(57)【要約】【課題】第１光学系にパワーを有さない回折光学素子を配設することで温度変化による変動を補償する光走査装置、マルチビーム走査装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】光源１０１から発光される光ビームを所望の集光状態に変換し、副走査方向に結像させて偏向器近傍で主走査方向に長い線像として結像させ、偏向された光ビームを被走査面に結像走査させる第１走査レンズ１０７および第１走査レンズ１０８を有し、第１光学系は、光源に対応して設けられると共に、単一部材に保持される複数のレンズを有し、第１光学系は、少なくとも常温でパワーを持たない回折光学素子１０４を有する。【選択図】図１
2009294305.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源部から発光される光ビームを所望の集光状態に変換する第１光学系および前記第１光学系によって変換された前記光ビームを副走査方向に結像させて偏向器近傍で主走査方向に長い線像として結像させる第２光学系を有する入射光学系と、
偏向された前記光ビームを被走査面に結像走査させる走査レンズを含む第３光学系とを有し、
前記第１光学系は、光源に対応して設けられると共に、単一部材に保持される複数のレンズを有し、
前記第１光学系は、少なくとも常温でパワーを持たない回折光学素子を有することを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記回折光学素子の少なくとも１つの面形状は、回折部のパワーと、屈折部のパワーとが相殺するように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
入射光学系に光束を分割する素子を有し、単一の光源からの光ビームが光束分割素子により複数の光ビームに分割され、複数の被走査面を偏向走査することを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
【請求項４】
第１光学系は、以下の条件式を満足していることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
Ｄ１／Ｄｄｏｅ＜２．０
ただし、Ｄ１は、前記回折光学素子と他のレンズとの距離を、Ｄｄｏｅは、前記回折光学素子の光ビーム進行方向の厚みをそれぞれ表す。
【請求項５】
前記回折光学素子は、樹脂製であることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記回折光学素子は、光軸に対して傾いて配置されていることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】
光走査装置は、入射光学系にアパーチャを有し、前記回折光学素子は光軸に対してアパーチャの開口部の狭い方向と同一の方向に傾いて配置されていることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載の第１光学系が保持する単一の部材には、同一の被走査面を走査するもう１つの光源と、もう１つの光源に対応する第１光学系を有し、偏向器の同一偏向面により同時に単一の被走査面を偏向走査することを特徴とするマルチビーム走査装置。
【請求項９】
光源部には複数の発光点を有し、偏向器の同一偏向面により同時に単一の被走査面を偏向走査することを特徴とする請求項８に記載のマルチビーム走査装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項７に記載の光走査装置、請求項８および請求項９に記載のマルチビーム走査装置のいずれかを電子写真の書込手段として用い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、第１光学系に回折光学素子が設けられている光走査装置、マルチビーム走査装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザプリンタや複写機のカラー化が急速に進んでいる。このため、これらの機器に用いられる光走査装置にも複数の感光体に対して一度に複数の走査線を形成できるものがユーザの高速化というニーズと合致してより望ましい。
【０００３】
このようなニーズを満足する方式としてはいくつかの方法が考えられるが、例えばＣＭＹＫに対応した４つの感光体を並べるタンデム方式などがある。
【０００４】
しかし、タンデム方式では、環境変動に対する画質安定性の向上が大きな課題となっている。この課題に対して有効な技術として、温度補正用のレンズを用いるものや、回折光学素子を用いるものがある。
【０００５】
