(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、
該複数の光源からの発散ビームをカップリングする複数のカップリングレンズと、
該複数のカップリングレンズから出射したビームを偏向する偏向器と、
上記複数のカップリングレンズと上記偏向器の間に配備され、ビームを規制する複数のアパーチャと、
上記偏向器からのビームを被走査面上に導く走査光学系とを有し、各ビームが上記被走査面に形成するビームスポットにより複数走査線を同時走査するマルチビーム走査装置において、
複数光源及び複数のカップリングレンズを少なくとも副走査方向に略垂直な軸を中心に回転させ、被走査面上の副走査方向のビームピッチの切り替えや調整を行うための回転手段を有し、
該回転手段により回転される上記複数光源の回転角と上記複数のカップリングレンズの回転角が概略同じであり、
上記複数のカップリングレンズから出射する少なくとも２つのビームが、偏向回転面内で開き角を有するとともに、上記複数のアパーチャのうち少なくとも２つが主走査方向に離れて配備されており、
上記複数のアパーチャは上記回転軸に対して回転されないことを特徴とするマルチビーム走査装置。
【請求項２】
複数の光源と、
該複数の光源からの発散ビームをカップリングする複数のカップリングレンズと、
該複数のカップリングレンズから出射したビームを偏向する偏向器と、
上記複数のカップリングレンズと上記偏向器の間に配備され、ビームを規制する複数のアパーチャと、
上記偏向器からのビームを被走査面上に導く走査光学系とを有し、各ビームが上記被走査面に形成するビームスポットにより複数走査線を同時走査するマルチビーム走査装置において、
上記複数光源及び複数のカップリングレンズ及びアパーチャを、少なくとも副走査方向に略垂直な軸を中心に回転させ、被走査面上の副走査方向のビームピッチの切り替えや調整を行うための回転手段を有し、
該回転手段により回転される上記複数光源の回転角と上記複数のカップリングレンズの回転角が概略同じであり、
上記複数のカップリングレンズから出射する少なくとも２つのビームが、偏向回転面内で開き角を有するとともに、上記複数のアパーチャのうち少なくとも２つが主走査方向に離れて配備されており、
上記複数のアパーチャの回転角が上記複数光源及びカップリングレンズの回転角と異なることを特徴とするマルチビーム走査装置。
【請求項３】
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、
回転手段が、複数光源及び複数のカップリングレンズを、少なくとも副走査方向に略垂直な軸を中心に回転させることにより、被走査面上の副走査方向のビームピッチを切り替えることを特徴とするマルチビーム走査装置。
【請求項４】
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、
回転手段が、複数光源及び複数のカップリングレンズを、少なくとも副走査方向に略垂直な軸を中心に回転することにより、被走査面上の副走査方向のビームピッチを調整することを特徴とするマルチビーム走査装置。
【請求項５】
請求項１または３または４に記載のマルチビーム走査装置において、
複数のアパ−チャが、回転手段により回転されず、
走査光学系と偏向器を装着するハウジングを有し、複数のアパーチャがハウジングに直接的に装着されて固定されたことを特徴とするマルチビーム走査装置。
【請求項６】
請求項１または３または４に記載のマルチビーム走査装置において、
走査光学系と偏向器を装着するハウジングを有し、前記複数のアパーチャがハウジングと一体的に形成されていることを特徴とするマルチビーム走査装置。
【請求項７】
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、
複数のアパーチャのうち少なくとも２つが１体的に製作されていることを特徴とするマルチビーム走査装置。
【請求項８】
潜像担持体に光走査により潜像を形成し、形成された潜像を現像して画像を形成する画像形成装置であって、
潜像担持体を光走査して潜像を形成する光走査装置として、請求項１〜７の任意の１に記載のマルチビーム走査装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】
請求項８記載の画像形成装置において、
潜像担持体として光導電性の感光体を用い、潜像担持体を均一に帯電したのち光走査による書込みで静電潜像を形成し、形成された静電潜像を現像してトナー画像を得、このトナー画像を記録媒体上に定着して画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【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及びこれを用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
光走査を利用する画像形成装置は、デジタル複写装置や光プリンタ、光プロッタ、光製版機等として広く知られている。
