(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直線上に複数個の発光点を配列してなる半導体レーザアレイとこの半導体レーザアレイから射出される複数本の光ビームをカップリングする１つのコリメートレンズとを対とした複数の半導体レーザアレイとコリメータレンズを配設させたマルチビーム光源装置を用いるマルチビーム走査装置において、
前記半導体レーザアレイの個数をｎ（ｎ≧２）、前記半導体レーザアレイの発光点の副走査方向ピッチをｄｓ、前記複数の半導体レーザアレイを配設した前記マルチビーム光源装置の走査線間隔をＰとしたとき、前記発光点から被走査面上の結像点に至る走査光学系全系の副走査方向の幾何学的な横倍率βが
β＝Ｐ・ｎ・ｋ／ｄｓ      （ここで、ｋは正の整数）
なる式を満たすように、前記半導体レーザアレイの発光点の配列が、前記副走査方向および前記複数の半導体レーザアレイの発光点同士の位置合わせのための角度調整が可能であることを特徴とするマルチビーム走査装置。
【請求項２】
直線上に複数個の発光点を配列してなる半導体レーザアレイとこの半導体レーザアレイから射出される複数本の光ビームをカップリングする１つのコリメートレンズとを対とした複数の半導体レーザアレイとコリメータレンズを配設させたマルチビーム光源装置を用いるマルチビーム走査装置において、
前記半導体レーザアレイの個数をｎ（ｎ≧４）、前記半導体レーザアレイの発光点の副走査方向ピッチをｄｓ、前記複数の半導体レーザアレイを配設した前記マルチビーム光源装置の走査線間隔をＰとしたとき、前記発光点から被走査面上の結像点に至る走査光学系全系の副走査方向の幾何学的な横倍率βが
β＝Ｐ・ｎ・ｋ／ｄｓ      （ここで、ｋは正の整数）
なる式を満たすように、前記半導体レーザアレイの発光点の配列が、前記副走査方向および前記複数の半導体レーザアレイの発光点同士の位置合わせのための角度調整が可能であることを特徴とするマルチビーム走査装置。
【請求項３】
前記走査線間隔Ｐと前記発光点の副走査方向ピッチｄｓとが、ｄｓ≧Ｐなる関係を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載のマルチビーム走査装置。
【請求項４】
前記正の整数ｋが、ｋ≧２であることを特徴とする請求項１，２又は３記載のマルチビーム走査装置。
【請求項５】
前記正の整数ｋが、ｋ＝１であることを特徴とする請求項１，２又は３記載のマルチビーム走査装置。
【請求項６】
前記走査光学系は、前記発光点からポリゴンミラーの偏向点に至るまでの第１の走査光学系と前記偏向点から前記結像点に至るまでの第２の走査光学系とからなり、前記偏向点から前記結像点までの光路長をＬｍ、前記第１の走査光学系全系における副走査倍率をβ１、前記第２の走査光学系全系における主走査倍率をβｍとしたとき、前記第１の走査光学系には、前記ポリゴンミラー近傍に配設され、副走査において前記ポリゴンミラー上に光ビームを集束する光学素子を有し、この光学素子の副走査方向焦点距離ｆｙが、
Ｌｍ／ｆｙ−βｍ／β１≦１
なる関係を満たすことを特徴とする請求項１又は２記載のマルチビーム走査装置。
【請求項７】
電子写真方式により静電潜像が形成される像担持体表面を被走査面として光書込みを行なう請求項１ないし６の何れか一記載のマルチビーム走査装置を備える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】
本発明は、デジタル複写機やレーザプリンタ等の画像形成装置及びこの画像形成装置の光書込走査装置に適用され、特に、複数のレーザビームにより感光体等の被走査面上を同時に走査させるために用いられるマルチビーム走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザプリンタ等の画像形成装置に関しては、年々、画像品質への要求が厳しくなり高密度記録化が進んでいる。高密度記録化に伴い光書込系に用いられる光走査装置はその記録速度の向上が必要となるが、その手段として偏向手段としてのポリゴンミラーの回転速度を上げる方法がある。しかし、この方法ではモータの耐久性や騒音、振動、及び、レーザの変調速度等が問題となり、かつ、記録速度の向上にも限界がある。
【０００３】
このようなことから、古くは、例えば、特開昭５６−４２２４８号公報に示されるように複数の発光点がモノリシックにアレイ状に配列された半導体レーザアレイを用い、一度に複数のレーザビームを走査して複数ラインを同時に記録するマルチビーム走査装置が提案されている。
【０００４】
また、特許掲載公報第２５０８８７１号や特開平５−５３０６８号公報等に示されるように、１個の半導体レーザアレイの発光点を副走査方向に配列して飛び越し走査を行わせるが、この場合の飛び越し次数と走査線間隔との関係を適正化させることにより画像再現性を向上させる提案例がある。
【０００５】
