(57)【要約】【課題】光学性能を充分満足しつつ、高速・高密度書込を簡便な方法で実現した光走査装置を提供する。【解決手段】本発明は、複数（ｎ個）の発光部を有するＬＤアレイ１を用い、光偏向器５の一つの面の偏向により、被走査面９上に複数（ｎ本）の走査線を同時に走査するための光走査装置であって、ＬＤアレイ１の発光部が直線的に整列しており、その整列の方向は副走査方向に合致しておらず、該ＬＤアレイの各発光部に対応する被走査面上の走査線の間隔ｐが、書込密度から求まる走査線の間隔Ｐの整数倍（ｉ）だけ離間するようにＬＤアレイを傾けて配置したことを特徴とする。これにより、光学性能を充分満足しつつ、高速・高密度書込を簡便な方法で実現した光走査装置を提供することができる。【選択図】              図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数（ｎ個）の発光部を有する半導体レーザアレイ（以下、ＬＤアレイと記す）を用い、光偏向器の一つの面の偏向により、被走査面上に複数（ｎ本）の走査線を同時に走査するための光走査装置であって、
ＬＤアレイの発光部は直線的に整列しており、その整列の方向は副走査方向に合致しておらず、該ＬＤアレイの各発光部に対応する被走査面上の走査線の間隔ｐが、書込密度から求まる走査線の間隔Ｐの整数倍（ｉ）だけ離間するようにＬＤアレイを傾けて配置したことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置において、
発光部数ｎは偶数で、ｉを３と設定したことを特徴とする光走査装置。
【請求項３】
請求項１に記載の光走査装置において、
発光部数ｎは奇数で、ｉを２と設定したことを特徴とする光走査装置。
【請求項４】
複数（ｎ個）の発光部を有する半導体レーザアレイ（以下、ＬＤアレイと記す）を複数（ｍ個）用い、光偏向器の一つの面の偏向により、被走査面上に複数（ｎ×ｍ本）の走査線を同時に走査するための光走査装置であって、
各ＬＤアレイの発光部は直線的に整列しており、その整列の方向は副走査方向に合致しておらず、ｋをｍの約数としたときに、一つのＬＤアレイの各発光部に対応する被走査面上の走査線の間隔ｐの１／ｋが、書込密度から求まる走査線の間隔Ｐの整数倍（ｉ）だけ離間するようにＬＤアレイを傾けて配置したことを特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光走査装置において、
総発光部数ｎ×ｍは偶数で、ｉを３と設定したことを特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項４に記載の光走査装置において、
総発光部数ｎ×ｍは奇数で、ｉを２と設定したことを特徴とする光走査装置。
【請求項７】
感光性の像担持体の被走査面に対して光走査手段による走査を行って潜像を形成し、該潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成装置において、
上記像担持体の被走査面の走査を行う光走査手段として、請求項１〜６のいずれか一つに記載の光走査装置を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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、被走査面上に複数の走査線を同時に走査するための光走査装置、及びその光走査装置を用いた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
被走査面の走査を行う光走査装置は、デジタル複写装置や光プリンタ、光プロッタ、光製版装置、ファクシミリ装置等の「画像形成装置」に関連して広く知られており、また実用化されている。光走査装置の書込密度は高密度化の一途をたどり、１２００ｄｐｉ（ｄｏｔｓ  ｐｅｒ  ｉｎｃｈ）や１６００ｄｐｉ、あるいはそれ以上の書込密度の実現が意図されている。また、これに併せて書込速度の高速化の要求も著しく高まっており、それに関連して１チップ内に複数の発光部を有する半導体レーザアレイ（以下、ＬＤアレイと記す）を光源に用いた光走査装置を搭載した製品も市場に出ている。しかし、ＬＤアレイは発光部の間隔によっては、個々の発光部の点滅が隣の点滅に「熱的・電気的」に影響するクロストークの問題を誘発し、ある程度その間隔を離して製造することが必要となる。このようなＬＤアレイを用いる場合、光走査装置の光学倍率だけをパラメータにするだけでは、被走査面上に所望の走査線ピッチを得ることができず、仮に得られたとしても光学素子の曲率が非常に大きくなり収差の劣化は免れない。そして収差の劣化は被走査面上に結像する光スポットに大きく影響し、画像の劣化を引き起こすことになる。
【０００３】
そのため、このようなＬＤアレイを用いるために、以下のような技術が広く知られている。
例えば、下記の特許文献１や特許文献２は『飛び越し走査』として知られている基本技術を開示した公報である。これらの公報で開示されている『飛び越し走査』は、ｎ個の発光部を有するＬＤアレイから射出した光ビームが、光偏向器の一つの面の偏向により被走査面上に形成するｎ本の走査線の間隔ｐを、書込密度から求まる走査線の間隔Ｐの整数倍ｉだけ離間するようにすることで、光走査装置の結像倍率の自由度を高めるというものである。この技術を用いれば、被走査面上の所望の走査線間隔が１２００ｄｐｉに相当する２１．２μｍであっても、実際に走査される走査線の間隔はその整数倍でよいのだから、発光部の間隔がある程度広いＬＤアレイを光源として用いても、光走査装置の結像倍率を収差の劣化を引き起こさない程度に抑えることができる。
