JPH0675180A - マルチビーム結像装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ミラーに連動させた可動レンズを光軸方向に直
線的運動をさせることによつて、マルチレーザービーム
を感光体上のどの位置であつても、その結像状態を所定
範囲内に収まるようにした方式を提供する。 【構成】マルチビームを構成するすべてのビームについ
て、その結像倍率を所定範囲内に収まるように、ミラー
の回転角度に連動させて可動レンズを光軸方向に直線的
に運動させるように構成し、又は、結像レンズの光学的
特性を結像倍率が一定になるような関係に選定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術（図９、図１９及び図２０） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用 実施例 （１）第１実施例の構成 （１−１）全体構成（図１、図７〜図９） （１−２）結像レンズ６の駆動機構（図２〜図４、図１
１及び図１２） （１−３）偏向ミラーと結像レンズとの連動機構（図１
〜図３、図５及び図６） （１−４）第１実施例の動作（図６〜図１０） （１−５）可動レンズの駆動機構（図２、図１１及び図
１２） （１−６）他の実施例（図１３） （２）第２実施例（図１４〜図１８） 発明の効果

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明はマルチビーム結像装置に
関し、例えばマルチレーザービームを光源として、所謂
ｆθレンズを使用しないで感光体上に結像させる方式
（以下ダイナミツクフオーカス方式という）のマルチビ
ームプリンタに適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来から使用されているマルチビームプ
リンタは、複数のレーザービームでなるマルチビーム列
をポリゴンミラーで高速スキヤンし、回転ドラムの感光
体面上に所定の画像を結像させるようにしている。

【０００４】しかし、回転ドラムの感光体結像面上にお
いてマルチビーム列のうち中央位置にあるビームの結像
位置と端部にあるビームの結像と位置では、光源からの
距離が異なるためビームの結像状態に差異があり、この
ため画像の歪が発生する。この画像の歪を補正するため
従来は、ｆθレンズを結像レンズとして用いるようにポ
リゴンミラーと回転ドラムとの間に介在させて光源から
の距離が異なつても結像状態が同じくなるような補正を
している。

【０００５】ｆθレンズを使用した場合に感光体結像面
上に生じる画像の歪は図９及び図２０に示したように、
レーザービーム光源を射出した後コリメータレンズを通
つたマルチビーム列各ビームが集光点Ｏを互いに交差す
るように通つてマルチビームの主走査中心を点Ｏ′を含
む三角形Ｓ′Ｒ′Ｏ′によつて表される結像面（プリン
タの感光体面）に投射する。なお、マルチビームプリン
タの感光体結像面上に結像したマルチビーム列は、主走
査方向（すなわち直交する方向）に垂直な方向に配列す
る。

【０００６】そして、ポリゴンミラーの角度がビームを
走査中心位置（感光体結像面の中央位置）に反射させる
角度（以下、走査角度といい、この場合走査角度＝０で
ある）である時、マルチビーム列の中央にあるビームの
進む方向をＯＰ方向とし、かつマルチビーム列の最外側
にあるビームが進む方向をＯＱとすると、角度ＱＯＰ＝
αが両者のなす角となる。

【０００７】基準角位置（この場合、走査角度β＝０の
角度位置）から、走査角度が角度ＲＯＰ＝βだけポリゴ
ンミラーが回転することによりマルチビーム列が偏向さ
れた時、中心ビーム及び最外側ビームがそれぞれＯＲ及
びＯＳの方向に進むと、両者のなす角は走査に関係なく
一定であるから角度ＳＯＲ＝ａの関係がある。この時、
角度ＳＯＰ＝θ、角度ＳＰＲ＝γは、次式

【数１】

【数２】 によつて表される。

【０００８】次に、感光体結像面Ｓ′Ｒ′Ｏ′について
考える。ｆθレンズは、光軸からの角度に比例して結像
点の結像中心からの距離が決まるレンズであり、比例定
数はレンズの焦点距離ｆで定まる。この場合、図１９に
おいてＯＰ方向のビームは光軸方向に進むビームであ
り、このビームは、図２０に示すように結像面上の点
Ｏ′に結像する。従つて図１９においてＯＱ、ＯＲ及び
ＯＳ方向に向かうビームはそれぞれ図２０の点Ｑ′、
Ｒ′及びＳ′に結像し、各点の結像中心からの距離はそ
れぞれｆｓｉｎα、ｆｓｉｎβ及びｆｓｉｎθとなる。
ここで、点Ｓ′から線Ｏ′Ｒ′に下した垂線の足をＴと
すると、線分Ｓ′Ｔは走査角度がβのときの結像面上の
マルチビーム列の最外側ビーム及び中心ビーム間の距離
を表す。

【０００９】この時、角度Ｓ′Ｏ′Ｒ′は、ビームがｆ
θレンズを対してＯＰ方向、ＯＳ方向及びＯＲ方向に走
査した時の角度すなわち角度ＳＰＲと等しいので、その
角度はγである。従つて、走査角度＝０における最外側
ビーム及び中心ビーム間の距離は（Ｏ′Ｑ′）となり、
走査角度＝０の時の距離（Ｏ′Ｑ′）と走査角度βの時
の距離（Ｓ′Ｔ）との比が結像倍率の比（ｚ）になる。
また、（（Ｏ′Ｔ）−（Ｏ′Ｒ′））が主走査方向に関
する最外側ビームの中心ビームに対する誤差を表す。こ
こで、角度ＳＰＲ＝γと、点Ｓ′及びＴ間の距離（ｙ）
及び点Ｏ′及びＴ間の距離（ｘ）との関係は、次式

【数３】

【数４】 になる。

【００１０】点Ｓ′及びＴ間の距離ｙは、走査角度βに
対する単調増加関数（少なくともαが小さい範囲におい
ては）であり、中心ビーム及び最外側ビーム間の角度α
に対して一定である。因に、最外側及び中央位置間のレ
ーザードツト数が５０個のビームの場合には、例えば走
査角度β＝±２０°とした場合、走査中心における結像
スポツト間隔を６３．５〔μｍ〕とすると、各点間の距
離は、（Ｏ′Ｑ′）＝3.175 〔ｍｍ〕、（Ｓ′Ｔ′）＝
3.240 〔ｍｍ〕、（Ｏ′Ｒ′）＝110.828 〔ｍｍ〕、
（Ｏ′Ｔ′）＝110.825 〔ｍｍ〕となり、点Ｏ′及びＴ
間の距離ｘの方向の誤差は問題とならないが、点Ｓ′及
びＴ間の距離ｙの方向には１ドツト分どうしてもずれる
ことになる。参考のため、許容誤差を６〔μｍ〕以内と
した場合に、最外側ビーム及び中央ビームを各走査角度
βに対応した最外側ビーム及び中心ビームとのずれ量
（距離）から得られた結像倍率の比（ｚ）と、最外側ビ
ーム及び中央ビームの許容ドツト数（ｎ）とを次表に示
す。

