｌ１〜Ｌ４は屈折作用を受けず、第１のシリンドリカルレンズ３１Ａをそのまま透過し、球面レンズ３１Ｂに入射する。この球面レンズ３１Ｂは正の屈折力を有するので、球面レンズ３１Ｂを通過した光束Ｌ１〜Ｌ４は第２の方向における光束径を縮小しながら、かつ相互の間隔を拡大、縮小または維持しながら第２のシリンドリカルレンズ３２に入射する。なお、図３（Ｂ）では、相互間隔を縮小する例を示している。
【００４４】
第２のシリンドリカルレンズ３２は第２の方向に負の屈折力を持つので、光束Ｌ１〜Ｌ４は、第２の方向における相互間隔を徐々に拡げながら反射面４１上に導かれる。このとき、第２のシリンドリカルレンズ３２は、その負の屈折力によって第２の方向における各光束径を拡大させる方向に作用するが、前段の球面レンズ３１Ｂが有する正の屈折力の影響が大きいことから、第２のシリンドリカルレンズ３２を通過したのちにおいても各光束径は縮小を続け、反射面４１の近傍において第２の方向に結像する。
【００４５】
こののち、ポリゴンミラー４の反射面４１の近傍において第２の方向に結像した各光束Ｌ１〜Ｌ４は、反射面４１において反射したのち、第２の方向における相互間隔を漸次拡げながら後方光学系ＰＳＴ（図１）に入射する。
【００４６】
図４は、第２の光学系３を透過する光束Ｌ１〜Ｌ４の、進行方向と直交する方向の断面形状を表すものである。
【００４７】
図４（Ａ）は、第１のシリンドリカルレンズ３１Ａを通過し、球面レンズ３１Ｂへ向かう途中の、図３のＩＶＡ−ＩＶＡ線における断面形状である。第１のシリンドリカルレンズ３１Ａは第１の方向のみ屈折力を有するので、球面レンズ３１Ｂへ近づくに従い、図４（Ａ）の断面形状は、第１の方向（ｘ軸方向）には延伸されるが第２の方向（ｙ軸方向）には変化しない。
【００４８】
図４（Ｂ）は、第２のシリンドリカルレンズ３２の直前のＩＶＢ−ＩＶＢ線における各光束Ｌ１〜Ｌ４の断面形状を示す。球面レンズ３１Ｂを透過することにより、第２のシリンドリカルレンズ３２へ近づくに従い、図４（Ｂ）の各断面形状は、ｙ軸方向に縮小すると共に、各光束Ｌ１〜Ｌ４の相互間隔は狭まる。この場合、ｘ軸方向には変化しない。図４（Ａ）と図４（Ｂ）とを比較すると、ｘ軸方向に伸び、ｙ軸方向に縮小していることがわかる。
【００４９】
、図４（Ｃ）は、ポリゴンミラー４の反射面４１の直前のＩＶＣ−ＩＶＣ線における各光束Ｌ１〜Ｌ４の断面形状を示す。第２のシリンドリカルレンズ３２を透過することにより、各光束Ｌ１〜Ｌ４は、第２の方向に集光され、直線状の断面形状となる。同時に、各光束Ｌ１〜Ｌ４の相互間隔は第２の方向に拡がる。こののち、反射面４１から射出した光束Ｌ１〜Ｌ４は、その相互間隔を漸次拡げながら進み、分岐ミラー８上において分離可能な間隔となるまで拡大される。
【００５０】
次に、図５に示した比較例としての光走査装置について説明する。
【００５１】
図５（Ａ）に示したように、第１の方向を含む面内においては、コリメータレンズ２１を射出した光束Ｌ１１〜Ｌ１４が、それぞれ平行光束に変換され、第１のシリンドリカルレンズ１３１Ａに入射される。第１のシリンドリカルレンズ１３１Ａは第１の方向に負の屈折力を有するので、これを透過した光束Ｌ１〜Ｌ４は、それぞれが光束径を拡大しながら球面レンズ１３１Ｂに入射する。この球面レンズ１３１Ｂは正の屈折力を有するので、球面レンズ３１Ｂから射出された光束Ｌ１〜Ｌ４は光束径を維持または縮小しながら反射面１４１に導かれる。なお、図５（Ａ）では、平行光束となる例を示している。
【００５２】
図５（Ｂ）に示したように、第２の方向を含む面内においては、コリメータレンズ２１を通過した光束Ｌ１１〜Ｌ１４はそれぞれ平行光束となって第１のシリンドリカルレンズ１３１Ａに入射される。第１のシリンドリカルレンズ１３１Ａは第２の方向には屈折力を持たないので、光束Ｌ１１〜Ｌ１４は屈折作用を受けず、第１のシリンドリカルレンズ１３１Ａをそのまま透過し、球面レンズ１３１Ｂに入射する。この球面レンズ１３１Ｂは正の屈折力を有するので、球面レンズ１３１Ｂから射出された光束Ｌ１１〜Ｌ１４は光束径を縮小しながら反射面１４１に導かれる。この際、後に被走査面７上に投影される走査線が湾曲することを避けるため、各光束Ｌ１１〜Ｌ１４の相互間隔が一定を保ったまま、すなわち、各光束Ｌ１１〜Ｌ１４が互いに平行な状態で反射面１４１に垂直入射する。したがって、反射面１４１で反射した各光束Ｌ１１〜Ｌ１４の相互間隔もまたそのまま維持され、後段の分離光学系への入射時点においても同じ間隔となる。
【００５３】
したがって、この比較例では、各光束Ｌ１１〜Ｌ１４の相互間隔は、後段の分離光学系による相互分離が可能な間隔として規定される。すなわち、分離光学系において分離可能な最小の間隔をｄ１とすると、この間隔ｄ１が、そのまま、反射面１４１における各光束Ｌ１１〜Ｌ１４に許容される最小の相互間隔となる。結局、反射面１４１の第２の方向の幅１４１Ｄは（３×ｄ１）以上の大きさであることを要求される。
【００５４】
また、比較例では、図５（Ｂ）に示したように、球面レンズ１３１Ｂを通過した各光束同士が第２の方向において互いに平行になるようにする必要があるため、第２の方向における屈折力をあまり大きくすることができない。このため、各光束の第２の方向での結像位置が球面レンズ１３１Ｂから遠くなり、結果として、光源１からポリゴンミラー４の反射面１４１までの距離が長くならざる得ない。
【００５５】
