(57)【要約】【課題】液体レンズを用いた光源装置において、周囲の温度や湿度の影響を受けにくく、安定した光スポットを被走査面上で得られるような光源装置を実現し、その光源装置を用いて安定的で高精細な画像を得る。【解決手段】半導体レーザ１０２からの光ビームを、所望の形状に変換するためのカップリングレンズを液体レンズ１０３で構成する。半導体レーザ１０２を樹脂製のホルダー１０４に圧入固定し、液体レンズ１０３はホルダー１０４に設けられた凹部に固定する。【選択図】図２
2006251343.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを放射する発光部と、該発光部から放射された発散性の光ビームをカップリングする液体レンズとから構成されることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
請求項１記載の光源装置において、前記液体レンズは、その光軸方向に対して垂直な軸をＹ軸、光軸方向とＹ軸方向に垂直な軸をＺ軸と定義したとき、前記発光部から出射する光ビームの方向を、電気的な制御により、Ｙ方向およびＺ方向について独立に調整可能であることを特徴とする光源装置。
【請求項３】
請求項１記載の光源装置において、前記液体レンズは、前記発光部から出射した光ビームの発散の程度を、電気的な制御により、Ｙ方向およびＺ方向について独立に調整可能であることを特徴とする光源装置。
【請求項４】
請求項３記載の光源装置において、前記液体レンズにより、略平行光となるようにカップリングされたことを特徴とする光源装置。
【請求項５】
請求項１記載の光源装置において、前記液体レンズは、前記発光部に対して防塵の機能を有するカバーガラスを兼ねていることを特徴とする光源装置。
【請求項６】
請求項１記載の光源装置において、収差補正用の輪帯状位相素子を備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項７】
光源装置から放射された少なくとも１つの光ビームを線像結像光学系により光偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させ、前記光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向ビームを走査光学系により被走査面上に光スポットとして集光させ、前記被走査面を走査する光走査装置において、前記光源装置として、請求項１〜６のいずれか１項に記載の光源装置を用いたことを特徴とする光走査装置。
【請求項８】
光ビームを放射する複数の発光部を有する光源アレイと、該発光部から放射された発散性の光ビームをカップリングするカップリングレンズとから構成されるマルチビーム光源装置であって、前記発光部とカップリングレンズとの間に、焦点距離可変手段と、光路変更手段が配備されていることを特徴とするマルチビーム光源装置。
【請求項９】
請求項８記載のマルチビーム光源装置において、前記光路変更手段は、前記カップリングレンズの光軸方向に対して垂直な軸をＹ軸、光軸方向とＹ軸方向に垂直な軸をＺ軸と定義したとき、カップリングレンズから出射する各々の光ビームの方向を、Ｙ方向およびＺ方向について独立に調整可能であることを特徴とするマルチビーム光源装置。
【請求項１０】
請求項８記載のマルチビーム光源装置において、前記焦点距離可変手段は、前記発光部から出射した各々の光ビームの発散の程度を、Ｙ方向およびＺ方向について独立に調整可能であることを特徴とするマルチビーム光源装置。
【請求項１１】
請求項８記載のマルチビーム光源装置において、前記焦点距離可変手段または前記光路変更手段は、液体マイクロレンズアレイであることを特徴とするマルチビーム光源装置。
【請求項１２】
請求項８記載のマルチビーム光源装置において、前記焦点距離可変手段もしくは前記光路変更手段、または前記焦点距離手段かつ前記光路変更手段が、前記複数の発光部に対して防塵の機能を有するカバーガラスを兼ねていることを特徴とするマルチビーム光源装置。
【請求項１３】
請求項８記載のマルチビーム光源装置において、前記光ビームを放射する複数の発光部を有する光源アレイは、面発光レーザアレイであることを特徴とするマルチビーム光源装置。
【請求項１４】
マルチビーム光源装置から放射された複数の光ビームを線像結像光学系により光偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像して結像させ、前記光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向ビームを走査光学系により被走査面上に光スポットとして集光させ、前記被走査面を走査する光走査装置において、前記マルチビーム光源装置として、請求項８〜１３のいずれか１項に記載のマルチビーム光源装置を用いたことを特徴とする光走査装置。