【表１】

【００１１】このｆθレンズを使用した画像の歪を補正
する具体的手段として、特願平３−３０９９４７号に開
示されているものがあり、これは光源とポリゴンミラー
との間に配設されているレンズ群の少なくとも一部のレ
ンズをレーザービームの光軸方向に移動することによつ
て回転ドラムの感光体結像面上に結像される画像の歪を
補正するものが提案されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、マルチ
レーザービームを光源として、ｆθレンズを用いて感光
体結像面上にマルチビームを結像させる場合、その結像
状態の歪をレンズ群を光源方向に移動させることによつ
て補正するようにしても回転ドラムの感光体結像面上に
主走査方向と直交する方向に配列するように結像された
マルチビーム列は、例えばその中央の位置を走査中心位
置とした場合に、その走査中心位置及び感光結像体面の
端部の結像状態を同時に許容範囲内に補正することはで
きず、結像状態もそれに伴つて変化する問題点がある。
従つて、マルチビーム光線によるレーザープリンタは、
ｆθレンズを使用しないで感光体結像面上のどの位置で
あつても適正な結像状態を維持させることに解決しなけ
ればならない課題を有している。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
めに本発明においては、複数の適宜間隔を有するマルチ
ビーム列に基づいて、結像レンズ及び回転ミラーを介し
て感光体結像面上に該マルチビーム列をその主走査方向
に対して直交する方向に所定間隔を保つように結像させ
るマルチビーム結像装置において、光源から出射された
マルチビーム列の各ビーム間の距離と、感光体結像面上
に直交するように結像する各ビーム間の距離とから得ら
れる結像倍率を、感光体上のどの結像面位置であつても
所定範囲以内に収まるようにするために、第１に偏向ミ
ラーの回転運動に連動して結像レンズ群をマルチビーム
の光軸方向に直線的に運動させる駆動手段を設けるよう
にし、第２にそのようになるように結像レンズの光学特
性を選定するようにする。

【００１４】

【作用】マルチビーム結像装置において、偏向ミラーに
よる主走査方向に対して結像レンズ群を当該偏向ミラー
に連動するように駆動させて、マルチビーム列の各ビー
ムの間隔の距離と感光体結像面上結像したビームの間隔
との比を所定の範囲以内に収まるようにし、又はそのよ
うな結果になるように、結像レンズの光学的特性を選定
することによつて、歪が十分に小さい画像を得ることが
できる。

【００１５】

【実施例】以下図面について、本発明によるマルチビー
ム結像装置の一実施例を詳述する。

【００１６】（１）第１実施例の構成 （１−１）全体構成 図１において、ＭＢＦは全体としてマルチビーム結像装
置を示し、感光体１、偏向ミラー２、マルチレーザービ
ーム光源３を有し、マルチレーザービーム光源３から出
射されたマルチビームＬＡが可動レンズ４及び固定レン
ズ５でなる結像レンズ６を通つて偏向ミラー２上の反射
点において交差するように集光して入射され、この偏向
ミラー２によつて偏向されて感光体１の結像面上に結像
される。

【００１７】この実施例の場合、レーザービーム光源３
は、図７及び図８に示すように、マルチビームＬＡの各
ビームを出射させる複数のビーム射出孔７を有し、その
配列は感光体１に対して直交する方向に一列に配列する
マルチビーム列を出射できるように所定のピツチｉをも
つように構成されている。かくして感光体１上に結像す
る結像点は、図９に示すように、感光体１の走行方向に
対して垂直な方向に複数のビームスポツト８の列を対応
するピツチｉをもつて配列するように形成される。

【００１８】偏向ミラー２は、接続部１５を通じてドラ
イバ回路（図示せず）から与えられる駆動信号によつ
て、矢印ＡＷで示すように、ガルバノスキヤナー１４に
よつて左右方向に繰り返し往復するように回動駆動さ
れ、これによりマルチビームＬＡを感光体１の結像面上
にスキヤンさせることにより画像情報をプリントするよ
うになされている。ここでマルチビームＬＡは数十〜数
百本からなるマルチレーザービームを縦方向に一列に配
列してなり、これらマルチビームを、同時に配列方向と
は直交する方向にスキヤンすることによりプリントの画
像を形成する。

【００１９】偏向ミラー２は、矢印ＡＷの再右端位置に
回転したときマルチビームＬＡを感光体１上の走査範囲
の最左端位置ＤＬに反射し、この位置から定速度で左方
向に回転することによりマルチビームＬＡを走査範囲の
中央位置ＤＣを通つて右方向に走査させ、さらに続いて
定速度で再左端位置に回転したとき、走査範囲の最右端
位置ＤＲまでマルチビームを右方に走査させる。マルチ
ビームＬＡ１が最右端位置ＤＲまで来ると、偏向ミラー
２は高速度で逆方向に、右方向に、最右端位置まで所定
角度だけ回転することにより、マルチビームＬＡを再び
最左端位置ＤＬから右方への走査を開始する。この定速
度の回転角度（即ち、走査角度）は、予め設定すること
ができ（例えば走査角度＝±２０°）、高速で逆方向に
回転している間（この状態を復帰動作状態と呼ぶ）、感
光体１が所定の回転をし、続いて次のマルチビームによ
る走査をする。

【００２０】（１−２）結像レンズ６の駆動機構 結像レンズ６の可動レンズ４は、機械的駆動機構（図
２）と、電気的駆動機構（図３）とによつてマルチビー
ムＬＡが通る方向に沿つて直線的に可動される。機械的
駆動機構は、図２に示すように、ガイド部材９によつて
マルチビームＬＡが通る方向に直線的に移動自在に設置
された直線駆動部１０と、その近傍に配設された正多面
体１３と、円柱状突起１１とから構成され、直線駆動部
１０内には可動レンズ４が固定されると共に、直線駆動
部１０の外側面に円柱状突起１１が固定されている。こ
の円柱状突起１１は正多面体１３の正多面外の周面に常
時圧接されており、正多面体１３の回転により円柱状突
起１１を介して直線駆動部１０を左右方向へ移動され、
その結果可動レンズ４をマルチビームＬＡが通る方向に
直線的に往復運動させる。

【００２１】円柱状突起１１の中点Ｑ、正多面体１３の
中心固定点Ｏ、円柱状突起１１が正多面体１３に接して
いる外周面に下した垂線の点Ｔからなる角ＱＯＴ＝θ
が、偏向ミラー２によりマルチビームＬＡを変更するこ
とにより走査させる際の走査角∠ＳＶＷと等しくなるよ
うに、正多面体１３及び円柱状突起１１が連動して直線
的に動くと、これにより図１１及び図１２について後述
するように、可動レンズ１４が等速度運動する偏向ミラ
ー２と連動しながらｋ／ｃｏｓｖの形で直線運動するこ
とにより、感光体１へのマルチビームＬＡの結像倍率が
走査期間の間所定範囲内に収まるようになされている。

【００２２】このように構成された機械的駆動機構に、
レーザービーム光源３から射出されたマルチビームＬＡ
は、直線駆動部１０に配設された可動レンズ４と固定レ
ンズ５とを通過し、偏向ミラー２のＶ点で反射してＷ方
向に向かつて進行して感光体１上に結像する。

【００２３】ところで、マルチビームの走査角速度は、
偏向ミラー２の回転角速度に対して２倍であるので、回
転する正多面体１３の角速度も、偏向ミラー２の回転角
速度の２倍である必要がある。

