(57)【要約】【課題】複数のビームの相対的な位置の経時変化や環境変動を抑えることができるようにする。【解決手段】複数のＬＥＤと、各ＬＥＤに対応してそれぞれ設けられたカップリングレンズ２ａ，２ｂとによって光ビームとして出射する光源装置において、前記カップリングレンズ２ａ，２ｂの光軸に略平行な２つの支持面を有するレンズホルダ１５と、前記支持面に前記カップリングレンズ２ａ，２ｂの側面部分を押圧して前記２面で前記カップリングレンズ２ａ，２ｂを保持させる弾性部材１６ａ，１６ｂと、前記カップリングレンズ２ａ，２ｂと対となるＬＥＤを保持する光源支持部材と、この光源支持部材を固定するボルトとを備え、ボルトによって光源支持部材をカップリングレンズ２ａ，２ｂの光軸に対して略垂直な方向に調整してレンズホルダ１５に固定するようにした。【選択図】　　　図５
2004109663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の光源と、各光源に対応してそれぞれ設けられたカップリングレンズとによって光ビームとして出射する光源装置において、
前記カップリングレンズの光軸に略平行な２つの支持面を有するカップリングレンズ支持手段と、
前記支持面に前記カップリングレンズの側面部分を押圧して前記２面で前記カップリングレンズを保持させる弾性付勢手段と、
を備えていることを特徴とする光源装置。
【請求項２】
前記カップリングレンズと対となる光源を保持する光源保持手段と、
前記光源保持手段を固定する固定手段と、
を備え、前記固定手段は、前記カップリングレンズの光軸に対して略垂直な方向の光源位置を調整可能に前記光源保持手段を固定することを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項３】
前記固定手段は、前記カップリングレンズ支持手段に前記光源保持手段を固定することを特徴とする請求項２記載の光源装置。
【請求項４】
１つのカップリングレンズを支持する当該カップリングレンズの光軸に略平行な２つの支持面を１組の支持部とし、前記カップリングレンズを支持する少なくとも２組の支持部が一体の部材として形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項５】
１つのカップリングレンズを支持する当該カップリングレンズの光軸に略平行な２つの支持面を１組の支持部とし、前記カップリングレンズを支持する少なくとも２組の支持部の前記カップリングレンズの光軸方向、主走査方向及び副走査方向に対する向きが同一に設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項６】
１つのカップリングレンズを支持する当該カップリングレンズの光軸に略平行な２つの支持面を１組の支持部とし、前記カップリングレンズを支持する少なくとも２組の支持部の前記カップリングレンズの光軸方向、主走査方向及び副走査方向に対する向きが、光軸方向と副走査方向とに平行な面に対して対称に設定されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項７】
前記カップリングレンズと前記支持面の当接個所の少なくとも一方に潤滑手段が設けられていることを特徴とする請求項１、３、４及び５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項８】
前記支持面の前記カップリングレンズの当接個所に表面硬化処理が施されていることを特徴とする請求項１、３、４及び５のいずれか１項に記載の光源装置。
【請求項９】
前記弾性付勢手段が板状の弾性部材からなり、当該弾性部材は前記カップリングレンズの押圧個所を挟んだ両側で固定されていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項１０】
前記弾性部材は前記押圧個所から略対称な位置で固定されていることを特徴とする請求項９記載の光源装置。
【請求項１１】
前記弾性部材の線膨張係数が、前記カップリングレンズ支持手段を構成する構成部材の線膨張率に略等しいことを特徴とする請求項９または１０記載の光源装置。
【請求項１２】
前記カップリングレンズ支持手段に取り付けられ、前記光源を保持する光源保持手段をさらに備え、
前記カップリングレンズの線膨張係数をα１［１／Ｋ］、
前記カップリングレンズ支持手段の線膨張係数をα２［１／Ｋ］、
前記光源を半導体レーザから構成し、そのパッケージ部の線膨張係数をα３［１／Ｋ］、
前記光源保持手段の線膨張係数をα４［１／Ｋ］としたときに、
α１≦α３のときは、α１≦α２≦α３　かつ　α１≦α４≦α３
を満足する線膨張係数を有する材料によって前記カップリングレンズ支持手段、前記パッケージ部、及び前記光源保持手段が構成されていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項１３】
前記カップリングレンズ支持手段に取り付けられ、前記光源を保持する光源保持手段をさらに備え、
前記カップリングレンズの線膨張係数をα１［１／Ｋ］、
前記カップリングレンズ支持手段の線膨張係数をα２［１／Ｋ］、
前記光源を半導体レーザから構成し、そのパッケージ部の線膨張係数をα３［１／Ｋ］、
前記光源保持手段の線膨張係数をα４［１／Ｋ］としたときに、
α３＜α１のときは、α３≦α２≦α１　かつ　α３≦α４≦α１
を満足する線膨張係数を有する材料によって前記カップリングレンズ支持手段、前記パッケージ部、及び前記光源保持手段が構成されていることを特徴とする請求項１記載の光源装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の光源装置と、前記光源装置から出射された光ビームを受光し、主走査方向に変更させる偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向された光ビームをスポット光として走査対象物上に結像させて走査する光学手段と、
を備えていることを特徴とする光走査装置。
【請求項１５】
請求項１記載の光源装置と、
前記カップリングレンズ支持手段に取り付けられ、前記光源を保持する光源保持手段と、
前記光源装置から出射された光ビームを受光し、主走査方向に変更させる偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向された光ビームをスポット光として走査対象物上に結像させて走査する光学手段と、
を備え、
前記カップリングレンズの線膨張係数をα１［１／Ｋ］、
前記カップリングレンズの光軸から前記カップリングレンズが前記支持面と接触する点までの距離をｒ１、
前記カップリングレンズ支持手段の線膨張係数をα２［１／Ｋ］、
前記光源を半導体レーザから構成し、そのパッケージ部の線膨張係数をα３［１／Ｋ］、
前記パッケージ部の外周の半径をｒ３［ｍｍ］、
前記光源保持手段の線膨張係数をα４［１／Ｋ］としたとき、
前記光ビーム照射対象部における位置ずれが、前記光源から照射される光ビームのドットピッチの５０％以下になるように前記線膨張係数α１、α２、α３及びα４が選定された材料により前記カップリングレンズ、前記カップリングレンズ支持手段、前記パッケージ部及び前記光源保持手段が構成され、前記距離ｒ１および半径ｒ３が設定されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項１６】
請求項１記載の光源装置と、
前記カップリングレンズ支持手段に取り付けられ、前記光源を保持する光源保持手段と、
前記光源装置から出射された光ビームを受光し、主走査方向に変更させる偏向手段と、
前記偏向手段によって偏向された光ビームをスポット光として走査対象物上に結像させて走査する光学手段と、
を備え、
前記カップリングレンズの線膨張係数をα１［１／Ｋ］、
前記カップリングレンズの光軸から前記カップリングレンズが前記支持面と接触する点までの距離をｒ１、
前記カップリングレンズ支持手段の線膨張係数をα２［１／Ｋ］、
前記光源を半導体レーザから構成し、そのパッケージ部の線膨張係数をα３［１／Ｋ］、
前記パッケージ部の外周の半径をｒ３［ｍｍ］、
前記カップリングレンズ支持手段に取り付けられ、前記光源を保持する光源保持手段の線膨張係数をα４［１／Ｋ］としたとき、
α２＝α４
かつ、
｜α３×ｒ３−α１×ｒ１−α２×（ｒ３−ｒ１）｜
