JP3802248B2 - マルチビーム走査装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マルチビーム走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被走査面における複数走査線を同時に走査する「マルチビーム走査装置」が実用化されつつある。マルチビーム走査装置は、機械的な無理なしに走査による画像書込みを高速化できるメリットを有する。
ビーム（この明細書において「光ビーム」を意味する）を偏向する偏向器や走査光学系を「複数ビームに対して共通化」するために、同時に走査を行う複数のビームを「互いに近接したビーム群」として合成するビーム合成手段として、偏光分離膜を有する合成プリズムと１／２波長板を組み合わせたビーム合成手段が知られているが、合成プリズムや１／２波長板が高価であるため、マルチビーム走査装置の低コスト化の面で問題無しとしない。
このような高価なビーム合成手段を用いることなく、偏向器や走査光学系を複数ビームに共通化したマルチビーム走査装置が特開平９−１４６０２４号公報に開示されている。このマルチビーム走査装置では、複数光源からの各ビームは、互いに主走査方向において間隔を狭めつつ、偏向器の偏向反射面に入射するように構成されている。
【０００３】
ところで、ポリゴンミラーに代表される偏向器は、ビームを反射する偏向反射面と、その回転軸が合致せず、これらは所定距離離れている。また、所謂「面倒れ」を補正するため、一般に光源側からのビームは、偏向反射面の近傍に主走査方向に長い線状に集光される。
偏向反射面とその回転軸とが所定距離離れていると、偏向反射面の回転に伴い、上記線状の集光部と偏向反射面とが相対的にずれる「サグ」が不可避的に発生する。上記線状の集光部は、被走査面上のスポットに対する、副走査方向における物点であり、物点としての線状の集光部がサグにより変動すると、走査光学系の像面湾曲、特に副走査像面湾曲（副走査方向の像面湾曲を云う）が劣化し、リニアリティ等の等速性も劣化し、スポット径（被走査面上に形成されるスポットの径）が大きくなって解像度の高い書込みができなくなってしまう。
サグは、走査光学系の光軸に対して非対称に発生するので、サグによる像面湾曲の劣化を補正する方法として、走査光学系に含まれるレンズのレンズ面の形状を主・副走査方向とも非対称な形状とする方法が知られている（特開平１０−１４８８７８５号公報）。
マルチビーム走査装置において、上記特開平９−１４６０２４号公報開示のように光源側を構成し、面倒れ補正を行うため、各ビームを偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線状に集光させると、各偏向ビームに対してサグが発生することになる。
このとき発生するサグは偏向ビームごとに異なっている。このため、特開平１０−１４８８７８５号公報の補正方法を適用しても、１ビームに対しては像面湾曲の劣化を補正できても、他のビームでは、像面湾曲・等速性・スポット径等の光学特性はかえって劣化の程度がひどくなるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、マルチビーム走査装置に高価なビーム合成手段を用いず、各ビームにつき良好な光学特性を実現することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明のマルチビーム走査装置は、複数の光源と、複数の第１光学系と、第２光学系と、偏向器と、第３光学系とを有する。
「複数の光源」は、それぞれ独立にビームを放射する。
「複数の第１光学系」は、複数の光源をそれぞれ以後の光学系にカップリングする。即ち、複数の光源から放射されたビームの形態を、以後の光学系に適した光束形態とする。カップリング作用は、カップリング後のビームの形態を「平行光束」とするようなものでもよいし、「収束光束あるいは発散光束」とするようなものであってもよい。
第１光学系の数は、光源の数と同一でも良いし異なっても良い。例えば、光源の数が３である場合に、第１光学系の数を２とし、第１光学系の１つが、第１の光源をカップリングし、他の第１光学系が「第２および第３の光源をカップリングする」ようにすることもできる。
第２光学系は、複数の第１光学系からの各ビームを、主走査方向に長く、略線状に集光する。第２光学系としては、凸のシリンダレンズや凹シリンダミラーを用いることができるが、これに限らず、主・副走査方向にパワーを持つアナモフィックなレンズやミラーを用いることもできる。
「偏向器」は、各ビームの略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、第２光学系側からの複数ビームを等角速度的に偏向するものであるが、偏向反射面とその回転軸が一定距離離れている。偏向器としてはポリゴンミラーや回転単面鏡、回転２面鏡等を用いることができる。
「第３光学系」は、偏向器により偏向された複数の偏向ビームを、これら複数の偏向ビームに共通の被走査面に向けて集光させ、被走査面の複数走査線を略等速的に走査する光学系であって、１以上のレンズを含む。即ち、第３光学系は、単一のレンズで構成することもできるし、２枚以上のレンズで構成することもでき、１以上のレンズのほかに、結像ミラー（結像機能を持つミラー）を有することもできる。
そして、第２光学系側からの複数ビームは、第３光学系における主走査方向の同じ側から偏向反射面に向かい、かつ、第２光学系から射出して偏向反射面に入射する複数のビームのうち少なくとも２つは偏向回転面内で開き角を有する。
「偏向回転面」は、偏向器における「偏向反射面の回転軸に直交する平面」を云い、上記「開き角」は、上記複数のビームのうちの少なくとも２つのビームの主光線を偏向回転面に、回転軸方向から射影した射影成分が、偏向反射面の側から第２光学系の側へ向かって、即ち、入射方向と逆方向に向かって「末広がりに開く角」をいう。
第３光学系の少なくとも１つの面（レンズ面もしくはミラー面）は、上記少なくとも２つのビームについて「副走査像面湾曲を補正するように、副走査曲率半径の主走査方向の変化が、対称軸を持たない非対称な形状」となっている。
第３光学系に含まれる結像素子の面には特殊な面形状が含まれる。このため、これら結像素子においては、面形状の対称軸としての光軸が存在するとは限らない。そこで、主走査方向に就き座標：Ｙ、副走査方向に就き座標：Ｚとして、これらに直行する方向の座標軸：Ｘを考え、上記結像素子の面形状をＸ＝ｆ（Ｙ，Ｚ）と考え、面形状の中央部分にＸ軸を設定し、このＸ軸と面形状の交点位置をＹ，Ｚ座標の０点とするとき、上記Ｘ軸をもって「光軸」とする。結像素子が、レンズであるときには、その両面に関するＸ軸が共通化され、したがって、この共通化されたＸ軸が光軸である。レンズ面では、Ｘ軸がＹ，Ｚ座標に関する原点であり、この原点位置を「レンズ面の頂点」と呼べば、レンズ光軸は「レンズ両面の頂点を結ぶ直線」である。
このように面形状を考えるとき、ＸＹ面を「主走査断面」と呼び、主走査断面内における面形状を「主走査断面形状」という。また、ＸＺ面に平行な面を「副走査断面」と呼び、この副走査断面内における面形状を「副走査断面形状」と呼ぶ。副走査断面形状における曲率半径が上記「副走査曲率半径」である。
副走査曲率半径の主走査方向における変化が「対称軸を持たない」とは、副走査曲率半径をｒｓ(Ｙ)とするとき、ｒｓ(Ｙ)が対称軸を持たないことを云う。
なお、この発明のマルチビーム走査装置は、偏向器と被走査面との間に、第３光学系のほかに、光学系のレイアウトに応じて、光路屈曲用の折り返しミラーを１面以上有することができる。
以上の構成は、請求項１、２記載のマルチビーム走査装置に共通の構成であり、請求項１、２記載のマルチビーム走査装置の各特徴については後述する。
【０００６】
上記のマルチビーム走査装置において、第３光学系の少なくとも１つの面（少なくとも２つのビームについて副走査像面湾曲を補正するように副走査曲率半径の主走査方向の変化が対称軸を持たない面と同じ面でも、異なる面でもよい）は、その主走査断面形状が、上記少なくとも２つのビームについて主走査像面湾曲（主走査方向の像面湾曲を云う）を補正するように、対称軸を持たない形状とすることができる（請求項４）。
次に、偏向器により偏向された各ビームの主光線が、被走査面上の走査線の方向と直交する状態を考える。ここで云う「主光線が、被走査面上の走査線の方向と直交する」とは、上記主光線が、第３光学系の結像作用の影響を受けない状態において、走査線の方向と直交する状態を云い、第３光学系を除いた状態において、マルチビーム走査装置の装置空間に対して一義的に定まる。
そこで、請求項１または２記載のマルチビーム走査装置において、偏向器により偏向された各ビームの主光線が、被走査面上の走査線の方向と直交するときの各主光線を「基準線」とするとき、第３光学系の少なくとも１つの結像素子（レンズもしくは結像ミラー）を、その光軸が、全ての基準線からみて「第２光学系側から偏向反射面に向かう光束側」にシフト（平行移動）するようにして配備することができる（請求項５）。全ての基準線は、これを前記「偏向回転面」に偏向器の回転軸方向から射影すれば、互いに平行になるが、特殊な場合として、全ての基準線もしくは一部の基準線の射影が互いに重なり合う場合も含まれる。
【０００７】
上記請求項１または２または３または４または５記載のマルチビーム走査装置において、第３光学系の、少なくとも１つの結像素子（レンズまたは結像機能を持つミラー）を、基準線に対して、偏向回転面内でチルトして（光軸を偏向回転面内で基準線に対して傾けて）配備することができる（請求項６）。
請求項１記載のマルチビーム走査装置においては、上記開き角を有する２つのビームのうちの１つのビームの、両最周辺像高での副走査結像位置（副走査像面湾曲量）をS1(+)，S1(-)、他の１つのビームの両最周辺像高での副走査結像位置をS2(+)，S2(-)とするとき、これらが条件：
(S1(+)-S1(-))×(S2(+)-S2(-))＜0 （１）
を満足する。
また請求項２記載のマルチビーム走査装置においては、上記開き角を有する２つのビームのうちの１つのビームの、両最周辺像高での主走査結像位置（主走査像面湾曲量）をM1(+)，M1(-)、他の１つのビームの両最周辺像高での主走査結像位置をM2(+)，M2(-)とするとき、こられが条件：
(M1(+)-M1(-))×(M2(+)-M2(-))＜0 （２）
を満足する。
請求項３記載のマルチビーム走査装置においては、この条件（２）とともに、上記の条件（１）が満足される。
上記請求項１〜６の任意の１に記載のマルチビーム走査装置において、複数の光源を「２つの半導体レーザ」とし、第２光学系を「２つの半導体レーザからのビームに共通化されたシリンダレンズ」とし、偏向器を「ポリゴンミラー」とすることができる（請求項７）。また、請求項１〜７の任意の１に記載のマルチビーム走査装置において、第３光学系を２枚のレンズにより構成することができる（請求項８）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１において、符号１，２は「複数の光源」としての２個の半導体レーザ（以下、ＬＤと略記する）を示している。符号３，４は「複数の第１光学系」としてのカップリングレンズを示す。符号５は「第２光学系」としてのシリンダレンズを示し、符号７は「偏向器」としてのポリゴンミラー、符号７Ｂは偏向反射面、符号７Ａは偏向反射面７Ｂの「回転軸」を示している。
符号１１，１２は第３光学系を構成する２個のレンズを示す。以下、レンズ１１を「第１レンズ」、レンズ１２を「第２レンズ」と称する。符号２０は「被走査面」を示す。被走査面２０は、実体的には「光導電性の感光体の感光面」である。また、第１レンズ１１、第２レンズ１２のそれぞれにつき、偏向反射面側の面を「第１面」、被走査面２０側の面を「第２面」という。