【請求項１５】
請求項１４記載の光走査装置において、前記被走査面上に形成される複数の光スポットの少なくとも副走査方向のビームスポット間隔を調整できることを特徴とする光走査装置。  
【請求項１６】
請求項１４記載の光走査装置において、前記被走査面上に形成される複数の光スポットのビームスポット径を各々独立に調整できることを特徴とする光走査装置。
【請求項１７】
感光性の像担持体に対して光走査手段による光走査を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成部を１または複数有する画像形成装置において、前記像担持体の光走査を行う光走査手段として、請求項７、１４〜１６のいずれか１項に記載の光走査装置を１または複数用いたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光源装置、マルチビーム光源装置、光走査装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、光走査装置は光プリンタやデジタル複写機、光プロッタ等の画像形成装置に関連して広く知られているが、高精細な画像を得ることのできる画像形成装置の要求は年々高まっている。高速、高密度な画像を得るための方法として、以下の２つが考えられる。
・偏向手段の回転数の向上
・光源数を増加させる（マルチビーム化）
前者の方式は、部品点数を増加させずに、高速、高密度化を実現できるが、温度上昇、耐久性低減、騒音等の環境問題が発生する。後者のマルチビーム化することにより、上記不具合点を発生させずに、高速高密度化が実現できる。
【０００３】
その上で、さらに高精細な画像を得るためには被走査面上の光スポットが次の条件、すなわち、（１）光ビームのビームウェスト位置が被走査面上に合致していること、（２）光スポットの主走査／副走査方向の位置が狙い通りであること、を満足することが重要である。特に条件（２）は、画像形成装置をカラー画像に展開した場合に色ずれと関連するので、極めて重要になってくる。
【０００４】
これらの条件はもちろんある範囲で与えられるものであり、その範囲から光学素子の様々な加工誤差や取り付け誤差の許容量が決定されるが、特に厳しい許容量を強いられるのが、発光部とカップリングレンズの相対的な配置位置精度である。
【０００５】
なぜならば、光走査装置を構成する光学素子のうち、最もパワーの強い光学素子としてカップリングレンズが機能しているため、このカップリングレンズと発光部の相対位置のずれに対する被走査面上の光スポットに与える影響は極めて感度が高いからである。
【０００６】
例えば、光偏向器以降に配備される光学素子の主走査方向の合成焦点距離が１５０ｍｍ、カップリングレンズの焦点距離が１５ｍｍと仮定すると、主走査方向の横倍率は約１０倍、縦倍率は約１００倍である。従って、発光部とカップリングレンズの相対的な配置位置がＹ方向に１μｍずれると、被走査面上における光スポットの主走査方向の位置は、狙いの位置に対して１０μｍずれることになる。また、同様に相対的な配置位置が光軸方向に１μｍずれると、被走査面上におけるビームウェスト位置は、被走査面上から１００μｍもずれることになる。
【０００７】
この現象は、副走査方向でも同様であり、特に光偏向器以降に配備される光学素子の横倍率が１より大きい、所謂『拡大系』となると光学性能の劣化は顕著になってくる。通常の機械精度で１μｍの精度で部品を配置することは大変難しく、達成できたとしてもそのための設備投資やまた配置するのに要する時間が膨大となり、結果として高価な画像形成装置となってしまう。
【０００８】
そこで、従来では、例えば特許文献１に開示されているような方式を採用して、発光部とカップリングレンズの相対的な配置位置精度を達成している。また、マルチビーム化に際して、特に副走査方向のビームスポットの相対位置（ビームスポット間隔）を所望の値にすることが重要で、マルチビーム光源装置では以下のような方法で副走査方向のビームスポット間隔の初期調整、フィードバック調整を行っている。すなわち、特許文献２では、光源ユニットを光軸周りに回転させることにより調整を行い、特許文献３では、三角プリズム等の偏向素子を光路中に配備することにより調整を行っている。
【０００９】
最近では、面発光レーザ（VCSEL）アレイと呼ばれる、複数の発光点を持つレーザ光源が登場し、新たな光源を用いることも提案されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−１６６２４４号公報
【特許文献２】特開２００２−１６６５９８号公報