≦２．５×１０−５［ｍｍ／Ｋ］
を満足するように前記線膨張係数α１、α２、α３及びα４が選定された材料により前記カップリングレンズ、前記カップリングレンズ支持手段、前記パッケージ部及び前記光源保持手段が構成され、前記距離ｒ１および半径ｒ３が設定されていることを特徴とする光走査装置。
【請求項１７】
前記α３×ｒ３−α１×ｒ１−α２×（ｒ３−ｒ１）が常用温度範囲で１μｍ以下であることを特徴とする請求項１６記載の光走査装置。
【請求項１８】
前記光源装置を並置し、多数の光ビームによって走査させることを特徴とする請求項１４ないし１７のいずれか１項に記載の光走査装置。
【請求項１９】
請求項１４ないし１８のいずれか１項に記載の光走査装置と、
入力された画像データに基づいて前記光走査装置によって画像形成媒体に書き込まれた画像を顕像化する作像手段と、
を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２０】
前記光走査装置と前記画像形成媒体が色毎に設けられていることを特徴とする請求項１９記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光ビームを出射する光源装置、この光源装置を使用して光書き込みを行うための光走査装置、及びこの光走査装置による光走査によって画像を形成するデジタル複写機、レーザプリンタ、レーザＦＡＸ等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
デジタル複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置においては、像担持体に像を書き込む像書込装置として光走査（光書き込み）装置が用いられている。この光走査装置において、半導体レーザ等の光源と、光源から発せられた光を所定の平行光、収束光あるいは発散光としてカップリングするカップリングレンズとを備えた光源装置には、その光学特性として、光源装置より射出されるレーザ光の方向性（光軸特性）と光束の平行／収束／発散性（カップリング特性）とが要求される。このため、発光点とカップリングレンズとの相対位置は３軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）方向に対して、初期調整時及び経時・環境変動時において高い精度を保つことが必要となる。
【０００３】
このような光走査装置の光源装置として、例えば特開平８−７２９４号公報に開示された発明が知られている。この特開平８−７２９４号公報には、図１５及び図１６に示すようなＬＥＤ１０１とレンズホルダ１０２が開示されている。図１５はレンズホルダ１０２とコリメータレンズ１０４を示す斜視図、図１６は、図１５のＩ−Ｉ線断面図である。この発明は、コリメータレンズ１０４をＬ型当接面１０５やＶ形溝等の案内手段に対して接着剤使用することなく弾性部材１０６からなる付勢手段で弾性付勢することによって保持するものである。しかし、この公知例では、また、以下のような点で十分な配慮がされているとは言い難い。
【０００４】
▲１▼　具体的には、図１６に示すように、光源として用いられているような半導体レーザ（ＬＥＤ）１０１のパッケージの材質は通常鉄系材料であり、コリメータレンズ１０４の材質はガラスまたは樹脂である。また、ＬＥＤ（光源）１０１及びコリメータレンズ１０４を支持する支持部材、すなわち光源支持部１０３やレンズホルダ１０２にはアルミニウムや樹脂が多く用いられている。このように、ＬＥＤ１０１のパッケージ、コリメータレンズ１０４、光源支持部１０３及びコリメータレンズホルダ１０２の線膨張係数がそれぞれ異なる場合に、環境温度変動があると、例えば図１６におけるＡ点を基準として考えるとわかるように、光源（ＬＥＤ１０１）周辺の副走査（ｚ軸）方向の伸び（縮み）量（図中Δｔ１）とコリメータレンズ１０４周辺の副走査（ｚ軸）方向の伸び（縮み）量（図中Δｔ２＋Δｔ３）とが異なり、副走査（ｚ軸）方向の発光点ＳＥＣの位置とコリメータレンズ１０４の光軸Ｌの位置とにずれが生じる。すなわち、
Δｔ１≠Δｔ２＋Δｔ３
となり、ＬＥＤ１０１の発光点ＳＥＣとコリメータレンズ１０４の光軸Ｌが一致しない。
【０００５】
▲２▼　また、図１５をＢ方向から見た図１７に示すように、コリメータレンズ１０４とレンズホルダ１０２のＬ型当接面やＶ形溝等の案内手段との間の摩擦が大きかったり、案内手段の硬さが十分でない場合には、コリメータレンズ１０４が案内手段に完全には倣らわず、図１７のように傾いた状態で保持されてしまうことがある。この状態ではコリメータレンズ１０４は●印で示した２点のみで当接面に接触して支持されており、非常に不安定な状態であるため、振動や環境温度変動等によりコリメータレンズ１０４の姿勢が変動することがある。コリメータレンズ１０４は、位置変動に限らず傾きが変化しても射出されるビームの方向は変化するため、この姿勢変動によっても射出されるビームの方向は変化する。
【０００６】
▲３▼　さらに、図１５をＣ方向から見た図１８に示すようにコリメータレンズ１０４を押圧する弾性部材１０６を図１８のような形状にした場合、例えばコリメータレンズ１０４のレンズホルダ１０２の線膨張係数より弾性部材１０６の線膨張係数が大きいと、環境温度が上昇した時に相対的に弾性部材１０６の方がより多く伸び、結果としてコリメータレンズ１０４は図中矢印方向に力を受け、当接面１０５に沿った分力により、コリメータレンズ１０４の位置が変動するおそれがある。
【０００７】
また、画像形成装置の出力速度を高めるための主な手段としては、
（１）　像担持体の移動速度（回転速度）を高める方法
（２）　像担持体を複数用いる方法
がある。ここで、（１）の方法を用いた場合には、像担持体の移動速度の増加に伴い、像担持体に像を書き込む光走査装置の書込速度を高める必要が生じる。光走査装置の書込速度を高める方法としては、
（ｉ）偏向手段であるポリゴンスキャナの回転速度を高める。
（ｉｉ）書込ビーム数を増やす。
などの方法が挙げられる。しかし、（ｉ）の方法ではモータの耐久性や騒音、振動、及びレーザの変調スピード等が問題となり限界がある。また、（ｉｉ）の方法を実現するためには、複数のレーザビームを出射するマルチビーム光源装置が必要となる。
【０００８】
マルチビーム光源装置の１つとして、例えば１パッケージ内に複数の発光点（発光チャンネル）をもつ半導体レーザアレイを用いる方式がある。この半導体レーザアレイは、製造プロセス上、チャンネル数を増加することが困難であり、また熱的、電気的なクロストークの影響を除去することが難しく、短波長化が困難であるといった理由により、現在では高価な光源手段である。さらに、市場で用いられる個数の影響などにより、１パッケージ内の発光点の数が多いほど、１本のビーム当りのコストが高くなっているのが現状である。例えばシングルビームの半導体レーザを４個使うより、１パッケージ内に４つの発光点を持つ半導体レーザアレイを使う方がはるかに高価である。従って、複数のシングルビーム半導体レーザ（あるいは発光点数の少ないマルチビーム半導体レーザ）を用い、ビームを合成して走査する光源装置及び複数ビーム走査装置に関する提案が、例えば、特開平１０−２８４８０３号公報などによりなされている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような複数のビームによって像担持体上を走査する光走査装置においては、像担持体上における複数のビームスポットの副走査方向の相対位置（ビームスポット間隔）が所定の値からずれると、それが像として周期的に繰り返されることから、周期的な縞が現れる不良画像を生じやすい。従って、発光点とカップリングレンズとの、副走査方向の相対位置ずれを小さく抑えることが特に重要となる。また、像担持体上における複数のビームスポットの主走査方向の位置のずれは、同期検知手段による同期検知後の発光点点灯タイミングを調整することにより比較的容易に調整することができるが、副走査方向の相対位置ずれを調整するのは困難であり、機構が複雑になる。
【００１０】
