(57)【要約】【課題】  各ビームが感光ドラム上で良好なスポット形状に結像し、良好な画像を得る。【解決手段】  複数の光源から出射される収束もしくは発散光束を合成プリズムにて合成して感光ドラムを走査するマルチビーム走査装置において、環境温度変動時に各々のビームの収束度もしくは発散度が異なることに起因するピントの相対ずれを所定の値以下に抑えるように構成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、該光源を支持する光源支持部材と、該光源から出射した光束を発散光束もしくは収束光束に変換する共通の変換光学素子と、該変換光学素子を支持して該光源支持部材とは異なる線膨張係数の材質によって形成される変換光学素子支持部材と、該複数の光源から出射した複数の光束を合成して略同一方向に出射させるビーム合成手段と、該光束を偏向して走査する偏向手段とを備え、
該光源支持部材が該変換光学素子支持部材に取り付けられるレーザ走査装置において、
Ｏ：透過側光源支持部材取り付け面から透過側変換光学素子までの距離［ｍｍ］
Ｐ：透過側光源支持部材取り付け面から透過側発光点までの距離［ｍｍ］
Ｑ：反射側光源支持部材取り付け面から反射側変換光学素子までの距離［ｍｍ］
Ｒ：反射側光源支持部材取り付け面から反射側発光点までの距離［ｍｍ］
ΔＴ：雰囲気温度上昇量［℃］
ｕ：透過側縦倍率
ｖ：反射側縦倍率
α：変換光学素子支持部材の線膨張係数［ｍｍ／ｍｍ℃］
β：光源支持部材の線膨張係数［ｍｍ／ｍｍ℃］
としたとき、
（Ｏα−Ｐβ）×ΔＴ×ｕ−（Ｑα−Ｒβ）×ΔＴ×ｖ≦１．５［ｍｍ］
を満たすことを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のレーザ走査装置において、
該光源がモノリシックマルチレーザダイオードであることを特徴とするレーザ走査装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のレーザ走査装置において、
該光源支持部材が、該変換光学素子支持部材に対して、該光源より出射する光軸回りに回転調整可能に支持されていることを特徴とするレーザ走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機，プリンタ等の画像形成装置におけるレーザ走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、高速化，高解像度化が強く求められており、複数の光ビームにて感光ドラムを走査するマルチビーム走査装置が広く用いられている。
【０００３】
このようなマルチビーム走査装置の例として、複数のレーザダイオードから出射された複数の光ビームをビーム合成手段（具体的には合成プリズム）によって重ね合わせてマルチビームを形成している。（例えば、特許文献１、２参照）。
【０００４】
これらを、図３および図４を用いて説明する。図３は上記従来例を示す主走査断面図、図４は副走査断面図である。
【０００５】
図３において、１ａ，１ｂは各々レーザダイオードよりなる２つの光源であり、２ａ，２ｂは光源１ａ，１ｂに対応するコリメータレンズである。ただし、２ａ，２ｂは便宜上コリメータレンズと呼んでいるが、実際には光源１ａ，１ｂから出射した光束をわずかに収束もしくは発散した光束へと変換している（本従来例では収束光束として説明する）。４はビーム合成プリズムであり、このプリズムを図３に示すＹ軸を中心に回転させると、図４のように反射光束Ａと透過光束Ｂは副走査方向にδＡＢの差をもって合成プリズムから出射される。
【０００６】
コリメータレンズから出射したビームは収束光束であるので、図５に示すように、副走査方向に距離Ｄ離れて結像光学系に入射した二つの光束は、感光ドラム面では副走査方向に距離ｄ離れて結像する。合成プリズムの回転に伴って、このＤは変化する。これが、収束光と合成プリズムを用いてマルチビームの副走査ピッチを調整する原理である。なお、これは発散光であっても全く同様の原理で調整できる。ただし、コリメータレンズより出射する光束が平行光の場合には、副走査方向に距離をもって結像光学系に入射しても、すべて全く同じ位置に結像してしまうため、プリズムをＹ軸回りに回転させてもマルチビームの副走査ピッチを調整することはできない。
