JP3667286B2 - 光走査装置及び画像形成装置及びカラー画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に、光源手段から出射した光束を偏向手段により反射偏向させ、走査光学系を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンターやデジタル複写機等の装置に好適な光走査装置に係り、特に、複数の光束を同時に光走査して高速化・高精細化を図ったマルチビーム走査装置において、ジッタ−やピッチ間隔誤差を低減した良好な画像が常に得られるマルチビーム走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２３（ａ）、図２３（ｂ）には従来のマルチビーム光走査装置の斜視図を示した。
【０００３】
光源手段１から発せられた複数の光束は、集光レンズ系２により略平行光束に変換され開口絞り３によって光束幅を制限されて副走査方向のみに屈折力を有したシリンドリカルレンズ４によって後述する偏向手段５の偏向面（ファセット）５ａ近傍に主走査方向に長手の焦線を結像させている。５は偏向手段としてのポリゴンミラーであり、モーターの駆動手段６により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。７はｆθ特性を有する走査光学系であって、偏向手段５によって偏向された光束を被走査面としての感光体ドラム面８上に結像させ、且つ該偏向手段５の偏向面５ａの面倒れを補正している。
【０００４】
このとき、偏向手段５の偏向面５ａで反射偏向された２本の光束は走査光学系７を介して感光体ドラム面８上に導光され、ポリゴンミラー5を矢印Ａ方向に回転させることによって該感光体ドラム面８上を矢印Ｂ方向に同時に光走査している。これにより感光体ドラム面８上に2本の走査線を形成し、画像記録を行っている。
【０００５】
また、偏向手段５の偏向面５ａで偏向された複数の光束の一部は走査光学系７を通過し、同期検知用ミラー９にて折り返されて同期検知手段１０へ導光されている。これにより偏向手段５で偏向された各光束の被走査面８上における走査開始位置を揃え、複数の光束によって形成される走査線の主走査方向の印字位置ずれが無い良好なる画像記録を行っている。
【０００６】
一般的な光走査装置として、主走査断面内におけるポリゴンミラー５の偏向面５ａの幅よりも狭い光束を偏向面５ａに入射させて被走査面８上を光走査するアンダーフィルドと呼ばれる光走査方式を用いている。
【０００７】
この種のマルチビーム光走査装置において高精度な画像情報の記録を行うには、複数の光束が共に被走査面８上にピントを結び、被走査面８上の走査有効範囲全域に渡ってジッタ−（主走査方向における複数光束の相対的な印字位置ずれ）やピッチ間隔（走査線間隔）の均一性が良好に補正されていることが重要である。
【０００８】
一般に光束が被走査面８上を光走査して画像を形成する際、高解像力でしかも良好なる画像を得る為には被走査面８上における光束のスポット径を小さくし、且つ副走査方向のピッチ間隔を密に形成させる必要がある。
【０００９】
副走査方向のピッチ間隔を密にする為に、多くの場合、半導体レーザーアレイを主走査方向に対して斜め方向に傾けて配置した光源手段１を用いている。
【００１０】
この場合、光源手段１が有する複数の発光点は主走査方向にある距離だけ離れて配置されている（図２３（ｂ））ので、集光レンズ系２を出射後は各光束が平行とはならず、ある角度を有する。各光束は集光レンズ系２を出射後にシリンドリカルレンズ３を介して偏向手段であるポリゴンミラー５へ入射する。このとき、各光束は集光レンズ系２とポリゴンミラー５との間に配置された開口絞り４の位置でクロスし、各光束が有する角度とポリゴンミラー５の偏向面５ａの基準位置から開口絞り４までの距離Ｌによって、各光束のポリゴンミラー５の偏向面５ａ上での間隔が決定する。各光束のポリゴンミラー５の偏向面５ａ上での間隔を狭くすることで、各光束が被走査面８上に良好に結像する様に構成する必要がある。
【００１１】
このような光学特性を満たすマルチビーム走査装置は従来より提案されている。
【００１２】
特開平５−３４６１３号公報には、開口絞り３をシリンドリカルレンズ４と偏向手段５との間に配置して偏向手段５の反射面５ａ上での各光束の主走査方向の間隔を狭めた例が開示されている。複数の光束を集光レンズ系２によって平行光束として開口絞り３を介して偏向手段５へ入射させた後、走査光学系６により被走査面８上に導光し、複数の光束を同時に光走査する際に、光源手段１の副走査方向の発光点の数、ピッチ、偏向手段５から開口絞り３までの距離、集光レンズ系２の焦点距離の関係を規定して、複数の光束が被走査面８上で良好にピントを結び像面湾曲を低減させている。
【００１３】
また、特開２００１−２２８４２２号公報には、光源手段１の発光点間隔とコリメーターレンズ２の焦点距離、開口絞り４から偏向手段５の偏向面５ａまでの距離、走査光学系の焦点距離、被走査面上の主走査方向の１インチあたりの画素数との関係を適切に設定することにより、ジッターを低減させている。
【００１４】
しかし、開口絞り４の配置に関する制限があり、光学素子の配置の自由度が狭められる問題があった。
【００１５】
特開２０００−２９２７２１号公報では主走査方向に離間して配置された２つの発光点を有する光源を用いたオーバーフィルド光学系の例が開示されている。この発明は光源手段と偏向手段との間に光束拡大光学系を備えることにより被走査面上を走査する偏向光束の必要光量を確保するものであった。ゆえにジッターやピッチ間隔誤差に関する記載はなく、また同期検知手段に関する記載もなく、ジッターを低減する構成を満足したものではなかった。
【００１６】
また、特開平１１−２４９０４０号公報には２つの発光点を副走査方向に１４μｍの間隔で配置したオーバオーフィルド光学系の例が開示されている。これは光源手段１から被走査面８の間に設けられた全光学系トータルの副走査方向の横倍率を走査線の間隔に合わせて一義的に決められてしまう構成であり、設計の自由度がなかった。また、走査光学系７の副走査倍率を比較的に小さな値にする必要があって、主に副走査方向にパワーを有する結像素子を被走査面８近傍に配置する為、マルチビーム光走査装置が大型化し、またコストアップを招くという問題があった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の問題を解決し、ジッタ−とピッチ間隔誤差を良好に補正する必要がある。ジッタ−とは主走査方向において複数の光束の印字位置が相対的にずれたことであり、ピッチ間隔誤差とは複数の光束が同時に光走査されるときに形成される走査線の間隔が規定値（例えば画素密度が６００ｄｐｉならば、走査線ピッチは４２．３μｍである）からずれたことである。
【００１８】
マルチビーム光走査装置特有のジッターには、ドラム斜入射ジッター、波長差ジッター、ピントずれジッターなどがあり、夫々発生要因が異なる。ドラム斜入射ジッターは、円筒状のドラム面に副走査方向にある角度を有して入射されることによって複数の光束毎に光路長が異なることが発生要因であり、走査光学系７の光軸上から走査有効範囲の周辺部へ向かうにつれてジッターが大きく発生するジッターである。波長差ジッターは複数の光束において波長差が生じたことによる倍率色収差が発生要因であり、走査有効範囲内における倍率色収差による印字位置ずれと同期検知手段１０上での倍率色収差による走査開始位置ずれが同時に発生するジッターである。ピントずれジッターは、被走査面８上と同期検知手段１０上とにおける主走査方向のピント位置が異なることに起因するジッターである。
【００１９】
このピントずれジッターは、複数の光束が被走査面８上の同一位置を走査する際に走査光学系７上では主走査方向に離間した位置に到達することが発生要因である。よって、図２１（ｂ）のような光源手段１の複数の発光点を主走査方向には離間させず副走査方向に平行に並べたマルチビーム光走査装置においては、複数の光束が主走査方向の同一光路を通過するため、ピントずれジッターが発生しない。
【００２０】
しかしながら、モノリシックなマルチビーム光源手段では発光点の間隔は決められており、複数の発光点を副走査方向に平行に並べたマルチビーム走査装置の場合においては、走査線の間隔を規定値に合わせるために光源手段１から被走査面８に至る全光学系の副走査方向の横倍率は一義的に決められてしまう。これでは設計上の自由度が極端に低く問題である。通常、発光点の間隔は９０μｍ若しくは１４μｍであり、複数の発光点を副走査方向に平行となるように配置した場合、走査線間隔を６００ｄｐｉに相当する４２．３μｍに設定する為には全光学系の副走査方向の横倍率が０．４７倍若しくは３．０２倍と比較的小さな値にする必要がある。全光学系の副走査倍率を小さくするためには、走査光学系７に被走査面８近傍に副走査方向にパワーを有した長尺光学素子が必要であり、マルチビーム装置の大型化が必至となって問題である。
【００２１】
また、長尺光学素子は高価なためマルチビーム光走査装置のコストアップを招くことも問題である。
【００２２】
そこで、本発明の目的は、複数の光束を同時に走査する際にピントずれジッターが発生しない、且つ全光学系トータルの副走査方向の横倍率設定ならびに光学素子の配置の自由度を増やしたマルチビーム光走査装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、第１の発明は、少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、を有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記偏向手段の偏向面の主走査方向の幅よりも広く、
該光源手段から発せられた複数の光束が前記偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα（ｒａｄ）、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をｆｋ（ｍｍ）、該光源手段から発せられた複数の光束を該偏向手段に導くための入射光学系の光軸が該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度をＱ（ｒａｄ）、該偏向面で偏向された光束の主光線と該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度を画角θ（ｒａｄ）としたとき、次の条件を満足する構成をとる。
｛（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）｝×｛ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ｝≦０．０１４
【００２４】
第２の発明は、少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、を有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記偏向手段の偏向面の主走査方向の幅よりも広く、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα（ｒａｄ）、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をｆｋとしたとき、次の条件を満足する構成をとる。
（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）≦０．０１４
【００２５】
第３の発明は、少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、該偏向手段で偏向された複数の光束を受光し、該複数の光束が該被走査面上の走査有効範囲へ走査を開始するタイミングを検知する同期検知手段とを有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記光源手段から発せられた複数の光束を前記被走査面上の走査有効範囲全域ならびに走査有効範囲外に設けられた同期検知手段へ向けて偏向させる際に前記偏向手段の偏向面が移動して存在しうる主走査方向の移動範囲よりも広くなっており、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα（ｒａｄ）、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をｆｋ（ｍｍ）、該光源手段から発せられた複数の光束を該偏向手段に導くための入射光学系の光軸が該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度をＱ（ｒａｄ）、該偏向面で偏向された光束の主光線と該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度を画角θ（ｒａｄ）としたとき、次の条件を満足する構成をとる。
｛（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）｝×｛ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ｝≦０．０１４
【００２６】
第４の発明は、少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、該偏向手段で偏向された複数の光束を受光し、該複数の光束が該被走査面上の走査有効範囲へ走査を開始するタイミングを検知する同期検知手段とを有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記光源手段から発せられた複数の光束を前記被走査面上の走査有効範囲全域ならびに走査有効範囲外に設けられた同期検知手段へ向けて偏向させる際に前記偏向手段の偏向面が移動して存在しうる主走査方向の移動範囲よりも広くなっており、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα（ｒａｄ）、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をｆｋとしたとき、次の条件を満足する構成をとる。
（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）≦０．０１４
【００２７】
（作用）
本発明の光源手段から発せられた複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、光源手段から発せられた複数の光束を前記被走査面上の走査有効範囲全域ならびに走査有効範囲外に設けられた同期検知手段へ向けて偏向させる際に偏向手段の偏向面が移動して存在しうる主走査方向の移動範囲よりも広い構成をとると、偏向手段で偏向された複数の光束が走査光学系を通過する際に、走査光学系の光学面上に到達する主走査方向の位置を近接させることができるので、走査光学系のピント位置がずれることによって発生する主走査方向の印字位置ずれを低減することができる。