これに対し本実施の形態の光走査装置では、図３（Ｂ）に示したように、第２の光学系３において、大きい正の屈折力を有する球面レンズ３１Ｂによって光束Ｌ１〜Ｌ４を、第２方向における相互間隔が十分縮まるほどまでにそれぞれ集光した上で、ポリゴンミラー４の直前の第２のシリンドリカルレンズ３２によって各光束の間隔が僅かに拡がるようにしている。このため、ポリゴンミラー４の反射面４１上における各光束Ｌ１〜Ｌ４の相互間隔ｄ２を上記の許容間隔ｄ１よりも小さくすることができる。ポリゴンミラー４の反射面４１で反射された各光束Ｌ１〜Ｌ４は、第２方向における相互間隔がさらに拡がりながら後段の分離光学系に導かれるため、ポリゴンミラー４の反射面４１における各光束Ｌ１〜Ｌ４の相互間隔ｄ２が許容間隔ｄ１未満であっても、分離光学系に入射する段階の各光束の相互間隔は許容間隔ｄ１以上になるからである。結局、本実施の形態では、反射面４１の第２の方向における許容幅４１Ｄを、比較例における許容幅１４１Ｄ（＝３×ｄ１）よりも小さくすることが可能となる。すなわち、ポリゴンミラー４の第２方向の厚みをより薄くすることができる。
【００５６】
また、本実施の形態の光走査装置（図３）では、球面レンズ３１Ｂの正の屈折力を比較例における球面レンズ１３１Ｂに比べて十分大きくできることから、第２の方向における結像位置が球面レンズ３１Ｂに近くなり、結果として、光源１からポリゴンミラー４の反射面４１までの距離を短縮することが可能となる。
【００５７】
さらに、本実施の形態では、球面レンズ３１Ｂが、第１の方向における光束径の拡縮機能の一部と、第２の方向における集光機能の一部とを併せ持つようにしたので、第２の光学系３における部品点数を削減することができる。さらに、本実施の形態では、第２の光学系３における第１の群を、第１の方向に負の屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズ３１Ａと正の屈折力を有する球面レンズ３１Ｂとを組みあわせて構成するようにしたので、正の屈折力を有するレンズ同士を組み合わせることによりいわゆるアフォーカル系を構成した場合よりも光路長を短くすることができる。
【００５８】
次に、図６ないし図１３を参照して、第３の光学系５の光学的な作用について説明する。
【００５９】
図６ないし図９は、第３の光学系５の第２の方向を含む面での断面構成の４つの例を表すものである。ここで、図６は、第３の光学系５における第４のシリンドリカルレンズ５２を構成する部分５２Ａ，５２Ｂを傾けない場合の断面を示し、図７ないし図９は、部分５２Ａ，５２Ｂを所定の角度だけ傾けた場合の断面を示す。さらに、図６（Ａ）ないし図９（Ａ）は走査線湾曲を補正する前の状態を示し、図６（Ｂ）ないし図９（Ｂ）は走査線湾曲を補正した後の状態を示している。なお、これらの図には、光束Ｌ１，Ｌ２の光路と共に、光束Ｌ１，Ｌ２により被走査面７上に形成される走査線Ｓ１，Ｓ２の形状を併せて図示している。また、これらの図では、４つの光束のうち、上側の２本の光束Ｌ１，Ｌ２に関するもののみを図示し、下側の２本の光束Ｌ３，Ｌ４に関するものについては図示を省略する。また、これらの図では、各光束が各シリンドリカルレンズを通過する際の屈折を省略して描いている。図１０（Ａ）は、図６の要部（第４のシリンドリカルレンズ５２の入射側表面５３Ａの近傍部分）を拡大して表すものであり、図１０（Ｂ）は、図７ないし図９の要部（第４のシリンドリカルレンズ５２の入射側表面５３Ａの近傍部分）を拡大して表すものである。
【００６０】
図６（Ａ）および図１０（Ａ）に示した例では、反射面４１からの光束Ｌ１，Ｌ２は、互いに間隔を拡げながら斜めに第３および第４のシリンドリカルレンズ５１，５２に入射する。第３および第４のシリンドリカルレンズ５１，５２は第２の方向に屈折力を有しないので、光束Ｌ１，Ｌ２は第３および第４のシリンドリカルレンズ５１，５２に斜めに入射すると、それらの屈折率に応じた角度で屈折したのち、それぞれの入射方向と平行な方向に射出する。ここで、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における中央部を通る光束Ｌ１，Ｌ２の第２の方向における入射角（入射側表面５３Ａの法線に対してなす角度）をそれぞれα１, α２とする。
【００６１】
このとき、第４のシリンドリカルレンズ５２を通る光束Ｌ１，Ｌ２のうち、第１の方向における中央部を通るもの以外は、捩じれた入射光束（いわゆるスキュー光線）となり、その捩じれの度合いは入射位置によって異なる。具体的には、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における中央部に近い位置を通るものほど捩じれは小さく、第１の方向における両端部近傍を通るものほど捩じれは大きくなる。また、第２の方向における入射角α１，α２の絶対値が大きくなるほど捩じれは顕著になる。この光束の捩じれは、後述するように、最終的に被走査面７上でのスポット形状の歪みとなって現れる。
【００６２】
図１０（Ａ）に示したように、
｜α１｜＞｜α２｜
であり、α１はα２よりも大きいので、特に光束Ｌ１によるスポット形状の歪みが大きい。
【００６３】
また、図６（Ａ）の例では、最終的に被走査面７に描かれる走査線Ｓ１，Ｓ２が中高形状になる。この場合、α１はα２よりも大きいので、走査線Ｓ１のほうが走査線Ｓ２よりも大きな湾曲を示す。この点については、後に詳述する。
【００６４】
これに対し、図７（Ａ）〜図９（Ａ）および図１０（Ｂ）に示した例では、第１の部分５２Ａを角度θだけ傾け、かつ、第２の部分５２Ｂを角度［−θ］だけ傾けるようにしている。ここでは、図７（Ａ）、図８（Ａ）、図９（Ａ）の順に角度θが大きくなっている。すなわち、図７（Ａ）では走査線Ｓ１が直線になるような角度θとし、図８（Ａ）では、さらに傾け、走査線Ｓ１，Ｓ２が互いに逆向きで同程度の湾曲を示すような角度θとし、図９（Ａ）では、よりいっそう傾け、走査線Ｓ１が直線になるような角度θとした。傾け角θと走査線湾曲との関係については、後に詳述する。
【００６５】
