(57)【要約】【課題】  ＬＤＡを傾けることなく走査光束の副走査方向の間隔を所望の間隔にすることを可能とし、光利用効率の劣化を防ぎ、露光エネルギーを無駄なく有効活用することができる、光源ユニットと光走査装置並びに画像形成装置を得る。【解決手段】  主走査平面に投影したときに、各組の光源１から出射された複数の光束が、偏向器６の偏向反射面６Ａ近傍で交差するように構成され、複数の光束の交差点近傍を通る軸を回転軸として回転可能に構成されている。【選択図】  図１
2005153169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏向器により偏向されて被走査面上を同時に走査される複数の光束を出射する光源ユニットであって、
複数の発光点を備えた光源と、当該光源からの発散光束の像を形成する第１結像光学系と、当該第１結像光学系からの光束をカップリングする第２結像光学系の組を複数備え、
主走査平面に投影したときに、上記各組の光源から出射された複数の光束が、上記偏向器の偏向反射面近傍で交差するように構成され、
上記複数の光束の交差点近傍を通る軸を回転軸として回転可能であることを特徴とする光源ユニット。
【請求項２】
光源の複数の発光点は、偏向器により偏向されて形成される偏向走査平面と直交する平面内において、略直線状に配列されている請求項１記載の光源ユニット。
【請求項３】
回転軸は、光源から出射される光束の空間的な中心線に対して略平行な軸である請求項１または２記載の光源ユニット。
【請求項４】
回転軸は、光源から出射される光束の光軸に対して略平行な軸である請求項１または２記載の光源ユニット。
【請求項５】
光源と第１結像光学系は、一体的に構成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の光源ユニット。
【請求項６】
光源と第１結像光学系は、第２結像光学系との位置関係を調整可能に構成されている請求項５記載の光源ユニット。
【請求項７】
光源に対する第１結像光学系が形成する像の結像横倍率βが、条件式
｜β｜＜１
を満足する請求項１乃至６のいずれかに記載の光源ユニット。
【請求項８】
光源の波長は、６８０ｎｍ以下である請求項１乃至７のいずれかに記載の光源ユニット。
【請求項９】
光源を備えた光源ユニットと、当該光源ユニットからの光束を偏向する偏向反射面を備えた偏向器と、当該光源ユニットからの光束を上記偏向器の偏向反射面近傍に線像を形成する第３結像光学系と、上記偏向器により偏向された光束を被走査面上に集光するための第４結像光学系とを有してなる光走査装置であって、
上記光源ユニットは、請求項１乃至８のいずれかに記載の光源ユニットであることを特徴とする光走査装置。
【請求項１０】
光書込装置から像担持体に光書込みを行い、電子写真法により、この像担持体上に静電潜像を形成する装置であって、
上記光書込装置は、請求項９記載の光走査装置である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、複数の光束により被走査媒体上を光走査するマルチビーム書込光学系に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ等の画像形成装置における画像出力の速度向上のために、一度に複数の光束により被走査媒体（感光体等の像形成体）上を光走査して画像を形成するマルチビーム光走査装置が開発されている。光源としては、複数の半導体レーザ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＤ）を組み合わせたり、複数の発光点を有する半導体レーザアレイ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ  Ａｒｒａｙ：ＬＤＡ）が用いられている。
ＬＤＡの場合、電気的クロストークや熱的クロストークの問題のため、発光点間隔を狭くすることが困難である。特に波長が短波長化（６８０ｎｍ以下）すると、その構成材質の関係上、電気的クロストークや熱的クロストークの影響が特に顕著になり、またドループ特性の劣化も発生するため、発光点間隔を広くとらざるを得ない。波長が７８０ｎｍのＬＤＡにおいて発光点間隔を１４μｍとして実用化したＬＤＡもあるが、６８０ｎｍ以下のいわゆる赤色ＬＤや青色ＬＤの場合、上記の問題を解消するためには、発光点間隔は８０μｍ以上必要となる。