【００２４】すなわち、偏向ミラー２としてポリゴンミ
ラーを使用するならば、ポリゴンミラーの面数は、正多
面体１３の面数の２倍にする必要がある。

【００２５】次に電気的駆動機構は、図３に示すよう
に、主として可動レンズ４を取り付けた可動部材１６
と、位置検出器１７とから構成され、可動部材１６の後
方面側でガイド部材９に固定されたマグネツト１８内
に、バネ１９によつて連結すると共に、可動レンズ４を
固定し、その中央部にマグネツト１８と対向する位置に
コイル２０を設け、可動部材１６の先端側には透孔２１
を設け、該透孔２１と対向する位置にピンホール２２を
設けた構造を有する。

【００２６】位置検出器１７は、可動部材１６の透孔２
１の外側に配設した発光素子２３と、可動部材１６のピ
ンホール２２の外側に配設したＰＳＤ素子からなる受光
素子２４とから構成されている。

【００２７】このような構造を有する駆動機構は、可動
レンズ４が取り付けられている可動部材１６に巻き付け
られたコイル２０に電流を流すことによつて、そのコイ
ル２０と対向しているマグネツト１８との間に軸方向、
すなわちレーザービーム光源３から出射されたマルチビ
ームＬＡの光軸方向に電磁力が生じ、ガイド部材９と、
可動部材１６との間のバネ１９の力関係がつり合う位置
まで可動部材１６を動かす。

【００２８】かくして、コイル２０に流す電流を制御す
ることにより、所定のストロークに亘る可動レンズ４の
変位を制御することができる。

【００２９】この可動部材１６のコイル２０に電流を流
すことによる可動レンズ４の変位制御は、図示していな
いが、レンズ変位制御目標電圧Ｖを、図４に示す１軸ア
クチユエータ２５に供給することによつて行われる。こ
のようにして、可動部材１６の可動レンズ４の位置情報
は、位置検出器１７によつて検出される。

【００３０】位置検出器１７は、発光素子２３（例えば
発光ダイオード）から発生した光を可動部材１６に設け
られた透孔２１を介して、対向する位置に穿設されたピ
ンホール２２を通過して、可動部材１６の外側に設けて
ある受光素子２４に入力するように構成される。この受
光素子２４は、ＰＳＤ素子で構成され、受光位置に対応
する大きさの電流を発生させることができる。

【００３１】かくして可動部材１６が動くことによつ
て、発光素子２４に入射される位置が変化し、その変化
した値をレンズ変位制御目標電圧Ｖにフイードバツクす
ることによつて可動部材１６のコイル２０に流す電流を
制御する。このレンズ変位制御目標電圧Ｖは、Ｖ＝Ａ−
（Ｂ／ｃｏｓθ）（Ａ、Ｂは定数）によつて表される。

【００３２】（１−３）偏向ミラーと結像レンズとの連
動機構 図１について上述した偏向ミラー２と、図２及び図３に
ついて上述した機械的及び電気的機構により駆動する結
像レンズとは、感光体１上の主走査方向における駆動開
始点と周期とを電気的に同期しながらそれぞれサーボ動
作することによつて連動する。

【００３３】その結果、図５に示すように、偏向ミラー
２を回転駆動したときのガルバノミラー角度ξが可動レ
ンズ４の変位ｘと同期するように変化する。

【００３４】各サーボ動作は周期Ｔで繰り返され、かく
してマルチビームＬＡは、図５及び図６に示すように、
周期Ｔにおける時点ｔ＝ｔ１の時最左端位置ＤＬに走査
され、ｔ＝ｔ２の時中央位置ＤＣの位置に走査され、ｔ
＝ｔ３の時再右端位置ＤＲに走査され、ｔ＝ｔ３〜ｔ４
の間に次の走査のために復帰動作をする。

【００３５】偏向ミラー２のガルバノミラー角度ξは、
マルチビームＬＡが感光体１の結像面の中央位置ＤＣに
走査された時（ｔ＝ｔ２）、ガルバノミラー角度がξ＝
０になるような歯状波を呈するように変化し、また可動
レンズ４の変位ｘは、時点ｔ＝ｔ１及びｔ３の時ｘ＝０
となり、マルチビームＬＡの進行方向を正にとると、時
点ｔ＝ｔ１〜ｔ３の間Ａ−Ｂ／ｃｏｓθ（ｔ）（Ａ、Ｂ
は定数、θ（ｔ１）＝θ（ｔ２）＝θ０）の形の関数
（後述する（20）式参照）となる。この実施例において
は、ｔ＝ｔ３〜ｔ４の間における可動レンズ４の変位ｘ
は、可動レンズ４の移動をスムーズにする意味から、次
式

【数５】 を満足するような条件が選定されている。

【００３６】（１−４）第１実施例の動作 以上の構成において、マルチビーム結像装置ＭＢＦは、
ｆθレンズを使用しないダイナミツクフオーカス方式の
レーザープリンタに適用され、偏向ミラー２の回転に同
期させて可動レンズ４を微小量直線的に動かすことによ
つて、図６に示すように、最左端位置ＤＬ又は最右端位
置ＤＲと偏向点Ｐ間の距離と、中央位置ＤＣ及び偏向点
Ｐ間の距離とをその差ｅだけ補正することによつて一致
させ、これによりマルチビームＬＡが感光体１上の結像
点に達するまでの距離を均一にさせ、その結果感光体上
に結像倍率がほぼ均一なマルチビームを結像させる。

【００３７】ここで図７及び図８に示すレーザービーム
光源３の各発射孔７間のピツチｉと、図９に示すマルチ
ビームＬＡが感光体上１に結像することにより得られる
ビームスポツト８間のピツチｊとの比、すなわち結像倍
率βは、感光体１のどの結像位置であつても次式

【数６】 になるようにできることによつて、感光体１上のどの位
置に結像しても結像倍率βを等しくすることができる。

【００３８】すなわち図１及び図６の光学系の構成は等
価的に図１０に示すようになる。ここで可動レンズ４の
主点と物点（レーザービーム光源３の発射孔７の位置）
との距離をａ、可動レンズ４の主点と像点との距離を
ａ′、固定レンズ５の主点と物点との距離をｂ、可動レ
ンズ４の主点と像点（感光体１の結像位置）との距離を
ｂ′、可動レンズ４と固定レンズ５との距離をΔ、レー
ザービーム光源３の発射孔７と第２のレンズ５との距離
Ｐ、レーザービーム光源３の発射孔７と可動レンズ５と
の距離をＰ、レーザービーム光源３の発射孔７と感光体
１の結像位置であるビームスポツト８との距離をＬとし
て表す。また図１０の場合、可動レンズ４及び固定レン
ズ５の距離はそれぞれレンズの主点位置を基準として算
出し、各レンズと物体側及び像側の主点は、理解を容易
にするため一致するように図示されている。

【００３９】図１０に示すように一方の固定レンズ５を
固定して、他方の可動レンズ４を動かすことにより結像
位置を変化させるようにした光学系の構成において、結
像倍率βが全く変化しないようにして結像位置を変化さ
せることは厳密には存在しない。しかしながら、結像倍
率βがある一定の範囲内に収まれば実用上問題はなく、
これを利用することが可能であり、以下、この結像倍率
βとレンズの運動の関係を説明する。