このような画像形成装置における画像形成の高速化には、光走査による画像書込速度の高速化が不可欠であるが、シングルビーム方式の光走査で高速化を実現しようとすると高速回転可能な偏向器を必要とする。高速回転可能な偏向器は、それ自体のコストが高く、また、高速回転に伴う風切り音等の騒音を低減する強力な防音手段が必要になるため、光走査装置の大幅なコスト高を招く。
【０００３】
偏向器の回転を高速化することなく画像書込速度を高める走査方式として、複数ビームの同時偏向により、複数走査線を同時走査するマルチビーム走査方式が実用化されつつある。
マルチビーム走査装置においては、狙いのビームピッチ（走査線間隔）を得ることが画像品質上必要である。また、近来、走査線密度を、例えば４００ｄｐｉと１２００ｄｐｉというように複数段に切り替えることも意図されており、この場合には走査線密度に応じてビームピッチを切り替える必要がある。
【０００４】
このように、狙いとするビームピッチを設定したり、走査線密度の切り替えに応じてビームピッチを切り替える方法が必要であるが、このような方法として、複数の光源とカップリングレンズとを主走査方向・副走査方向に垂直な軸を中心として回転させる方法が知られている。この方法は「各光源とカップリングレンズとの相対的な位置関係を変えずにビームピッチを変化させる」ことが可能であり、環境変動等の影響を受けにくいという利点を有する。
【０００５】
光走査装置においては被走査面上に所望のビームスポットを形成するため、一般にアパーチャによる「ビーム規制（ビーム整形）」が行われる。ビーム規制の観点からすると、上記方法でビームピッチを変更する際に、アパーチャを光源やカップリングレンズと一体に回転させるのが良いとに思われる。しかし、光源やカップリングと一体的にアパーチャの回転を行うと、ビームスポットの像高（主走査方向の位置）によるビームピッチ偏差（走査線間隔の理想値からのずれ）が大きくなり、ビーム径も劣化することが発明者の研究を通じて明らかになった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、マルチビーム走査におけるビームピッチの切り替えや調整に伴うビームピッチ偏差の発生を有効に軽減し、良好なビーム径を実現することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のマルチビーム走査装置は、光源と、カップリングレンズと、偏向器と、アパーチャと、走査光学系と、回転手段とを有する。
「光源」は複数個（同時走査する走査線数に等しい個数）を用いる。個々の光源としては「半導体レーザ」を好適に用いることができる。また複数の発光部をアレイ配列した半導体レーザアレイを複数光源として用いることもできる。
「カップリングレンズ」は、複数の光源からの発散ビームをカップリング（以後の光学系に適したビーム形態、例えば平行ビームや、弱い発散ビーム、弱い集束ビーム等にする）する。カップリングレンズと光源との対応関係は、１：１の対応関係でもよいし、１個のカップリングレンズが複数の光源からのビームをカップリングするようにすることもできる。即ち、光源の数をｎ、カップリングレンズの数をｍとするとき、ｎ＝ｍであることもできるし、ｎ＞ｍであることもでき、後者の場合には、カップリングレンズの１以上は、複数の光源からのビームをカップリングすることになる。
【０００８】
「偏向器」は、カップリングレンズから出射したビームを偏向する。偏向器としては、回転多面鏡を始めとして、回転２面鏡、回転単面鏡等、公知の適宜のものを適宜に利用できる。
「アパーチャ」は複数のものが用いられ、カップリングレンズと偏向器の間に位置し、ビーム規制を行う。アパーチャの一部は、複数のビームに共通化することも可能である。
「走査光学系」は、偏向器からのビームを被走査面上に導く光学系である。走査光学系により導かれた各ビームは被走査面上にビームスポットを形成し、複数走査線を同時走査する。
請求項１記載のマルチビーム走査装置における「回転手段」は、複数光源及びカップリングレンズを少なくとも副走査方向に略垂直な軸を中心に回転させる手段である。そして、該回転手段により回転される複数光源の回転角とカップリングレンズの回転角は概略同じであるが、複数のアパーチャは上記回転軸に対して回転されない。
【０００９】
請求項２記載のマルチビーム走査装置は、光源と、カップリングレンズと、偏向器と、アパーチャと、走査光学系と、回転手段とを有する。これらのうち、光源と、カップリングレンズと、偏向器と、アパーチャと、走査光学系とは、請求項１記載のマルチビーム走査装置に於けるものと同様のものであり、複数の光源から放射された各ビームが被走査面に形成するビームスポットにより、複数走査線を同時走査する。
請求項２記載のマルチビーム走査装置における「回転手段」は、複数光源及びカップリングレンズ及びアパーチャを、少なくとも副走査方向に略垂直な軸を中心に回転させる手段である。即ち、この請求項２記載のマルチビーム走査装置においては、回転手段は、複数光源・カップリングレンズとともにアパーチャも回転させる。この回転における回転角は、複数光源の回転角とカップリングレンズの回転角が概略同じであり、複数のアパーチャの回転角は「複数光源及びカップリングレンズの回転角」と異なる。
