【手続補正書】
【提出日】平成21年4月17日(2009.4.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の発光素子が二次元状に配列した光源と、
前記光源からの複数の光ビームを偏向手段に導く第１光学系と、
前記偏向手段からの複数の光ビームを被走査面に導く第２光学系とを有し、
前記偏向手段による走査方向を主走査方向、該主走査方向と前記第１、第２光学系の光軸に直交する方向を副走査方向としたとき、前記主走査方向の最周辺の発光素子間の距離を、前記副走査方向の最周辺の発光素子間の距離よりも長くし、かつ、前記第１光学系は、前記光源から出射された複数の光ビームをカップリングするカップリングレンズと、該カップリングレンズから出射された複数の光ビームに対し、主走査方向及び副走査方向の光束を制限する開口部を有し、前記開口部の主走査方向の幅は副走査方向の幅よりも大きいことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１記載の光走査装置において、
前記第１光学系は、前記光源から出射された複数の光ビームをカップリングするカップリングレンズと、該カップリングレンズから出射された複数の光ビームに対して少なくとも主走査方向の光束を制限する開口部を有し、前記開口部は前記カップリングレンズの後側焦点位置より、前記偏向手段に近い側に配備されることを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項２記載の光走査装置において、
前記二次元状に配列した発光素子のうち、最周辺の発光素子の少なくとも１つは、最周辺以外の発光素子よりも発光量を大きくすることを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光走査装置において、
前記光源と前記被走査面の間の光学系の主走査方向の横倍率をβｍ、前記光源と前記被走査面の間の光学系の副走査方向の横倍率をβｓとしたとき、
｜βｍ｜＞｜βｓ｜
の条件を満たすことを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置において、
前記複数の発光素子が二次元状に配列した光源は、各発光素子が前記副走査方向に一次元的にｍ個（ｍ≧２）配列し、更に、前記副走査方向の一次元的な列が略主走査方向にｎ個（ｎ≧２）配列され、
なおかつ、ｍ×ｎの発光素子（ｍ≦ｎ）から前記副走査方向に平行な直線に垂線を下ろした時の該副走査方向における各発光素子の位置関係が等間隔となることを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光走査装置において、
前記複数の発光素子が二次元状に配列した光源は、前記副走査方向の一次元的なｍ個の配列の発光素子の配列ピッチをｄ、前記主走査方向のｎ個の配列の配列ピッチをＸとするとき、
Ｘ＞ｄ
とすることを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光走査装置を用いて画像形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光走査装置を用いて多色画像の形成を行うことを特徴とする画像形成装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記目的を達成するため、本発明では、以下のような技術的手段を採っている。
本発明の第１の手段は、光走査装置であって、複数の発光素子が二次元状に配列した光源と、前記光源からの複数の光ビームを偏向手段に導く第１光学系と、前記偏向手段からの複数の光ビームを被走査面に導く第２光学系とを有し、前記偏向手段による走査方向を主走査方向、該主走査方向と前記第１、第２光学系の光軸に直交する方向を副走査方向としたとき、前記主走査方向の最周辺の発光素子間の距離を、前記副走査方向の最周辺の発光素子間の距離よりも長くし、かつ、前記第１光学系は、前記光源から出射された複数の光ビームをカップリングするカップリングレンズと、該カップリングレンズから出射された複数の光ビームに対し、主走査方向及び副走査方向の光束を制限する開口部を有し、前記開口部の主走査方向の幅は副走査方向の幅よりも大きいことを特徴とする。
本発明の第２の手段は、第１の手段の光走査装置において、前記第１光学系は、前記光源から出射された複数の光ビームをカップリングするカップリングレンズと、該カップリングレンズから出射された複数の光ビームに対して少なくとも主走査方向の光束を制限する開口部を有し、前記開口部は前記カップリングレンズの後側焦点位置より、前記偏向手段に近い側に配備されることを特徴とする。