【０００３】
一般的に、光走査装置の偏向器前の光学系の副走査方向の横倍率β１の絶対値は２．０以上、偏向器以降の光学系の副走査方向の横倍率β２の絶対値は０．５〜４．０程度であり、光学系全系の横倍率β０の絶対値は、
β０ ＝β１×β２
より１．０〜８．０以上と求められる。副走査方向の被走査媒体上の光スポットの走査間隔Ｐｉは、たとえば６００ｄｐｉ書き込みの場合、
Ｐｉ＝２５．４／６００＝０．０４２３（ｍｍ）＝４２．３（μｍ）
である。副走査方向の光源の発光点間隔をＰｏｓとすると
Ｐｉ＝Ｐｏｓ×β０＝Ｐｏｓ×β１×β２
の関係が成り立つ。よって、発光点間隔Ｐｏｓは５．３〜４２．３（μｍ）以下となる。このため、光学系によっては副走査方向の発光点間隔を５．３μｍ以下とする必要が生じた。
【０００４】
これに対して従来は、ＬＤＡを傾けることにより副走査方向の間隔が狭くなるような構成にして対応していた（例えば、特許文献１，２参照。）。この場合ＬＤＡの傾き角θは６０度以上必要になる。ＬＤＡの射出光束の発散角は、発光点の配列方向は狭く、配列方向と直行する方法は広くなる。つまり、ＬＤＡを傾けて構成した場合、副走査方向に発散角は広く、主走査方向に狭くなり、副走査方向に長い楕円形になる。
【０００５】
しかしながら、ビーム整形用の開口絞り（アパーチャ）は、光学系の主走査方向及び副走査方向それぞれの倍率関係から、主走査方向に広くとる必要がある。よって、ＬＤＡから射出された光束の副走査方向は、大部分をカットすることになり、光利用効率が悪くなる。そのため、高出力のＬＤＡを使用する必要が生じ、エネルギーの無駄な使い方をせざるを得なかった。
【特許文献１】特公昭６０−３３０１９号
【特許文献２】特許第２７４１１９５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ＬＤＡを傾けることなく走査光束の副走査方向の間隔を所望の間隔にすることを可能とし、光利用効率の劣化を防ぎ、露光エネルギーを無駄なく有効活用することができる、光源ユニットと光走査装置並びに画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１記載の発明は、主走査平面に投影したときに、各組の光源から出射された複数の光束が、偏向器の偏向反射面近傍で交差するように構成され、複数の光束の交差点近傍を通る軸を回転軸として回転可能であることを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、光源の複数の発光点は、偏向器により偏向されて形成される偏向走査平面と直交する平面内において、略直線状に配列されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３記載の発明は、回転軸は、光源から出射される光束の空間的な中心線に対して略平行な軸であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４記載の発明は、回転軸は、光源から出射される光束の光軸に対して略平行な軸であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５記載の発明は、光源と第１結像光学系は、一体的に構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項６記載の発明は、光源と第１結像光学系は、第２結像光学系との位置関係を調整可能に構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項７記載の発明は、光源に対する第１結像光学系が形成する像の結像横倍率βが、条件式｜β｜＜１を満足することを特徴とする。
【００１４】
請求項８記載の発明は、光源の波長は、６８０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
請求項９記載の発明は、光源ユニットは、請求項１乃至８のいずれかに記載の光源ユニットであることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０記載の発明は、光書込装置は、請求項９記載の光走査装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ＬＤＡを傾けることなく走査光束の副走査方向の間隔を所望の間隔に調整することができる。