【００４０】結像倍率βが一定の許容範囲にある場合の
ダイナミツクフオーカス方式は、図１０に示した光学系
の構成により実現することができ、その基本的な式は以
下のように導き出すことができる。すなわち、可動レン
ズ４（固有の焦点距離ｆ１）における物点と像点の関係
は、

【数７】 である。

【００４１】また、固定レンズ５（固有の焦点距離ｆ
２）における物点と像点との関係式は、

【数８】 である。

【００４２】上記（１）式及び（２）式と、可動レンズ
４及び固定レンズ５の関係式から、レーザービーム光源
３の発射孔７と可動レンズ５との距離Ｐは、

【数９】 となる。

【００４３】また、（５）式で示した結像倍率βは、

【数１０】 となる。

【００４４】（７）〜（10）式に基づいて、レーザービ
ーム光源３の発射孔７及び固定レンズ５間の距離Ｐと、
可動レンズ４の主点及び像点間の距離ｂ′は、可動レン
ズ４の主点及び物点間の距離ａと可動レンズ４及び固定
レンズ５の焦点ｆ１及びｆ２と結像倍率βとにより次式
のように表すことができる。

【数１１】

【数１２】

【００４５】（11）式により、結像倍率βが一定と仮定
した場合の固定レンズ５の微小量は、微分（ｄＰ／ｄ
ａ）することにより求めることができ、

【数１３】 となる。

【００４６】ここで、結像倍率βが一定の条件の下で可
動レンズ４を微小量動かしたときに、固定レンズ５が動
かないという条件は（13）式において、ｄＰ／ｄａ＝０
の関係が満足すればよいから、固定レンズの焦点距離ｆ
２は、

【数１４】 となる。

【００４７】また（12）式及び（13）より、可動レンズ
の焦点距離ｆ１と、主点及び物点間の距離ａ、及び可動
レンズの焦点距離ｆ２との関係は、

【数１５】

【数１６】 が成立する。

【００４８】ここで、図１０に示すように、固定レンズ
５及び偏向ミラー２間の距離ｍ、並びにミラー２及び感
光体１間の物理的距離Ｅは一定であり、しかも偏向ミラ
ー２によつて走査されてレーザービームＬＡが感光体上
１に結像する距離の間隔ｅは予め決つた一定の値であ
る。

【００４９】従つて、図１０に示す光学系の構成を用い
たプリンタによつてプリントした場合には、（７）〜
（16）式に基づいてレーザービーム光源３、可動レンズ
４及び固定レンズ５の距離的関係、並びに可動レンズ４
及び固定レンズ５の焦点距離ｆ１及びｆ２を容易に算出
することができる。

【００５０】例えば、プリント用紙の横幅を２１０〔ｍ
ｍ〕とし、偏向ミラーの走査角度を±２０°として、偏
向ミラー２の位置及び感光体１間の物理的な距離をＥ≒
２８８．５〔ｍｍ〕とし、偏向ミラー２及び感光体１上
に結像する像間の距離の差をｅ≒１８．５〔ｍｍ〕とし
て、仮に可動レンズの支点及び像点間の距離ｂ′を３０
０〜３２０〔ｍｍ〕の間で変化させるようにし、かつレ
ーザービーム光源３の各発射孔７間の間隔ｉ（図８）を
１０〔μｍ〕とし、感光体１上にレーザービームにより
結像するマルチビームスポツトは４００ＤＰＩ（ドツト
／インチ）であつて、各ビームスポツト間の間隔ｊ（図
９）を６３．５〔μｍ〕で結像させたい場合を考える。

【００５１】先ず、結像倍率βの絶対値は（１）式より
｜β｜＝６．３５倍となる。

【００５２】この結像倍率βの絶対値｜β｜＝６．３５
倍の誤差を０．１〔％〕（６．３５〔μｍ〕）までが許
容範囲内であるとするならば、偏向ミラー２及び感光体
１上に結像する距離の差ｅ≒１８．５〔ｍｍ〕を変化さ
せたときの所定の変化率が０．１〔％〕以内に収まる場
合の結像倍率βの絶対値は、

【数１７】 の範囲内に入ることが要求される。

【００５３】従つて、可動レンズ４の主点及び像点との
距離ｂ′及び結像倍率βを確定値として、（15）式及び
（16）式から様々な固定レンズ５の焦点距離ｆ２の値に
対し、可動レンズ４の焦点距離ｆ１と可動レンズ４の主
点及び物点間の距離ａの大体の値を求めることができ
る。

【００５４】また（８）〜（10）式によりレーザービー
ム光源３の発射孔７と可動レンズ５との距離Ｐを求める
ことができる。

【００５５】さらに、固定レンズ５を固定し、可動レン
ズ４を動かして可動レンズ４の主点と物点との距離ａの
値を微小に変化させたときに、結像倍率βがどの程度変
化するかを調べることによつて、（17）式で示した許容
範囲内にある可動レンズ４及び固定レンズ５と感光体１
上の適正な結像関係を見い出すことができる。

【００５６】表２及び表３は固定レンズ５を固定し、か
つ可動レンズ４を動かしたときに、結像倍 率βがどの
程度変化するかを上記種々の式に基づいて算出したもの
であり、表２

【表２】 は結像倍率βが正のとき、表３

【表３】 は結像倍率βが負のときによるものであつて、様々な可
動レンズ４の焦点距離ｆ１及び固定レンズの焦点距離ｆ
２の値に対して、可動レンズ４の主点及び物点間の距離
ａ、及び結像倍率βがどのくらい変化するかが分かる。

【００５７】なお、可動レンズ４の主点及び物点の距離
ａ＞０、可動レンズ４と固定レンズ５間の距離Δ＜０、
又は可動レンズ４の焦点距離ｆ１及び固定レンズ５の焦
点距離ｆ２が共に負であるような非現実的な条件は省略
した。この表から理解できるように、結像倍率βが負
で、かつ固定レンズ５の焦点距離ｆ２、固定レンズ５の
主点及び像点間の距離ｂ′並びに結像倍率βの関係が次
式

【数１８】 のときには、可動レンズ４の主点及び物点間の距離ａの
変化が約５〔ｍｍ〕のとき、固定レンズ５の主点及び像
点との距離ｂ′は約２０〔ｍｍ〕動き、結像倍率βは
（17）式で示した範囲内に収まつていることが明らかで
ある。

【００５８】このように、可動レンズ４が固定レンズ５
の２つのレンズを利用して可動レンズ４を動かすことに
よつて、結像倍率βが一定のまま（所定範囲以内）で、
感光体１に結像するダイナミツクフオーカス方式につい
て述べたが、各レンズは必ずしも単一のレンズである必
要はなく、複数のレンズの組み合わせであつてもよい。
この場合には、前記した焦点距離と各レンズ同士の距離
関係は、各組み合わせレンズ同士の主点間の距離で行
う。

【００５９】また、ミラーにガルバノミラーを使用して
可動レンズ４を連動させる場合には、（13）式を変形し
て

【数１９】 とし、この（19）式から、

【数２０】 とし得る。従つて可動レンズ４は（20）式のように変化
させればよい。

【００６０】（１−５）可動レンズの駆動機構 ダイナミツクフオーカス方式によるマルチビームプリン
タにおいて、上述のように、結像倍率βを所定範囲内に
収まるようにすることにより感光体１上に歪のない画像
を得るためには、可動レンズ４の移動量を偏向ミラー２
に連動させる必要がある。