通常、半導体レーザの光出力は１走査ライン毎に画像領域外の走査時間を利用して、その光出力を検出し、フィードバック制御により印加電流量の設定が行われる。ここに、前者の特開昭５６−４２２４８号公報例のような半導体レーザアレイでは発光源（発光点）は複数であるものの、光出力を検出するセンサは共通であるため、光出力の検出〜フィードバックによる出力設定を時系列的に行なわざるを得ない。従って、半導体レーザアレイにおける光源数が多くなるに従い、この処理に要する時間が増加し、１走査毎の画像領域外の走査時間では間に合わなくなる可能性が大きい。間に合わない場合には、ページ間の走査時間を利用して上記の処理を行なうが、これでは、設定した印加電流量を長時間に渡って保持しなければならず、その間にレーザ出力が変動し画像濃度が変化してしまう可能性がある。
【０００６】
この点、例えば特開平７−７２４０７号公報や本出願人既提案例によれば、複数個の半導体レーザアレイの複数の発光点から射出されるレーザ光をプリズム等のビーム合成手段を用いて合成させ、恰も１つの光源から複数本のレーザ光が射出される如く構成したマルチビーム光源ユニットが提案されている。これによれば、１個の半導体レーザアレイに要求される発光点の数を半減させることができるので、これらの発光点の光出力の検出〜フィードバック制御による光出力の設定処理に要する処理時間も半減させることができる。よって、画像濃度の変動を最小限に抑えて、高品質な画像を得ることができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述したように、ここ数年で記録密度は１２dot／mm→２４dot／mm→４８dot／mmというように倍々で向上しており、光書込系に半導体レーザアレイを用いる手法は基本的に有効といえる。
【０００８】
しかしながら、高密度化に伴って走査線間隔もそれに応じて縮小するのに対し、半導体レーザアレイの発光点間隔は隣接する発光点の熱クロストークを抑えるため数十μｍまでしか近接できないという構造的制約を受ける。
【０００９】
また、半導体レーザアレイの発光点を副走査方向に配列した場合、感光体上に投影される走査線間隔Ｐは発光点間隔ｒと発光点から結像点に至る走査光学系の副走査方向の幾何学的な横倍率βとの積で表されるが、この倍率βを小さくするにはポリゴンミラー前段に位置するシリンダレンズをポリゴンミラーに近接させて配設する必要があり、レイアウト的にβ＝１程度が限界とされ（通常は３〜７倍程度）、同一のポリゴンミラー面で隣接する走査線までをも走査させることは困難となりつつある。
【００１０】
そこで、特許掲載公報第２５０８８７１号や特開平５−５３０６８号公報等に示されるように、同一のポリゴンミラー面では数行空けた走査線を走査し、次のポリゴンミラー面で隣接する走査線を走査する飛び越し走査によるしかない。
【００１１】
このようなことから、本発明は、例えば特開平７−７２４０７号公報や本出願人既提案例に示されるような複数個の半導体レーザアレイを組合せるマルチビーム光源装置を用いる方式の利点を活かし、必ずしも飛び越し走査を必要とせずに、発光点間隔を近接させることなく、熱クロストークによる光量変動を抑えて高密度・高品位な画像を得ることができるマルチビーム走査装置及びこのマルチビーム走査装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１２】
また、ポリゴンミラーは高速回転に伴い風損が大きくなるため、ポリゴンミラーをカバーリングし密閉空間とすることで負荷を軽減し安定した回転性能を得ることがよく知られているが、このようなポリゴンミラーのカバーリングを行う場合においても走査光学系のレイアウトを無理なく行なえるマルチビーム走査装置及びこのマルチビーム走査装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、直線上に複数個の発光点を配列してなる半導体レーザアレイとこの半導体レーザアレイから射出される複数本の光ビームをカップリングする１つのコリメートレンズとを対とした複数の半導体レーザアレイとコリメータレンズを配設させたマルチビーム光源装置を用いるマルチビーム走査装置において、前記半導体レーザアレイの個数をｎ（ｎ≧２）、前記半導体レーザアレイの発光点の副走査方向ピッチをｄｓ、前記複数の半導体レーザアレイを配設した前記マルチビーム光源装置の走査線間隔をＰとしたとき、前記発光点から被走査面上の結像点に至る走査光学系全系の副走査方向の幾何学的な横倍率βが
β＝Ｐ・ｎ・ｋ／ｄｓ      （ここで、ｋは正の整数）
なる式を満たすように、前記半導体レーザアレイの発光点の配列が、前記副走査方向および前記複数の半導体レーザアレイの発光点同士の位置合わせのための角度調整が可能である。
請求項２記載の発明は、直線上に複数個の発光点を配列してなる半導体レーザアレイとこの半導体レーザアレイから射出される複数本の光ビームをカップリングする１つのコリメートレンズとを対とした複数の半導体レーザアレイとコリメータレンズを配設させたマルチビーム光源装置を用いるマルチビーム走査装置において、前記半導体レーザアレイの個数をｎ（ｎ≧４）、前記半導体レーザアレイの発光点の副走査方向ピッチをｄｓ、前記複数の半導体レーザアレイを配設した前記マルチビーム光源装置の走査線間隔をＰとしたとき、前記発光点から被走査面上の結像点に至る走査光学系全系の副走査方向の幾何学的な横倍率βが