例えば、入射光学系に負のパワーを有する樹脂製レンズを有することで温度変動により生ずる特性変動を補償する光走査装置として、特許文献１がある。入射光学系に、マルチステップ回折面を有する回折光学素子を有する走査光学系としては、特許文献２などがある。入射光学系に楕円状マルチステップ回折面を形成した回折光学素子を有することで温度変動により生ずる特性変動を補償する光走査装置として、特許文献３などがある。
【０００６】
（温度補正用レンズの例）
特許文献２や特許文献４には、第２光学系に温度補正レンズを有する走査光学系が開示されている。
【０００７】
温度変化に対して良好に補償されているが、光学的にレンズ間隔を短縮することが難しいため、第２光学系が大型化してしまうという課題がある。また、第２光学系は副走査方向のみにパワーを持たせるため、第１光学系でカップリングされた収束状態を変化させることは好ましくない。よって、温度補正レンズの主走査方向の形状精度も高精度が要求される。
【０００８】
（回折光学素子の例）
回折光学素子は、負の分散を有する光学素子とみなすことが可能で、環境温度変化による発振波長変化および形状変化による結像位置ずれを打ち消すような回折パワーを持たせることで走査光学系全体の温度補償を行い、画質安定性を向上させることが可能となる。特許文献２にはコリメートレンズ（第１光学系）にマルチステップ回折面を導入し、温度変動に起因する結像位置変動の補償が可能な光走査装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−００５１１１号公報
【特許文献２】特開２００７−２４１１８２号公報
【特許文献３】特開２００８−０３３２５１号公報
【特許文献４】特開２００２−２１４５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら特許文献４に関して、マルチステップ回折面を有するコリメートレンズが樹脂製であるため、コリメートレンズ自身の先膨張率が「７．０Ｘ１０Ｅ−５」となっている。
【００１０】
また、特許文献１から特許文献４は、第１光学系にパワーを有さない回折光学素子を配設し、温度変化による変動を補償することに関して示唆がなされていなく、第１光学系の小型化に関して改善の余地がある。
【００１１】
そこで、本発明は、第１光学系にパワーを有さない回折光学素子を配設することで温度変化による変動を補償する光走査装置、マルチビーム走査装置および画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、光源部から発光される光ビームを所望の集光状態に変換する第１光学系および前記第１光学系によって変換された前記光ビームを副走査方向に結像させて偏向器近傍で主走査方向に長い線像として結像させる第２光学系を有する入射光学系と、偏向された前記光ビームを被走査面に結像走査させる走査レンズを含む第３光学系とを有し、前記第１光学系は、光源に対応して設けられると共に、単一部材に保持される複数のレンズを有し、前記第１光学系は、少なくとも常温でパワーを持たない回折光学素子を有する光走査装置であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の光走査装置において、前記回折光学素子の少なくとも１つの面形状は、回折部のパワーと、屈折部のパワーとが相殺するように設定されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の光走査装置において、入射光学系に光束を分割する素子を有し、単一の光源からの光ビームが光束分割素子により複数の光ビームに分割され、複数の被走査面を偏向走査することを特徴とする。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の光走査装置において、第１光学系は、以下の条件式を満足していることを特徴とする。
Ｄ１／Ｄｄｏｅ＜２．０
ただし、Ｄ１は、前記回折光学素子と他のレンズとの距離を、Ｄｄｏｅは、前記回折光学素子の光ビーム進行方向の厚みをそれぞれ表す。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の光走査装置において、前記回折光学素子は、樹脂製であることを特徴とする。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の光走査装置において、前記回折光学素子は、光軸に対して傾いて配置されていることを特徴とする。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の光走査装置において、光走査装置は、入射光学系にアパーチャを有し、前記回折光学素子は光軸に対してアパーチャの開口部の狭い方向と同一の方向に傾いて配置されていることを特徴とする。