【００１８】
また、本発明によれば、光利用効率の劣化を防ぎ、露光エネルギーを無駄なく有効活用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら、本発明にかかる光源ユニットと光走査装置並びに画像形成装置の実施の形態について説明する。
【００２０】
先ず、本発明にかかる光源ユニットと光走査装置について説明する。
図1は、本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す偏向回転面内に展開した光学配置図であり、符号Ｅは本発明にかかる光源ユニットを示している。なお、光走査装置は、複数の光源を備えたマルチビーム光走査光学系である。
光走査装置は、複数の光源を備えた光源ユニットＥと、光源ユニットＥからの光束を偏向する偏向反射面６Ａを備えた偏向器（ポリゴンスキャナ）６と、偏向器６で偏向された光束を被走媒体（の表面）９に導く結像光学系７とを有してなる。
以下、被走査媒体９上を光束が走査する方向を主走査方向とし、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。
【００２１】
本発明にかかる光源ユニットは、複数の発光点を備えた光源と、光源からの発散光束の像を形成する第１結像光学系と、第１結像光学系からの光束をカップリングする第２結像光学系の組を複数備えている。図１は、光源ユニットＥが２つの組、つまりユニットＡ，Ｂを備えていることを示している。
なお、本発明にかかる光源ユニットを構成するユニットの数は２に限定するものではなく、３以上のユニットで構成するようにしてもよい。
【００２２】
半導体レーザアレイ（ＬＤＡ）からなる光源１ａと、光源１ａからの発散光束の像を形成する集光レンズ２ａ（第１結像光学系）と、集光レンズ２ａからの光束を以降の光学系に適したビーム形態にカップリングするカップリングレンズ３ａ（第２結像光学系）と、カップリングレンズ３ａからの光束の幅を規制する開口絞り４ａは、ユニットＡとして一体的に構成されている。
同様に、ＬＤＡからなる光源１ｂと、第１結像光学系である集光レンズ２ｂと、第２結像光学系であるカップリングレンズ３ｂと、カップリングレンズ３ｂからの光束の幅を規制する開口絞り４ｂは、ユニットＢとして一体的に構成されている。
なお、開口絞りは、ユニットとは別体として構成するようにしてもよい。
【００２３】
偏向器６と被走査媒体９との間の光路中には、第４結像光学系７を配置する。図１は、第４結像光学系７が２枚のレンズ（走査光学系）で構成された例を示しているが、第４結像光学系を構成するレンズの枚数は２に限定するものではない。また、第４結像光学系は、反射光学系で構成してもよく、あるいは走査光学系と反射光学系とを組み合わせて構成してもよい。
【００２４】
光源であるＬＤＡは、複数の発光点が、偏向器により偏向されて形成される偏向走査平面（主走査方向）と直交する平面内（副走査方向）において、略直線状に配列されている。発光点を副走査方向に配列することで、前述の開口絞りによる光束の副走査方向のカットに伴う光利用効率の劣化を防ぎ、効率よく被走査媒体９へ伝達することが可能になり、露光エネルギーを無駄なく有効に活用することができる。
【００２５】
このように複数の発光点を有する光源（ＬＤＡ）を用いて、さらに複数の光源（ユニット）を組み合わせることにより、被走査媒体９上を走査する光束の数を増やすことができ、本光走査装置を搭載する画像形成装置の出力速度の向上を図ることができる。また、出力速度を変えない場合は、偏向器の回転速度の低減を図ることができるため、消費電力の低減や発熱量の低減など、環境に対して配慮した書込光学系を構成することが可能になる。
【００２６】
光走査装置による光走査についてユニットごとに説明する。
先ず、ユニットＡによる光走査について説明する。
【００２７】
光源１ａは、画像信号に基づき変調駆動され発散光束８ａを射出する。集光レンズ２ａは、光源１ａから射出された発散光束８ａを集光して光源１ａの発光点の像を形成する。集光レンズ２ａを通過した発散光束８ａは、カップリングレンズ３ａによりカップリングされ、開口絞り４ａにより光束幅を規制された後に線像結像光学系であるシリンドリカルレンズ５（第３結像光学系）に入射する。このようにユニットＡが出射した光束８ａは、シリンドリカルレンズ５により偏向器６の偏向反射面６Ａ近傍に主走査方向に長い線状に集光される。