【００２８】
本発明では、光源手段から被走査面に至る光学系を｛（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）｝×｛ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ｝≦０．０１４又は（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）≦０．０１４を満たす構成をとることにより、走査光学系のピント位置ずれによる主走査方向の印字位置ずれを低減することができる。
【００２９】
本発明では、偏向手段に対して主走査方向の斜め方向から入射させることにより、走査光学系のピント位置ずれによる主走査方向の印字位置ずれを平均値として小さくできる。
【００３０】
本発明では、主走査方向からの入射角と最大画角とをθｍａｘ≦Ｑ／４を満たす関係とするとにより、全体的に走査光学系のピント位置ずれによる主走査方向の印字位置ずれを低減できる。
【００３１】
本発明では、偏向面をＬｄｅｆ＜Ｌｍａｘを満たすように選択することにより、走査光学系上に到達する複数の光束の間隔を更に近づけることができる。
【００３２】
本発明では、偏向手段によって偏向された複数の光束が走査光学系とは異なる同期検知用光学系を介して同期検知手段へ導光されるので、マルチビーム光走査装置をコンパクト化するとともに、複数の光束に波長差が生じた場合の主走査方向の印字位置ずれを低減することができる。
【００３３】
【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におけるマルチビーム光走査装置の主走査断面図である。
【００３４】
ここで、主走査方向とは光走査により光束が走査される方向を示し、副走査方向とは光軸と主走査方向とに直交した方向を示す。
【００３５】
図中、１は例えば２個の発光点を有する半導体レーザーアレイから成る光源手段である。２はコリメーターレンズ１枚で構成された集光レンズ系であって、光源手段１から出射された２本の光束を発散光束に変換している。３は開口絞りであってコリメーターレンズからの発散光束の幅を制限している。４は副走査方向のみに所定の屈折力を有したシリンドリカルレンズであって、後述する偏向手段５の偏向面５ａ近傍に主走査方向に長手の線像として結像させている。シリンドリカルレンズ４を通過した２本の発散光束は入射光学系のミラー１３で折り返されて後述する走査光学系７によって主走査方向が平行光束に変換され、副走査方向は収束光束のまま通過する。５は例えば８面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）から成る偏向手段であり、モーターの駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。７はｆθ特性を有する走査光学系である。
【００３６】
ｆθレンズ７ａは、主走査方向のパワーは負であり、ｆθレンズ７ｂは、主走査方向のパワーは正であり、走査光学系７の主走査方向の合成パワーは正である。
【００３７】
走査光学系７は２枚のｆθレンズ７ａ、７ｂを有しており偏向手段５によって反射偏向された光束を被走査面としての感光体ドラム面８上に結像させ、且つ該偏向手段５の偏向面５ａの面倒れを補正している。このとき、偏向手段５の偏向面５ａで反射偏向された２本の光束は走査光学系７を介して感光体ドラム面８上に導光され、ポリゴンミラー５を矢印Ａ方向に回転させることによって該感光体ドラム面８上を矢印Ｂ方向に同時に光走査している。
【００３８】
これにより感光体ドラム面８上に２本の走査線を形成し、画像記録を行っている。また、ポリゴンミラー５で反射偏向された複数の光束の一部は、同期検知用ミラー９で折り返されてスリット１１と光検出素子（ＢＤセンサー）１２とからなる同期検知手段１０へ導光されている。
【００３９】
図２（ａ）には本実施形態における半導体レーザーアレイ１の２つの発光点１ａ、１ｂの配置を示した。
【００４０】
光源手段に用いた２つの発光点１ａ、１ｂを有する半導体レーザーアレイ１は、発光点１ａ、１ｂの間隔が９０μｍであり、感光体ドラム８上の走査線ピッチ間隔を６００ｄｐｉの画素密度に相当する４２．３μｍに調整するために、発光点１ａ、１ｂの副走査方向の間隔Ｓｓを所望の値に調整している。発光点１ａ、１ｂ間隔は副走査方向の所望の間隔Ｓｓよりも大きいので、半導体レーザーアレイ１を角度δ回転させている。このとき、２つの発光点１ａ、１ｂは主走査方向にも間隔Ｓｍだけ離間して配置される。
【００４１】
このように、２つの発光点１ａ、１ｂを副走査方向と平行に並べるのではなく（図２（ｂ））、回転調整できる構成をとることによって、光源手段１から被走査面８に至る光路に配置された全光学系トータルの副走査方向の横倍率βｓを自由に設定することができる。
【００４２】
これは、高価な長尺光学素子を用いて副走査方向の横倍率を低減させる必要がないのでコスト面や小型化の面において非常に有利である。
【００４３】
次に、ポリゴンミラー５へ入射する光束の主走査方向の幅について説明する。
【００４４】
前述したように主走査方向に離間して配置された複数の発光点１ａ，１ｂを有するモノリシック半導体レーザー１から発せられた複数の発散光束は、コリメーターレンズ２と走査光学系７とによって平行光束に変換され、その間にある開口絞り３によって後述する大きさに制限されてポリゴンミラー５へ入射している。
【００４５】
図３には、主走査断面内においてポリゴンミラー５へ入射する光束の状態を模式的に示してある。
【００４６】
図３にあるように、走査する位置によってポリゴンミラー５の偏向面５ａが主走査方向に移動する。図３−１は同期検知手段へ向けて光束を偏向する状態である。図３−２は被走査面である感光体ドラム面８上の走査開始端へ向けて光束を偏向するときの状態である。図３−３は画像中心へ向けて光束を偏向する状態である。図３−４は走査終了端へ向けて光束を偏向する状態である。
【００４７】
時間の経過としてみると、図３−１→図３−２→図３−３→図３−４の順に偏向面５ａが移動する。図３−１の同期検知手段へ光束を偏向する位置と図３−４の走査終了端へ光束を偏向する位置とが偏向面５ａが移動する範囲の両端を成す。そこで、光源手段である半導体レーザーアレイ１から出射された２本の光束は共に偏向面の図３−１〜図３−４の状態をカバーするように主走査方向に幅の広い光束をポリゴンミラー５へ入射させている。よって、図中のある入射光束の主走査方向の光束幅Ｗｉは偏向面５ａが図３−１〜図３−４の状態で存在する範囲Ｗｐよりも広い。
【００４８】
被走査面８上のみならず、同期検知手段へ向けて偏向する際においても入射光束が偏向面に掛かるようにすることは、本考案が課題としているピントずれジッターにおいて非常に重要な要素である。
【００４９】
図４に示した通り、同期検知手段にはスレッシュレベルがあり、偏向光束がスリットを通過してＢＤセンサーへ入射し、スレッシュレベルで決められた光量に達した時間を同期検知時間としている。このため、同期検知手段へ向けて偏向する際に入射光束が偏向面を覆っていないと同期検知手段に入射する光量が減り、スレッシュレベルの光量に達するまでに時間が掛かってしまって書き出し位置のずれが生じる。また、各光束によって偏向面を覆う範囲が変わってしまうので、光量差が生じ、ジッターが発生して問題となる。
そこで、同期検知手段へ向けて偏向する際の偏向面を各光束が完全に覆うように入射光束幅を広くすることが重要である。
【００５０】
図５は本形態のオーバーフィルド光学系における２本の光束の主光線の軌跡を模式的に示した要部概要図である。オーバーフィルド光学系は、ポリゴンミラー５の偏向面５ａが走査光学系７にとっての瞳となる特徴がある。光源手段１の複数の発光点１ａ、１ｂが主走査方向に離間しているために複数の光束が非平行となり、主走査方向に離れて偏向面５ａに入射する場合においても、夫々の光束の主光線（光束中心）が偏向面５ａの中心を通過するように構成することができるメリットがある。そのため、ポリゴンミラー５によって偏向された複数の光束は被走査面８上の同一位置（例えば、走査開始端、画像中心、走査終了端）や同期検知手段１０のスリット１１上を走査される際、走査光学系７上で近接した位置を通過する。
【００５１】
これに対し、従来のマルチビーム光走査装置であるアンダーフィルド光学系においては、瞳は入射光学系に設けられた開口絞り３であり、ポリゴンミラー５の偏向面５ａに入射した光束がそのまま反射される。図６に示したように、アンダーフィルド光学系では、２本の偏向光束の間隔はポリゴンミラー５に入射したときの間隔とほぼ等しく、走査光学系７上で大きな間隔を空けて到達した２光束が被走査面８上ならびに同期検知手段１０のスリット１１上の同位置を光走査される。
【００５２】
ここで、ピントずれジッターの発生メカニズムについて説明する。
【００５３】
ピントずれジッターとは、被走査面８上と同期検知手段１０のスリット１１上とにおける主走査方向のピント位置が異なることに起因する主走査方向の印字位置ずれのことである。
【００５４】
主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段１を備えたマルチビーム光走査装置では、複数の偏向光束のうち先行する第１の光束が所定の位置を通過してからある時間Ｔｏを置いて第２の光束が所定の位置を通過する。
【００５５】
図７は被走査面８上と同期検知手段１０のスリット１１上とにおける主走査方向のピント位置が揃っている場合の第１の光束（実線）及び第２の光束（破線）の主光線の軌跡を模式的に書いた要部概要図である。この場合、ポリゴンミラー５ａで偏向された複数の偏向光束のうち先行する第１の光束が所定の位置を通過してから第２の光束が通過するまでの時間Ｔは被走査面８上と同期検知手段１０のスリット１１上とで等しくなる。つまり、先行する第１の光束を発光させてから時間Ｔｏだけ遅延させて第２の光束を発光させれば、２つの偏向光束を主走査方向の所望の位置に揃えて印字することができる。
【００５６】
別の見方をすれば、図７に示したように先行する第１の光束の光路と時間Ｔｏだけ遅延させた状態における第２の光束とは被走査面８及び同期検知手段１０のスリット１１上の夫々のピント位置で交差する。
【００５７】
この状態から主走査方向のピント位置がずれた場合について説明する。
【００５８】
図８は、被走査面８上でピント位置が手前にｄＭずれた場合の先行する第１の光束と時間Ｔｏ遅延した第２の光束を重ねて描いた図である。
【００５９】
この場合においても複数の偏向光束が夫々のピント位置で交差するのだが、被走査面８上ではピント位置がずれたことによって主走査方向の印字位置がΔＪずれる。つまり、ピントずれジッターが発生してしまう。
【００６０】
また、被走査面８上にはピント位置ずれがなく、同期検知手段１０のスリット１１上でピント位置がｄＭずれた場合、図９に示したように同期検知手段１０のスリット１１上で複数の偏向光束の主走査方向の到達位置が離れてしまい、同期検知手段１０にて先行する第１の光束が光検知させてから第２の光束が光検知されるまでの時間がＴｏとは異なる時間Ｔｐとなる。同期検知手段１０にて検知されたタイミングから一定時間後に被走査面８上の走査を開始することから、実際には図１０に示したように先行する第１の光束と時間Ｔｐ後の第２の光束との主走査方向の印字位置ずれが発生する。つまり、同期検知手段１０のスリット上におけるピント位置ずれが光検知の時間差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｐ−Ｔｏ）を招いたことによってピントずれジッターが発生してしまう。
【００６１】
このように、被走査面８上と同期検知手段１０のスリット上とにおける主走査方向のピント位置が異なるとピントずれジッターが発生して問題となる。本件は特にこのピントずれジッターを問題としている。また、図１１に示したように、被走査面である感光体ドラム面８が光軸方向にｄＸ＿ｄｒａｍ移動して、恰も被走査面８上にピント位置ずれが発生したかの様な状態によってもジッターがΔＪ発生する。走査光学系７のピント位置が設計値の通りであっても発生するジッターなのであるが、発生のメカニズムがピントずれジッターと同じであり、このドラム偏心ジッターに関してもピントずれジッターと同様の構成で対策できる。
【００６２】
このピントずれジッター及びドラム偏心ジッターは、複数の光束が被走査面８上の同一位置を走査する際に走査光学系７上では主走査方向に離間した位置に到達することが発生要因である。
【００６３】
そこで、走査光学系７上における２光束の間隔を狭くするようにオーバーフィルド光学系を用いている。アンダーフィルド光学系でも瞳である開口絞り３を偏向面５ａに近づけて配置することもできるが、近づける距離には限界があり、偏向面５ａ上に配置することはできない。しかし、オーバーフィルド光学系では、偏向面５ａが瞳となる特徴があるため走査光学系７上で２光束を近接した位置に到達させることができる。これによって、走査光学系７のピント位置がずれても主走査方向の印字位置ずれを小さく抑えることができる。これは、被走査面８上を光走査する場合に限らず、同期検知手段１０のスリット１１上を走査する際も同様である。よって、被走査面である感光体ドラム面８上でピントずれが発生した際のジッターを少なく抑えることができ、更に同期検知手段１０のスリット１１上でのピント位置ずれによって同期検知のタイミングがずれることを軽減することができる。つまり、オーバーフィルド光学系には、ピントずれジッターを低減させる効果がある。
【００６４】
但し、オーバーフィルド光学系でも、同期検知手段１０へ向けて偏向された複数の光束に光量差が生じない構成とする必要がある。
【００６５】
更に、本実施形態においても、オーバーフィルド光学系において、走査光学系７上における２光束の間隔を狭くするため、同期検知手段１０のスリット１１上でのピント位置ずれによって同期検知のタイミングがずれることを軽減するために、以下の数式（１０）、（１２）を満たすことが好ましい。詳細は、実施形態３で説明する。
【００６６】
｛（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）｝×｛ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ｝≦０．０１４・・・（１０）
【００６７】
【外１】
【００６８】
よって、本実施形態のマルチビーム光走査装置のように、全系の副走査方向の横倍率を自由に定められるように光源手段１をコリメーターレンズ２の光軸を中心に回転させて配置された複数の発光点を有する光源手段１と、光源手段１から発せられた複数の光束が夫々、ポリゴンミラー５の偏向面５ａが、感光体ドラム面８上の有効走査範囲ならびに同期検知手段１０へ向けて光束を偏向させるために移動する範囲をカバーするように主走査方向に幅の広い光束のままポリゴンミラー５へ入射させた構成とすることで、ピントずれジッターを軽減することができる。また、感光体ドラムが光軸方向に移動したことによるジッターについても軽減することができる。