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項に記載の第１光学系が保持する単一の部材には、同一の被走査面を走査するもう１つの光源と、もう１つの光源に対応する第１光学系を有し、偏向器の同一偏向面により同時に単一の被走査面を偏向走査するマルチビーム走査装置であることを特徴とする。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載のマルチビーム走査装置において、光源部には複数の発光点を有し、偏向器の同一偏向面により同時に単一の被走査面を偏向走査することを特徴とする。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、請求項１から請求項７に記載の光走査装置、請求項８および請求項９に記載のマルチビーム走査装置のいずれかを電子写真の書込手段として用いる画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、第１光学系にパワーを有さない回折光学素子を配設することで温度変化による変動を補償しながら第１光学系の小型化が可能な光走査装置、マルチビーム走査装置および画像形成装置を提供することを目的としている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、第１光学系にパワーを有さない回折光学素子を配設することで温度変化による変動を補償しながら第１光学系の小型化することを第１の目的としている。
【００２４】
また、光偏向器の小型化や、マルチビームによる光偏向器である回転多面鏡の回転数低下による消費電力の低下など、環境を考慮した光走査装置の実現、及び、前記説明の目的を達成する画像形成装置の実現を、第２の目的としている。
【００２５】
上記第１の目的、および、第２の目的を少なくとも達成する本発明の好適な実施について、実施の形態を用いて次に説明していく。
以下に記載する実施の形態は、これに限定されることはなく、当業者が容易に想到できる範囲内において、種々の変形、修正を可能とする。
【００２６】
本実施形態の光走査装置について図１および図２を用いて説明する。
図１に示す本実施形態の光走査装置は、その構成の一例として、光源１０１、アパーチャ１０２、カップリングレンズ１０３、回折光学素子１０４、ポリゴンミラー１０５、シリンドリカルレンズ１０６、第１走査レンズ１０７、第２走査レンズ１０８、防塵ガラス１０９、および、被走査面１１０を有する。
【００２７】
光源１０１としての半導体レーザから放射された発散性の光束は、カップリングレンズ１０３と回折光学素子１０４を有する第１光学系において、以後の光学系に適した光束形態に変換される。
【００２８】
第１光学系により変換された光束形態は、平行光束であることも、弱い発散性あるいは弱い集束性の光束であることもできる。カップリングレンズ１０３は、光軸方向および主走査対応方向・副走査対応方向に調整可能であり、調整により前記「所望の光束形態」に調整される。
【００２９】
回折光学素子１０４は、カップリングレンズ１０３より偏向器側に配置されている。本実施形態では、回折光学素子１０４にマルチステップ回折面形状を設け、温度変化の補正を行っている。光源部は２つ設けられ、それぞれ２つの発光点を有するＬＤアレイを用いている。つまり、１つの被走査面を４本のビームで同時に走査可能である。
【００３０】
それぞれのＬＤアレイは、光軸中心に約５７度回転して各々６００ｄｐｉの解像度に対応したピッチで走査しており、２つのＬＤにより被走査面上で１２００ｄｐｉの解像度に対応したピッチで走査している。
【００３１】
また、図２に示すように、第１光学系のカップリングレンズ１０３と回折光学素子１０４は、共に同一の部材に保持されている。カップリングレンズ１０３からの光束は、シリンドリカルレンズ１０６により副走査方向に集光され、ポリゴンミラー１０５を回転させる回転多面鏡（光偏向器）の偏向反射面に、主走査方向に長い線像の状態で入射する。
【００３２】
偏向反射面により反射された光束は、ポリゴンミラー１０５の等速回転とともに等角速度的に偏向され、第３光学系としての走査光学系を透過して、被走査面１１０上に結像する。これにより、偏向光束は、被走査面１１０上に光スポットを形成し、被走査面１１０の光走査を行う。本実施形態では、第３光学系の２本の走査レンズ（第１走査レンズ１０７、第２走査レンズ１０８）は、ともに樹脂製であり、ガラス製走査レンズ（防塵ガラス１０９）に比較して環境温度変動時の収縮膨張が大きい。樹脂製の回折光学素子は、より低コストで複雑な回折面を形成可能となる。
【００３３】
（マルチステップ回折面）
マルチステップ回折面について説明する。