【００２８】
偏向器６は、図示しないモータにより回転軸６Ｂを軸として略等速に図１において紙面と平行な面で時計回りに回転していて、入射光束８ａを等角速度的に偏向する。
偏向器６で偏向された光束８ａは、第４結像光学系７の作用により集束性の光束となって被走査媒体９上に集光されてビームスポット１０ａとして結像し、また、第４結像光学系７が有するｆθ機能によって、略等速的に被走査媒体９上を図１の紙面上側から下側に向かって光走査される。
【００２９】
同様に、ユニットＢが出射した光束８ｂは、シリンドリカルレンズ５により偏向器６の偏向反射面６Ａ近傍に主走査方向に長い線状に集光され、偏向器６で偏向される。偏向器６で偏向された光束８ｂは、第４結像光学系７の作用により集束性の光束となって被走査媒体９上に集光されてビームスポット１０ｂとして結像し、また、第４結像光学系７が有するｆθ機能によって、略等速的に被走査媒体９上を図１の紙面上側から下側に向かって光走査される。
【００３０】
偏向器６で偏向された光束８ａ，８ｂは、被走査媒体９への入射に先立って、同期検知光学系１００により検出される。すなわち、偏向器６で偏向された光束８ａ，８ｂは、ミラー１０３により反射され、同期検知用結像素子１０２を通過してフォトダイオード等から構成される同期検知センサー１０１に導光されて検出される。同期検知センサー１０１は、光束８ａ，８ｂを検出すると信号を発し、この信号が図示しない同期検知回路によって演算処理され、あるタイミングの後に書込開始信号が発信される。ここで「あるタイミング」とは、光束が同期検知センサー１０１の検知位置から書込開始位置に至るまでの時間である。
【００３１】
同期検知用結像素子１０２は、副走査方向にのみパワー（屈折力）を持つレンズ、主走査方向にのみパワーを持つレンズ、主副両方向にパワーを持つレンズのいずれであってもよい。また、同期検知用結像素子１０２として、レンズの代わりに、パワーを持つ曲面ミラー等を用いてもよい。さらに、同期検知用結像素子１０２を用いず、ミラー１０３に上述のようなパワーを持たせて同期検知センサー１０１に直接導くようにして、同期検知光学系１００を構成してもよい。
【００３２】
なお、被走査媒体９上では、光源から出射された複数の光束が副走査方向に一列に並んで走査されるため、各光源から出射された光束の走査開始タイミングは同じになる。よって、同期検知信号を得る際に、１つのＬＤＡ内では１つの発光点の光束を用いるだけよいため、同期検知検出回路を簡単な構成にすることができる。
【００３３】
光源ユニットＥは、ユニットＡ，Ｂが一体的に構成されたものであって、主走査平面上に投影したときに、各ユニットの光源から出射された複数の光束が偏向器６の偏向反射面６Ａ近傍で交差するように構成されている。つまり、ユニットＡから出射された光束８ａに対して、ユニットＢから出射された光束８ｂは、ユニットＡ，Ｂそれぞれの光軸がなす角度φの半分の角度（φ／２）偏向器６をずらした状態で偏向走査するように構成する。
このように構成することで、偏向反射面６Ａにより偏向された光束８ａ，８ｂの第４結像光学系７における光路を同じにすることができるため、被走査面上での走査光束の像面の倒れを低減することができ、像面湾曲や倍率誤差などの結像性能の劣化を防ぐことができる。
【００３４】
次に、光源ユニットが、複数の光束の交差点近傍を通る軸を回転軸として回転可能に構成されていることについて説明する。
図２は、ユニットＡ，Ｂからの光束８ａ，８ｂの交差点近傍を通る空間的な中心線と略平行な軸を回転軸として光源ユニットＥを回転する場合の作用を説明するための図であって、光源ユニットＥを副走査断面において光源側から偏向器６に向かう方向に見た模式図である。図中、光源の発光点を白抜きの丸印で示しおり、符号Ｃ１ａ，Ｃ１ｂはそれぞれ光源１ａ，１ｂが備える発光点の配列の中心、Ｇ’は回転軸、Ｐｏｓは光源１ａ，１ｂの発光点の間隔を示す。
なお、図２は、発光点が４個の光源を例として示しているが、発光点の数に制限はない。
【００３５】
光源１ａ，１ｂの発光点は、それぞれ前述のとおり副走査方向に配置されているため、各光源の発光点の配列方向は略平行となっている。また、光源１ａ，１ｂは、各光源の発光点が副走査方向に発光点間隔Ｐｏｓの半分の距離だけシフトした位置に配置されている。光源１ａ，１ｂが、図２に示す位置関係に配置された場合、回転軸Ｇ’を中心に光源ユニットＥを回転することで、各発光点は副走査方向にシフトし、各光源相互の発光点の相対的な位置関係の調整を行うことができる。また、発光点間隔の微調整も容易に行うことができる。