【００６９】
本実施形態では２つの発光点を有する半導体レーザーアレイを例にとって説明したが、これに限ったものではなく、発光点が３つや４つと数多くあっても本発明の効果を十分に得ることができる。また、１次元的もしくは２次元的に配列された面発光レーザーを用いても本実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００７０】
走査光学系は１枚でも３枚以上でも同等である。また、走査レンズはガラスやプラスチックでもよい。
【００７１】
更に、本実施形態では、偏向手段へ入射する複数の光束は略平行光束としたが、これに限ったものではなく、収束光束や発散光束としても本発明の効果を十分に得ることができる。
【００７２】
（実施形態２）
図１２は本実施形態にけるマルチビーム光走査装置の主走査断面図である。
【００７３】
本実施形態の実施形態１からの相違点は偏向手段であるポリゴンミラー５で偏向された光束の一部を同期検知手段１０へ導光する際に、走査光学系７とは別の光学系である同期検知用光学系１４を介した点である。
【００７４】
本実施形態では、同期検知用光学系１４は１枚のアナモフィックなパワーを有するレンズにて構成されている。
【００７５】
主走査方向においては同期検知用光学系１４の焦点位置に同期検知手段１０のスリット１１が置かれるように構成してポリゴンミラー５にて偏向された平行光束を同期検知手段１０のスリット１１上に結像させている。副走査方向においてはポリゴンミラー５の偏向面５ａと同期検知手段１０のスリット１１とが光学的に共役関係に結ぶ構成としており、ポリゴンミラー５の偏向面５ａの面倒れ補正を行っている。
【００７６】
ここで、同期検知用光学系１４の主走査方向の焦点距離を走査光学系７の主走査方向の焦点距離よりも短くすることでマルチビーム走査装置をコンパクトに構成できるメリットがある。また、同期検知用の折り返しミラー９を廃止することができるのでコストダウンが図れるメリットもある。
【００７７】
ことに、同期検知手段１０へ導光する際に走査光学系７とは別の同期検知用光学系１４を介することの最大のメリットは、光源手段である半導体レーザーアレイ１から発せられた２本の光束に波長差が生じた場合に、同期検知手段１０にて同期検知されるタイミングずれが生じないことである。
【００７８】
同期検知手段１０は走査有効範囲の外側にあり、走査光学系７を介して同期検知手段１０へ導光した場合にはポリゴンミラー５からの偏向光束は走査光学系７を構成するレンズ７ａ、７ｂの光軸上から離れた周辺部を通過する。このとき、２つの偏向光束に波長差が生じていると走査光学系７の倍率色収差が発生する。倍率色収差は一般的に走査位置が光軸から離れる程大きくなる傾向にあり、光軸から最も離れた位置にある同期検知手段１０上では色収差が最大となる。よって、倍率色収差によって光束毎に同期検知のタイミングが大きくずれてしまい、各走査線の書き出し位置ずれて印字位置ずれが発生する。つまり、波長差ジッターが生じて問題となる。
【００７９】
そこで、ポリゴンミラー５から同期検知手段１０までを別個の光学系にて構成した。具体的には、走査光学系７とは別の同期検知用光学系１４を設け、その光軸上に同期検知手段１０のスリット１１を配置している。このため、同期検知手段へ向う光路専用に第２の光軸を設けることができ、同期検知手段１０のスリット１１は第２の光軸上に配置する構成をとることにより、倍率色収差の影響を受けずに同期検知を行うことができる。
【００８０】
本実施形態の同期検知用光学系１４の主走査方向の焦点距離は、走査光学系７の主走査方向の焦点距離よりも短く設定してマルチビーム走査装置のコンパクト化を図っているのだが、同期検知手段１０のスリット１１上でピント位置がずれることによるピントずれジッターの敏感度が上昇する問題を孕んでいる。
【００８１】
ここで、走査光学系７の主走査方向の焦点距離ｆｋ＝２００ｍｍ、同期検知用光学系１１の主走査方向の焦点距離ｆｂｄ＝５０ｍｍであって、実施形態１で同期検知手段のスリット上でピント位置がｄＭ（ｍｍ）ずれたときのジッター量をΔＪ１とすると、本実施形態で同期検知手段のスリット上でピント位置がｄＭ（ｍｍ）ずれたときのジッター量ΔＪ２は次式の通りとなる。
【００８２】
ΔＪ２＝（ｆｋ／ｆｂｄ）＾２×ΔＪ１
【００８３】
つまり、同期検知用光学系１４と走査光学系７の主走査方向の焦点距離の比の逆数を二乗した分だけ、ピントずれジッターが大きく発生することとなる。
【００８４】
しかし、実施形態１同様に、本実施形態においてもオーバーフィルド光学系を採用しているので、同期検知用光学系１４上において２本の光束を近接した位置を通過させることができる。よって、同期検知用光学系１４のピント位置ずれが生じても同期検知のタイミングずれは軽微に抑えることができる。つまり、同期検知手段１０へ向う光路をコンパクト化した。
【００８５】
更に、本実施形態においても、オーバーフィルド光学系において、走査光学系７上における２光束の間隔を狭くするため、同期検知手段１０のスリット１１上でのピント位置ずれによって同期検知のタイミングがずれることを軽減するために、以下の数式（１０）、（１２）を満たすことが好ましい。詳細は、実施形態３で説明する。
【００８６】
｛（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）｝×｛ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ｝≦０．０１４・・・（１０）
【００８７】
【外２】
【００８８】
マルチビーム光走査装置においても、ピントずれジッターを低減させることができる。
【００８９】
また、同期検知用光学系１４上にて２光束の到達位置が近接しているので、２光束に波長差が生じた場合においても軸上色収差による同期検知のタイミングずれを問題にならないほど微少な量に抑えることができる。
【００９０】
よって、本実施形態の様にオーバーフィルド光学系にて走査光学系７とは別の同期検知用光学系１４を用いることにより複数光束の波長差の影響を受けず、同期検知のタイミングを常に安定させることができ、ピントずれジッター、ドラム偏心ジッターとともに波長差ジッターが良好に抑えられたコンパクトなマルチビーム走査装置を提供することができる。
【００９１】
本実施形態の同期検知用光学系１４はシリンドリカルレンズ４や走査光学系７のｆθレンズ７ａ、７ｂと一体に構成されていてもよい。
【００９２】
（実施形態３）
図１３は本実施形態におけるマルチビーム走査装置の主走査断面図である。
【００９３】
図中、１は例えば２個の発光点を有する半導体レーザーアレイから成る光源手段である。２は凸レンズと凹レンズとの２枚のレンズを貼り合わせた集光レンズ系であって、光源手段１から出射された２本の光束を平行光束に変換している。３は開口絞りであって集光レンズ系２からの平行光束の幅を制限している。４は副走査方向のみに所定の屈折力を有したシリンドリカルレンズであって、後述する偏向手段５の偏向面５ａ近傍に主走査方向に長手の線像として結像させている。５は例えば１面にのみ反射面を有する平面ミラー（ガルバノミラー）から成る偏向手段であり、モーターの駆動手段（不図示）により図中矢印Ｃ方向に正弦振動にて往復運動している。７はｆθ特性を有する走査光学系である。走査光学系７は２枚のｆθレンズ７ａ・７ｂを有しており偏向手段５によって反射偏向された光束を被走査面としての感光体ドラム面８上に結像させ、且つ該偏向手段５の偏向面５ａとドラム面８を共役としている。
【００９４】
このとき、偏向手段５の偏向面５ａで反射偏向された２本の光束は走査光学系７を介して感光体ドラム面８上に導光され、ガルバノミラー５を矢印Ｃ方向に往復運動させて往路にのみ発光点を点灯させることによって該感光体ドラム面８上を矢印Ｂ方向に同時に光走査している。これにより感光体ドラム面８上に２本の走査線を形成し、画像記録を行っている。
【００９５】
また、ガルバノミラー５で反射偏向された複数の光束の一部は、同期検知用ミラー９で折り返されてスリット１１と光検出素子１２から成る同期検知手段１０へ導光されている。
【００９６】
ガルバノミラー５は主走査断面内にある４つの側面のうち１面を偏向面５ａとし、図中矢印Ｃの様に正弦振動にて往復運動して、光源手段１から発せられた２本の光束を偏向している。このとき、ガルバノミラー５の偏向面５ａが被走査面上の有効走査範囲の全域と同期検知手段１０へ向けて偏向する際に移動する範囲全てをカバーするように、ガバノミラー５に入射する各光束は主走査方向に幅の広い光束としている。また、ガルバノミラー５は正弦振動しているが、被走査面８上では等速となるように走査光学系７を構成する２枚のレンズ７ａ、７ｂの形状を変更している。
【００９７】
図１４には本実施形態におけるマルチビーム光走査装置の光源手段１から発せられた２本の光束が偏向手段５へ到達する光路を説明する主走査断面の要部概要図である。
【００９８】
図２（ａ）のように主走査方向に離間した２つの発光点を有する光源手段１から発せられた２本の光束は集光レンズ系２によって平行光束に変換され、開口絞り３によって光束幅を制限されて偏向手段５に入射している。
【００９９】
このとき、複数の光束がお互いに平行とはならず、ある角度α（ｒａｄ）を有して偏向手段５へ入射する。
【０１００】
図１５には本実施形態におけるマルチビーム光走査装置の光源手段１から発せられた２本の光束を被走査面上の同一位置へ偏向する際の偏向手段５の状態を説明する主走査断面の要部概要図である。
【０１０１】
本実施形態の様に偏向手段５に入射する夫々の光束が平行光束である場合は、被走査面上の同一位置を走査させるために、第２の光束（破線）を偏向させる際に第１の光束（実線）を偏向した角度に対して偏向手段５を微少角γだけ回転させて、偏向手段５によって偏向された後の２本の光束が平行となるようにする必要がある。このとき、偏向手段５を回転させる角度γ（ｒａｄ）は偏向手段へ入射する際に２本の光束が成していた角度αの半分、つまりγ＝α／２（ｒａｄ）だけ回転させればよく、通常、第１の光束を発光させてから偏向手段がγ＝α／２（ｒａｄ）回転するのに要する時間をおいて第２の光束を発光することで、被走査面上の主走査方向の同位置に印字して縦線を形成している。
【０１０２】
ここで、本実施形態のマルチビーム光走査装置のように複数の発光点を共通の集光レンズ系２にて平行光束もしくは収束光束もしくは発散光束に変換される場合においては、２つの発光点の主走査方向の間隔をＳｍ（ｍｍ）、集光レンズ系の主走査方向の焦点距離をｆｃｏｌ（ｍｍ）、として、偏向手段へ入射する際の２本の光束がお互いに成す角度α（ｒａｄ）は次式で表される。
【０１０３】
α＝Ａｔａｎ（Ｓｍ／ｆｃｏｌ） ・・・▲１▼
また、Ｘ＜＜１のとき、ＡｔａｎＸ≒Ｘであることから
▲１▼式は以下のように近似できる。
【０１０４】
α≒Ｓｍ／ｆｃｏｌ ・・・▲２▼
オーバーフィルド光学系であっても、偏向手段の回転角γに伴う偏向面の移動分だけ２本の光束が走査光学系の各レンズ上でずれる。ここで、偏向手段の回転角をγ（ｒａｄ）、偏向手段の回転中心から偏向面までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、走査光学系の主走査方向の焦点距離をｆｋ（ｍｍ）、入射光学系と走査光学系との成す角度（主走査方向の入射角）をＱ（ｒａｄ）、画角をθ（ｒａｄ）としたとき、走査光学手段のピントが１ｍｍずれたときの主走査方向の印字位置ズレ量（ジッター量）ΔＪ（ｍｍ）は以下の式で表される。
【０１０５】
【外３】
【０１０６】
▲３▼式からピントずれジッター量は偏向手段の回転中心から偏向面までの距離Ｌｄｅｆに比例することが分かる。
【０１０７】
そこで、本実施形態では、ガルバノミラーを用いて偏向手段の回転中心から偏向面までの距離Ｌｄｅｆを小さく設定している。
【０１０８】
図１６は本実施形態の偏向手段であるガルバノミラー５の斜視図である。
図中、１５は偏向素子であり、１６は偏向素子１５を保持する保持部材である。
【０１０９】
図１７（Ａ）は偏向素子１５の副走査断面図（正面図）であり、図１７（Ｂ）は偏向素子１５の主走査断面図（上面図）である。
【０１１０】
偏向素子１５の主走査方向にある４つの側面５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのうち側面５ａのみを偏向面として鏡面加工を施し、回転軸Ｚを中心に往復運動させている。
【０１１１】
ここで、図１７（Ｂ）に示したように主走査方向において、偏向素子１５の回転中心（回転軸Ｚ）から偏向面５ａまでの距離は、側面５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのうち回転中心から最も遠い側面５ｂ、５ｃから回転中心までの距離よりも短く設定している。これは、▲３▼式の通りピントずれジッター量を小さく抑えるためである。
【０１１２】
偏向素子１５の回転中心（回転軸Ｚ）から偏向面５ａでの距離をＬｄｅｆ、側面のうち回転中心から最も遠い側面５ｂ、５ｃから回転中心までの距離をＬｍａｘとしたとき、次式を満足する。
【０１１３】
Ｌｄｅｆ＜Ｌｍａｘ・・・▲４▼
ピントずれジッターを低減するためには、▲４▼式を満足させることが望ましい。
【０１１４】
また、▲３▼式は、前半の項と後半の項とに分けられる。
【０１１５】
後半の項は、
【０１１６】
【外４】
【０１１７】
であって、ピントずれジッターΔＪは▲５▼式の値に比例する。
【０１１８】
図１８は、縦軸に偏向面５ａで偏向された光束の主光線と走査光学系７の光軸との成す角度を画角θを、横軸に入射光学系２、３、４の光軸と走査光学系７の光軸が成す角度（主走査方向の入射角）Ｑをとって、▲５▼式の値を計算した表である。
【０１１９】
この表は、数値の絶対値が大きなところがピントずれジッターが大きくなるところであることを示す。
【０１２０】
走査光学系７の平行となるように偏向手段５へ入射させた場合、つまりＱ＝０（ｒａｄ）の場合、各画角において数値は「１．０００」である。もちろん、各画角における数値の平均値も「１．０００」である。これに対し、走査光学系の光軸に対して主走査方向に角度を付けて偏向手段へ入射させた場合、つまりθ＞０の場合、各画角における数値の平均値は「１．０００」よりも小さくなる。よって、走査光学系の光軸に対して主走査方向に角度を付けて偏向手段へ入射させた方が各画角におけるピントずれジッターの平均値を小さく抑えることができる。
【０１２１】
更に、画角θの最大値を主走査方向の入射角Ｑの１／４以下とすれば、全画角において数値を「１．０００」よりも小さくできる。つまり、画角の最大値をθｍａｘとしたとき、
θｍａｘ≦Ｑ／４ ・・・▲６▼
なる条件を満足させると、ピントずれジッターを更に低減したマルチビーム走査装置を実現できる。
【０１２２】
また、入射光学系２、３、４の光軸と走査光学系７の光軸とが平行な場合、前述したように、▲５▼式の計算値が全ての画角θにおいて「１．０００」となる。これは、各画角において走査光学系のピント位置が同じ量ずれた場合や感光体ドラム面がずれた場合によって発生するジッター量が一定となることを示している。