【００１０】
上記請求項１、２記載の発明の他の特徴は後述するが、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、回転手段により「複数光源及びカップリングレンズを、少なくとも副走査方向に略垂直な軸を中心に回転させ、被走査面上の副走査方向のビームピッチを切り替える」ことができる（請求項３）。あるいはまた、回転手段により「複数光源及び複数のカップリングレンズを、少なくとも副走査方向に略垂直な軸を中心に回転することにより、被走査面上の副走査方向のビームピッチを調整する」こともできる（請求項４）。
【００１１】
上記請求項１〜４に記載のマルチビーム走査装置は何れも、走査光学系と偏向器を装着するハウジングを有することができる。請求項１および請求項３、４において、請求項１を引用するマルチビーム走査装置では、アパーチャは回転手段により回転されないので、複数のアパーチャを「ハウジングに直接的に装着固定」することも（請求項５）、ハウジングと一体に形成することもできる（請求項６）。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、複数のアパーチャのうち「少なくとも２つを１体的」に製作することができる（請求項７）。
【００１２】
上記請求項１、２に記載のマルチビーム走査装置は何れも、複数のカップリングレンズから出射する少なくとも２つのビームが、偏向回転面内で開き角を有するように構成され、複数のアパーチャのうち「少なくとも２つを主走査方向に離して位置させる」ように構成される。
「偏向回転面」は、偏向器の回転中心軸に直交する面を言い、上記開き角は、上記２つのビームの主光線を偏向回転面に射影した状態において、上記２つの主光線が偏向器の側から光源側へ向かって開くようになす角を言う。
【００１３】
この発明の画像形成装置は「潜像担持体に光走査により潜像を形成し、形成された潜像を現像して画像を形成する画像形成装置」であって、潜像担持体を光走査して潜像を形成する光走査装置として、請求項１〜７の任意の１に記載のマルチビーム走査装置を用いることを特徴とする（請求項８）。潜像担持体としては「銀塩写真フィルム」や「光導電性の感光体」を用いることができる。銀塩写真フィルムを潜像担持体として用いる場合は、マルチビーム走査装置による光走査により形成される潜像を、通常の銀塩写真プロセスで現像することにより、所望の画像を得ることができる。このような画像形成装置は具体的には光製版機として実施することができる。
【００１４】
潜像担持体として光導電性の感光体を用いる場合には、潜像担持体を均一に帯電したのち光走査による書込みで静電潜像を形成し、形成された静電潜像を現像してトナー画像を得、このトナー画像を記録媒体上に定着して画像を形成することにより所望の画像を得る（請求項９）。光導電性の感光体としては酸化亜鉛紙の如きシート状のものを用いても良く、この場合には、潜像担持体自体を記録媒体としてトナー画像を定着することができる。また潜像担持体に形成された静電潜像を現像して得られるトナー画像を、シート状の記録媒体（転写紙やオーバヘッドプロジェクタ用のプラスチックシート等）に転写して定着することもできるし、静電潜像を上記シート状の記録媒体に転写してから現像し、得られるトナー画像を記録媒体上に定着しても良い。トナー画像の「シート状の記録媒体」への転写は、潜像担持体から記録媒体へ直接行っても良いし、中間転写ベルト等の中間転写媒体を介して行っても良い。上記画像形成装置は、具体的にはデジタル複写機やデジタル製版機、光プリンタや光プロッタとして実施できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１に、この発明のマルチビーム走査装置の実施の１形態を示す。この実施の形態は「２ビーム走査を行うもの」であり、光源として、２つの半導体レーザ１ａ，１ｂが用いられる。半導体レーザ１ａ，１ｂから放射されたビームは、各光源と１：１に対応するカップリングレンズ２ａ，２ｂによりそれぞれカップリングされる。カップリングされた各ビームは、アパーチャ部材３に形成されている２つのアパーチャを通過してビーム規制されたのち、共どもにシリンドリカルレンズ４に入射し、副走査方向（図面に直交する方向）に収束され、偏向器としての回転多面鏡５の偏向反射面５Ａの近傍に主走査方向に長く略線状に結像する。
【００１６】
図１の「図の面」は、前述の偏向回転面に平行である。半導体レーザ１ａ，１ｂからのビームの主光線は、図１に示すように、偏向反射面５Ａへ向かうにつれて次第に近接しあい、その偏向回転面への射影は、図１に示すように略「偏向反射面５Ａの位置」で相互に交わる。従って、偏向反射面５Ａに入射してくる２ビームは偏向回転面内において、前述の開き角として角：αを有することになる。説明中の実施の形態において、開き角：αは３．１度である。
【００１７】
回転多面鏡５の偏向反射面５Ａにより反射された各ビームは、回転多面鏡５Ａが回転軸５Ｂの回りに等速回転すると等角速度的に偏向し、走査光学系をなすレンズ６，７を透過し、同光学系の作用により、被走査面８（実体的には潜像担持体の感光面）上に各々ビームスポットを形成する。そしてこれら２つのビームスポットにより被走査面８が１度に２走査線ずつ光走査される。