【００３６】
以上説明したように、光源ユニットＥは、光束８ａ，８ｂの交差点近傍を通る空間的な中心線と略平行な軸を回転軸として回転可能に構成されているため、各光源相互の発光点の相対的な位置を略同じ変化量で調整することが可能になり、各光源相互間の位置関係の調整が容易になる。
ただし、光源ユニットＥの回転により、図２における紙面と平行な面内において光源は傾きを持つため、被走査媒体９上に結像する光スポットも傾きを持ってしまう。この課題を解決するために本発明では、図３に示すように光源であるＬＤＡを各出射光束の光軸と平行な軸（図中、符号Ｃで示す）を回転軸とし回転調整を行うこととしている。図３は、光源であるＬＤＡの発光点が一列に並んでいる状態を模式的に示した図で、紙面と垂直な方向が光の出射方向である。各発光点の射出光束の光軸と平行な軸を回転軸として光源ユニットを回転調整することで、光源１（光源１ａ，１ｂ）の副走査方向の間隔を調整する。光源の副走査方向の間隔は、回転軸Ｃを中心としてＬＤＡを角度θだけ回転させることで、Ｐｏｓ×ｃｏｓθとなる。これにより、被走査媒体９上の走査間隔Ｐｉを簡単に調整することができ、上記の被走査媒体９上での光スポットの傾きの課題を解決することができる。
【００３７】
次に、光源を回転調整する別の方法について、図４を参照しながら説明する。なお、図４には、偏向器６以降の光学系の記載は省略している。また、図４は光源１および集光レンズ２（第１結像光学系）からなるユニットを２個組み合わせた場合の例であるが、さらに多くのユニットを組み合わせてもよい。
図１に示した光源の回転調整の方法は、光源ユニット全体を回転させるものであった。図４に示す光源の回転調整の方法は、光源ユニットを構成するユニットごとに回転させるものであり、ユニットＡ、Ｂの出射光軸の中心線に対して略平行な軸（図４の例においてはＪ、Ｋ）を回転軸として回転調整することが可能な構成とする。このように構成することで、図３を用いて説明した光源の出射光軸と平行な軸を回転軸とし回転調整する場合と同様に、光源が回転して被走査媒体９上の副走査方向の走査間隔Ｐｉを簡単に調整することが可能になる。
【００３８】
これまで説明したように、本願発明にかかる光源ユニットは、複数の光束の交差点近傍を通る軸を回転軸として回転可能に構成されており、回転軸として、光源から出射される光束の空間的な中心線に対して略平行な軸や、光源から出射される光束の光軸に対して略平行な軸を用いる。このよう構成により、以下の効果を得ることができる。
【００３９】
光学素子の加工精度及び組み付け誤差等が発生すると、被走査媒体９上の走査間隔Ｐｉは狙いの間隔からずれてしまう。しかし、光源を出射光軸と平行な軸の周りに回転可能とすることにより、光源保持部品の加工誤差等により光源が傾いて組み付いた場合に、正しい角度に調整できるようになる。
また、光源１またはユニットＡ、Ｂを出射光軸と平行な軸の周りに回転可能とすることにより、書込光学系を構成する各構成部品の加工誤差等により、被走査媒体上の光束の走査間隔が所望の間隔からずれた場合に、正しい走査間隔に調整できるようなる。
【００４０】
従来、光源とカップリングレンズの位置関係を調整することにより、光源からの出射光束とカップリングレンズの光軸合わせや、カップリングレンズから射出する光束を平行光束、発散光束、収束光束のいずれかに調整していた。本発明においても、この調整は必要で、中間像ＩＴとカップリングレンズ３の位置関係を調整する必要がある。調整の際には光源１と中間像ＩＴの倍率関係を維持する必要がある。この関係が崩れると、被走査媒体９上における走査光束の間隔が狂い所望の走査ピッチを得ることができなくなる。そこで、この課題に対しては、図５に示すように、光源１ａと集光レンズ２ａを、ユニットａとして一体的に構成し、同様に光源１ｂと集光レンズ２ｂを、ユニットｂとして一体的に構成することにより対応する。光源と集光レンズを一体的に構成することで、発光点と中間像ＩＴの倍率関係を維持したまま、ユニットａ，ｂとカップリングレンズ３ａ，３ｂの位置関係は、図中矢印で示すように、主走査方向、副走査方向、光軸方向の調整が可能になる。
【００４１】