【０００４】
また、下記の特許文献３や特許文献４は『ＬＤアレイの発光部の整列の方向を副走査方向に合致させない、所謂ＬＤアレイ傾け走査』として知られている基本技術を開示した公報である。これらの公報で開示されている技術は、被走査面上に所望の走査線間隔を得るのに最も簡便な方法として知られている。
さらに、より高速な書込を実現する方法として、ＬＤアレイを複数個用い、それを組み合わせる技術も最近知られるようになってきた。これらの技術を開示した公報としては、下記の特許文献５や特許文献６、特許文献７などが知られている。
【０００５】
【特許文献１】
特公平１−４５０６５号公報
【特許文献２】
特公平６−４８８４６号公報
【特許文献３】
特公昭６４−１０１５２号公報
【特許文献４】
特開平５−３４６１３号公報
【特許文献５】
特開昭５９−１１２７６３号公報
【特許文献６】
特開平１１−２０２２３０号公報
【特許文献７】
特開２０００−８１５８２号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１や特許文献２に開示されている『飛び越し走査』の技術は、光走査装置の結像倍率の自由度を高めるという利点はあるが、走査次数と呼ばれる自然数ｉは、余り大きな数字を取ることができないことが分かってきた。何故ならば、走査次数ｉを大きく取るということは、光走査装置を構成する光学素子を通過する光ビームが、副走査方向に沿って光軸から高い位置を通過することが必然となるからである。このため、光軸から高い位置を通過する光ビームと、光軸に近い位置を通過する光ビームとが混在し、これらの収差を同時に補正することは、光学素子の設計上難しく、『飛び越し走査』がかえって収差の劣化を誘発してしまうことがある。また、光ビームが光学素子の高い位置を通過すると、被走査面上の走査線間隔の像高間偏差が大きくなるという問題も発生する。従って、光学性能を維持するという観点からすると、走査次数は小さい方が有利であり、このことからある程度実用的な数字に限定されてしまうことが分かった。したがって、『飛び越し走査』を成立させるためには、この走査次数ｉと発光部数ｎが互いに素である関係が必要であり、このことから発光部数ｎが偶数の場合の最小走査次数は３であり、発光部数ｎが奇数の場合の最小走査次数は２であるのが好ましいことになる。
【０００７】
また、特許文献３や特許文献４に開示されている『ＬＤアレイ傾け走査』は、被走査面上に所望の走査線間隔を得るのに最も簡便な方法であるが、その傾け角度は余り大きく取ることができないことが分かってきた。何故ならば、ＬＤアレイを傾けるに伴いＬＤアレイから射出される光ビームのファーフィールドパターンも傾いていく。従って、傾け角度が大きくなると主走査方向と副走査方向のファーフィールドパターンの関係が逆転してしまい、発散角ばらつきによる光スポットの影響が無視できなくなる。また、ＬＤアレイを取り付ける際には必ずクリアランスによる取付誤差が発生する。この取付誤差は被走査面上の走査線間隔に影響を与えるが、同じ誤差量でもＬＤアレイの傾け角度によってその影響度は異なり、傾け角度が大きければ大きいほど走査線間隔の変動は大きくなる。従って、光学性能を維持するという観点からすると、ＬＤアレイの傾け角度は小さい方が有利であり、このことからある程度実用的な傾け角度が限定されてしまうことが分かった。
即ち、上記のような事情から、それぞれ独立の技術では、光学性能を充分満足しつつ高速・高密度による書込を達成することが困難であることが本発明者らの検討から明らかになってきたのである。
【０００８】
『飛び越し走査』については、上記公報以外にもそれらに関連した公報は多数存在するが、これらは全てＬＤアレイの発光部の整列方向を副走査方向にほぼ合致させることが前提となっている。元々、『飛び越し走査』は発光部の間隔がある程度広いＬＤアレイを用いても所望の走査線間隔を得るための技術であるから、これらの公報でＬＤアレイを回転させるという発想がないのは当然である。しかし、実用的な走査次数が限られているというのはその後の検討から分かってきたことであり、そのため『飛び越し走査』を用いたとしても設計の自由度が制限されてしまう。そこで、ＬＤアレイを回転させることで、制限された設計の自由度を高める、というのが本願の基本的思想である。
【０００９】
このような基本思想は、特許文献５や特許文献６、特許文献７などに開示されているＬＤアレイを複数組み合わせる技術にも適応が可能である。
特許文献５や特許文献７は、その技術範囲が隣接走査に限定されており、特許文献６は、その技術範囲が飛び越し走査に限定されているが、いずれも使用するＬＤアレイは、その整列方向が副走査方向に合致している。このため、上述した理由により、このようなＬＤアレイを複数個用い、それらを組み合わせて高速書込を実現する光走査装置であっても、光学性能を維持して高密度書込を行うには自ずと限界があることは明らかである。
【００１０】
本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、その目的は、従来技術の問題点を解決し、光学性能を充分満足しつつ、高速・高密度書込を簡便な方法で実現した光走査装置を提供すること、さらにはそのような光走査装置を用いた画像形成装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明の光走査装置は「複数（ｎ個）の発光部を有するＬＤアレイを用い、光偏向器の一つの面の偏向により、被走査面上に複数（ｎ本）の走査線を同時に走査するための光走査装置」であって、上記の課題を解決するための手段として、以下の如き特徴を有する。