なお、図１において符号９は「回転多面鏡５のハウジングに設けられた防音ガラス」を示す。光源側からのビームは防音ガラス９を介して回転多面鏡５の偏向反射面５Ａに向かって入射し、回転多面鏡５による偏向ビームは防音ガラス９を透過して走査光学系に入射する。また、符号１０は「光学系のハウジングに設けられた防塵ガラス」を示す。走査光学系を透過した偏向ビームは防塵ガラス１０を透過して被走査面８に向かって集光する。防音ガラス９と防塵ガラス１０は共に「屈折率：１．５１１の硝材による厚さ：１．９ｍｍの平行平板ガラス」により形成されている。
【００１８】
以下、図１のマルチ走査光学装置の具体的な光学データを示す。
光源としての半導体レーザ１ａ，１ｂは発光波長：７８０ｎｍのものである。
以下の表記において、Ｒｍ：主走査方向曲率半径、Ｒｓ：副走査方向曲率半径、Ｎ：使用波長（７８０ｎｍ）での屈折率、Ｘ：光軸方向の距離とする。面形状が非円弧形状であるものについて曲率半径は「近軸曲率半径」を表す。長さの次元を持つものの単位は「ｍｍ」である。
【００１９】
0003668053.tif 000002
カップリングレンズ２ａ，２ｂは同一形状で、レンズ面は両面とも「共軸非球面」であり、ここに具体的な数値は示さないが、波面収差を良好に補正されている。シリンドリカルレンズ４の光軸は、半導体レーザ１ａ，１ｂからの各ビームに対し、均等に１．５５度の角を有する。また、上述の如く、半導体レーザ１ａ，１ｂからの各ビームは偏向反射面上で略１点に交わる。
【００２０】
0003668053.tif 000003
上において「＊」を付した面は共軸非球面、「＊＊」を付した面は「主走査方向の形状が非円弧形状で、副走査方向の曲率半径が主走査方向のレンズ高さにより連続的変化する特殊面」である。
【００２１】
上記「共軸非球面」は、光軸方向の座標：Ｘ、光軸からの距離：Ｙ、近軸曲率半径：Ｒ、定数：Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，．．．．を用いて、次式で表される。
【００２２】
0003668053.tif 000004
式（１）の表記において例えば「Ｙ＾８」は「Ｙの８乗」を表す。即ち、記号「＾」は、その後にある数字が前にある量の「べき乗」であることを意味する。
【００２３】
上記面番号１の面（レンズ６の入射側面）の非球面形状は、上記（１）式における定数：Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，．．を、
K= 2.667, A= 1.79E-07, B=-1.08E-12, C=-3.18E-14, D= 3.74E-18
として特定される。
上記面番号２の面（レンズ６の射出側面）の非球面形状は、上記（１）式における定数：Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，．．を、
K= 0.02 , A= 2.50E-07, B= 9.61E-12, C= 4.54E-15 ,D=-3.03E-18
として特定される。
【００２４】
「＊＊」を付した「主走査方向の形状が非円弧形状で、副走査方向の曲率半径が主走査方向のレンズ高さにより連続的に変化する特殊面」は、主走査方向の形状が、上記（１）式のＹを「主走査方向における光軸からの距離」として（１）式で表され、副走査方向の形状は、主走査方向における光軸からの距離：Ｙの位置における副走査断面（主走査方向に直交する仮想的な平断面）における曲率半径：Ｒs(Ｙ)が、  Ｃｓ(Ｙ)＝１／Ｒs(Ｙ)として、多項式：
Ｃs(Y)＝１/｛Ｒs(０)＋Σｂj・Ｙ＾ｊ｝  （ｊ＝1，2，3，…） (２)
で表される形状である。
【００２５】
上記面番号３（レンズ７の入射側面）の主走査方向の非円弧形状は上記（１）式において、定数：Ｋ，Ａ，Ｂ，Ｃ，．．を
K=-71.73, A= 4.33E-08, B=-5.97E-13, C=-1.28E-16, D= 5.73E-21
として特定される。
上記面番号３（レンズ７の入射側面）の、副走査断面内の曲率の主走査方向の距離：Ｙに対する変化は、（２）式におけるＲｓ(０)，定数：ｂjを、
0003668053.tif 000005
として特定される。これから明らかなように、上記レンズ７の入射側面は主走査方向において光軸対称である。レンズ７の被走査面側の面（射出側面）はノーマルトロイダル面である。
【００２６】
上のデータ表記において、例えば「E-16」は「１０の−１６乗」を意味する。
以下の説明で用いる計算結果においては、防音ガラス９と防塵ガラス１０が考慮されている。防音ガラス９は、図１に示すように、走査光学系をなすレンズ６，７の光軸に対し、偏向回転面内において、８度傾けて配備されている。
【００２７】
図７は、この発明の画像形成装置の実施の１形態を示している。この画像形成装置はレーザプリンタである。
