JP4636736B2 - 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に該走査光学装置を構成する各要素を適切に設定することにより、被走査面上における複数の光束の結像点の主走査方向の位置ずれを軽減し、コンパクトで高精細な印字が可能な、例えばレーザビームプリンターやデジタル複写機等の装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりレーザビームプリンター（ＬＢＰ）やデジタル複写機等の画像形成装置に用いられる走査光学装置においては画像信号に応じて光源手段から光変調され射出した光束を入射光学手段を介して、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る光偏向器により周期的に偏向させ、ｆθ特性を有する走査光学手段によって感光性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状に収束させ、その面上を光走査して画像記録を行なっている。
【０００３】
近年、画像形成装置の高性能化及び高機能化に伴い、高速化への要求が高まってきており、この要求に答えるため、複数の発光部（光源）を有する光源手段を用いる走査光学装置が種々と提案されている。
【０００４】
例えば特開平９−５４２６３号公報では光源として１個のチップから一直線上に並んだ複数本のレーザ光（光束）を射出するマルチビームレーザーチップを光源手段としている。
【０００５】
また同時に装置全体の小型化に対する要求も高まっており、例えば主走査方向において偏向手段へ向かう光束を収束させることにより、小型化を図った走査光学装置も種々と提案されている。
【０００６】
例えば特開平５−０４５５８０号公報では光源装置からの光束を被走査面の後方に設定された自然収束点に向かって収束する収束光束にする第１の集光光学系を用いることによって装置全体の小型化を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら発光部（光源）を複数個有する光源手段と、偏向手段として回転多面鏡が用いられている走査光学装置では、入射光学手段が収束系もしくは発散系になっている場合、主走査方向に対して被走査面上の走査開始位置が各々揃うように各発光部ごとに走査を開始するタイミングを適切に決めても、主走査方向に対する各発光部の像点の相対的な位置関係は走査中にずれてくるという問題点がある。
【０００８】
これは偏向手段が回転多面鏡であるため、該回転多面鏡が回転するに従い反射点が光軸に対し前後し、この結果、各発光部の入射光学手段における像点の位置関係が変化してしまうからである。
【０００９】
以下、上記の現象について図１４〜図１６を用いて説明する。図１４〜図１６は各々偏向手段としての回転多面鏡を回転したときの像点の移動の仕方を示した説明図である。尚、説明を簡単にするために３つの発光部（光源手段）と開口絞りとを含む入射光学手段、そして回転多面鏡のみの構成で考え、光軸上において３つの発光部側から回転多面鏡を見たとき、左側の発光部を発光部ａ、右側の発光部を発光部ｂ、光軸上の発光部を発光部ｃとする。更に走査の開始側を正（＋）の像高、走査終了側を負（−）の像高とし、回転多面鏡は発光部ａの像点が発光部ｂの像点よりも常に高い像高になる方向に回転するものとする。
【００１０】
今、偏向手段として用いる回転多面鏡は円筒ではないので回転中心から周辺部までの距離は角度によって異なる。このため発光部ｃから射出する光束の主光線の反射点の位置は回転多面鏡が回転するに従い、各偏向面毎に光軸上を往復することになる。
【００１１】
またある１偏向面上における反射点の移動は回転多面鏡の回転角に対し、直線的な変化はせず放物線的な変化をし、偏向面上の両端側で反射するとき、反射点は発光部に近づき、逆に偏向面の中央部分では反射点は発光部から遠ざかる。このため、例えば発光部ａの像点の位置に発光部ｂの像点の位置を合わせるように回転多面鏡の角度を補正しようとすると、像高が高いときは補正前の反射点に対し、より発光部に近い位置で反射することになるため補正角は相対的に少なめで済み、逆に像高が低いときには発光部から遠ざかった位置で反射することになるため補正角を多めにする必要がある。
【００１２】
なぜならば回転多面鏡の回転角度が同じ場合、偏向面の純粋な回転による物点の移動は像高の高低によらずほぼ同じであるのに対し、平行移動分は像高に応じて異なり、更に平行移動によって反射点が移動すると、その像点は反射点が光源側に移動した距離分だけ元の射出方向に像点は遠ざかり、それに加えて更に同じ距離分、今度は反射点の移動方向と同方向に移動するからである。
【００１３】
このため発光部ｂの補正像点は像高が正のときにはこの分だけ像高がより高く、逆に像高が負のときにはこの分だけ像高が低くなる。よって最終的な補正角度は像高が高いときには小さく、低くなるにつれて大きくなっていく。よって走査中の補正角度を一定にすると主走査方向に対する各発光部の入射光学手段による像点の相対的な位置関係が変化してしまう。
【００１４】
当然、入射光学手段の像点の補正角度が上記のように変化する以上、走査光学手段を含む光学系においても発光部ａ，ｂの像点を一致させるための補正角度は同様に変化していく。しかも走査光学手段の部分倍率が像高によって異なっていると、更にこの分が上乗せされてしまう。この結果、走査中の補正角度を一定にすると走査方向に対する各発光部の像点の相対的な位置関係は変化していく。
【００１５】
本発明は光源手段として複数の発光部を有するマルチ半導体レーザー、そして偏向手段として回転多面鏡を用いる走査光学装置において、該走査光学装置を構成する各要素を適切に設定することにより、被走査面上における複数の光束の結像点の主走査方向の位置ずれを軽減し、コンパクトで高精細な印字が可能な走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の走査光学装置は、複数の発光部を有するマルチ半導体レーザーと、前記複数の発光部から射出された複数の光束を回転多面鏡に導光する入射光学手段と、前記回転多面鏡の偏向面により偏向された複数の光束を被走査面に結像させる走査光学手段と、を有する走査光学装置において、
主走査断面内において、前記入射光学手段から前記回転多面鏡に導光される光束は、収束光束であり、
W／｜d1・β｜≦１．１６×１０ -3
（Ｈａ−Ｈｂ）／Ｌ・ｆ≦１５．２［μｍ］
Ｈａ＝−０．５・ｒｐ・β・W／Ｌ・｛ｔａｎ（θａ）／ｃｏｓ（θａ）｝・ｓｉｎ（Ψａ）
Ｈｂ＝−０．５・ｒｐ・β・W／Ｌ・｛ｔａｎ（θｂ）／ｃｏｓ（θｂ）｝・ｓｉｎ（Ψｂ）
Ψａ：印時開始時の前記偏向面にて偏向される前の光束と前記偏向面にて偏向された後の光束との成す主走査方向の角度
Ψｂ：印時終了時の前記偏向面にて偏向される前の光束と前記偏向面にて偏向された後の光束との成す主走査方向の角度
Ｌ ：前記回転多面鏡の偏向面上の光束の反射点から前記入射光学手段の自然収束点までの距離
ｆ ：前記走査光学手段のｆθ係数
θａ：前記入射光学手段の光軸が前記回転多面鏡の偏向面の中央で交わるときを基準としたときの印時開始時の偏向面の偏向角
θｂ：前記入射光学手段の光軸が前記回転多面鏡の偏向面の中央で交わるときを基準としたときの印時終了時の偏向面の偏向角
W ：主走査方向における前記複数の発光部の全体の幅
β ：主走査方向における前記入射光学手段の横倍率
ｒｐ：前記回転多面鏡の内接円半径
d1：前記マルチ半導体レーザーから主走査方向における入射光学手段の前側主平面までの距離
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１７】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記走査光学装置は、
０．９２≦Ｌ／（ｆ・｜θａ−θｂ｜）