前記回折光学素子は、入射面にマルチステップ回折面、射出面は平面からなり、素子全体としてはパワーを有していない。第１光学系は、カップリングレンズと回折光学素子とで、半導体レーザから出射された光束を略平行光とする。カップリングレンズは、両面とも回転対称非球面形状である。
【００３４】
図１に搭載された回折光学素子は、図３に示すように、回折面が階段状に形成されてなるマルチステップ型である。このようなマルチステップ型とするためには、回折面の「回折部」（仮想の第１の面）のパワーと「屈折部」（仮想の第２の面）のパワーを、絶対値が等しく異符号のものとすればよい。
【００３５】
こうして得られる回折面はマルチステップ型となる。このような構造を取ると、回折面と基準軸との関係はどこでもほぼ直角となり、計測が容易になるばかりでなく、加工も非常にしやすいという利点がある。
【００３６】
さらに、得られた回折面はノンパワーであるから、反対側の面に対する面間偏心があってもそれによる影響が極めて少なく、加工精度に対する要求レベルも低く抑えることが可能となる。また、マルチステップ型であれば、シェーパー加工を採用することで加工時間の短縮化も図ることができる。加工時間の短縮化は、加工時における熱の発生の低減など副次的なメリットも派生し、高精度のパワー回折面を得るのに好ましい。
【００３７】
また、レンズそのもののパワーは入射面と射出面のパワーの合成として与えられるが、一方の面がノンパワーでも反対側のパワーを適切に設定することで、所望のレンズパワーを得ることができる。本実施形態では反対側の面をノンパワーとし、回折光学素子全体のパワーもノンパワーとしている。
【００３８】
回折部（第１の面）は光軸と垂直な面における光軸からの主走査方向・副走査方向の距離をそれぞれＹ,Ｚとおくと、この第１の面の位相関数φ（Ｙ,Ｚ）は、次の（１）式で示される。なお、光軸上の点をＹ＝Ｚ＝０とする。
φ（Ｙ,Ｚ）＝Ｃｙ・Ｙ2 ＋Ｃｚ・Ｚ2 …………………………（１）
ここでは、Ｃｙ＝ −９．６２１４７８Ｅ−０４、Ｃｚ＝ −２．５１０７４８Ｅ−０２である。
【００３９】
実際には、位相関数が設計波長の２π倍となるところで折り返されており、具体的には設計波長６５５ｎｍのとき段差の高さは１．２４２μｍとなる。
【００４０】
屈折部（第２の面）は、主走査方向・副走査方向の曲率半径の異なる放物面形状である。
本実施形態では、Ｒｙ＝ −２７４、Ｒｚ＝ −１０．５としている。
このため、回折光学素子の回折面（第３の面）における複数の回折溝は、光軸を中心とする楕円状で階段状となる（図３参照）。すなわち、カップリングレンズ２の回折面には、複数の回折溝がマルチステップ状に形成されている。
【００４１】
ところで、回折面を、屈折面の面形状を適切な段差及びピッチで折り返した形状とすると、レンズの周辺部に向かって上記ピッチが徐々に小さくなるため、回折面を成形するための金型の製作が難しい。
【００４２】
しかしながら、互いに逆向きのパワーを有する第１の面と第２の面とを合成して回折面を作成すると、輪帯面は基準軸に対して垂直に近づき、形状測定を行うのが容易になる。特にマルチステップ回折面では、輪帯面は基準軸に対して垂直である。
ここで、基準軸とはレンズの両面の面形状表現式の原点を結んだ直線のことをさす。
【００４３】
本実施形態の回折光学素子１０４では、主走査方向・副走査方向ともに環境温度が変化したときの結像位置ずれを補償するように回折パワーを設定している。図４および図５にあるように１０℃から６０℃に変化したときも、主走査方向・副走査方向共に結像位置ずれが０．１ｍｍ以下と非常に小さくなっている。
【００４４】
本実施形態では、回折溝を楕円状としたが、例えば主走査方向の温度補償に最適な回折パワーを有する同心円状回折溝とすることもできる。このようにすることで、金型加工の加工が容易になり、より低コストに回折光学素子を提供することができる。
【００４５】
また、本実施形態では、ノンパワー回折光学素子を含めてコリメート調整可能なＬＤユニットとすることで、温度補償回折光学素子の主走査方向の形状精度を緩くでき、低コストに製造できる。
【００４６】
さらに、本実施形態では、回折部のパワーと屈折部のパワーが相殺されるマルチステップ回折面を用いることで、入射面と射出面の相対偏心の影響を受けにくくなるので、低コストに製造できる。
【００４７】
（２ＬＤ交差方式光源ユニット）
本実施形態の光源ユニットを図６により説明する。
図６（ａ）に示すように、本実施形態の光源ユニットは、光源１１、１２は半導体レーザであって、それぞれ単一の発光点を持つ。光源１１、１２から放射された各ビームは、カップリングレンズ２１、２２によりカップリングされる。カップリングされた各ビームの形態は、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。