【００６１】この実施例の場合、図２について上述した
ように、結像倍率βを所定範囲内に収まるように可動レ
ンズ４を駆動する１つの方法として、偏向ミラー２の等
速度運動に連動させて可動レンズ４を、ｋ／ｃｏｓｖの
形の関係（余弦関数の逆数）に基づいた機械的な駆動手
段である正多面体を利用して、回転運動から直線的な運
動を得る。

【００６２】すなわち、図１１に示すように、偏向ミラ
ー２に連動させてｋ／ｃｏｓｖの形で直線運動を行う直
線駆動機構は、ガイド部材９と、直線駆動部１０と、コ
イルバネ１２と、ガルバノスキヤナー１４とから構成さ
れている。

【００６３】直線駆動部１０には可動レンズ４を適宜位
置に固定して設けると共に、直線運動を得るための円柱
状突起１１を有し、他端には常時ガルバノスキヤナー１
４方向に付勢されたコイルバネ１２に連結されている。
正多面体１３は例えば８角形をしており、等速回転をし
ている。

【００６４】このような構成をした直線駆動機構は直線
駆動部１０に設けた円柱状突起１１と、等速回転する正
多面体１３との面同士を押し付けることによつて、直線
駆動部１０はｋ／ｃｏｓｖの形の関数で駆動されるよう
になる。

【００６５】ここで直線駆動部１０はガイド部材９内に
嵌合状態であつても、上下方向に動かないように横方向
に滑るようにしてもよいし、横方向にレールを設けてそ
の上を滑るような構造にしてもよい。

【００６６】さらに直線駆動部１０の円柱状突起１１が
正多面体１３の面に追従して動くように、直線駆動部１
０がコイルバネ１２により常時接するようにしてある。

【００６７】なお、図においてはコイルバネ１２が円柱
状突起１１を正多面体１３側に引きつけるようになつて
いるが、逆側から押し付けるようにしてもよい。また円
柱状突起１１は摩擦を軽減するために回転するようにし
てもよい。

【００６８】また円柱状突起１１の形状は必ずしも円形
状でなくともよく、正多面体１３と接する部分が円弧形
状になつていればよい。ただし、この場合には、円柱状
突起１１は回転しないこととなる。

【００６９】この正多面体方式による可動レンズの直線
的駆動方式を採用したマルチダイナミツクフオーカス方
式をレーザープリンタに利用する場合には、この直線駆
動部１０が可動レンズ４をレンズホルダに固定すること
になる。

【００７０】上述の構成によつて可動レンズ４を直線的
に駆動させるための基本条件を図１２を参照して説明す
る。

【００７１】図１２は、図１１で示した可動レンズ４の
直線的な駆動を正多面体１３及び円柱状突起１１が接す
ることにより生じる直線的な運動（ｋ／ｃｏｓｖの関係
に基づく運動）をするための駆動条件を示したものであ
る。

【００７２】すなわち、円柱状突起１１の中心点Ｑが正
多面体１３の中心点である固定点Ｏに対して、どのよう
な運動をするかを説明したものである。

【００７３】先ず、円柱状突起１１の半径ＱＰ、正多面
体１３の固定点Ｏより正多面体１３の正多面体各辺まで
の距離ＯＴをそれぞれＱＰ＝ａ、ＯＴ＝ｂとおく。この
時、ＱＲ＝ａ＋ｂであるから、

【数２１】 となる。ただし、α＝角度ＯＱＲである。

【００７４】ここで、ｋ＝ａ＋ｂ、ｖ＝αを代入すれ
ば、円柱状突起１１の点Ｑの動きはダイナミツクフオー
カス方式のマルチビームプリンタの可動レンズ４に要求
されるｋ／ｃｏｓｖの形の関係に基づいた動きをするこ
とが明かになる。

【００７５】偏向ミラー２としてガルバノミラーを使用
する場合には、レーザービームの主走査方向に所定の角
度だけ等角速度回転したら、その反対方向に逆回転して
初期状態に戻り、又新たな主走査方向に回転を始めると
いうサイクルの繰り返しで駆動する。

【００７６】またポリゴンミラーを用いる場合には、主
走査に各面の全面を使用するわけではなく、各面の頂点
に近い部分は通常使用しない。

【００７７】このガルバノミラー又はポリゴンミラーの
いずれを使用する場合であつても、各走査サイクルの合
間には復帰動作状態（図５参照）が存在する。

【００７８】従つて、ダイナミツクフオーカス方式のマ
ルチビームプリンタのレンズ駆動においても、各サイク
ル間に復帰動作状態が存在するので、この復帰動作状態
と、偏向ミラー２を構成するガルバノミラー又はポリゴ
ンミラーとの復帰動作状態とをマツチングさせることが
必要である。

【００７９】そこでガルバノミラー又はポリゴンミラー
からなる偏向ミラー２から反射されるレーザービームの
レーザープリンタの感光体方向への走査角度で各走査サ
イクル間に存在する過渡状態について考察をする。

【００８０】図１２において、線分ＬＭが各点Ｌ、Ｍに
おいて、円柱状突起１１に接するときの角度α（＝∠Ｏ
ＱＲ）の値をそれぞれ角度（−ｘ、＋ｘ）とすると、
（21）式は、−ｘ≦α≦ｘｕにおいて成り立つものであ
る。

【００８１】もし、線分ＬＭにおいて角度α＝｜ｘ｜に
達すると、線分ＭＮにおける点Ｍは円柱状突起１１に接
する状態になるまで過渡状態となる。

【００８２】そして過渡状態が終了すると、又新たに線
分ＭＮ上において（21）式の関係で円柱状突起１１の点
Ｑが動くようになる。

【００８３】ここで、偏向ミラー２から反射されるレー
ザーのプリンタにおける走査角度を角度（±ｘ）内にす
れば、ダイナミツクフオーカス方式のプリンタに使用す
るためのレンズ駆動条件を満足することとなる。

【００８４】次に、もし角度γ＝角度ＯＰＲ、線分ＯＰ
＝ｃとおくと、

【数２２】 となり、

【数２３】 であるから、

【数２４】 また

【数２５】 であるから、

【数２６】 となる。

【００８５】また正多面体１３の固定点Ｏから正多面体
１３の多面体のうち、線分ＬＭに下ろした垂線の点をＴ
とし、角度ＰＯＴ＝角度ＳＯＴとなるように線分ＬＭ上
にとつた点をＳとすると、

【数２７】 であり、線分ＰＳの長さが正多面体の一辺の長さとな
る。

【００８６】ここで図１２に示した状態は、正多面体１
３が回転して行けば点Ｍに円柱状突起１１が当接する直
前の状態であるが、線分ＬＭで過渡状態の終了の時は、
円柱状突起１１と正多面体１３の点Ｍが接点状態の時で
ある（これは線分ＭＮでの復帰動作状態の始点でもあ
る）。