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１８】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記走査光学装置は、
ｒｐ／Ｌ≦０．１３４
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１９】
請求項４の発明の画像形成装置は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学装置で走査された光束によって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。
【００２０】
請求項５の発明の画像形成装置は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の走査光学装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【００２７】
尚、本明細書において偏向手段によって光束が反射偏向される方向を主走査方向、走査光学手段の光軸及び主走査方向と直交する方向を副走査方向と定義する。
【００２８】
同図において１は光源手段であり、複数の発光部（本実施形態では２つだが３つ以上でも良い。）１ａ，１ｂを有する、例えばマルチ半導体レーザーより成っている。複数の発光部１ａ，１ｂは光軸に対して垂直な平面上に存在しており、複走査面上で成す走査線の副走査方向（子線方向）の間隔は複数の発光部１ａ，１ｂを近づけることが困難な為、光軸を中心に該光源手段１を回転させることにより、複数の発光部１ａ，１ｂ間を所望の間隔にしている。
【００２９】
３は開口絞りであり、光源手段１から射出した複数の発散光束を各々所望の最適なビーム形状に形成している。２は集光レンズ（コリメーターレンズ）であり、開口絞り３で制限された複数の光束を各々収束光束に変換している。４はシリンドリカルレンズ部であり、副走査方向に所定のパワーを有する単一のシリンドリカルレンズを有し、集光レンズ２から射出した複数の光束を後述する光偏向器の偏向面上付近に導光して副走査断面内において各々結像（主走査断面においては長手の線像）させている。尚、コリメーターレンズ２、開口絞り３、シリンドリカルレンズ部４等の各要素は入射光学手段１１の一要素を構成している。
【００３０】
５は偏向手段としての光偏向器であり、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成り、モータ等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。６はｆθ特性を有する走査光学手段（ｆθレンズ系）であり、正のパワーを有する第１の光学素子６ａと、主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有する第２の光学素子６ｂとを有している。走査光学手段６は副走査断面内において偏向面５ａと被走査面７との間を共役関係にすることにより、偏向面の倒れを補正している。７は被走査面としての感光ドラム面（記録媒体面）である。
【００３１】
本実施形態において画像情報に応じて光源手段１から光変調され射出した複数の発散光束は開口絞り３によってその光束断面の大きさが制限され、集光レンズ２により各々収束光束に変換され、シリンドリカルレンズ部４に入射する。シリンドリカルレンズ部４に入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては収束して光偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像（主走査方向の長手の線像）として結像する。そして光偏向器５の偏向面５ａで反射偏向された複数の光束は走査光学手段６により感光ドラム面７上にスポット状に結像され、該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面７上を該複数の光束で矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム面７上に画像記録を行なっている。
【００３２】
本実施形態では感光ドラム面上における複数の光束の主走査方向の走査開始位置が各々揃うように複数の発光部の発光するタイミングをずらしたとき、
Ｊmax≦１５．２［μｍ］ ‥‥‥（１）
（但し、
Ｊmax：走査終了時における主走査方向の各発光部の像点の相対的な最大位置ずれ量）
なる条件を満足するように各要素を設定している。
【００３３】
これにより本実施形態では感光ドラム面上における複数の光束の結像点の主走査方向の位置ずれを軽減することができ、コンパクトで高精細な印字が可能な走査光学装置を得ている。
【００３４】
上記条件式（１）は感光ドラム面上における複数の光束の主走査方向の走査開始位置が各々揃うように複数の発光部毎に走査を開始するタイミングをずらしたとき、走査終了時における主走査方向の各発光部の像点の相対的な最大位置ずれ量を規定したものである。
【００３５】
条件式（１）を外れると各発光部による印字位置が無視できない程ずれ、高精細な印字を実現できなく成ってくるので良くない。特に各発光部毎に副走査方向に走査線を描画したとき、各走査線の間隔がひどく偏った状態になるので良くない。
【００３６】
走査終了時のずれ量で規定しているのは部分倍率がない理想的な走査光学手段を用いた場合、走査開始時の位置を合わせた時、走査終了時のずれ量が走査中のずれ量の中で最大になるためである。
【００３７】
尚、本発明の走査光学装置において更に好ましくは次の諸条件（２）〜（４）のうち少なくとも１つの条件を満足させるのが良い。
【００３８】
（ア−１）
０．９２≦Ｌ／（ｆ・｜θｓ−θｅ｜） ……（２）
（但し、Ｌ ：回転多面鏡の偏向面から入射光学手段の自然収束点までの距離ｆ ：走査光学手段のｆθ係数
θｓ：入射光学手段の光軸が回転多面鏡の偏向面中央で交わるときを基準としたときの走査開始時の偏向面の偏向角［ｒａｄ］
θｅ：入射光学手段の光軸が回転多面鏡の偏向面中央で交わるときを基準としたときの走査終了時の偏向面の偏向角［ｒａｄ］）
なる条件を満足すること。
【００３９】
（ア−２）
Ｗ／｜ｄ１・β｜≦１．１６×１０-3 ‥‥‥（３）
（但し、
Ｗ ：主走査方向における複数の発光部全体の幅
ｄ１：光源手段から主走査方向における入射光学手段の前側主平面までの距離
β ：主走査方向における入射光学手段の横倍率）
なる条件を満足すること。
【００４０】
（ア−３）
ｒｐ／Ｌ≦０．１３４ ‥‥‥（４）
（但し、
ｒｐ：回転多面鏡の内接円半径
Ｌ ：回転多面鏡の偏向面から入射光学手段の自然収束点までの距離）
なる条件を満足することである。
【００４１】
尚、上記の自然収束点とは、コリメータレンズ以降の光学素子がない状態で、コリメータレンズから射出した光束が集光する集光点のことである。
【００４２】
上記条件式（２）は感光ドラム面における走査幅に対する回転多面鏡の偏向面から入射光学手段の自然収束点までの距離を規定したものである。
【００４３】
条件式（２）を外れて偏向面から入射光学手段の自然収束点までの距離が短くなると各発光部の位置合わせをする際の偏向面の角度ずらし量が大きくなり、このため偏向面の入射光学手段側への移動量が大きくなり、各発光部間の走査位置ずれを起こしやすくなるので良くない。
【００４４】
条件式（３）は各発光部から入射光学手段の主走査方向の主点を通る光線のうち、主走査方向に最も角度を大きくする各発光部と主点との成す角度と、入射光学手段の横倍率の関係とを規定したものである。
【００４５】
条件式（３）を外れると各発光部の位置合わせをする際の偏向面の角度ずらし量が大きくなり、このため偏向面の入射光学手段側への移動量が大きくなり、各発光部間の走査位置ずれを起こしやすくなるので良くない。入射光学手段の通常使用範囲内における横倍率に対し、更に上記角度ずらし量はほぼ逆比例するため、条件式（３）で規定している。
【００４６】