【特許文献３】特開２００４−２０５７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に開示された方式は、発光部をホルダに圧入固定し、カップリングレンズの相対的な配置位置を調整した後、ＵＶ硬化樹脂で接着固定する。しかし、この方式はＵＶ硬化樹脂を用いているため、接着固定した後も周囲の温度や湿度の影響を受け絶えず変化し、安定的に被走査面上の光スポットを条件（１）と条件（２）を満足するような光源装置を構成することは難しい。
【００１２】
また、副走査方向のビームスポット間隔の調整においては、上記いずれの方式ともメカ的に部品を駆動することにより、副走査ビームピッチを調整しているが、以下の問題点がある。
・装置が大掛かりになる。
・磨耗等が発生しやすく、経時的な特性変化が大きくなる。
・調整時間が長く、高速化に対して障害となる。
【００１３】
本発明は上記した問題点に鑑みてなされたもので、
本発明の目的は、液体レンズを用いた光源装置において、周囲の温度や湿度の影響を受けにくく、安定した光スポットを被走査面上で得られるような光源装置を実現し、その光源装置を用いて安定的で高精細な画像を得ることができる光走査装置、画像形成装置を提供することにある。
【００１４】
本発明の他の目的は、マルチビーム光源装置において、周囲の温度や湿度の影響を受けにくく、安定した光スポットを被走査面上で得られるようなマルチビーム光源装置、コンパクトで、ビームスポットの相対位置を調整でき、なおかつ経時的にその状態を安定的に保つことができる光走査装置、安定で、かつ高速、高密度、高精細な画像を得ることができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の光源装置は「光ビームを放射する発光部と、発光部から放射された発散性の光ビームをカップリングする液体レンズと、から構成される光源装置」である。
【００１６】
本発明の光源装置において「液体レンズ」は、液体レンズの光軸方向に対して垂直な軸をＹ軸、光軸方向とＹ軸方向に垂直な軸をＺ軸と定義したとき、「発光部から出射する光ビームの方向を、電気的な制御により、Ｙ軸およびＺ軸について独立に調整可能」とすることができる。
【００１７】
本発明の光源装置において「液体レンズ」は、「発光部から出射した光ビームの発散の程度を、電気的な制御により、Ｙ軸およびＺ軸について独立に調整可能」とすることができる。
【００１８】
さらに、本発明の光源装置において「液体レンズ」により、「略平行光となるようにカップリングする」ことができる。
【００１９】
本発明の光源装置において「液体レンズ」は、「発光部に対して防塵の機能を有するカバーガラスを兼ねる」ようにすることができる。
【００２０】
本発明の光源装置において、「収差補正用の輪帯状位相素子を備える」ことができる。
【００２１】
本発明の光走査装置は「光源装置から放射された少なくとも１つの光ビームを線像結像光学系により光偏向器の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像させ、光偏向器により等角速度的に偏向させ、偏向ビームを走査光学系により被走査面上に光スポットとして集光させ、被走査面を走査する光走査装置」であって、上記光源装置として、請求項１〜６の任意の１に記載の光源装置を用いたことを特徴とする。
【００２２】
本発明の画像形成装置は「感光性の像担持体に対して光走査手段による光走査を行って潜像を形成し、この潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成部を１以上有する画像形成装置」であって、像担持体の光走査を行う光走査手段として、請求項７の任意の１に記載の光走査装置を１以上用いたことを特徴とする。
【００２３】
本発明のマルチビーム光源装置は、光ビームを放射する複数の発光部を有する光源アレイと、該発光部から放射された発散性の光ビームをカップリングするカップリングレンズとから構成されるマルチビーム光源装置であって、前記発光部とカップリングレンズとの間に、焦点距離可変手段と、光路変更手段が配備されている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明（請求項１、８）によれば、周囲の温度や湿度の影響を受けにくく、光ビームの状態を安定的に保つことのできる光源装置、マルチビーム光源装置を提供できる。
【００２５】
本発明（請求項２、９）によれば、光ビームの出射方向の状態を安定的に保つことのできる光源装置、マルチビーム光源装置を提供できる。
【００２６】
本発明（請求項３、１０）によれば、光ビームの発散／平行／収束の状態を安定的に保つことのできる光源装置、マルチビーム光源装置を提供できる。