β＝Ｐ・ｎ・ｋ／ｄｓ      （ここで、ｋは正の整数）
なる式を満たすように、前記半導体レーザアレイの発光点の配列が、前記副走査方向および前記複数の半導体レーザアレイの発光点同士の位置合わせのための角度調整が可能である。
【００１４】
従って、発光点から結像点に至るまでの走査光学系全系の副走査方向の幾何学的な横倍率βが、β＝Ｐ・ｎ・ｋ／ｄｓ（ここで、ｋは正の整数）を満たすことにより、例えば走査線間隔Ｐが目標値で固定された条件下であってもアレイ数ｎ又は整数ｋの値を適宜設定するだけで、半導体レーザアレイの発光点の間隔を狭めずに記録密度を向上させることができるので、熱クロストークの影響を受けずに安定した光量制御が行なえ高品位な画像出力が可能となる。また、半導体レーザアレイの製造も容易となり、コストを低減できる。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載のマルチビーム走査装置において、前記走査線間隔Ｐと前記発光点の副走査方向ピッチｄｓとが、ｄｓ≧Ｐなる関係を満たす。
【００１６】
従って、走査線間隔Ｐと発光点の副走査方向ピッチｄｓとが、ｄｓ≧Ｐなる関係を満たすよう設定することにより、走査光学系の副走査方向の幾何学的な横倍率βが通常用いられる範囲（３〜７倍程度）であっても記録密度を向上させることができるので、光利用効率や面倒れ補正倍率など他の性能を犠牲にすることなく高品位な画像出力が可能な走査光学系が実現できる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１，２又は３記載のマルチビーム走査装置において、前記正の整数ｋが、ｋ≧２である。
【００１８】
従って、正の整数ｋがｋ≧２となるように設定し、いわゆる飛び越し走査を行わせることにより、半導体レーザアレイの発光点の間隔、走査光学系の副走査倍率に負担を強いることなくさらに記録密度を向上させることができ、高品位な画像出力が可能となる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、請求項１又は２記載のマルチビーム走査装置において、前記正の整数ｋが、ｋ＝１である。
【００２０】
従って、正の整数ｋがｋ＝１となるように設定することで、ポリゴンミラーの1１面で走査する分だけの印字データを蓄えておけばよいので、バッファメモリ容量を低減でき、低コストで、かつ、半導体レーザアレイの発光点の間隔に負担を強いることなく記録密度を向上させることができる。
【００２１】
請求項６記載の発明は、請求項１又は２記載のマルチビーム走査装置において、前記走査光学系は、前記発光点からポリゴンミラーの偏向点に至るまでの第１の走査光学系と前記偏向点から前記結像点に至るまでの第２の走査光学系とからなり、前記偏向点から前記結像点までの光路長をＬｍ、前記第１の走査光学系全系における副走査倍率をβ１、前記第２の走査光学系全系における主走査倍率をβｍとしたとき、前記第１の走査光学系には、前記ポリゴンミラー近傍に配設され、副走査において前記ポリゴンミラー上に光ビームを集束する光学素子を有し、この光学素子の副走査方向焦点距離ｆｙが、
Ｌｍ／ｆｙ−βｍ／β１≦１
なる関係を満たす。
【００２２】
一般に、第１の走査光学系は光源からの射出光を平行光束となすコリメートレンズと副走査においてポリゴンミラー上に光束を集束するシリンダレンズとから構成され、シリンダレンズの焦点距離をｆｙ、コリメートレンズの焦点距離をｆｃとすると、第１の走査光学系の副走査倍率β１はβ１＝ｆｙ／ｆｃで表され、シリンダレンズはポリゴンミラーの偏向点から概略焦点距離ｆｙだけ離れた位置に配置される。また、第２の走査光学系を構成するｆθレンズの副走査倍率β２はβ２＝β／β１で表される。一方、第２の走査光学系の主走査倍率をβｍとすると、ポリゴンミラーの偏向点からｆθレンズまでの距離は概略Ｌ＝Ｌｍ−βｍ・ｆｃで表され、副走査倍率βを低減させるためには、シリンダレンズの焦点距離ｆｙを短くしてポリゴンミラーに近接させ、上記の距離Ｌに近づける、即ち、Ｌ／ｆｙ≦１とすることが必要となるが、上記の距離Ｌに関する式を変形して、焦点距離ｆｙが、Ｌｍ／ｆｙ−βｍ／β１≦１となる関係を満たすように正の整数ｋ又はアレイ数ｎの値を適宜設定することにより、ポリゴンミラーとポリゴンミラーに近接配置されるレンズとの距離を確保することができる。よって、ポリゴンミラーのカバーリングが可能となる上、モータハウジングの補強も可能となり、ポリゴンモータの振動を低減させて安定した回転性能が得られるので、高品位な画像出力が可能となる。
【００２３】
請求項７記載の発明の画像形成装置は、電子写真方式により静電潜像が形成される像担持体表面を被走査面として光書込みを行なう請求項１ないし６の何れか一記載のマルチビーム走査装置を備える。
【００２４】
