JP2008096957A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】副走査方向におけるビームピッチのばらつきを抑制する。
【解決手段】カップリングレンズを介した複数の光束をポリゴンミラーの近傍で副走査方向に結像するアナモフィックレンズ１０７を、中間部材１１１を介して、副走査方向に平行な方向の位置に関して調整しつつ、ハウジング１２０の突起部１２０ａに接着する。これにより、感光体ドラムの表面での副走査方向における複数の光束のビームピッチを最適化することができる。そして、その結果として、感光体ドラムの表面での副走査方向におけるビームピッチのばらつきを抑制することが可能となる。
【選択図】図５

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光源からの光束により被走査面上を走査する光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

近年、レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置では、画像形成速度の向上（高速化）及び画像品質の向上（高画質化）が望まれている。これらの要求を達成する方法として、複数の光束を出射できるマルチビーム光源を利用して、複数の光束により被走査面上を走査する方法が考えられた。そして、それに伴って、マルチビームに対応した走査光学系について種々の提案がなされた（例えば、特許文献１〜特許文献３参照）。

特許文献１には、単レンズの両レンズ面の副走査方向における曲率を軸上から軸外に向かい連続的に変化させることにより、被走査面に入射する光束の像高による副走査方向のＦナンバーの変化を抑えるようにしたマルチビーム走査光学装置が開示されている。

また、特許文献２には、２枚玉以上で構成され、副走査曲率が、光軸から主走査方向の周辺に行くに従い変化する特殊面を少なくとも２面有し、該特殊面のうちの少なくとも１面は、副走査曲率の変化が主走査方向に非対称で、かつ上記副走査曲率が複数の極値を有する走査結像レンズを用いた光走査装置が開示されている。

さらに、特許文献３には、２つのレンズ面の副走査方向における曲率を軸上から軸外に向かい連続的に変化させることにより、光軸方向において軸上の副走査方向の主平面位置が軸外の副走査方向の主平面位置をより被走査面に近い位置とし、それによって、被走査面に入射する光束の像高による副走査方向のＦナンバーの変化を抑えるようにした走査光学装置が開示されている。

特許第３４４５０５０号公報 特許第３７６８７３４号公報 特開２００５−３３８８６５号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３に開示されている装置では、光源から出射される光束の数が増加すると、副走査方向に隣接する光束間の距離、すなわち副走査方向におけるビームピッチのばらつきが大きくなり、高速化と高画質化の両立が難しくなるおそれがあるという不都合があった。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、副走査方向におけるビームピッチのばらつきを抑制することができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、高品質の画像を高速で形成することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、光束により被走査面上を走査する光走査装置であって、２次元的に配列された複数の発光部を有する光源と；前記光源からの複数の光束を偏向する偏向手段と；前記光源と前記偏向手段との間の光路上に配置され、前記光源からの複数の光束を略平行光とするカップリング光学素子と、前記カップリング光学素子を介した複数の光束を前記偏向手段の近傍で副走査方向に結像する線像形成光学素子とを含むカップリング光学系と；前記線像形成光学素子を副走査方向に平行な方向の位置に関して調整された状態で保持する保持部材と；前記偏向された光束を前記被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置である。

これによれば、カップリング光学素子を介した複数の光束を偏向手段の近傍で副走査方向に結像する線像形成光学素子は、保持部材によって保持されるとともに、その副走査方向に平行な方向の位置が調整されている。そこで、副走査方向におけるビームピッチを最適化することができる。従って、その結果として、副走査方向におけるビームピッチのばらつきを抑制することが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる複数の光束を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；前記少なくとも１つの像担持体に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、少なくとも１つの本発明の光走査装置を備えているために、結果として高品質の画像を高速で形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１７に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ５００の概略構成が示されている。

図１に示されるレーザプリンタ５００は、光走査装置９００、像担持体としての感光体ドラム９０１、帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、トナーカートリッジ９０４、クリーニングブレード９０５、給紙トレイ９０６、給紙コロ９０７、レジストローラ対９０８、転写チャージャ９１１、定着ローラ９０９、排紙ローラ９１２、及び排紙トレイ９１０などを備えている。

上記帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、転写チャージャ９１１及びクリーニングブレード９０５は、それぞれ感光体ドラム９０１の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム９０１の回転方向（図１における矢印方向）に関して、帯電チャージャ９０２→現像ローラ９０３→転写チャージャ９１１→クリーニングブレード９０５の順に配置されている。

前記感光体ドラム９０１の表面には、感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム９０１の表面が被走査面である。

前記帯電チャージャ９０２は、感光体ドラム９０１の表面を均一に帯電させる。

前記光走査装置９００は、帯電チャージャ９０２で帯電された感光体ドラム９０１の表面に、上位装置（例えばパソコン）からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、感光体ドラム９０１の表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム９０１の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って前記現像ローラ９０３の方向に移動する。なお、感光体ドラム９０１の長手方向（回転軸に沿った方向）は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラム９０１の回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。この光走査装置９００の構成については後述する。