本発明の第３の手段は、第２の手段の光走査装置において、前記二次元状に配列した発光素子のうち、最周辺の発光素子の少なくとも１つは、最周辺以外の発光素子よりも発光量を大きくすることを特徴とする。
また、本発明の第４の手段は、第１乃至第３のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記光源と前記被走査面の間の光学系の主走査方向の横倍率をβｍ、前記光源と前記被走査面の間の光学系の副走査方向の横倍率をβｓとしたとき、
｜βｍ｜＞｜βｓ｜
の条件を満たすことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明の第５の手段は、第１乃至第４のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記複数の発光素子が二次元状に配列した光源は、各発光素子が前記副走査方向に一次元的にｍ個（ｍ≧２）配列し、更に、前記副走査方向の一次元的な列が略主走査方向にｎ個（ｎ≧２）配列され、なおかつ、ｍ×ｎの発光素子（ｍ≦ｎ）から前記副走査方向に平行な直線に垂線を下ろした時の該副走査方向における各発光素子の位置関係が等間隔となることを特徴とする。
また、本発明の第６の手段は、第１乃至第５のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記複数の発光素子が二次元状に配列した光源は、前記副走査方向の一次元的なｍ個の配列の発光素子の配列ピッチをｄ、前記主走査方向のｎ個の配列の配列ピッチをＸとするとき、
Ｘ＞ｄ
とすることを特徴とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の第７の手段は、画像形成装置であって、第１乃至第６のいずれか１つの手段の光走査装置を用いて画像形成を行うことを特徴とする。
また、本発明の第８の手段は、画像形成装置であって、第１乃至第６のいずれか１つの手段の光走査装置を用いて多色画像の形成を行うことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
本発明の第１の手段の光走査装置では、主走査方向の最周辺の発光素子間距離を副走査方向の最周辺の発光素子間距離よりも長くすることを特徴としており、高密度化への対応が容易になる。また、第４の手段の光走査装置では、上記の構成に加えて、更に全光学系の副走査方向の横倍率の絶対値｜βｓ｜を主走査方向の横倍率の絶対値｜βｍ｜よりも大きくすることで、被走査面上のピッチを小さくでき、高密度化への対応がさらに容易になる。
また、光源として、複数の発光素子が二次元状に配列した面発光型ＬＤアレイを用いることにより、偏向手段（例えばポリゴンスキャナ）を低速回転にすることができ、更には、光源を駆動するための消費電力も小さくすることができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
第５の手段の光走査装置では、上記の構成に加え、前記複数の発光素子が二次元状に配列した光源は、各発光素子が前記副走査方向に一次元的にｍ個（ｍ≧２）配列し、更に、前記副走査方向の一次元的な列が略主走査方向にｎ個（ｎ≧２）配列され、なおかつ、ｍ×ｎの発光素子（ｍ≦ｎ）から前記副走査方向に平行な直線に垂線を下ろした時の該副走査方向における各発光素子の位置関係が等間隔となるように構成したものであり、第１の手段の構成を発光素子の列数、行数の関係で規定することにより、上記と同様の効果を得ることができる。
また、第６の手段の光走査装置では、上記の構成に加え、前記複数の発光素子が二次元状に配列した光源は、前記副走査方向の一次元的なｍ個の配列の発光素子の配列ピッチをｄ、前記主走査方向のｎ個の配列の配列ピッチをＸとするとき、
Ｘ＞ｄ
とすることにより、副走査方向での高密度化に影響のない主走査方向の素子間隔を広げており、各素子間の熱干渉の影響の低減や、各素子の配線を通すために必要なスペースを確保することができる。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