ここで、図１０（Ｂ）に示したように、第１の部分５２Ａを角度θだけ傾けたときの、第１および第２の光束Ｌ１，Ｌ２の第２の方向を含む入射面内での入射角（光束Ｌ１，Ｌ２が第１の部分５２Ａの入射側表面５３Ａの法線となす角）を、それぞれβ１，β２とする。第１の部分５２Ａは、第１および第２の光束Ｌ１，Ｌ２の入射角β１，β２の絶対値和｜β１｜＋｜β２｜が、第１の部分５２Ａを傾けない場合（図６（Ａ））の入射角の絶対値和｜α１｜＋｜α２｜よりも小さくなるような角度範囲で傾けるようにするのが好ましい。すなわち、
｜β１｜+ ｜β２｜＜｜α１｜+ ｜α２｜
を満たすように傾き角度θを設定するのが好ましい。このためには、傾き角θの範囲が、
｜α２｜≦｜θ｜≦｜α１｜
を満たすようにすればよい。
【００６６】
同様に、第２の部分５２Ｂを角度［−θ］だけ傾けたときの、第３および第４の光束Ｌ３，Ｌ４（図６（Ｂ）および図７（Ｂ）では図示せず）の第２の方向を含む入射面内での入射角（光束Ｌ３，Ｌ４が第２の部分５２Ｂの入射側表面５３Ｂの法線となす角）を、それぞれβ３，β４（図示せず）とする。第２の部分５２Ｂは、第３および第４の光束Ｌ３，Ｌ４の入射角β３，β４の絶対値和｜β３｜＋｜β４｜が、第２の部分５２Ｂを傾けない場合の入射角の絶対値和｜α３｜＋｜α４｜よりも小さくなるような角度範囲で傾けるようにするのが好ましい。すなわち、
｜β３｜+ ｜β４｜＜｜α３｜+ ｜α４｜
を満たすように傾き角度［−θ］を設定するのが好ましい。このためには、傾き角θの範囲が、
｜α３｜≦｜−θ｜≦｜α４｜
を満たすようにすればよい。
【００６７】
このように、第１および第２の部分５２Ａ，５２Ｂをそれぞれ上記のような角度範囲内において傾けることにより、光束Ｌ１，Ｌ２によって被走査面７上に形成される光スポット形状の劣化を防止することができる。光スポット形状の歪みは、図７（Ａ）の場合、光束Ｌ１，Ｌ２のいずれについても図６（Ａ）の場合よりも小さいが、特に図７（Ａ）の光束Ｌ２の歪みは極めて小さい。図８（Ａ）の場合、光束Ｌ１および光束Ｌ２は互いに同程度の大きさの小さな光スポット形状の歪みとなる。さらに、図９（Ａ）の例では、光束Ｌ１の光スポット形状の歪みが極めて小さくなる。光束Ｌ３，Ｌ４による光スポット形状は、それぞれ光束Ｌ２，Ｌ１の場合と同様となる。
【００６８】
図１１は、第１の部分５２Ａの傾き角θが０°の場合（図６（Ａ））における被走査面７での光スポット形状の光強度等高線図を表し、図１２は、第１の部分５２Ａの傾き角θが１．０°の場合における被走査面７での光スポット形状の光強度等高線図を表すものである。図１１（Ａ）〜図１１（Ｃ）および図１２（Ａ）〜図１２（Ｃ）は、入射角が０．５°の場合を示し、図１１（Ｄ）〜図１１（Ｆ）および図１２（Ｄ）〜図１２（Ｆ）は、入射角が１．５°の場合を示す。また、図１１（Ｂ），図１１（Ｅ），図１２（Ｂ），図１２（Ｅ）は、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における中央部を通る光束による光スポット形状の光強度等高線図を示し、図１１（Ａ），図１１（Ｃ），図１１（Ｄ），図１１（Ｅ）および図１２（Ａ），図１２（Ｃ），図１２（Ｄ），図１２（Ｅ）は、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における両端部を通る光束による光スポット形状の光強度等高線図を示す。
【００６９】
第１の部分５２Ａを傾けない場合、図１１に示したように、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における中央部を通る光束による光スポット形状の光強度等高線図は、入射角が０．５°の場合（図１１（Ｂ））と、入射角が１．５°の場合（図１１（Ｅ））とで大差が見られず、特に問題となるような歪みはない。一方、両端部を通る光束による光スポット形状の光強度等高線図は、入射角が０．５°の場合（図１１（Ａ），図１１（Ｃ））に比べて、入射角が１．５°の場合（図１１（Ｄ），図１１（Ｆ））には、大きく歪んでいる。
【００７０】
これに対して、第１の部分５２Ａを１．０°傾けた場合には、図１２に示したように、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における両端部を通る光束による光スポット形状の光強度等高線図の歪みが、図１１と比較して小さくなっている。すなわち、図１１（Ｄ），図１１（Ｆ）に比べると、図１２（Ｄ），図１２（Ｆ）に示した光スポット形状の光強度等高線図の歪みが改善されている。なお、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における中央部を通る光束による光スポット形状の光強度等高線図は、入射角が０．５°の場合（図１２（Ｂ））と、入射角が１．５°の場合（図１２（Ｅ））とで差はなく、特に問題となるような歪みは生じていない。
【００７１】
これらの結果より、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の部分５２Ａを傾けることにより、光束Ｌ１，Ｌ２による被走査面７での光スポット形状、特に第４のシリンドリカルレンズ５２の両端部を通る光束による光スポット形状が大きく改善されることがわかる。同様に、第２の部分５２Ｂを傾けることにより、光束Ｌ３，Ｌ４による被走査面７での光スポット形状、特に第４のシリンドリカルレンズ５２の両端部を通る光束による光スポット形状が大きく改善される。
【００７２】
次に、光束Ｌ１〜Ｌ４が主に第３の光学系５を通過する際に生ずる走査線湾曲と、その補正の方法について説明する。
【００７３】