また、光源やユニットＡ，Ｂの各出射光束の光軸と平行な軸を回転軸とし回転調整を行ったのと同様に、ユニットa、bの出射光束の光軸と平行な軸を回転軸とし回転調整を行うことによっても同様の結果を得ることができ、被走査媒体９上の副走査方向の走査間隔Ｐｉを調整することが可能になる。このような調整方法を採ることにより、走査光束の走査間隔Ｐｉを簡単に調整可能になる。
【００４２】
以上説明したように、集光レンズ２による光源１からの発散光束の中間像ＩＴと、カップリングレンズ３の物点相当位置との位置関係を調整することにより、被走査面上における光束の結像状態が調整可能になる。
また、光源1および集光レンズ２からなるユニットａ，ｂを出射光軸と平行な軸の周りに回転可能とすることにより、ＬＤＡ保持部品の加工誤差等によりＬＤＡが傾いて組み付いた場合に、正しい角度に調整できるようになる。さらに、書込光学系を構成する各構成部品の加工誤差により、被走査媒体上の光束の走査間隔が所望の間隔からずれた場合に、正しい走査間隔に調整できるようになる。
【００４３】
上記構成の効果として、さらに次のものが挙げられる。
光源１および集光レンズ２を一体化（ユニット化）することにより、光源であるＬＤＡが劣化した場合のユニット交換を容易にすることができる。また、副走査方向の間隔が異なる複数のユニットを用意することにより、画像形成装置の所望の書込密度に対応したユニットを選択的に組み込むことができるようになる。さらに、上記ユニット以外の部分の共通化が可能になる。
【００４４】
以上の説明では、光源1および集光レンズ２からなるユニットを２個組み合わせた場合の例で説明したが、さらに多くのユニットを組み合わせてもよい。
【００４５】
図６は、本発明にかかる光源ユニットの結像倍率について説明するための模式図であって、副走査方向の結像関係を展開して示している。
光源１から射出した光束は、集光レンズ２により中間像ＩＴを形成する。このとき光源１と中間像ＩＴの間の結像横倍率βは、
β＝−Ｌ２／Ｌ１
となる。その際、
|β| ＜ 1
となるように構成する。
光源１であるＬＤＡの発光点の配列方向は、上述と同様に副走査方向と略平行になるように配置する。中間像ＩＴでの副走査方向の光束間隔ＰＩＴは、光源１であるＬＤＡの発光点間隔Ｐｏｓが上記の横倍率の関係により、
ＰＩＴ＝Ｐｏｓ×−β
のように変換される。
カップリングレンズ３の焦点距離をＦｃｏ、シリンドリカルレンズ５の焦点距離をＦｃｙとすると、両光学素子間の副走査方向の横倍率β１は、
β１＝−Ｆｃｙ／Ｆｃｏ
となる。
第４結像光学系の副走査方向の横倍率β２とすると、中間像ＩＴ以降の光学系の横倍率β０は、
β０＝β１×β２
で求められる。
よって、中間像ＩＴにおける光束の副走査方向の間隔ＰＩＴと被走査媒体上での副走査方向走査間隔Ｐｉは、同様に
Ｐｉ＝ＰＩＴ×−β０＝Ｐｏｓ×−β×β１×β２
となる。
【００４６】
光源１であるＬＤＡとして、６８０ｎｍ以下のいわゆる赤色ＬＤや青色ＬＤを用いる場合、発明の目的の項に記載したように、ドループ特性の劣化を抑えるために発光点間隔を８０μｍ以上とる必要がある。
光走査装置における偏向器以前の光学系の副走査方向の横倍率β１の絶対値は、一般的に２以上となる。また、偏向器以降の光学系の副走査方向の横倍率β２の絶対値は、一般的に０．５〜４．０程度である。したがって、光学系全系の横倍率β０の絶対値は、１．０〜８．０以上となる。
しかし、被走査媒体９上の副走査方向走査間隔Ｐｉは、６００ｄｐｉの場合４２．３μｍ、１２００ｄｐｉの場合２１．２μｍとなり、発光点間隔Ｐｏｓより狭くする必要がある。
【００４７】
従来は、ＬＤＡを傾けることにより光源の発光点の副走査方向間隔を狭め、被走査媒体上の走査間隔Ｐｉを狙いの間隔にしていたが、光量の利用効率が悪くなるという問題があった。そこで本発明では、集光レンズにより中間像を作り、この中間像を光源の発光点間隔Ｐｏｓを縮小した像とし、その像を新たな光源とすることにした。これにより、光源であるＬＤＡを傾けることなく被走査媒体上の走査間隔Ｐｉを狙いの間隔にでき、書込光学系を構成することができる。つまり、 |β| ＜ 1とすることにより、上記問題を解決することができる。
【００４８】
以上よりＬＤＡを傾けることなくマルチビーム書込光学系を構成する事が可能になり、ＬＤＡから射出した光束を効率良く使用することが可能になる。
また、横倍率を１以下とすることで、図５に示したユニットａ，ｂの組み付けに際して、光源の光軸方向および光軸と直交する方向の位置ずれが発生しても、縮小光学系を構成しているため変動量は縮小される。よって、組み付け精度を緩くする事が可能となり、組み付け性の向上を図ることができる。