図１の図面は、偏向反射面７Ｂの回転軸７Ａに直交する「偏向回転面」を示している。ＬＤ１，２から放射された各ビームは、対応するカップリングレンズ３，４により以後の光学系に適合するビーム形態に変換される。カップリングされた各ビームは、前述の如く、平行光束となってもよいし、発散性もしくは収束性の光束となることもできるが、この実施の形態では、後述の具体的な実施例に示すように「弱い収束性の光束」とされる。
カップリングされた２ビームはシリンダレンズ５に入射し、副走査方向（図面に直交する方向）に収束され、偏向反射面７Ｂの近傍で、主走査方向に長く、略線状に集光する。
【０００９】
第２光学系であるシリンダレンズ５側から偏向反射面７Ｂに入射してくる２ビームは、偏向反射面７Ｂに向かうに連れて互いに次第に近接する。即ち、偏向反射面７Ｂへ向かって入射してくる２ビームの主光線は、偏向反射面７の側からシリンダレンズ５の方へ向かって、開き角：γで末広がりに広がる。
図１に示す直線Ｌ１，Ｌ２は「基準線」である。基準線Ｌ１は、ＬＤ１から偏向反射面７に入射して反されたビームの主光線が、第３光学系の光学作用を受けないとしたときに、被走査面２０における走査線の方向に直交するときの主光線に合致した仮想的な直線であり、基準線Ｌ２は、ＬＤ１から偏向反射面７に入射して反されたビームの主光線が、第３光学系の光学作用を受けないとしたときに、被走査面２０における走査線の方向に直交するときの主光線に合致した仮想的な直線である。これら基準線Ｌ１，Ｌ２は、マルチビーム走査装置の装置空間に対して一義的に定まる。
図１において、記号：Δ１，Δ２は、第１レンズの基準線Ｌ１，Ｌ２に対するシフト量を表し、記号：αは第１レンズの、偏向回転面内におけるチルト量を表す。同様に、記号：Δ１’，Δ２’は、第２レンズの基準線Ｌ１，Ｌ２に対するシフト量を表し、記号：α’は第２レンズの、偏向回転面内におけるチルト量を表す。
偏向反射面７Ｂが回転軸７Ａの回りに等速回転すると、偏向反射面７Ｂにより反射された２ビームは、偏向回転面内で相前後して等角速度的に偏向しつつ、第１，第２レンズ１１，１２を透過し、第１，第２レンズの作用により、被走査面２０に向かって集光し、被走査面上にスポットを形成する。各ビームが被走査面２０上に形成するスポットは、互いに、主・副走査方向に分離しており、被走査面２０における２走査線を走査する。２つのスポットを副走査方向において互いに分離するため、ＬＤ１，２からのビームは、偏向回転面上に配備されたカップリングレンズ３，４の光軸に対し、互いに逆向きに微小距離ずれている。
【００１０】
即ち、上に実施の形態を説明したマルチビーム走査装置は、複数の光源１，２と、これら複数の光源をそれぞれ以後の光学系にカップリングする複数の第１光学系３，４と、複数の第１光学系からの各ビームを、主走査方向に長く略線状に集光する第２光学系５と、各ビームの略線状の集光部の近傍に偏向反射面７Ｂを有し、第２光学系５側からの複数ビームを等角速度的に偏向し、偏向反射面７Ｂとその回転軸７Ａが一定距離離れている偏向器７と、偏向器により偏向された複数の偏向ビームを被走査面２０に向けて集光させ、被走査面の複数走査線を略等速的に走査する光学系であって、１以上のレンズ１１，１２を含む第３光学系とを有し、第２光学系５側からの複数ビームは、第３光学系における主走査方向の同じ側（図１の上方）から偏向反射面７に向かい、かつ、第２光学系５から射出して偏向反射面に入射する複数のビームのうち少なくとも２つは偏向回転面内で開き角：γを有する。そして、少なくとも２つのビームについて副走査像面湾曲を補正するように、第３光学系の少なくとも１つの面の、副走査曲率半径の主走査方向の変化が、対称軸を持たない非対称なものとして構成されるのである（請求項１、２）。
また、上記実施の形態では、複数の光源が２つの半導体レーザ１，２であり、第２光学系５が、２つの半導体レーザ１，２からのビームに共通化されたシリンダレンズであり、偏向器がポリゴンミラーである（請求項７）。そして、第３光学系は２枚のレンズ１１，１２により構成されている（請求項８）。
【００１１】
図２は、偏向器における偏向反射面７Ｂの態位による偏向ビームの主光線の状態を＋側周辺部と−側周辺部とについて示したものである。偏向反射面が、符号７Ｂで示す態位のときに、入射ビームの主光線がＣ点に入射し、反射ビームの主光線が「基準線」に合致するものとする。偏向反射面７Ｂの態位が、図の７Ｂ’や、７Ｂ''の場合には、反射ビーム主光線は、図の、周辺ビーム(＋)主光線、周辺ビーム(−)主光線のようになる。
図２から明らかなように、偏向ビームは、＋側でも−側でも、偏向反射面７Ｂによる反射点が、Ｃ点よりも、図の右側（第３光学系のある側）へずれることが分かる。入射ビームが、Ｃ点において「主走査方向に長く略線状に集光する」ものとすると、この集光部は（偏向反射面での反射により）周辺ビームでは、やはり図の右側へずれる。第３光学系の副走査方向の結像機能において、物点となるのは上記集光部であるから、仮に、第３光学系の結像機能が基準軸に対して主走査方向に対称的に設定されているとすると、上記集光部がＣ点からずれると、第３光学系による偏向ビームの副走査方向の結像点が集光点が第３光学系の縱倍率に応じてずれることになり、副走査像面湾曲が劣化する。このような像面湾曲劣化は、第３光学系を主走査対応方向へシフトさせたり、偏向回転面内でチルトさせたりすることにより、軽減させることができることが知られている。
【００１２】
前述したように、シングルビーム走査装置においては、上記の如きサグを考慮して第３光学系の設計を行い、第３光学系中に、副走査曲率半径の主走査方向の変化が対称軸を持たず「非対称に変化」する面を１以上採用することにより、サグの影響を軽減ないし除去することが可能である。しかし、図１に示したような実施の形態において、ＬＤ１からのビームに対してこのような方法でサグの影響を補正すると、ＬＤ２からのビームに対しては却ってサグの影響が大きくなり、光学特性の劣化が著しくなる。
そこで、この発明では、開き角を有する少なくとも２つのビームについて、開き角を有することによる各ビームの偏向反射面でのサグの影響を軽減するように副走査像面湾曲を補正するために、上記第３光学系の少なくとも１つの面の、副走査曲率半径の主走査方向の変化が、対称軸を持たない非対称なものとするのである。
また、主走査方向に関しても上記サグの影響を軽減するように上記各ビームの主走査像面湾曲が補正される（請求項２）。
上に説明した実施の形態の場合に即して具体的に説明すると、ＬＤ１，２からのビームに対するサグ量は、各ビームが被走査面上に形成するスポットの像高：Ｙに対する関数として定まる。
そこで、ＬＤ１からのビームに対するサグをＳ１(Ｙ)とし、ＬＤ２からのビームに対するサグをＳ２(Ｙ)とすると、前述の通り、一般的にＳ１(Ｙ)≠Ｓ２(Ｙ)である。そこで、例えば「Ｓ(Ｙ)＝｛Ｓ１(Ｙ)＋Ｓ２(Ｙ)｝／２」というものを考えてみると、Ｓ(Ｙ)は、ＬＤ１，２からの各ビームのサグを平均したものである。この平均されたサグ：Ｓ(Ｙ)に基づく光学特性、特に副走査像面湾曲を十分補正できるように第３光学系を設計すると、サグ：Ｓ１(Ｙ)，Ｓ２(Ｙ)の影響はＳ(Ｙ)に対するものほどには補正されないが、サグ：Ｓ１(Ｙ)，Ｓ２(Ｙ)の影響は、それぞれ同程度に補正されると考えられる。
あるいは、Ｓ(Ｙ)として「｛ａ・Ｓ１(Ｙ)＋ｂ・Ｓ２(Ｙ)｝／（ａ＋ｂ）」を考え、ａ，ｂの組合せに応じて複数種のＳ(Ｙ)を求め、これら複数種のＳ(Ｙ)につき、副走査像面湾曲を補正し、各場合のうちでＬＤ１，２からのビームに対するサグの影響が最もよく補正されるように第３光学系を設計することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、図１に示した実施の形態に関する具体的な実施例を３例挙げる。
複数の光源としての２個のＬＤ１，２から射出するビームを、それぞれビーム１，ビーム２とする。
図１において、偏向反射面７Ｂに入射するビーム１と基準線Ｌ１とがなす角は６０度、偏向反射面７Ｂに入射するビーム２と基準線Ｌ２とがなす角は６３．６度である。従って、ビーム１，２の開き角：γ＝３．６度である。
ビーム１，２は共に、カップリングされた後の光束形態が収束光束である。この収束光束が、以後の光学系の作用を受けないとしたとき、自然に集光する点を「自然集光点」という。ビーム１，２に対する自然集光点は、偏向反射面７Ｂから基準線Ｌ１，Ｌ２の方向において、被走査面側へ向かって１８６０ｍｍの距離の位置にある。
偏向器としてのポリゴンミラー７は、偏向反射面数：６で、回転中心７Ａから偏向反射面７Ｂまでの距離（内接円半径）が１８ｍｍのものである。
ビーム１の主光線が、偏向反射面７Ｂにより基準線Ｌ１として反射されるときの、ビーム１の偏向反射面７Ｂへの入射角は、偏向回転面内において３０度、ビーム２の主光線が、偏向反射面７Ｂにより基準線Ｌ２（偏向回転面内において基準線Ｌ１と平行である）として反射されるときの、ビーム２の偏向反射面７Ｂへの入射角は、偏向回転面内において３１．８度である。
第２光学系であるシリンダレンズ５は、ビーム１，２に対して共通であり、以下のデータにより特定される。
第１面（入射側面）の副走査曲率半径：Ｒ（シリンダ面）＝２４ｍｍ
第２面（偏向器側面）：平面
中心肉厚：３ｍｍ
使用波長での屈折率：１．５１３７５
偏向器７により反射されたビーム１，２の主光線が基準線Ｌ１，Ｌ２と一致するときのビーム１の、シリンダレンズ５から偏向反射面７Ｂまでの距離：４３．６ｍｍ、ビーム２の、シリンダレンズ５から偏向反射面７Ｂまでの距離：４３．６ｍｍである。シリンダレンズ５の光軸は、偏向面７Ｂに向かうビーム１，２に対して副走査方向に±１．８度傾いており、ビーム１，２に対して共通に用いることができる。即ち、シリンダレンズ５を透過して偏向反射面７Ｂに向かうビーム１の主光線は、シリンダレンズ５の光軸に対して、副走査方向に＋１．８度傾き、同じくビーム２の主光線は、シリンダレンズ５の光軸に対して、副走査方向に−１．８度傾いている。
以上、２個の光源から偏向器であるポリゴンミラーまでの光学系部分を説明したが、この光学系部分は、以下に挙げる実施例１〜３に共通である。なお、各実施例において、長さの次元を持つものの単位は「ｍｍ」である。
【００１４】
実施例１
第３光学系における第１レンズの第１面は「共軸非球面」であり、光軸方向の座標：Ｘ、光軸に直交する面内における頂点からの距離：ｒ（≧０）、近軸曲率半径：R1、円錐定数：K1，高次の係数：R1A3，R1A4，R1A5，R1A6，…を用いて、以下の式（Ａ）で表現できる。
X=r2/[R1+R1・√｛1-(1+K1)r2/R12}]+R1A3・r3+R1A4・r4+R1A5・r5+・・(Ａ)第１レンズの第１面の、上記式におけるR1，K1，R1A3，R1A4，R1A5，R1A6，．．．は以下のように与えられる。
R1＝-174.41，K1＝-4.30 ，
R1A3＝ 1.500E-07
R1A4＝ 1.450E-08
R1A5＝-1.000E-11
R1A6＝-3.060E-11
R1A7＝ 0.000
R1A8＝-2.698E-13
R1A9＝ 1.400E-18
R1A10＝ 4.737E-17
R1A11＝-1.500E-20
R1A12＝ 6.760E-21
中心肉厚：Ｄ＝22.0ｍｍ
使用波長に対する屈折率：Ｎ＝1.52706 。
【００１５】
第１レンズの第２面は、主走査断面形状が非円弧形状であり、副走査断面形状は直線(パワー：０）となっている。
主走査断面形状の非円弧形状は、光軸方向の座標：Ｘ、頂点からの距離：Ｙ、近軸曲率半径：R、円錐定数：K、高次の係数：A3，A4，A5，A6，…として，以下の式（３）で表現できる。
X=Y2/[R+R・√｛1-(1+K)Y2/R2}]+A3・Y3+A4・Y4+A5・Y5+… (３)