また、前述の特開平１０−２８４８０３号公報で引用された特開平７−１８１４１０号公報に開示された光源装置では、レンズホルダとコリメータレンズ、レンズホルダとフランジの嵌合孔との間にはそれぞれ０．０１〜０．０３ｍｍ程度のクリアランスがあり、これを埋めるように接着剤でそれぞれが接着固定されている。接着剤は硬化する際の硬化収縮、経時変化、環境変化による変動が大きく、また、前記各構成部品のばらつきによってクリアランス等が異なるため、接着部の変動量にも構成部品によるばらつきがある。従って、接着剤の硬化収縮、経時変化、環境変化等によって上下のコリメータレンズの相対位置が変化し、上下の２本のビームの相対位置が変動してしまう。
【００１１】
また、この公知例では、半導体レーザ（ＬＥＤ）は固定され、コリメータレンズのみを３軸方向に動かしてその相対位置を調整し、その上でコリメータレンズを接着固定するが、位置調整幅を考慮してコリメータレンズとレンズホルダとの間には０．２ｍｍ程度のすきまが必要となる。そして、このすきまを接着剤で埋めてレンズを固定するわけであるが、このように元々接着層が厚い上に、位置調整を行うことによってコリメータレンズの位置は±０．１ｍｍ程度ずれ、結果として接着層は０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度となり、組み立てたユニットによって大きくばらつくことになる。従って、接着剤の硬化収縮、経時変化、環境変化等によるコリメータレンズの位置変動も、ユニット毎のばらつきが大きくなる。
【００１２】
また、レンズホルダのコリメータレンズの支持部の接着面がコリメータレンズに対して同心円状に設けられているので、図１９に示したようにコリメータレンズ１０４の位置が副走査（ｚ軸）方向に偏った位置で接着固定された場合には、副走査（ｚ軸）方向に接着剤１０７の厚さの偏りが発生し、環境変動による接着剤層の伸縮によるコリメータレンズ１０４の位置変動の副走査（ｚ軸）方向成分が生じやすい。コリメータレンズ１０４の位置変動の副走査方向成分が生じ、かつその変動量がユニット毎に大きくばらつくと、結果として像担持体上における２つのビームスポットの副走査方向の相対位置の変動が大きくなる。なお、図１９は接着剤１０７によるコリメータレンズ１０４の接着状態を示す説明図である。
【００１３】
また、例えば複数のビームのうちの１つに図１５のような光源装置を適用して、プリズム等によってビームを合成して用いた場合、前記▲１▼〜▲３▼で説明したように、発光点ＳＥＣ位置とコリメータレンズ１０４の光軸Ｌ位置との図１５中のｙｚ方向の相対的な位置がずれるなどしてコリメータレンズ１０４から射出されるビームの方向が変化すると、合成された後の複数のビームの相対位置が変化し、結果として像担持体上における複数のビームスポットの相対位置が変化して出力画像の劣化を生じる。
【００１４】
また、画像形成装置の出力速度を高める手段として、例えばカラー画像形成装置の場合には前述の（２）の方法に従って像担持体を４本用いて出力速度を高めたものなどがあるが、この場合には像担持体の数に対応した書込ビーム数が必要となる。この時、経時変化や環境変動等によって各像担持体上を走査する書込ビーム間の相対位置が変動すると、各色の像が正確に重なり合わない、いわゆる色ずれの状態を生じてしまう。
【００１５】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、複数のビームの相対的な位置の経時変化や環境変動を抑えることができる光源装置、光走査装置及び画像形成装置を安価に提供することにある。
【００１６】
また、他の目的は、安価に良好な画像を得ることができる画像形成装置を実現することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、第１の手段は、複数の光源と、各光源に対応してそれぞれ設けられたカップリングレンズとによって光ビームとして出射する光源装置において、前記カップリングレンズの光軸に略平行な２つの支持面を有するカップリングレンズ支持手段と、前記支持面に前記カップリングレンズの側面部分を押圧して前記２面で前記カップリングレンズを保持させる弾性付勢手段とを備えていることを特徴とする。
【００１８】
このように構成すると、カップリングレンズの光軸に略平行な２つの支持面にカップリングレンズを弾性付勢して固定するので、簡単な構成でカップリングレンズと支持面との関係を固定し、経時的変化の発生を防ぐことができる。
【００１９】
第２の手段は、第１の手段において、前記カップリングレンズと対となる光源を保持する光源保持手段と、前記光源保持手段を固定する固定手段とを備え、前記固定手段は、前記カップリングレンズの光軸に対して略垂直な方向の光源位置を調整可能に前記光源保持手段を固定することを特徴とする。このように構成すると、光源側をカップリングレンズの光軸に合わせて配置するので、調整と取り付けが簡単に行える。
【００２０】
第３の手段は、第２の手段において、前記固定手段は、前記カップリングレンズ支持手段に前記光源保持手段を固定することを特徴とする。このようにカップリングレンズ支持手段に光軸保持手段を固定すると、光源側のカップリングレンズの光軸に対する調整が簡単に行え、又、一端固定すると、光源側のカップリング支持手段に対する相対的な位置がずれことがなくなる。
【００２１】
第４の手段は、第１ないし第３の手段において、１つのカップリングレンズを支持する当該カップリングレンズの光軸に略平行な２つの支持面を１組の支持部とし、前記カップリングレンズを支持する少なくとも２組の支持部が一体の部材として形成されていることを特徴とする。このように構成すると、２つのカップリングレンズを支持する支持部の相対的な位置がずれることはないので、経時的な変化によって光ビームの位置ずれが生じることはない。
【００２２】
第５の手段は、第１ないし第４の手段において、１つのカップリングレンズを支持する当該カップリングレンズの光軸に略平行な２つの支持面を１組の支持部とし、前記カップリングレンズを支持する少なくとも２組の支持部の前記カップリングレンズの光軸方向、主走査方向及び副走査方向に対する向きが同一に設定されていることを特徴とする。
【００２３】
第６の手段は、第１ないし第４の手段において、１つのカップリングレンズを支持する当該カップリングレンズの光軸に略平行な２つの支持面を１組の支持部とし、前記カップリングレンズを支持する少なくとも２組の支持部の前記カップリングレンズの光軸方向、主走査方向及び副走査方向に対する向きが、光軸方向と副走査方向とに平行な面に対して対称に設定されていることを特徴とする。
【００２４】
これら第５及び第６の手段によれば、２つの光源の支持状態が光軸対して同一なので、熱膨張などの変化が生じたときの変化の状態もそれぞれ同一となり、両光源間で結果として光ビームにずれが生じることはない。
【００２５】
第７の手段は、第１、第３、第４及び第５の手段において、前記カップリングレンズと前記支持面の当接個所の少なくとも一方に潤滑手段が設けられていることを特徴とする。このように潤滑手段、例えば潤滑剤を塗布したり、潤滑層を設けたりすると、摩擦力の影響が抑えられるので、弾性手段による弾性力によりカップリングレンズと前記支持部材との当接個所で線的な接触が確保でき、カップリングレンズが支持面に対してずれることがない。
【００２６】
第８の手段は、第１、第３、第４及び第５の手段において、前記支持面の前記カップリングレンズの当接個所に表面硬化処理が施されていることを特徴とする。このように当接個所に表面硬化処理が施され、表面が硬くなっていると、接触面積が最小限に抑えられるので、カップリングレンズの移動が小さな力で可能となり、これによってカップリングレンズのずれを抑えることができる。
【００２７】
第９の手段は、第１の手段において、前記弾性付勢手段が板状の弾性部材からなり、当該弾性部材は前記カップリングレンズの押圧個所を挟んだ両側で固定されていることを特徴とする。このように弾性部材の両側で固定すると、弾性部材の伸縮によってカップリングレンズに加わる力が最小限に抑えられるので、カップリングレンズが移動する虞がなく、これによってカップリングレンズのずれを抑えることができる。
【００２８】
第１０の手段は、第９の手段において、前記弾性部材は前記押圧個所から略対称な位置で固定されていることを特徴とする。このように対称な位置で抑えると、たとえ弾性部材が伸縮したとしても、カップリングレンズを押さえた個所の両側で伸縮量が同じなので、カップリングレンズが動くことはない。
【００２９】