【０１２３】
よって、発生したジッターに相当する量だけ同期検知の時間を変化させることにより、ジッターを補正することができる。
【０１２４】
同期時間の調整方法はいくつかある。
【０１２５】
同期検出手段のスリットを前後に移動させてあたかも同期検知手段のスリット上でピント位置がずれたような状態をとることによって逆方向のピントずれジッターを発生させる方法や、同期検知手段のスリットを傾斜させてスリットを通過させる位置を光束毎にずらす方法や、同期検知手段に遅延回路を設けて電気的に補正する方法などがある。
【０１２６】
このように、書き出し位置のタイミングを調整する機構を有していれば、入射光学系の光軸と走査光学系の光軸とを平行にした場合においてもジッターを補正することができる。
【０１２７】
ここから更に▲３▼式を展開する。
【０１２８】
Ｘ＜＜1のとき、sinＸ≒Ｘであることから、▲３▼式を以下のように近似できる。
【０１２９】
【外５】
【０１３０】
また、偏向手段へ入射する２本の光束が成す角度α（ｒａｄ）と２本の偏向光束を平行にするために偏向手段が回転する角度γ（ｒａｄ）との関係は以下の通りである。
【０１３１】
γ＝α／２ ・・・▲８▼
そこで、▲８▼式を▲７▼式に代入して、
【０１３２】
【外６】
【０１３３】
となる。
【０１３４】
よって、▲９▼式を小さく抑えることでもピントずれジッターを抑えることができる。
【０１３５】
ジッターは一般的に主走査方向の画素密度で決まる１画素の１／３まで許容できる。
【０１３６】
６００（ｄｐｉ）では、１画素が約４２μｍであり、その１／３は１４μｍである。
【０１３７】
また、ピントずれも１ｍｍ発生することが考えられるので、▲９▼式の計算値は１４μｍ以下とすることが望ましい。
【０１３８】
｛（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）｝×｛ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ｝≦０．０１４・・・（１０）
図１８より、走査光学系では、ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθが１±Δ（微小値）なので、ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ＝１と近似できることから、
これにより、ピントずれジッターは、
【０１３９】
【外７】
【０１４０】
と置換できることが分かる。
【０１４１】
つまり、
【外８】
【０１４２】
を満足していればよい。
【０１４３】
また、本実施形態の様に、主走査方向に離間した２つの発光点を同一の集光レンズ系にて平行光束に変換する構成においては、▲１▼式が成立することから、近似式▲２▼を代入すると（１１）式は以下の式に変換できる。
【０１４４】
【外９】
【０１４５】
を満足させればよい。
【０１４６】
本実施形態では、Ｌｄｅｆ＝２ｍｍ、Ｓｍ＝０．０８９７ｍｍ、ｆｃｏｌ＝２０ｍｍ、ｆｋ＝２００ｍｍであって、
【０１４７】
【外１０】
【０１４８】
と非常に小さな値に抑えている。
【０１４９】
これによって、走査光学手段のピント位置ずれが生じた際に発生するジッター量を実施形態１よりも小さく抑えることができる。また、感光体ドラムが偏心した場合に発生するジッターに関しても同様に低減することができる。
【０１５０】
実施形態１の様に、光源手段から偏向手段までの間に、集光レンズ系以外に走査光学系のような他の光学素子を通過する場合は、光源手段から偏向手段に至る全ての光学素子を入射光学系とし、入射光学系の主走査方向の焦点距離をｆｃｏｌとして計算すればよい。
【０１５１】
実施形態２の様に、同期検知用光学系を用いた場合においても、本実施形態と同様に同期検知用光学系のピント位置ずれによるジッターを小さく抑えることができる。
【０１５２】
このことから、偏向手段の構成を適切に選択することにより、ジッターが更に低減された常に良好なる画像が得られるマルチビーム光走査装置を提案することができる。
【０１５３】
本実施形態では、偏向手段にガルバノミラーを用いた例を説明したが、それに限ったものではなく、実施形態１、２のような回転軸の周りに複数の偏向面を有し、回転軸から偏向面までの距離が一定ではないポリゴンミラーを用いた場合においても同様の効果を得ることができる。
【０１５４】
（実施形態４）
図１９は本実施形態のガルバノミラー５の斜視図であり、図２０（Ａ）にはガルバノミラー５の副走査断面図を図２０（Ｂ）には主走査断面図を示した。
【０１５５】
本実施形態の実施形態３との相違点は、ガルバノミラー５の回転軸Ｚを偏向面に沿わせた位置に配置した点である。
【０１５６】
図２０（Ｂ）に示したように、偏向面５ａから偏向素子１５の回転中心（回転軸Ｚ）までの距離はＬｄｅｆ＝０ｍｍとなる。この偏向手段を用いることによって、▲３▼式からピンずれジッターが発生しないマルチビーム走査装置を実現することができる。
【０１５７】
（実施形態５）
図２１には本実施形態の偏向手段の主走査方向の要部概要図である。
【０１５８】
本実施形態の実施形態１との相違点は、図２１に示した偏向手段を使用した点である。
【０１５９】
本実施形態の偏向手段は、主走査方向に８個の側面５ａ〜５ｈを有しており、側面５ａ、５ｃ、５ｅ、５ｇ、と側面５ｂ、５ｄ、５ｆ、５ｈとでは、回転中心からの距離が異なっており、側面５ａ、５ｃ、５ｅ、５ｇは側面５ｂ、５ｄ、５ｆ、５ｈに対して回転中心からの距離が短い。
【０１６０】
よって、側面５ａ、５ｃ、５ｅ、５ｇのみを鏡面加工して偏向面として使用することで、ピントずれジッターを低減したマルチビーム走査装置を提供することができる。
【０１６１】
このとき、側面５ａ、５ｃ、５ｅ、５ｇから回転中心までの距離をＬｄｅｆ、側面５ｂ、５ｄ、５ｆ、５ｈをＬｍａｘとすると、▲４▼式を満足する。
【０１６２】
（実施形態６）
図２２は本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施形態６は、光走査装置を４個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図２２において、６０はカラー画像形成装置、１１１，１１２，１１３，１１４は各々実施形態１〜５に示したいずれかの構成を有する光走査装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。
【０１６３】
図２２において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置１１１，１１２，１１３，１１４に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。
【０１６４】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は光走査装置（１１１，１１２，１１３，１１４）を４個並べ、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応し、各々平行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
【０１６５】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの光走査装置１１１，１１２，１１３，１１４により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
【０１６６】
前記外部機器５２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【０１６７】
尚、本発明の各実施形態では２本の光束を光走査するマルチビーム光走査装置を例にあげたがこれに限ったものでなく、例えば４本若しくは８本の光束と多くの光束を同時に光走査するマルチビーム光走査装置ほど本発明によって各ジッターを低減する効果が大きくなる。
【０１６８】
また、本発明の各実施形態では２本の発光点を有するモノリシックな半導体レーザーを光源手段に用いていたがそれに限ったものではなく、個々の発光点から発せられた１本もしくは複数の光束をプリズム等の合成手段を用いて合成して偏向手段へ入射させても良く、個々の発光点から発せられた１本もしくは複数の光束を直接偏向手段へ入射させても良い。
【０１６９】
【発明の効果】
本発明の効果は、主走査方向に離間して配置された複数の発光点を有する光源手段を用いても、ピントずれジッターを軽減することができるマルチビーム走査装置を提供する点にある。また、ドラム偏心ジッターについても軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１における主走査断面図
【図２】本発明の実施形態１における光源配置を説明する要部概要図
【図３】本発明の実施形態１における偏向手段の状態を説明する要部概要図
【図４】本発明の実施形態１における同期検知手段の特性を説明する図
【図５】本発明の実施形態１における主光線光路を説明する主走査断面図
【図６】従来のマルチビーム走査装置における主光線光路を説明する主走査断面図
【図７】走査光学系のピント位置ずれがない状態を説明する図
【図８】走査光学系のピント位置ずれによるジッターを説明する図
【図９】走査光学系のピント位置ずれによるジッターを説明する図
【図１０】走査光学系のピント位置ずれによるジッターを説明する図
【図１１】感光体ドラム位置のずれによるジッターを説明する図
【図１２】本発明の実施形態２における主走査断面図
【図１３】本発明の実施形態３における主走査断面図
【図１４】本発明の実施形態３における入射光束の様子を説明する図
【図１５】本発明の実施形態３における偏向の様子を説明する図
【図１６】本発明の実施形態３における偏向手段の斜視図
【図１７】本発明の実施形態３における偏向素子の断面図
【図１８】本発明の実施形態１〜５に適用できる数値表
【図１９】本発明の実施形態４における偏向手段の斜視図
【図２０】本発明の実施形態４における偏向素子の断面図
【図２１】本発明の実施形態５における偏向手段を説明する図
【図２２】本発明のカラー画像形成装置の要部概要図
【図２３】従来のマルチビーム走査装置における斜視図
【符号の説明】
１ 光源手段（半導体レーザー・半導体レーザーアレイ）
２ 集光レンズ系（集光レンズ）
３ シリンドリカルレンズ
４ 開口絞り（遮光手段）
５ 偏向手段（ポリゴンミラー）
６ 駆動手段（モーター）
７ 走査光学系（ｆθレンズ）
８ 被走査面（感光体ドラム）
９ 同期検知用折り返しミラー（ＢＤミラー）
１０ 同期検知手段
１１ 同期位置決定手段（スリット）
１２ 光検出素子（ＢＤセンサー）
１３ 入射用折り返しミラー
１４ 同期検知用光学系（ＢＤレンズ）
１５ 偏向素子
１６ 保持部材
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に、光源手段から出射した光束を偏向手段により反射偏向させ、走査光学系を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンターやデジタル複写機等の装置に好適な光走査装置に係り、特に、複数の光束を同時に光走査して高速化・高精細化を図ったマルチビーム走査装置において、ジッタ−やピッチ間隔誤差を低減した良好な画像が常に得られるマルチビーム走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２３（ａ）、図２３（ｂ）には従来のマルチビーム光走査装置の斜視図を示した。
【０００３】
光源手段１から発せられた複数の光束は、集光レンズ系２により略平行光束に変換され開口絞り３によって光束幅を制限されて副走査方向のみに屈折力を有したシリンドリカルレンズ４によって後述する偏向手段５の偏向面（ファセット）５ａ近傍に主走査方向に長手の焦線を結像させている。５は偏向手段としてのポリゴンミラーであり、モーターの駆動手段６により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。７はｆθ特性を有する走査光学系であって、偏向手段５によって偏向された光束を被走査面としての感光体ドラム面８上に結像させ、且つ該偏向手段５の偏向面５ａの面倒れを補正している。
【０００４】
このとき、偏向手段５の偏向面５ａで反射偏向された２本の光束は走査光学系７を介して感光体ドラム面８上に導光され、ポリゴンミラー5を矢印Ａ方向に回転させることによって該感光体ドラム面８上を矢印Ｂ方向に同時に光走査している。これにより感光体ドラム面８上に2本の走査線を形成し、画像記録を行っている。
【０００５】
また、偏向手段５の偏向面５ａで偏向された複数の光束の一部は走査光学系７を通過し、同期検知用ミラー９にて折り返されて同期検知手段１０へ導光されている。これにより偏向手段５で偏向された各光束の被走査面８上における走査開始位置を揃え、複数の光束によって形成される走査線の主走査方向の印字位置ずれが無い良好なる画像記録を行っている。
【０００６】
一般的な光走査装置として、主走査断面内におけるポリゴンミラー５の偏向面５ａの幅よりも狭い光束を偏向面５ａに入射させて被走査面８上を光走査するアンダーフィルドと呼ばれる光走査方式を用いている。
【０００７】
この種のマルチビーム光走査装置において高精度な画像情報の記録を行うには、複数の光束が共に被走査面８上にピントを結び、被走査面８上の走査有効範囲全域に渡ってジッタ−（主走査方向における複数光束の相対的な印字位置ずれ）やピッチ間隔（走査線間隔）の均一性が良好に補正されていることが重要である。
【０００８】
一般に光束が被走査面８上を光走査して画像を形成する際、高解像力でしかも良好なる画像を得る為には被走査面８上における光束のスポット径を小さくし、且つ副走査方向のピッチ間隔を密に形成させる必要がある。
【０００９】
副走査方向のピッチ間隔を密にする為に、多くの場合、半導体レーザーアレイを主走査方向に対して斜め方向に傾けて配置した光源手段１を用いている。
【００１０】
この場合、光源手段１が有する複数の発光点は主走査方向にある距離だけ離れて配置されている（図２３（ｂ））ので、集光レンズ系２を出射後は各光束が平行とはならず、ある角度を有する。各光束は集光レンズ系２を出射後にシリンドリカルレンズ３を介して偏向手段であるポリゴンミラー５へ入射する。このとき、各光束は集光レンズ系２とポリゴンミラー５との間に配置された開口絞り４の位置でクロスし、各光束が有する角度とポリゴンミラー５の偏向面５ａの基準位置から開口絞り４までの距離Ｌによって、各光束のポリゴンミラー５の偏向面５ａ上での間隔が決定する。各光束のポリゴンミラー５の偏向面５ａ上での間隔を狭くすることで、各光束が被走査面８上に良好に結像する様に構成する必要がある。
【００１１】
このような光学特性を満たすマルチビーム走査装置は従来より提案されている。
【００１２】