【００２７】
本発明（請求項４）によれば、光走査装置に適用できる光ビームを得ることのできる光源装置を提供できる。
【００２８】
本発明（請求項５）によれば、安価な光源装置を提供できる。
【００２９】
本発明（請求項６）によれば、より良好に収差補正できる光源装置を提供できる。
【００３０】
本発明（請求項７）によれば、周囲の温度や湿度の影響を受けにくく、安定した光スポットを被走査面上で得られるような光走査装置を提供できる。
【００３１】
本発明（請求項１１）によれば、焦点距離可変機能と光路変更機能を集約することで、小型化できるとともに、アライメントも不要とすることができるマルチビーム光源装置を提供できる。
【００３２】
本発明（請求項１２）によれば、カバーガラスを不要とすることで、安価なマルチビーム光源装置を提供できる。
【００３３】
本発明（請求項１３）によれば、多ビーム化に有利なマルチビーム光源装置を提供できる。
【００３４】
本発明（請求項１４）によれば、周囲の温度や湿度の影響を受けにくく、光ビームの状態を安定的に保つことのできるマルチビームを用いた光走査装置が提供でき、コンパクトで、高速かつ高密度な画像を得るための画像形成装置への適用ができる。
【００３５】
本発明（請求項１５）によれば、副走査方向のビームスポット間隔を所望の値とすることで、高精細で良好な画像を得るための光走査装置が提供できる。
【００３６】
本発明（請求項１６）によれば、複数の光ビーム内のビームスポット径のばらつきを低減することで、高精細で良好な画像を得るための光走査装置が提供できる。
【００３７】
本発明（請求項１７）によれば、周囲の温度や湿度の影響を受けにくく、安定した光スポットを被走査面上で得られるような画像形成装置を提供できる。さらに、マルチビーム化により、高速、高密度、高精細な画像を得るための画像形成装置が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３８】
以下、発明の実施の形態について図面により詳細に説明する。
【００３９】
図１は、光走査装置の光学配置例を示す。図１において、１は光源装置、３はアパーチュア、４はアナモフィック光学素子、５は光偏向器である回転多面鏡のポリゴンミラー、６は走査光学系、８は被走査面をそれぞれ示す。また、Ｇ１はポリゴンミラー５を収納する防音ハウジング（図示されず）の窓を塞ぐ防音ガラスを示し、Ｇ２は図１の光学系を収納するハウジングの偏向光ビームの射出部に設けられた防塵ガラスを示している。
【００４０】
光源装置１から放射された光ビームは略平行光の状態で、アパーチュア３によりビーム整形されてアナモフィック光学素子４に入射する（光走査装置においては光源装置から放射された光ビームは略平行光の状態で用いられる場合が多いが、走査光学系との組み合わせによっては若干収束光、または若干発散光として用いられることもある）。アナモフィック光学素子４を透過した光ビームは、副走査方向に集束しつつ防音ガラスＧ１を透過してポリゴンミラー５の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像し、偏向反射面に反射されると、防音ガラスＧ１を透過して走査光学系６に入射する。
【００４１】
走査光学系６は２枚のレンズ６−１、６−２により構成され、これらレンズ６−１、６−２を透過した光ビームは防塵ガラスＧ２を介して被走査面８に入射し、走査光学系６の作用により被走査面８上に光スポットを形成する。ポリゴンミラー５が等速回転すると、偏向反射面により反射された光ビームは等角速度的に偏向する。走査光学系６は等角速度的に偏向しつつ入射してくる光ビームによる光スポットが、被走査面上において主走査方向（図の上下方向）へ等速的に移動するようにするｆθ特性を有しており、光スポットは、被走査面８を等速的に光走査する。
【００４２】
走査光学系６もアナモフィックな光学素子であり、副走査方向においてはポリゴンミラー５の偏向反射面位置と被走査面位置とを幾何光学的な共役関係としており、これによりポリゴンミラーの面倒れを補正している。被走査面８は、実体的には「感光性媒体の感光面」である。
【００４３】
実施例１：
図２は、本発明の実施例１の光源装置の構成を示す（（ａ）は平面図、（ｂ）、（ｃ）は断面図である）。光源装置１０１は、発光部としての半導体レーザ１０２、半導体レーザ１０２から放射された発散性の光ビームを、以降の光学系に対して所望の光ビーム形状に変換するためにカップリングするための液体レンズ１０３とから成る。
【００４４】
具体的には、半導体レーザ１０２は樹脂製のホルダー１０４に圧入固定される。また、液体レンズ１０３は、ホルダー１０４に設けられた凹部に固定される。
【００４５】