第１１の手段は、第９および第１０の手段において、前記弾性部材の線膨張係数が、前記カップリングレンズ支持手段を構成する構成部材の線膨張率に略等しいことを特徴とする。このように弾性部材の線膨張係数をカップリングレンズ支持手段を構成する構成部材の線膨張率に略等しくすると、カップリングレンズに当接する部分の伸縮量が同一なので、温度変化が生じても、カップリングレンズが動くことはない。
【００３０】
第１２の手段は、第１の手段において、前記カップリングレンズ支持手段に取り付けられ、前記光源を保持する光源保持手段をさらに備え、前記カップリングレンズの線膨張係数をα１［１／Ｋ］、前記カップリングレンズ支持手段の線膨張係数をα２［１／Ｋ］、前記光源を半導体レーザから構成し、そのパッケージ部の線膨張係数をα３［１／Ｋ］、前記光源保持手段の線膨張係数をα４［１／Ｋ］としたときに、
α１≦α３のときは、α１≦α２≦α３　かつ　α１≦α４≦α３
を満足する線膨張係数を有する材料によって前記カップリングレンズ支持手段、前記パッケージ部、及び前記光源保持手段が構成されていることを特徴とする。
【００３１】
この手段では、光ビームのずれに関係のなる部材を全て同一の材料あるいは全て同一の線膨張係数を有する材料で構成することはできないので、カップリングレンズの線膨張係数α１が半導体レーザのパッケージ部の線膨張係数α３よりも小さいときには、カップリングレンズ支持手段と光源保持手段の線膨張係数α２，α４がカップリングレンズの線膨張係数α１と半導体レーザのパッケージ部の線膨張係数α３の間になるような材料を選択する。これにより、発光点とカップリングレンズの光軸の副走査方向の相対位置ずれを小さく抑えることができる。
【００３２】
第１３の手段は、第１の手段において、前記カップリングレンズ支持手段に取り付けられ、前記光源を保持する光源保持手段をさらに備え、前記カップリングレンズの線膨張係数をα１［１／Ｋ］、前記カップリングレンズ支持手段の線膨張係数をα２［１／Ｋ］、前記光源を半導体レーザから構成し、そのパッケージ部の線膨張係数をα３［１／Ｋ］、前記光源保持手段の線膨張係数をα４［１／Ｋ］としたときに、
α３＜α１のときは、α３≦α２≦α１　かつ　α３≦α４≦α１
を満足する線膨張係数を有する材料によって前記カップリングレンズ支持手段、前記パッケージ部、及び前記光源保持手段が構成されていることを特徴とする。
【００３３】
この手段では、光ビームのずれに関係のある部材を全て同一の材料あるいは全て同一の線膨張係数を有する材料で構成することはできないので、カップリングレンズの線膨張係数α１が半導体レーザのパッケージ部の線膨張係数α３よりも大きいときには、カップリングレンズ支持手段と光源保持手段の線膨張係数α２，α３がカップリングレンズの線膨張係数α１と半導体レーザのパッケージ部の線膨張係数α３の間になるような材料を選択する。これにより、発光点とカップリングレンズの光軸の副走査方向の相対位置ずれを小さく抑えることができる。
【００３４】
第１４の手段は、第１ないし第１３の手段に係る光源装置と、前記光源装置から出射された光ビームを受光し、主走査方向に変更させる偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された光ビームをスポット光として走査対象物上に結像させて走査する光学手段とを含んで光走査装置を構成したことを特徴とする。このように第１ないし第１３の手段に係る光源装置を使用して光書き込み用の光走査装置を構成すると、光源装置から出射される光ビームの位置ずれが抑えられるので、光走査精度に優れた光走査装置を構成することができる。
【００３５】
第１５の手段は、第１の手段に係る光源装置と、前記カップリングレンズ支持手段に取り付けられ、前記光源を保持する光源保持手段と、前記光源装置から出射された光ビームを受光し、主走査方向に変更させる偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された光ビームをスポット光として走査対象物上に結像させて走査する光学手段とを備え、前記カップリングレンズの線膨張係数をα１［１／Ｋ］、前記カップリングレンズの光軸から前記カップリングレンズが前記支持面と接触する点までの距離をｒ１、前記カップリングレンズ支持手段の線膨張係数をα２［１／Ｋ］、前記光源を半導体レーザから構成し、そのパッケージ部の線膨張係数をα３［１／Ｋ］、前記パッケージ部の外周の半径をｒ３［ｍｍ］、前記光源保持手段の線膨張係数をα４［１／Ｋ］としたとき、前記光ビーム照射対象部における位置ずれが、前記光源から照射される光ビームのドットピッチの５０％以下になるように前記線膨張係数α１、α２、α３及びα４が選定された材料により前記カップリングレンズ、前記カップリングレンズ支持手段、前記パッケージ部及び前記光源保持手段を構成し、前記距離ｒ１および半径ｒ３を設定したことを特徴とする。
【００３６】
このように線膨張率α１，α２，α３，α４を設定し、前記距離ｒ１および半径ｒ３を設定すると、複数の光ビーム間の相対的なずれ量を人間の視覚で識別できない範囲に抑えられるので、マルチビームで書き込む際に視覚上画像の劣化を生じさせることはない。
【００３７】
第１６の手段は、第１の手段に係る光源装置と、前記カップリングレンズ支持手段に取り付けられ、前記光源を保持する光源保持手段と、前記光源装置から出射された光ビームを受光し、主走査方向に変更させる偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された光ビームをスポット光として走査対象物上に結像させて走査する光学手段とを備え、前記カップリングレンズの線膨張係数をα１［１／Ｋ］、前記カップリングレンズの光軸から前記カップリングレンズが前記支持面と接触する点までの距離をｒ１、前記カップリングレンズ支持手段の線膨張係数をα２［１／Ｋ］、前記光源を半導体レーザから構成し、そのパッケージ部の線膨張係数をα３［１／Ｋ］、前記パッケージ部の外周の半径をｒ３［ｍｍ］、前記カップリングレンズ支持手段に取り付けられ、前記光源を保持する光源保持手段の線膨張係数をα４［１／Ｋ］としたとき、
α２＝α４
かつ、
｜α３×ｒ３−α１×ｒ１−α２×（ｒ３−ｒ１）｜
≦２．５×１０−５［ｍｍ／Ｋ］
を満足するように前記線膨張係数α１、α２、α３及びα４が選定された材料により前記カップリングレンズ、前記カップリングレンズ支持手段、前記パッケージ部及び前記光源保持手段を構成し、前記距離ｒ１および半径ｒ３を設定したことを特徴とする。
【００３８】
このように線膨張率α１，α２，α３，α４を選定し、前記距離ｒ１および半径ｒ３を設定すると、通常の温度変化範囲４０Ｋで光ビーム間のずれ量を１μｍ以下に抑えることができ、６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ、２４００ｄｐｉの書き込み密度であっても光ビームのずれ量が問題となることはない。
【００３９】
第１７の手段は、第１６の手段において、前記α３×ｒ３−α１×ｒ１−α２×（ｒ３−ｒ１）が常用温度範囲で１［μｍ］以下であることを特徴とする。これによって材料の線膨張係数の選択、前記距離ｒ１および半径ｒ３の設定によって６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ、２４００ｄｐｉの書き込み密度にも常用温度範囲で複数の光ビーム間の相対的なずれ量を問題にならない程度に抑えることができる。
【００４０】
第１８の手段は、第１４ないし第１７の手段において、前記光源装置を並置（積層）し、多数の光ビーム、少なくとも４ビーム以上のマルチビームによって走査させることを特徴とする。このように構成すると、２ビームの光源装置を２個並置して機械的に結合し、ユニット化することにより４ビームの光源とし、４個並置して機械的に結合し、ユニット化することにより８ビームの光源とし、８個並置して機械的に結合し、ユニット化することにより１６ビームの光源とするというように２ビームの光源を１単位として複数単位のマルチビーム走査を行う走査装置を低コストで提供できる。
【００４１】
第１９の手段は、第１４ないし第１８の手段に係る光走査装置と、入力された画像データに基づいて前記光走査装置によって画像形成媒体に書き込まれた画像を顕像化する作像手段とを含んで画像形成装置を構成したことを特徴とする。このように構成すると、像担持体上における複数の光ビームスポットの相対位置の変動が小さく、良好な出力画像が得られる。
【００４２】