【００８７】従つてもし正多面体１３の点Ｍと円柱状突
起１１が接触した状態にある場合には、点Ｌと点Ｓとは
同一位置になり、線分ＰＳが正多面体の一辺を形成する
こととなる。そのため、この状態の時の偏向ミラー２の
走査角度は、角度（＋ｘ）又は（−ｘ）のどちらかであ
る。すなわち、角度α＝｜ｘ｜の時の角度τの値に対し
て、次の関係が成立しなければならない。

【数２８】 但し、ｎは多面体の辺の数である。

【００８８】そして、（24）式及び（28）式から、ａと
ｂの比を次のように求めることができる。

【数２９】 ただし、γはα＝ｘの値である。

【００８９】従つて、上記（29）式を満足すべき正多面
体の辺の数ｎを設定すれば、理想的な偏向ミラー２の走
査に対応した復帰動作状態を得ることができる。

【００９０】次に復帰動作状態に要する正多面体１３の
正多面体の回転角（Φ＝∠ＰＯＱ）について説明する。

【００９１】先ず、図１２において円柱状突起１１と正
多面体１３との接点Ｐから線分ＯＱの線上に下ろした垂
線の点をＵとすれば、回転角Φ＝角ＰＯＱには次の関係
が成立する。

【数３０】

【数３１】

【数３２】 であるから、

【数３３】 が成立し、線分ＯＰ＝ｃであるから、

【数３４】 が成立する。

【００９２】今、正多面体１３が回転することにより、
正多面体１３と円柱状突起１１との接触点が点Ｌから移
動して点Ｍに達した時、すなわち復帰動作状態の時の円
柱状突起１１と正多面体１３との接点で得られる回転角
Φ＝角ＰＯＱの値をΦ＝Φθとする。この時、角度α＝
ｘである。

【００９３】この復帰動作状態からさらに正多面体１３
が回転を続けて、点Ｍにおいて線分ＭＮに円柱状突起１
１の円周上と接する状態となるまでには、復帰動作状態
の線分ＯＭが円柱状突起１１の中心点Ｑと正多面体１３
の固定点Ｏから得られる成分ＯＱに関して対称な位置ま
で線分ＯＭが来る必要がある。

【００９４】従つて、円柱状突起１１に点Ｍが接してか
ら線分ＭＮに接するまでの間に、正多面体１３は回転角
θ＝かΦθの回転をすることとなる。

【００９５】結局、復帰動作状態における正多面体１３
の回転角θ＝２Φθであり、感光体１への主走査を行つ
ている間に正多面体１３が回転する角度は２ｘであり、
復帰動作状態の時の角度Φθと主走査を行う角度の比ｒ
は、

【数３５】 として求めることができる。

【００９６】ここで次表

【表４】 は、上述のようにして求めた各式に感光体１へのレーザ
ービーム６の主走査角度を±２０°としたときの正多面
体１３の面数ｎを変化させた場合に、正多面体の面数ｎ
に対し、角度α＝｜ｘ｜の時の角度τ（α＝ｘ）、可動
レンズ４の主点と物点との距離ａ、固定レンズ５の主点
及び像点間の距離ｂ、線分ＯＰ＝ｃ、復帰動作状態時の
角度Φθ、復帰動作状態時の角度Φθと主走査を行う角
度の比ｒの変化の様子を算出したものである。

【００９７】ここで、（21）式において円柱状突起１１
が動く距離Δは０．５〔ｍｍ〕とした。ただし、

【数３６】 となる。この表４から理解できるように、正多面体１３
の面数ｎが９個以上、すなわち正九面体以上の面数の正
多面体１３の場合は、ａ≦０となり、プリンタの主走査
角度が±２０°の時には適さないことが分る。

【００９８】また、面数ｎ＝３〜４の正三面体、正四面
体にすれば、復帰動作状態の時間の方がレーザービーム
の感光体への走査時間より長くなるので、不適切であ
る。

【００９９】残りの４つの場合、すなわち面数ｎ＝５、
６、７、８の場合のうち、ｎ＝８の正八面体が最も過渡
状態の時間の走査時間に対する比（ｒ）が小さく、適当
と判断される。

【０１００】しかし、円柱状突起１１の半径ａがかなり
小さくなるのに対し、正多面体１３の固定点Ｑから各面
までの距離ｂは大きくなるため、工作に高精度を必要と
する。なおこの多面体を利用した駆動方法は、レンズの
駆動に限らず、ｋ／ｃｏｓｖの形の関数で物体を動かす
必要がある分野に容易に利用することができる。

【０１０１】（１−６）他の実施例 次に、正多面体１３の角について説明する。上述のよう
に、回転正多面体１３と円柱状突起１１とによる機械的
な駆動機構によつて、正多面体１３が等速角速度運動を
することにより、可動レンズ４はｋ／ｃｏｓｖの形の関
数の直線運動を行うことができる。しかし、正多面体１
３の角（正多角形頂点部分）が角張つていることによ
り、面から面へのスムーズて移行が行われない可能性が
ある。

【０１０２】そこで、正多面体１３の角を丸めることに
よつて、面から面へのスムーズな移行を実現することが
できる。すなわち、図１３に示すように、正多角形頂点
部分Ｌ、Ｍ、Ｎが丸めを行う前の正多角形の角であり、
丸めを行つた後の直線部分が線分Ｌ′Ｍ′である。この
ように角を丸めると、プリンタにおけるレーザービーム
ＬＡの走査サイクル（復帰動作状態の時間）間の移行が
よりスムーズになる。従つて（21）式が成り立つのは、
直線部分である線分Ｌ′Ｍ′の部分である。また、（2
8）式は次のようになる。

【数３７】 ただし、τは∠Ｍ′ＯＴと∠ＭＯＴの比、すなわち角の
丸め処理前と、丸め処理後の直線部分の中心角の比を表
したものである。例えば、次表

【表５】 は、表４の場合と同じ条件の下で、τ＝０．９とした時
の結果を表したものである。表５をみると、表４の場合
と同様に正九面体以上の面数の正多面体１３の場合、ａ
≦０となり、プリンタのマルチビームＬＡによる主走査
角度が±２０°の時には適さないことが分る。また面数
ｎ＝３〜４の正三面体及び正四面体においては、過渡状
態の時間の方がマルチビームＬＡの感光体１への主走査
時間よりも長くなり、不適切と判断される。

【０１０３】残りの４つの場合のうちでは、正八面体が
最も復帰動作状態の時間の走査時間に対する比が小さい
が、表４の場合と異なり、復帰動作状態の時間が短くな
りすぎる。従つて、この表５のデータからは正七面体が
最適と判断される。

【０１０４】（２）第２実施例 図１４は本発明の第２実施例を示すもので、マルチレー
ザービーム光源２１から出射されたマルチレーザービー
ムでなるマルチビームＬＡ２がコリメータレンズ２２を
通つて平行光に変換された後、偏向ミラー２３の発射点
Ｏに入射される。

【０１０５】発射点Ｏに入射したマルチビームＬＡ２は
偏向ミラー２３によつて偏向角度βの方向に偏向され、
結像レンズ３４を通つて感光体３５の結像面に結像され
る。

【０１０６】マルチレーザービーム光源２１は図１５に
示すように、出射面に１列に配列された複数のビーム出
射孔２１Ａから横１列にビーム間隔をｉを保つて並んだ
状態で出射された複数のビームがマルチビームＬＡ２と
してコリメータレンズ２２に向けて出射される。