図９に示されるように従来では、半導体レーザ１０とカップリングレンズ２０をホルダー４０に固定する際に各々の相対的な配置位置調整行い、例えば圧入固定された半導体レーザ１０に対して相対的な位置調整行った後、カップリングレンズ２０はホルダー４０に接着剤を用いて固定されていた。しかし接着剤を用いた固定方法は、接着固定した後も周囲の温度や湿度の影響を受け、相対的な配置位置は絶えず変化する。従って、カップリングレンズ２０より出射した光ビームは所望の方向からずれてしまい、かつ結像位置も光軸方向に変移してしまう。
【００４６】
そこで、本実施例では、ホルダー１０４に圧入固定され位置決めされた半導体レーザ１０２に対して、液体レンズ１０３を制御することにより、小滴１０５の相対的な配置位置を安定化することができる。
【００４７】
すなわち、本発明では、従来のカップリングレンズ２０を液体レンズ１０３（小滴１０５）で置き換えることによって、半導体レーザとカップリングレンズとの相対的な配置位置ずれの問題点を解決している。この液体レンズ１０３は半導体レーザ１０２の防塵の機能を考慮して、カバーガラスを兼ねるように構成することもできる。
【００４８】
ここで、液体レンズについて説明する。液体レンズは、例えば特開２００３−５０３０３号公報に示されるようなレンズ（図３に示す）である。図３を用いて、液体マイクロレンズの構成および動作について説明する。
【００４９】
まず、図３（ａ）によりその構成について説明すると、液体レンズは、透明な絶縁層と、その表面上に配置された透明な流体からなる小滴と、小滴から絶縁層により絶縁された複数の電極と、更には絶縁層と電極を支持する透明基板を有している。また図３（ｂ）は複数の電極の構成を示す上面図である。各電極（電圧Ｖ１〜Ｖ４）と、小滴に接続された小滴電極（電圧Ｖ０）は結合され、これらＶ０〜Ｖ４の電圧差によって、液体レンズを動作させる。
【００５０】
次に、その動作について説明する。小滴と絶縁層がなす接触角θ１は、小滴と絶縁層と空気との相互の界面張力から決定される。そして小滴と電極との間に電圧差が存在しない場合（Ｖ０＝Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３＝Ｖ４）には、小滴は、小滴の体積（Ｖｏｌ）と接触角θ１により規定される形状（実線で示される）が維持され、小滴の曲率半径Ｒ１が定まる。また、小滴は電極に対し中心に存在する（図３（ｂ）の実線の位置）。
【００５１】
次に、小滴に対して４つの電極に等しい電圧Ｖが加えられた（すなわちＶ０≠Ｖ１＝Ｖ２＝Ｖ３＝Ｖ４）場合には、点線で示される接触角θ２で規定される形状に変化し、接触角はθ１からθ２に減少する。小滴の体積（Ｖｏｌ）は変化していないので、接触角θ２で規定される形状との関係から、小滴の曲率半径Ｒ２が定まる。このとき、電圧Ｖに対して接触角は可逆的に変化し、すなわち曲率半径も可逆的に決定できる。このとき、小滴は電極に対し中心に存在したままである（図３（ｂ）の点線の位置）。
【００５２】
このように、液体レンズは小滴に対して電極に電圧Ｖをかけることによって、曲率半径Ｒを調整することができる、すなわち焦点距離が調整可能である。
【００５３】
続いて、小滴の位置を移動させる動作について説明する。４つの電極に選択的に電圧をかけることにより、小滴の位置を変化させることができる。例えば、Ｖ１とＶ３をＶ０と等しくし、Ｖ２をＶ４より大きくすることにより、小滴はより高い電圧の方向に引かれて、図３（ｃ）に示す矢印の方向に移動する。
【００５４】
このように、液体レンズは電極に選択的に電圧をかけることによって、レンズ位置、すなわち焦点位置が調整可能である。言うまでもないが、これは液体マイクロレンズの１つの構成例であって、これに限定されるものではない。
【００５５】
このような液体レンズの動作原理に従えば、半導体レーザ１０２と液体レンズ１０３をホルダー１０４に固定する際に相対的な配置位置のずれがあっても、液体レンズ１０３の電気的な制御により、半導体レーザ１０２と小滴１０５の相対的な配置位置を補正することが可能となる。
【００５６】
また、配置位置補正については、組み立て時に行う調整（所謂初期調整）や組み立て後の環境変化、経時変化に伴ってその変化を検出して補う調整（所謂フィードバック調整）を含む。尚、半導体レーザ１０２は発光部を複数有する、所謂半導体レーザアレイとしても構わない。このようにすると、同じ書込密度を達成する場合に要する光偏向器の回転速度を低減でき、低電力で高密度／高速書込が可能となる。
【００５７】
実施例２：
図４は、収差補正用の輪帯状位相素子１０６を備えた実施例２の光源装置を示す。液体レンズ１０３を電気的に制御することにより、光ビームの方向や光ビームの発散の程度をＹ方向およびＺ方向について独立に調整可能である。また、小滴に対して配置される電極への電圧のかけ方によって小滴の形状をも制御することが可能である。