第１レンズの第２面における主走査断面形状は、式（３）におけるR，K，A3，A4，A5，A6，…は、以下のように与えられる。
R＝-58.76，K＝-0.113 ，
A3＝-1.520E-07
A4＝ 4.977E-07
A5＝ 0.000
A6＝-5.799E-11
A7＝ 0.000
A8＝ 1.392E-14
A9＝ 0.000
A10＝-4.327E-17
A11＝ 1.900E-21
A12＝-1.000E-23
これから分かるように、第１レンズの第２面の主走査断面形状は、３次の係数：A3および１１次の係数：A11が０で無いため、Ｘ軸（光軸）に対して非対称で、対称軸を持たない。
なお、上の表記において、例えば「E-07」は、「１０~7」を意味し、この数値が直前の数値にかかるのである。
【００１６】
第３光学系の第２レンズは、両面とも「主走査断面形状が非円弧形状」であり、主走査断面形状は上記式（３）で表すことができる。
また、副走査曲率半径：rs(Y)は、主走査方向の座標をＹとして、Ｙ＝０（光軸位置）での曲率半径：RS0、係数：a1,a2,a3,a4,a5,....を用いて、次の式（４）で表現できる。
【００１７】
rs(Y)=RS0+a1・Y+a2・Y2+a3・Y3+a4・Y4+a5・Y5+… (４)
第２レンズの第１面の主走査断面形状
R＝-341.72，K＝-88.49 ，
A3＝-1.650E-07
A4＝-1.093E-07
A5＝ 0.000
A6＝-1.154E-11
A7＝ 0.000
A8＝-1.387E-15
A9＝ 0.000
A10＝ 2.570E-19
第２レンズの第１面の副走査曲率半径の主走査方向の変化
RS0＝-37.25
a1＝-3.000E-04
a2＝ 2.868E-03
a3＝ 1.312E-06
a4＝-9.056E-07
a5＝-2.529E-10
a6＝ 1.309E-11
a7＝-1.833E-13
a8＝ 2.564E-14
a9＝ 2.986E-17
a10＝-7.083E-18
a11＝ 1.541E-21
a12＝ 5.928E-22
中心肉厚：Ｄ＝3.5ｍｍ
使用波長での屈折率：Ｎ＝1.52706
第２レンズの第１面では、副走査曲率半径は奇数次の項が０でないため、主走査方向（Ｙ方向）において光軸に非対称に変化しており、副走査曲率半径の変化は対称軸をもたない。また、主走査断面形状の非円弧形状も奇数次の項が０でなく、従って、Ｘ軸に関して非対称で、対称軸を持たない。
【００１８】
第２レンズの第２面の主走査断面形状
R＝-680.32，K＝-79.39 ，
A3＝ 0.000E
A4＝-2.376E-07
A5＝ 0.000
A6＝-8.612E-12
A7＝ 0.000
A8＝-1.278E-16
A9＝ 0.000
A10＝ 1.268E-21
第２レンズの第２面の副走査曲率の主走査方向の変化
RS0＝-16.62
a1=a2=a3＝・・・＝0.0
これから分かるように、第２レンズの第２面では主走査断面形状の非円弧形状は、奇数次の項が０であるので光軸対称であり、副走査曲率半径はＹ方向に変化しない一定の値：RS0＝-16.62をとる。
【００１９】
基準線Ｌ１の偏向反射面での反射点と第１レンズ第１面との距離：45.6ｍｍ
第１レンズ第２面と第２レンズ第１面との距離：51.5ｍｍ
第２レンズ第２面と被走査面との距離：106.9ｍｍである。
【００２０】
また、基準線Ｌ１から第１レンズの第１面頂点までの距離：Δ1
基準線Ｌ２から第１レンズの第１面頂点までの距離：Δ2
基準線Ｌ１から第２レンズの第１面頂点までの距離：Δ1'
基準線Ｌ２から第２レンズの第１面頂点までの距離：Δ2'
(全て、偏向器７への入射光束側（図１の上方）をプラス方向とする。以下同じである）
基準線Ｌ１，Ｌ２に対する第１レンズの偏向面内の傾き角：α
基準線１，２に対する第２レンズの偏向面内の傾き角：α’
（反時計回りを正とする。以下同じである）
は、Δ1=-0.04ｍｍ,Δ2=0.00ｍｍ,Δ1'=-0.04ｍｍ,Δ2'=0.00ｍｍ,α＝0度,α’＝0度となり、第１レンズ、２の光軸は基準線Ｌ２と一致している。
上述の如く、第１レンズの第２面と、第２レンズの第１面とは非円弧形状を表す式(３)における高次係数に奇数項を用いており、従って、主走査断面形状は対称軸を持たない(請求項４)。
第１レンズの第２面における「X(Y)-X(-Y)」とＹの関係を図３に示す。この図から明らかなように「X(Y)-X(-Y)」は０ではなく、従って、Ｘ(Ｙ)は、Ｘ軸に対して非対称で対称軸を持たないことがわかる。このように、第３光学系内に非対称な主走査断面形状を含めることにより、主走査像面湾曲や等速性を、ビーム１およびビーム２に対して良好にすることができる。
また、実施例１では、M1(+)=-0.04,M1(-)=-0.03、M2(+)=-0.14,M2(-)=-0.15であり、(M1(+)-M1(-))×(M2(+)-M2(-))=-0.0001 ＜0となり、条件(２)を満足している（請求項２)。このことは、主走査像面湾曲の傾向が、ビーム１とビーム２とで互いに逆になることを意味している。
また上述のように、第２レンズの第１面は、(４)式の高次係数に奇数項を用いているので、副走査曲率半径が光軸に対して非対称に変化する（請求項１、２）。
第２レンズの第１面の副走査曲率半径：rs(Y)の主走査方向の変化につき「rs(Ｙ)-rs(-Ｙ)」のＹに関する変化を図４に示す。この図から、rs(Ｙ)≠rs(-Ｙ)であり、副走査曲率半径が光軸に対して非対称に変化し、対称軸を持たないことが分かる。このように、副走査曲率半径が主走査方向に非対称に変化する面を用いることにより、ビーム１，２に対して、副走査像面湾曲を良好にすることができる。
また、実施例１は、S1(+)=-0.35,S1(-)=-0.03,S2(+)=-0.07,S2(-)=-0.15で、(S1(+)-S1(-))×(S2(+)-S2(-))=-0.004 ＜ 0であり、条件式(１)を満足する（請求項１、３）。このことは、副走査像面湾曲の傾向が、ビーム１とビーム２とで互いに逆になることを意味している。
実施例１に関する像面湾曲及び等速性（理想像高からのずれ量×100／理想像向(％)）を図７に示す。図から明らかなように、主・副走査像面湾曲、等速性とも、ビーム１，２に対して極めて良好である。なお、像面湾曲は、破線が主走査像面湾曲、実線が副走査像面湾曲である。
【００２１】
実施例２
第３光学系の第１レンズの第１面は共軸非球面であり、前記共軸非球面の式（Ａ）で表される。
第１レンズの第１面の、上記式におけるR1，K1，R1A3，R1A4，R1A5，R1A6，．．．は以下のように与えられる。
R1＝-174.41，K1＝-4.30 ，
R1A3＝ 0.000
R1A4＝ 1.410E-08
R1A5＝ 0.000
R1A6＝-3.060E-11
R1A7＝ 0.000
R1A8＝-2.700E-13
R1A9＝ 0.000
R1A10＝ 4.737E-17
R1A11＝ 0.000
R1A12＝ 6.560E-21
中心肉厚：Ｄ＝22.0ｍｍ
使用波長での屈折率：Ｎ＝1.52706 。
【００２２】
第１レンズの第２面は、主走査断面形状が非円弧形状であり、副走査断面形状は直線(パワー：０)となっている。
主走査断面内の非円弧形状は、前記式（３）で表現できる。
第１レンズの第２面における主走査断面形状は、式（３）におけるR，K，A3，A4，A5，A6，…は、以下のように与えられる。
R＝-58.8，K＝-0.113 ，
A3＝ 0.000
A4＝ 4.977E-07
A5＝ 0.000
A6＝-5.799E-11
A7＝ 0.000
A8＝ 1.392E-14
A9＝ 0.000
A10＝-4.327E-17
これから分かるように、第１レンズの第２面の主走査断面形状は奇数次の項が０であるため、光軸に関して対称であり、光軸は対称軸である。
【００２３】
第２レンズは両面とも主走査断面形状が非円弧形状であり、これらは前記式(３)で表現できる。副走査曲率半径の主走査方向の変化は、前記式（４）で表現できる。
【００２４】
第２レンズの第１面の主走査断面形状
R＝-341.72，K＝-88.49，
A3＝ 0.000
A4＝-1.093E-07
A5＝ 0.000
A6＝-1.154E-11
A7＝ 0.000
A8＝-1.387E-15
A9＝ 0.000
A10＝ 2.570E-19
従って、第２レンズの第１面の主走査断面形状は光軸対称形状である。
【００２５】
第２レンズの副走査曲率半径の主走査方向の変化
RS0＝-37.25
a2＝ 2.868E-03
a3＝ 1.550E-06
a4＝-9.056E-07
a5＝-2.529E-10
a6＝ 1.309E-11
a7＝-1.833E-13
a8＝ 2.564E-14
a9＝ 2.986E-17
a10＝-7.083E-18
a11＝ 1.541E-21
a12＝ 5.928E-22
中心肉厚：Ｄ＝ 3.5ｍｍ
使用波長での屈折率：Ｎ＝1.52706
これから分かように、第２レンズの第２面における副走査曲率半径は、光軸に対して非対称であり、対称軸を持たない形状である。
【００２６】
第２レンズの第２面の主走査断面形状
R＝-680.32，K＝-79.39，
A3＝ 0.000E
A4＝-2.376E-07
A5＝ 0.000
A6＝-8.612E-12
A7＝ 0.000
A8＝-1.278E-16
A9＝ 0.000
A10＝ 1.268E-21
従って、第２レンズの第１面の主走査断面形状は光軸対称形状である。
【００２７】
第２レンズの副走査曲率半径の主走査方向の変化
RS0＝-16.62，a1=a2=a3=・・・=0.0
第２レンズの第２面で、主走査断面形状の非円弧形状は、奇数次の項が０であるので光軸対称であり、副走査曲率半径は、Ｙ方向に変化しない一定の値：RS0＝-16.62をとる。
基準線Ｌ１の偏向反射面での反射点と第１レンズ第１面との距離：45.6ｍｍ
第１レンズ第２面と第２レンズ第１面との距離：51.5ｍｍ
第２レンズ第２面と被走査面との距離：106.9ｍｍ、である。
【００２８】
第２レンズの第１面は(４)式の高次係数に奇数項を用いており、副走査曲率半径は、光軸に対して非対称に変化している（請求項１）。
図５に、第２レンズ第１面の副走査曲率半径に関し「rs(Y)-rs(-Y)」のＹに対する変化を示す。この図からも、副走査曲率半径の主走査方向の変化が光軸に対して非対称で、対称軸を持たない形状であることがわかる。
基準線Ｌ１から第１レンズの第１面頂点までの距離：Δ1
基準線Ｌ２から第１レンズの第１面頂点までの距離：Δ2
基準線Ｌ１から第２レンズの第１面頂点までの距離：Δ1'
基準線Ｌ２から第２レンズの第１面頂点までの距離：Δ2'
基準線Ｌ１，Ｌ２に対する第１レンズの偏向面内の傾き角：α
基準線Ｌ１，Ｌ２に対する第２レンズの偏向面内の傾き角：α’
は、Δ1=0.96ｍｍ，Δ2=1.00ｍｍ，Δ1'=0.96ｍｍ，Δ2'=1.00ｍｍ，α＝0度，
α’＝0度であり、第１レンズ，２とも、基準線Ｌ１、Ｌ２の両方に対して偏向反射面に向かう光束側にシフトしている（請求項５）。
【００２９】
このように、第３光学系のレンズの少なくとも１つを、全ての基準線に対して入射光束側にシフトすることにより、光学特性を良好に補正できる。もちろん、実施例１に示したように、シフトを行わず、面の非対称性のみによっても補正は可能だが、シフトを組み合わせることにより、設計の自由度が増大し、補正が容易になる。
図８に、実施例２に関する像面湾曲と等速性を示す。この図は、図７に倣って描かれている。実施例２では、第１レンズ，２のシフトと、第２レンズの第１面における「副走査曲率半径の主走査方向に非対称な変化」との組合せにより図８に示すように、主・副走査方向についてビーム１，２とも像面湾曲・等速性が良好に補正される。また、実施例２では、主走査断面形状は対称軸を有している。