【００４８】
光源１１、１２とカップリングレンズ２１、２２と２つの回折光学素子は、１つのＬＤベース２０１に接着等で固定されており、このＬＤベース２０１は、ホルダ２０２にネジ２０３等で固定されている。また、ホルダ２０２には円筒状の光出射部が設けられており、この円筒状の光出射部を、光走査装置のハウジングのフレーム２０４に設けた穴に嵌合することにより、光源部２００がフレーム２０４に支持される。
【００４９】
図６（ｂ）、図６（ｃ）に示すように、回折光学素子１０４は、副走査方向に傾けて固定され、傾ける方向は、アパーチャ部材１０２の開口の短い方向である副走査方向と合わせるのが好ましい。回折光学素子１０４による反射光がＬＤで再度反射したとしても、アパーチャ１０２の開口の内側に戻りにくくなり、画像の劣化を防ぐことができるためである。
【００５０】
また、本実施形態の回折光学素子１０４は、常温ではパワーを有さないため、第１光学系内での配置の自由度が高い。このため、カップリングレンズと回折光学素子の間隔を２ｍｍとしており、温度補正レンズを用いた場合に比較して第１光学系を小型に構成することができる。
より好ましくは下記の条件式（２）を満足するのが良い。
Ｄ１／Ｄｄｏｅ＜２．０…………………………（２）
ただし、Ｄ１は、前記回折光学素子と他のレンズとの距離を、Ｄｄｏｅは前記回折光学素子の光ビーム進行方向の厚みをそれぞれ表す。
【００５１】
上記の条件式（２）は、第１光学系の小型化に関する条件式であり、２．０を超えると第１光学系が大型化してしまう。なお、本実施形態では１．０である。
【００５２】
ＬＤ素子の波長ばらつきは±１０ｎｍ程度と素子内の発光点間ばらつきと比較して数倍大きく、回折レンズは波長差による結像位置ずれが生じるため、このばらつきは無視できない問題である。
【００５３】
しかし、常温でパワーを有さない回折光学素子を用いた場合には、ＬＤの波長がそれぞれ異なっていても、発振波長に応じてそれぞれを所望の光束に変換することが可能である。このように、本発明は、ＬＤ合成によるマルチビーム光走査装置で特に有効である。
【００５４】
図６に示す構成の光源部では、カップリングレンズ２１、２２の光軸は、ポリゴンミラーの偏向反射面２０５上の一点Ｐで交差するように主走査方向に微小角をなすように構成され、光源１１、１２から放射された光ビームＢ１，Ｂ２はこの光軸に沿って伝播される。
【００５５】
また、複数の発光点を有する半導体レーザアレイ（ＬＤアレイ）を用いることもできる。半導体レーザアレイを用いる場合、光走査装置に搭載される光学素子によっては、被走査面上で所望のビームピッチを達成するために、光軸を中心に主走査方向に角度θ傾けて用いてもよい。
【００５６】
また、本実施形態ではコバ面からの紫外光の透過率が３０％以上透過するようにコバ面を形成しているため、前記調整を実施したコリメートレンズはＬＤユニット上にＵＶ硬化性樹脂を用いて接着することが可能である。このような構成とすることで、部品が少なく低コストな調整が可能である。
【００５７】
１つの素子に複数の発光点を有するＬＤアレイを用いたマルチビーム光走査装置では、通常ＬＤアレイの発光点間隔（例えば３０μｍ）が被走査面で書込解像度（例えば１２００ｄｐｉ）のピッチに対応した光源における間隔より広い。このため、ＬＤアレイを光軸中心に回転し、発光点が所望のピッチとなるように調整して光源部に設置する。この時、ＬＤの非点隔差により主走査方向の見かけの発散角が狭くなり、アパーチャにおける主走査方向のプロファイルが劣化し、ビームスポット径深度も狭くなってしまう。
【００５８】
本実施形態によれば、２ＬＤ交差方式マルチビームまたはＬＤＡ方式マルチビームによって、高速・高密度化ポリゴンミラー低回転化による環境負荷低減と成し得る。
【００５９】
本実施形態の光走査装置において適用する位相差ポリゴンついての構成の一例については図７、位相差ポリゴンついての書込みタイミングの一例については、図８に示す。
【００６０】
（光束分割方式）
光束分割方式の構成例を図９に示す。光束分割素子の構成例を図１０に示す（両者の説明は、特開２００８−３３２５１号公報の図２および図４を参照）。
【００６１】
光束分割方式および回折レンズによる温度補償を組み合わせたとき、回折光学素子は、樹脂で成形される。樹脂の成形品は、低コストな工法を用いることが可能であるが、一般に形状誤差がガラスより大きい。
【００６２】
回折レンズを光束分割素子移行に配置した場合は、回折レンズの主走査方向の形状誤差をキャンセルする方法がないため、所望の光束状態からのずれが生じ、主走査方向の結像位置ずれとして画像に影響を及ぼす。
【００６３】