特開平５−３４６１３号公報には、開口絞り３をシリンドリカルレンズ４と偏向手段５との間に配置して偏向手段５の反射面５ａ上での各光束の主走査方向の間隔を狭めた例が開示されている。複数の光束を集光レンズ系２によって平行光束として開口絞り３を介して偏向手段５へ入射させた後、走査光学系６により被走査面８上に導光し、複数の光束を同時に光走査する際に、光源手段１の副走査方向の発光点の数、ピッチ、偏向手段５から開口絞り３までの距離、集光レンズ系２の焦点距離の関係を規定して、複数の光束が被走査面８上で良好にピントを結び像面湾曲を低減させている。
【００１３】
また、特開２００１−２２８４２２号公報には、光源手段１の発光点間隔とコリメーターレンズ２の焦点距離、開口絞り４から偏向手段５の偏向面５ａまでの距離、走査光学系の焦点距離、被走査面上の主走査方向の１インチあたりの画素数との関係を適切に設定することにより、ジッターを低減させている。
【００１４】
しかし、開口絞り４の配置に関する制限があり、光学素子の配置の自由度が狭められる問題があった。
【００１５】
特開２０００−２９２７２１号公報では主走査方向に離間して配置された２つの発光点を有する光源を用いたオーバーフィルド光学系の例が開示されている。この発明は光源手段と偏向手段との間に光束拡大光学系を備えることにより被走査面上を走査する偏向光束の必要光量を確保するものであった。ゆえにジッターやピッチ間隔誤差に関する記載はなく、また同期検知手段に関する記載もなく、ジッターを低減する構成を満足したものではなかった。
【００１６】
また、特開平１１−２４９０４０号公報には２つの発光点を副走査方向に１４μｍの間隔で配置したオーバオーフィルド光学系の例が開示されている。これは光源手段１から被走査面８の間に設けられた全光学系トータルの副走査方向の横倍率を走査線の間隔に合わせて一義的に決められてしまう構成であり、設計の自由度がなかった。また、走査光学系７の副走査倍率を比較的に小さな値にする必要があって、主に副走査方向にパワーを有する結像素子を被走査面８近傍に配置する為、マルチビーム光走査装置が大型化し、またコストアップを招くという問題があった。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
上述の問題を解決し、ジッタ−とピッチ間隔誤差を良好に補正する必要がある。ジッタ−とは主走査方向において複数の光束の印字位置が相対的にずれたことであり、ピッチ間隔誤差とは複数の光束が同時に光走査されるときに形成される走査線の間隔が規定値（例えば画素密度が６００ｄｐｉならば、走査線ピッチは４２．３μｍである）からずれたことである。
【００１８】
マルチビーム光走査装置特有のジッターには、ドラム斜入射ジッター、波長差ジッター、ピントずれジッターなどがあり、夫々発生要因が異なる。ドラム斜入射ジッターは、円筒状のドラム面に副走査方向にある角度を有して入射されることによって複数の光束毎に光路長が異なることが発生要因であり、走査光学系７の光軸上から走査有効範囲の周辺部へ向かうにつれてジッターが大きく発生するジッターである。波長差ジッターは複数の光束において波長差が生じたことによる倍率色収差が発生要因であり、走査有効範囲内における倍率色収差による印字位置ずれと同期検知手段１０上での倍率色収差による走査開始位置ずれが同時に発生するジッターである。ピントずれジッターは、被走査面８上と同期検知手段１０上とにおける主走査方向のピント位置が異なることに起因するジッターである。
【００１９】
このピントずれジッターは、複数の光束が被走査面８上の同一位置を走査する際に走査光学系７上では主走査方向に離間した位置に到達することが発生要因である。よって、図２１（ｂ）のような光源手段１の複数の発光点を主走査方向には離間させず副走査方向に平行に並べたマルチビーム光走査装置においては、複数の光束が主走査方向の同一光路を通過するため、ピントずれジッターが発生しない。
【００２０】
しかしながら、モノリシックなマルチビーム光源手段では発光点の間隔は決められており、複数の発光点を副走査方向に平行に並べたマルチビーム走査装置の場合においては、走査線の間隔を規定値に合わせるために光源手段１から被走査面８に至る全光学系の副走査方向の横倍率は一義的に決められてしまう。これでは設計上の自由度が極端に低く問題である。通常、発光点の間隔は９０μｍ若しくは１４μｍであり、複数の発光点を副走査方向に平行となるように配置した場合、走査線間隔を６００ｄｐｉに相当する４２．３μｍに設定する為には全光学系の副走査方向の横倍率が０．４７倍若しくは３．０２倍と比較的小さな値にする必要がある。全光学系の副走査倍率を小さくするためには、走査光学系７に被走査面８近傍に副走査方向にパワーを有した長尺光学素子が必要であり、マルチビーム装置の大型化が必至となって問題である。
【００２１】
また、長尺光学素子は高価なためマルチビーム光走査装置のコストアップを招くことも問題である。
【００２２】
そこで、本発明の目的は、複数の光束を同時に走査する際にピントずれジッターが発生しない、且つ全光学系トータルの副走査方向の横倍率設定ならびに光学素子の配置の自由度を増やしたマルチビーム光走査装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、第１の発明は、少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、を有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記偏向手段の偏向面の主走査方向の幅よりも広く、
該光源手段から発せられた複数の光束が前記偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα（ｒａｄ）、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をｆｋ（ｍｍ）、該光源手段から発せられた複数の光束を該偏向手段に導くための入射光学系の光軸が該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度をＱ（ｒａｄ）、該偏向面で偏向された光束の主光線と該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度を画角θ（ｒａｄ）としたとき、次の条件を満足する構成をとる。
｛（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）｝×｛ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ｝≦０．０１４
【００２４】
第２の発明は、少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、を有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記偏向手段の偏向面の主走査方向の幅よりも広く、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα（ｒａｄ）、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をｆｋとしたとき、次の条件を満足する構成をとる。
（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）≦０．０１４
【００２５】
第３の発明は、少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、該偏向手段で偏向された複数の光束を受光し、該複数の光束が該被走査面上の走査有効範囲へ走査を開始するタイミングを検知する同期検知手段とを有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記光源手段から発せられた複数の光束を前記被走査面上の走査有効範囲全域ならびに走査有効範囲外に設けられた同期検知手段へ向けて偏向させる際に前記偏向手段の偏向面が移動して存在しうる主走査方向の移動範囲よりも広くなっており、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα（ｒａｄ）、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をｆｋ（ｍｍ）、該光源手段から発せられた複数の光束を該偏向手段に導くための入射光学系の光軸が該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度をＱ（ｒａｄ）、該偏向面で偏向された光束の主光線と該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度を画角θ（ｒａｄ）としたとき、次の条件を満足する構成をとる。
｛（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）｝×｛ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ｝≦０．０１４
【００２６】
第４の発明は、少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、該偏向手段で偏向された複数の光束を受光し、該複数の光束が該被走査面上の走査有効範囲へ走査を開始するタイミングを検知する同期検知手段とを有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記光源手段から発せられた複数の光束を前記被走査面上の走査有効範囲全域ならびに走査有効範囲外に設けられた同期検知手段へ向けて偏向させる際に前記偏向手段の偏向面が移動して存在しうる主走査方向の移動範囲よりも広くなっており、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα（ｒａｄ）、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をｆｋとしたとき、次の条件を満足する構成をとる。
（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）≦０．０１４
【００２７】
（作用）
本発明の光源手段から発せられた複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、光源手段から発せられた複数の光束を前記被走査面上の走査有効範囲全域ならびに走査有効範囲外に設けられた同期検知手段へ向けて偏向させる際に偏向手段の偏向面が移動して存在しうる主走査方向の移動範囲よりも広い構成をとると、偏向手段で偏向された複数の光束が走査光学系を通過する際に、走査光学系の光学面上に到達する主走査方向の位置を近接させることができるので、走査光学系のピント位置がずれることによって発生する主走査方向の印字位置ずれを低減することができる。
【００２８】
本発明では、光源手段から被走査面に至る光学系を｛（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）｝×｛ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ｝≦０．０１４又は（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）≦０．０１４を満たす構成をとることにより、走査光学系のピント位置ずれによる主走査方向の印字位置ずれを低減することができる。
【００２９】
本発明では、偏向手段に対して主走査方向の斜め方向から入射させることにより、走査光学系のピント位置ずれによる主走査方向の印字位置ずれを平均値として小さくできる。
【００３０】
本発明では、主走査方向からの入射角と最大画角とをθｍａｘ≦Ｑ／４を満たす関係とするとにより、全体的に走査光学系のピント位置ずれによる主走査方向の印字位置ずれを低減できる。
【００３１】
本発明では、偏向面をＬｄｅｆ＜Ｌｍａｘを満たすように選択することにより、走査光学系上に到達する複数の光束の間隔を更に近づけることができる。
【００３２】
本発明では、偏向手段によって偏向された複数の光束が走査光学系とは異なる同期検知用光学系を介して同期検知手段へ導光されるので、マルチビーム光走査装置をコンパクト化するとともに、複数の光束に波長差が生じた場合の主走査方向の印字位置ずれを低減することができる。
【００３３】
【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におけるマルチビーム光走査装置の主走査断面図である。
【００３４】
ここで、主走査方向とは光走査により光束が走査される方向を示し、副走査方向とは光軸と主走査方向とに直交した方向を示す。
【００３５】
図中、１は例えば２個の発光点を有する半導体レーザーアレイから成る光源手段である。２はコリメーターレンズ１枚で構成された集光レンズ系であって、光源手段１から出射された２本の光束を発散光束に変換している。３は開口絞りであってコリメーターレンズからの発散光束の幅を制限している。４は副走査方向のみに所定の屈折力を有したシリンドリカルレンズであって、後述する偏向手段５の偏向面５ａ近傍に主走査方向に長手の線像として結像させている。シリンドリカルレンズ４を通過した２本の発散光束は入射光学系のミラー１３で折り返されて後述する走査光学系７によって主走査方向が平行光束に変換され、副走査方向は収束光束のまま通過する。５は例えば８面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）から成る偏向手段であり、モーターの駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。７はｆθ特性を有する走査光学系である。
【００３６】
ｆθレンズ７ａは、主走査方向のパワーは負であり、ｆθレンズ７ｂは、主走査方向のパワーは正であり、走査光学系７の主走査方向の合成パワーは正である。
【００３７】
走査光学系７は２枚のｆθレンズ７ａ、７ｂを有しており偏向手段５によって反射偏向された光束を被走査面としての感光体ドラム面８上に結像させ、且つ該偏向手段５の偏向面５ａの面倒れを補正している。このとき、偏向手段５の偏向面５ａで反射偏向された２本の光束は走査光学系７を介して感光体ドラム面８上に導光され、ポリゴンミラー５を矢印Ａ方向に回転させることによって該感光体ドラム面８上を矢印Ｂ方向に同時に光走査している。
【００３８】
これにより感光体ドラム面８上に２本の走査線を形成し、画像記録を行っている。また、ポリゴンミラー５で反射偏向された複数の光束の一部は、同期検知用ミラー９で折り返されてスリット１１と光検出素子（ＢＤセンサー）１２とからなる同期検知手段１０へ導光されている。
【００３９】
図２（ａ）には本実施形態における半導体レーザーアレイ１の２つの発光点１ａ、１ｂの配置を示した。
【００４０】