【０１０７】コリメータレンズ２２は偏向ミラー２３の
反射点Ｏに焦点を有し、これによりマルチビームＬＡ２
の各ビームが発射点Ｏにおいて交差するような入射角で
入射し、かくして発射点Ｏから図１６に示すような態様
で各マルチビームが結像レンズ３４に向けて出射され
る。

【０１０８】図１６において偏向ミラー２３の偏向角β
がβ＝０のとき、マルチビームＬＡ２のうち中心位置に
あるビームは光軸上を点Ｐの方向に進み（このビームを
中央光と呼ぶ）のに対して、マルチビームＬＡ２のうち
最外側の位置にあるビームが発射点Ｏにおいて交差角度
αで横切るように出射して点Ｑの方向に進む（これをα
光と呼ぶ）。

【０１０９】かくしてマルチビームを構成するビームの
うち中央位置から一方の最外側位置までの範囲にあるビ
ームが中央光及びα光の間の最外側交差角度αの範囲に
横一列の状態で結像レンズ３４を通つて感光体３５の結
像面上に入射される。

【０１１０】この状態から偏向ミラー２３が偏向ミラー
βだけ回転すると、β＝０のとき中央光及びα光の間に
配列されたマルチビームＬＡ２がそのままの状態で偏向
角βだけ偏向されることにより、偏向された中央光が点
Ｒの方向に進むと共に、偏向されたα光が点Ｓの方向に
進む。

【０１１１】かくして感光体３５の結像面には、三角形
ＲＰＳの一辺ＲＳに対応するように、感光体３５の結像
面上の三角形Ｒ′Ｐ′Ｓ′の一辺Ｒ′Ｓ′上に、マルチ
ビームＬＡ２が一列に配列された状態で照射され、これ
により図１４（Ａ）示すように感光体３５の結像面上
に、偏向角β＝０のとき点Ｐ′からＱ′までの間に１列
に配列されたマルチビームが入射され、これに対して偏
向ミラー２３が偏向角βだけ偏向されると、当該一列の
状態を維持しながら偏向角βに対応する分だけ平行移動
した点Ｒ′〜Ｓ′にマルチビームの各レーザービームが
照射されることになる。

【０１１２】このようにして走査角βのとき中央光が線
分ＯＲの方向に進み、かつα光が線分ＯＳの方向に進ん
でいる状態において、α光と光軸ＯＢとのなす各θは次
式

【数３８】 のように、偏向角度β及び最外側交差角度αによつて表
される。

【０１１３】また光軸上を進む中央光とα光との間の∠
ＳＰＲをγとすると、当該角度γは

【数３９】 のように、同じように偏向角度と最外側交差角度αによ
つて表すことができる。

【０１１４】さらに感光体３５の結像面において、中央
光の結像位置Ｐ′及びＲ′に対するα光の結像位置Ｓ′
の角度は偏向ミラー２３の反射点Ｏにおいて得られた関
係がそのまま保存されることにより、角度Ｓ′Ｐ′Ｒ′
は、

【数４０】 のように、γと等しくなる。その理由は結像レンズ３４
が光軸に対して対象に構成されているからである。

【０１１５】ここで任意のビーム、すなわち走査角βの
ときのα光が結像レンズ３４に入射するときに光軸との
間でなす角θ（＝∠ＳＯＰ）と、当該ビームについて感
光体３５の結像面上の点Ｓ′及び結像中心Ｐ′との距離
Ｌ（これを以下像高と呼ぶ）との関係は、

【数４１】 のように、θの関数ｇ（θ）によつて表されるから、点
Ｓ′及びＲ′の像高は、

【数４２】

【数４３】 のようになる。

【０１１６】ところで点Ｓ′から線分Ｐ′Ｒ′に下ろし
た垂線の脚をＴとすると、倍率が走査走行に対して一定
であるということは、線分ＴＳ′が走査方向に関係なく
一定であるということを意味している。この関係を式で
表せば、

【数４４】 のように、線分ＴＳ′を点Ｓ′の像光と角度γとによつ
て表すと共に、これが偏向角α＝０におけるα光と中央
光の点間の距離と等しくなり、これをＴと置く。

【０１１７】ここでα光がマルチビーム列のうち最外側
のビームであれば、値Ｔはマルチビーム列の結像面上に
おける像の長さの半分の値になる。

【０１１８】因に、図１６及び図１７は中央光を中心と
して一方の端部側の光ビームの関係を表しているからで
ある。

【０１１９】以上の検討から、走査方向に関係なく像倍
率が一定となるようなレンズの条件は、走査角βと垂線
の脚Ｔまでの線分Ｐ′Ｔの関係を上述の（39）式の関係
を利用して、

【数４５】 として表すことができる。

【０１２０】ところで最外側交差角度αの値が実用上十
分に微小であるとき、垂線の点Ｔの像光及び点Ｒ′の像
高ほほぼ等しいと考えて良いので、点Ｔ及びＲ′が一致
すると考えることができる。そこで、（45）式は走査角
βと像光Ｐ′Ｒ′との関係を表した式ということができ
る。

【０１２１】さらに撮像レンズ３４は軸対称であるか
ら、（45）式は結像レンズ３４への入射ビームの光軸と
なす角θと像高との関係を表した（41）式に外ならな
い。

【０１２２】かくしてＴの値は結像レンズ３４の焦点距
離をｆとしたとき角度αが微小である限り、近軸計算に
より、次式、

【数４６】 のように、焦点処理ｆと最外側交差角度αとの積として
表し得る。

【０１２３】また最外側交差角度αが微小であれば、等
間隔のピツチｉのマルチビーム列から出射された光は、
実用上十分な程度に等間隔で感光体３５の結像面に結像
されるから、結局（45）式の偏向角βを任意の角度θに
置き換えても良いと考えられるので、像高Ｐ′Ｔ（45）
式の関係を用いて、

【数４７】 と表し得、これを（45）式に代入することにより、実用
上

【数４８】 のような関係があることが分る。

【０１２４】以上の検討はマルチビームレーザー光源を
利用するマルチビーム撮像装置において、マルチビーム
ＬＡ２を感光体３５の結像面に走査結像したとき、すべ
てのビームの走査線が直線かつ平行になるための結像レ
ンズ３４についての光学的特性、すなわち入射角及び像
高の関係を示した式であるということになる。

【０１２５】（48）式において、Ｔはマルチビーム列の
個数ｍと結像ドツト間距離ｊを与えれば、次式

【数４９】 によつて決まる値である。ただしマルチビーム列の中心
を光学系の光軸上に置くことを条件とする。

【０１２６】また最外側交差角度αは（46）式から結像
レンズ３４の焦点距離ｆと、Ｔとの値とから決まる値で
ある。

【０１２７】さらに結像レンズ３４の焦点距離ｆについ
ては，図１８の曲線Ｋ１を曲線Ｋ２と比較すれば明らか
なように、ｆθレンズの場合の入射角と像高との関係が
ほぼ同様であることを考慮すると共に、ｆθレンズの入
射角θと像高ｇ（θ）との関係が