まず、図６ないし図９ならびに図１３および図１４を参照して、走査線湾曲が生ずる理由を説明する。図１３および図１４は、図６（Ａ）に示した例において、第４のシリンドリカルレンズ５２を光束Ｌ１〜Ｌ４が通過し、第４の光学系６としてのシリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄにおいて反射することにより、被走査面７１〜７４上の走査線の湾曲が発生する様子を観念的に描いたものである。図１３および図１４では、第３のシリンドリカルレンズ５１、分離光学系９およびカバーガラス１０Ａ〜１０Ｄの図示を省略している。
【００７４】
最初に、図１３を参照して、光束Ｌ１〜Ｌ４が、第４のシリンドリカルレンズ５２を通過することによって発生する走査線の湾曲について説明する。図１３では、光束Ｌ１〜Ｌ４が第４のシリンドリカルレンズ５２を通過した直後に生ずる走査線湾曲の状態を、仮想面５７上に描いている。
【００７５】
光束Ｌ１〜Ｌ４は、第２の方向を含む面内において相互間隔が拡がるように進行しながら第４のシリンドリカルレンズ５２に入射する。すなわち、光束Ｌ１〜Ｌ４のいずれもが、第２の方向を含む面内において第３の光学系５の中心光軸５５とは平行でなく、この面内で第４のシリンドリカルレンズ５２に垂直入射することはない。言い換えると、光束Ｌ１〜Ｌ４は、第４のシリンドリカルレンズ５２に対して常に斜め方向から入射する。このため、光束Ｌ１〜Ｌ４が第４のシリンドリカルレンズ５２を通過する位置、すなわち、第１の方向における中央部を通るか両端部を通るかによって、実質的な光束入射位置（光束が第４のシリンドリカルレンズ５２内部に入る地点）は、中心光軸５５に沿った方向のみならず、高さ方向（すなわち、第２の方向）においても異なる。
【００７６】
上側の２本の光束Ｌ１，Ｌ２については、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の方向における両端部を通る光束の入射高さは、中央部を通る光束の入射高さよりも高くなる。この結果、光束Ｌ１，Ｌ２による仮想面５７上の走査線は、中低形状の湾曲をもった走査線Ｋ１，Ｋ２となる。
【００７７】
次に、図６および図１４を参照して、第４のシリンドリカルレンズ５２を通過し、分離光学系９を経た光束Ｌ１〜Ｌ４が、シリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄで反射されて被走査面７に達した状態における走査線の湾曲について説明する。なお、図１４では、光束Ｌ１およびそれを反射するシリンドリカルミラー６Ａについてのみ示し、これを代表して説明する。
【００７８】
図１４に示したように、上側を向く光束Ｌ１では、シリンドリカルミラー６Ａの第１の方向における両端部に入射する光束の入射高さが、中央部を通る光束の高さよりも高くなる。さらにシリンドリカルミラー６Ａは光束Ｌ１に対して、第２の方向を含む面内で傾いているため、両端部に入射する光束に対する入射角（ε１）／２が、中央部に入射する光束に対する入射角（ε２）／２よりも大きくなる。このため、反射した光束Ｌ１は、被走査面７１上に中高形状の湾曲をもった走査線Ｓ１を描く。これを分かり易くするため、シリンドリカルミラー６Ａのミラー面６１Ａに対して対称に展開すると、被走査面７１に対応する被走査面１７１上に走査線Ｓ１１が描かれる。走査線Ｓ１１は、第４のシリンドリカルレンズ５２を通過した直後の走査線Ｋ１とは逆向きの湾曲を有する。すなわち、被走査面７１での走査線Ｓ１は、第４のシリンドリカルレンズ１５２を通過した直後の走査線Ｋ１とは逆向きの湾曲を生じるのである。光束Ｌ２の走査線Ｓ２についても、走査線Ｓ１と同様の向きの走査線湾曲を生じる。
【００７９】
この場合、第２の方向を含む面内での入射角は、光束Ｌ２の入射角α２（図１０（Ａ））よりも光束Ｌ１の入射角α１の方が大きいので、第４のシリンドリカルレンズ５２の中央部における入射高さと両端部における入射高さとの差は、光束Ｌ２よりも光束Ｌ１の方が顕著になる。このため、図６（Ａ）に示したように、光束Ｌ１による走査線Ｓ１は、光束Ｌ２による走査線Ｓ２よりも大きな湾曲を示すことになる。このことは、下側の２本の光束Ｌ３，Ｌ４による走査線についても同様であり、中心光軸５５を対称軸として、上側の２本の光束Ｌ１，Ｌ２による走査線と対称な関係となる。
【００８０】
このような理由から、第４のシリンドリカルレンズ５２を通過し、シリンドリカルミラー６Ａ，６Ｂを反射した光束Ｌ１，Ｌ２は、最終的に、図６（Ａ）に示したように、被走査面７上において副走査方向に湾曲した走査線Ｓ１，Ｓ２を描くことになる。
【００８１】
図１５および図１６は、第４のシリンドリカルレンズ５２の第１の部分５２Ａ（入射側表面５３Ａ）を傾けることによって、第１の部分５２Ａを射出した直後の仮想面５７上に描かれる走査線の湾曲量が変化する様子を表すものである。なお、図１５および図１６では、説明の簡略化のため、当初の入射角α１，α２（図１０（Ａ））がそれぞれ“３ａ”，“ａ”である場合を想定して説明する。
【００８２】
図１５（Ａ）は、第１の部分５２Ａの傾き角θを“ａ”にした場合を示す。この場合には、第１の部分５２Ａの入射側表面５３Ａにおける光束Ｌ１の入射角β１は“２ａ”となるが、光束Ｌ２の入射角β２は“０”となる。このため、光束Ｌ２については、第２の方向を含む面内で垂直入射となり、走査線Ｋ２には第３のシリンドリカルレンズ５１を斜めに通過することによって起こる走査線湾曲のみが発生する。第３のシリンドリカルレンズ５１は第１の方向において負の屈折力を有するため、走査線Ｋ２の湾曲は走査線Ｋ１の湾曲とは逆向きに発生する。
【００８３】