条件式（４）は偏向手段として用いている回転多面鏡の大きさ、特にここでは内接円半径と、偏向面から入射光学手段の自然収束点までの距離の関係を規定したものである。回転多面鏡の大きさが大きくなりすぎると、これに比例して偏向面の入射光学手段側方向への移動量が大きくなり、各発光部間の走査位置ずれを起こしやすくなる。但し偏向面から入射光学手段の自然収束点までの距離を長くすることによって偏向面の入射光学手段側方向への移動量の影響を抑えることができる。
【００４７】
条件式（４）を外れると各発光部間の走査位置ずれに対する偏向面の入射手段側方向への影響が大きくなり、各発光部間の走査位置ずれを起こしやすくなるので良くない。
【００４８】
本実施形態においては上記条件式（１）乃至（４）に限らず、以下の条件式（５）を満足させることによっても、上記の実施形態１と同様な効果を得ることができる。即ち、
（Ｈａ−Ｈｂ）／Ｌ・ｆ≦１５．２［μｍ］ ‥‥‥（５）
（但し、
Ｈａ＝−０．５・ｒｐ・β・Ｗ／Ｌ・｛ｔａｎ（θａ）／ｃｏｓ（θａ）｝・ｓｉｎ（Ψａ） ……（５ａ）
Ｈｂ＝−０．５・ｒｐ・β・Ｗ／Ｌ・｛ｔａｎ（θｂ）／ｃｏｓ（θｂ）｝・ｓｉｎ（Ψｂ）……（５ｂ）
Ψａ：走査開始時の偏向される前の光束と偏向後の光束との成す角度
Ψｂ：走査終了時の偏向される前の光束と偏向後の光束との成す角度
Ｌ ：回転多面鏡の偏向面から入射光学手段の自然収束点までの距離
ｆ ：走査光学手段のｆθ係数
θａ：入射光学手段の光軸が回転多面鏡の偏向面中央で交わるときを基準としたときの走査開始時の偏向面の偏向角
θｂ：入射光学手段の光軸が回転多面鏡の偏向面中央で交わるときを基準としたときの走査終了時の偏向面の偏向角
Ｗ ：主走査方向における複数の発光部全体の幅
β ：主走査方向における入射光学手段の横倍率
ｒｐ：回転多面鏡の内接円半径
なる条件を満足することである。
【００４９】
条件式（５）におけるパラメーターＨａ［式（５ａ）］は走査開始時における値である。即ち、各発光部の位置合わせをする際に発生する偏向面の入射光学手段側方向への移動がないと仮定して最も先行して走査を開始する発光部の走査開始時において回転多面鏡の偏向面中央で偏向する光束に対し、最も最後に走査を開始する発光部の走査開始時において回転多面鏡の偏向面中央で反射する光束を一致させるように偏向面の角度をずらしたとき、実際には偏向面の入射光学手段側方向への移動があるため、互いに平行に存在することになるが、このときの平行光束の距離を式（５ａ）で表わしている。
【００５０】
条件式（５）におけるパラメーターＨｂ［式（５ｂ）］はパラメーターＨａ［式（５ａ）］の走査終了時における値である。
【００５１】
そして条件式（５）は上記平行光束の離散距離が存在することによる像の位置ずれを補正するための偏向面の角度ずらし量の差に走査光学装置のｆθ係数を掛けることによって主走査方向の各発光部の像点の相対的な最大位置ずれ量を求め規定したものである。
【００５２】
条件式（５）を外れると各発光部による印字位置が次第にずれていき高精細な印字を実現できなくなるので良くない。特に各発光部毎に副走査方向に走査線を描画したとき、各走査線の間隔がひどく偏った状態になるので良くない。
【００５３】
本実施形態における走査光学手段６を構成する第１の光学素子６ａ及び第２の光学素子６ｂの非球面の形状は各光学素子面と光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査断面内において光軸に垂直な方向をＹ軸、副走査断面内において光軸に垂直な方向をＺ軸とすると、各々次のように表わせる。
【００５４】
主走査方向‥‥次式の１０次までの関数で表わされる非球面形状
【００５５】
【数１】
【００５６】
但し、Ｒは曲率半径、ｋ、Ｂ4、Ｂ6、Ｂ8、Ｂ10は非球面係数
（係数に添字ｕが付く場合、走査開始側
係数に添字１が付く場合、走査終了側）
副走査方向‥‥曲率半径がＹ軸方向に連続的に変化する球面形状
ｒ'＝ｒ(１＋Ｄ2Ｙ2＋Ｄ4Ｙ4＋Ｄ6Ｙ6＋Ｄ8Ｙ8＋Ｄ10Ｙ10)
但し、ｒは曲率半径、Ｄ2、Ｄ4、Ｄ6、Ｄ8、Ｄ10は非球面係数
（係数に添字ｕが付く場合、走査開始側
係数に添字１が付く場合、走査終了側）
表−１に本実施形態における光学配置を示し、表−２に本実施形態における入射光学手段の形状を示し、表−３（Ａ），（Ｂ）に本実施形態における走査光学手段の非球面係数を示し、表−４に本実施形態における各条件式（１）〜（５）に対する値を示す。
【００５７】
【表１】
【００５８】
【表２】
【００５９】
【表３】
【００６０】
【表４】
【００６１】
【表５】
【００６２】
本実施形態では表−４に示すように各条件式（１）〜（５）をすべて満足している。
【００６３】
図２は本実施形態における主走査方向の像面湾曲を示した図、図３は本実施形態における副走査方向の像面湾曲を示した図、図４は本実施形態におけるｆθ特性を示した図、図５は本実施形態における主走査方向のコマ収差を示した図、図６は本実施形態の走査開始位置合わせ後の主走査方向における相対的な走査位置ずれを示した図である。各図に示すように本実施形態では実用上問題の無いレベルまで補正されていることが分かる。図１３は偏向手段の偏向角に対する偏向面と入射光学手段の光軸との交点の移動量を示した図である。
【００６４】
このように本実施形態においては上記の条件式（１）〜（４）及び条件式（５）を満足させることにより、発光部１ａ，１ｂの主走査方向に対する走査位置ずれを軽減することができ、これによりコンパクトで高精細な印字を可能にしている。また本実施形態では入射光学手段１１から回転多面鏡５に導光される光束を収束光束とすることにより、装置全体の小型化を図っている。
【００６５】
尚、本実施形態では上記の条件式（１）〜（４）及び条件式（５）を全て満足させたが、条件式（１）、（５）のいずれか一方のみを満足させれば本発明の目的は達せられる。
【００６６】
［実施形態２］
図７は本発明の実施形態２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００６７】
本実施形態において前述の実施形態１と異なる点は入射光学手段１１の一要素を構成するシリンドリカルレンズ部を第１、第２のシリンドリカルレンズの２枚より構成したことと、走査光学手段の光学配置及び各レンズの形状を異ならせて形成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様である。
【００６８】
即ち、同図において７４はシリンドリカルレンズ部であり、凸の第１のシリンドリカルレンズ７４ａと凹の第２のシリンドリカルレンズ７４ｂとを有している。７６はｆθ特性を有する走査光学手段（ｆθレンズ系）であり、主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有する第１の光学素子７６ａ及び第２の光学素子７６ｂとを有している。
【００６９】
表−５（Ａ），（Ｂ）に本実施形態における光学配置を示し、表−６に本実施形態における入射光学手段の非球面係数を示し、表−７（Ａ），（Ｂ）に本実施形態における走査光学手段の非球面係数を示し、前記表−４に本実施形態における各条件式（１）〜（５）に対する値を示す。
【００７０】
【表６】
【００７１】
【表７】
【００７２】
【表８】
【００７３】
【表９】
【００７４】
【表１０】
【００７５】
本実施形態では前記表−４に示すように各条件式（１）〜（５）をすべて満足している。
【００７６】
図８は本実施形態における主走査方向の像面湾曲を示した図、図９は本実施形態における副走査方向の像面湾曲を示した図、図１０は本実施形態におけるｆθ特性を示した図、図１１は本実施形態における主走査方向のコマ収差を示した図、図１２は本実施形態の走査開始位置合わせ後の主走査方向における相対的な走査位置ずれを示した図である。各図に示すように本実施形態では実用上問題の無いレベルまで補正されていることが分かる。
【００７７】