第２０の手段は、第１９の手段において、前記光走査装置と前記画像形成媒体が色毎に設けられていることを特徴とする。このように構成すると、光ビームのずれが視覚上問題にならない程度に抑えられた書き込み画像に基づいて各色毎に顕像化するので、画像品質に優れたフルカラーの画像形成装置を構成することができる。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００４４】
＜第１の実施形態＞
図１は本発明の第１の実施形態に係る光源装置を説明するための図、図２及び図３は本発明に係る光源装置が使用される光走査装置の構成を示す概略図である。
【００４５】
まず、本発明が適用される一般的な２ビームの光走査装置ＬＳＮは、図２に示すように、光源としての半導体レーザ（ＬＥＤ）１ａ，１ｂ、カップリングレンズ２ａ，２ｂ、アパチャー４ａ，４ｂ、ビーム合成プリズム（ビーム合成手段）５、シリンドリカルレンズ８、ポリゴンスキャナ（ミラー）９、ｆθレンズ１０，１１、トロイダルレンズ１２からなる。これにより、光源（ＬＥＤ）１ａ，１ｂから出射されたレーザ光はそれぞれカップリングレンズ２ａ，２ｂにより平行光とされ、アパーチャ４ａ，４ｂを通り、ビーム合成手段（プリズム）５によって合成された後、シリンドリカルレンズ８を通って線状のビームとされた後、ポリゴンスキャナ９に入射される。ポリゴンスキャナに９に入射されたレーザビームはポリゴンスキャナ９の各面に設けられたミラーにより偏向され、ｆθレンズ１０、１１により、定角速度偏向から定速度偏向に変換され、さらに、トロイダルレンズ１２でビームの傾きが補正され、副走査方向のピントが調整された後、像担持体１３上にビームスポットとして結像され、主走査方向に走査される。なお、１４はレーザビームの画像書き込み範囲から外れた位置に設けられた同期検知センサである。
【００４６】
図３は、ビーム合成プリズム７を用いる代わりに、２つのビームをポリゴンスキャナ９のミラー上で交差させることによって、ビームを合成して走査する例であり、一般的に前記図２に示した構成や図３に示した構成が光走査装置には採用されている。なお、図２と同等な各部には、同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００４７】
なお、以下に示す本発明の実施形態に係る光走査装置では、この図２または図３のような光走査装置における光源部、すなわち、光源及びカップリングレンズ、または光源、カップリングレンズ及びビーム合成手段の部分のみを示す。
【００４８】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る光源部Ｓの構成を示す斜視図である。同図において、光源部Ｓは、光源としての第１及び第２の半導体レーザ（以下、ＬＥＤとも称す）１ａ，１ｂと、第１及び第２のカップリングレンズ２ａ，２ｂと、第１及び第２のカップリングレンズ支持部材（以下、レンズホルダと称す）３ａ，３ｂと、ビーム合成プリズム５とから主に構成されている。第１及び第２のＬＥＤ１ａ，１ｂは、それらの各光軸（第１及び第２の光軸）Ｌａ，Ｌｂが同一平面上で９０°交差するように配置され、第１及び第２のカップリングレンズ２ａ，２ｂは前記第１及び第２の光軸Ｌａ，Ｌｂに対してそれぞれ直交するように配置されている。
【００４９】
この構成では、第１及び第２のＬＥＤ１ａ，２ｂから発せられたレーザ光はそれぞれ、第１及び第２のカップリングレンズ２ａ，２ｂを通過後、ビーム合成プリズム５によって略同じ方向へ合成される。ここで、合成後のビームの光軸Ｌｃの方向に対して、主走査方向、副走査方向を図中矢印のようにすると、光源位置における光軸、主走査、副走査方向はそれぞれ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）のように表される。第１及び第２のカップリングレンズ２ａ，２ｂは、それぞれ第１及び第２の弾性部材（バネ）４ａ，４ｂによって、第１及び第２のレンズホルダ３ａ，３ｂに押圧されて支持されている。レンズホルダ３ａ，３ｂは、それぞれ光軸方向ｘ１，ｘ２に平行な支持面６ａ，７ａ、６ｂ，７ｂを２つずつ有し、この２つの支持面６ａ，７ａ、６ｂ，７ｂによってカップリングレンズ２ａ，２ｂをそれぞれ支持している。このように構成すると、従来例のように接着剤を使うことなく支持面６ａ，７ａ、６ｂ，７ｂに対して押圧するのみなので、環境変動によってカップリングレンズ２ａ，２ｂと支持面６ａ，７ａ、６ｂ，７ｂとの距離が変化するようなことがない。従って、合成された後の２つのビームの相対位置の変化も小さく、結果として図２または図３に示したような走査光学系を通して像担持体１３上に結像されるビームスポットの相対位置の変動も小さくできる。
【００５０】
第１のレンズホルダ３ａ上の支持面６ａ，７ａのなす角と、第２のレンズホルダ３ｂ上の支持面６ｂ，７ｂのなす角は共に９０°である。そして、支持面６ａ，７ａと６ｂ，７ｂとは、それぞれ光軸、主走査、副走査方向（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）に対する向きが、副走査面（光軸方向と副走査方向とに平行な面）に対して対称となっている。ここで、カップリングレンズ２ａ，２ｂそれぞれの光軸Ｌａ，Ｌｂは、前述の従来例において図１８で示したように、環境温度変動によって発光点に対する相対位置が主走査方向また副走査方向に変動する可能性がある。しかし、図１のように構成すれば、第１のＬＥＤ１ａに対する第１のカップリングレンズ２ａの光軸Ｌａの相対位置ずれ量と、第２のＬＥＤ１ｂに対する第２のカップリングレンズ２ｂの光軸Ｌｂの相対位置ずれ量とが、少なくとも副走査方向には同程度となるため、結果として、図２または図３に示したような走査光学系を通して像担持体上に結像されるビームスポットの相対位置の副走査方向の変動を抑えることができる。
【００５１】
なお、図１では図示していないが、アパーチャを用いる場合には前述の図２に示したように例えばカップリングレンズ２ａ，２ｂとビーム合成プリズム５との間に挿入すればよい。
【００５２】
＜第２の実施形態＞
図４は本発明の第２の実施形態に係る光源部Ｓの構成を示す斜視図である。この実施形態は、第１の実施形態における第１のカップリングレンズ２ａの光軸Ｌａと第２のカップリングレンズ２ｂの光軸Ｌｂの中央を通る線に関し、第１のカップリングレンズ２ａ及びレンズホルダ３ａを第２のカップリングレンズ２ｂ及びレンズホルダ３ｂ対して対称になるように配置したものである。その他の各部及び配置は前述の第１の実施形態と同一である。
【００５３】
この実施形態では、第１及び第２のＬＥＤ１ａ，２ｂから発せられたレーザ光はそれぞれ第１及び第２のカップリングレンズ２ａ，２ｂを通過後、ビーム合成プリズム５によって略同じ方向へ合成される。ここで、合成後のビームの光軸の方向に対して、主走査方向、副走査方向を図中矢印のようにすると、光源位置における光軸、主走査、副走査方向はそれぞれ（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）のようになる。第１及び第２のカップリングレンズ２ａ，２ｂは、それぞれバネ４ａ，４ｂによって、第１の実施形態と同様にレンズホルダ３ａ，３ｂの支持面６ａ，７ａ、６ｂ，７ｂにそれぞれ押圧されて支持されている。
【００５４】
また、前記第１のレンズホルダ３ａ上の支持面６ａ，７ａのなす角と、第２のレンズホルダ３ｂ上の支持面６ｂ，７ｂのなす角は共に９０°である。そして、支持面６ａ，７ａと６ｂ，７ｂとは、それぞれ光軸、主走査、副走査方向（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、（ｘ２，ｙ２，ｚ２）に対する向きが同じになっており、前述の用に第１及び第２のカップリングレンズ２ａ，２ｂそれぞの光軸Ｌａ，Ｌｂは、環境温度変動によって発光点に対する相対位置が主走査方向また副走査方向に変動する可能性があるが、図４のように構成しているので、第１のＬＥＤ１ａに対する第１のカップリングレンズ２ａの光軸Ｌａの相対位置ずれ量及び方向と、第２のＬＥＤ１ｂに対する第２のカップリングレンズ２ｂの光軸の相対位置ずれ量及び方向とが同程度となるため、結果として、第１の実施形態と同様に走査光学系を通して像担持体上に結像されるビームスポットの相対位置の変動を抑えることができる。
【００５５】
その他、特に説明しない各部は前述の第１の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【００５６】