【００５８】
しかしながら、収差を十分に小さく抑えた光源装置が求められるような場合には、あらかじめ液体レンズ１０３で低減しきれない収差分に相当するような光路長差を輪帯状位相素子１０６に付与して配置することにより、輪帯状位相素子１０６と液体レンズ１０３を合わせた構成において、液体レンズ１０３による電気的制御をかけることができる。これによって、液体レンズ単体のときよりも良好な収差補正が可能である。
【００５９】
ここで輪帯状位相素子１０６について説明する。輪帯状位相素子１０６は平行平板上の片面、もしくは両面に複数の輪帯状にわずかな段差が形成されている（図では段差を強調している）。その段差ｄ’は、使用する光の波長λの整数倍の光路長差が生じるような段差ｄからずれた段差を持っており、ｄ’は数１００ｎｍ〜数μｍ程度である。ここで段差ｄは平行平板の波長λでの屈折率をｎとすると、
ｄ＝ｍλ／（ｎ−１）      ｍ＝１、２、３・・・
となる。この輪帯状位相素子１０６を透過した光ビームは、輪帯状で、かつ段差ｄ’に依存した波面収差を生じる。
【００６０】
また、半導体レーザ１０２の発散角分布が楕円状であることから、この輪帯状位相素子１０６の輪帯も楕円形状とすることもできる。樹脂製の輪帯状位相素子であれば、複製プロセスにより低コストでの製造が可能である。
【００６１】
実施例３：
図５は、本発明の実施例３の光源装置を示す。光源装置２０１は、発光部としての面発光レーザアレイ２０２、面発光レーザアレイ２０２から放射された発散性の光ビームを、以降の光学系に対して所望の光ビーム形状に変換するためのカップリングレンズ２０３、面発光レーザアレイ２０２とカップリングレンズ２０３との間に配備された、焦点距離可変手段（図６）、光路変更手段（図６）から成る。
【００６２】
具体的には、面発光レーザアレイ２０２は、樹脂製のホルダー２０４に圧入固定される。また、カップリングレンズ２０３は、ホルダー２０４に設けられた支持部２０４ａに、バネ２０５によって押圧固定される。
【００６３】
図９で説明したように、従来では、面発光レーザアレイとカップリングレンズをホルダーに固定する際に各々の相対的な位置調整を行った後、カップリングレンズはホルダーに接着剤を用いて固定されていた。しかし、接着剤を用いた固定方法は、接着固定した後も周囲の温度や湿度の影響を受け、相対的な配置位置は絶えず、変化する。したがって、カップリングレンズより出射した光ビームは所望の方向からずれてしまい、かつ結像位置も光軸方向に変移してしまう。
【００６４】
しかし、本実施例のように面発光レーザアレイ２０２およびカップリングレンズ２０３をホルダー２０４に対して圧入あるいは押圧で保持すると、周囲の温度や湿度の影響を受けづらくなり、少なくとも相対的な配置位置は安定する。しかし、この場合、カップリングレンズ２０３より出射した光ビームの方向を調整することは非常に難しい。そこで、その調整は、面発光レーザ２０２とカップリングレンズ２０３の間に設置された焦点距離可変手段２０６と、光路変更手段２０７で行うことができる（図６）
焦点距離可変手段２０６と、光路変更手段２０７は別体とすることもできるし、焦点距離可変機能と光路変更機能の両方を兼ね備えて一体化することもできる。もちろん、一体化することにより、２つの手段の位置合わせが不要になるメリットがあるのは言うまでもない。
【００６５】
ＭＥＭＳを用いた焦点距離可変機能を持った光学デバイスや、液晶材料を用いた光路変更機能を持つ液晶デバイスなどを用いることもできるが、本発明では、図３で説明した液体マイクロレンズアレイを焦点距離可変手段、または光路変更手段に用いる。さらには、焦点距離可変機能と光路変更機能を一体化した液体マイクロレンズアレイを用いることができる。
【００６６】
この焦点距離可変手段２０６または光路変更手段２０７、または焦点距離可変手段２０６かつ光路変更手段２０７は面発光レーザ２０２の防塵の機能を考慮して、カバーガラスを兼ねるように構成することもできる。
【００６７】
図３で説明したような液体マイクロレンズの動作原理に従えば、面発光レーザ２０２とカップリングレンズ２０３をホルダー２０４に固定する際に相対的な配置位置のずれがあっても、個々の液体マイクロレンズアレイの電気的な制御により、面発光レーザ２０２の各発光部と各液体マイクロレンズの小滴の相対的な配置位置を補正することが可能となる。
【００６８】
すなわち、個々の発光部に対する光ビームの方向を、Ｙ方向及びＺ方向に独立に調整することが可能である。さらには、個々の発光部に対する光ビームの発散の程度も、Ｙ方向及びＺ方向に独立に調整することが可能である。なお、配置位置補正については、組み立て時に行う調整（所謂初期調整）や組み立て後の環境変化、経時変化に伴ってその変化を検出して補う調整（所謂フィードバック調整）を含む。