このように本実施形態においては上記の条件式（１）〜（４）及び条件式（５）を全て満足させることにより、発光部１ａ，１ｂの主走査方向に対する走査位置ずれを軽減することができ、これによりコンパクトで高精細な印字を可能にしている。更に前述の実施形態１と同様に入射光学手段１１から回転多面鏡５に導光される光束を収束光束とすることにより、装置全体の小型化を図っている。
【００７８】
尚、本実施形態においても前述の実施形態１と同様に条件式（１）〜（４）及び条件式（５）を全て満足させたが、条件式（１）、（５）のいずれか一方のみを満足させれば本発明の目的は達せられる。
【００７９】
また本発明においては条件式（１）〜（５）のうちの少なくとも１つを満足させても所定の効果が得られる。
【００８０】
［画像形成装置］
図１７は、前述した実施形態１又は２の走査光学装置を用いた画像形成装置（電子写真プリンタ）の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。図１７において、符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７からコードデータＤｃが入力する。このコードデータＤｃは、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換される。この画像データＤｉは、各実施形態１、２で示した構成を有する光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット（走査光学装置）１００からは、画像データＤｉに応じて変調された光ビーム（光束）１０３が射出され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。
【００８１】
静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム１０１は、モータ１１５によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の感光面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラム１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって走査される光ビーム１０３が照射されるようになっている。
【００８２】
先に説明したように、光ビーム１０３は、画像データＤｉに基づいて変調されており、この光ビーム１０３を照射することによって感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。
【００８３】
現像器１０７によって現像されたトナー像は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ（転写器）１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図１７において右側）の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。
【００８４】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図１７において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されており、転写部から撒送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せしめる。
【００８５】
図１７においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、光走査ユニット１００内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【００８６】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く光源手段として複数の発光部を有するマルチ半導体レーザーと、偏向手段として回転多面鏡とが用いられる走査光学装置において、該走査光学装置を構成する各要素を適切に設定すると共に、条件式（１）、（５）のいずれか一方を満足させることにより、被走査面上における複数の光束の結像点の主走査方向の位置ずれを軽減し、コンパクトで高精細な印字が可能な走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）
【図２】 本発明の実施形態１の主走査方向の像面湾曲を示す図
【図３】 本発明の実施形態１の副走査方向の像面湾曲を示す図
【図４】 本発明の実施形態１の歪曲収差（ｆθ特性）、像高ずれを示す図
【図５】 本発明の実施形態１の主走査方向のコマ収差を示す図
【図６】 本実施形態の走査開始位置合わせ後の主走査方向における相対的な走査位置ずれを示した図
【図７】 本発明の実施形態２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）
【図８】 本発明の実施形態２の主走査方向の像面湾曲を示す図
【図９】 本発明の実施形態２の副走査方向の像面湾曲を示す図
【図１０】 本発明の実施形態２の歪曲収差（ｆθ特性）、像高ずれを示す図
【図１１】 本発明の実施形態２の主走査方向のコマ収差を示す図
【図１２】 本実施形態の走査開始位置合わせ後の主走査方向における相対的な走査位置ずれを示した図
【図１３】 偏向手段の偏向角に対する偏向面と入射光学手段の光軸との交点の移動量
【図１４】 偏向手段を回転したときの像点の移動の仕方を示す説明図
【図１５】 偏向手段を回転したときの像点の移動の仕方を示す説明図
【図１６】 偏向手段を回転したときの像点の移動の仕方を示す説明図
【図１７】 本発明の走査光学装置を用いた画像形成装置（電子写真プリンタ）の構成例を示す副走査方向の要部断面図
【符号の説明】
１ 光源手段（マルチ半導体レーザ）
１ａ，１ｂ 発光部
２ 集光レンズ（コリメーターレンズ）
３ 開口絞り
４，７４ シリンドリカルレンズ部
５ 偏向手段（回転多面鏡）
５ａ 偏向面
６ 走査光学手段
６ａ 第１光学素子
６ｂ 第２光学素子
７ 被走査面（感光ドラム面）
１１ 入射光学手段
７４ａ 第１のシリンドリカルレンズ
７４ｂ 第２のシリンドリカルレンズ
１００ 走査光学装置
１０１ 感光ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 光ビーム
１０４ 画像形成装置
１０７ 現像装置
１０８ 転写ローラ
１０９ 用紙カセット
１１０ 給紙ローラ
１１１ プリンタコントローラ
１１２ 転写材（用紙）
１１３ 定着ローラ
１１４ 加圧ローラ
１１５ モータ
１１６ 排紙ローラ
１１７ 外部機器
【発明の属する技術分野】
本発明は走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に該走査光学装置を構成する各要素を適切に設定することにより、被走査面上における複数の光束の結像点の主走査方向の位置ずれを軽減し、コンパクトで高精細な印字が可能な、例えばレーザビームプリンターやデジタル複写機等の装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりレーザビームプリンター（ＬＢＰ）やデジタル複写機等の画像形成装置に用いられる走査光学装置においては画像信号に応じて光源手段から光変調され射出した光束を入射光学手段を介して、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る光偏向器により周期的に偏向させ、ｆθ特性を有する走査光学手段によって感光性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状に収束させ、その面上を光走査して画像記録を行なっている。
【０００３】
近年、画像形成装置の高性能化及び高機能化に伴い、高速化への要求が高まってきており、この要求に答えるため、複数の発光部（光源）を有する光源手段を用いる走査光学装置が種々と提案されている。