従って、請求項１ないし６の何れか一記載のマルチビーム走査装置を備えることで半導体レーザアレイの発光点の間隔を狭めずに記録密度を向上させることができるので、熱クロストークの影響を受けずに安定した光量制御が行なえ高品位な画像出力が可能な画像形成装置を提供できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図７に基づいて説明する。図１は例えばレーザプリンタに適用したマルチビーム走査装置の概略を示す斜視図、図２は走査光学系を展開して示す光学系等価図、図３はマルチビーム光源装置の模式的斜視図である。
【００２６】
本実施の形態では、２個（ｎ＝２）の半導体レーザアレイ１，２と２個のコリメートレンズ３，４との組合せよりなるマルチビーム光源装置５が用いられている。これらの半導体レーザアレイ１，２は同一構造のもので、図３に示すように、２個の発光点１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂが間隔（副走査方向ピッチ）ｄｓ＝５０μｍで配列されており、このような半導体レーザアレイ１，２の発光点１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂをコリメートレンズ３，４の光軸を対称として副走査方向に配置させてなる。
【００２７】
全体的には、図１に示すように、半導体レーザアレイ１，２はコリメートレンズ３，４との光軸ａ１，ａ２を一致させて主走査方向に対称に例えば１．５°の射出角度を持たせ、ポリゴンミラー６の反射点で射出軸（光軸ａ１，ａ２）が交差するように配設されている。各半導体レーザアレイ１，２より射出した複数のレーザビームは光学素子としてのシリンダレンズ７を介してポリゴンミラー６で一括して偏向走査され、ｆθレンズ８、反射ミラー９、トロイダルレンズ１０により被走査面としての感光体１１上に結像される。
【００２８】
なお、ポリゴンモータ（図示せず）により回転駆動されるポリゴンミラー６はカバーケース１２内に収納され、ｆθレンズ８側に対する出射部にはカバーガラス１３が設けられている。
【００２９】
バッファメモリ１４には後述するような飛び越し走査分を含めた印字データが蓄えられ、ポリゴンミラー６の１面毎に記録されるライン分の印字データが書込制御部１５によりバッファメモリ１４から読出されて各半導体レーザアレイ１，２の各発光点１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂはＬＤ駆動部１６により各々変調され複数ライン分の書込み記録が同時に行われる。
【００３０】
ここで、図２を参照し、各半導体レーザアレイ１，２の各発光点１ａ，１ｂ、２ａ，２ｂからポリゴンミラー６の偏向点に至るコリメートレンズ３，４、シリンダレンズ７を第１の走査光学系１７、ポリゴンミラー６の偏向点から感光体１１の結像点に至るｆθレンズ８、反射ミラー９、トロイダルレンズ１０を第２の走査光学系１８とすると走査光学系１９全系の副走査倍率（副走査方向の幾何学的な横倍率）βは、第１の走査光学系１７の副走査倍率β１、第２の走査光学系１８の副走査倍率β２を用いるとβ＝β１×β２で表される。また、元々ビームスポット間隔Ｐｓは、半導体レーザにおける発光点の副走査方向ピッチをｄｓとしたとき、
Ｐｓ＝β・ｄｓ
で示されるものであり、ビームスポット間隔Ｐｓは走査線間隔をＰ、発光点の飛び越し次数をｉとすると
Ｐｓ＝Ｐ・ｉ
で示され、飛び越し次数ｉは半導体レーザのアレイ数をｎとすると、
ｉ＝ｎ・ｋ  (ここで、ｋは正の整数)
で示されることから、ビームスポット間隔Ｐｓは
Ｐｓ＝Ｐ・ｎ・ｋ
で示される。従って、副走査倍率βは、
β＝Ｐ・ｎ・ｋ／ｄｓ
で示される。
【００３１】
また、第１の走査光学系１７の副走査倍率β１はコリメートレンズ３，４の焦点距離ｆｃ、シリンダレンズ７の焦点距離ｆｙを用いて書き換えると、β１＝ｆｙ／ｆｃとなるので、
0004090685.tif 000002
となるようにシリンダレンズ７の焦点距離ｆｙを設定することで対処することができる。
【００３２】
即ち、走査線間隔Ｐが目標値で固定された条件下であっても、副走査倍率βを小さくするためには、発光点の副走査方向ピッチｄｓを小さくしなくても、半導体レーザアレイの個数（アレイ数）ｎ又は正の整数ｋの値を適宜大きくすることで対応することができる。つまり、複数個の半導体レーザアレイを用いて飛び越し次数ｉ（＝ｎ・ｋ）を適宜設定することにより、副走査方向ピッチｄｓを小さくしなくても副走査倍率βを小さくできることを意味する。
【００３３】
ここに、上述した如くシリンダレンズ７の位置を決定する焦点距離ｆｙは副走査倍率βにより設定されるため、ポリゴンミラー６との間隔を適度に保つように第１の走査光学系１７の副走査倍率β１を決定する必要がある。
【００３４】
いま、ポリゴンミラー６の偏向点から感光体１１上の結像点までの光路長をＬｍとすると、ポリゴンミラー６の偏向点からｆθレンズ８までの距離Ｌ（正確には、走査光学系全系の前側主点までの距離）は、主走査倍率βｍを用いて概略
Ｌ＝Ｌｍ−βｍ・ｆｃ
で表される。
【００３５】