第２の手段の光走査装置では、第１の手段の構成に加え、前記第１光学系は、前記光源から出射された複数の光ビームをカップリングするカップリングレンズと、該カップリングレンズから出射された複数の光ビームに対して少なくとも主走査方向の光束を制限する開口部（例えばアパーチャ）を有し、前記開口部は前記カップリングレンズの後側焦点位置より、前記偏向手段（例えばポリゴンスキャナ）に近い側に配備されることにより、偏向手段の偏向反射面（例えばポリゴンミラー面）上での最周辺の光ビームの中心線間距離が短くなり、主走査、副走査の像面湾曲を良好にすることができ、しいては、主走査、副走査とも良好なビームスポット径が得られる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
第３の手段の光走査装置では、第２の手段の構成に加え、前記二次元状に配列した発光素子のうち、最周辺の発光素子の少なくとも１つは、最周辺以外の発光素子よりも発光量を大きくすることにより、最周辺のビームの光量の低下を抑えることができる。すなわち、複数の発光素子が二次元状に配列した光源を用いた場合、最周辺にある光ビームは開口部（例えばアパーチャ）の中心とビームの中心が一致していないため（図７参照）、周辺のビームは光利用効率が中心のビームに対して低下する。そこで、最周辺の発光素子の発光量を大きくして、最周辺のビームの光量を高く設定することにより、濃度むらのない光走査装置を実現することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
なお、第１の手段の光走査装置では、前記第１光学系は、前記光源から出射された複数の光ビームをカップリングするカップリングレンズと、該カップリングレンズから出射された複数の光ビームに対し、主走査方向及び副走査方向の光束を制限する開口部（例えばアパーチャ）を有し、前記開口部の主走査方向の幅は副走査方向の幅よりも大きいことにより、光量ばらつきを小さくすることができる。
ここで、第４〜第６の手段の構成では、最周辺のビームのカップリングレンズからの光軸ずれ量は副走査方向よりも主走査方向のほうが大きくなる。ところが、ビームを規制するアパーチャ径が主走査方向よりも副走査方向のほうが大きいと、光量ばらつきが大きくなる。図８（ａ），（ｂ）はカップリングレンズからの光軸ずれ量が主走査、副走査とも同じとし、主走査方向のアパーチャ径（図８（ｂ）の主アパーチャ径）が副走査方向のアパーチャ径（図８（ａ）の副アパーチャ径）よりも大きい場合を示しているが、このとき、図８からもわかるとおり、アパーチャ径が大きい程、光軸ずれに対する光量変化率が小さくなることがわかる。したがって、光軸ずれが大きい主走査方向のアパーチャ径を副走査方向のアパーチャ径よりも大きくする必要がある。また、副走査方向の横倍率を主走査方向の横倍率よりも小さくするためには、
主走査方向のアパーチャ径／副走査方向のアパーチャ径
を大きくしていく必要があり、その意味でも第１の手段の構成の意義は大きい。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
本発明では、以上のような構成および効果により、低コストで、簡単な構成で、高密度、高速対応であり、かつ、複数ビームとも温度変動にかかわらず安定した小ビームスポットを獲得でき、複数ビーム間の走査線間隔を安定的に獲得でき、なおかつ、マルチビーム間の光量差が少ない構成の光走査装置を実現することができる。
そして、第７の手段の画像形成装置では、上記の構成及び効果を有する光走査装置を用いて画像形成を行うことにより、高密度・高速対応の画像形成装置を実現することができる。
さらに第８の手段の画像形成装置では、上記の構成及び効果を有する光走査装置を用いて多色画像の形成を行うことにより、高密度・高速対応で、かつ多色対応の画像形成装置を実現することができる。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
（第１、第４の手段の説明）
図１２に示したように、従来の面発光型レーザアレイの二次元配列では、主走査方向に４列、副走査方向に８行の配置となっている。従って、主走査方向の最周辺の発光素子間の距離は、
（ｎ−１）×Ｘ＝３Ｘ  （ｎ＝４）
となり、副走査方向の最周辺の発光素子間の距離は、
（ｍ−１）×ｄ＝７ｄ  （ｍ＝８）
となり、
７ｄ＞３Ｘ
となる。このとき、被走査面上における走査線間隔のピッチは｜βｓ｜×ｄ／４となり、高密度対応の場合に所望のピッチを得るのが困難となる。例えば２４００ｄｐｉの場合には、
２５．４ｍｍ／２４００＝１０．６μｍ
４８００ｄｐｉの場合には、
２５．４ｍｍ／４８００＝５．３μｍ