【０００４】
例えば特開平９−５４２６３号公報では光源として１個のチップから一直線上に並んだ複数本のレーザ光（光束）を射出するマルチビームレーザーチップを光源手段としている。
【０００５】
また同時に装置全体の小型化に対する要求も高まっており、例えば主走査方向において偏向手段へ向かう光束を収束させることにより、小型化を図った走査光学装置も種々と提案されている。
【０００６】
例えば特開平５−０４５５８０号公報では光源装置からの光束を被走査面の後方に設定された自然収束点に向かって収束する収束光束にする第１の集光光学系を用いることによって装置全体の小型化を図っている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら発光部（光源）を複数個有する光源手段と、偏向手段として回転多面鏡が用いられている走査光学装置では、入射光学手段が収束系もしくは発散系になっている場合、主走査方向に対して被走査面上の走査開始位置が各々揃うように各発光部ごとに走査を開始するタイミングを適切に決めても、主走査方向に対する各発光部の像点の相対的な位置関係は走査中にずれてくるという問題点がある。
【０００８】
これは偏向手段が回転多面鏡であるため、該回転多面鏡が回転するに従い反射点が光軸に対し前後し、この結果、各発光部の入射光学手段における像点の位置関係が変化してしまうからである。
【０００９】
以下、上記の現象について図１４〜図１６を用いて説明する。図１４〜図１６は各々偏向手段としての回転多面鏡を回転したときの像点の移動の仕方を示した説明図である。尚、説明を簡単にするために３つの発光部（光源手段）と開口絞りとを含む入射光学手段、そして回転多面鏡のみの構成で考え、光軸上において３つの発光部側から回転多面鏡を見たとき、左側の発光部を発光部ａ、右側の発光部を発光部ｂ、光軸上の発光部を発光部ｃとする。更に走査の開始側を正（＋）の像高、走査終了側を負（−）の像高とし、回転多面鏡は発光部ａの像点が発光部ｂの像点よりも常に高い像高になる方向に回転するものとする。
【００１０】
今、偏向手段として用いる回転多面鏡は円筒ではないので回転中心から周辺部までの距離は角度によって異なる。このため発光部ｃから射出する光束の主光線の反射点の位置は回転多面鏡が回転するに従い、各偏向面毎に光軸上を往復することになる。
【００１１】
またある１偏向面上における反射点の移動は回転多面鏡の回転角に対し、直線的な変化はせず放物線的な変化をし、偏向面上の両端側で反射するとき、反射点は発光部に近づき、逆に偏向面の中央部分では反射点は発光部から遠ざかる。このため、例えば発光部ａの像点の位置に発光部ｂの像点の位置を合わせるように回転多面鏡の角度を補正しようとすると、像高が高いときは補正前の反射点に対し、より発光部に近い位置で反射することになるため補正角は相対的に少なめで済み、逆に像高が低いときには発光部から遠ざかった位置で反射することになるため補正角を多めにする必要がある。
【００１２】
なぜならば回転多面鏡の回転角度が同じ場合、偏向面の純粋な回転による物点の移動は像高の高低によらずほぼ同じであるのに対し、平行移動分は像高に応じて異なり、更に平行移動によって反射点が移動すると、その像点は反射点が光源側に移動した距離分だけ元の射出方向に像点は遠ざかり、それに加えて更に同じ距離分、今度は反射点の移動方向と同方向に移動するからである。
【００１３】
このため発光部ｂの補正像点は像高が正のときにはこの分だけ像高がより高く、逆に像高が負のときにはこの分だけ像高が低くなる。よって最終的な補正角度は像高が高いときには小さく、低くなるにつれて大きくなっていく。よって走査中の補正角度を一定にすると主走査方向に対する各発光部の入射光学手段による像点の相対的な位置関係が変化してしまう。
【００１４】
当然、入射光学手段の像点の補正角度が上記のように変化する以上、走査光学手段を含む光学系においても発光部ａ，ｂの像点を一致させるための補正角度は同様に変化していく。しかも走査光学手段の部分倍率が像高によって異なっていると、更にこの分が上乗せされてしまう。この結果、走査中の補正角度を一定にすると走査方向に対する各発光部の像点の相対的な位置関係は変化していく。
【００１５】
本発明は光源手段として複数の発光部を有するマルチ半導体レーザー、そして偏向手段として回転多面鏡を用いる走査光学装置において、該走査光学装置を構成する各要素を適切に設定することにより、被走査面上における複数の光束の結像点の主走査方向の位置ずれを軽減し、コンパクトで高精細な印字が可能な走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明の走査光学装置は、複数の発光部を有するマルチ半導体レーザーと、前記複数の発光部から射出された複数の光束を回転多面鏡に導光する入射光学手段と、前記回転多面鏡の偏向面により偏向された複数の光束を被走査面に結像させる走査光学手段と、を有する走査光学装置において、
主走査断面内において、前記入射光学手段から前記回転多面鏡に導光される光束は、収束光束であり、
W／｜d1・β｜≦１．１６×１０ -3
（Ｈａ−Ｈｂ）／Ｌ・ｆ≦１５．２［μｍ］
Ｈａ＝−０．５・ｒｐ・β・W／Ｌ・｛ｔａｎ（θａ）／ｃｏｓ（θａ）｝・ｓｉｎ（Ψａ）
Ｈｂ＝−０．５・ｒｐ・β・W／Ｌ・｛ｔａｎ（θｂ）／ｃｏｓ（θｂ）｝・ｓｉｎ（Ψｂ）
Ψａ：印時開始時の前記偏向面にて偏向される前の光束と前記偏向面にて偏向された後の光束との成す主走査方向の角度
Ψｂ：印時終了時の前記偏向面にて偏向される前の光束と前記偏向面にて偏向された後の光束との成す主走査方向の角度
Ｌ ：前記回転多面鏡の偏向面上の光束の反射点から前記入射光学手段の自然収束点までの距離
ｆ ：前記走査光学手段のｆθ係数
θａ：前記入射光学手段の光軸が前記回転多面鏡の偏向面の中央で交わるときを基準としたときの印時開始時の偏向面の偏向角
θｂ：前記入射光学手段の光軸が前記回転多面鏡の偏向面の中央で交わるときを基準としたときの印時終了時の偏向面の偏向角
W ：主走査方向における前記複数の発光部の全体の幅
β ：主走査方向における前記入射光学手段の横倍率
ｒｐ：前記回転多面鏡の内接円半径
d1：前記マルチ半導体レーザーから主走査方向における入射光学手段の前側主平面までの距離
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１７】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記走査光学装置は、
０．９２≦Ｌ／（ｆ・｜θａ−θｂ｜）
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１８】
請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、前記走査光学装置は、
ｒｐ／Ｌ≦０．１３４
なる条件を満足することを特徴としている。
【００１９】
請求項４の発明の画像形成装置は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学装置で走査された光束によって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。
【００２０】
請求項５の発明の画像形成装置は、請求項１乃至３の何れか一項に記載の走査光学装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴としている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
【００２７】
尚、本明細書において偏向手段によって光束が反射偏向される方向を主走査方向、走査光学手段の光軸及び主走査方向と直交する方向を副走査方向と定義する。
【００２８】