光源手段に用いた２つの発光点１ａ、１ｂを有する半導体レーザーアレイ１は、発光点１ａ、１ｂの間隔が９０μｍであり、感光体ドラム８上の走査線ピッチ間隔を６００ｄｐｉの画素密度に相当する４２．３μｍに調整するために、発光点１ａ、１ｂの副走査方向の間隔Ｓｓを所望の値に調整している。発光点１ａ、１ｂ間隔は副走査方向の所望の間隔Ｓｓよりも大きいので、半導体レーザーアレイ１を角度δ回転させている。このとき、２つの発光点１ａ、１ｂは主走査方向にも間隔Ｓｍだけ離間して配置される。
【００４１】
このように、２つの発光点１ａ、１ｂを副走査方向と平行に並べるのではなく（図２（ｂ））、回転調整できる構成をとることによって、光源手段１から被走査面８に至る光路に配置された全光学系トータルの副走査方向の横倍率βｓを自由に設定することができる。
【００４２】
これは、高価な長尺光学素子を用いて副走査方向の横倍率を低減させる必要がないのでコスト面や小型化の面において非常に有利である。
【００４３】
次に、ポリゴンミラー５へ入射する光束の主走査方向の幅について説明する。
【００４４】
前述したように主走査方向に離間して配置された複数の発光点１ａ，１ｂを有するモノリシック半導体レーザー１から発せられた複数の発散光束は、コリメーターレンズ２と走査光学系７とによって平行光束に変換され、その間にある開口絞り３によって後述する大きさに制限されてポリゴンミラー５へ入射している。
【００４５】
図３には、主走査断面内においてポリゴンミラー５へ入射する光束の状態を模式的に示してある。
【００４６】
図３にあるように、走査する位置によってポリゴンミラー５の偏向面５ａが主走査方向に移動する。図３−１は同期検知手段へ向けて光束を偏向する状態である。図３−２は被走査面である感光体ドラム面８上の走査開始端へ向けて光束を偏向するときの状態である。図３−３は画像中心へ向けて光束を偏向する状態である。図３−４は走査終了端へ向けて光束を偏向する状態である。
【００４７】
時間の経過としてみると、図３−１→図３−２→図３−３→図３−４の順に偏向面５ａが移動する。図３−１の同期検知手段へ光束を偏向する位置と図３−４の走査終了端へ光束を偏向する位置とが偏向面５ａが移動する範囲の両端を成す。そこで、光源手段である半導体レーザーアレイ１から出射された２本の光束は共に偏向面の図３−１〜図３−４の状態をカバーするように主走査方向に幅の広い光束をポリゴンミラー５へ入射させている。よって、図中のある入射光束の主走査方向の光束幅Ｗｉは偏向面５ａが図３−１〜図３−４の状態で存在する範囲Ｗｐよりも広い。
【００４８】
被走査面８上のみならず、同期検知手段へ向けて偏向する際においても入射光束が偏向面に掛かるようにすることは、本考案が課題としているピントずれジッターにおいて非常に重要な要素である。
【００４９】
図４に示した通り、同期検知手段にはスレッシュレベルがあり、偏向光束がスリットを通過してＢＤセンサーへ入射し、スレッシュレベルで決められた光量に達した時間を同期検知時間としている。このため、同期検知手段へ向けて偏向する際に入射光束が偏向面を覆っていないと同期検知手段に入射する光量が減り、スレッシュレベルの光量に達するまでに時間が掛かってしまって書き出し位置のずれが生じる。また、各光束によって偏向面を覆う範囲が変わってしまうので、光量差が生じ、ジッターが発生して問題となる。
そこで、同期検知手段へ向けて偏向する際の偏向面を各光束が完全に覆うように入射光束幅を広くすることが重要である。
【００５０】
図５は本形態のオーバーフィルド光学系における２本の光束の主光線の軌跡を模式的に示した要部概要図である。オーバーフィルド光学系は、ポリゴンミラー５の偏向面５ａが走査光学系７にとっての瞳となる特徴がある。光源手段１の複数の発光点１ａ、１ｂが主走査方向に離間しているために複数の光束が非平行となり、主走査方向に離れて偏向面５ａに入射する場合においても、夫々の光束の主光線（光束中心）が偏向面５ａの中心を通過するように構成することができるメリットがある。そのため、ポリゴンミラー５によって偏向された複数の光束は被走査面８上の同一位置（例えば、走査開始端、画像中心、走査終了端）や同期検知手段１０のスリット１１上を走査される際、走査光学系７上で近接した位置を通過する。
【００５１】
これに対し、従来のマルチビーム光走査装置であるアンダーフィルド光学系においては、瞳は入射光学系に設けられた開口絞り３であり、ポリゴンミラー５の偏向面５ａに入射した光束がそのまま反射される。図６に示したように、アンダーフィルド光学系では、２本の偏向光束の間隔はポリゴンミラー５に入射したときの間隔とほぼ等しく、走査光学系７上で大きな間隔を空けて到達した２光束が被走査面８上ならびに同期検知手段１０のスリット１１上の同位置を光走査される。
【００５２】
ここで、ピントずれジッターの発生メカニズムについて説明する。
【００５３】
ピントずれジッターとは、被走査面８上と同期検知手段１０のスリット１１上とにおける主走査方向のピント位置が異なることに起因する主走査方向の印字位置ずれのことである。
【００５４】
主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段１を備えたマルチビーム光走査装置では、複数の偏向光束のうち先行する第１の光束が所定の位置を通過してからある時間Ｔｏを置いて第２の光束が所定の位置を通過する。
【００５５】
図７は被走査面８上と同期検知手段１０のスリット１１上とにおける主走査方向のピント位置が揃っている場合の第１の光束（実線）及び第２の光束（破線）の主光線の軌跡を模式的に書いた要部概要図である。この場合、ポリゴンミラー５ａで偏向された複数の偏向光束のうち先行する第１の光束が所定の位置を通過してから第２の光束が通過するまでの時間Ｔは被走査面８上と同期検知手段１０のスリット１１上とで等しくなる。つまり、先行する第１の光束を発光させてから時間Ｔｏだけ遅延させて第２の光束を発光させれば、２つの偏向光束を主走査方向の所望の位置に揃えて印字することができる。
【００５６】
別の見方をすれば、図７に示したように先行する第１の光束の光路と時間Ｔｏだけ遅延させた状態における第２の光束とは被走査面８及び同期検知手段１０のスリット１１上の夫々のピント位置で交差する。
【００５７】
この状態から主走査方向のピント位置がずれた場合について説明する。
【００５８】
図８は、被走査面８上でピント位置が手前にｄＭずれた場合の先行する第１の光束と時間Ｔｏ遅延した第２の光束を重ねて描いた図である。
【００５９】
この場合においても複数の偏向光束が夫々のピント位置で交差するのだが、被走査面８上ではピント位置がずれたことによって主走査方向の印字位置がΔＪずれる。つまり、ピントずれジッターが発生してしまう。
【００６０】
また、被走査面８上にはピント位置ずれがなく、同期検知手段１０のスリット１１上でピント位置がｄＭずれた場合、図９に示したように同期検知手段１０のスリット１１上で複数の偏向光束の主走査方向の到達位置が離れてしまい、同期検知手段１０にて先行する第１の光束が光検知させてから第２の光束が光検知されるまでの時間がＴｏとは異なる時間Ｔｐとなる。同期検知手段１０にて検知されたタイミングから一定時間後に被走査面８上の走査を開始することから、実際には図１０に示したように先行する第１の光束と時間Ｔｐ後の第２の光束との主走査方向の印字位置ずれが発生する。つまり、同期検知手段１０のスリット上におけるピント位置ずれが光検知の時間差ΔＴ（ΔＴ＝Ｔｐ−Ｔｏ）を招いたことによってピントずれジッターが発生してしまう。
【００６１】
このように、被走査面８上と同期検知手段１０のスリット上とにおける主走査方向のピント位置が異なるとピントずれジッターが発生して問題となる。本件は特にこのピントずれジッターを問題としている。また、図１１に示したように、被走査面である感光体ドラム面８が光軸方向にｄＸ＿ｄｒａｍ移動して、恰も被走査面８上にピント位置ずれが発生したかの様な状態によってもジッターがΔＪ発生する。走査光学系７のピント位置が設計値の通りであっても発生するジッターなのであるが、発生のメカニズムがピントずれジッターと同じであり、このドラム偏心ジッターに関してもピントずれジッターと同様の構成で対策できる。
【００６２】
このピントずれジッター及びドラム偏心ジッターは、複数の光束が被走査面８上の同一位置を走査する際に走査光学系７上では主走査方向に離間した位置に到達することが発生要因である。
【００６３】
そこで、走査光学系７上における２光束の間隔を狭くするようにオーバーフィルド光学系を用いている。アンダーフィルド光学系でも瞳である開口絞り３を偏向面５ａに近づけて配置することもできるが、近づける距離には限界があり、偏向面５ａ上に配置することはできない。しかし、オーバーフィルド光学系では、偏向面５ａが瞳となる特徴があるため走査光学系７上で２光束を近接した位置に到達させることができる。これによって、走査光学系７のピント位置がずれても主走査方向の印字位置ずれを小さく抑えることができる。これは、被走査面８上を光走査する場合に限らず、同期検知手段１０のスリット１１上を走査する際も同様である。よって、被走査面である感光体ドラム面８上でピントずれが発生した際のジッターを少なく抑えることができ、更に同期検知手段１０のスリット１１上でのピント位置ずれによって同期検知のタイミングがずれることを軽減することができる。つまり、オーバーフィルド光学系には、ピントずれジッターを低減させる効果がある。
【００６４】
但し、オーバーフィルド光学系でも、同期検知手段１０へ向けて偏向された複数の光束に光量差が生じない構成とする必要がある。
【００６５】
更に、本実施形態においても、オーバーフィルド光学系において、走査光学系７上における２光束の間隔を狭くするため、同期検知手段１０のスリット１１上でのピント位置ずれによって同期検知のタイミングがずれることを軽減するために、以下の数式（１０）、（１２）を満たすことが好ましい。詳細は、実施形態３で説明する。
【００６６】
｛（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）｝×｛ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ｝≦０．０１４・・・（１０）
【００６７】
【外１】
よって、本実施形態のマルチビーム光走査装置のように、全系の副走査方向の横倍率を自由に定められるように光源手段１をコリメーターレンズ２の光軸を中心に回転させて配置された複数の発光点を有する光源手段１と、光源手段１から発せられた複数の光束が夫々、ポリゴンミラー５の偏向面５ａが、感光体ドラム面８上の有効走査範囲ならびに同期検知手段１０へ向けて光束を偏向させるために移動する範囲をカバーするように主走査方向に幅の広い光束のままポリゴンミラー５へ入射させた構成とすることで、ピントずれジッターを軽減することができる。また、感光体ドラムが光軸方向に移動したことによるジッターについても軽減することができる。
【００６９】
本実施形態では２つの発光点を有する半導体レーザーアレイを例にとって説明したが、これに限ったものではなく、発光点が３つや４つと数多くあっても本発明の効果を十分に得ることができる。また、１次元的もしくは２次元的に配列された面発光レーザーを用いても本実施形態と同等の効果を得ることができる。
【００７０】
走査光学系は１枚でも３枚以上でも同等である。また、走査レンズはガラスやプラスチックでもよい。
【００７１】
更に、本実施形態では、偏向手段へ入射する複数の光束は略平行光束としたが、これに限ったものではなく、収束光束や発散光束としても本発明の効果を十分に得ることができる。
【００７２】
（実施形態２）
図１２は本実施形態にけるマルチビーム光走査装置の主走査断面図である。
【００７３】
本実施形態の実施形態１からの相違点は偏向手段であるポリゴンミラー５で偏向された光束の一部を同期検知手段１０へ導光する際に、走査光学系７とは別の光学系である同期検知用光学系１４を介した点である。
【００７４】
本実施形態では、同期検知用光学系１４は１枚のアナモフィックなパワーを有するレンズにて構成されている。
【００７５】
主走査方向においては同期検知用光学系１４の焦点位置に同期検知手段１０のスリット１１が置かれるように構成してポリゴンミラー５にて偏向された平行光束を同期検知手段１０のスリット１１上に結像させている。副走査方向においてはポリゴンミラー５の偏向面５ａと同期検知手段１０のスリット１１とが光学的に共役関係に結ぶ構成としており、ポリゴンミラー５の偏向面５ａの面倒れ補正を行っている。
【００７６】
ここで、同期検知用光学系１４の主走査方向の焦点距離を走査光学系７の主走査方向の焦点距離よりも短くすることでマルチビーム走査装置をコンパクトに構成できるメリットがある。また、同期検知用の折り返しミラー９を廃止することができるのでコストダウンが図れるメリットもある。
【００７７】
ことに、同期検知手段１０へ導光する際に走査光学系７とは別の同期検知用光学系１４を介することの最大のメリットは、光源手段である半導体レーザーアレイ１から発せられた２本の光束に波長差が生じた場合に、同期検知手段１０にて同期検知されるタイミングずれが生じないことである。
【００７８】
同期検知手段１０は走査有効範囲の外側にあり、走査光学系７を介して同期検知手段１０へ導光した場合にはポリゴンミラー５からの偏向光束は走査光学系７を構成するレンズ７ａ、７ｂの光軸上から離れた周辺部を通過する。このとき、２つの偏向光束に波長差が生じていると走査光学系７の倍率色収差が発生する。倍率色収差は一般的に走査位置が光軸から離れる程大きくなる傾向にあり、光軸から最も離れた位置にある同期検知手段１０上では色収差が最大となる。よって、倍率色収差によって光束毎に同期検知のタイミングが大きくずれてしまい、各走査線の書き出し位置ずれて印字位置ずれが発生する。つまり、波長差ジッターが生じて問題となる。
【００７９】
そこで、ポリゴンミラー５から同期検知手段１０までを別個の光学系にて構成した。具体的には、走査光学系７とは別の同期検知用光学系１４を設け、その光軸上に同期検知手段１０のスリット１１を配置している。このため、同期検知手段へ向う光路専用に第２の光軸を設けることができ、同期検知手段１０のスリット１１は第２の光軸上に配置する構成をとることにより、倍率色収差の影響を受けずに同期検知を行うことができる。
【００８０】
本実施形態の同期検知用光学系１４の主走査方向の焦点距離は、走査光学系７の主走査方向の焦点距離よりも短く設定してマルチビーム走査装置のコンパクト化を図っているのだが、同期検知手段１０のスリット１１上でピント位置がずれることによるピントずれジッターの敏感度が上昇する問題を孕んでいる。
【００８１】
ここで、走査光学系７の主走査方向の焦点距離ｆｋ＝２００ｍｍ、同期検知用光学系１１の主走査方向の焦点距離ｆｂｄ＝５０ｍｍであって、実施形態１で同期検知手段のスリット上でピント位置がｄＭ（ｍｍ）ずれたときのジッター量をΔＪ１とすると、本実施形態で同期検知手段のスリット上でピント位置がｄＭ（ｍｍ）ずれたときのジッター量ΔＪ２は次式の通りとなる。
【００８２】
ΔＪ２＝（ｆｋ／ｆｂｄ）＾２×ΔＪ１