となるが、｜βｓ｜×ｄ／ｎをこの値と等しくする必要がある。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
（第５の手段の説明）
第５の手段は、第１または第４の手段の構成に加え、複数の発光素子が二次元状に配列した光源１は、各発光素子が副走査方向に一次元的にｍ個（図２の例ではｍ＝４）配列し、更に、副走査方向の一次元的な列が略主走査方向にｎ個（図２の例ではｎ＝８）配列され、なおかつ、ｍ×ｎの発光素子（ｍ≦ｎ）から副走査方向に平行な直線に垂線を下ろした時の該副走査方向における各発光素子の位置関係が等間隔となるように構成したものであり、第１の手段の構成を発光素子の列数、行数の関係で規定することにより、上記と同様の効果を得ることができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
（第６の手段の説明）
前述したように、被走査面上での走査線間隔をいかに小さくできるかが大きな課題であるが、第６の手段の光走査装置では、第５の手段の構成に加え、複数の発光素子が二次元状に配列した光源は、副走査方向の一次元的なｍ個の配列の発光素子の配列ピッチをｄ、主走査方向のｎ個の配列の配列ピッチをＸとするとき、
Ｘ＞ｄ
とすることにより、副走査方向での高密度化に影響のない主走査方向の素子間隔を広げており、各素子間の熱干渉の影響の低減や、各素子の配線を通すために必要なスペースを確保することができる。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
（第２の手段の説明）
第２の手段の光走査装置では、以上の構成に加え、第１光学系は、光源から出射された複数の光ビームをカップリングするカップリングレンズ２と、該カップリングレンズ２から出射された複数の光ビームに対して少なくとも主走査方向の光束を制限する開口部（例えばアパーチャ）３を有し、開口部３はカップリングレンズ２の後側焦点位置より、偏向手段（例えばポリゴンミラー）５に近い側に配備される構成としたものである。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
（第３の手段の説明）
第３の手段の光走査装置では、以上の構成に加え、二次元状に配列した発光素子のうち、最周辺の発光素子の少なくとも１つは、最周辺以外の発光素子よりも発光量を大きくするものであり、これにより、最周辺のビームの光量の低下を抑えることができる。すなわち、図７に示すように、複数の発光素子が二次元状に配列した光源１を用いた場合、最周辺にある光ビームはアパーチャ３の中心とビームの中心が一致していないため、周辺のビームは光利用効率が中心のビームに対して低下する。そこで、最周辺の発光素子の発光量を大きくして、最周辺のビームの光量を高く設定することにより、濃度むらのない光走査装置を実現することができる。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
（第１の手段の説明）
第１の手段の光走査装置では、以上のような構成に加え、第１光学系は、光源１から出射された複数の光ビームをカップリングするカップリングレンズ２と、該カップリングレンズ２から出射された複数の光ビームに対し、主走査方向及び副走査方向の光束を制限する開口部（例えばアパーチャ）３を有し、アパーチャ３の主走査方向の幅は副走査方向の幅よも大きい構成としたものであり、光量ばらつきを小さくすることができる。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
ここで、第４〜第６の手段の構成では、最周辺のビームのカップリングレンズ２からの光軸ずれ量は副走査方向よりも主走査方向のほうが大きくなる。ところが、ビームを規制するアパーチャ径が主走査方向よりも副走査方向のほうが大きいと、光量ばらつきが大きくなる。図８（ａ），（ｂ）はカップリングレンズからの光軸ずれ量が主走査、副走査とも同じとし、主走査方向のアパーチャ径（図８（ｂ）の主アパーチャ径）が副走査方向のアパーチャ径（図８（ａ）の副アパーチャ径）よりも大きい場合を示しているが、このとき、図８からもわかるとおり、アパーチャ径が大きい程、光軸ずれに対する光量変化率が小さくなることがわかる。したがって、光軸ずれが大きい主走査方向のアパーチャ径を副走査方向のアパーチャ径よりも大きくする必要がある。また、副走査方向の横倍率を主走査方向の横倍率よりも小さくするためには、
主走査方向のアパーチャ径／副走査方向のアパーチャ径
を大きくしていく必要があり、その意味でも第１の手段の構成の意義は大きい。