前述したように、副走査倍率βを低減するためには、通常、シリンダレンズ７をポリゴンミラー６に近づける（Ｌ／ｆｙ≦１）ことが必要となるが、前述したβ１＝ｆｙ／ｆｃを利用して上式Ｌ＝Ｌｍ−βｍ・ｆｃを変形し、
0004090685.tif 000003
となるように上述した下記の条件式
0004090685.tif 000004
中の正の整数ｋ又はアレイ数ｎを設定することで、シリンダレンズ７をポリゴンミラー６からｆθレンズ８と同程度以上離すことができ、ポリゴンミラー６のカバーリングを行うためのカバーガラス１３を無理なくレイアウトすることができる。
【００３６】
ところで、本実施の形態において、感光体１１上でのビーム配列は図４に示すように各発光点のビームスポット間隔ＰｓはＰｓ＝β・ｄｓとして投影される。各半導体レーザアレイ１，２のビームスポット列を記録密度に応じた走査線間隔Ｐだけシフトして配置する。飛び越し次数ｉ＝４（ｉ＝ｎ・ｋ）とすると、半導体レーザアレイ１の発光点１ｂが第１行目、半導体レーザアレイ２の発光点１ｂ２ｂが第２行目をポリゴンミラー６の同一のポリゴン面ｊ＝１により走査する。第３行目、第４行目は次の次のポリゴン面ｊ＝３により発光点１ａ，２ａが走査し（このとき、第９行目、第１０行目も発光点１ｂ，２ｂにより同時に走査される）、第５行目、第６行目はポリゴン面ｊ＝２において発光点１ｂ，２ｂが走査し、第７行目、第８行目はポリゴン面ｊ＝４により発光点１ａ，２ａが走査する（このとき、第１３行目、第１４行目も発光点１ｂ，２ｂにより同時に走査される）。以下、同様に走査が繰返される。
【００３７】
本実施の形態では、上述した条件式
0004090685.tif 000005
に関与する事項として、具体的には、
0004090685.tif 000006
としており、高密度記録にも関わらず発光点１ａ・１ｂ（２ａ・２ｂ）の間隔ｒ＝ｄｓ＝５０μｍの半導体レーザアレイ１，２を用いることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、半導体レーザアレイ１，２の発光点１ａ，１ｂ，２ａ，２ｂを副走査方向に配列したが、図５に示すように、副走査方向に対して角度φだけ傾けて用いるようにしてもよく、この場合には発光点間隔ｒに対して副走査方向ピッチｄｓ＝ｒ・cosφとすれば同様である。
【００３９】
ところで、このような角度φの調整自在な機構を含む本実施の形態のマルチビーム光源装置５の構成例を図６及び図７を参照して説明する。まず、半導体レーザアレイ１，２は各々主走査方向に微小に傾斜させた（本実施の形態では約１．５°…図１参照）ベース部材２１の背面側に形成された嵌合穴２１ａ，２１ｂに個別に円筒状ヒートシンク部２２，２３の半分厚を嵌合させて押え部材２４，２５の突起２４ａ，２５ａをヒートシンク部２２，２３の切り欠き部２２ａ，２３ａに合わせて背面側からねじ２６により固定される。
【００４０】
また、ベース部材２１はホルダ部材２７に円筒状係合部２１ｃを係合させて、ねじ２８を長穴２７ａ，２７ｂを介してねじ穴２１ｄ，２１ｅにねじ止めすることにより固定され、マルチビーム光源装置５が構成されている。このとき、各半導体レーザアレイ１，２の発光点同士の位置合せを行うためベース部材２１をホルダ部材２７に対して円筒状係合部２１ａの中心を回転軸としてγ方向の角度調整を行うと同時に、この角度調整によっても発光点の配列方向が常に副走査方向との平行を保てるようにヒートシンク部２２，２３の中心を回転軸として押え部材２４，２５を各々回転させα方向の角度を補正し得るように構成されている。
【００４１】
コリメートレンズ３，４は各々その外周をベース部材２１の半円状の取付面２１ｆ，２１ｇに沿わせて発光点から射出された発散ビームが平行光束となるよう位置決めされ接着される。
【００４２】
光学ハウジングへは取付壁２９に形成された基準穴２９ａにホルダ部材２７の円筒部２７ｃを係合させねじ３０により固定されている。
【００４３】
本発明の第二の実施の形態を図８及び図９に基づいて説明する。全体的な構成例については、第一の実施の形態と同様であり、同一符号を用いて説明する。本実施の形態では、各々２個ずつの発光点４１ａ，４１ｂ、４２ａ，４２ｂ、４３ａ，４３ｂ、４４ａ，４４ｂの間隔ｒが５０μｍで配列された４個（ｎ＝４）の半導体レーザアレイ４１〜４４を有して８本のレーザビームを出射するマルチビーム光源装置４５を用いるようにしたものである。
【００４４】
感光体１１上でのビーム配列は図９に示すように各半導体レーザアレイ４１〜４４のビームスポット列を記録密度に応じた走査線間隔Ｐずつシフトさせて設定される。飛び越し次数ｉ＝１２（ｉ＝ｎ・ｋ）とすると、半導体レーザアレイ４１の発光点４１ｂが第１行目、半導体レーザアレイ４３の発光点４３ｂが第２行目、半導体レーザ４２の発光点４２ｂが第３行目、半導体レーザアレイ４４の発光点４４ｂが第４行目をポリゴンミラー６の同一のポリゴン面ｊ＝１により走査する。第５行目ないし第８行目は次の次のポリゴン面ｊ＝３により発光点４１ａ，４３ａ，４２ａ，４４ａが走査し（このとき、第１７行目ないし第２０行目も発光点４１ｂ，４３ｂ，４２ｂ，４４ｂにより同時に走査される）、第９行目ないし第１２行目はポリゴン面ｊ＝２において発光点４１ｂ，４３ｂ，４２ｂ，４４ｂが走査し、第１３行目ないし第１６行目はポリゴン面ｊ＝４により発光点４１ａ，４３ａ，４２ａ，４４ａが走査する（このとき、第２５行目ないし第２８行目も発光点４１ｂ，４３ｂ，４２ｂ，４４ｂにより同時に走査される）。以下、同様に走査が繰返される。