即ち、この発明の光走査装置は、ＬＤアレイの発光部が直線的に整列しており、その整列の方向は副走査方向に合致しておらず、該ＬＤアレイの各発光部に対応する被走査面上の走査線の間隔ｐが、書込密度から求まる走査線の間隔Ｐの整数倍（ｉ）だけ離間するようにＬＤアレイを傾けて配置したことを特徴としている（請求項１）。
さらに、請求項１の構成に加えて、「発光部数ｎは偶数で、ｉを３」と設定したことを特徴としている。（請求項２）。
または、請求項１の構成に加えて、「発光部数ｎは奇数で、ｉを２」と設定したことを特徴としている（請求項３）。
【００１２】
この発明の光走査装置は「複数（ｎ個）の発光部を有するＬＤアレイを複数（ｍ個）用い、光偏向器の一つの面の偏向により、被走査面上に複数（ｎ×ｍ本）の走査線を同時に走査するための光走査装置」であって、上記の課題を解決するための手段として、以下の如き特徴を有する。
即ち、この発明の光走査装置は、各ＬＤアレイの発光部が直線的に整列しており、その整列の方向は副走査方向に合致しておらず、  ｋをｍの約数としたときに、一つのＬＤアレイの各発光部に対応する被走査面上の走査線の間隔ｐの１／ｋが、書込密度から求まる走査線の間隔Ｐの整数倍（ｉ）だけ離間するようにＬＤアレイを傾けて配置したことを特徴としている（請求項４）。
さらに、請求項４の構成に加えて、「総発光部数ｎ×ｍは偶数で、ｉを３」と設定したことを特徴としている（請求項５）。
または、請求項４の構成に加えて、「総発光部数ｎ×ｍは奇数で、ｉを２」と設定したことを特徴としている（請求項６）。
【００１３】
この発明の画像形成装置は、「感光性の像担持体の被走査面に対して光走査手段による走査を行って潜像を形成し、該潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成装置」であって、上記像担持体の被走査面の走査を行う光走査手段として、請求項１〜６のいずれか一つに記載の光走査装置を用いることを特徴としている（請求項７）。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成、動作及び作用を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す図であり、マルチビーム方式の光走査装置の要部のみを示す概略構成図である。この図１に示す光走査装置は、請求項１，２の構成に対応したものである。
図１において、光源１はＬＤアレイであって、４つの発光源ｃｈ１〜ｃｈ４を等間隔で１列に整列したものである。このＬＤアレイ１の発光源ｃｈ１〜ｃｈ４の整列方向は副走査方向に対して傾けている。
ＬＤアレイ１の４つの発光源ｃｈ１〜ｃｈ４から放射された４つの光ビームは、共通のカップリングレンズ２により、以後の光学系にカップリングされる。カップリングされた光ビームの形態は、以後の光学系の光学特性に応じ、弱い発散性の光束や弱い集束性の光束となることも、平行光束となることもできる。
【００１５】
カップリングレンズ２を透過した４つの光ビームは、アパーチャ３の開口部を通過する際、光束周辺部を遮断されて「ビーム整形」され、「共通の線像結像光学系」をなす３枚のレンズ４に入射する。この３枚のレンズ４は、主走査方向及び副走査方向において「走査光学系」の環境変動による焦点位置変動を吸収する機能を有しており、さらに副走査方向には全体として正のパワーを持ち、入射してくる光ビームを副走査方向に集束させ、「光偏向器」であるポリゴンミラー５の偏向反射面近傍に、それぞれが主走査方向に長い線像として、互いに副走査方向に分離して結像する。
【００１６】
ポリゴンミラー５の偏向反射面により等角速度的に偏向された４つの光ビームは、ポリゴンミラー５の等速回転に伴い等角速度的に偏向しつつ、「走査光学系」をなす２枚のレンズ６，７を透過し、折り曲げミラー８により光路を折り曲げられ、「被走査面」の実体をなす感光体９上に、副走査方向に分離した４つの光スポットとして集光し、被走査面の４走査線を同時に光走査する。
尚、光ビームの１つは、光走査に先立ってミラー１０により反射され、レンズ１１により受光素子１２に集光される。そして受光素子１２の出力に基づき、４つの光ビームの光走査の書込開始タイミングが決定される。
【００１７】
次に図２は本発明の別の実施形態を示す図であり、マルチビーム方式の光走査装置の要部のみを示す概略構成図である。この図２に示す光走査装置は、請求項４，５の構成に対応したものである。
図２において、光源１−１，１−２はＬＤアレイであって、それぞれ４つの発光部を持つ。光源１−１，１−２から放射された各光ビームは、カップリングレンズ２−１，２−２によりカップリングされる。カップリングされた各光ビームの形態は、以後の光学系の光学特性に応じ、弱い発散性の光束や弱い集束性の光束となることも、平行光束となることもできる。
【００１８】
カップリングレンズ２−１，２−２を透過した各光ビームは、アパーチャ３−１，３−２により「ビーム整形」され、ビーム合成プリズム２０に入射する。ビーム合成プリズム２０は、反射面と偏光分離膜と１／２波長板とを有する。光源１−２からの光ビームは、ビーム合成プリズム２０の反射面と、偏光分離膜とに反射されてビーム合成プリズム２０を射出する。光源１−１からの光ビームは１／２波長板により偏光面を９０度旋回され、偏光分離膜を透過してビーム合成プリズム２０から射出する。このようにして、８つの光ビームが合成される。