【数５０】 になることを考え合わせると、図１０の場合には結像レ
ンズ３４の焦点距離ｆとしてｆθレンズの場合より焦点
距離を大きめに選定すれば良いことが分る。

【０１２８】また走査角θについては（38）式から求め
ることができる。因に、図１８は一例として焦点距離ｆ
＝317.5 〔mm〕（線分Ｐ′Ｑ′は（48）式から3.175
〔mm〕、α＝0.01（＝0.57296 °）の場合について、
（45）式から走査角βと像光Ｐ′Ｒ′との関係を求めた
ものである。

【０１２９】この場合走査角を20°とし、 101個のマル
チビームによつて 63.5 〔μｍ〕ピツチの結像手段（40
0DPI）を用い、書き込み幅としてＡ４幅を想定し、オー
バースキヤン領域を含めて走査角を０°〜30°まで変化
させたときの像高の変化を示した。（６）式に対応する
演算結果は、次表

【表６】 に示すような値として得られた。以上の通り、第２引用
例によれば、結像レンズを通じて感光体３５にマルチビ
ーム列を入射するにつき、すべてのビームについての走
査を直線状にすることができることにより、マルチビー
ム列全体に亘つて結像倍率を走査方向に対して一定にし
得るようなマルチビーム結像装置を容易に実現できる。

【０１３０】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、ｆθレン
ズを使用しないダイナミツクフオーカス方式のレーザー
プリンタであつても、マルチビームをレーザービーム光
源として使用するとき、感光体上への結像倍率が主走査
方向に対して所定の変化率以内に収まるような光学系の
機構に構成でき、しかもプリントスピードを速くし、感
光体上に歪のない結像を得ることができる。

【０１３１】またダイナミツクフオーカス方式のマルチ
ビームレーザープリンタにおいて、ガルバノミラーを一
定の角速度で駆動した場合に、感光体上での結像を主走
査方向に結像倍率を一定にするために、可動レンズをｋ
／ｃｏｓｖの形の関数で駆動する機構を多面体を利用し
た機械的駆動手段によつて得ることができる。

【０１３２】さらに機械的駆動手段で利用した多面体の
角（多角形の頂点部分）に丸みを施したことにより、レ
ンズの駆動が確かなものとなり、信頼性の高い走査結像
を得ることができる。さらに結像レンズの光学的特性を
特定することにより、マルチビームのすべてのビームの
結像倍率を十分に揃えることができるようなマルチビー
ム結像装置を確実に実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるマルチビーム結像装置の一実施例
を示す略線的斜視図である。

【図２】結像レンズの機械的駆動手段を示す略線的系統
図である。

【図３】結像レンズの電気的駆動手段を示す略線図であ
る。

【図４】アクチユエータ回路を示すブロツク図である。

【図５】偏向ミラー及び可動レンズの同期動作の説明に
供する信号波形図である。

【図６】結像倍率の均一化の説明に供する略線的系統図
である。

【図７】マルチレーザービーム装置の発射孔を示す略線
的側面図である。

【図８】図７の略線的正面図である。

【図９】感光体上に結像したマルチビームを示す略線図
である。

【図１０】光学系の構成を等価的に示す系統図である。

【図１１】可動レンズの直線駆動手段とを示す拡大側面
図である。

【図１２】可動レンズの直線動作条件の説明に供する略
線図である。

【図１３】直線動作に用いる正多面体の他の実施例を示
す略線図である。

【図１４】第２実施例の構成を示す系統図である。

【図１５】そのマルチレーザビーム装置を示す部分的斜
視図である。

【図１６】マルチビーム列の光路を示す略線図である。

【図１７】結像面上の結像点を示す略線図である。

【図１８】走査面と像高との関係を示す曲線図である。

【図１９】従来技術によるｆθレンズを使用した場合の
走査方向を示す略線図である。

【図２０】ｆθレンズを使用した場合の結像点を示す略
線図である。

【符号の説明】

１、３５……感光体、２、２３……偏向ミラー、３、２
１……レーザービーム光源、４……可動レンズ、５……
固定レンズ、６……結像レンズ、７……発射孔、８……
ビームスポツト、９……ガイド部材、１０……直線駆動
部、１１……円柱状突起、１２……コイルバネ、１３…
…正多面体、１４……ガルバノスキヤナー、１５……接
続部、１６……可動部材、１７……位置検出器、１８…
…マグネツト、１９……バネ、２０……コイル、２１…
…透孔、２２……ピンホール、２３……発光素子、２４
……受光素子、２５……一軸アクチユエータ。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】マルチビーム光源から出射されたマルチビ
   ーム列を、結像レンズ及び偏向ミラーを介して感光体上
   に該マルチビーム列の主走査方向に対して直交する方向
   に所定間隔をもつて結像させるマルチビーム結像装置に
   おいて、 上記マルチビーム光源から出射された上記マルチビーム
   列におけるビーム間距離と、感光体上に結像する上記マ
   ルチビーム列におけるビーム間の距離とから得られる結
   像倍率が、上記感光体上のどの結像面位置であつても所
   定範囲以内に収まるように上記偏向ミラーの回転運動に
   連動して上記結像レンズを上記マルチビーム列の光軸方
   向に直線的に運動させる駆動手段を具えることを特徴と
   するマルチビーム結像装置。
2. 【請求項２】上記駆動手段は、上記結像レンズのうち、
   少なくとも１つのレンズを上記偏向ミラーに連動させて
   上記マルチビーム列の光軸方向に直線的に運動させるこ
   とを特徴とする請求項１に記載のマルチビーム結像装
   置。
3. 【請求項３】上記駆動手段は、機械的駆動手段又は電気
   的駆動手段により上記結像レンズをマルチビーム列の光
   軸方向に直線的に運動させることを特徴とする請求項１
   又は２に記載のマルチビーム結像装置。
4. 【請求項４】上記機械的駆動手段は多面体を含み、該多
   面体の回転運動を直線的な運動に変換して上記結像レン
   ズをマルチビーム列の光軸方向に直線的に駆動させるこ
   とを特徴とする請求項２又は３に記載のマルチビーム結
   像装置。
5. 【請求項５】上記機械的駆動手段によるレンズの直線的
   な運動は、ｋ／ｃｏｓｖの形の関数に基づいた運動であ
   ることを特徴とする請求項２、３、又は４に記載のマル
   チビーム結像装置。
6. 【請求項６】上記多面体の多角形頂点部分を丸めたこと
   を特徴とする請求項４に記載のマルチビーム結像装置。
7. 【請求項７】マルチビーム光源から出射されたマルチビ
   ーム列を偏向ミラーの反射点に入射し、反射光を結像レ
   ンズを通して感光体に結像させるようになされたマルチ
   ビーム結像装置において、 上記結像レンズは、上記マルチビーム列が光軸位置を通
   る走査角で入射したとき上記マルチビーム列のうち中央
   位置のビームが結像した基準結像位置を基準にして最外
   側のマルチビームが結像した第１の結像位置の高さを表
   す第１の像高と、光軸位置を通らない走査角で入射した
   とき上記基準結像位置を基準にして上記最外側のマルチ
   ビームが結像した第２の結像位置の高さを表す第２の像
   高とをほぼ等しくする光学特性を具えることを特徴とす
   るマルチビーム結像装置。