【特許文献１】特開２００２−２８７０５７号公報
【特許文献２】特開２００３−１０７３８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上記従来例のように、複数の略平行に出射されたビームをコリメータレンズ通過後に収束光もしくは発散光として合成プリズムに入射させるマルチビーム走査装置において、光源１ａ，１ｂから出射した二つの光束がコリメータレンズ２ａ，２ｂを経て合成プリズムによって合成され、シリンドリカルレンズによってポリゴンミラー偏向点に結像するまでの光路長を考えると、光源１ｂから出射した光束は合成プリズム３の中で反射される分だけ、光源１ａから出射した光束よりも光路長が長くなる。そこで、二つの光束の結像位置を一致させるため、光源とコリメータレンズの間の距離を調整してコリメータレンズ通過後の二つの光束の収束度（発散度）に差を与える手法が用いられる。
【０００８】
一般的に、レーザ走査装置の装置稼動時には、装置近傍の雰囲気温度が上昇して光源とコリメータレンズとの間の距離が線膨張によって伸びてしまい、ピントずれを発生してしまう。このとき、二つの光束の収束度（発散度）に差がある場合、同じように光源とコリメータレンズの間の距離が変化したとしても、上記の各々のビームのピントずれ量に差が生じるという問題が発生する。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の収束光もしくは発散光を合成プリズムで重ね合わせて同時に感光ドラムを走査するマルチビーム走査装置において、温度変化による各ビームのピントずれ量の相対的な差をある値以下に抑えようというものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そのための手段として、本発明におけるレーザ走査装置は、以下（１）〜（３）の構成を備える。
【００１１】
（１）複数の光源と、該光源を支持する光源支持部材と、該光源から出射した光束を発散光束もしくは収束光束に変換する共通の変換光学素子と、該変換光学素子を支持して該光源支持部材とは異なる線膨張係数の材質によって形成される変換光学素子支持部材と、該複数の光源から出射した複数の光束を合成して略同一方向に出射させるビーム合成手段と、該光束を偏向して走査する偏向手段とを備え、
該光源支持部材が該変換光学素子支持部材に取り付けられるレーザ走査装置において、
Ａ：透過側光源支持部材取り付け面から透過側変換光学素子までの距離［ｍｍ］
Ｂ：透過側光源支持部材取り付け面から透過側発光点までの距離［ｍｍ］
Ｃ：反射側光源支持部材取り付け面から反射側変換光学素子までの距離［ｍｍ］
Ｄ：反射側光源支持部材取り付け面から反射側発光点までの距離［ｍｍ］
ΔＴ：雰囲気温度上昇量［℃］
ｕ：透過側縦倍率
ｖ：反射側縦倍率
α：変換光学素子支持部材の線膨張係数［ｍｍ／ｍｍ℃］
β：光源支持部材の線膨張係数［ｍｍ／ｍｍ℃］
としたとき、
（Ａα−Ｂβ）×ΔＴ×ｕ−（Ｃα−Ｄβ）×ΔＴ×ｖ≦１．５［ｍｍ］
を満たすことを特徴としている。
【００１２】
（２）前記（１）に記載のレーザ走査装置において、
光源がモノリシックマルチレーザダイオードであることを特徴としている。
【００１３】
（３）前記（１）乃至（２）に記載のレーザ走査装置において、
該光源支持部材が、該変換光学素子支持部材に対して、該光源より出射する光軸回りに回転調整可能に支持されていることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１４】
複数の光源から出射される収束もしくは発散光束を合成プリズムにて合成して感光ドラムを走査するマルチビーム走査装置において、環境温度変動時に各々のビームの収束度もしくは発散度が異なることに起因するピントの相対ずれを所定の値以下に抑えることが可能になり、各ビームが感光ドラム上で良好なスポットを結像し、良好な画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