同図において１は光源手段であり、複数の発光部（本実施形態では２つだが３つ以上でも良い。）１ａ，１ｂを有する、例えばマルチ半導体レーザーより成っている。複数の発光部１ａ，１ｂは光軸に対して垂直な平面上に存在しており、複走査面上で成す走査線の副走査方向（子線方向）の間隔は複数の発光部１ａ，１ｂを近づけることが困難な為、光軸を中心に該光源手段１を回転させることにより、複数の発光部１ａ，１ｂ間を所望の間隔にしている。
【００２９】
３は開口絞りであり、光源手段１から射出した複数の発散光束を各々所望の最適なビーム形状に形成している。２は集光レンズ（コリメーターレンズ）であり、開口絞り３で制限された複数の光束を各々収束光束に変換している。４はシリンドリカルレンズ部であり、副走査方向に所定のパワーを有する単一のシリンドリカルレンズを有し、集光レンズ２から射出した複数の光束を後述する光偏向器の偏向面上付近に導光して副走査断面内において各々結像（主走査断面においては長手の線像）させている。尚、コリメーターレンズ２、開口絞り３、シリンドリカルレンズ部４等の各要素は入射光学手段１１の一要素を構成している。
【００３０】
５は偏向手段としての光偏向器であり、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成り、モータ等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。６はｆθ特性を有する走査光学手段（ｆθレンズ系）であり、正のパワーを有する第１の光学素子６ａと、主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有する第２の光学素子６ｂとを有している。走査光学手段６は副走査断面内において偏向面５ａと被走査面７との間を共役関係にすることにより、偏向面の倒れを補正している。７は被走査面としての感光ドラム面（記録媒体面）である。
【００３１】
本実施形態において画像情報に応じて光源手段１から光変調され射出した複数の発散光束は開口絞り３によってその光束断面の大きさが制限され、集光レンズ２により各々収束光束に変換され、シリンドリカルレンズ部４に入射する。シリンドリカルレンズ部４に入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては収束して光偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像（主走査方向の長手の線像）として結像する。そして光偏向器５の偏向面５ａで反射偏向された複数の光束は走査光学手段６により感光ドラム面７上にスポット状に結像され、該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面７上を該複数の光束で矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体である感光ドラム面７上に画像記録を行なっている。
【００３２】
本実施形態では感光ドラム面上における複数の光束の主走査方向の走査開始位置が各々揃うように複数の発光部の発光するタイミングをずらしたとき、
Ｊmax≦１５．２［μｍ］ ‥‥‥（１）
（但し、
Ｊmax：走査終了時における主走査方向の各発光部の像点の相対的な最大位置ずれ量）
なる条件を満足するように各要素を設定している。
【００３３】
これにより本実施形態では感光ドラム面上における複数の光束の結像点の主走査方向の位置ずれを軽減することができ、コンパクトで高精細な印字が可能な走査光学装置を得ている。
【００３４】
上記条件式（１）は感光ドラム面上における複数の光束の主走査方向の走査開始位置が各々揃うように複数の発光部毎に走査を開始するタイミングをずらしたとき、走査終了時における主走査方向の各発光部の像点の相対的な最大位置ずれ量を規定したものである。
【００３５】
条件式（１）を外れると各発光部による印字位置が無視できない程ずれ、高精細な印字を実現できなく成ってくるので良くない。特に各発光部毎に副走査方向に走査線を描画したとき、各走査線の間隔がひどく偏った状態になるので良くない。
【００３６】
走査終了時のずれ量で規定しているのは部分倍率がない理想的な走査光学手段を用いた場合、走査開始時の位置を合わせた時、走査終了時のずれ量が走査中のずれ量の中で最大になるためである。
【００３７】
尚、本発明の走査光学装置において更に好ましくは次の諸条件（２）〜（４）のうち少なくとも１つの条件を満足させるのが良い。
【００３８】
（ア−１）
０．９２≦Ｌ／（ｆ・｜θｓ−θｅ｜） ……（２）
（但し、Ｌ ：回転多面鏡の偏向面から入射光学手段の自然収束点までの距離ｆ ：走査光学手段のｆθ係数
θｓ：入射光学手段の光軸が回転多面鏡の偏向面中央で交わるときを基準としたときの走査開始時の偏向面の偏向角［ｒａｄ］
θｅ：入射光学手段の光軸が回転多面鏡の偏向面中央で交わるときを基準としたときの走査終了時の偏向面の偏向角［ｒａｄ］）
なる条件を満足すること。
【００３９】
（ア−２）
Ｗ／｜ｄ１・β｜≦１．１６×１０-3 ‥‥‥（３）
（但し、
Ｗ ：主走査方向における複数の発光部全体の幅
ｄ１：光源手段から主走査方向における入射光学手段の前側主平面までの距離
β ：主走査方向における入射光学手段の横倍率）
なる条件を満足すること。
【００４０】
（ア−３）
ｒｐ／Ｌ≦０．１３４ ‥‥‥（４）
（但し、
ｒｐ：回転多面鏡の内接円半径
Ｌ ：回転多面鏡の偏向面から入射光学手段の自然収束点までの距離）
なる条件を満足することである。
【００４１】
尚、上記の自然収束点とは、コリメータレンズ以降の光学素子がない状態で、コリメータレンズから射出した光束が集光する集光点のことである。
【００４２】
上記条件式（２）は感光ドラム面における走査幅に対する回転多面鏡の偏向面から入射光学手段の自然収束点までの距離を規定したものである。
【００４３】
条件式（２）を外れて偏向面から入射光学手段の自然収束点までの距離が短くなると各発光部の位置合わせをする際の偏向面の角度ずらし量が大きくなり、このため偏向面の入射光学手段側への移動量が大きくなり、各発光部間の走査位置ずれを起こしやすくなるので良くない。
【００４４】
条件式（３）は各発光部から入射光学手段の主走査方向の主点を通る光線のうち、主走査方向に最も角度を大きくする各発光部と主点との成す角度と、入射光学手段の横倍率の関係とを規定したものである。
【００４５】
条件式（３）を外れると各発光部の位置合わせをする際の偏向面の角度ずらし量が大きくなり、このため偏向面の入射光学手段側への移動量が大きくなり、各発光部間の走査位置ずれを起こしやすくなるので良くない。入射光学手段の通常使用範囲内における横倍率に対し、更に上記角度ずらし量はほぼ逆比例するため、条件式（３）で規定している。
【００４６】
条件式（４）は偏向手段として用いている回転多面鏡の大きさ、特にここでは内接円半径と、偏向面から入射光学手段の自然収束点までの距離の関係を規定したものである。回転多面鏡の大きさが大きくなりすぎると、これに比例して偏向面の入射光学手段側方向への移動量が大きくなり、各発光部間の走査位置ずれを起こしやすくなる。但し偏向面から入射光学手段の自然収束点までの距離を長くすることによって偏向面の入射光学手段側方向への移動量の影響を抑えることができる。
【００４７】
条件式（４）を外れると各発光部間の走査位置ずれに対する偏向面の入射手段側方向への影響が大きくなり、各発光部間の走査位置ずれを起こしやすくなるので良くない。
【００４８】
本実施形態においては上記条件式（１）乃至（４）に限らず、以下の条件式（５）を満足させることによっても、上記の実施形態１と同様な効果を得ることができる。即ち、
（Ｈａ−Ｈｂ）／Ｌ・ｆ≦１５．２［μｍ］ ‥‥‥（５）
（但し、
Ｈａ＝−０．５・ｒｐ・β・Ｗ／Ｌ・｛ｔａｎ（θａ）／ｃｏｓ（θａ）｝・ｓｉｎ（Ψａ） ……（５ａ）
Ｈｂ＝−０．５・ｒｐ・β・Ｗ／Ｌ・｛ｔａｎ（θｂ）／ｃｏｓ（θｂ）｝・ｓｉｎ（Ψｂ）……（５ｂ）
Ψａ：走査開始時の偏向される前の光束と偏向後の光束との成す角度
Ψｂ：走査終了時の偏向される前の光束と偏向後の光束との成す角度