【００６９】
上記した本発明の説明では、複数の発光部を有する光源アレイとして、面発光レーザアレイを用いたが、もちろん端面型の半導体レーザアレイとすることもできる。面発光レーザでは、端面発光レーザに比べてアレイ化が容易であることから、端面発光レーザアレイでは４ビームから８ビーム程度が限界であったアレイ化に対して、面発光レーザアレイでは１６ビームから３２ビーム、またそれ以上のアレイ化が可能となっている。
【００７０】
図７は、面発光レーザの一例を示す。活性層１０ｃが２つのクラッド層１０ａ、１０ｂに挟まれており、更にそのクラッド層の上下の面に高い反射率を有する反射面１０ｄ、１０ｅを正対して形成するような構造を持っている。この２つの反射面に挟まれた領域が基板に対して垂直な所謂ファブリーペロー共振器となり、活性層の発振領域１０ｆでレーザ発振が起こり基板に対して垂直な方向、すなわち図に示す矢印Ａ方向に光ビームを発振している。
【００７１】
この面発光レーザが２次元状に配置されたものが、面発光レーザアレイ１０である。もちろん、面発光レーザアレイ１０での加工誤差等に伴う発光部間隔のズレなども本発明により補正が可能である。
【００７２】
上記したようなマルチビーム光源装置を、光走査装置に適用することができる。また、上記した液体マイクロレンズアレイの動作原理に従えば、被走査面上の光スポット位置やビームスポット径を調整することが可能である。特に、液体マイクロレンズアレイを光源アレイとカップリングレンズの間に配備すると、液体マイクロレンズアレイ自体を小型化することができ、光走査光学系に対する液体マイクロレンズの収差の影響が小さいなどのメリットがある。
【００７３】
個々の発光部に対して、液体マイクロレンズは１対１で対応しているので、被走査面上の光スポットに対しても各々独立に調整できるとともに、個々の液体マイクロレンズへの電極への電圧のかけ方によって、Ｙ方向およびＺ方向についても独立に調整が可能である。しがたって、面発光レーザのように複数の発光点を持つ光源アレイに対して、個々の発光点から放射された光ビームに対して、その被走査面上での光スポットの位置、すなわち複数のビームスポット間隔を調整できる。
【００７４】
マルチビーム光源装置を用いた光走査装置においては、特に副走査方向のビームスポット間隔が重要であり、所望の書込密度に対応したビームスポット間隔に調整できる。このビームスポット間隔に複数の光ビーム内にバラツキがあると、それが繰り返して発生するため、画像に悪影響を及ぼすことになる。また、同様に、複数の発光点を持つ光源アレイに対して、個々の発光点から放射された光ビームに対して、その発散の程度、言い換えれば走査光学系の焦点距離を変化させることができる。すなわち、その被走査面上でのビームスポット径を調整できる。
【００７５】
マルチビーム光源装置を用いた光走査装置においては、複数の光ビームが繰り返し走査されるため、複数の光ビーム内のビームスポット径にバラツキがあると、感光体上での潜像の形状にもバラツキが発生するため、光ビームの繰り返し周期でムラなどが発生することもある。従って、複数の光ビーム内の特性値のバラツキをあるレベル内に抑える必要がある。それによって、この光走査装置を用いた画像形成装置においては良好な画像を得ることができる。
【００７６】
ビームスポット径には主走査方向ビームスポット径と、副走査方向ビームスポット径とで定義できるが、いずれのビームスポット径でもよく、望ましくは画像との対応関係から、主走査方向または副走査方向のいずれか、もしくは両方を選ぶことが可能であるし、いずれの方向についても独立に制御可能であることは言うまでもない。さらには、光スポットの形状をあらわす指標として、ビームスポット面積とすることもできる。ビームスポット面積は主走査方向と副走査方向の両方の影響を受けるので、より正確に評価することも可能である。
【００７７】
走査光学系が被走査面上で、所望のビームスポット径を獲得するためにはカップリングレンズから出射するビームの発散／収束の程度、及びカップリングレンズからのビームの出射方向を調整する必要があり、通常、光軸方向、主走査方向、副走査方向の３方向について、光源と、カップリングレンズの相対的な位置の調整をメカ的に行っている。しかしながら、２つの部品に対し、３方向以上のメカ的な調整をしてしまうと、構造が複雑になり、経時的な光学特性変動が発生しやすくなる。
【００７８】