レーザプリンタ１００は像担持体１１１として「円筒状に形成された光導電性の感光体」を有している。像担持体１１１の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ１１２、現像装置１１３、転写ローラ１１４、クリーニング装置１１５が配備されている。帯電手段としては「コロナチャージャ」を用いることもできる。また、レーザビームＬＢ１，ＬＢ２による２ビームのマルチビーム走査装置１１７が設けられ、帯電ローラ１１２と現像装置１１３との間で「光書込による露光」を行うようになっている。図７において、符号１１６は定着装置、符号１１８はカセット、符号１１９はレジストローラ対、符号１２０は給紙コロ、符号１２１は搬送路、符号１２２は排紙ローラ対、符号１２３はトレイ、符号Ｐは記録媒体としての転写紙を示している。マルチビーム走査装置１１７は、上に図１に即して説明したものである。
【００２８】
画像形成を行うときは、光導電性の感光体である像担持体１１１が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２により均一帯電され、光走査装置１１７のレーザビームＬＢ１，ＬＢ２による光書込による露光を受けて静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって、画像部が露光されている。
この静電潜像は、現像装置１１３により反転現像され、像担持体１１１上にトナー画像が形成される。
【００２９】
転写紙Ｐを収納したカセット１１８は、画像形成装置１００本体に着脱可能であり、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙Ｐの最上位の１枚が、給紙コロ１２０により給紙され、給紙された転写紙Ｐは、その先端部をレジストローラ対１１９に銜えられる。レジストローラ対１１９は、像担持体１１１上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングをあわせて、転写紙Ｐを転写部へ送りこむ。送りこまれた転写紙Ｐは、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ、転写ローラ１１４の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー画像を転写された転写紙Ｐは定着装置１１６へ送られ、定着装置１１６においてトナー画像を定着され、搬送路１２１を通り、排紙ローラ対１２２によりトレイ１２３上に排出される。
トナー画像が転写されたのちの像担持体１１１の表面は、クリーニング装置１１５によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。
【００３０】
【実施例】
以下、上に具体的な光学系データを挙げた、図１の実施の形態に関する実施例を説明する。
実施例１
実施例１は、図１に即して説明した実施の形態において、回転手段を用いてマルチビーム走査のビームピッチを、４００ｄｐｉから１２００ｄｐｉに切り替える例である。
図２（ａ）は、光源である半導体レーザ１ａ，１ｂと、これらに対応するカップリングレンズ２ａ，２ｂとを、相互の位置関係を調整してホルダ１１に固定的に保持させた状態を示している。ホルダ１１は、図２（ｂ）に示すごとき形状のものであり、図２（ａ）に示されているのは、その断面図である。
【００３１】
ホルダ１１には、導光用の孔１１ａ，１１ｂが「互いの軸が開き角：α（１．５５度）をなす」ように穿設され、半導体レーザ１ａ，１ｂはそれぞれ、孔１１ａ，１１ｂの一方の端部に嵌装される。ホルダ１１の、半導体レーザ１ａ，１ｂを嵌装される側と逆側にはレンズ保持部１１ｃが突設され、カップリングレンズ２ａ，２ｂを固定保持している。レンズ固定方法は、例えば紫外線硬化を用い、レンズ取付け態位を調整後、紫外線を照射して紫外線硬化樹脂を固化させる方法等が考えられる。ホルダ１１に固定されたカップリング２ａ，２ｂの光軸は、導光用の孔１１ａ，１１ｂの軸と合致される。導光用の孔１１ａ，１１ｂに嵌装された半導体レーザ１ａ，１ｂは、発光部の位置を孔１１ａ，１１ｂに対して調整可能であり、この調整により、各半導体レーザの発光部と対応するカップリングレンズの光軸との相対的な位置関係を調整できるようになっている。
【００３２】
図２（ａ）において、ホルダ１１を仮想的に切断している断面は偏向回転面であり、ホルダ１１はこの状態にあるとき「基準態位」であり、ビームピッチ：４００ｄｐｉに対応する。この基準状態において、カップリングレンズ２ａ，２ｂの光軸は共に偏向回転面内にある。
半導体レーザ１ａ，１ｂの発光部は、４００ｄｐｉのビームピッチを得るために、副走査方向（図２（ａ）の図面に直交する方向（手前側を＋、逆側を−とする）にずらされている。即ち、基準状態において、半導体レーザ１ａの発光部はカップリングレンズ２ａの光軸から副走査方向へ＋０．００６３ｍｍ（＋６．３μｍ）ずらされ、半導体レーザ１ｂの発光部はカップリングレンズ２ｂの光軸から副走査方向へ＋０．００６３ｍｍ（−６．３μｍ）ずらされる。するとこのとき、半導体レーザ１ａ，１ｂの各発光部は「副走査方向に０．０１２６ｍｍ」だけ互いにずれていることになる。
【００３３】