（第１の実施例）
以下、図面に沿って本発明の実施例を説明する。図１は、本発明におけるマルチビーム走査装置の平面図である。
【００１６】
なお、本明細書においてはｆθレンズ系の光軸とポリゴンミラーにより偏向された光束とが形成する面を主走査断面、ｆθレンズ系の光軸を含み主走査断面と直交する面を副走査断面と定義する。
【００１７】
図１において３０はマルチビームレーザユニットであり、各々レーザダイオードよりなる二つの光源１ａ，１ｂから出射した光束をプリズムによって合成している。
【００１８】
なお、本実施例においては、レーザ光源として一つのチップから複数のレーザ光が出射される、いわゆるモノリシックタイプのマルチビームレーザを用いて４本の走査線で書き込みを行っているが、書き込みビーム数が２本でいい場合などはシングルビームレーザを光源として用いればよい。また、光源および光束変換手段も２個に限らず、３つ以上あっても良い。
【００１９】
７はシリンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有し、光束をポリゴンミラーの偏向面（反射面）９ａ上で副走査方向にほぼ線状に結像させる。８は開口絞りであり、シリンドリカルレンズ７から出射された光束を所望の最適なビーム形状に整形している。
【００２０】
９は偏向手段としてのポリゴンミラーであり、ＤＣブラシレスモータ（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。
【００２１】
１０はｆθ特性を有するｆθレンズ系であり、ポリゴンミラー９により偏向された二つの光束を被走査面としての感光ドラム１１面上にスポット状に結像させる。
【００２２】
以上の構成により、ポリゴンミラー９の回転と共に２本のビームが感光ドラム１１上を矢印Ｂ方向に等速で走査し、潜像形成を行う。なお、ｆθレンズ１０は副走査断面内においてポリゴンミラー９の偏向面（反射面）９ａもしくはその近傍と感光ドラム１１面もしくはその近傍との間を共役関係としており、ポリゴンミラーの面倒れによる走査位置のずれを補正している。
【００２３】
次に、図２を用いてマルチビームレーザユニットについて詳しく述べる。図２に示すように、マルチビームレーザユニットは、各々レーザダイオードよりなる二つの光源１ａ，１ｂと、それら光源を保持するレーザマウント１２ａ，１２ｂ、そしてコリメータレンズ２ａ，２ｂおよびそれらを保持する鏡筒３により構成されている。ただし、コリメータレンズ２ａ，２ｂは便宜上コリメータレンズと呼んでいるが、実際には該光源１ａ，１ｂから出射した光束をわずかに収束もしくは発散した光束へと変換している（本実施例では収束光束として説明する）。
【００２４】
４はビーム合成プリズムであり、三角プリズム４ａと平行プリズム４ｂよりなる。この合成プリズム４には、平行プリズム４ｂの光束入射面に１／２波長板５が備えられており、また三角プリズム４ａと平行プリズム４ｂの接合面には偏光ビームスプリッタとして機能する多層膜が形成されているため、光源１ａから出射した光束を反射，１ｂから出射した光束を透過して、二つの光束を近接した略同一方向に出射する。なお、合成プリズム４の出射面には１／４波長板６が備えられており、プリズムを通過してきた二つのビームを直線偏光から円偏光へと変換して、その後のミラーやレンズを通るときに二つのビームの反射率や透過率に差が出ないようにしている。
【００２５】
上記のマルチビームレーザユニットにおいて、光源１ａ，１ｂはレーザマウント１２ａ，１２ｂに圧入されている。組み立て時には、まず、ピントと照射位置が所定の値になるようにコリメータレンズの位置が調整され、光源との相対位置が決まったところで鏡筒に接着固定される。このとき、レーザマウント１２ａ，１２ｂは鏡筒３に対して光軸回りに回転可能に支持されており、モノリシックマルチビーム内の二つのビームの副走査間隔が書き込み解像度に合わせた所定の値になるように回転調整された後に図示しないビスにより固定される。