しかし、本実施形態のように、第１光学系に温度補償のための回折光学素子を配設し、回折光学素子を含めて所望の高速状態とすることで、回折光学素子に要求される形状誤差の許容量を大きくすることができ、ひいては、回折光学素子をより低コストに製造することが可能となる。つまり、本実施形態では、上記光束分割方式の走査光学装置に用いるとより効果的である。また、光束分割方式を組み合わせ、光束分割方式の素子製造ばらつきの影響を受けにくくすることができる。
【００６４】
（走査レンズ）
本実施形態の走査光学系は、２枚の走査レンズからなる。いずれも樹脂製のレンズであり、環境変動による膨張収縮量はガラス製のレンズより大きい。
【００６５】
しかし、射出成形により作られるため、面形状の自由度が高く特殊面を用いることが可能である。近年の高画質な画像形成装置に対応した走査光学系には必須である。
【００６６】
本実施形態の特殊面について説明する。
【００６７】
第１走査レンズの第２面は回転対称非球面である。
ここで用いられる非球面は、近軸曲率半径の逆数（近軸曲率）をＣ、光軸からの高さをＨとするとき、以下の式（３）で定義される。
【数１】
2009294305.tif 000003
第１走査レンズの第１面、および、第２走査レンズの第１面と第２面はそれぞれ特殊トロイダル面である。
【００６８】
特殊トロイダル面は、主走査方向のレンズ高さに応じて副走査方向の曲率が変化する面である。
図１１に面形状式を示す。
Ｒｙは、主走査方向の近軸曲率半径を、Ｒｚは、副走査方向の近軸曲率半径をそれぞれ表す。
【００６９】
本実施形態の回折レンズによる効果を図４および図５を用いて説明する。
【００７０】
図４（ａ）に本実施形態の被走査面における第１の温度変化時の主走査方向結像位置変化量を示す。横軸に像高、縦軸に結像位置変化量を表している。
図より明らかなように、１０〜６０ｄｅｇの範囲内で結像位置変化は０．２０ｍｍ以内であり、十分に温度補償がなされている。図５は、横軸に環境温度、縦軸に結像位置変化量を表している。
図４（ｂ）にて従来例との比較を行う。回折レンズを用いなかった場合の主走査方向結像位置変化量は約２．００ｍｍに達し、良好な結像性能を維持することは難しい。
図４（ｃ）に本実施形態の被走査面における第２の温度変化時の主走査方向結像位置変化量を示す。横軸に像高、縦軸に結像位置変化量を表している。
【００７１】
本実施形態に係る光走査装置において、光源を、例えば、複数の発光点を有する半導体レーザアレイや、単数の発光点もしくは複数の発光点を有する光源を複数用いたマルチビーム光源装置とし、複数の光ビームを感光体表面に同時に走査するように構成するとよい。
【００７２】
こうすることにより、高速化、高密度化を図った光走査装置および画像形成装置を構成することができ、かかる光走査装置および画像形成装置を構成した場合も、これまで説明してきた効果と同様の効果を得ることができる。図１２、図１３および図１４は、マルチビーム光源装置を構成する光源ユニットの例を示す。
【００７３】
図１２において、半導体レーザ４０３、４０４は、各々ベース部材４０５の裏側に形成した図示しない嵌合孔に個別に嵌合されている。嵌合孔は、主走査方向に所定角度、本実施形態では約１．５°微小に傾斜していて、この嵌合孔に嵌合された半導体レーザ４０３、４０４も主走査方向に約１．５°傾斜している。半導体レーザ４０３、４０４は、その円筒状ヒートシンク部４０３１、４０４１に切り欠きが形成されていて、押え部材４０６、４０７の中心丸孔に形成された突起４０６１、４０７１を上記ヒートシンク部の切り欠き部に合わせることによって発光源の配列方向が合わせられている。押え部材４０６、４０７はベース部材４０５にその背面側からネジ４１２で固定されることにより、半導体レーザ４０３、４０４がベース部材４０５に固定されている。また、コリメートレンズ４０８、４０９は各々その外周をベース部材４０５の半円状の取り付けガイド面４０５４，４０５５に沿わせて光軸方向の調整を行い、発光点から射出し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ている。
【００７４】
なお、本実施形態では、各々の半導体レーザからの光線が主走査面内で交差するように設定するため、光線方向に沿って嵌合孔４０５１、４０５２および半円状の取り付けガイド面４０５４，４０５５を傾けて形成している。ベース部材４０５の円筒状係合部４０５３をホルダ部材４１０に係合し、ネジ４１３を貫通孔４１０２に通してネジ孔４０５６、４０５７に螺合することによって、ベース部材４０５がホルダ部材４１０に固定され、光源ユニットを構成している。
【００７５】