【００４５】
本実施の形態では、上述した条件式
0004090685.tif 000007
に関与する事項として、具体的には、
0004090685.tif 000008
としている。
【００４６】
図８はマルチビーム光源装置４５の構成を示す分解斜視図である。半導体レーザアレイ４１，４２及びコリメートレンズ４６，４７を一体的に支持したベース部材４８の構成は形状的には異なるものの、第一の実施の形態におけるベース部材２１と同様である。本実施の形態では、このベース部材４８を第１のベース部材とし、半導体レーザアレイ４３，４４及びコリメートレンズ４９，５０を一体的に支持する同一構造のベース部材５１を第２のベース部材として対で設けられている。これらのベース部材４８，５１を同一のフランジ部材５２に形成された穴５２ａ，５２ｂに前述の実施の形態の場合と同様に円筒状係合部４８ａ，５１ａを係合し、この中心を回転軸としてγ方向の角度調整を行ってねじにより固定される。この際、フランジ部材５２の各ベース部材４８，５１の裏側取付け面はベース部材４８に対してベース部材５１が主走査方向に若干（０．２°程度）だけ傾くように形成され、各ベース部材４８，５１の２対のビームスポット列の中心位置ａ１，ａ２は主走査方向に分離して配置されるように設定されている（図９参照）。
【００４７】
フランジ部材５２の前方に配設される平行四辺形柱部５３ａと三角柱部５３ｂとからなるプリズム５３は、第２の光源部（半導体レーザアレイ４３，４４）の各ビームを波長板５３ｅを介して入射させて斜面５３ｃで反射させ、さらにビームスプリッタ面５３ｄで反射させて、ビームスプリッタ面５３ｄを直接透過する第１の光源部（半導体レーザアレイ４１，４２）の各ビームに近接させて射出する。近接された複数のビームはポリゴンミラー６で一度に偏向走査され、感光体１１上に各々ビームスポットを結像する。このとき、ベース部材４８に搭載された半導体レーザアレイ４１，４２のビームスポット対の中心位置ａ１を第６行目に、ベース部材５１に搭載された半導体レーザアレイ４３，４４のビームスポット対の中心位置ａ２を７行目に合わせて配置させることで、図９中に示すような配列となる。フランジ部材５２はホルダ部材５４に保持される。
【００４８】
さらに、ねじりスプリング５５は光学ハウジング取付壁５６に形成された基準穴５６ａから突出させたホルダ部材５４の円筒部５４ａに挿入されその一端５５ａが止輪５７の穴５７ａに挿入されるとともにスプリング自身を圧縮させることにより止輪５７を円筒部５４ａ外周に形成された突起部５４ｂに引っ掛け、他端５５ｂが光学ハウジング取付壁５６の係止部５６ｂに引っ掛けられている。これにより、ホルダ部材５４はねじりスプリング５５の付勢力により光学ハウジング取付壁５６に密着するように取付けられている。また、止輪５７の立ち上げ部５７ｂがホルダ部材５４の突起部５４ｂに係止することにより、時計方向の回転付勢力が付与されており、この付勢力に抗して調整ねじ５８がハウジングに固定され、ホルダ部材５４の一側に形成されたレバー片５４ｃに突き当てることにより、調整ねじ５８の送りにより円筒部５４ａの中心を回転軸としてベース部材４８，５１のビームスポット対の中心位置のなす角度θを調整することができる。
【００４９】
このように、これらの実施の形態によれば、整数ｋがｋ≧２となるように設定し、いわゆる飛び越し走査を行わせることにより、半導体レーザアレイの発光点の間隔ｒ、走査光学系１９の副走査倍率βに負担を強いることなくさらに記録密度を向上させることができ、高品位な画像出力が可能となる。
【００５０】
なお、これらの実施の形態ではｋ＝２、発光点数＝２の場合を示したが、これに限らず、ｋは１以上、発光点数は２以上であれば、同様である。特に、正の整数ｋがｋ＝１となるように設定することで、ポリゴンミラー６の１面で走査する分だけの印字データを蓄えておけばよいので、バッファメモリ１４の容量を低減でき、低コストで、かつ、半導体レーザアレイの発光点の間隔に負担を強いることなく記録密度を向上させることができる。
【００５１】
本発明の第三の実施の形態を図１０に基づいて説明する。本実施の形態は、前述した第一又は第二の実施の形態で説明したようなマルチビーム走査装置６１を像担持体である感光体１１に対する光書込み装置として備えた電子写真方式の画像形成装置としてのレーザプリンタへの適用例を示す。
【００５２】