また、M1(+)=-0.09,M1(-)=0.00,M2(+)=-0.17,M2(-)=-0.21で、(M1(+)-M1(-))×(M2(+)-M2(-))=-0.0036 ＜ 0となり、条件(２)を満足する（請求項２）。
さらに、S1(+)=-0.25,S1(-)=-0.13,S2(+)=0.03,S2(-)=-0.25で、(S1(+)-S1(-))×(S2(+)-S2(-))=-0.0336 ＜ 0となり、条件式(１)を満足する（請求項１、３)。
即ち、主・副走査像面湾曲の傾向は、ビーム１とビーム２とで互いに逆になっている。
【００３０】
実施例３
第３光学系の第１レンズの第１面は共軸非球面であり、前記式（Ａ）で表される。
第１レンズの第１面の、上記式におけるR1，K1，R1A3，R1A4，R1A5，R1A6，．．．は以下のように与えられる。
R1＝-174.41，K1＝-4.30，
R1A3＝ 0.000
R1A4＝ 1.410E-08
R1A5＝ 0.000
R1A6＝-3.060E-11
R1A7＝ 0.000
R1A8＝-2.700E-13
R1A9＝ 0.000
R1A10＝ 4.737E-17
R1A11＝ 0.000
R1A12＝ 6.560E-21
中心肉厚：Ｄ＝22.0ｍｍ
使用波長での屈折率：Ｎ＝1.52706 。
【００３１】
第１レンズの第２面は、主走査断面形状が非円弧形状であり、副走査断面形状は直線(パワー：０）となっている。
主走査断面形状の非円弧形状は前記式（３）で表すことができる。
第１レンズの第２面における主走査断面形状は、式（３）におけるR，K，A3，A4，A5，A6，…は、以下のように与えられる。
R＝-58.8，K＝-0.113 ，
A3＝ 0.000
A4＝ 4.977E-07
A5＝ 0.000
A6＝-5.799E-11
A7＝ 0.000
A8＝ 1.392E-14
A9＝ 0.000
A10＝-4.327E-17
第１レンズの第２面の主走査断面形状は奇数次の項が０であるため、光軸に関して対称であり、光軸は対称軸である。
【００３２】
第２レンズは両面とも主走査断面形状が非円弧形状であり、これらは前記の式(３)で表現できる。副走査曲率半径の主走査方向の変化は、前記式（４）で表現できる。
第２レンズの第１面の主走査断面形状
R＝-341.72，K＝-88.49 ，
A3＝ 0.000
A4＝-1.093E-07
A5＝ 0.000
A6＝-1.154E-11
A7＝ 0.000
A8＝-1.387E-15
A9＝ 0.000
A10＝ 2.570E-19
第２レンズの第１面の主走査断面形状は奇数次の項を含まないので、光軸対称形状である。
【００３３】
第２レンズの第１面の副走査曲率半径の主走査方向の変化
RS0＝-37.25
a2＝ 2.868E-03
a3＝ 1.312E-06
a4＝-9.056E-07
a5＝-2.529E-10
a6＝ 1.309E-11
a7＝-1.833E-13
a8＝ 2.564E-14
a9＝ 2.986E-17
a10＝-7.083E-18
a11＝ 1.541E-21
a12＝ 5.928E-22
中心肉厚：Ｄ＝ 3.5ｍｍ
使用波長での屈折率：Ｎ＝1.52706
これから分かるように、第２レンズの第２面における副走査曲率半径は、光軸に対して非対称であり、対称軸を持たない。
【００３４】
第２レンズの第２面の主走査断面形状
R＝-680.32，K＝-79.39 ，
A3＝ 0.000E
A4＝-2.376E-07
A5＝ 0.000
A6＝-8.612E-12
A7＝ 0.000
A8＝-1.278E-16
A9＝ 0.000
A10＝ 1.268E-21
従って、第２レンズの第１面の主走査断面形状は光軸対称形状である。
第２レンズの第２面の副走査曲率半径の主走査方向の変化
RS0＝-16.62，a1=a2=a3=・・・=0.0
第２レンズの第２面では主走査断面形状の非円弧形状は、奇数次の項が０であるので、光軸対称であり、副走査曲率半径は、Ｙ方向に変化しない一定の値：RS0＝-16.62をとる。
基準線Ｌ１の偏向反射面での反射点と第１レンズ第１面との距離：45.6ｍｍ 第１レンズ第２面と第２レンズ第１面との距離：51.5ｍｍ
第２レンズ第２面と被走査面との距離：106.9ｍｍ、である。
第２レンズの第１面は(４)式の高次係数に奇数項を用いており、副走査曲率半径が光軸に非対称で、対称軸を持たない形状である(請求項１)。
【００３５】
図６に、第２レンズ第１面の、副走査曲率半径に関する「rs(Y)-rs(-Y)」のＹに対する変化を示す。この図からも、副走査曲率半径が主走査方向に非対称で対称軸を持たないことが分かる。
【００３６】
基準線Ｌ１から第１レンズの第１面頂点までの距離：Δ1
基準線Ｌ２から第１レンズの第１面頂点までの距離：Δ2
基準線Ｌ１から第２レンズの第１面頂点までの距離：Δ1'
基準線Ｌ２から第２レンズの第１面頂点までの距離：Δ2'
基準線Ｌ１，Ｌ２に対する第１レンズの偏向面内の傾き角：α
基準線Ｌ１，Ｌ２に対する第２レンズの偏向面内の傾き角：α’
は、Δ1=0.80ｍｍ，Δ2=0.84ｍｍ，Δ1'=0.71ｍｍ，Δ2'=0.75ｍｍ，α＝-0.04度，α’＝-0.17度であり、従って、第１，第２レンズとも、基準線Ｌ１，Ｌ２に対するシフトとチルトが与えられている。これらシフト、チルトと、上記レンズ形状により、主・副走査方向についてビーム１，２とも、像面湾曲及び等速性が良好に補正されている。なお、この例でも、主走査断面形状は、第１レンズ，第２レンズの第１，第２面とも光軸対称である。
また、M1(+)=-0.10,M1(-)=0.00,M2(+)=-0.18,M2(-)=-0.20で、(M1(+)-M1(-))×(M2(+)-M2(-))=-0.002 ＜ 0となり、条件式(２)を満足する（請求項２）。
S1(+)=-0.29,S1(-)=-0.08,S2(+)=-0.01,S2(-)=-0.20で、(S1(+)-S1(-))×(S2(+)-S2(-))=-0.0399 ＜ 0となり条件式(１)を満足する（請求項１、３)。
図９に、実施例３に関する像面湾曲および等速性を、図７に倣って示す。主・副走査方向についてビーム１，２とも、像面湾曲及び等速性が良好に補正されている。
なお、図１において、ＬＤ１，２の間に第３のＬＤを配備し、カップリングレンズ３，４の間に第３のカップリングレンズを配備して、第３のＬＤからのビームをカップリングするようにして、被走査面２０上に３つのスポットを形成し、３走査線を走査するようにできる。あるいはまた、図１において、ＬＤ１，２に、副走査方向（図面に直交する方向）に第３，第４のＬＤを配備し、カップリングレンズ３を第１，第３のＬＤに共用し、カップリングレンズ４を第２，第４のＬＤに共用することにより、被走査面上の４走査線を走査するようにすることもできる。
【００３７】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規なマルチビーム走査装置を実現できる。
この発明のマルチビーム走査装置は、上記の如く、複数ビームのうちの少なくとも２ビームにつき、サグの影響を考慮して像面湾曲や等速性を補正するので、サグの影響により像面湾曲や等速性の劣化の大きい２ビームにつき、像面湾曲や等速性を補正することにより、高密度化や高速化に適した良好なマルチビーム走査を実現できる。
この発明のマルチビーム走査装置は、高価なビーム合成プリズムによるビーム合成を行わないので、コストの低減化が可能である。
また、このマルチビーム走査装置では、複数の偏向ビームが主走査方向に分離するので、複数ビームを別個に同期検出することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のマルチビーム走査装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】偏向器によるサグを説明するための図である。
【図３】実施例１における第１レンズの第２面の主走査断面形状の非対称性を説明するための図である。
【図４】実施例１における第２レンズの第１面の副走査曲率半径の主走査方向に於ける変化の非対称性を説明するための図である。
【図５】実施例２における第２レンズの第１面の副走査曲率半径の主走査方向に於ける非対称性を説明するための図である。
【図６】実施例３における第２レンズの第１面の副走査曲率半径の主走査方向に於ける非対称性を説明するための図である。
【図７】実施例１のビーム１，２に関する像面湾曲および等速性を示す図である。
【図８】実施例２のビーム１，２に関する像面湾曲および等速性を示す図である。
【図９】実施例３のビーム１，２に関する像面湾曲および等速性を示す図である。
【符号の説明】
１ 光源としてのＬＤ
２ 光源としてのＬＤ
３ 第１光学系としてのカップリングレンズ
４ 第１光学系としてのカップリングレンズ
５ 第２光学系としてのシリンダレンズ
７ 偏向器としてのポリゴンミラー
７Ａ ポリゴンミラーの回転軸
７Ｂ ポリゴンミラーの偏向反射面
１１ 第３光学系の第１レンズ
１２ 第３光学系の第２レンズ
２０ 被走査面
【発明の属する技術分野】
この発明は、マルチビーム走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被走査面における複数走査線を同時に走査する「マルチビーム走査装置」が実用化されつつある。マルチビーム走査装置は、機械的な無理なしに走査による画像書込みを高速化できるメリットを有する。
ビーム（この明細書において「光ビーム」を意味する）を偏向する偏向器や走査光学系を「複数ビームに対して共通化」するために、同時に走査を行う複数のビームを「互いに近接したビーム群」として合成するビーム合成手段として、偏光分離膜を有する合成プリズムと１／２波長板を組み合わせたビーム合成手段が知られているが、合成プリズムや１／２波長板が高価であるため、マルチビーム走査装置の低コスト化の面で問題無しとしない。
このような高価なビーム合成手段を用いることなく、偏向器や走査光学系を複数ビームに共通化したマルチビーム走査装置が特開平９−１４６０２４号公報に開示されている。このマルチビーム走査装置では、複数光源からの各ビームは、互いに主走査方向において間隔を狭めつつ、偏向器の偏向反射面に入射するように構成されている。
【０００３】
ところで、ポリゴンミラーに代表される偏向器は、ビームを反射する偏向反射面と、その回転軸が合致せず、これらは所定距離離れている。また、所謂「面倒れ」を補正するため、一般に光源側からのビームは、偏向反射面の近傍に主走査方向に長い線状に集光される。
偏向反射面とその回転軸とが所定距離離れていると、偏向反射面の回転に伴い、上記線状の集光部と偏向反射面とが相対的にずれる「サグ」が不可避的に発生する。上記線状の集光部は、被走査面上のスポットに対する、副走査方向における物点であり、物点としての線状の集光部がサグにより変動すると、走査光学系の像面湾曲、特に副走査像面湾曲（副走査方向の像面湾曲を云う）が劣化し、リニアリティ等の等速性も劣化し、スポット径（被走査面上に形成されるスポットの径）が大きくなって解像度の高い書込みができなくなってしまう。
サグは、走査光学系の光軸に対して非対称に発生するので、サグによる像面湾曲の劣化を補正する方法として、走査光学系に含まれるレンズのレンズ面の形状を主・副走査方向とも非対称な形状とする方法が知られている（特開平１０−１４８８７８５号公報）。
マルチビーム走査装置において、上記特開平９−１４６０２４号公報開示のように光源側を構成し、面倒れ補正を行うため、各ビームを偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線状に集光させると、各偏向ビームに対してサグが発生することになる。