上記光源ユニットのホルダ部材４１０は、その円筒部４１０１が光学ハウジングの取り付け壁４１１に設けた基準孔４１１１に嵌合され、取り付け壁４１１の表側よりスプリング６１１を挿入してストッパ部材６１２を円筒部突起４１０３に係合することで、取り付け壁４１１の裏側に密着して保持され、これによって上記光源ユニットが保持されている。スプリング６１１の一端を取り付け壁４１１の突起４１１２に引っ掛け、スプリング６１１の他端を光源ユニットに引っ掛けることで、光源ユニットに円筒部中心を回転軸とした回転力を発生している。この光源ユニットの回転力を係止するように設けた調節ネジ６１３を具備していて、この調節ネジ６１３により、光軸の周りであるθ方向にユニット全体を回転しピッチを調節することができるように構成されている。光源ユニットの前方にはアパーチャ４１５が配置され、アパーチャ４１５には半導体レーザ毎に対応したスリットが設けられ、光学ハウジングに取り付けられて光ビームの射出径を規定するように構成されている。
【００７６】
図１３は、光源ユニットの第２の実施形態を示す。図１３において、４個の発光源を持つ半導体レーザ７０３からの各光ビームは、ビーム合成手段を用いて合成するように構成されている。符号７０６は押え部材、７０５はベース部材、７０８はコリメートレンズ、７１０はホルダ部材をそれぞれ示している。この実施の形態では光源としての半導体レーザ７０３は１個であり、これに応じて押え部材７０６が１個である点が図１２に示す実施の形態と異なっており、他の構成は基本的に同じである。
【００７７】
本実施形態によれば、アパーチャの開口部の狭い方向と同一の方向に傾いることで、傾け量を低減し、より高画質な光走査装置とすることができる。
【００７８】
図１４は、図１３に示す例に準じる構成のものであって、４個の発光源を持つ半導体レーザアレイ８０１からの光ビームを、ビーム合成手段を用いて合成する例を示している。基本的な構成要素は図１２、図１３と同様であるから、ここでは説明を省略する。図１６には、上述した実施形態の態様で実施を行った例を示す。
【００７９】
次に、本発明に係る光走査装置を用いた画像形成装置の一実施形態を図１５を参照しながら説明する。本実施形態は、本発明に係る光走査装置をタンデム型フルカラーレーザプリンタに適用した例である図１５において、装置内の下部側には水平方向に配設された給紙カセット１３から給紙される記録材（例えば転写紙）Ｓを搬送する搬送ベルト１７が設けられている。
【００８０】
この搬送ベルト１７上にはイエロー（Ｙ）用の感光体７Ｙ，マゼンタ（Ｍ）用の感光体７Ｍ，シアン（Ｃ）用の感光体７Ｃ及びブラック（Ｋ）用の感光体７Ｋが、転写紙Ｓの搬送方向上流側から下流側に向けて順に等間隔で配設されている。なお、以下、符号に対する添字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを適宜付けて区別するものとする。これらの感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋは全て同一径に形成されたもので、その周囲には、電子写真プロセスにしたがって各プロセスを実行するプロセス部材が順に配設されている。感光体７Ｙを例に採れば、帯電チャージャ８Ｙ、光走査装置９の光走査光学系６Ｙ、現像装置１０Ｙ、転写チャージャ１１Ｙ、クリーニング装置１２Ｙ等が順に配設されている。なお、他の感光体７Ｍ，７Ｃ，７Ｋに対しても同様である。
【００８１】
本実施形態では、感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋの表面を各色毎に設定された被走査面（または被照射面）とするものであり、各々の感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋに対して光走査装置９の光走査光学系６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋが１対１の対応関係で設けられている。但し、光偏向器５と、該光偏向器５に近い側の走査結像レンズＬ１は、４つの光走査光学系６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋで共通使用しており、感光体（被走査面）７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋに近い側の走査結像レンズＬ２は各光学系にそれぞれ設けられている。なお、複数の光源装置やカップリングレンズ、アパーチャ、シリンドリカルレンズ等の偏向器前光学系の図示は省略している。
【００８２】
搬送ベルト１７は駆動ローラ１８と従動ローラ１９に支持されて図中の矢印の方向に回転され、その周囲には、感光体７Ｙよりも上流側に位置させてレジストローラ１６と、ベルト帯電チャージャ２０が設けられ、感光体７Ｋよりもベルト１７の回転方向下流側に位置させてベルト分離チャージャ２１、ベルト除電チャージャ２２、ベルトクリーニング装置２３等が順に設けられている。また、ベルト分離チャージャ２１よりも転写紙搬送方向下流側には加熱ローラ２４ａと加圧ローラ２４ｂからなる定着装置２４が設けられ、排紙トレイ２６に向けて排紙ローラ２５で結ばれている。