さらに、横倍率を１以下とすることで、縮小光学系を構成しているため、光源であるＬＤＡの発光光束の垂直方向と水平方向の非点格差による、被走査媒体上での結像位置ズレ等による結像性能への影響を小さくすることができる。
【００４９】
次に、ＬＤＡの発光点間隔Ｐｏｓを８０μｍとした場合の実施例を以下に示す。
【実施例１】
【００５０】
（副走査方向の書込密度が６００ｄｐｉの場合）
Ｐｉ＝４２．３（μｍ）
であり、これを満足するように光学系の各構成パラメータを下記のように設定する。
Ｐｏｓ＝８０（μｍ）
β＝−０．２
Ｆｃｏ＝３０（ｍｍ）
Ｆｃｙ＝６０（ｍｍ）
β２＝−１．３２
以上より、それぞれの横倍率は、
β１＝−Ｆｃｙ／Ｆｃｏ＝−２
β０＝β１×β２＝２．６４
となる。光学系全系の横倍率β全は、
β全＝β×β０＝−０．５２９
となる。よって、以下のように発光点間隔Ｐｏｓを被走査面上において狙いの走査間隔とすることができる。
Ｐｉ＝Ｐｏｓ×|β全|＝８０（μｍ）×０．５２９＝４２．３（μｍ）
【実施例２】
【００５１】
（副走査方向の書込密度が１２００ｄｐｉの場合）
Ｐｉ＝２１．２（μｍ）
であり、これを満足するようにβを以下のように設定する。
β＝−０．１
光学系全系の横倍率β全は、
β全＝β×β０＝−０．２６４
となる。よって、以下のように発光点間隔Ｐｏｓを被走査面上において狙いの走査間隔とすることができる。
Ｐｉ＝Ｐｏｓ×|β全|＝８０（μｍ）×０．２６４＝２１．２（μｍ）
【実施例３】
【００５２】
（副走査方向の書込密度が６００ｄｐｉの別の場合）
光学系の各構成パラメータを下記のように設定する。
Ｐｏｓ＝８０（μｍ）
β＝−０．４
Ｆｃｏ＝３０（ｍｍ）
Ｆｃｙ＝６０（ｍｍ）
β２＝−０．６６
以上より、それぞれの横倍率は、
β１＝−Ｆｃｙ／Ｆｃｏ＝−２
β０＝β１×β２＝１．３２
となる。光学系全系の横倍率β全は、
β全＝β×β０＝−０．５２９
となる。よって、以下のように発光点間隔Ｐｏｓを被走査面上において狙いの走査間隔とすることができる。
Ｐｉ＝Ｐｏｓ×|β全|＝８０（μｍ）×０．５２９＝４２．３（μｍ）
【００５３】
近年、高密度化達成のためにＬＤ発振波長の短波長化がなされてきている。被走査面上のビームスポット径は光源の波長に比例するため、従来、一般的に波長７８０ｎｍＬＤが広く使われてきたが、上記目的のため波長６８０ｎｍ以下のＬＤが使われ始めている。この場合、６８０ｎｍ／７８０ｎｍ＝０．８７であるため、同一の光走査光学系（第４結像光学系）を使用してマルチビーム光走査装置を構成した場合には、被走査面上におけるビームスポット径を約１３％小径化することが可能となる。よって書込密度の高密度化を容易に達成することが可能になる。
ＬＤの発振波長の短波長化（６８０ｎｍ以下）を実現するためには、ＬＤそのものを構成する材質を波長７８０ｎｍ用のＬＤとは異なる材質で構成する必要がある。波長７８０ｎｍ用ＬＤの構成材質は、一般にＡｌＧａＡｓから構成されるが、波長６８０ｎｍ以下用は構成材質が異なり、ドループ特性の劣化を引き起こしやすい。特に、半導体レーザアレイの場合は、その構造上発光点同士が近接するため、互いの発熱の影響によりドループ特性が劣化しやすく、発光点同士の間隔を狭めることが困難である。
【００５４】
しかし、本発明の構成によれば、第1結像光学系による光源の像の間隔を狭くすることにより、実際の発光点間隔が広いままでも、光源の像の間隔が狭いことにより発光点間隔が狭い状態と同等になり、ＬＤＡを傾けることなく光学系を構成することが可能になる。よって、光利用効率を劣化させず、露光エネルギーを無駄なく有効活用する条件において、ビームスポット径の小径化が可能になり高密度化を達成することができる。
【００５５】
次に、本発明にかかる画像形成装置について説明する。
図７は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図であり、符号３０は本発明にかかる画像形成装置を示す。画像形成装置３０は、本発明にかかる光走査装置、光走査装置によって露光され静電潜像が形成される感光体ドラム、静電潜像をトナーで顕像化する現像手段、顕像化されたトナー像を記録紙に転写する転写手段、などの電子写真プロセスを実行する手段を有してなる。