図１６（Ａ）は、第１の部分５２Ａの傾き角θを”ａ”よりも若干小さい“ｂ”とした場合を示すものである。図１６（Ａ）に示したように、傾き角θを“ｂ”とし、第３のシリンドリカルレンズ５１によって発生する走査線湾曲量と第４のシリンドリカルレンズ５２によって発生する走査線湾曲量とが同じ値で逆向きとなるようにすることによって、両者を相殺させて走査線Ｋ２に湾曲が生じないようにすることができる。こうすることにより、光束Ｌ２については、後述するカバーガラス１０Ｂによる湾曲補正が不要となる。なお、この場合、光束Ｌ１については、走査線Ｋ１に湾曲が残存しているが、その湾曲の度合いは、第１の部分５２Ａを傾けない場合（図６（Ａ）；入射角β１＝３ａ）よりも軽度になる。したがって、後述するカバーガラス１０Ａによる湾曲補正量が少なくて済む。
【００８４】
図１５（Ｂ）は、第１の部分５２Ａの傾き角θを“２ａ”にした場合を示す。この場合には、第１の部分５２Ａの入射側表面５３Ａにおける光束Ｌ１，Ｌ２の入射角β１，入射角β２は共に“ａ”となる。このため、光束Ｌ１，Ｌ２の双方について走査線Ｋ１，Ｋ２に湾曲が生じるものの、その湾曲の度合いは、図１５（Ａ）における走査線Ｋ１の場合（入射角β１＝２ａ）よりもさらに軽度になる。
【００８５】
ここで、図１６（Ｂ）に示したように、この傾き角θを走査線Ｋ２の湾曲量が０となる角度“ｂ”の２倍の“２ｂ”にした場合、走査線Ｋ１，Ｋ２は、湾曲の向きは逆であるが、湾曲の度合いは、互いにほぼ等しくなる。したがって、後述するカバーガラス１０Ａ，１０Ｂによる湾曲補正量が図１５（Ａ）の走査線Ｋ１の場合よりもさらに少なくて済むと共に、絶対補正量が等しくなるので補正が容易になる。
【００８６】
図１５（Ｃ）は、第１の部分５２Ａの傾き角θを“３ａ”にした場合を示す。この場合には、第１の部分５２Ａの入射側表面５３Ａにおける光束Ｌ２の入射角β２は“２ａ”となるが、光束Ｌ１の入射角β１は“０”となる。このため、光束Ｌ１については、第２の方向を含む面内で垂直入射となり、走査線Ｋ１には第３のシリンドリカルレンズ５１を斜めに通過することによって起こる走査線湾曲のみが発生する。
【００８７】
図１６（Ｃ）は、第１の部分５２Ａの傾き角θを“３ｂ”とした場合を示すものである。図１６（Ｃ）に示したように、傾き角θを“３ｂ”とし、第３のシリンドリカルレンズ５１によって発生する走査線湾曲量と第４のシリンドリカルレンズ５２によって発生する走査線湾曲量とが同じ値で逆向きとなるようにすることによって、両者を相殺させて走査線Ｋ１に湾曲が生じないようにすることができる。こうすることにより、光束Ｌ１については、後述するカバーガラス１０Ａによる湾曲補正が不要となる。なお、この場合、光束Ｌ２については、走査線Ｋ２が湾曲しており、その湾曲の度合いは、第１の部分５２Ａを傾けない場合（図６（Ａ）；入射角β１＝３ａ）よりも大きくなる。
【００８８】
なお、図１５および図１６では上側２本の光束Ｌ１，Ｌ２について説明したが、下側２本の光束Ｌ３，Ｌ４による走査線Ｋ３，Ｋ４についても同様のことがいえる。
【００８９】
図１５（Ａ），（Ｃ）および図１６（Ａ），（Ｃ）で説明したことをより一般化すると、次のようになる。光束Ｌ１または光束Ｌ２のいずれか一方における第２の方向を含む入射面内での入射角β１または入射角β２に応じて第４のシリンドリカルレンズ５２で発生する走査線湾曲が、第３のシリンドリカルレンズ５１で発生する走査線湾曲と同じ量で逆向きになるように第１の部分５２Ａの傾き角θを設定すればよい。光束Ｌ３，Ｌ４についても同様である。これにより、光束Ｌ１，Ｌ２のいずれか一方による走査線（Ｋ１またはＫ２）と、光束Ｌ３，Ｌ４のいずれか一方による走査線（Ｋ３またはＫ４）とを直線状にすることができる。この場合には、走査線が直線状にならない光束についてのみ湾曲を補正すればよい。
【００９０】
図１７は、第４のシリンドリカルレンズ５２により生じた走査線湾曲をカバーガラス１０Ａ〜１０Ｄを用いて補正する際の原理を説明するものである。この図では、カバーガラス１０Ａ〜１０Ｄを代表してカバーガラス１０と記し、光束Ｌ１〜Ｌ４を代表して光束Ｌと記し、走査線Ｓ１〜Ｓ４を代表して走査線Ｓと記載して説明する。
【００９１】
図１７（Ａ）に示したように、光束Ｌが、シリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄを通過したのちにおいても、湾曲を含まない走査線ＳＳ１を形成し得るものであった場合を想定する。この場合、光束Ｌと直交する方向に対して傾いて角度δだけ傾いて配置されたカバーガラス１０を光束Ｌが通過すると、このカバーガラス１０の傾き角δや傾きの方向に応じて、被走査面７上の走査線Ｓが湾曲する。
【００９２】
図１７（Ｂ）に示したように、光束Ｌが、シリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄを通過した時点で、湾曲を含んだ走査線ＳＳ２を形成するものであった場合を想定する。ここで、光束Ｌと直交する方向に配置されたカバーガラス１０を光束Ｌが通過すると、走査線ＳＳ２の湾曲状態はそのまま反映され、被走査面７上の走査線Ｓは湾曲したものとなる。
【００９３】
図１７（Ｃ）に示したように、光束Ｌが、シリンドリカルミラー６Ａ〜６Ｄを通過した時点で、湾曲を含んだ走査線ＳＳ２を形成するものになっており、かつ、光束Ｌと直交する方向に対して角度δだけ傾いて配置されたカバーガラス１０を光束Ｌが通過する場合を想定する。この場合には、図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）における考察から明らかなように、カバーガラス１０を通過する前の走査線ＳＳ２の湾曲状態は、カバーガラス１０による逆方向の湾曲付与作用によって相殺され、最終的に被走査面７上に描かれる走査線Ｓはほぼ直線状になる。
【００９４】