このとき発生するサグは偏向ビームごとに異なっている。このため、特開平１０−１４８８７８５号公報の補正方法を適用しても、１ビームに対しては像面湾曲の劣化を補正できても、他のビームでは、像面湾曲・等速性・スポット径等の光学特性はかえって劣化の程度がひどくなるのである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、マルチビーム走査装置に高価なビーム合成手段を用いず、各ビームにつき良好な光学特性を実現することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明のマルチビーム走査装置は、複数の光源と、複数の第１光学系と、第２光学系と、偏向器と、第３光学系とを有する。
「複数の光源」は、それぞれ独立にビームを放射する。
「複数の第１光学系」は、複数の光源をそれぞれ以後の光学系にカップリングする。即ち、複数の光源から放射されたビームの形態を、以後の光学系に適した光束形態とする。カップリング作用は、カップリング後のビームの形態を「平行光束」とするようなものでもよいし、「収束光束あるいは発散光束」とするようなものであってもよい。
第１光学系の数は、光源の数と同一でも良いし異なっても良い。例えば、光源の数が３である場合に、第１光学系の数を２とし、第１光学系の１つが、第１の光源をカップリングし、他の第１光学系が「第２および第３の光源をカップリングする」ようにすることもできる。
第２光学系は、複数の第１光学系からの各ビームを、主走査方向に長く、略線状に集光する。第２光学系としては、凸のシリンダレンズや凹シリンダミラーを用いることができるが、これに限らず、主・副走査方向にパワーを持つアナモフィックなレンズやミラーを用いることもできる。
「偏向器」は、各ビームの略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、第２光学系側からの複数ビームを等角速度的に偏向するものであるが、偏向反射面とその回転軸が一定距離離れている。偏向器としてはポリゴンミラーや回転単面鏡、回転２面鏡等を用いることができる。
「第３光学系」は、偏向器により偏向された複数の偏向ビームを、これら複数の偏向ビームに共通の被走査面に向けて集光させ、被走査面の複数走査線を略等速的に走査する光学系であって、１以上のレンズを含む。即ち、第３光学系は、単一のレンズで構成することもできるし、２枚以上のレンズで構成することもでき、１以上のレンズのほかに、結像ミラー（結像機能を持つミラー）を有することもできる。
そして、第２光学系側からの複数ビームは、第３光学系における主走査方向の同じ側から偏向反射面に向かい、かつ、第２光学系から射出して偏向反射面に入射する複数のビームのうち少なくとも２つは偏向回転面内で開き角を有する。
「偏向回転面」は、偏向器における「偏向反射面の回転軸に直交する平面」を云い、上記「開き角」は、上記複数のビームのうちの少なくとも２つのビームの主光線を偏向回転面に、回転軸方向から射影した射影成分が、偏向反射面の側から第２光学系の側へ向かって、即ち、入射方向と逆方向に向かって「末広がりに開く角」をいう。
第３光学系の少なくとも１つの面（レンズ面もしくはミラー面）は、上記少なくとも２つのビームについて「副走査像面湾曲を補正するように、副走査曲率半径の主走査方向の変化が、対称軸を持たない非対称な形状」となっている。
第３光学系に含まれる結像素子の面には特殊な面形状が含まれる。このため、これら結像素子においては、面形状の対称軸としての光軸が存在するとは限らない。そこで、主走査方向に就き座標：Ｙ、副走査方向に就き座標：Ｚとして、これらに直行する方向の座標軸：Ｘを考え、上記結像素子の面形状をＸ＝ｆ（Ｙ，Ｚ）と考え、面形状の中央部分にＸ軸を設定し、このＸ軸と面形状の交点位置をＹ，Ｚ座標の０点とするとき、上記Ｘ軸をもって「光軸」とする。結像素子が、レンズであるときには、その両面に関するＸ軸が共通化され、したがって、この共通化されたＸ軸が光軸である。レンズ面では、Ｘ軸がＹ，Ｚ座標に関する原点であり、この原点位置を「レンズ面の頂点」と呼べば、レンズ光軸は「レンズ両面の頂点を結ぶ直線」である。
このように面形状を考えるとき、ＸＹ面を「主走査断面」と呼び、主走査断面内における面形状を「主走査断面形状」という。また、ＸＺ面に平行な面を「副走査断面」と呼び、この副走査断面内における面形状を「副走査断面形状」と呼ぶ。副走査断面形状における曲率半径が上記「副走査曲率半径」である。
副走査曲率半径の主走査方向における変化が「対称軸を持たない」とは、副走査曲率半径をｒｓ(Ｙ)とするとき、ｒｓ(Ｙ)が対称軸を持たないことを云う。
なお、この発明のマルチビーム走査装置は、偏向器と被走査面との間に、第３光学系のほかに、光学系のレイアウトに応じて、光路屈曲用の折り返しミラーを１面以上有することができる。
以上の構成は、請求項１、２記載のマルチビーム走査装置に共通の構成であり、請求項１、２記載のマルチビーム走査装置の各特徴については後述する。
【０００６】
上記のマルチビーム走査装置において、第３光学系の少なくとも１つの面（少なくとも２つのビームについて副走査像面湾曲を補正するように副走査曲率半径の主走査方向の変化が対称軸を持たない面と同じ面でも、異なる面でもよい）は、その主走査断面形状が、上記少なくとも２つのビームについて主走査像面湾曲（主走査方向の像面湾曲を云う）を補正するように、対称軸を持たない形状とすることができる（請求項４）。
次に、偏向器により偏向された各ビームの主光線が、被走査面上の走査線の方向と直交する状態を考える。ここで云う「主光線が、被走査面上の走査線の方向と直交する」とは、上記主光線が、第３光学系の結像作用の影響を受けない状態において、走査線の方向と直交する状態を云い、第３光学系を除いた状態において、マルチビーム走査装置の装置空間に対して一義的に定まる。
そこで、請求項１または２記載のマルチビーム走査装置において、偏向器により偏向された各ビームの主光線が、被走査面上の走査線の方向と直交するときの各主光線を「基準線」とするとき、第３光学系の少なくとも１つの結像素子（レンズもしくは結像ミラー）を、その光軸が、全ての基準線からみて「第２光学系側から偏向反射面に向かう光束側」にシフト（平行移動）するようにして配備することができる（請求項５）。全ての基準線は、これを前記「偏向回転面」に偏向器の回転軸方向から射影すれば、互いに平行になるが、特殊な場合として、全ての基準線もしくは一部の基準線の射影が互いに重なり合う場合も含まれる。
【０００７】
上記請求項１または２または３または４または５記載のマルチビーム走査装置において、第３光学系の、少なくとも１つの結像素子（レンズまたは結像機能を持つミラー）を、基準線に対して、偏向回転面内でチルトして（光軸を偏向回転面内で基準線に対して傾けて）配備することができる（請求項６）。
請求項１記載のマルチビーム走査装置においては、上記開き角を有する２つのビームのうちの１つのビームの、両最周辺像高での副走査結像位置（副走査像面湾曲量）をS1(+)，S1(-)、他の１つのビームの両最周辺像高での副走査結像位置をS2(+)，S2(-)とするとき、これらが条件：
(S1(+)-S1(-))×(S2(+)-S2(-))＜0 （１）
を満足する。
また請求項２記載のマルチビーム走査装置においては、上記開き角を有する２つのビームのうちの１つのビームの、両最周辺像高での主走査結像位置（主走査像面湾曲量）をM1(+)，M1(-)、他の１つのビームの両最周辺像高での主走査結像位置をM2(+)，M2(-)とするとき、こられが条件：
(M1(+)-M1(-))×(M2(+)-M2(-))＜0 （２）
を満足する。
請求項３記載のマルチビーム走査装置においては、この条件（２）とともに、上記の条件（１）が満足される。
上記請求項１〜６の任意の１に記載のマルチビーム走査装置において、複数の光源を「２つの半導体レーザ」とし、第２光学系を「２つの半導体レーザからのビームに共通化されたシリンダレンズ」とし、偏向器を「ポリゴンミラー」とすることができる（請求項７）。また、請求項１〜７の任意の１に記載のマルチビーム走査装置において、第３光学系を２枚のレンズにより構成することができる（請求項８）。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１において、符号１，２は「複数の光源」としての２個の半導体レーザ（以下、ＬＤと略記する）を示している。符号３，４は「複数の第１光学系」としてのカップリングレンズを示す。符号５は「第２光学系」としてのシリンダレンズを示し、符号７は「偏向器」としてのポリゴンミラー、符号７Ｂは偏向反射面、符号７Ａは偏向反射面７Ｂの「回転軸」を示している。
符号１１，１２は第３光学系を構成する２個のレンズを示す。以下、レンズ１１を「第１レンズ」、レンズ１２を「第２レンズ」と称する。符号２０は「被走査面」を示す。被走査面２０は、実体的には「光導電性の感光体の感光面」である。また、第１レンズ１１、第２レンズ１２のそれぞれにつき、偏向反射面側の面を「第１面」、被走査面２０側の面を「第２面」という。
図１の図面は、偏向反射面７Ｂの回転軸７Ａに直交する「偏向回転面」を示している。ＬＤ１，２から放射された各ビームは、対応するカップリングレンズ３，４により以後の光学系に適合するビーム形態に変換される。カップリングされた各ビームは、前述の如く、平行光束となってもよいし、発散性もしくは収束性の光束となることもできるが、この実施の形態では、後述の具体的な実施例に示すように「弱い収束性の光束」とされる。
カップリングされた２ビームはシリンダレンズ５に入射し、副走査方向（図面に直交する方向）に収束され、偏向反射面７Ｂの近傍で、主走査方向に長く、略線状に集光する。
【０００９】
第２光学系であるシリンダレンズ５側から偏向反射面７Ｂに入射してくる２ビームは、偏向反射面７Ｂに向かうに連れて互いに次第に近接する。即ち、偏向反射面７Ｂへ向かって入射してくる２ビームの主光線は、偏向反射面７の側からシリンダレンズ５の方へ向かって、開き角：γで末広がりに広がる。
図１に示す直線Ｌ１，Ｌ２は「基準線」である。基準線Ｌ１は、ＬＤ１から偏向反射面７に入射して反されたビームの主光線が、第３光学系の光学作用を受けないとしたときに、被走査面２０における走査線の方向に直交するときの主光線に合致した仮想的な直線であり、基準線Ｌ２は、ＬＤ１から偏向反射面７に入射して反されたビームの主光線が、第３光学系の光学作用を受けないとしたときに、被走査面２０における走査線の方向に直交するときの主光線に合致した仮想的な直線である。これら基準線Ｌ１，Ｌ２は、マルチビーム走査装置の装置空間に対して一義的に定まる。
図１において、記号：Δ１，Δ２は、第１レンズの基準線Ｌ１，Ｌ２に対するシフト量を表し、記号：αは第１レンズの、偏向回転面内におけるチルト量を表す。同様に、記号：Δ１’，Δ２’は、第２レンズの基準線Ｌ１，Ｌ２に対するシフト量を表し、記号：α’は第２レンズの、偏向回転面内におけるチルト量を表す。
偏向反射面７Ｂが回転軸７Ａの回りに等速回転すると、偏向反射面７Ｂにより反射された２ビームは、偏向回転面内で相前後して等角速度的に偏向しつつ、第１，第２レンズ１１，１２を透過し、第１，第２レンズの作用により、被走査面２０に向かって集光し、被走査面上にスポットを形成する。各ビームが被走査面２０上に形成するスポットは、互いに、主・副走査方向に分離しており、被走査面２０における２走査線を走査する。２つのスポットを副走査方向において互いに分離するため、ＬＤ１，２からのビームは、偏向回転面上に配備されたカップリングレンズ３，４の光軸に対し、互いに逆向きに微小距離ずれている。
【００１０】