ビーム合成された８つの光ビームは、「共通の線像結像光学系」をなす３枚のレンズ４の作用により、「光偏向器」であるポリゴンミラー５の偏向反射面近傍に、それぞれが主走査方向に長い線像として、互いに副走査方向に分離して結像する。尚、「線像結像光学系」をなす３枚のレンズ４は、図１に示したものと同じ機能を有している。
【００１９】
ポリゴンミラー５の偏向反射面により等角速度的に偏向された８つの光ビームは、ポリゴンミラー５の等速回転に伴い等角速度的に偏向しつつ、「走査光学系」をなす２枚のレンズ６，７を透過し、折り曲げミラー８により光路を折り曲げられ、「被走査面」の実体をなす感光体９上に、副走査方向に分離した８つの光スポットとして集光し、被走査面の８走査線を同時に光走査する。
尚、光ビームの１つは、光走査に先立って折り曲げミラー８により光路を折り曲げられ、受光素子１２に集光される。そして受光素子１２の出力に基づき、８つの光ビームの光走査の書込開始タイミングが決定される。
【００２０】
以上、二つの実施形態を示したが、本発明は図１、図２の実施形態に限定されるものではなく、通常知られている光走査装置に対して区別なく適用されるものである。また、図１、図２の実施形態では、発光部数が偶数の例を示したが、発光部数を奇数としてもよい（請求項３，６）。
【００２１】
【実施例】
以下、この発明の具体的な実施例について説明する。
【００２２】
（実施例１）
実施例１は、図１に示した構成の光走査装置に即したものであり、被走査面上の書込密度は１２００ｄｐｉ（＝２１．２μｍ）としている。
まず、この光走査装置の走査光学系のポテンシャルとして、被走査面上にどの程度のスポット径が達成できるかについて、光源をシングルビームのＬＤとし、「線像結像光学系」の副走査方向の焦点距離を適切に設定し、各々の光学素子の曲率を小さくした場合の、光スポットの各像高ごとの「スポット径の深度曲線（光スポットのデフォーカスに対するスポット形の変動）」を図３に示す。図３において、（ａ）は主走査方向、（ｂ）は副走査方向に関するものである。尚、本明細書中でスポット径と言った場合、被走査面上の光スポットのスポット径を、光スポットにおける光強度分布のラインスプレッド関数における１／ｅ２  強度で定義する。
【００２３】
上記「ラインスプレッド関数」は、被走査面上に形成された光スポットの中心座標を基準としたとき、主走査方向及び副走査方向の座標をＹ，Ｚとして光スポットの光強度分布をｆ（Ｙ，Ｚ）とするとき、Ｚ方向のラインスプレッド関数：ＬＳＺ（Ｚ）は、
ＬＳＺ（Ｚ）＝∫ｆ（Ｙ，Ｚ）ｄＹ            （１）
（積分はＹ方向における光スポットの全幅について行う）
で定義され、Ｙ方向のラインスプレッド関数：ＬＳＹ（Ｙ）は、
ＬＳＹ（Ｙ）＝∫ｆ（Ｙ、Ｚ）ｄＺ            （２）
（積分はＺ方向における光スポットの全幅について行う）
で定義される。
【００２４】
これらラインスプレッド関数：ＬＳＺ（Ｚ），ＬＳＹ（Ｙ）は、通常、略ガウス分布型の形状であり、Ｙ方向及びＺ方向のスポット径は、これらラインスプレッド関数：ＬＳＺ（Ｚ），ＬＳＹ（Ｙ）が、その最大値の１／ｅ２以上となる領域のＹ，Ｚ方向幅で与えられる。ラインスプレッド関数：ＬＳＺ（Ｚ），ＬＳＹ（Ｙ）により上記の如く定義されるスポット径は、光スポットをスリットで等速走査し、スリットを通った光を光検出器で受光し、受光量を積分することにより容易に測定可能であり、このような測定を行う装置も市販されている。
図３から、本実施例で採用している走査光学系は、被走査面上で主走査方向、副走査方向ともに３０μｍのスポット径を達成するポテンシャルを持っていることが分かる。
【００２５】
次に、光源１として発光部間隔が８０μｍの４ｃｈ−ＬＤアレイを搭載する。このＬＤアレイ１を、その発光部ｃｈ１〜ｃｈ４の整列方向を副走査方向に合致させて隣接走査で実現しようとする場合、副走査方向の全系結像倍率β０は、
β０＝２１．２／８０＝０．２６５
である。
本実施例の走査光学系による副走査方向の結像倍率β２は０．９であるので、光偏向器以前の光学素子から構成される副走査方向の結像倍率β１は、
β１＝０．２６５／０．９＝０．２９４
である。
【００２６】
今、カップリングされた光ビームの形態が平行光束の場合、カップリングレンズの焦点距離が２７ｍｍとすると、「線像結像光学系」の副走査方向の合成焦点距離は０．２９４×２７＝７．９３８ｍｍである。このとき、「線像結像光学系」は先にも述べたように、主走査方向及び副走査方向において「走査光学系」の環境変動による焦点位置変動を吸収する機能を有している。そのため、この条件から「線像結像光学系」の曲率、材質の屈折率、肉厚等が決まってしまう。このときの光スポットの各像高ごとの「スポット径の深度曲線」を図４に示す。図４において、（ａ）は主走査方向、（ｂ）は副走査方向に関するものである。
【００２７】
「線像結像光学系」の合成焦点距離は７．９３８ｍｍと短いため、それを構成している各光学素子の曲率は大きなものになり、特に図４（ｂ）の副走査方向の「スポット径の深度曲線」に悪い影響を与えていることが分かる。一つは、球面収差によるビームウェスト位置のデフォーカス方向のシフトであり、もう一つは波面収差の乱れによる深度幅の減少（−デフォーカスにおける深度曲線の急激な立ち上がり現象、及びビームウェスト径の太り現象）である。
【００２８】
そこで、「線像結像光学系」の焦点距離を長くし、各光学素子の曲率を小さくすることで上記のような収差の劣化を低減することを考える。
このとき、全系の倍率が変わってしまうため、通常の走査方式では被走査面上で所望の走査線間隔を得ることができない。そのために、まず一つの方式として走査次数３の飛び越し走査を考える。