そこで、光源とカップリングレンズの相対位置の調整は１つの方向（例えば光軸方向）のみとし、残りの方向については、液体マイクロレンズアレイで調整すると、経時的な光学特性変動が発生しにくくなる。従来、光源とカップリングレンズが行っている相対位置調整の１部を、液体マイクロレンズアレイが分担することで、組み立てのし易さ、調整のし易さは格段に向上し、良好な光学特性も得やすくなる。
【００７９】
図８は、画像形成装置の構成例を示す。この画像形成装置は「タンデム型フルカラー光プリンタ」である。装置下部側には、水平方向に配設された給紙カセット３０から給紙される転写紙（図示されず）を搬送する搬送ベルト３２が設けられている。搬送ベルト３２の上部には、イエローＹ用の感光体７Ｙ、マゼンタＭ用の感光体７Ｍ、シアンＣ用の感光体７Ｃ、及びブラックＫ用の感光体７Ｋが上流側から順に等間隔で配設されている。なお、以下において、符号中のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋでイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを区別する。
【００８０】
感光体７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは全て同一径に形成され、その周囲に、電子写真プロセスに従いプロセス部材が順に配設されている。感光体３Ｙを例に採れば、帯電チャージャ４０Ｙ、光走査装置５０Ｙ、現像装置６０Ｙ、転写チャージャ３０Ｙ、クリーニング装置８０Ｙ等が順に配設されている。他の感光体３Ｍ、３Ｃ、３Ｋについても同様である。即ち、この画像形成装置は、感光体７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを各色毎に設定された被走査面とするものであり、各々に対して光走査装置５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋが１対１の対応関係で設けられている。
【００８１】
搬送ベルト３２の周囲には、感光体７Ｙよりも上流側に位置させてレジストローラ９と、ベルト帯電チャージャ１０が設けられ、感光体７Ｋよりも下流側に位置させてベルト分離チャージャ１１、除電チャージャ１２、クリーニング装置１３等が設けられている。ベルト分離チャージャ１１よりも搬送方向下流側には定着装置１４が設けられ、排紙トレイ１５に向けて排紙ローラ１６で結ばれている。
【００８２】
このような構成において、例えば、フルカラーモード時であれば、各感光体７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに対し、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の画像信号に基づき各光走査装置５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋによる光走査で静電潜像が形成される。これら静電潜像は対応する色トナーで現像されてトナー画像となり、搬送ベルト３２上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に順次転写されることにより重ね合わせられ、定着装置１４によりフルカラー画像として定着された後、排紙トレイ１５上に排紙される。
【００８３】
かかる画像形成装置において、実施例１〜３で説明した光源装置を上記光走査装置に適用することにより、常に安定したビームスポット径を得ることができ、高精細な印字に適した画像形成装置をコンパクトで且つ安価に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】光走査装置の光学配置例を示す。
【図２】本発明の実施例１の光源装置の構成を示す。
【図３】液体マイクロレンズの構成、動作を説明する図である。
【図４】本発明の実施例２の光源装置を示す。
【図５】本発明の実施例３の光源装置を示す。
【図６】焦点距離可変手段と光路変更手段を持つ実施例３の光源装置を示す。
【図７】面発光レーザの一例を示す。
【図８】画像形成装置の構成例を示す。
【図９】従来の光源装置を示す。
【符号の説明】
【００８５】
１０１  光源装置
１０２  半導体レーザ
１０３  液体レンズ
１０４  ホルダー
１０５  小滴
【図１】
2006251343.tif 000003
【図２】
2006251343.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2006251343.tif 000007
【図６】
2006251343.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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