以上の補正原理を用いることにより、被走査面７上の走査線の湾曲を補正することができる。すなわち、図６（Ｂ）ないし図９（Ｂ）に示したように、光束Ｌ１，Ｌ２の各光路上にカバーガラス１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ配置し、光束Ｌ１，Ｌ２のそれぞれが含んでいる湾曲特性を相殺する方向にカバーガラス１０Ａ，１０Ｂを傾けるようにすればよい。これにより、各光束Ｌ１，Ｌ２が有している湾曲特性がカバーガラス１０Ａ，１０Ｂによってそれぞれ打ち消され、被走査面７上において、湾曲のない走査線Ｓ１，Ｓ２が得られることになる。
【００９５】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、ポリゴンミラー４の反射面４１で反射された各光束Ｌ１〜Ｌ４が、第２方向における相互間隔がさらに拡がりながら後段の分離光学系に導かれるようにしたので、反射面４１の第２の方向における許容幅４１Ｄを、より小さくすることが可能となる。これにより、ポリゴンミラー４の第２方向の厚みを薄くすることができるので、軽量化が容易となる。したがって、ポリゴンミラーの高速回転が可能となり、印字速度の向上が可能になる。
【００９６】
また、本実施の形態によれば、第２の光学系３における第１の群を、第１の方向に負の屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズ３１Ａと正の屈折力を有する球面レンズ３１Ｂとを組みあわせて構成するようにしたので、光源１からポリゴンミラーまでの距離を短縮することができる。これにより、装置の小型化も可能である。
【００９７】
また、本実施の形態によれば、第１の群の球面レンズ３１Ｂが、第１の方向における光束径の拡縮機能の一部と第２の方向における集光機能の一部とを併せ持つようにしたので、第２の光学系３における部品点数を削減することができる。
【００９８】
また、本実施の形態において、第４のシリンドリカルレンズ５２が第２の方向において互いに隣り合う第１および第２の部分５２Ａ，５２Ｂからなるようにすると共に、図１０（Ｂ）に示したように、第１の部分５２Ａを角度θだけ傾け、かつ、第２の部分５２Ｂを角度［−θ］だけ傾けるようにした場合には、第４のシリンドリカルレンズ５２に光束が大きな入射角で入射することにより生ずる弊害を軽減することができる。特に、第１の部分５２Ａを、第１および第２の光束Ｌ１，Ｌ２の入射角の絶対値和が第１の部分５２Ａを傾けない場合の入射角の絶対値和よりも小さくなるような角度範囲で傾けると共に、第２の部分５２Ｂを、第３および第４の光束Ｌ３，Ｌ４の入射角の絶対値和が第２の部分５２Ｂを傾けない場合の入射角の絶対値和よりも小さくなるような角度範囲で傾けるようにした場合には、各光束の断面形状の歪みを最小限に押さえることができ、これにより、被走査面７上における光スポット形状の劣化を防止することができる。
【００９９】
また、本実施の形態において、光束Ｌ１または光束Ｌ２のいずれか一方における第２の方向を含む入射面内での入射角β１または入射角β２に応じて第４のシリンドリカルレンズ５２で発生する走査線湾曲が第３のシリンドリカルレンズ５１で発生する走査線湾曲と同じ量で逆向きになるように第１の部分５３Ａの傾き角θを設定するようにした場合には、光束Ｌ１，Ｌ２のいずれか一方による走査線（Ｓ１またはＳ２）を直線状にすることができる。光束Ｌ３，Ｌ４についても同様である。この場合には、光束Ｌ１〜Ｌ４のうち、走査線が湾曲する２本の光束についてのみ湾曲補正を行えばよいので、全体としての補正箇所を半分に減らすことができる。
【０１００】
また、本実施の形態によれば、光束Ｌ１，Ｌ２の各光路上にカバーガラス１０Ａ，１０Ｂをそれぞれ配置し、光束Ｌ１，Ｌ２のそれぞれが含んでいる湾曲特性を相殺する方向にカバーガラス１０Ａ，１０Ｂを傾けるようにしたので、各光束Ｌ１，Ｌ２が有している湾曲特性がカバーガラス１０Ａ，１０Ｂによってそれぞれ打ち消され、被走査面７上において、湾曲のない走査線Ｓ１，Ｓ２が得られることになる。光束Ｌ３，Ｌ４についても同様である。この場合には、被走査面７上におけるすべての走査線が直線状になるので、画像歪みのない高品位の潜像を形成することができる。
【０１０１】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されず、種々変形可能である。たとえば、光源１における光源を４つとし４本の光束を用いる場合について説明したが、５以上の光源を備え、５本以上の光束を用いるようにしてもよい。
【０１０２】
また、第２の光学系３が、第１の方向に負の屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズ３１Ａと正の屈折力を有する球面レンズ３１Ｂとを含み第２の方向に正の屈折力を有する第１の群と、第２の方向に負の屈折力を有する第２のシリンドリカルレンズ３２からなる第２の群とからなるようにしたが、この構成には限定されない。
【０１０３】
また、本実施の形態では、第３の光学系５が、第１の方向に負の屈折力を有する第３のシリンドリカルレンズ５１と、第１の方向に正の屈折力を有する第４のシリンドリカルレンズ５２とからなるようにしたが、これには限定されない。また、第４のシリンドリカルレンズ５２を第１の部分５２Ａおよび第２の部分５２Ｂの２つの部分で構成する場合、両者を完全に別部品として別々に配置するようにしてもよいし、あるいは、両者を一体に形成して１つの部品としての第４のシリンドリカルレンズ５２としてもよい。第１の部分５２Ａおよび第２の部分５２Ｂを完全に別部品として別々に配置する場合には、それぞれの傾き角を個別に調整できるような構成にすることも可能である。