図において、電子写真プロセスは周知であるため、その構成要素のみ簡単に説明すると、６２は用紙Ｐを収容する給紙カセット、６３はこの給紙カセット６２から用紙Ｐを１枚ずつ給紙させる給紙ローラ、６４は感光体１１の転写位置に対する用紙Ｐの搬送タイミングをコントロールするレジストローラ、６５は転写位置に配設された転写帯電器である。また、感光体１１はその周囲に配設された帯電ローラ６６、現像ローラ６７等と一体化されてプロセスカートリッジ６８とされている。転写位置よりも用紙搬送方向下流側には、ハロゲンヒータが内蔵された定着ローラ６９と加圧ローラ７０とのローラ対による定着器７１、排紙経路７２、排紙ローラ７３等が設けられ、排紙トレイ７４側に連続している。
【００５３】
このような構成のレーザプリンタにおいて、マルチビーム走査装置６１の半導体レーザアレイ１，２（又は、４１〜４４）の各発光点が画像信号に応じて変調駆動されて感光体１１面上を被走査面としてマルチビームなるレーザ光を照射することにより、帯電ローラ６６により一様帯電済みの感光体１１の表面に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像ローラ６７によりトナー現像することによりトナー像として顕像化される。一方、給紙ローラ６３により給紙された用紙Ｐは、レジストローラ６４によりマルチビーム走査装置６１の画像書き出しのタイミングに合わせて転写位置に搬送されるので、転写帯電器６５による転写作用で感光体１１上のトナー像が用紙Ｐ上に転写される。転写された画像は定着器７１により用紙Ｐ上に定着され、排紙ローラ７３により排紙トレイ７４上に排紙さる。
【００５４】
ここに、本実施の形態のレーザプリンタでは、第一、第二の実施の形態で前述したようなマルチビーム走査装置６１を光書込み装置として用いているので、半導体レーザアレイ１，２（又は、４１〜４４）の発光点の間隔を狭めずに記録密度を向上させることができ、熱クロストークの影響を受けずに安定した光量制御が行なえ高品位な画像出力が可能なレーザプリンタを提供することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、画像形成装置としてレーザプリンタへの適用例で説明したが、これに限らず、例えば図１１に示すようなデジタル複写機、図１２に示すような普通紙レーザファクシミリ装置等でも同様に適用できる。図１１、図１２において、電子写真プロセス自体の構成には大差がないので、図１０で示した符号をそのまま用いて示す。
【００５６】
図１１に示すデジタル複写機においては、レーザプリンタと同等なプリンタ部７５に加えて、原稿画像を光学的に読み取るスキャナ部７６が付加されている。このスキャナ部７６は原稿台７７上に固定された原稿(図示せず)を露光走査するランプ、ミラー等による走査光学系７８によりスキャニングし、原稿画像対応の光像を結像レンズ７９を介してＣＣＤ等の光電変換素子８０上に結像させることにより電気信号に変換させて読み取る。
【００５７】
この他、プリンタ部７５側にあっては、給紙カセット６２及び給紙ローラ６４が複数とされ、また、直線的な排紙トレイ８１も付加されている。
【００５８】
図１２に示す普通紙レーザファクシミリ装置においては、原稿画像を光学的に読み取るスキャナ部８２が付加されている。このスキャナ部８２は原稿台８３上から給紙ローラ８４より送り出され、２対の搬送ローラ対８５，８６により所定速度で搬送される原稿を照明しながら、密着型のＣＣＤ等の光電変換素子８７で電気信号に変換させて読み取る。
【００５９】
このようなデジタル複写機や普通紙レーザファクシミリ装置においても、図１０で説明したように、第一、第二の実施の形態で前述したようなマルチビーム走査装置６１を光書込み装置として用いているので、半導体レーザアレイ１，２（又は、４１〜４４）の発光点の間隔を狭めずに記録密度を向上させることができ、熱クロストークの影響を受けずに安定した光量制御が行なえ高品位な画像出力が可能なデジタル複写機や普通紙レーザファクシミリ装置を提供することができる。
【００６０】
【発明の効果】
請求項１，２記載の発明によれば、直線上に複数個の発光点を配列してなる半導体レーザアレイとこの半導体レーザアレイから射出される複数本の光ビームをカップリングする１つのコリメートレンズとを対とした複数の半導体レーザアレイとコリメータレンズを配設させたマルチビーム光源装置を用いるマルチビーム走査装置において、前記半導体レーザアレイの個数をｎ（ｎ≧２）、前記半導体レーザアレイの発光点の副走査方向ピッチをｄｓ、前記複数の半導体レーザアレイを配設した前記マルチビーム光源装置の走査線間隔をＰとしたとき、前記発光点から被走査面上の結像点に至る走査光学系全系の副走査方向の幾何学的な横倍率βがβ＝Ｐ・ｎ・ｋ／ｄｓ（ここで、ｋは正の整数）なる式を満たすように、前記半導体レーザアレイの発光点の配列が、前記副走査方向および前記複数の半導体レーザアレイの発光点同士の位置合わせのための角度調整が可能であるので、例えば走査線間隔Ｐが目標値で固定された条件下であってもアレイ数ｎ又は整数ｋの値を適宜設定することで、半導体レーザアレイの発光点の間隔を狭めずに記録密度を向上させることができ、熱クロストークの影響を受けずに安定した光量制御が行なえ高品位な画像出力が可能となり、また、半導体レーザアレイの製造も容易となり、コストを低減できる。