【００２６】
Ａ，Ｂ各々の光束について上記のピントおよび照射位置の調整を行い、最後に合成プリズムを回転させてレーザダイオード間の相対的な副走査間隔を調整する。
【００２７】
上記構成のマルチビームレーザユニット近傍の雰囲気温度が装置の連続稼働などで上昇すると、発光点からコリメータレンズまでの距離は線膨張により伸びる。
【００２８】
この伸び量がＡ／Ｂ光束でほぼ同一とすると、前述のようにＡ／Ｂ光束間では収束度が異なるため、感光ドラム上での両者のピントのずれ量が異なってしまい、昇温時に一方のレーザだけピントがぼけてスポット径が規格を外れてしまうという事態が発生する可能性がある。
【００２９】
通常、焦点深度の減少を引き起こす主要因としては、以下の項目が主に考えられる。
【００３０】
（１）光学系の収差などから生じる像面湾曲：  ±０．１ｍｍ
（２）ミラーの調整時に発生する機械的公差：  ±０．２ｍｍ
（３）レーザ走査装置と感光ドラムとの間の取り付け公差：  ±０．２ｍｍ
（４）昇温によるピント変動：  ±０．５ｍｍ
これらの項目の最後に付けられた数字は、経験上最低限見積もられる焦点深度の減少量であり、これらを合計すると±１．０ｍｍとなる。実際のレーザ走査装置においては、焦点深度の浅い光学系では概ね±２．５ｍｍ程度であり、その場合には上記の要因以外に許容される焦点深度の減少は１．５ｍｍということになる。
【００３１】
そこで、本実施例では、
（Ｏα−Ｐβ）×ΔＴ×ｕ−（Ｑα−Ｒβ）×ΔＴ×ｖ≦１．５［ｍｍ］    式１
Ｏ：透過側レーザマウント取り付け面から透過側コリメータレンズまでの距離
Ｐ：透過側レーザマウント取り付け面から透過側発光点までの距離
Ｑ：反射側レーザマウント取り付け面から反射側コリメータレンズまでの距離
Ｒ：反射側レーザマウント取り付け面から反射側発光点までの距離
ΔＴ：雰囲気温度上昇量
ｕ：透過側縦倍率
ｖ：反射側縦倍率
α：鏡筒の線膨張係数
β：レーザマウントの線膨張係数
を満足するようにＰおよびＲを設定することを特徴とする。
【００３２】
いま、上式に以下のような実際の光学系の数値を代入すると、
Ｏ＝３０［ｍｍ］
Ｐ＝５［ｍｍ］
Ｑ＝２９．８［ｍｍ］
Ｒ＝５．２［ｍｍ］
ΔＴ＝２５［℃］
ｕ＝９０
ｖ＝８４
α＝１１×１０−６［ｍｍ／ｍｍ℃］（鉄）
β＝３０×１０−６［ｍｍ／ｍｍ℃］（亜鉛）
左辺の計算結果は０．０５となり、上式を満足することができる。なお、上式において、（Ｏ−Ｂ）と（Ｃ−Ｄ）は光学系によって一義的に決まる数値である。
【００３３】
また、本提案の構成では、言うまでもなく鏡筒とレーザマウントの線膨張係数が異なることが必須であり、本実施例では鏡筒を鉄、レーザマウントを亜鉛としているが、もちろん式１を満たすものであれば、材質の組み合わせはこれに限らない。
【００３４】
以上に述べた構成により、複数の光源から出射される収束もしくは発散光束を合成プリズムにて合成して感光ドラムを走査するマルチビーム走査装置において、環境温度変動時に各々のビームの収束度もしくは発散度が異なることに起因するピントの相対ずれを所定の値以下に抑えることが可能になり、各ビームが感光ドラム上で良好なスポット形状に結像し、良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例を示す主走査平面図
【図２】本発明の実施例を示す詳細図
【図３】従来例を示す主走査平面図
【図４】従来例を示す副走査平面図
【図５】従来例を示す原理説明図
【符号の説明】
【００３６】
１ａ，１ｂ  光源
２ａ，２ｂ  コリメータレンズ
３  鏡筒
４  合成プリズム
９  ポリゴンミラー
１２ａ，１２ｂ  レーザマウント
【図１】
2006162671.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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