＜第３の実施形態＞
図５ないし図８に本発明の第３の実施形態に係る光源部の構成を示す。図５は光源部を正面側から見た斜視図、図６は背面側から見た斜視図、図７は図５のＩＩ部拡大図、図８は図５のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【００５７】
この実施形態では、第１及び第２の実施形態に係るカップリングレンズ２ａ，２ｂがそれぞれ別体に構成されたレンズホルダ３ａ，３ｂに保持されているのを一体に形成されたレンズホルダ１５に保持させるようにしたものである。これにより、レンズホルダ１５を一体化し、別体に構成されたレンズホルダ３ａ，３ｂのような両者の相対的な位置ずれを解消している。すなわち、図５に示すように第１及び第２のカップリングレンズ２ａ，２ｂはレンズホルダ１５に一体的に突設されたレンズ支持部１５ａの側面に設けられた支持溝１７に対して、それぞれバネ１６ａ，１６ｂによって押圧され、支持されている。２つのカップリングレンズ２ａ，２ｂを支持する支持面は全て（４面とも）レンズホルダ１５上に形成された支持溝１７に一体的に設けられている。支持溝１７は所謂Ｖ溝であって、隣接する支持面６ａと７ａ、及び６ｂと７ｂとはそれぞれ直角になるように切溝されている。
【００５８】
また、図７に示すように第２のカップリングレンズ２ｂ（第１のカップリングレンズ２ａも同様）はそれぞれ２つの支持面６ｂ，７ｂにバネ１６ｂによって弾性的に押圧され、位置決めされた状態で支持されている。また、バネ１６ｂは図中に示したカップリングレンズ押圧箇所１８に対して対称な２ヶ所をボルト１９によって固定されている。従って、このような構成では、レンズホルダ１５と押圧バネ１６ａ，１６ｂとの線膨張係数が異なる場合にも、前述の図１８に示したようは矢印方向の力が生じることはなく、これによってカップリングレンズ２ａ，２ｂがずれるようなことはない。したがって、環境変動によってカップリングレンズ２ａ，２ｂの位置が変動することがなく結果として、２つのビームの相対位置が変動することを抑制することができる。
【００５９】
カップリングレンズ２ａ，２ｂの固定方法は上述の通りである。一方、ＬＥＤ１ａ，１ｂは図８に示すように、光源支持部材２０ａ，２０ｂに形成された支持部（支持孔）に圧入されて固定されている。また、光源支持部材２０ａ，２０ｂは図６に示すようにボルト２１によってレンズホルダ１５に固定される。ここで、光源支持部材２０ａ，２０ｂにはそれぞれボルト２１の径より大きい穴が明けられており、図８におけるカップリングレンズ２ａ，２ｂの光軸Ｌａ，Ｌｂに発光点ＳＥＣ位置が合うように、光源支持部材２０ａ，２０ｂの位置を主走査方向（図８中ｙ１，ｙ２）及び副走査方向（図８中紙面垂直方向）に位置を調整した後に、締結固定される。このような構成により、図２または図３のような光走査装置において、像担持体上における複数のビームスポットの相対位置を所望の状態に調整することができる。
【００６０】
なお、この実施形態では、カップリングレンズ２ａ，２ｂの光軸Ｌａ，ＬｂとＬＥＤ１ａ、１ｂの調整時に前記光軸Ｌａ，Ｌｂに対して垂直な方向に光源支持部材２０ａ，２０ｂを移動可能にしておき、ボルト２１で固定する際に位置調整を行うようになっているが、この位置調整には、治具を使用して図８にも示すようにｙ方向と紙面に垂直な２方向の調整を容易にできるようにしておくとよい。調整ネジなどを使用して位置調整を行うように構成することも可能であるが、機構が複雑となることは否めない。
【００６１】
このように構成すると、環境変動等によって複数のカップリングレンズに対応した複数のレンズホルダがそれぞれ独立に傾いたりすることがなく、万が一レンズホルダ１５が傾くようなことがあったとしても、このレンズホルダ１５によって支持されている２つのカップリングレンズ２ａ，２ｂが同じ方向に同じ量だけ傾くので、結果として２つのビームの相対位置が変動することがなくなる。
【００６２】
また、図８に示すように本実施形態では、ビーム合成プリズム５を使用することなくポリゴンミラー９上でビームを交差させることによって２つのビームを合成する方式を採用している。図８に示すように、ここでも光軸方向、主走査方向を２つのそれぞれのビームについて（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）のように定義している。副走査方向はいずれのビームについても紙面垂直方向となる。従って、本実施形態においても第１の実施形態と同様に２組のカップリングレンズ支持面が副走査面に対称となる構成をとっており、図３に示したような走査光学系を通して像担持体上に結像されるビームスポットの相対位置の副走査方向の変動を抑えることができる。
【００６３】
なお、第１及び第２の実施形態では、第１及び第２のレンズホルダ３ａ，３ｂがそれぞれ独立しているので、光軸Ｌａ，Ｌｂに対してレンズホルダ３ａ，３ｂの位置を固定する際の調整も大変であるが、本実施形態ではレンズホルダ１５は一体なのでレンズホルダ間の相対的な位置ずれは発生しないので、所定位置にレンズホルダ１５を固定するだけで良く、調整も簡単になる。
【００６４】
また、カップリングレンズ支持面６ａ，７ａ、６ｂ，７ｂに対し、例えばテフロン（登録商標）系の表面処理を施してカップリングレンズ２ａ，２ｂと支持面６ａ，７ａ、６ｂ，７ｂとの間の潤滑性を向上させると、カップリングレンズ２ａ，２ｂは２つの支持面にならって、図１７に示したように点で支持されるのではなく、線で確実に支持され、前述の▲２▼の問題の発生を抑制することができる。
【００６５】
また、カップリングレンズ支持部材１５の材質が例えばアルミニウムであった場合、少なくともカップリングレンズ支持面６ａ，７ａ、６ｂ，７ｂにアルマイト処理を施して表面の硬さを向上させると、カップリングレンズ２ａ，２ｂは２つの支持面６ａ，７ａ、６ｂ，７ｂに倣って、図１７に示したように点で支持されるのではなく、線で確実に支持され、前述の▲２▼の問題の発生を抑制することができる。
【００６６】
さらに、カップリングレンズ支持部材１５の材質を鉄系材料とし、少なくともカップリングレンズ支持面６ａ，７ａ、６ｂ，７ｂに焼き入れ処理を施して表面の硬さを向上させると、支持面６ａ，７ａ、６ｂ，７ｂはより硬くなり、前述の▲２▼の問題の発生を抑制することができる。
【００６７】
その他、特に説明しない各部は前述の第１及び第２の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【００６８】
＜第４の実施形態＞
図９ないし図１１に本発明の第４の実施形態に係る光源装置の構成を示す。図９は本実施形態に係る光源装置を正面側から見た斜視図、図１０は図９のＩＶ−ＩＶ線断面図、図１１は図９のＶ−Ｖ線断面図である。
【００６９】
図９において、本実施形態に係る光源装置は、レンズホルダ２２に正面視Ｌ字型のレンズ支持部２２ａ，２２ｂを一体的に突設し、そのレンズ支持部２２ａ，２２ｂの各カップリングレンズ支持面６ａ，７ａ、６ｂ，７ｂに対してカップリングレンズ２ａ，２ｂをバネ２３ａ、２３ｂによって弾性的に押圧し、支持させたもので、第１の実施形態におけるレンズホルダ３ａ，３ｂが平板上に一体的に突設されたような形状となっている。この実施形態においてもカップリングレンズ支持面６ａ，７ａ、６ｂ，７ｂは、主走査方向に対して平行な面７ａ，７ｂと副走査方向に対して平行な面６ａ，６ｂとなっている。一方、光源支持部材２０ａ，２０ｂ及びＬＥＤ１ａ，１ｂは第３の実施形態と同様に構成され、ボルトによってレンズホルダ２２に固定されている。
【００７０】
なお、この実施形態では、カップリングレンズ２ａ，２ｂを押さえるバネ２３ａ，２３ｂを片持ちに構成しているが、正面視Ｌ字形のバネ部材を使用してレンズ支持部２２ａ，２２ｂの両端で固定するようにすることもできる。
【００７１】
その他、特に説明しない各部は前述の第１ないし第３の実施形態と同等に構成され、同等に機能する。
【００７２】
ここで、この実施形態を例にとって熱膨張の影響について検討する。
ＬＥＤ１ａ，１ｂのパッケージ部（図１１では、符号１ｂ’で示す）の線膨張係数をα３、カップリングレンズ２ａ，２ｂの線膨張係数をα１、レンズホルダ２２（２２ａ，２２ｂ）の線膨張係数をα２、光源支持部材２０ａ，２０ｂの線膨張係数をα４とする。ここで、
α１＝α２＝α３＝α４