これは図５に示すように、光偏向器の一つの面の偏向により、被走査面上に同時に走査される走査線Ｌ１〜Ｌ４の間隔ｐを、所望の走査線間隔Ｐ（本実施例では１２００ｄｐｉなのでＰ＝２１．２μｍ）の３倍（ｐ＝３×Ｐ）になるように設定し、副走査方向に４走査線ずつ送ることにより、最終的に過不足のない１２００ｄｐｉの走査線間隔を得るという方法である（尚、図５はわかりやすくするため、わざと走査開始位置をずらして描いている）。
【００２９】
図５から分かるように、第１回目と第２回目の走査で最初のラインは空白の走査にする必要がある等、この走査方法には画像情報を電気的に制御する際に様々な工夫が必要であり、また、走査次数が大きくなるほど空白にしなければならない走査線の本数が多くなるため、電気的な制御は飛躍的に難しくなる。この点からも、走査次数は小さいことが好ましいと言える。
【００３０】
さて、走査線間隔を３倍に設定してもよいことにより、「線像結像光学系」の合成焦点距離も７．９３８×３＝２３．８１４ｍｍに設定できる。
このときの光スポットの各像高ごとの「スポット径の深度曲線」を図６に示す。図６において、（ａ）は主走査方向、（ｂ）は副走査方向に関するものである。
ここでは飛び越し走査を採用しているため、「走査光学系」を通過する光ビームは光軸に対し副走査方向に沿って高い位置を通過し、特に図６（ｂ）の副走査方向の「スポット径の深度曲線」に悪い影響を与えていることが分かる。一つは、球面収差によるビームウェスト位置のデフォーカス方向のシフトであり、もう一つは波面収差の乱れによる深度幅の減少（深度曲線の急激な立ち上がり現象、及びビームウェスト径の太り現象）である。最小の飛び越し次数でも光学性能は図６に示す通りであり、飛び越し次数を大きくしていけば、光学性能の劣化は飛躍的に大きくなることが容易に理解できる。
【００３１】
次に、もう一つの方式としてＬＤアレイ傾け走査を考える。これは図７に示すように、ＬＤアレイ１の発光部（発光源）ｃｈ１〜ｃｈ４の整列方向を副走査方に対してθだけ傾けるというものである。
先の飛び越し走査で用いた「線像結像光学系」と同じものを用い、この走査方式を成立させるためには、見かけ上の副走査方向の発光部間隔を８０／３＝２６．６７μｍとなるようにθを決める必要があり、θ＝７０．５°となる。
このときの光スポットの各像高ごとの「スポット径の深度曲線」を図８に示す。図８において、（ａ）は主走査方向、（ｂ）は副走査方向に関するものである。
ここではＬＤアレイ傾け走査を採用しているため、ＬＤアレイから射出される光ビームのファーフィールドパターンが傾き、特に図８（ａ）の主走査方向の「スポット径の深度曲線」に悪い影響（ビームウェスト径の太り現象）を与えていることが分かる。
【００３２】
このように、飛び越し走査やＬＤアレイ傾け走査の単独の走査方法だけでは充分な光学性能を満足することができない。
そこで、本発明で示唆した如く、次のようにＬＤアレイを設定する。即ち、ＬＤアレイの傾け角度θを３０°とし、被走査面上を走査次数３の飛び越し走査とする。このとき、見かけ上の副走査方向の発光部間隔は８０×ｃｏｓ３０°＝６９．２８μｍ、走査線間隔ｐはＰ＝２１．２μｍ（１２００ｄｐｉ）の３倍、つまりｐ＝２１．２×３＝６３．６μｍだから、副走査方向の全系結像倍率β０は、β０＝６３．６／６９．２８＝０．９１８である。
【００３３】
これは、先のβ０の０．２６５に対して約３．４６倍の光学倍率でよいから、「線像結像光学系」の副走査方向の合成焦点距離も先の７．９３８ｍｍの３．４６倍、即ち２７．４７ｍｍが許されることになる。つまり、飛び越し走査にＬＤアレイを傾けるという方式を採用することで、飛び越し走査単独のときよりも、光ビームが光学素子を通過する際の副走査方向に沿った高さを低くしつつ、「線像結像光学系」の焦点距離の選択が自由になり、ファーフィールドパターンの傾きによる光学性能の劣化を抑えることが可能となるのである。今、ＬＤアレイの傾け角度を３０°と設定したので「線像結像光学系」の焦点距離が２７．４７ｍｍとしたが、この角度を走査光学系により適切に設定することでこの焦点距離を例えば実際に光学素子を配置することまで考慮して選択することが可能となる。
【００３４】
このときの光スポットの各像高ごとの「スポット径の深度曲線」を図９に示す。図９において、（ａ）は主走査方向、（ｂ）は副走査方向に関するものである。
図９に示すように、本発明の方式を採用することで、主走査方向、副走査方向ともに光学性能を充分に満足する結果が得られていることが分かる。
【００３５】
尚、実施例１では発光部数４の場合であったが、発光部数が幾つであっても本発明の原理を用いれば同様の効果が得られることが理解できるであろう。ただし、飛び越し走査を成立させるためには、走査次数ｉと発光部数ｎが互いに素である関係が必要であることは先に述べたとおりである。実施例１では発光部数ｎが４と偶数であったため、走査次数ｉは最小の３を採用した（請求項２）。もし、発光部数ｎが３、５等の奇数の場合は、最小走査次数ｉは２であるため、この走査次数で飛び越し走査を行うことにより、同様の効果を得ることが可能となる（請求項３）。
【００３６】
（実施例２）
次に実施例２は、図２に示した構成の光走査装置に即したものであり、被走査面上の書込密度は１２００ｄｐｉ（＝２１．２μｍ）としている。尚、光源部以外の構成については実施例１と同じである。
本実施例で採用する光源部は、発光部間隔が８０μｍの４ｃｈ−ＬＤアレイを２個用いたものを搭載し、被走査面上に８本の走査線を得る。