即ち、上に実施の形態を説明したマルチビーム走査装置は、複数の光源１，２と、これら複数の光源をそれぞれ以後の光学系にカップリングする複数の第１光学系３，４と、複数の第１光学系からの各ビームを、主走査方向に長く略線状に集光する第２光学系５と、各ビームの略線状の集光部の近傍に偏向反射面７Ｂを有し、第２光学系５側からの複数ビームを等角速度的に偏向し、偏向反射面７Ｂとその回転軸７Ａが一定距離離れている偏向器７と、偏向器により偏向された複数の偏向ビームを被走査面２０に向けて集光させ、被走査面の複数走査線を略等速的に走査する光学系であって、１以上のレンズ１１，１２を含む第３光学系とを有し、第２光学系５側からの複数ビームは、第３光学系における主走査方向の同じ側（図１の上方）から偏向反射面７に向かい、かつ、第２光学系５から射出して偏向反射面に入射する複数のビームのうち少なくとも２つは偏向回転面内で開き角：γを有する。そして、少なくとも２つのビームについて副走査像面湾曲を補正するように、第３光学系の少なくとも１つの面の、副走査曲率半径の主走査方向の変化が、対称軸を持たない非対称なものとして構成されるのである（請求項１、２）。
また、上記実施の形態では、複数の光源が２つの半導体レーザ１，２であり、第２光学系５が、２つの半導体レーザ１，２からのビームに共通化されたシリンダレンズであり、偏向器がポリゴンミラーである（請求項７）。そして、第３光学系は２枚のレンズ１１，１２により構成されている（請求項８）。
【００１１】
図２は、偏向器における偏向反射面７Ｂの態位による偏向ビームの主光線の状態を＋側周辺部と−側周辺部とについて示したものである。偏向反射面が、符号７Ｂで示す態位のときに、入射ビームの主光線がＣ点に入射し、反射ビームの主光線が「基準線」に合致するものとする。偏向反射面７Ｂの態位が、図の７Ｂ’や、７Ｂ''の場合には、反射ビーム主光線は、図の、周辺ビーム(＋)主光線、周辺ビーム(−)主光線のようになる。
図２から明らかなように、偏向ビームは、＋側でも−側でも、偏向反射面７Ｂによる反射点が、Ｃ点よりも、図の右側（第３光学系のある側）へずれることが分かる。入射ビームが、Ｃ点において「主走査方向に長く略線状に集光する」ものとすると、この集光部は（偏向反射面での反射により）周辺ビームでは、やはり図の右側へずれる。第３光学系の副走査方向の結像機能において、物点となるのは上記集光部であるから、仮に、第３光学系の結像機能が基準軸に対して主走査方向に対称的に設定されているとすると、上記集光部がＣ点からずれると、第３光学系による偏向ビームの副走査方向の結像点が集光点が第３光学系の縱倍率に応じてずれることになり、副走査像面湾曲が劣化する。このような像面湾曲劣化は、第３光学系を主走査対応方向へシフトさせたり、偏向回転面内でチルトさせたりすることにより、軽減させることができることが知られている。
【００１２】
前述したように、シングルビーム走査装置においては、上記の如きサグを考慮して第３光学系の設計を行い、第３光学系中に、副走査曲率半径の主走査方向の変化が対称軸を持たず「非対称に変化」する面を１以上採用することにより、サグの影響を軽減ないし除去することが可能である。しかし、図１に示したような実施の形態において、ＬＤ１からのビームに対してこのような方法でサグの影響を補正すると、ＬＤ２からのビームに対しては却ってサグの影響が大きくなり、光学特性の劣化が著しくなる。
そこで、この発明では、開き角を有する少なくとも２つのビームについて、開き角を有することによる各ビームの偏向反射面でのサグの影響を軽減するように副走査像面湾曲を補正するために、上記第３光学系の少なくとも１つの面の、副走査曲率半径の主走査方向の変化が、対称軸を持たない非対称なものとするのである。
また、主走査方向に関しても上記サグの影響を軽減するように上記各ビームの主走査像面湾曲が補正される（請求項２）。
上に説明した実施の形態の場合に即して具体的に説明すると、ＬＤ１，２からのビームに対するサグ量は、各ビームが被走査面上に形成するスポットの像高：Ｙに対する関数として定まる。
そこで、ＬＤ１からのビームに対するサグをＳ１(Ｙ)とし、ＬＤ２からのビームに対するサグをＳ２(Ｙ)とすると、前述の通り、一般的にＳ１(Ｙ)≠Ｓ２(Ｙ)である。そこで、例えば「Ｓ(Ｙ)＝｛Ｓ１(Ｙ)＋Ｓ２(Ｙ)｝／２」というものを考えてみると、Ｓ(Ｙ)は、ＬＤ１，２からの各ビームのサグを平均したものである。この平均されたサグ：Ｓ(Ｙ)に基づく光学特性、特に副走査像面湾曲を十分補正できるように第３光学系を設計すると、サグ：Ｓ１(Ｙ)，Ｓ２(Ｙ)の影響はＳ(Ｙ)に対するものほどには補正されないが、サグ：Ｓ１(Ｙ)，Ｓ２(Ｙ)の影響は、それぞれ同程度に補正されると考えられる。
あるいは、Ｓ(Ｙ)として「｛ａ・Ｓ１(Ｙ)＋ｂ・Ｓ２(Ｙ)｝／（ａ＋ｂ）」を考え、ａ，ｂの組合せに応じて複数種のＳ(Ｙ)を求め、これら複数種のＳ(Ｙ)につき、副走査像面湾曲を補正し、各場合のうちでＬＤ１，２からのビームに対するサグの影響が最もよく補正されるように第３光学系を設計することができる。
【００１３】
【実施例】
以下、図１に示した実施の形態に関する具体的な実施例を３例挙げる。
複数の光源としての２個のＬＤ１，２から射出するビームを、それぞれビーム１，ビーム２とする。
図１において、偏向反射面７Ｂに入射するビーム１と基準線Ｌ１とがなす角は６０度、偏向反射面７Ｂに入射するビーム２と基準線Ｌ２とがなす角は６３．６度である。従って、ビーム１，２の開き角：γ＝３．６度である。
ビーム１，２は共に、カップリングされた後の光束形態が収束光束である。この収束光束が、以後の光学系の作用を受けないとしたとき、自然に集光する点を「自然集光点」という。ビーム１，２に対する自然集光点は、偏向反射面７Ｂから基準線Ｌ１，Ｌ２の方向において、被走査面側へ向かって１８６０ｍｍの距離の位置にある。
偏向器としてのポリゴンミラー７は、偏向反射面数：６で、回転中心７Ａから偏向反射面７Ｂまでの距離（内接円半径）が１８ｍｍのものである。
ビーム１の主光線が、偏向反射面７Ｂにより基準線Ｌ１として反射されるときの、ビーム１の偏向反射面７Ｂへの入射角は、偏向回転面内において３０度、ビーム２の主光線が、偏向反射面７Ｂにより基準線Ｌ２（偏向回転面内において基準線Ｌ１と平行である）として反射されるときの、ビーム２の偏向反射面７Ｂへの入射角は、偏向回転面内において３１．８度である。
第２光学系であるシリンダレンズ５は、ビーム１，２に対して共通であり、以下のデータにより特定される。
第１面（入射側面）の副走査曲率半径：Ｒ（シリンダ面）＝２４ｍｍ
第２面（偏向器側面）：平面
中心肉厚：３ｍｍ
使用波長での屈折率：１．５１３７５
偏向器７により反射されたビーム１，２の主光線が基準線Ｌ１，Ｌ２と一致するときのビーム１の、シリンダレンズ５から偏向反射面７Ｂまでの距離：４３．６ｍｍ、ビーム２の、シリンダレンズ５から偏向反射面７Ｂまでの距離：４３．６ｍｍである。シリンダレンズ５の光軸は、偏向面７Ｂに向かうビーム１，２に対して副走査方向に±１．８度傾いており、ビーム１，２に対して共通に用いることができる。即ち、シリンダレンズ５を透過して偏向反射面７Ｂに向かうビーム１の主光線は、シリンダレンズ５の光軸に対して、副走査方向に＋１．８度傾き、同じくビーム２の主光線は、シリンダレンズ５の光軸に対して、副走査方向に−１．８度傾いている。
以上、２個の光源から偏向器であるポリゴンミラーまでの光学系部分を説明したが、この光学系部分は、以下に挙げる実施例１〜３に共通である。なお、各実施例において、長さの次元を持つものの単位は「ｍｍ」である。
【００１４】
実施例１
第３光学系における第１レンズの第１面は「共軸非球面」であり、光軸方向の座標：Ｘ、光軸に直交する面内における頂点からの距離：ｒ（≧０）、近軸曲率半径：R1、円錐定数：K1，高次の係数：R1A3，R1A4，R1A5，R1A6，…を用いて、以下の式（Ａ）で表現できる。
X=r2/[R1+R1・√｛1-(1+K1)r2/R12}]+R1A3・r3+R1A4・r4+R1A5・r5+・・(Ａ)第１レンズの第１面の、上記式におけるR1，K1，R1A3，R1A4，R1A5，R1A6，．．．は以下のように与えられる。
R1＝-174.41，K1＝-4.30 ，
R1A3＝ 1.500E-07
R1A4＝ 1.450E-08
R1A5＝-1.000E-11
R1A6＝-3.060E-11
R1A7＝ 0.000
R1A8＝-2.698E-13
R1A9＝ 1.400E-18
R1A10＝ 4.737E-17
R1A11＝-1.500E-20
R1A12＝ 6.760E-21
中心肉厚：Ｄ＝22.0ｍｍ
使用波長に対する屈折率：Ｎ＝1.52706 。
【００１５】
第１レンズの第２面は、主走査断面形状が非円弧形状であり、副走査断面形状は直線(パワー：０）となっている。
主走査断面形状の非円弧形状は、光軸方向の座標：Ｘ、頂点からの距離：Ｙ、近軸曲率半径：R、円錐定数：K、高次の係数：A3，A4，A5，A6，…として，以下の式（３）で表現できる。
X=Y2/[R+R・√｛1-(1+K)Y2/R2}]+A3・Y3+A4・Y4+A5・Y5+… (３)
第１レンズの第２面における主走査断面形状は、式（３）におけるR，K，A3，A4，A5，A6，…は、以下のように与えられる。
R＝-58.76，K＝-0.113 ，
A3＝-1.520E-07
A4＝ 4.977E-07
A5＝ 0.000
A6＝-5.799E-11
A7＝ 0.000
A8＝ 1.392E-14
A9＝ 0.000
A10＝-4.327E-17
A11＝ 1.900E-21
A12＝-1.000E-23
これから分かるように、第１レンズの第２面の主走査断面形状は、３次の係数：A3および１１次の係数：A11が０で無いため、Ｘ軸（光軸）に対して非対称で、対称軸を持たない。
なお、上の表記において、例えば「E-07」は、「１０~7」を意味し、この数値が直前の数値にかかるのである。
【００１６】
第３光学系の第２レンズは、両面とも「主走査断面形状が非円弧形状」であり、主走査断面形状は上記式（３）で表すことができる。
また、副走査曲率半径：rs(Y)は、主走査方向の座標をＹとして、Ｙ＝０（光軸位置）での曲率半径：RS0、係数：a1,a2,a3,a4,a5,....を用いて、次の式（４）で表現できる。
【００１７】
rs(Y)=RS0+a1・Y+a2・Y2+a3・Y3+a4・Y4+a5・Y5+… (４)
第２レンズの第１面の主走査断面形状
R＝-341.72，K＝-88.49 ，
A3＝-1.650E-07
A4＝-1.093E-07
A5＝ 0.000
A6＝-1.154E-11
A7＝ 0.000
A8＝-1.387E-15
A9＝ 0.000
A10＝ 2.570E-19
第２レンズの第１面の副走査曲率半径の主走査方向の変化
RS0＝-37.25
a1＝-3.000E-04
a2＝ 2.868E-03
a3＝ 1.312E-06
a4＝-9.056E-07
a5＝-2.529E-10
a6＝ 1.309E-11
a7＝-1.833E-13
a8＝ 2.564E-14
a9＝ 2.986E-17
a10＝-7.083E-18
a11＝ 1.541E-21
a12＝ 5.928E-22
中心肉厚：Ｄ＝3.5ｍｍ
使用波長での屈折率：Ｎ＝1.52706
第２レンズの第１面では、副走査曲率半径は奇数次の項が０でないため、主走査方向（Ｙ方向）において光軸に非対称に変化しており、副走査曲率半径の変化は対称軸をもたない。また、主走査断面形状の非円弧形状も奇数次の項が０でなく、従って、Ｘ軸に関して非対称で、対称軸を持たない。
【００１８】
第２レンズの第２面の主走査断面形状
R＝-680.32，K＝-79.39 ，
A3＝ 0.000E
A4＝-2.376E-07
A5＝ 0.000
A6＝-8.612E-12
A7＝ 0.000
A8＝-1.278E-16
A9＝ 0.000
A10＝ 1.268E-21
第２レンズの第２面の副走査曲率の主走査方向の変化
RS0＝-16.62
a1=a2=a3＝・・・＝0.0