図２（ｄ）は、この状態を模式的に示している。符号ＡＸ２ａ，ＡＸ２ｂは、カップリングレンズ２ａ，２ｂの光軸を示し、これらは偏向回転面内にある。符号１ａ１，１ｂ１は半導体レーザ１ａ，１ｂの発光部を示している。図２（ｄ）の上下方向は副走査方向であり、基準状態における発光部１ａ１，１ｂ１は副走査方向に距離：Ｄ１＝０．０１２６ｍｍだけずれている。
【００３４】
光源から被走査面に至る光路上にある結像光学系は「カップリングレンズ２ａ，２ｂと、シリンドリカルレンズ４および走査光学系をなすレンズ６，７と」であり、これらはアナモフィックな光学系をなすが、その副走査方向の合成横倍率を「β」とすると、被走査面上に形成される２つのビームスポットは、副走査方向において、０．０１２６・βｍｍだけ分離することになる。
１インチを２５．４ｍｍとすると、４００ｄｐｉのビームピッチの１ピッチ分は、２５．４／４００＝０．０６３５ｍｍであり、従って、この場合、β＝５．０である。
【００３５】
次ぎに、ビームピッチを１２００ｄｐｉに切り替えるには以下の如くする。
【００３６】
１２００ｄｐｉに対応する１ピッチ分は、２５．４／１２００＝０．０２１２ｍｍである。図１（ｅ）に示すように、光軸ＡＸ１ａ，ＡＸ１ｂを含む面を（主・副走査方向に共に直交する軸の回りに）主走査方向（破線で示す）に対して角：θだけ回転させると、発光部１ａ１，１ｂａの副走査方向の間隔は、図の距離：Ｄ２になるが、前記合成横倍率：β＝５．０であることを考えると、回転角：θを調整して、距離：Ｄ２が０．００４２４ｍｍとなるようにすればよい。この実施例１において、回転角：θは３０．１’（分）に定められている。
【００３７】
ホルダ１１は、図１（ａ）において孔１１ａ，１１ｂの各軸を含む面内で、角：αを２等分する軸（主走査方向と副走査方向とに直交する軸）の回りに回転可能となっており、図２（ｂ）に示すように、ホルダの左側面に形成された当接部１１ｄに図の下方から弾性力手段１１ｅによる弾性力を作用させて、ホルダに時計回りのモーメントを作用させる。同時に、当接部１１ｄに上方からステップモータの作動桿１１ｇを当接させ、上記モーメントによるホルダ１１の回転を止める。そしてステップモータ１１ｆの作用により、ホルダ１１を基準状態からθ＝３０．１’だけ回転させ、ビームピッチを１２００ｄｐｉに切り替える。
【００３８】
図２（ｃ）において符号３で示すアパーチャ部材は、２つのアパーチャ３ａ，３ｂを形成されている。アパーチャ３ａ，３ｂは主走査方向に分離して配列され、基準状態（４００ｄｐｉ）のとき、カップリングレンズ２ａ，２ｂからの各ビームの主光線は、各アパーチャ３ａ，３ｂの中央部を通る。
この実施例では、アパーチャ部材３は「ホルダ１１とは別の部材」に固定され、ビームピッチ切り替えに伴う「カップリングレンズと半導体レーザの回転」に関わらず回転されない。例えば、アパーチャ部材３を「走査光学系と偏向器を装着するハウジング（図示されず）」に直接装着して固定してもよいし、ハウジングの一部としてハウジングと一体的に形成してもよい。
【００３９】
上記の如く、基準状態である４００ｄｐｉから、ビームピッチを１２００ｄｐｉに切り替えた状態における「像高によるビームピッチ偏差」は、図４（ａ）に示すように非常に小さく、従って、マルチビーム走査により良好な画像を形成することができる。
図４（ｂ）は、ビームピッチ：１２００ｄｐｉの状態において、半導体レーザ１ａ（ＬＤ１），１ｂ（ＬＤ２）から放射された各ビームの「副走査方向における通過位置（ビーム通過高さ）」を、被走査面に向かう光路上における光路長に対して示したものである。図示のように、各光学素子を通過する各ビームの副走査方向のビーム通過高さが小さく、各ビームの像面への入射角が小さい。従って、部品誤差、取り付け誤差によるビームピッチの変化が小さくなる。また、各ビームの「ビーム通過高さ」が小さいため波面収差の劣化が少なく、各ビームとも良好なビームスポット径を実現できる。
【００４０】
実施例１に対する比較例として、ビームピッチを４００ｄｐｉから１２００ｄｐｉに切り替える際、アパーチャ部材３をホルダ１１と一体（即ち、半導体レーザ１ａ、１ｂ、カップリングレンズ２ａ，２ｂと一体）に、３０．１’回転させると、ビームピッチ：１２００ｄｐｉにおける「ビームピッチ偏差」はビームスポットの像高とともに図５（ａ）のように変化する。即ち、ビームピッチ偏差は、最大で実施例１の略１．５倍に増大する。
また、この比較例において、ビームピッチ：１２００ｄｐｉの状態で、半導体レーザ１ａ（ＬＤ１），１ｂ（ＬＤ２）から放射された各ビームの副走査方向における「ビーム通過高さ」を被走査面に向かう光路上における光路長に対して示すと、図５（ｂ）の如く、各ビームともビーム通過高さが大きく、像面への入射角も大きい。このため、部品誤差、取り付け誤差によるビームピッチの変化も大きくなり易く、波面収差も劣化し易く、良好なビームスポット径の実現が困難になる。
上記の如くアパーチャ部材３を回転させると、各アパーチャから射出するときの２ビームの「副走査方向の相対位置」ずれが大きくなるため、各光学素子を通過する各ビームの副走査方向のビーム通過高さが大きく、像面へ入射角が大きくなるのである。