このときの、８本の走査線の形成の方式として図１０（ａ），（ｂ）に示すような２つの方式がある。（ａ）は１つのＬＤアレイＡともう一つのＬＤアレイＢを、それぞれに対応する走査線Ａ１〜Ａ４，Ｂ１〜Ｂ４が並列するように構成している。また（ｂ）はＬＤアレイＡに対応する各走査線Ａ１〜Ａ４の間にＬＤアレイＢに対応する走査線Ｂ１〜Ｂ４が入り込むように構成させている。
【００３７】
また、これを例えば２ｃｈ−ＬＤアレイを４個用いて構成する場合には、図１１（ａ）〜（ｃ）に示すような３つの方式がある。（ａ）はＬＤアレイＡ、ＬＤアレイＢ、ＬＤアレイＣ、ＬＤアレイＤを、それぞれに対応する走査線Ａ１，Ａ２、Ｂ１，Ｂ２、Ｃ１，Ｃ２、Ｄ１，Ｄ２が並列するように構成している。（ｂ）はＬＤアレイＡに対応する各走査線Ａ１，Ａ２の間にＬＤアレイＢに対応する走査線Ｂ１，Ｂ２が入り込むように構成させ、ＬＤアレイＣに対応する各走査線Ｃ１，Ｃ２の間にＬＤアレイＤに対応する走査線Ｄ１，Ｄ２が入り込むように構成させ、それらを並列するように構成している。また（ｃ）はＬＤアレイＡに対応する各走査線Ａ１，Ａ２の間にＬＤアレイＢ、ＬＤアレイＣ、ＬＤアレイＤに対応する走査線Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１が入り込んで並列するように構成させ、さらに走査線Ａ２の後に走査線Ｂ２、Ｃ２、Ｄ２が並列するように構成させている。
【００３８】
このように複数（ｎ個）の発光部を有するＬＤアレイを複数（ｍ個）用い、光偏向器の一つの面の偏向により、被走査面上に複数（ｎ×ｍ本）の走査線を同時に走査するためにはいくつかの組合せ方法があるが、この組合せを具体的に実現するためには、ｋをｍの約数としたときに、一つのＬＤアレイの各発光部に対応する被走査面上の走査線の間隔ｐの１／ｋが、書込密度から求まる走査線の間隔Ｐの整数倍（本実施例では３）だけ離間する関係を満足する必要がある。
【００３９】
このようにして得られた８本の走査線を飛び越し走査する場合、実施例１で示した結果よりも光学性能の劣化は著しくなる。なぜならば、走査線の数が増えるに従い同じ走査次数であっても光ビームの光学素子を通過する副走査方向に沿った高さはどんどん光軸から離れるからである。４本の光ビームに比べ８本の光ビームの高さは７／３倍である。従って飛び越し走査だけで走査線間隔Ｐを得ようとすると実施例１で見たように副走査方向のスポット径の劣化は免れないし、ＬＤアレイ傾け走査だけで走査線間隔Ｐを得ようとすると主走査方向のスポット径の劣化は免れない。
【００４０】
そこで、本発明で示唆した如く、次のようにＬＤアレイを設定する。即ち、ＬＤアレイの傾き角度θを４５°とし、組合せの方式は図１０の（ｂ）を採用し、図１２に示すように被走査面上を走査次数３の飛び越し走査とする。
このとき、見かけ上の副走査方向の発光部間隔は８０×ｃｏｓ４５°／２＝２８．２８μｍ、走査線間隔ｐはＰ＝２１．２μｍ（１２００ｄｐｉ）の３倍、つまりｐ＝２１．２×３＝６３．６μｍだから、副走査方向の全系結像倍率β０は、β０＝６３．６／２８．２８＝２．２５である。ここで、副走査方向の発光部間隔を２で割っているのは、組合せの方式として図１０の（ｂ）を採用したためで、ＬＤアレイＡの発光部の間にＬＤアレイＢの発光部が挿入された形態になっていることによる。
【００４１】
本実施例では、実施例１の全系結像倍率β０の０．２６５に対して約８．４９倍の光学倍率でよいから、「線像結像光学系」の副走査方向の合成焦点距離も先の７．９３８ｍｍの８．４９倍、即ち１６７．３９ｍｍが許されることになる。つまり、ＬＤアレイを傾けるという方式を採用することで、飛び越し走査単独のときよりも、光ビームが光学素子を通過する際の副走査方向に沿った高さを低くしつつ、「線像結像光学系」の焦点距離の選択が自由になり、ファーフィールドパターンの傾きによる光学性能の劣化を抑えることが可能となるのである。今、ＬＤアレイの傾け角度を４５°と設定したので「線像結像光学系」の焦点距離が１６７．３９ｍｍとしたが、この角度を走査光学系により適切に設定することでこの焦点距離を例えば実際に光学素子を配置することまで考慮して選択することが可能となる。
【００４２】
このときの光スポットの各像高ごとの「スポット径の深度曲線」を図１３に示す。図１３において、（ａ）は主走査方向、（ｂ）は副走査方向に関するものである。
図１３に示すように、本発明の方式を採用することで、主走査方向、副走査方向ともに光学性能を充分に満足する結果が得られていることが分かる。
【００４３】
尚、実施例２では総発光部数８の場合であったが、総発光部数が幾つであっても本発明の原理を用いれば同様の効果が得られることが理解できるであろう。ただし、飛び越し走査を成立させるためには、走査次数ｉと総発光部数ｎ×ｍが互いに素である関係が必要であることは先に述べたとおりである。実施例２では総発光部数ｎ×ｍが８と偶数であったため、走査次数ｉは最小の３を採用した（請求項５）。もし、総発光部数ｎ×ｍが９、１５等の奇数の場合は、最小走査次数ｉは２であるため、この走査次数で飛び越し走査を行うことにより、同様の効果を得ることが可能となる（請求項６）。
【００４４】
尚、実施例１、実施例２ではＬＤアレイの傾け角度を３０°、あるいは４５°と設定したが、勿論これ以外の角度を採用することが可能である。この角度の限界がどの程度であるのかは、アパーチャの径の設定いかんによるが、実施例１でも説明したように７０°より小さく設定しないと主走査方向の光学性能は得られなかったことから、角度の限界値は７０°であると言える。
【００４５】
（実施例３）
次に本発明に係る画像形成装置の実施例について説明する。図１４は本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図であり、レーザプリンターの一例を示している。