これから分かるように、第２レンズの第２面では主走査断面形状の非円弧形状は、奇数次の項が０であるので光軸対称であり、副走査曲率半径はＹ方向に変化しない一定の値：RS0＝-16.62をとる。
【００１９】
基準線Ｌ１の偏向反射面での反射点と第１レンズ第１面との距離：45.6ｍｍ
第１レンズ第２面と第２レンズ第１面との距離：51.5ｍｍ
第２レンズ第２面と被走査面との距離：106.9ｍｍである。
【００２０】
また、基準線Ｌ１から第１レンズの第１面頂点までの距離：Δ1
基準線Ｌ２から第１レンズの第１面頂点までの距離：Δ2
基準線Ｌ１から第２レンズの第１面頂点までの距離：Δ1'
基準線Ｌ２から第２レンズの第１面頂点までの距離：Δ2'
(全て、偏向器７への入射光束側（図１の上方）をプラス方向とする。以下同じである）
基準線Ｌ１，Ｌ２に対する第１レンズの偏向面内の傾き角：α
基準線１，２に対する第２レンズの偏向面内の傾き角：α’
（反時計回りを正とする。以下同じである）
は、Δ1=-0.04ｍｍ,Δ2=0.00ｍｍ,Δ1'=-0.04ｍｍ,Δ2'=0.00ｍｍ,α＝0度,α’＝0度となり、第１レンズ、２の光軸は基準線Ｌ２と一致している。
上述の如く、第１レンズの第２面と、第２レンズの第１面とは非円弧形状を表す式(３)における高次係数に奇数項を用いており、従って、主走査断面形状は対称軸を持たない(請求項４)。
第１レンズの第２面における「X(Y)-X(-Y)」とＹの関係を図３に示す。この図から明らかなように「X(Y)-X(-Y)」は０ではなく、従って、Ｘ(Ｙ)は、Ｘ軸に対して非対称で対称軸を持たないことがわかる。このように、第３光学系内に非対称な主走査断面形状を含めることにより、主走査像面湾曲や等速性を、ビーム１およびビーム２に対して良好にすることができる。
また、実施例１では、M1(+)=-0.04,M1(-)=-0.03、M2(+)=-0.14,M2(-)=-0.15であり、(M1(+)-M1(-))×(M2(+)-M2(-))=-0.0001 ＜0となり、条件(２)を満足している（請求項２)。このことは、主走査像面湾曲の傾向が、ビーム１とビーム２とで互いに逆になることを意味している。
また上述のように、第２レンズの第１面は、(４)式の高次係数に奇数項を用いているので、副走査曲率半径が光軸に対して非対称に変化する（請求項１、２）。
第２レンズの第１面の副走査曲率半径：rs(Y)の主走査方向の変化につき「rs(Ｙ)-rs(-Ｙ)」のＹに関する変化を図４に示す。この図から、rs(Ｙ)≠rs(-Ｙ)であり、副走査曲率半径が光軸に対して非対称に変化し、対称軸を持たないことが分かる。このように、副走査曲率半径が主走査方向に非対称に変化する面を用いることにより、ビーム１，２に対して、副走査像面湾曲を良好にすることができる。
また、実施例１は、S1(+)=-0.35,S1(-)=-0.03,S2(+)=-0.07,S2(-)=-0.15で、(S1(+)-S1(-))×(S2(+)-S2(-))=-0.004 ＜ 0であり、条件式(１)を満足する（請求項１、３）。このことは、副走査像面湾曲の傾向が、ビーム１とビーム２とで互いに逆になることを意味している。
実施例１に関する像面湾曲及び等速性（理想像高からのずれ量×100／理想像向(％)）を図７に示す。図から明らかなように、主・副走査像面湾曲、等速性とも、ビーム１，２に対して極めて良好である。なお、像面湾曲は、破線が主走査像面湾曲、実線が副走査像面湾曲である。
【００２１】
実施例２
第３光学系の第１レンズの第１面は共軸非球面であり、前記共軸非球面の式（Ａ）で表される。
第１レンズの第１面の、上記式におけるR1，K1，R1A3，R1A4，R1A5，R1A6，．．．は以下のように与えられる。
R1＝-174.41，K1＝-4.30 ，
R1A3＝ 0.000
R1A4＝ 1.410E-08
R1A5＝ 0.000
R1A6＝-3.060E-11
R1A7＝ 0.000
R1A8＝-2.700E-13
R1A9＝ 0.000
R1A10＝ 4.737E-17
R1A11＝ 0.000
R1A12＝ 6.560E-21
中心肉厚：Ｄ＝22.0ｍｍ
使用波長での屈折率：Ｎ＝1.52706 。
【００２２】
第１レンズの第２面は、主走査断面形状が非円弧形状であり、副走査断面形状は直線(パワー：０)となっている。
主走査断面内の非円弧形状は、前記式（３）で表現できる。
第１レンズの第２面における主走査断面形状は、式（３）におけるR，K，A3，A4，A5，A6，…は、以下のように与えられる。
R＝-58.8，K＝-0.113 ，
A3＝ 0.000
A4＝ 4.977E-07
A5＝ 0.000
A6＝-5.799E-11
A7＝ 0.000
A8＝ 1.392E-14
A9＝ 0.000
A10＝-4.327E-17
これから分かるように、第１レンズの第２面の主走査断面形状は奇数次の項が０であるため、光軸に関して対称であり、光軸は対称軸である。
【００２３】
第２レンズは両面とも主走査断面形状が非円弧形状であり、これらは前記式(３)で表現できる。副走査曲率半径の主走査方向の変化は、前記式（４）で表現できる。
【００２４】
第２レンズの第１面の主走査断面形状
R＝-341.72，K＝-88.49，
A3＝ 0.000
A4＝-1.093E-07
A5＝ 0.000
A6＝-1.154E-11
A7＝ 0.000
A8＝-1.387E-15
A9＝ 0.000
A10＝ 2.570E-19
従って、第２レンズの第１面の主走査断面形状は光軸対称形状である。
【００２５】
第２レンズの副走査曲率半径の主走査方向の変化
RS0＝-37.25
a2＝ 2.868E-03
a3＝ 1.550E-06
a4＝-9.056E-07
a5＝-2.529E-10
a6＝ 1.309E-11
a7＝-1.833E-13
a8＝ 2.564E-14
a9＝ 2.986E-17
a10＝-7.083E-18
a11＝ 1.541E-21
a12＝ 5.928E-22
中心肉厚：Ｄ＝ 3.5ｍｍ
使用波長での屈折率：Ｎ＝1.52706
これから分かように、第２レンズの第２面における副走査曲率半径は、光軸に対して非対称であり、対称軸を持たない形状である。
【００２６】
第２レンズの第２面の主走査断面形状
R＝-680.32，K＝-79.39，
A3＝ 0.000E
A4＝-2.376E-07
A5＝ 0.000
A6＝-8.612E-12
A7＝ 0.000
A8＝-1.278E-16
A9＝ 0.000
A10＝ 1.268E-21
従って、第２レンズの第１面の主走査断面形状は光軸対称形状である。
【００２７】
第２レンズの副走査曲率半径の主走査方向の変化
RS0＝-16.62，a1=a2=a3=・・・=0.0
第２レンズの第２面で、主走査断面形状の非円弧形状は、奇数次の項が０であるので光軸対称であり、副走査曲率半径は、Ｙ方向に変化しない一定の値：RS0＝-16.62をとる。
基準線Ｌ１の偏向反射面での反射点と第１レンズ第１面との距離：45.6ｍｍ
第１レンズ第２面と第２レンズ第１面との距離：51.5ｍｍ
第２レンズ第２面と被走査面との距離：106.9ｍｍ、である。
【００２８】
第２レンズの第１面は(４)式の高次係数に奇数項を用いており、副走査曲率半径は、光軸に対して非対称に変化している（請求項１）。
図５に、第２レンズ第１面の副走査曲率半径に関し「rs(Y)-rs(-Y)」のＹに対する変化を示す。この図からも、副走査曲率半径の主走査方向の変化が光軸に対して非対称で、対称軸を持たない形状であることがわかる。
基準線Ｌ１から第１レンズの第１面頂点までの距離：Δ1
基準線Ｌ２から第１レンズの第１面頂点までの距離：Δ2
基準線Ｌ１から第２レンズの第１面頂点までの距離：Δ1'
基準線Ｌ２から第２レンズの第１面頂点までの距離：Δ2'
基準線Ｌ１，Ｌ２に対する第１レンズの偏向面内の傾き角：α
基準線Ｌ１，Ｌ２に対する第２レンズの偏向面内の傾き角：α’
は、Δ1=0.96ｍｍ，Δ2=1.00ｍｍ，Δ1'=0.96ｍｍ，Δ2'=1.00ｍｍ，α＝0度，
α’＝0度であり、第１レンズ，２とも、基準線Ｌ１、Ｌ２の両方に対して偏向反射面に向かう光束側にシフトしている（請求項５）。
【００２９】
このように、第３光学系のレンズの少なくとも１つを、全ての基準線に対して入射光束側にシフトすることにより、光学特性を良好に補正できる。もちろん、実施例１に示したように、シフトを行わず、面の非対称性のみによっても補正は可能だが、シフトを組み合わせることにより、設計の自由度が増大し、補正が容易になる。
図８に、実施例２に関する像面湾曲と等速性を示す。この図は、図７に倣って描かれている。実施例２では、第１レンズ，２のシフトと、第２レンズの第１面における「副走査曲率半径の主走査方向に非対称な変化」との組合せにより図８に示すように、主・副走査方向についてビーム１，２とも像面湾曲・等速性が良好に補正される。また、実施例２では、主走査断面形状は対称軸を有している。
また、M1(+)=-0.09,M1(-)=0.00,M2(+)=-0.17,M2(-)=-0.21で、(M1(+)-M1(-))×(M2(+)-M2(-))=-0.0036 ＜ 0となり、条件(２)を満足する（請求項２）。
さらに、S1(+)=-0.25,S1(-)=-0.13,S2(+)=0.03,S2(-)=-0.25で、(S1(+)-S1(-))×(S2(+)-S2(-))=-0.0336 ＜ 0となり、条件式(１)を満足する（請求項１、３)。
即ち、主・副走査像面湾曲の傾向は、ビーム１とビーム２とで互いに逆になっている。
【００３０】
実施例３
第３光学系の第１レンズの第１面は共軸非球面であり、前記式（Ａ）で表される。
第１レンズの第１面の、上記式におけるR1，K1，R1A3，R1A4，R1A5，R1A6，．．．は以下のように与えられる。
R1＝-174.41，K1＝-4.30，
R1A3＝ 0.000
R1A4＝ 1.410E-08
R1A5＝ 0.000
R1A6＝-3.060E-11
R1A7＝ 0.000
R1A8＝-2.700E-13
R1A9＝ 0.000
R1A10＝ 4.737E-17
R1A11＝ 0.000
R1A12＝ 6.560E-21
中心肉厚：Ｄ＝22.0ｍｍ
使用波長での屈折率：Ｎ＝1.52706 。
【００３１】
第１レンズの第２面は、主走査断面形状が非円弧形状であり、副走査断面形状は直線(パワー：０）となっている。
主走査断面形状の非円弧形状は前記式（３）で表すことができる。
第１レンズの第２面における主走査断面形状は、式（３）におけるR，K，A3，A4，A5，A6，…は、以下のように与えられる。
R＝-58.8，K＝-0.113 ，
A3＝ 0.000
A4＝ 4.977E-07
A5＝ 0.000
A6＝-5.799E-11
A7＝ 0.000
A8＝ 1.392E-14
A9＝ 0.000
A10＝-4.327E-17
第１レンズの第２面の主走査断面形状は奇数次の項が０であるため、光軸に関して対称であり、光軸は対称軸である。
【００３２】
第２レンズは両面とも主走査断面形状が非円弧形状であり、これらは前記の式(３)で表現できる。副走査曲率半径の主走査方向の変化は、前記式（４）で表現できる。
第２レンズの第１面の主走査断面形状
R＝-341.72，K＝-88.49 ，
A3＝ 0.000
A4＝-1.093E-07
A5＝ 0.000
A6＝-1.154E-11
A7＝ 0.000
A8＝-1.387E-15
A9＝ 0.000
A10＝ 2.570E-19
第２レンズの第１面の主走査断面形状は奇数次の項を含まないので、光軸対称形状である。
【００３３】
第２レンズの第１面の副走査曲率半径の主走査方向の変化
RS0＝-37.25
a2＝ 2.868E-03
a3＝ 1.312E-06
a4＝-9.056E-07
a5＝-2.529E-10
a6＝ 1.309E-11