【００６１】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２記載のマルチビーム走査装置において、走査線間隔Ｐと発光点の副走査方向ピッチｄｓとが、ｄｓ≧Ｐなる関係を満たすよう設定したので、走査光学系の副走査方向の幾何学的な横倍率βが通常用いられる範囲（３〜７倍程度）であっても記録密度を向上させることができ、光利用効率や面倒れ補正倍率など他の性能を犠牲にすることなく高品位な画像出力が可能な走査光学系が実現できる。
【００６２】
請求項４記載の発明によれば、請求項１，２又は３記載のマルチビーム走査装置において、正の整数ｋをｋ≧２となるように設定し、いわゆる飛び越し走査を行わせるようにしたので、半導体レーザアレイの発光点の間隔、走査光学系の副走査倍率に負担を強いることなくさらに記録密度を向上させることができ、高品位な画像出力が可能となる。
【００６３】
請求項５記載の発明によれば、請求項１，２又は３記載のマルチビーム走査装置において、正の整数ｋをｋ＝１となるように設定したので、ポリゴンミラーの１面で走査する分だけの印字データを蓄えておけばよく、バッファメモリ容量を低減でき、低コストで、かつ、半導体レーザアレイの発光点の間隔に負担を強いることなく記録密度を向上させることができる。
【００６４】
請求項６記載の発明によれば、請求項１又は２記載のマルチビーム走査装置において、偏向点から前記結像点までの光路長をＬｍ、第１の走査光学系全系における副走査倍率をβ１、第２の走査光学系全系における主走査倍率をβｍとしたとき、前記第１の走査光学系には、前記ポリゴンミラー近傍に配設され、副走査において前記ポリゴンミラー上に光ビームを集束する光学素子を有し、この光学素子の副走査方向焦点距離ｆｙが、Ｌｍ／ｆｙ−βｍ／β１≦１となる関係を満たすように整数ｋ又はアレイ数ｎを設定したので、ポリゴンミラーとポリゴンミラーに近接配置されるレンズとの距離を確保することができ、よって、ポリゴンミラーのカバーリングが可能となる上、モータハウジングの補強も可能となり、ポリゴンモータの振動を低減させて安定した回転性能が得られるので、高品位な画像出力が可能となる。
【００６５】
請求項７記載の発明の画像形成装置によれば、請求項１ないし６の何れか一記載のマルチビーム走査装置を備えているので、半導体レーザアレイの発光点の間隔を狭めずに記録密度を向上させることができ、熱クロストークの影響を受けずに安定した光量制御が行なえ高品位な画像出力が可能な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】レーザプリンタに適用した本発明の第一の実施の形態のマルチビーム走査装置の概略を示す斜視図である。
【図２】その走査光学系を展開して示す光学系等価図である。
【図３】マルチビーム光源装置の模式的斜視図である。
【図４】ポリゴン面と関連付けて感光体面上でのビームスポット配列を示す説明図である。
【図５】変形的なマルチビーム光源装置の模式的斜視図である。
【図６】マルチビーム光源装置を示す分解斜視図である。
【図７】その組立状態における縦断側面図である。
【図８】本発明の第二の実施の形態のマルチビーム光源装置を示す分解斜視図である。
【図９】ポリゴン面と関連付けて感光体面上でのビームスポット配列を示す説明図である。
【図１０】本発明の第三の実施の形態のレーザプリンタを示す概略構成図である。
【図１１】画像形成装置としてデジタル複写機への適用例を示す概略構成図である。
【図１２】画像形成装置として普通紙レーザファクシミリへの適用例を示す概略構成図である。
【符号の説明】
１，２          半導体レーザアレイ
１ａ〜２ｂ      発光点
３，４          コリメートレンズ
５              マルチビーム光源装置
６              ポリゴンミラー
７              光学素子
１１              像担持体
１７              第１の走査光学系
１８              第２の走査光学系
１９              走査光学系
４１〜４４        半導体レーザアレイ
４１ａ〜４４ｂ    発光点
４５              マルチビーム光源装置
４６，４７        コリメートレンズ
４９，５０        コリメートレンズ
【図１】
0004090685.tif 000009
【図２】
0004090685.tif 000010
【図３】
0004090685.tif 000011
【図４】
0004090685.tif 000012
【図５】
0004090685.tif 000013
【図６】
0004090685.tif 000014
【図７】
0004090685.tif 000015
【図８】
0004090685.tif 000016
【図９】
0004090685.tif 000017
【図１０】
0004090685.tif 000018
【図１１】
0004090685.tif 000019
【図１２】
0004090685.tif 000020