【００８３】
つまり、同期検知用光学系１４と走査光学系７の主走査方向の焦点距離の比の逆数を二乗した分だけ、ピントずれジッターが大きく発生することとなる。
【００８４】
しかし、実施形態１同様に、本実施形態においてもオーバーフィルド光学系を採用しているので、同期検知用光学系１４上において２本の光束を近接した位置を通過させることができる。よって、同期検知用光学系１４のピント位置ずれが生じても同期検知のタイミングずれは軽微に抑えることができる。つまり、同期検知手段１０へ向う光路をコンパクト化した。
【００８５】
更に、本実施形態においても、オーバーフィルド光学系において、走査光学系７上における２光束の間隔を狭くするため、同期検知手段１０のスリット１１上でのピント位置ずれによって同期検知のタイミングがずれることを軽減するために、以下の数式（１０）、（１２）を満たすことが好ましい。詳細は、実施形態３で説明する。
【００８６】
｛（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）｝×｛ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ｝≦０．０１４・・・（１０）
【００８７】
【外２】
マルチビーム光走査装置においても、ピントずれジッターを低減させることができる。
【００８９】
また、同期検知用光学系１４上にて２光束の到達位置が近接しているので、２光束に波長差が生じた場合においても軸上色収差による同期検知のタイミングずれを問題にならないほど微少な量に抑えることができる。
【００９０】
よって、本実施形態の様にオーバーフィルド光学系にて走査光学系７とは別の同期検知用光学系１４を用いることにより複数光束の波長差の影響を受けず、同期検知のタイミングを常に安定させることができ、ピントずれジッター、ドラム偏心ジッターとともに波長差ジッターが良好に抑えられたコンパクトなマルチビーム走査装置を提供することができる。
【００９１】
本実施形態の同期検知用光学系１４はシリンドリカルレンズ４や走査光学系７のｆθレンズ７ａ、７ｂと一体に構成されていてもよい。
【００９２】
（実施形態３）
図１３は本実施形態におけるマルチビーム走査装置の主走査断面図である。
【００９３】
図中、１は例えば２個の発光点を有する半導体レーザーアレイから成る光源手段である。２は凸レンズと凹レンズとの２枚のレンズを貼り合わせた集光レンズ系であって、光源手段１から出射された２本の光束を平行光束に変換している。３は開口絞りであって集光レンズ系２からの平行光束の幅を制限している。４は副走査方向のみに所定の屈折力を有したシリンドリカルレンズであって、後述する偏向手段５の偏向面５ａ近傍に主走査方向に長手の線像として結像させている。５は例えば１面にのみ反射面を有する平面ミラー（ガルバノミラー）から成る偏向手段であり、モーターの駆動手段（不図示）により図中矢印Ｃ方向に正弦振動にて往復運動している。７はｆθ特性を有する走査光学系である。走査光学系７は２枚のｆθレンズ７ａ・７ｂを有しており偏向手段５によって反射偏向された光束を被走査面としての感光体ドラム面８上に結像させ、且つ該偏向手段５の偏向面５ａとドラム面８を共役としている。
【００９４】
このとき、偏向手段５の偏向面５ａで反射偏向された２本の光束は走査光学系７を介して感光体ドラム面８上に導光され、ガルバノミラー５を矢印Ｃ方向に往復運動させて往路にのみ発光点を点灯させることによって該感光体ドラム面８上を矢印Ｂ方向に同時に光走査している。これにより感光体ドラム面８上に２本の走査線を形成し、画像記録を行っている。
【００９５】
また、ガルバノミラー５で反射偏向された複数の光束の一部は、同期検知用ミラー９で折り返されてスリット１１と光検出素子１２から成る同期検知手段１０へ導光されている。
【００９６】
ガルバノミラー５は主走査断面内にある４つの側面のうち１面を偏向面５ａとし、図中矢印Ｃの様に正弦振動にて往復運動して、光源手段１から発せられた２本の光束を偏向している。このとき、ガルバノミラー５の偏向面５ａが被走査面上の有効走査範囲の全域と同期検知手段１０へ向けて偏向する際に移動する範囲全てをカバーするように、ガバノミラー５に入射する各光束は主走査方向に幅の広い光束としている。また、ガルバノミラー５は正弦振動しているが、被走査面８上では等速となるように走査光学系７を構成する２枚のレンズ７ａ、７ｂの形状を変更している。
【００９７】
図１４には本実施形態におけるマルチビーム光走査装置の光源手段１から発せられた２本の光束が偏向手段５へ到達する光路を説明する主走査断面の要部概要図である。
【００９８】
図２（ａ）のように主走査方向に離間した２つの発光点を有する光源手段１から発せられた２本の光束は集光レンズ系２によって平行光束に変換され、開口絞り３によって光束幅を制限されて偏向手段５に入射している。
【００９９】
このとき、複数の光束がお互いに平行とはならず、ある角度α（ｒａｄ）を有して偏向手段５へ入射する。
【０１００】
図１５には本実施形態におけるマルチビーム光走査装置の光源手段１から発せられた２本の光束を被走査面上の同一位置へ偏向する際の偏向手段５の状態を説明する主走査断面の要部概要図である。
【０１０１】
本実施形態の様に偏向手段５に入射する夫々の光束が平行光束である場合は、被走査面上の同一位置を走査させるために、第２の光束（破線）を偏向させる際に第１の光束（実線）を偏向した角度に対して偏向手段５を微少角γだけ回転させて、偏向手段５によって偏向された後の２本の光束が平行となるようにする必要がある。このとき、偏向手段５を回転させる角度γ（ｒａｄ）は偏向手段へ入射する際に２本の光束が成していた角度αの半分、つまりγ＝α／２（ｒａｄ）だけ回転させればよく、通常、第１の光束を発光させてから偏向手段がγ＝α／２（ｒａｄ）回転するのに要する時間をおいて第２の光束を発光することで、被走査面上の主走査方向の同位置に印字して縦線を形成している。
【０１０２】
ここで、本実施形態のマルチビーム光走査装置のように複数の発光点を共通の集光レンズ系２にて平行光束もしくは収束光束もしくは発散光束に変換される場合においては、２つの発光点の主走査方向の間隔をＳｍ（ｍｍ）、集光レンズ系の主走査方向の焦点距離をｆｃｏｌ（ｍｍ）、として、偏向手段へ入射する際の２本の光束がお互いに成す角度α（ｒａｄ）は次式で表される。
【０１０３】
α＝Ａｔａｎ（Ｓｍ／ｆｃｏｌ） ・・・▲１▼
また、Ｘ＜＜１のとき、ＡｔａｎＸ≒Ｘであることから
▲１▼式は以下のように近似できる。
【０１０４】
α≒Ｓｍ／ｆｃｏｌ ・・・▲２▼
オーバーフィルド光学系であっても、偏向手段の回転角γに伴う偏向面の移動分だけ２本の光束が走査光学系の各レンズ上でずれる。ここで、偏向手段の回転角をγ（ｒａｄ）、偏向手段の回転中心から偏向面までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、走査光学系の主走査方向の焦点距離をｆｋ（ｍｍ）、入射光学系と走査光学系との成す角度（主走査方向の入射角）をＱ（ｒａｄ）、画角をθ（ｒａｄ）としたとき、走査光学手段のピントが１ｍｍずれたときの主走査方向の印字位置ズレ量（ジッター量）ΔＪ（ｍｍ）は以下の式で表される。
【０１０５】
【外３】
▲３▼式からピントずれジッター量は偏向手段の回転中心から偏向面までの距離Ｌｄｅｆに比例することが分かる。
【０１０７】
そこで、本実施形態では、ガルバノミラーを用いて偏向手段の回転中心から偏向面までの距離Ｌｄｅｆを小さく設定している。
【０１０８】
図１６は本実施形態の偏向手段であるガルバノミラー５の斜視図である。
図中、１５は偏向素子であり、１６は偏向素子１５を保持する保持部材である。
【０１０９】
図１７（Ａ）は偏向素子１５の副走査断面図（正面図）であり、図１７（Ｂ）は偏向素子１５の主走査断面図（上面図）である。
【０１１０】
偏向素子１５の主走査方向にある４つの側面５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのうち側面５ａのみを偏向面として鏡面加工を施し、回転軸Ｚを中心に往復運動させている。
【０１１１】
ここで、図１７（Ｂ）に示したように主走査方向において、偏向素子１５の回転中心（回転軸Ｚ）から偏向面５ａまでの距離は、側面５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄのうち回転中心から最も遠い側面５ｂ、５ｃから回転中心までの距離よりも短く設定している。これは、▲３▼式の通りピントずれジッター量を小さく抑えるためである。
【０１１２】
偏向素子１５の回転中心（回転軸Ｚ）から偏向面５ａでの距離をＬｄｅｆ、側面のうち回転中心から最も遠い側面５ｂ、５ｃから回転中心までの距離をＬｍａｘとしたとき、次式を満足する。
【０１１３】
Ｌｄｅｆ＜Ｌｍａｘ・・・▲４▼
ピントずれジッターを低減するためには、▲４▼式を満足させることが望ましい。
【０１１４】
また、▲３▼式は、前半の項と後半の項とに分けられる。
【０１１５】
後半の項は、
【０１１６】
【外４】
であって、ピントずれジッターΔＪは▲５▼式の値に比例する。
【０１１８】
図１８は、縦軸に偏向面５ａで偏向された光束の主光線と走査光学系７の光軸との成す角度を画角θを、横軸に入射光学系２、３、４の光軸と走査光学系７の光軸が成す角度（主走査方向の入射角）Ｑをとって、▲５▼式の値を計算した表である。
【０１１９】
この表は、数値の絶対値が大きなところがピントずれジッターが大きくなるところであることを示す。
【０１２０】
走査光学系７の平行となるように偏向手段５へ入射させた場合、つまりＱ＝０（ｒａｄ）の場合、各画角において数値は「１．０００」である。もちろん、各画角における数値の平均値も「１．０００」である。これに対し、走査光学系の光軸に対して主走査方向に角度を付けて偏向手段へ入射させた場合、つまりθ＞０の場合、各画角における数値の平均値は「１．０００」よりも小さくなる。よって、走査光学系の光軸に対して主走査方向に角度を付けて偏向手段へ入射させた方が各画角におけるピントずれジッターの平均値を小さく抑えることができる。
【０１２１】
更に、画角θの最大値を主走査方向の入射角Ｑの１／４以下とすれば、全画角において数値を「１．０００」よりも小さくできる。つまり、画角の最大値をθｍａｘとしたとき、
θｍａｘ≦Ｑ／４ ・・・▲６▼
なる条件を満足させると、ピントずれジッターを更に低減したマルチビーム走査装置を実現できる。
【０１２２】
また、入射光学系２、３、４の光軸と走査光学系７の光軸とが平行な場合、前述したように、▲５▼式の計算値が全ての画角θにおいて「１．０００」となる。これは、各画角において走査光学系のピント位置が同じ量ずれた場合や感光体ドラム面がずれた場合によって発生するジッター量が一定となることを示している。
【０１２３】
よって、発生したジッターに相当する量だけ同期検知の時間を変化させることにより、ジッターを補正することができる。
【０１２４】
同期時間の調整方法はいくつかある。
【０１２５】
同期検出手段のスリットを前後に移動させてあたかも同期検知手段のスリット上でピント位置がずれたような状態をとることによって逆方向のピントずれジッターを発生させる方法や、同期検知手段のスリットを傾斜させてスリットを通過させる位置を光束毎にずらす方法や、同期検知手段に遅延回路を設けて電気的に補正する方法などがある。
【０１２６】
このように、書き出し位置のタイミングを調整する機構を有していれば、入射光学系の光軸と走査光学系の光軸とを平行にした場合においてもジッターを補正することができる。
【０１２７】
ここから更に▲３▼式を展開する。
【０１２８】
Ｘ＜＜1のとき、sinＸ≒Ｘであることから、▲３▼式を以下のように近似できる。
【０１２９】
【外５】
また、偏向手段へ入射する２本の光束が成す角度α（ｒａｄ）と２本の偏向光束を平行にするために偏向手段が回転する角度γ（ｒａｄ）との関係は以下の通りである。
【０１３１】
γ＝α／２ ・・・▲８▼
そこで、▲８▼式を▲７▼式に代入して、
【０１３２】
【外６】
となる。
【０１３４】
よって、▲９▼式を小さく抑えることでもピントずれジッターを抑えることができる。
【０１３５】
ジッターは一般的に主走査方向の画素密度で決まる１画素の１／３まで許容できる。
【０１３６】
６００（ｄｐｉ）では、１画素が約４２μｍであり、その１／３は１４μｍである。
【０１３７】
また、ピントずれも１ｍｍ発生することが考えられるので、▲９▼式の計算値は１４μｍ以下とすることが望ましい。
【０１３８】
｛（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）｝×｛ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ｝≦０．０１４・・・（１０）
図１８より、走査光学系では、ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθが１±Δ（微小値）なので、ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ＝１と近似できることから、
これにより、ピントずれジッターは、
【０１３９】
【外７】
と置換できることが分かる。
【０１４１】
つまり、
【外８】
を満足していればよい。
【０１４３】
また、本実施形態の様に、主走査方向に離間した２つの発光点を同一の集光レンズ系にて平行光束に変換する構成においては、▲１▼式が成立することから、近似式▲２▼を代入すると（１１）式は以下の式に変換できる。
【０１４４】
【外９】
を満足させればよい。
【０１４６】
本実施形態では、Ｌｄｅｆ＝２ｍｍ、Ｓｍ＝０．０８９７ｍｍ、ｆｃｏｌ＝２０ｍｍ、ｆｋ＝２００ｍｍであって、
【０１４７】
【外１０】
と非常に小さな値に抑えている。
【０１４９】
これによって、走査光学手段のピント位置ずれが生じた際に発生するジッター量を実施形態１よりも小さく抑えることができる。また、感光体ドラムが偏心した場合に発生するジッターに関しても同様に低減することができる。
【０１５０】
実施形態１の様に、光源手段から偏向手段までの間に、集光レンズ系以外に走査光学系のような他の光学素子を通過する場合は、光源手段から偏向手段に至る全ての光学素子を入射光学系とし、入射光学系の主走査方向の焦点距離をｆｃｏｌとして計算すればよい。
【０１５１】
実施形態２の様に、同期検知用光学系を用いた場合においても、本実施形態と同様に同期検知用光学系のピント位置ずれによるジッターを小さく抑えることができる。
【０１５２】
このことから、偏向手段の構成を適切に選択することにより、ジッターが更に低減された常に良好なる画像が得られるマルチビーム光走査装置を提案することができる。
【０１５３】
本実施形態では、偏向手段にガルバノミラーを用いた例を説明したが、それに限ったものではなく、実施形態１、２のような回転軸の周りに複数の偏向面を有し、回転軸から偏向面までの距離が一定ではないポリゴンミラーを用いた場合においても同様の効果を得ることができる。
【０１５４】