Ｌ ：回転多面鏡の偏向面から入射光学手段の自然収束点までの距離
ｆ ：走査光学手段のｆθ係数
θａ：入射光学手段の光軸が回転多面鏡の偏向面中央で交わるときを基準としたときの走査開始時の偏向面の偏向角
θｂ：入射光学手段の光軸が回転多面鏡の偏向面中央で交わるときを基準としたときの走査終了時の偏向面の偏向角
Ｗ ：主走査方向における複数の発光部全体の幅
β ：主走査方向における入射光学手段の横倍率
ｒｐ：回転多面鏡の内接円半径
なる条件を満足することである。
【００４９】
条件式（５）におけるパラメーターＨａ［式（５ａ）］は走査開始時における値である。即ち、各発光部の位置合わせをする際に発生する偏向面の入射光学手段側方向への移動がないと仮定して最も先行して走査を開始する発光部の走査開始時において回転多面鏡の偏向面中央で偏向する光束に対し、最も最後に走査を開始する発光部の走査開始時において回転多面鏡の偏向面中央で反射する光束を一致させるように偏向面の角度をずらしたとき、実際には偏向面の入射光学手段側方向への移動があるため、互いに平行に存在することになるが、このときの平行光束の距離を式（５ａ）で表わしている。
【００５０】
条件式（５）におけるパラメーターＨｂ［式（５ｂ）］はパラメーターＨａ［式（５ａ）］の走査終了時における値である。
【００５１】
そして条件式（５）は上記平行光束の離散距離が存在することによる像の位置ずれを補正するための偏向面の角度ずらし量の差に走査光学装置のｆθ係数を掛けることによって主走査方向の各発光部の像点の相対的な最大位置ずれ量を求め規定したものである。
【００５２】
条件式（５）を外れると各発光部による印字位置が次第にずれていき高精細な印字を実現できなくなるので良くない。特に各発光部毎に副走査方向に走査線を描画したとき、各走査線の間隔がひどく偏った状態になるので良くない。
【００５３】
本実施形態における走査光学手段６を構成する第１の光学素子６ａ及び第２の光学素子６ｂの非球面の形状は各光学素子面と光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査断面内において光軸に垂直な方向をＹ軸、副走査断面内において光軸に垂直な方向をＺ軸とすると、各々次のように表わせる。
【００５４】
主走査方向‥‥次式の１０次までの関数で表わされる非球面形状
【００５５】
【数１】
但し、Ｒは曲率半径、ｋ、Ｂ4、Ｂ6、Ｂ8、Ｂ10は非球面係数
（係数に添字ｕが付く場合、走査開始側
係数に添字１が付く場合、走査終了側）
副走査方向‥‥曲率半径がＹ軸方向に連続的に変化する球面形状
ｒ'＝ｒ(１＋Ｄ2Ｙ2＋Ｄ4Ｙ4＋Ｄ6Ｙ6＋Ｄ8Ｙ8＋Ｄ10Ｙ10)
但し、ｒは曲率半径、Ｄ2、Ｄ4、Ｄ6、Ｄ8、Ｄ10は非球面係数
（係数に添字ｕが付く場合、走査開始側
係数に添字１が付く場合、走査終了側）
表−１に本実施形態における光学配置を示し、表−２に本実施形態における入射光学手段の形状を示し、表−３（Ａ），（Ｂ）に本実施形態における走査光学手段の非球面係数を示し、表−４に本実施形態における各条件式（１）〜（５）に対する値を示す。
【００５７】
【表１】
【表２】
【表３】
【表４】
【表５】
本実施形態では表−４に示すように各条件式（１）〜（５）をすべて満足している。
【００６３】
図２は本実施形態における主走査方向の像面湾曲を示した図、図３は本実施形態における副走査方向の像面湾曲を示した図、図４は本実施形態におけるｆθ特性を示した図、図５は本実施形態における主走査方向のコマ収差を示した図、図６は本実施形態の走査開始位置合わせ後の主走査方向における相対的な走査位置ずれを示した図である。各図に示すように本実施形態では実用上問題の無いレベルまで補正されていることが分かる。図１３は偏向手段の偏向角に対する偏向面と入射光学手段の光軸との交点の移動量を示した図である。
【００６４】
このように本実施形態においては上記の条件式（１）〜（４）及び条件式（５）を満足させることにより、発光部１ａ，１ｂの主走査方向に対する走査位置ずれを軽減することができ、これによりコンパクトで高精細な印字を可能にしている。また本実施形態では入射光学手段１１から回転多面鏡５に導光される光束を収束光束とすることにより、装置全体の小型化を図っている。
【００６５】
尚、本実施形態では上記の条件式（１）〜（４）及び条件式（５）を全て満足させたが、条件式（１）、（５）のいずれか一方のみを満足させれば本発明の目的は達せられる。
【００６６】
［実施形態２］
図７は本発明の実施形態２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００６７】
本実施形態において前述の実施形態１と異なる点は入射光学手段１１の一要素を構成するシリンドリカルレンズ部を第１、第２のシリンドリカルレンズの２枚より構成したことと、走査光学手段の光学配置及び各レンズの形状を異ならせて形成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様である。
【００６８】
即ち、同図において７４はシリンドリカルレンズ部であり、凸の第１のシリンドリカルレンズ７４ａと凹の第２のシリンドリカルレンズ７４ｂとを有している。７６はｆθ特性を有する走査光学手段（ｆθレンズ系）であり、主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有する第１の光学素子７６ａ及び第２の光学素子７６ｂとを有している。
【００６９】
表−５（Ａ），（Ｂ）に本実施形態における光学配置を示し、表−６に本実施形態における入射光学手段の非球面係数を示し、表−７（Ａ），（Ｂ）に本実施形態における走査光学手段の非球面係数を示し、前記表−４に本実施形態における各条件式（１）〜（５）に対する値を示す。
【００７０】
【表６】
【表７】
【表８】
【表９】
【表１０】
本実施形態では前記表−４に示すように各条件式（１）〜（５）をすべて満足している。
【００７６】
図８は本実施形態における主走査方向の像面湾曲を示した図、図９は本実施形態における副走査方向の像面湾曲を示した図、図１０は本実施形態におけるｆθ特性を示した図、図１１は本実施形態における主走査方向のコマ収差を示した図、図１２は本実施形態の走査開始位置合わせ後の主走査方向における相対的な走査位置ずれを示した図である。各図に示すように本実施形態では実用上問題の無いレベルまで補正されていることが分かる。
【００７７】
このように本実施形態においては上記の条件式（１）〜（４）及び条件式（５）を全て満足させることにより、発光部１ａ，１ｂの主走査方向に対する走査位置ずれを軽減することができ、これによりコンパクトで高精細な印字を可能にしている。更に前述の実施形態１と同様に入射光学手段１１から回転多面鏡５に導光される光束を収束光束とすることにより、装置全体の小型化を図っている。
【００７８】
尚、本実施形態においても前述の実施形態１と同様に条件式（１）〜（４）及び条件式（５）を全て満足させたが、条件式（１）、（５）のいずれか一方のみを満足させれば本発明の目的は達せられる。
【００７９】
また本発明においては条件式（１）〜（５）のうちの少なくとも１つを満足させても所定の効果が得られる。
【００８０】
［画像形成装置］
図１７は、前述した実施形態１又は２の走査光学装置を用いた画像形成装置（電子写真プリンタ）の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。図１７において、符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７からコードデータＤｃが入力する。このコードデータＤｃは、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換される。この画像データＤｉは、各実施形態１、２で示した構成を有する光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット（走査光学装置）１００からは、画像データＤｉに応じて変調された光ビーム（光束）１０３が射出され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。