【０１０４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の光走査装置によれば、前方光学系と、光偏向器と、後方光学系とを備え、光偏向器からの複数の光束が、第２の方向を含む面内において互いに漸次離れるような入射角で後方光学系に入射するようにしたので、複数の光束の相互間隔を分離可能な程度に大きく確保しつつ、光偏向器の副走査方向の厚みを縮小することができる。したがって、光偏向器の薄型化が可能になり、走査速度の高速化が容易に実現可能になる。
【０１０５】
さらに、前方光学系が第１の光学系、および光源側から順に第１の群と第２の群とを含む第２の光学系を備え、第１の群が、光源側から順に第１の方向に負の屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズと、正の屈折力を有する球面レンズとを含み、第２の群が、第２の方向に負の屈折力を有する第２のシリンドリカルレンズを含むように構成し、かつ、第１の光学系からの平行光束を第１の群によって第１の方向の光束幅を拡大すると共に、球面レンズと第２の群とによって第２の方向に集光するようにしている。このため、光源から光偏向器までの光路長を短くすることが容易であり、装置をコンパクトにすることができると共に、球面レンズが、第１の方向における光束径の拡縮機能の一部と第２の方向における集光機能の一部とを併せ持つので、第２の光学系における部品点数を削減することができる。
【０１０６】
また、特に請求項３に記載の光走査装置では、後方光学系の一部を構成する第３の光学系が少なくとも第１の方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ群を含むようにし、請求項４に記載の光走査装置では、シリンドリカルレンズ群が第１の方向に負の屈折力を有する第３のシリンドリカルレンズと、第１の方向に正の屈折力を有する第４のシリンドリカルレンズとを含むようにし、請求項７に記載の光走査装置では、第４の光学系が少なくとも第２の方向に屈折力を有するシリンドリカルミラーを含むようにしている。したがって、これらの各請求項の構成によれば、主走査方向に対応する第１の方向に関しては、複数の光束がほぼ共通の光学系の作用を受けるようにすることができるので、走査線の状態（走査速度や走査光スポットの形状等）を複数の光束について同等にすることができる。
【０１０７】
また、請求項５に記載の光走査装置によれば、第４のシリンドリカルレンズを、第２の方向において互いに隣り合うように形成された第１および第２の部分からなるように構成すると共に、第１の部分を、その入射面が第２の方向と平行である場合よりも、第１および第２の光束における第２の方向を含む入射面内での入射角の絶対値和が小さくなるような角度範囲で傾け、第２の部分を、その入射面が第２の方向と平行である場合よりも、第３および第４の光束における第２の方向を含む入射面内での入射角の絶対値和が小さくなるような角度範囲で傾けるようにしたので、第３の光学系に対して第２の方向と直交しない方向から斜めに入射することによって生じる複数の光束の各断面形状の歪みを改善することが可能となる。このため、走査線の光スポット形状が良好になり、走査線の状態を高品位に保つことができる。したがって、この光走査装置を例えばプリンタ等の画像形成装置に適用した場合には、高品位の画像形成が可能になる。
【０１０８】
また、請求項６に記載の光走査装置によれば、第４のシリンドリカルレンズを、第２の方向において互いに隣り合うように形成された第１および第２の部分からなるように構成すると共に、第１の部分を、第１および第２の光束のいずれか一方による被走査面上の走査軌跡がより直線に近づくような角度範囲で傾け、第２の部分を、第３および第４の光束のいずれか一方による被走査面上の走査軌跡がより直線に近づくような角度範囲で傾けるようにしたので、第３の光学系に対して第２の方向と直交しない方向から入射することによって生じる複数の光束の各断面形状の歪みを改善することが可能となると共に、第１または第２の光束のいずれか一方に対応する走査線と、第３または第４の光束のいずれか一方に対応する走査線とを、被走査面上において直線状にすることができる。このため、走査線が直線状になる光束に関しては、走査線の状態を高品位に保つことができると共に、第４のシリンドリカルレンズ以降の光学系による走査線湾曲の補正が不要となり、補正箇所を減らすことができる。
【０１０９】
また、請求項８に記載の光走査装置によれば、被走査面が、互いに別々に設けられた複数の感光面からなる場合において、複数の光束のそれぞれが、複数の感光面のそれぞれの表面に結像するようにしたので、例えばカラー画像の形成に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態における光走査装置の全体構成を表す平面図である。
【図２】図１に示した光走査装置の要部断面構成を表す断面図である。
【図３】図１に示した光走査装置の他の要部断面構成を表す断面図である。
【図４】図１に示した光走査装置における光束断面の一例を表す断面図である。
【図５】比較例としての光走査装置における要部断面構成を表す断面図である。
【図６】図２に示した断面のうちの要部を拡大して表す拡大断面図である。
【図７】図２に示した断面のうちの要部を拡大して表す拡大断面図である。
【図８】図２に示した断面のうちの要部を拡大して表す拡大断面図である。
【図９】図２に示した断面のうちの要部を拡大して表す拡大断面図である。
【図１０】図６ないし図９に示した断面のうちの要部を拡大かつ簡略化して、比較例と共に表す拡大断面図である。
【図１１】本実施の形態に係る光走査装置における光束の光スポット形状の一例を表す図である。
【図１２】本実施の形態に係る光走査装置における光束の光スポット形状の他の例を表す図である。
【図１３】本実施の形態に係る光走査装置の作用を説明するための斜視図である。
【図１４】本実施の形態に係る光走査装置の作用を説明するための他の斜視図である。