a7＝-1.833E-13
a8＝ 2.564E-14
a9＝ 2.986E-17
a10＝-7.083E-18
a11＝ 1.541E-21
a12＝ 5.928E-22
中心肉厚：Ｄ＝ 3.5ｍｍ
使用波長での屈折率：Ｎ＝1.52706
これから分かるように、第２レンズの第２面における副走査曲率半径は、光軸に対して非対称であり、対称軸を持たない。
【００３４】
第２レンズの第２面の主走査断面形状
R＝-680.32，K＝-79.39 ，
A3＝ 0.000E
A4＝-2.376E-07
A5＝ 0.000
A6＝-8.612E-12
A7＝ 0.000
A8＝-1.278E-16
A9＝ 0.000
A10＝ 1.268E-21
従って、第２レンズの第１面の主走査断面形状は光軸対称形状である。
第２レンズの第２面の副走査曲率半径の主走査方向の変化
RS0＝-16.62，a1=a2=a3=・・・=0.0
第２レンズの第２面では主走査断面形状の非円弧形状は、奇数次の項が０であるので、光軸対称であり、副走査曲率半径は、Ｙ方向に変化しない一定の値：RS0＝-16.62をとる。
基準線Ｌ１の偏向反射面での反射点と第１レンズ第１面との距離：45.6ｍｍ 第１レンズ第２面と第２レンズ第１面との距離：51.5ｍｍ
第２レンズ第２面と被走査面との距離：106.9ｍｍ、である。
第２レンズの第１面は(４)式の高次係数に奇数項を用いており、副走査曲率半径が光軸に非対称で、対称軸を持たない形状である(請求項１)。
【００３５】
図６に、第２レンズ第１面の、副走査曲率半径に関する「rs(Y)-rs(-Y)」のＹに対する変化を示す。この図からも、副走査曲率半径が主走査方向に非対称で対称軸を持たないことが分かる。
【００３６】
基準線Ｌ１から第１レンズの第１面頂点までの距離：Δ1
基準線Ｌ２から第１レンズの第１面頂点までの距離：Δ2
基準線Ｌ１から第２レンズの第１面頂点までの距離：Δ1'
基準線Ｌ２から第２レンズの第１面頂点までの距離：Δ2'
基準線Ｌ１，Ｌ２に対する第１レンズの偏向面内の傾き角：α
基準線Ｌ１，Ｌ２に対する第２レンズの偏向面内の傾き角：α’
は、Δ1=0.80ｍｍ，Δ2=0.84ｍｍ，Δ1'=0.71ｍｍ，Δ2'=0.75ｍｍ，α＝-0.04度，α’＝-0.17度であり、従って、第１，第２レンズとも、基準線Ｌ１，Ｌ２に対するシフトとチルトが与えられている。これらシフト、チルトと、上記レンズ形状により、主・副走査方向についてビーム１，２とも、像面湾曲及び等速性が良好に補正されている。なお、この例でも、主走査断面形状は、第１レンズ，第２レンズの第１，第２面とも光軸対称である。
また、M1(+)=-0.10,M1(-)=0.00,M2(+)=-0.18,M2(-)=-0.20で、(M1(+)-M1(-))×(M2(+)-M2(-))=-0.002 ＜ 0となり、条件式(２)を満足する（請求項２）。
S1(+)=-0.29,S1(-)=-0.08,S2(+)=-0.01,S2(-)=-0.20で、(S1(+)-S1(-))×(S2(+)-S2(-))=-0.0399 ＜ 0となり条件式(１)を満足する（請求項１、３)。
図９に、実施例３に関する像面湾曲および等速性を、図７に倣って示す。主・副走査方向についてビーム１，２とも、像面湾曲及び等速性が良好に補正されている。
なお、図１において、ＬＤ１，２の間に第３のＬＤを配備し、カップリングレンズ３，４の間に第３のカップリングレンズを配備して、第３のＬＤからのビームをカップリングするようにして、被走査面２０上に３つのスポットを形成し、３走査線を走査するようにできる。あるいはまた、図１において、ＬＤ１，２に、副走査方向（図面に直交する方向）に第３，第４のＬＤを配備し、カップリングレンズ３を第１，第３のＬＤに共用し、カップリングレンズ４を第２，第４のＬＤに共用することにより、被走査面上の４走査線を走査するようにすることもできる。
【００３７】
【発明の効果】
以上に説明したように、この発明によれば新規なマルチビーム走査装置を実現できる。
この発明のマルチビーム走査装置は、上記の如く、複数ビームのうちの少なくとも２ビームにつき、サグの影響を考慮して像面湾曲や等速性を補正するので、サグの影響により像面湾曲や等速性の劣化の大きい２ビームにつき、像面湾曲や等速性を補正することにより、高密度化や高速化に適した良好なマルチビーム走査を実現できる。
この発明のマルチビーム走査装置は、高価なビーム合成プリズムによるビーム合成を行わないので、コストの低減化が可能である。
また、このマルチビーム走査装置では、複数の偏向ビームが主走査方向に分離するので、複数ビームを別個に同期検出することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のマルチビーム走査装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図２】偏向器によるサグを説明するための図である。
【図３】実施例１における第１レンズの第２面の主走査断面形状の非対称性を説明するための図である。
【図４】実施例１における第２レンズの第１面の副走査曲率半径の主走査方向に於ける変化の非対称性を説明するための図である。
【図５】実施例２における第２レンズの第１面の副走査曲率半径の主走査方向に於ける非対称性を説明するための図である。
【図６】実施例３における第２レンズの第１面の副走査曲率半径の主走査方向に於ける非対称性を説明するための図である。
【図７】実施例１のビーム１，２に関する像面湾曲および等速性を示す図である。
【図８】実施例２のビーム１，２に関する像面湾曲および等速性を示す図である。
【図９】実施例３のビーム１，２に関する像面湾曲および等速性を示す図である。
【符号の説明】
１ 光源としてのＬＤ
２ 光源としてのＬＤ
３ 第１光学系としてのカップリングレンズ
４ 第１光学系としてのカップリングレンズ
５ 第２光学系としてのシリンダレンズ
７ 偏向器としてのポリゴンミラー
７Ａ ポリゴンミラーの回転軸
７Ｂ ポリゴンミラーの偏向反射面
１１ 第３光学系の第１レンズ
１２ 第３光学系の第２レンズ
２０ 被走査面
Claims (8)
- 複数の光源と、
これら複数の光源をそれぞれ以後の光学系にカップリングする複数の第１光学系と、
該複数の第１光学系からの各ビームを、主走査方向に長く略線状に集光する第２光学系と、
上記各ビームの略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、上記第２光学系側からの複数ビームを等角速度的に偏向し、上記偏向反射面とその回転軸が一定距離離れている偏向器と、
該偏向器により偏向された複数の偏向ビームを共通の被走査面に向けて集光させ、被走査面の複数走査線を略等速的に走査する光学系であって、１以上のレンズを含む第３光学系とを有し、
上記第２光学系側からの複数ビームは、第３光学系における主走査方向の同じ側から上記偏向反射面に向かい、かつ、上記第２光学系から射出して上記偏向反射面に入射する複数のビームのうち少なくとも２つは偏向回転面内で開き角を有し、
上記少なくとも２つのビームについて、上記開き角を有することによる各ビームの上記偏向反射面でのサグの影響を軽減するように副走査像面湾曲を補正するために、上記第３光学系の少なくとも１つの面の副走査曲率半径の主走査方向の変化が、対称軸を持たない非対称なものであり、
上記２つのビームのうちの１つのビームの、両最周辺像高での副走査結像位置をS1(+),S1(-)、他の１つのビームの両最周辺像高での副走査結像位置をS2(+),S2(-)とするとき、これらが条件：
(S1(+)-S1(-))×(S2(+)-S2(-))＜0 （１）
を満足することを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 複数の光源と、
これら複数の光源をそれぞれ以後の光学系にカップリングする複数の第１光学系と、
該複数の第１光学系からの各ビームを、主走査方向に長く略線状に集光する第２光学系と、
上記各ビームの略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、上記第２光学系側からの複数ビームを等角速度的に偏向し、上記偏向反射面とその回転軸が一定距離離れている偏向器と、
該偏向器により偏向された複数の偏向ビームを共通の被走査面に向けて集光させ、被走査面の複数走査線を略等速的に走査する光学系であって、１以上のレンズを含む第３光学系とを有し、
上記第２光学系側からの複数ビームは、第３光学系における主走査方向の同じ側から上記偏向反射面に向かい、かつ、上記第２光学系から射出して上記偏向反射面に入射する複数のビームのうち少なくとも２つは偏向回転面内で開き角を有し、
上記少なくとも２つのビームについて、上記開き角を有することによる各ビームの上記偏向反射面でのサグの影響を軽減するように副走査像面湾曲を補正するために、上記第３光学系の少なくとも１つの面の副走査曲率半径の主走査方向の変化が、対称軸を持たない非対称なものであり、
上記２つのビームについて、上記サグの影響を軽減するように上記第３光学系の主走査像面湾曲が補正され、
上記２つのビームのうちの１つのビームの、両最周辺像高での主走査結像位置をM1(+),M1(-)、他の１つのビームの両最周辺像高での主走査結像位置をM2(+),M2(-)とするとき、こられが条件：
(M1(+)-M1(-))×(M2(+)-M2(-))＜0 （２）
を満足することを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 請求項２記載のマルチビーム走査装置において、
上記２つのビームのうちの１つのビームの、両最周辺像高での副走査結像位置をS1(+),S1(-)、他の１つのビームの両最周辺像高での副走査結像位置をS2(+),S2(-)とするとき、これらが条件：
(S1(+)-S1(-))×(S2(+)-S2(-))＜0 （１）
を満足することを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 請求項１または２記載のマルチビーム走査装置において、
少なくとも上記２つのビームについて主走査像面湾曲を補正するように、第３光学系の少なくとも１つの面の主走査断面形状が、対称軸を持たないことを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 請求項１または２または３または４記載のマルチビーム走査装置において、
偏向器により偏向された各ビームの主光線が、被走査面上の走査線の方向と直交するときの各主光線を基準線とするとき、第３光学系の少なくとも１つの結像素子を、その光軸が、全ての上記基準線からみて、第２光学系側から偏向反射面に向かう光束側にシフトするように配備することを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 請求項１または２または３または４または５記載のマルチビーム走査装置において、
第３光学系の少なくとも１つの結像素子が、基準線に対して偏向回転面内でチルトして配備されることを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 請求項１〜６の任意の１に記載のマルチビーム走査装置において、
複数の光源が、２つの半導体レーザであり、
第２光学系が、これら２つの半導体レーザからのビームに共通化されたシリンダレンズであり、
偏向器がポリゴンミラーであることを特徴とするマルチビーム走査装置。 - 請求項１〜７の任意の１に記載のマルチビーム走査装置において、
第３光学系が２枚のレンズにより構成されていることを特徴とするマルチビーム走査装置。
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