図１４において、レーザプリンター１０００は像担持体１１１０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１１１０の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ１１２１、現像手段としての現像装置１１３１、転写手段としての転写ローラ１１４１、クリーニング装置１１５１等が配備されている。さらに、レーザビームＬＢにより光走査を行う光走査装置１１７１が設けられ、帯電ローラ１１２１と現像装置１１３１との間で「光書込による露光」を行うようになっている。また、図１４において、符号１１６１は定着手段である定着装置、符号１１８１は給紙カセット、符号１１９１はレジストローラ対、符号１２０１は給紙コロ、符号１２１１は搬送路、符号１２２１は排紙ローラ対、符号１２３１は排紙トレイ、符号Ｐは記録媒体としての転写紙を示している。
【００４６】
尚、帯電手段としては帯電ローラの他、「コロナチャージャ」、「帯電ブラシ」等、種々のものを用いることができる。現像装置１１３１としては、現像剤としてトナーを用いる「一成分現像方式の現像装置」や、現像剤としてトナーとキャリアを用いる「二成分現像方式の現像装置」などがあるが、どの現像方式を用いてもよい。転写手段としては転写ローラの他、「転写チャージャ」、「転写ブラシ」、「転写ベルト」等、種々のものを用いることができる。クリーニング装置１１５１としては、クリーニングブレード方式、クリーニングブラシ方式、クリーニングローラ方式、あるいはこれらを組み合わせたものなどがあるが、どの方式を用いてもよい。定着装置１１６１としては、加熱ローラと加圧ローラを用いる方式や、加熱ベルトと加圧ローラを用いる方式、加熱ベルトと加圧ベルトを用いる方式等、種々のものがあるが、どの方式を用いてもよい。
【００４７】
図１４において、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１１１０が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１１２１により均一帯電され、光走査装置１１７１のレーザビームＬＢの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１１３１により反転現像され、像担持体１１１０上にトナー画像が形成される。
【００４８】
転写紙Ｐを収納した給紙カセット１１８１は、画像形成装置１０００本体に脱着可能であり、図示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１２０１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１１９１に銜えられる。レジストローラ対１１９１は、像担持体１１１０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合わせて、転写紙Ｐを転写部へ送り込む。送り込まれた転写紙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１１４１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１１６１へ送られ、定着装置１１６１においてトナー画像を定着され、搬送路１２１１を通り、排紙ローラ対１２２１により排紙トレイ１２３１上に排出される。一方、トナー画像が転写された後の像担持体１１１０の表面は、クリーニング装置１１５１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。
【００４９】
本発明の画像形成装置では、光走査装置１１７１として例えば図１または図２に示す構成で、「実施例１または実施例２のごとき光走査装置」を用いることにより、極めて良好な画像形成を実行することができる。
【００５０】
尚、図１４は単色の画像形成装置の実施例であるが、現像装置を例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等の色の数だけ配置し、且つ像担持体と紙転写部の間に中間転写体（中間転写ベルト、中間転写ドラム）を設け、像担持体上に形成した各色のトナー画像を、一旦、中間転写体上で重ね合わせて多色画像を形成した後、中間転写体上の画像を一括して転写紙に転写し定着して、多色やフルカラー画像を形成する画像形成装置とすることもできる。
また、像担持体とその周囲の帯電手段、光走査手段、現像手段、転写手段、クリーニング手段等の構成部材を備えた画像形成ユニットを、中間転写体あるいは転写材の搬送方向に沿って複数並設し、各画像形成ユニットの像担持体に形成したイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック等の各色のトナー画像を中間転写体あるいは転写材に順次重ね合わせて転写し、カラー画像を形成する構成のタンデム型のカラー画像形成装置にも本発明を適用することができる。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明では、複数（ｎ個）の発光部を有するＬＤアレイを用い、光偏向器の一つの面の偏向により、被走査面上に複数（ｎ本）の走査線を同時に走査するための光走査装置であって、ＬＤアレイの発光部が直線的に整列しており、その整列の方向は副走査方向に合致しておらず、該ＬＤアレイの各発光部に対応する被走査面上の走査線の間隔ｐが、書込密度から求まる走査線の間隔Ｐの整数倍（ｉ）だけ離間するようにＬＤアレイを傾けて配置したことを特徴としているので、光学性能を充分満足しつつ、高速・高密度書込を簡便な方法で実現した光走査装置を提供することができる。