であれば、図１６の従来例として▲１▼に示したような問題は発生しない。しかし、汎用品ではＬＥＤ１ａ，１ｂのパッケージ１ａ’，１ｂ’は鉄系の材料であることが多く、またカップリングレンズ２ａ，２ｂは光学特性を優先させるため材質の選択の余地は少ない。従って、α３＝α１とするのは困難である。そこで、例えばカップリングレンズ２ａ，２ｂの材質がガラス材料であるような、
α１≦α３
のときは、
α１≦α２≦α３
かつ
α１≦α４≦α３
にのように線膨脹係数α２とα４を設定する。
【００７３】
カップリングレンズ２ａ，２ｂの材質が樹脂系材料であるような、
α３＜α１
のときは、
α３≦α２≦α１
かつ
α３≦α４≦α１
のように線膨脹係数α２とα４を設定する。すなわち、カップリングレンズ２ａ，２ｂをガラスレンズから作成した場合には、レンズホルダ２２ａ，２２ｂと光源支持部材２０ａ，２０ｂの線膨張係数がＬＥＤ１ａ，１ｂのパッケージ部１ｂ’の線膨張係数とカップリングレンズ２ａ，２ｂの線膨張係数との間に入るような材料を選択すれば、前述の従来例の▲１▼に示したような発光点とカップリングレンズ２ａ，２ｂの光軸Ｌａ，Ｌｂの副走査方向（ｚ１）の相対位置ずれを小さく抑えることができ、結果として、図９における２つの光ビームの光軸Ｌａ，Ｌｂの相対位置の副走査方向の変動が抑えられる。
【００７４】
また、このとき、カップリングレンズ２ａ，２ｂを押圧するバネ２３ａ，２３ｂの線膨張係数をレンズホルダ２２の線膨張係数と同じにすれば、図１８の従来例で▲３▼に示したような問題の発生をなくすことができ、結果として、図９における２つの光ビームの光軸Ｌａ，Ｌｂ２の相対位置の副走査方向の変動を、さらに小さく抑えることができる。
【００７５】
また、レンズホルダ２２と光源支持部材２０ａ，２０ｂを同じ材質で形成し（α２＝α４）、環境温度変動が＋４０Ｋあったとすると、基準Ａに対する発光点の副走査方向（ｚ１）への位置変動は
ｒ３×α３×４０
で表すことができる。
【００７６】
一方、基準Ａに対するカップリングレンズ２ａ，２ｂの光軸Ｌａ，Ｌｂの副走査方向（ｚ１）への位置変動は、
ｒ１×α１×４０＋（ｒ３−ｒ１）×α２×４０
となる。そこで、図１１において、
｜α３×ｒ３−｛α１×ｒ１＋α２×（ｒ３−ｒ１）｝｜×４０
≦　１×１０−３　［ｍｍ／Ｋ］
が成り立つようにα１，α２，α３，ｒ１，ｒ２を決めれば、環境温度変動が４０Ｋあった時にも発光点とカップリングレンズ２ａ，２ｂの光軸Ｌａ，Ｌｂとの副走査方向（ｚ１）の相対位置ずれは１μｍ以下に抑えることができる。結果として、図９における２つのビームの相対位置の副走査方向の変動を抑制することができる。
【００７７】
なお、ドットピッチは６００ｄｐｉの書き込み密度を有する光走査装置では２１μｍとなり、前述のように線膨張率を設定したときの副走査方向の位置ずれは最大１μｍなので、ドットピッチに対して位置ずれは５％以下に抑えられている。このようなずれ量は人間の視覚上では判別できない量であり、前記位置ずれ量は、１２００ｄｐｉ、２４００ｄｐｉの書き込み密度を有する光走査装置においても視覚上では判別できない量である。
【００７８】
なお、ドットピッチが２１μｍの場合、１０〜１５μｍのずれでも人間の視覚特性上判別できる人は少ないので、前記ずれ量は、ドットピッチの５０％以下であれば、ほとんどの場合、画像劣化として認識されることはない。
【００７９】
以上のような図１１における線膨張係数の決め方は、図１０のような主走査方向にも同様に適用することができ、この場合には図９における２つの光ビームの光軸Ｌａ，Ｌｂの相対位置の主走査方向の変動を抑えることができる。
【００８０】
以上の実施形態においては、カップリングレンズ２ａ，２ｂの形状はすべて円筒形としたが、他の形状であってもよいことは言うまでもない。また、各実施形態においては全てビーム数を２として説明しているが、複数ビームの光源にも適用できる。例えば、前述の各実施形態において、ＬＥＤ１ａ，ｂは１つのパッケージ内に複数の発光点を持つＬＥＤアレイとしてもよい。すなわち、この２個のＬＥＤからなるアレイを１単位として複数単位並置してマルチビームのＬＥＤアレイを構成することもできる。具体的には、例えば図９に示したような光源装置をさらに２つ用いて上下方向に積層し、機械的に結合して１つのユニットを構成し、これらの計４つとなるビームをプリズムで合成することもできる。さらには、このようにして４個の発光点を有するＬＥＤアレイユニットをさらに２つ結合し、８ビームの光源として、あるいは、前記８ビームの光源を２段重ねて１６ビームの光源にするなどの応用の可能である。なお、図５に示したような形式のものでも同様である。
【００８１】
このようにマルチビームにしたときに、４個の発光点を有するＬＥＤアレイを使用するのではなく、２個のＬＥＤ１ａ，１ｂを備えたＬＥＤユニットの段数を増やしてマルチビームの光源とすると、最小単位が１ビームのＬＥＤを組み合わせるだけなので、例えば４ビームのＬＥＤアレイなどのマルチビームを１つのチップで構成したものに比べて製造コストが各段に安くなる。また、ビーム数を設計条件に合わせて設定すればよいので、設計の自由度も大幅に拡大することができる。
【００８２】
＜第５の実施形態＞
図１２は本発明の第５の実施形態に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図である。第１ないし第４の実施形態に係る光源装置は、例えば電子写真方式の画像形成装置の光走査装置に使用される。
【００８３】
図１２において、光学ユニットとして構成される光走査装置ＬＳＵは、前述の図２及び図３に示す光学ユニットＬＳＮにより構成されている。すなわち、画像データに合わせて点灯するＬＥＤと、ＬＥＤから出射された光ビーム（レーザビーム）ＢＭを平行光束化する図示しないカップリングレンズと、副走査方向に平行な線状に焦点を結ぶ図示しないシリンダレンズと、シリンダレンズからの光が入射し、当該光を偏向するポリゴンミラー９と、ポリゴンミラー９を高速で回転駆動するポリゴンモータ９ａと、等角速度走査を等速度走査に変換するｆθレンズ１０，１１と、ＢＴＬレンズ１２と、ミラー１０５とからなる。このような構成により、ＬＥＤから出射された光ビームＢＭは、図示しないカップリングレンズにより平行光束化され、シリンダレンズを通り、ポリゴンモータ９ａによって回転するポリゴンミラー９によって偏向され、ｆθレンズ１０，１１及びＢＴＬ１２を通ってミラー１５によって反射され、感光体上１０６を走査する。ＢＴＬとは、Ｂａｒｒｅｌ　Ｔｏｒｏｉｄａｌ　Ｌｅｎｓ（バレル・トロイダル・レンズ）の略で、副走査方向のピント合わせ（集光機能と副走査方向の位置補正（面倒れ補正等））を行っている。
【００８４】
感光体１０６の回りには、帯電器１０７、現像ユニット１０８、転写器１０９、クリーニングユニット１１０、および除電器１１１が配置され、これらにより作像手段が構成され、画像形成部として機能する。通常の電子写真プロセスである帯電、露光、現像によって感光体１０６上にトナーによる顕像が形成され、用紙搬送ベルト１１２によって搬送されたきた記録紙Ｐ上に転写器１０９によって画像が転写され、図示しない定着装置によって記録紙Ｐ上の画像が定着される。
【００８５】
このような画像形成装置の光走査装置に、前記第１ないし第４の実施形態に係る光源装置を用い、１つの像担持体（感光体１０６）に対して複数のビームで像を書き込むようにすると、像担持体上における複数のビームスポットの相対位置の変動が小さく、良好な出力画像が得られる。
【００８６】
＜第６の実施形態＞
図１３は本発明の第６の実施形態に係る画像形成装置としての４連タンデム式カラー複写機の機械的構成を示す概略構成図である。
【００８７】
図１３において４連タンデム式カラー複写機は、４色（マゼンタ、シアン、イエロー、ブラック）の画像を重ね合わせたカラー画像を形成するために４組の画像形成部２００ＢＫ，２００Ｙ，２００Ｃ，２００Ｍと１つの光走査装置ＬＳＵを備えている。各色とも、感光体２０１ＢＫ，２０１Ｙ，２０１Ｃ，２０１Ｍの回りには、帯電器２０２ＢＫ，２０２Ｙ，２０２Ｃ，２０２Ｍ、現像ユニット２０３ＢＫ，２０３Ｙ，２０３Ｃ，２０３Ｍ、転写器２０４ＢＫ，２０４Ｙ，２０４Ｃ，２０４Ｍ、クリーニングユニット２０５ＢＫ，２０５Ｙ，２０５Ｃ，２０５Ｍ、除電器２０６ＢＫ，２０６Ｙ，２０６Ｃ，２０６Ｍが備わっており、通常の電子写真プロセスである帯電、露光、現像、転写により記録紙Ｐ上に画像が形成される。転写ベルトＢによって矢印方向に搬送される記録紙Ｐ上に１色目の画像を形成し、次に２色目、３色目、４色目の順に画像を転写することにより、図示しない給紙装置から供給された記録紙Ｐ上に４色の画像が重ね合わさったカラー画像を形成することができる。そして図示していないが定着装置によって記録紙Ｐ上の画像が定着される。