【図１５】本実施の形態に係る光走査装置における要部の作用を説明するための要部断面図である。
【図１６】本実施の形態に係る光走査装置における要部の作用を説明するための要部断面図である。
【図１７】本実施の形態に係る光走査装置における他の要部の作用を説明するための要部断面図である。
【符号の説明】
１…光源、２…第１の光学系（＝２１…コリメータレンズ）、３…第２の光学系、４…ポリゴンミラー、５…第３の光学系、６…第４の光学系、６Ａ〜６Ｄ…シリンドリカルミラー、７…被走査面、９…分離光学系、１０Ａ〜１０Ｄ…カバーガラス、２１…コリメータレンズ、３１Ａ…第１のシリンドリカルレンズ、３１Ｂ…球面レンズ、３２…第２のシリンドリカルレンズ、４１…反射面、５１…第３のシリンドリカルレンズ、５２…第４のシリンドリカルレンズ、５２Ａ…第１の部分、５２Ｂ…第２の部分、５３Ａ…入射側表面、Ｌ１〜Ｌ４…光束。
Claims (8)
- ４以上の複数の光束を用いて、被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、
複数の光束を出射する光源と、
前記光源からの複数の光束の光路上に設けられ、前記光源からの複数の光束の各々を平行光束に変換する第１の光学系と、前記平行光束の各々を、少なくとも前記第２の方向にそれぞれ集光する第２の光学系とを含む前方光学系と、
前記複数の光束について共通に設けられ、前記前方光学系からの複数の光束を、それらの進行方向が、前記主走査方向に対応する第１の方向に沿って変化することとなるように、一括して偏向させる一の光偏向器と、
前記光偏向器からの複数の光束を、前記主走査方向に直交する副走査方向に対応する第２の方向に互いに分離して前記被走査面に導く機能、を少なくとも有する後方光学系と
を備え、
前記第２の光学系は、光源側から順に、少なくとも前記第２の方向に正の屈折力を有する第１の群と、前記第２の方向に負の屈折力を有する第２の群とを含み、
前記第１の群は、光源側から順に、前記第１の方向に負の屈折力を有する第１のシリンドリカルレンズと、正の屈折力を有する球面レンズとを含み、
前記第２の群は、前記第２の方向に負の屈折力を有する第２のシリンドリカルレンズを含み、
前記平行光束の各々を、前記第１の群によって前記第１の方向の光束幅を拡大すると共に、前記球面レンズと前記第２の群とによって前記第２の方向に集光するようにし、
前記光偏向器からの複数の光束が、前記第２の方向を含む面内において互いに漸次離れるような入射角で前記後方光学系に入射する
ことを特徴とする光走査装置。 - 前記後方光学系は、
前記光偏向器からの複数の光束を、主として前記第１の方向にそれぞれ集光する第３の光学系と、
前記第３の光学系からの複数の光束を、前記第２の方向に沿って互いに分離する分離光学系と、
前記分離光学系からの複数の光束を、主として前記第２の方向にそれぞれ集光する第４の光学系と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。 - 前記第３の光学系は、少なくとも前記第１の方向に屈折力を有するシリンドリカルレンズ群を含むことを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
- 前記シリンドリカルレンズ群は、前記第１の方向に負の屈折力を有する第３のシリンドリカルレンズと、前記第１の方向に正の屈折力を有する第４のシリンドリカルレンズとを含むことを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
- 前記光偏向器からの前記複数の光束が、前記第２の方向に沿って順に第１、第２、第３および第４の光束からなる場合において、
前記第４のシリンドリカルレンズは、前記第２の方向において互いに隣り合うように形成された第１および第２の部分からなり、
前記第１の部分は、自らの入射面が前記第２の方向と平行である場合よりも、前記第１および第２の光束における前記第２の方向を含む入射面内での入射角の絶対値和が小さくなるような角度範囲で傾き、
前記第２の部分は、自らの入射面が前記第２の方向と平行である場合よりも、前記第３および第４の光束における前記第２の方向を含む入射面内での入射角の絶対値和が小さくなるような角度範囲で傾いている
ことを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。 - 前記光偏向器からの前記複数の光束が、前記第２の方向に沿って順に第１、第２、第３および第４の光束からなる場合において、
前記第４のシリンドリカルレンズは、前記第２の方向において互いに隣り合うように形成された第１および第２の部分からなり、
前記第１の部分は、前記第１および第２の光束のいずれか一方による前記被走査面上の走査軌跡がより直線に近づくような角度範囲で傾き、
前記第２の部分は、前記第３および第４の光束のいずれか一方による前記被走査面上の走査軌跡がより直線に近づくような角度範囲で傾いている
ことを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。 - 前記第４の光学系は、少なくとも前記第２の方向に屈折力を有するシリンドリカルミラーを含むことを特徴とする請求項２ないし請求項６のいずれか１項に記載の光走査装置。
- 前記被走査面が、互いに別々に設けられた複数の感光面からなる場合において、
前記複数の光束のそれぞれが、前記複数の感光面のそれぞれの表面に結像することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の光走査装置。
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