【００４１】
実施例２
図３において、ホルダ１１は図２に即して説明したのと同様のものである。
実施例２では、ホルダ１１の回転調整は、支持板１２ａに螺設された調整螺子１２の先端部を当接部１１ｄ（図の下方から、図示されない弾性力手段による上向き弾性力を作用されている）に当接させ、調整螺子１２の調整により行うようになっている。アパーチャ部材３Ａ（２つのアパーチャ３ａ１，３ｂ１を穿設されている）は、図示されない適宜の回転機構（上記と同様の調整螺子と弾性力手段とを用いるものでも良い）により、ホルダ１１と同軸（主走査方向と副走査方向とに直交する方向の軸）の回りに、ホルダ１１とは独立して回転調整できるようになっている。
【００４２】
ビームピッチ：４００ｄｐｉの基準状態において、アパーチャ３ａ１，３ｂ１が主走査方向に配置されるようにし、この状態からビームピッチ：１２００ｄｐｉへ切り替えるために、ホルダ１１を３０．１’回転させる。それと共にアパーチャ部材３Ａをホルダ１１と同方向へ５’回転させる。
すると、ビームピッチ：１２００ｄｐｉにおける「ビームピッチ偏差」はビームスポットの像高と共に図６（ａ）のように変化する。即ち、ビームピッチ偏差は前述の実施例１の場合よりもさらに小さく良好になり、より良好な画像形成が可能になる。
【００４３】
また、ビームピッチ：１２００ｄｐｉの状態で、半導体レーザ１ａ（ＬＤ１），１ｂ（ＬＤ２）から放射された各ビームの副走査方向における「ビーム通過高さ」を、被走査面に向かう光路上における光路長に対して示すと図６（ｂ）の如きものとなる。各光学素子を通過するビーム通過高さが小さく、像面への入射角も図４（ｂ）よりもさらに小さい。このため、部品誤差、取り付け誤差によるビームピッチの変化も小さく、波面収差の劣化もより少なくなり、良好なビームスポット径を実現できる。
【００４４】
アパーチャ部材３Ａの回転を「ホルダ１１の回転に自動的に連動」させ、ホルダ１１が３０．１’回転するとき、それに応じた回転角（上の例で５’）だけアパーチャ部材３が自動回転するようにしてもよい（例えば、ホルダ１１の回転をギヤによりアパーチャ部材に伝えてアパーチャ部材３Ａの回転を行うようにし、上記ギヤの回転角伝達比を適宜に調節するなどすれば良い）。ホルダ１１の回転角と、アパーチャ部材３Ａの回転角の大小関係は、アパーチャ部材の回転角がホルダの回転角に比べ小さいことが望ましい。
【００４５】
実施例３
実施例３は、カップリングレンズ２ａおよび／または２ｂの光軸に対して、発光部の相対的な位置誤差が発生したとき、ビームピッチ：１２００ｄｐｉを実現するように光学系調整を行う例である。
設計上のビームピッチを１２００ｄｐｉとする２ビームのマルチビーム走査装置において、カップリングレンズ光軸に対する発光部位置の調整誤差により、半導体レーザ１ａがカップリングレンズ２ａの光軸に対して＋０．００６３ｍｍの距離となり、、半導体レーザ１ｂがカップリングレンズ２ｂの光軸に対して−０．００６３ｍｍの距離となって、被走査面上で約６４μｍ（設計上のピッチは２１．２μｍ）のビームピッチとなってしまった場合を想定する。
【００４６】
このとき、例えば、図３に示す調整螺子１２を用いてビームピッチ調整を行うことができる。上述の実施例１の説明から明らかなように、この場合には、ホルダ１１を反時計回りに３０．１’回転させればよい。
アパーチャ部材３Ａの回転を行わない場合には、調整された１２００ｄｐｉ相当のビームピッチにおいて、ビームピッチ偏差の像高による変化は図４（ａ）の如くで、良好な画像形成が可能である。また、各ビームが光学素子を通過するビーム通過高さは、光路長と共に図４（ｂ）に示す如く変化することになり、部品誤差、取り付け誤差によるビームピッチの変化が小さくなり、波面収差の劣化が少なく良好なビームスポット径を実現できる。
【００４７】
また、ホルダ１１の３０．１’の回転に合わせ、アパーチャ部材３Ａを同方向へ５’回転させると「像高によるビームピッチ偏差」は、図６（ａ）に示すように、非常に小さくなり良好な画像が得られ、各ビームの副走査方向のビーム通過高さは、光路長と共に図６（ｂ）に示す如く変化し、部品誤差、取り付け誤差によるビームピッチの変化が小さくなり、波面収差の劣化が少なく良好なビームスポット径を実現できる。
なお、この例ではビームピッチは１２００ｄｐｉのみであり、ホルダやアパーチャ部材は、ビームピッチの調整のためにのみ回転調整するので、アパーチャ部材は、回転調整後、接着または螺子によりホルダ１１に固定するのが良い。アパーチャ部材を回転させる場合、アパーチャ部材の回転角は、ホルダの回転角に比して小さいことが望ましい。
ホルダとアパーチャ部材を一体に回転させた場合には、ビームピッチ偏差および各ビームのビーム通過高さは、それぞれ図５（ａ），（ｂ）のようになり、良好な画像形成が困難であり、良好なビームスポット径の実現も困難である。
【００４８】