【００８３】
このような概略構成のレーザプリンタにおいて、例えば、フルカラーモード（複数色モード）時であれば、各感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋを帯電チャージャ８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋで帯電した後、各感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋに対してＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ用の各色の画像信号に基づき光走査装置９の各々の光走査光学系６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋによる光ビームの光走査で、各感光体表面に、各色信号に対応した静電潜像が形成される。これらの静電潜像は各々の対応する現像装置１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０ＫでＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各色のトナーにより現像されてトナー像となる。
【００８４】
この画像形成プロセスにタイミングを合わせて給紙カセット１３内の転写紙Ｓが給紙ローラ１４と搬送ローラ１５により給紙され、レジストローラ１６により搬送ベルト１７に送り出される。搬送ベルト１７に給紙された転写紙Ｓは、ベルト帯電チャージャ２０の作用により搬送ベルト１７に静電的に吸着されて感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋに向けて搬送され、各感光体７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ上の画像が転写紙Ｓ上に順次転写されることにより重ね合わせられ、転写紙Ｓ上にフルカラー画像が形成される。このフルカラー画像が転写された転写紙Ｓはベルト分離チャージャ２１により搬送ベルト１７から分離されて定着装置２４に搬送され、定着装置３４でフルカラー画像が転写紙Ｓに定着された後、排紙ローラ２５により排紙トレイ２６に排紙される。上記画像形成装置の光走査光学系５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋを、前述の実施形態に係る光走査装置とすることで、十分に小型でありながら高品位な画像再現性が確保できる画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】光走査装置の一例を示す構成図である。
【図２】ＬＤＡ合成の一例を示す図である。
【図３】マルチステップ回折面の一例を示す図である。
【図４】（ａ）は、被走査面における第１の温度変化時の主走査方向結像位置変化量を示す。（ｂ）は、従来例との比較を示す。（ｃ）は、被走査面における第２の温度変化時の主走査方向結像位置変化量を示す。
【図５】被走査面における温度変化時の横軸に環境温度、縦軸に結像位置変化量を示す図である。
【図６】入射光学系の構成の一例を示す図である。
【図７】位相差ポリゴンの構成の一例を示す図である。
【図８】位相差ポリゴンの書込タイミングの一例を示す図である。
【図９】光束分割方式の構成の一例を示す図である。
【図１０】光束分割素子の構成の一例を示す図である。
【図１１】面形状式を示す図である。
【図１２】マルチビーム光源装置を構成する光源ユニットの一例を示す第１の図である。
【図１３】マルチビーム光源装置を構成する光源ユニットの一例を示す第２の図である。
【図１４】マルチビーム光源装置を構成する光源ユニットの一例を示す第３の図である。
【図１５】画像形成装置の構成の一例を示す図である。
【図１６】本発明にかかる実施形態の態様で実施を行った数値実施例を示す。
【符号の説明】
【００８６】
１０１    光源
１０２    アパーチャ
１０３    カップリングレンズ
１０４    回折光学素子
１０５    ポリゴンミラー
１０６    シリンドリカルレンズ
１０７    第１走査レンズ
１０８    第２走査レンズ
１０９    防塵ガラス
１１０    非走査面
【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】
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