（実施形態４）
図１９は本実施形態のガルバノミラー５の斜視図であり、図２０（Ａ）にはガルバノミラー５の副走査断面図を図２０（Ｂ）には主走査断面図を示した。
【０１５５】
本実施形態の実施形態３との相違点は、ガルバノミラー５の回転軸Ｚを偏向面に沿わせた位置に配置した点である。
【０１５６】
図２０（Ｂ）に示したように、偏向面５ａから偏向素子１５の回転中心（回転軸Ｚ）までの距離はＬｄｅｆ＝０ｍｍとなる。この偏向手段を用いることによって、▲３▼式からピンずれジッターが発生しないマルチビーム走査装置を実現することができる。
【０１５７】
（実施形態５）
図２１には本実施形態の偏向手段の主走査方向の要部概要図である。
【０１５８】
本実施形態の実施形態１との相違点は、図２１に示した偏向手段を使用した点である。
【０１５９】
本実施形態の偏向手段は、主走査方向に８個の側面５ａ〜５ｈを有しており、側面５ａ、５ｃ、５ｅ、５ｇ、と側面５ｂ、５ｄ、５ｆ、５ｈとでは、回転中心からの距離が異なっており、側面５ａ、５ｃ、５ｅ、５ｇは側面５ｂ、５ｄ、５ｆ、５ｈに対して回転中心からの距離が短い。
【０１６０】
よって、側面５ａ、５ｃ、５ｅ、５ｇのみを鏡面加工して偏向面として使用することで、ピントずれジッターを低減したマルチビーム走査装置を提供することができる。
【０１６１】
このとき、側面５ａ、５ｃ、５ｅ、５ｇから回転中心までの距離をＬｄｅｆ、側面５ｂ、５ｄ、５ｆ、５ｈをＬｍａｘとすると、▲４▼式を満足する。
【０１６２】
（実施形態６）
図２２は本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施形態６は、光走査装置を４個並べ各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。図２２において、６０はカラー画像形成装置、１１１，１１２，１１３，１１４は各々実施形態１〜５に示したいずれかの構成を有する光走査装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。
【０１６３】
図２２において、カラー画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置１１１，１１２，１１３，１１４に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４の感光面が主走査方向に走査される。
【０１６４】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は光走査装置（１１１，１１２，１１３，１１４）を４個並べ、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応し、各々平行して感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
【０１６５】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの光走査装置１１１，１１２，１１３，１１４により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２１，２２，２３，２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
【０１６６】
前記外部機器５２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【０１６７】
尚、本発明の各実施形態では２本の光束を光走査するマルチビーム光走査装置を例にあげたがこれに限ったものでなく、例えば４本若しくは８本の光束と多くの光束を同時に光走査するマルチビーム光走査装置ほど本発明によって各ジッターを低減する効果が大きくなる。
【０１６８】
また、本発明の各実施形態では２本の発光点を有するモノリシックな半導体レーザーを光源手段に用いていたがそれに限ったものではなく、個々の発光点から発せられた１本もしくは複数の光束をプリズム等の合成手段を用いて合成して偏向手段へ入射させても良く、個々の発光点から発せられた１本もしくは複数の光束を直接偏向手段へ入射させても良い。
【０１６９】
【発明の効果】
本発明の効果は、主走査方向に離間して配置された複数の発光点を有する光源手段を用いても、ピントずれジッターを軽減することができるマルチビーム走査装置を提供する点にある。また、ドラム偏心ジッターについても軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１における主走査断面図
【図２】本発明の実施形態１における光源配置を説明する要部概要図
【図３】本発明の実施形態１における偏向手段の状態を説明する要部概要図
【図４】本発明の実施形態１における同期検知手段の特性を説明する図
【図５】本発明の実施形態１における主光線光路を説明する主走査断面図
【図６】従来のマルチビーム走査装置における主光線光路を説明する主走査断面図
【図７】走査光学系のピント位置ずれがない状態を説明する図
【図８】走査光学系のピント位置ずれによるジッターを説明する図
【図９】走査光学系のピント位置ずれによるジッターを説明する図
【図１０】走査光学系のピント位置ずれによるジッターを説明する図
【図１１】感光体ドラム位置のずれによるジッターを説明する図
【図１２】本発明の実施形態２における主走査断面図
【図１３】本発明の実施形態３における主走査断面図
【図１４】本発明の実施形態３における入射光束の様子を説明する図
【図１５】本発明の実施形態３における偏向の様子を説明する図
【図１６】本発明の実施形態３における偏向手段の斜視図
【図１７】本発明の実施形態３における偏向素子の断面図
【図１８】本発明の実施形態１〜５に適用できる数値表
【図１９】本発明の実施形態４における偏向手段の斜視図
【図２０】本発明の実施形態４における偏向素子の断面図
【図２１】本発明の実施形態５における偏向手段を説明する図
【図２２】本発明のカラー画像形成装置の要部概要図
【図２３】従来のマルチビーム走査装置における斜視図
【符号の説明】
１ 光源手段（半導体レーザー・半導体レーザーアレイ）
２ 集光レンズ系（集光レンズ）
３ シリンドリカルレンズ
４ 開口絞り（遮光手段）
５ 偏向手段（ポリゴンミラー）
６ 駆動手段（モーター）
７ 走査光学系（ｆθレンズ）
８ 被走査面（感光体ドラム）
９ 同期検知用折り返しミラー（ＢＤミラー）
１０ 同期検知手段
１１ 同期位置決定手段（スリット）
１２ 光検出素子（ＢＤセンサー）
１３ 入射用折り返しミラー
１４ 同期検知用光学系（ＢＤレンズ）
１５ 偏向素子
１６ 保持部材
Claims (17)
- 少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、を有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記偏向手段の偏向面の主走査方向の幅よりも広く、
該光源手段から発せられた複数の光束が前記偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα（ｒａｄ）、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をｆｋ（ｍｍ）、該光源手段から発せられた複数の光束を該偏向手段に導くための入射光学系の光軸が該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度をＱ（ｒａｄ）、該偏向面で偏向された光束の主光線と該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度を画角θ（ｒａｄ）としたとき、次の条件を満足することを特徴とするマルチビーム光走査装置。
｛（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）｝×｛ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ｝≦０．０１４ - 少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、を有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記偏向手段の偏向面の主走査方向の幅よりも広く、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα（ｒａｄ）、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をｆｋとしたとき、次の条件を満足することを特徴とするマルチビーム光走査装置。
（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）≦０．０１４ - 少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、該偏向手段で偏向された複数の光束を受光し、該複数の光束が該被走査面上の走査有効範囲へ走査を開始するタイミングを検知する同期検知手段とを有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記光源手段から発せられた複数の光束を前記被走査面上の走査有効範囲全域ならびに走査有効範囲外に設けられた同期検知手段へ向けて偏向させる際に前記偏向手段の偏向面が移動して存在しうる主走査方向の移動範囲よりも広くなっており、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα（ｒａｄ）、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をｆｋ（ｍｍ）、該光源手段から発せられた複数の光束を該偏向手段に導くための入射光学系の光軸が該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度をＱ（ｒａｄ）、該偏向面で偏向された光束の主光線と該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度を画角θ（ｒａｄ）としたとき、次の条件を満足することを特徴とするマルチビーム光走査装置。
｛（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）｝×｛ｃｏｓ（Ｑ／２）−ｓｉｎ（Ｑ／２）×ｔａｎθ｝≦０．０１４ - 少なくとも主走査方向に離間した複数の発光点を有する光源手段と、該光源手段から発せられた複数の光束を偏向する偏向手段と、該偏向手段で偏向された該複数の光束を被走査面上に結像させる走査光学系と、該偏向手段で偏向された複数の光束を受光し、該複数の光束が該被走査面上の走査有効範囲へ走査を開始するタイミングを検知する同期検知手段とを有するマルチビーム光走査装置において、
前記偏向手段の偏向面に入射する複数の光束の夫々の主走査方向の幅が、前記光源手段から発せられた複数の光束を前記被走査面上の走査有効範囲全域ならびに走査有効範囲外に設けられた同期検知手段へ向けて偏向させる際に前記偏向手段の偏向面が移動して存在しうる主走査方向の移動範囲よりも広くなっており、
該光源手段から発せられた複数の光束が該偏向手段へ入射する際に該複数の光束の主光線が主走査方向に成す角度をα（ｒａｄ）、該偏向手段の偏向面から該偏向手段の回転中心までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、前記走査光学系の主走査方向の焦点距離をｆｋとしたとき、次の条件を満足することを特徴とするマルチビーム光走査装置。
（α×Ｌｄｅｆ）／（２×ｆｋ）≦０．０１４ - 前記光源手段から前記偏向手段までの間にある入射光学系の光軸は、前記走査光学系の光軸に対して主走査方向に角度を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のマルチビーム光走査装置。
- 前記光源手段から前記偏向手段までの間にある入射光学系の光軸が該走査光学系の光軸との主走査方向に成す角度をＱ（ｒａｄ）、前記偏向面で偏向された光束の主光線と該走査光学系の光軸との主走査方向に成す最大画角をθｍａｘ（ｒａｄ）としたとき、次式を満足することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載のマルチビーム光走査装置。
θｍａｘ≦Ｑ／４ - 主走査方向において前記光源手段から前記偏向手段までの間にある入射光学系の光軸は、前記走査光学系の光軸と平行であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項記載のマルチビーム光走査装置。
- 前記偏向手段の偏向面から前記偏向手段の回転中心までの距離をＬｄｅｆ（ｍｍ）、主走査断面内にある前記偏向手段の側面のうち前記偏向手段の回転中心から最も遠くに離れた側面から前記偏向手段の回転中心までの距離をＬｍａｘ（ｍｍ）としたとき、次の条件を満足することを特徴とする請求項１〜７記載のマルチビーム光走査装置。
Ｌｄｅｆ＜Ｌｍａｘ - 前記偏向手段はポリゴンミラーであることを特徴とする請求項１〜８記載のマルチビーム光走査装置。
- 前記偏向手段はガルバノミラーであることを特徴とする請求項１〜８記載のマルチビーム光走査装置。
- 前記偏向手段によって偏向された複数の光束の一部が前記走査光学系とは異なる同期検知用光学系を介して同期検知手段へ導光されることを特徴とする請求項１〜１０記載のマルチビーム光走査装置。
- 前記光源手段はモノリシックな半導体レーザーを用いたことを特徴とする請求項１〜１０記載のマルチビーム光走査装置。
- 前記光源手段から発せられた複数の光束は合成手段により合成されて前記偏向手段へ導光されることを特徴とする請求項１〜１２記載のマルチビーム光走査装置。
- 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光束によって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、前記現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とから成る画像形成装置。
- 請求項１４に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとから成る画像形成装置。
- 請求項１〜１３のいずれか一項に記載の光走査装置から成る複数の走査光学装置と、各々の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とから成るカラー画像形成装置。
- 更に、外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを備えた請求項１６記載のカラー画像形成装置。
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