感光体ドラム２０の周囲には、帯電器４５、現像器３７、転写器４０、除電・クリーナー４３等の電子写真プロセスにしたがうプロセス部材が順に配置されている。前述の光走査装置は、電子写真プロセスの露光プロセスを実行するもので、帯電器４５で均一に帯電された感光体ドラム２０の表面を光走査して静電潜像を形成する。
【００５６】
以下、画像形成装置３０による画像形成について説明する。
ランプ３３が、コンタクトガラス３２上に置かれた原稿３１を照らす。照射された原稿３１による画像は、ミラーＭ１，Ｍ２，Ｍ３でスキャナレンズブロック３４へ導かれ、電荷結合素子（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＣＤ）により画像データ３５として処理されて、光書込光学装置３６に転送される。光書込光学装置３６は、画像データ３５に基づいてＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、帯電器４５により一様に帯電した感光体ドラム２０上にビームスポットを照射する。照射されたビームスポットの走査により感光体ドラム２０の表面に静電潜像が形成され、現像器３７により感光体ドラム２０上の静電潜像にトナーを付着させてトナー像をつくる。次に、転写器４０により、給紙トレイ３８から給紙ローラー３９により感光体ドラム２０に導かれた記録紙に感光体ドラム２０上のトナー像を転写し、定着器４１により記録紙に融解固着する。その後、記録紙は、排紙ローラー４４により排紙トレイ４２に排出される。
除電・クリーナー４３は、感光体ドラム２０上の残留トナーを除去し、感光体ドラム２０を除電する。
【００５７】
画像形成装置３０は、本発明にかかる光走査装置を備えているため、光利用効率に無駄のないマルチビームの書き込みが可能な画像形成装置を得ることができる。
【００５８】
なお、本発明にかかる画像形成装置と、図示しないコンピュータなどの電子演算装置やファクシミリなどの機器とを、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）やインターネットなどの通信ネットワークを介して接続することにより、複数の機器から通信ネットワークを介して入力される画像出力の要求を１台の画像形成装置で処理することができる画像情報処理システムを形成することができる。
また、通信ネットワーク上に複数の画像形成装置を接続すれば、通信ネットワークに接続された各機器から各画像形成装置の状態、たとえば、ジョブの混み具合、電源が入っているかどうか、故障しているかどうか、等を知ることができ、一番状態の良い、つまり使用者の希望に一番適した画像形成装置を選択して、画像出力を行うことができるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、ＬＤＡを傾けることなく走査光束の副走査方向の間隔を所望の間隔に調整することができるため、デジタルカラー複写機、カラーレーザプリンタなどの画像形成装置に適用すれば、光利用効率の劣化を防ぎ、露光エネルギーを無駄なく有効活用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す偏向回転面内に展開した光学配置図である。
【図２】上記光走査装置に適用された本発明にかかる光源ユニットを副走査断面において光源側から偏向器に向かう方向に見た模式図である。
【図３】上記光源ユニットに配置された光源である半導体レーザの発光点が一列に並んでいる状態を示した模式図である。
【図４】本発明にかかる光走査装置の別の実施の形態を示す偏向回転面内に展開した光学配置図である。
【図５】上記光源ユニットに配置された光源と第１結像光学系が一体的に構成された例を示した模式図である。
【図６】本発明にかかる光源ユニットの結像倍率について説明するための模式図である。
【図７】本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１  光源
２  第１結像光学系（集光レンズ）
３  第２結像光学系（カップリングレンズ）
４  開口絞り
５  第３結像光学系（シリンドリカルレンズ）
６  偏向器
７  第４結像光学系
８  光束
９  被走査媒体
Ｅ  光学ユニット
【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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