【００８１】
静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム１０１は、モータ１１５によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の感光面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラム１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって走査される光ビーム１０３が照射されるようになっている。
【００８２】
先に説明したように、光ビーム１０３は、画像データＤｉに基づいて変調されており、この光ビーム１０３を照射することによって感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。
【００８３】
現像器１０７によって現像されたトナー像は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ（転写器）１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図１７において右側）の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。
【００８４】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図１７において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されており、転写部から撒送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せしめる。
【００８５】
図１７においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、光走査ユニット１００内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【００８６】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く光源手段として複数の発光部を有するマルチ半導体レーザーと、偏向手段として回転多面鏡とが用いられる走査光学装置において、該走査光学装置を構成する各要素を適切に設定すると共に、条件式（１）、（５）のいずれか一方を満足させることにより、被走査面上における複数の光束の結像点の主走査方向の位置ずれを軽減し、コンパクトで高精細な印字が可能な走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）
【図２】 本発明の実施形態１の主走査方向の像面湾曲を示す図
【図３】 本発明の実施形態１の副走査方向の像面湾曲を示す図
【図４】 本発明の実施形態１の歪曲収差（ｆθ特性）、像高ずれを示す図
【図５】 本発明の実施形態１の主走査方向のコマ収差を示す図
【図６】 本実施形態の走査開始位置合わせ後の主走査方向における相対的な走査位置ずれを示した図
【図７】 本発明の実施形態２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）
【図８】 本発明の実施形態２の主走査方向の像面湾曲を示す図
【図９】 本発明の実施形態２の副走査方向の像面湾曲を示す図
【図１０】 本発明の実施形態２の歪曲収差（ｆθ特性）、像高ずれを示す図
【図１１】 本発明の実施形態２の主走査方向のコマ収差を示す図
【図１２】 本実施形態の走査開始位置合わせ後の主走査方向における相対的な走査位置ずれを示した図
【図１３】 偏向手段の偏向角に対する偏向面と入射光学手段の光軸との交点の移動量
【図１４】 偏向手段を回転したときの像点の移動の仕方を示す説明図
【図１５】 偏向手段を回転したときの像点の移動の仕方を示す説明図
【図１６】 偏向手段を回転したときの像点の移動の仕方を示す説明図
【図１７】 本発明の走査光学装置を用いた画像形成装置（電子写真プリンタ）の構成例を示す副走査方向の要部断面図
【符号の説明】
１ 光源手段（マルチ半導体レーザ）
１ａ，１ｂ 発光部
２ 集光レンズ（コリメーターレンズ）
３ 開口絞り
４，７４ シリンドリカルレンズ部
５ 偏向手段（回転多面鏡）
５ａ 偏向面
６ 走査光学手段
６ａ 第１光学素子
６ｂ 第２光学素子
７ 被走査面（感光ドラム面）
１１ 入射光学手段
７４ａ 第１のシリンドリカルレンズ
７４ｂ 第２のシリンドリカルレンズ
１００ 走査光学装置
１０１ 感光ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 光ビーム
１０４ 画像形成装置
１０７ 現像装置
１０８ 転写ローラ
１０９ 用紙カセット
１１０ 給紙ローラ
１１１ プリンタコントローラ
１１２ 転写材（用紙）
１１３ 定着ローラ
１１４ 加圧ローラ
１１５ モータ
１１６ 排紙ローラ
１１７ 外部機器
Claims (5)
- 複数の発光部を有するマルチ半導体レーザーと、前記複数の発光部から射出された複数の光束を回転多面鏡に導光する入射光学手段と、前記回転多面鏡の偏向面により偏向された複数の光束を被走査面に結像させる走査光学手段と、を有する走査光学装置において、
主走査断面内において、前記入射光学手段から前記回転多面鏡に導光される光束は、収束光束であり、
W／｜d1・β｜≦１．１６×１０ -3
（Ｈａ−Ｈｂ）／Ｌ・ｆ≦１５．２［μｍ］
Ｈａ＝−０．５・ｒｐ・β・W／Ｌ・｛ｔａｎ（θａ）／ｃｏｓ（θａ）｝・ｓｉｎ（Ψａ）
Ｈｂ＝−０．５・ｒｐ・β・W／Ｌ・｛ｔａｎ（θｂ）／ｃｏｓ（θｂ）｝・ｓｉｎ（Ψｂ）
Ψａ：印時開始時の前記偏向面にて偏向される前の光束と前記偏向面にて偏向された後の光束との成す主走査方向の角度
Ψｂ：印時終了時の前記偏向面にて偏向される前の光束と前記偏向面にて偏向された後の光束との成す主走査方向の角度
Ｌ ：前記回転多面鏡の偏向面上の光束の反射点から前記入射光学手段の自然収束点までの距離
ｆ ：前記走査光学手段のｆθ係数
θａ：前記入射光学手段の光軸が前記回転多面鏡の偏向面の中央で交わるときを基準としたときの印時開始時の偏向面の偏向角
θｂ：前記入射光学手段の光軸が前記回転多面鏡の偏向面の中央で交わるときを基準としたときの印時終了時の偏向面の偏向角
W ：主走査方向における前記複数の発光部の全体の幅
β ：主走査方向における前記入射光学手段の横倍率
ｒｐ：前記回転多面鏡の内接円半径
d1：前記マルチ半導体レーザーから主走査方向における入射光学手段の前側主平面までの距離
なる条件を満足することを特徴とする走査光学装置。 - 前記走査光学装置は、
０．９２≦Ｌ／（ｆ・｜θａ−θｂ｜）
なる条件を満足することを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。 - 前記走査光学装置は、
ｒｐ／Ｌ≦０．１３４
なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の走査光学装置。 - 請求項１乃至３の何れか一項に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学装置で走査された光束によって前記感光体の上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。
- 請求項１乃至３の何れか一項に記載の走査光学装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴とする画像形成装置。
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