上に説明した実施例１は、複数の光源１ａ，１ｂと、複数の光源からの発散ビームをカップリングするカップリングレンズ２ａ，２ｂと、カップリングレンズから出射したビームを偏向する偏向器５と、カップリングレンズと偏向器の間に配備され、ビームを規制する複数のアパーチャ３ａ，３ｂと、偏向器５からのビームを被走査面上に導く走査光学系６，７とを有し、各ビームが被走査面８に形成するビームスポットにより複数走査線を同時走査するマルチビーム走査装置において、複数光源及びカップリングレンズを少なくとも副走査方向に略垂直な軸を中心に回転させる回転手段１１ｅ，１１ｆを有し、該回転手段により回転される複数光源の回転角とカップリングレンズの回転角が概略同じであり、複数のアパーチャ３ａ，３ｂは回転軸に対して回転されないものであり（請求項１）、実施例２は、回転手段１２により回転される複数光源の回転角とカップリングレンズの回転角が概略同じであり、複数のアパーチャ３ａ１，３ｂａの回転角が、複数光源及びカップリングレンズの回転角と異なるものである（請求項２）。
【００４９】
実施例１，２は、回転手段が、複数光源及びカップリングレンズを、少なくとも副走査方向に略垂直な軸を中心に回転させることにより、被走査面上の副走査方向のビームピッチ（４００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ）を切り替えるものであり（請求項３）、実施例３は、回転手段が、複数光源及びカップリングレンズを、少なくとも副走査方向に略垂直な軸を中心に回転することにより、被走査面上の副走査方向のビームピッチを所望のピッチ（１２００ｄｐｉ）を調整するものである（請求項４）。
複数のアパーチャ３ａ，３ｂを有するアパーチャ部材３は、走査光学系と偏向器を装着するハウジングに直接的に装着・固定しても良いし（請求項５）、ハウジングと一体的に形成しても良い（請求項６）。
【００５０】
アパーチャ部材３，３Ａは、２つのアパーチャが１体的に製作されたものであり（請求項７）、２つのアパーチャ３ａ，３ｂ（３ａ１，３ｂ１）は「主走査方向に離れて位置」され、また、上記実施の形態において、カップリングレンズ２ａ，２ｂから出射する２つのビームは、偏向回転面内で開き角：αを有する（請求項１，２）。
【００５１】
図７に実施の形態を示した画像形成装置１００は、潜像担持体１１１に光走査により潜像を形成し、形成された潜像を現像して画像を形成する画像形成装置であって、潜像担持体を光走査して潜像を形成する光走査装置として、上記請求項１〜７の任意の１に記載のマルチビーム走査装置１１７を用いるものであり（請求項８）、潜像担持体１１１として光導電性の感光体を用い、潜像担持体を均一に帯電したのち光走査による書込みで静電潜像を形成し、形成された静電潜像を現像してトナー画像を得、このトナー画像を記録媒体Ｐ上に定着して画像を形成するものである（請求項９）。
【００５２】
この発明はまた、光源として３以上の半導体レーザを用い、これらを３以上のカップリングレンズでカップリングする場合にも容易に拡張することができる。また、複数のアパーチャのうち少なくとも２つの主走査方向の間隔が大きい程、回転に伴う副走査方向の２光束の相対位置ずれが大きくなるので、この発明の効果が大きくなる。また、アパーチャを主走査方向に離すことにより合成プリズムを用いずにマルチビーム化できる。
【００５３】
【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およびこれを用いた画像形成装置を実現できる。
この発明のマルチビーム走査装置は、光源群とカップリングレンズ群とを回転させて被走査面上のビームピッチを切り替えあるいは調整する際に、ビームピッチ偏差やビームスポット径の劣化を有効に軽減でき、ビームピッチを切り替えたり調整したりても、良好なマルチビーム走査を行うことができる。
この発明の画像形成装置は上記マルチビーム走査装置を用いることにより、良好な画像形成が可能である。
【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形態を説明する図である。
【図２】この発明のマルチビーム走査装置の実施の１形態の特徴部分を説明するための図である。
【図３】この発明のマルチビーム走査装置の実施の別形態を説明するための図である。
【図４】実施例１の効果を説明するための図である。
【図５】比較例を説明するための図である。
【図６】実施例２を説明するための図である。
【図７】画像形成装置の実施の１例を略示する図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ      光源としての半導体レーザ
２ａ，２ｂ      カップリングレンズ
３      アパーチャ部材
３ａ，３ｂ      アパーチャ
４      シリンドリカルレンズ
５      偏向器としての回転多面鏡
６，７      走査光学系をなすレンズ
８      被走査面
９      防音ガラス
１０      防塵ガラス
【図１】
0003668053.tif 000006
【図２】
0003668053.tif 000007
【図３】
0003668053.tif 000008
【図４】
0003668053.tif 000009
【図５】
0003668053.tif 000010
【図６】
0003668053.tif 000011
【図７】
0003668053.tif 000012