【００８８】
本実施形態に係る光走査装置ＬＳＵは、１つのポリゴンミラー２１０を用いて、ポリゴンミラー２１０面の上方と下方で異なる色のレーザビームＬＢＫ，ＬＹ，ＬＣ，ＬＭを偏向走査させ、さらに、ポリゴンミラー２１０を中心に対向振分走査させることで、４色分のレーザビームをそれぞれの感光体２０１ＢＫ，２０１Ｙ，２０１Ｃ，２０１Ｍ上を走査する。各色のレーザビームＬＢＫ，ＬＹ，ＬＣ，ＬＭは、ポリゴンミラー２１０によって偏向され、ｆθレンズ２１２ＹＢＫ，２１２ＣＭを通り、第１ミラー２１３ＢＫ，２１３Ｙ，２１３Ｃ，２１３Ｍ、第２ミラー２１４ＢＫ，２１４Ｙ，２１４Ｃ，２１４Ｍで折り返され、ＢＴＬ２１５ＢＫ，２１５Ｙ，２１５Ｃ，２１５Ｍを通り、第３ミラー２１６ＢＫ，２１６Ｙ，２１６Ｃ，２１６Ｍで折り返され、それぞれの色に対応した感光体２０１ＢＫ，２０１Ｙ，２０１Ｃ，２０１Ｍ上を走査する。
【００８９】
図１４は光走査装置ＬＳＵの概略構成を示す平面図であり、図１３の光走査装置ＬＳＵを上から見た図である。Ｍ色用のＬＤユニット２２０Ｍ及びＢＫ色用のＬＤユニット２２０ＢＫからのレーザビームは、シリンダレンズ（以下、ＣＹＬと称す）２２１Ｍ，２２１ＢＫを通り、反射ミラー２２２ＢＫ，２２２Ｍによってポリゴンミラー２１０の下側反射面に入射し、ポリゴンミラー２１０が回転することによりレーザビーム（光ビーム）ＬＢＫ，ＬＭを偏向し、ｆθレンズ２１２ＹＢＫ，２１２ＣＭを通り、第１ミラー２１３ＢＫ，２１３Ｍによって折り返される。シアンＣのＬＤユニット２２０Ｃ及びイエローＹのＬＤユニット２２０ＹからのレーザビームＬＣ，ＬＹは、ＣＹＬ２２１Ｃ，２２１Ｙを通り、ポリゴンミラー２１０の上側反射面に入射し、ポリゴンミラー２１０が回転することによりレーザビームＬＣ，ＬＹを偏向し、ｆθレンズ２１２ＣＭ，２１２ＹＢＫを通り、第１ミラー２１３Ｃ，２１３Ｙによって折り返される。
【００９０】
本実施形態では、主走査方向両端には第１のシリンダミラー（以下、ＣＹＭ１と称す）ＣＭＹ１＿ＹＢＫ、ＣＭＹ１＿ＣＭ、第２のシリンダミラー（以下、ＣＹＭ２と称す）ＣＭＹ２＿ＹＢＫ、ＣＹＭ２＿ＣＭ、第１のセンサ（以下、Ｓ１と称す）Ｓ１＿ＹＢＫ、Ｓ１＿ＣＭ、第２のセンサ（以下、Ｓ２と称す）Ｓ２＿ＹＢＫ、Ｓ２＿ＣＭが備わっており、ｆθレンズ１１２ＹＢＫ，１１２ＣＭを通ったレーザビームがＣＹＭ１＿ＹＢＫ、ＣＭＹ１＿ＣＭ、ＣＹＭ２＿ＹＢＫ、ＣＹＭ２＿ＣＭによって反射集光されてＳ１＿ＹＢＫ、Ｓ１＿ＣＭ、Ｓ２＿ＹＢＫ、Ｓ２＿ＣＭに入射するような構成となっている。
【００９１】
第１のセンサＳ１＿ＹＢＫ、Ｓ１＿ＣＭは、同期検知信号になるレーザビーム走査同期信号の検出を行うための同期検知センサの役割も果たしている。また、ＬＤユニット２２０ＹからのレーザビームＬＹとＬＤユニット２２０ＢＫからのレーザビームＬＢＫでは、共通のＣＹＭ１＿ＹＢＫ、ＣＹＭ２＿ＹＢＫ、並びにＳ１＿ＹＢＫ、Ｓ２＿ＹＢＫを使用している。ＬＤユニット２２０ＣとＬＤユニット２２０Ｍについても同様である。同じセンサに２つのレーザビームが入射することになるので、それぞれ検出できるように、それぞれ入射するタイミングが異なるようにしてある。しかし、それぞれのレーザビームに対し、２つずつのセンサを設けるようにしてもかまわない。
【００９２】
なお、図からも分かるように、イエローＹとブラックＢＫのレーザビームＬＹ、ＬＢＫに対し、シアンＣとマゼンタＭのレーザビームＬＣ、ＬＭが逆方向に走査している。
【００９３】
図１３、図１４の例では、１つの像担持体当たり１つのビームで像を書き込んでいる。このようなカラー複写機の光走査装置に、例えば図７に示したような光源装置を用い、ビームＢＭａによってシアンの像担持体に、ビームＢＭｂによってマゼンタの像担持体にそれぞれ像を書き込むようにすれば、環境変動等によるビームＢＭａとビームＢＭｂとの相対位置の変動が小さいため、結果としてシアン画像とマゼンタ画像との位置ずれが小さい、良好なカラー画像が得られる。
【００９４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、カップリングレンズの光軸に略平行な２つの支持面を有するカップリングレンズ支持手段と、前記支持面に前記カップリングレンズの側面部分を押圧して前記２面で前記カップリングレンズを保持させる弾性付勢手段とを備え、さらには、カップリングレンズと対となる光源を保持する光源保持手段と、前記光源保持手段を固定する固定手段とを備え、前記固定手段は、前記カップリングレンズの光軸に対して略垂直な方向の光源位置を調整可能に前記光源保持手段を固定するので、光走査装置における複数のビームの相対的な位置の経時変化や環境変動を抑えることができる光源装置、光走査装置及び画像形成装置を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光源装置の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る光源ユニットが使用されるビーム合成プリズムを使用した光走査装置の一例を示す図である。
【図３】本発明に係る光源ユニットが使用される２つのビームをポリゴンスキャナのミラー上で交差させてビーム合成して走査する光走査装置の一例を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る光源装置の一例を示す図である。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る光源装置を正面側から見た斜視図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る光源装置を背面側から見た斜視図である。
【図７】図５のＩＩ部拡大図である。
【図８】図５のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る光源装置を正面側から見た斜視図である。
【図１０】図９のＩＶ−ＩＶ線断面図である。
【図１１】図９のＶ−Ｖ線断面図である。
【図１２】本発明の第５の実施形態に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図である。
【図１３】本発明の第６の実施形態に係る画像形成装置の要部を示す概略構成図である。
【図１４】図１３の画像形成装置の光走査装置の概略構成を示す平面図である。
【図１５】従来例に係る光源装置のレンズホルダとＬＥＤの支持部材を示す斜視図である。
【図１６】図１５のＩ−Ｉ線断面図である。
【図１７】図１６をＢ方向から見た図である。
【図１８】図１６をＣ方向から見た図である。
【図１９】コリメータレンズの接着状態を示す図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ　ＬＥＤ（半導体レーザ）
２ａ，２ｂ　カップリングレンズ
３ａ，３ｂ　レンズホルダ（カップリングレンズ支持部材）
４ａ，４ｂ，１６ａ，１６ｂ　押圧　バネ
５　ビーム合成プリズム
６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ　支持面
８　シリンドリカルレンズ
９，１０２，２１０　ポリゴンスキャナ（ミラー）
１０，１１，１０３　ｆθレンズ
１２，１０４　トロイダルレンズ
１３，１０６，２０１ＢＫ，２０１Ｙ，２０１Ｃ，２０１Ｍ　像担持体（感光体）
１５　レンズホルダ
２０ａ，２０ｂ　光源支持部材
２１　ボルト
１００，２００ＢＫ，２００Ｙ，２００Ｃ，２００Ｍ　画像形成部
Ｌａ，Ｌｂ　光軸
ＬＳＮ，ＬＳＵ　光走査装置（光学ユニット）
Ｓ　光源部）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2004109663.tif 000018
【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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