請求項２記載の発明では、請求項１の構成に加えて、発光部数ｎは偶数で、ｉを３と設定したことを特徴としているので、光学性能を充分満足しつつ、高速・高密度書込を簡便な方法で実現した光走査装置を提供することができる。
請求項３記載の発明では、請求項１の構成に加えて、発光部数ｎは奇数で、ｉを２と設定したことを特徴としているので、光学性能を充分満足しつつ、高速高密度書込を簡便な方法で実現した光走査装置を提供することができる。
【００５２】
請求項４記載の発明では、複数（ｎ個）の発光部を有するＬＤアレイを複数（ｍ個）用い、光偏向器の一つの面の偏向により、被走査面上に複数（ｎ×ｍ本）の走査線を同時に走査するための光走査装置であって、各ＬＤアレイの発光部は直線的に整列しており、その整列の方向は副走査方向に合致しておらず、ｋをｍの約数としたときに、一つのＬＤアレイの各発光部に対応する被走査面上の走査線の間隔ｐの１／ｋが、書込密度から求まる走査線の間隔Ｐの整数倍（ｉ）だけ離間するようにＬＤアレイを傾けて配置したことを特徴としているので、請求項１と同様の効果に加えて、更なる高速度化を実現できる。
請求項５記載の発明では、請求項４の構成に加えて、総発光部数ｎ×ｍは偶数で、ｉを３と設定したことを特徴としているので、請求項２と同様の効果に加えて、更なる高速度化を実現できる。
請求項６記載の発明では、請求項４の構成に加えて、総発光部数ｎ×ｍは奇数で、ｉを２と設定したことを特徴としているので、請求項３と同様の効果に加えて、更なる高速度化を実現できる。
【００５３】
請求項７記載の発明では、感光性の像担持体の被走査面に対して光走査手段による走査を行って潜像を形成し、該潜像を現像手段で可視化して画像を得る画像形成装置において、上記像担持体の被走査面の走査を行う光走査手段として、請求項１〜６のいずれか一つに記載の光走査装置を用いたことを特徴としているので、光学性能を充分満足しつつ、高速・高密度書込を簡便な方法で実現した画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す図であり、マルチビーム方式の光走査装置の要部のみを示す概略構成図である。
【図２】本発明の別の実施形態を示す図であり、マルチビーム方式の光走査装置の要部のみを示す概略構成図である。
【図３】被走査面上の光スポットの各像高ごとのスポット径の深度曲線（光スポットのデフォーカスに対するスポット形の変動）の一例を示す図である。
【図４】被走査面上の光スポットの各像高ごとのスポット径の深度曲線（光スポットのデフォーカスに対するスポット形の変動）の別の例を示す図である。
【図５】走査次数３の飛び越し走査を行なったときの走査線間隔の説明図である。
【図６】被走査面上の光スポットの各像高ごとのスポット径の深度曲線（光スポットのデフォーカスに対するスポット形の変動）の別の例を示す図である。
【図７】ＬＤアレイの発光部の整列方向を副走査方に対してθだけ傾けたときの様子を示すＬＤアレイの斜視図である。
【図８】被走査面上の光スポットの各像高ごとのスポット径の深度曲線（光スポットのデフォーカスに対するスポット形の変動）の別の例を示す図である。
【図９】被走査面上の光スポットの各像高ごとのスポット径の深度曲線（光スポットのデフォーカスに対するスポット形の変動）の別の例を示す図である。
【図１０】４ｃｈ−ＬＤアレイを２個用いたものを搭載し、被走査面上に８本の走査線を得るときの、８本の走査線の形成方式の説明図である。
【図１１】２ｃｈ−ＬＤアレイを４個用いたものを搭載し、被走査面上に８本の走査線を得るときの、８本の走査線の形成方式の説明図である。
【図１２】図１０の（ｂ）を採用し、被走査面上を走査次数３の飛び越し走査を行なったときの走査線間隔の説明図である。
【図１３】被走査面上の光スポットの各像高ごとのスポット径の深度曲線（光スポットのデフォーカスに対するスポット形の変動）の別の例を示す図である。
【図１４】本発明の一実施例を画像形成装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１，１−１，１−２：ＬＤアレイ（光源）
２，２−１，２−２：カップリングレンズ
３，３−１，３−２：アパーチャ
４：３枚のレンズ（線像結像光学系）
５：ポリゴンミラー（光偏向器）
６，７：レンズ（走査光学系）
８：折り曲げミラー
９：感光体（被走査面）
１０：ミラー
１１：レンズ
１２：受光素子
２０：ビーム合成プリズム
１０００：レーザプリンター
１１１０：感光体（像担持体）
１１２１：帯電ローラ
１１３１：現像装置
１１４１：転写ローラ
１１５１：クリーニング装置
１１６１：定着装置
１１７１：光走査装置
１１８１：給紙カセット
１１９１：レジストローラ対
１２０１：給紙コロ
１２１１：搬送路
１２２１：排紙ローラ対
１２３１：排紙トレイ
ｃｈ１〜ｃｈ４：発光源（発光部）
Ｐ：転写紙
【図１】
2004151129.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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【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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