前記トナーカートリッジ９０４にはトナーが格納されており、該トナーは前記現像ローラ９０３に供給される。このトナーカートリッジ９０４内のトナー量は、電源投入時や印刷終了時などにチェックされ、残量が少ないときには不図示の表示部に交換を促すメッセージが表示される。

前記現像ローラ９０３は、回転に伴ってその表面にトナーカートリッジ９０４から供給されたトナーが帯電されて薄く均一に付着される。また、この現像ローラ９０３には、感光体ドラム９０１における帯電している部分（光が照射されなかった部分）と帯電していない部分（光が照射された部分）とで互いに逆方向の電界が生じるような電圧が印加されている。そして、この電圧によって、現像ローラ９０３の表面に付着しているトナーは、感光体ドラム９０１の表面の光が照射された部分にだけ付着する。すなわち、現像ローラ９０３は、感光体ドラム９０１の表面に形成された潜像にトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って前記転写チャージャ９１１の方向に移動する。

前記給紙トレイ９０６には転写対象物としての記録紙９１３が格納されている。この給紙トレイ９０６の近傍には前記給紙コロ９０７が配置されており、該給紙コロ９０７は、記録紙９１３を給紙トレイ９０６から１枚づつ取り出し、前記レジストローラ対９０８に搬送する。該レジストローラ対９０８は、前記転写ローラ９１１の近傍に配置され、給紙コロ９０７によって取り出された記録紙９１３を一旦保持するとともに、該記録紙９１３を感光体ドラム９０１の回転に合わせて感光体ドラム９０１と転写チャージャ９１１との間隙部に向けて送り出す。

前記転写チャージャ９１１には、感光体ドラム９０１の表面上のトナーを電気的に記録紙９１３に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム９０１の表面の潜像が記録紙９１３に転写される。ここで転写された記録紙９１３は、前記定着ローラ９０９に送られる。

この定着ローラ９０９では、熱と圧力とが記録紙９１３に加えられ、これによってトナーが記録紙９１３上に定着される。ここで定着された記録紙９１３は、前記排紙ローラ９１２を介して前記排紙トレイ９１０に送られ、排紙トレイ９１０上に順次スタックされる。

前記クリーニングブレード９０５は、感光体ドラム９０１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム９０１の表面は、再度帯電チャージャ９０２の位置に戻る。

次に、前記光走査装置９００の構成について図２を用いて説明する。

この光走査装置９００は、光源１０４、カップリングレンズ１０５、アパーチャ１０６、線像形成光学素子としてのアナモフィックレンズ１０７、反射ミラー１０８、ポリゴンミラー１０３、該ポリゴンミラー１０３を回転させる不図示のポリゴンモータ、２つの走査レンズ（１０１ａ、１０１ｂ）、及び中間部材１１１（図２では不図示、図５参照）などを備えている。

前記光源１０４は、一例として図３に示されるように、同一基板上の形成された４０個の発光部１１０を有している。各発光部１１０は、いずれも発振波長が７８０ｎｍの垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、光源１０４は垂直共振器型面発光レーザアレイである。なお、垂直共振器型面発光レーザは、発振波長の温度変動が小さく、原理的に波長の不連続な変化（いわゆる波長飛び）が発生しないという特徴を有している。

上記４０個の発光部１１０は、図３に示されるように、主走査方向に対応する方向（以下では、便宜上「Ｄｉｒ＿ｍａｉｎ方向」ともいう）から副走査方向に対応する方向（以下では、便宜上「Ｄｉｒ＿ｓｕｂ方向」ともいう）に向かって傾斜角αをなす方向（以下では、便宜上「Ｔ方向」という）と、Ｄｉｒ＿ｓｕｂ方向とに沿って２次元的に配列されている。すなわち、光源１０４は、Ｔ方向に１０個の発光部が等間隔に配置された発光部列を、４列有している。そして、各発光部列は、Ｄｉｒ＿ｓｕｂ方向に等間隔に配置されている。ここでは、便宜上、紙面の上から下に向かって、第１発光部列、第２発光部列、第３発光部列、第４発光部列ということとする。また、各発光部を特定するために、便宜上、図４に示されるように、紙面左上から右下に向かって、第１発光部列を構成する１０個の発光部に１番（１st）〜１０番（１０th）、第２発光部列を構成する１０個の発光部に１１番（１１th）〜２０番（２０th）、第３発光部列を構成する１０個の発光部に２１番（２１st）〜３０番（３０th）、第４発光部列を構成する１０個の発光部に３１番（３１st）〜４０番（４０th）の番号をつけている。

図２に戻り、前記カップリングレンズ１０５は、一例として焦点距離が４６．６ｍｍのガラス製レンズであり、光源１０４から出射された光束を略平行光とする。

前記アパーチャ１０６は、一例として、主走査方向の前幅が５．６４ｍｍ、副走査方向の前幅が２．２ｍｍの矩形形状あるいは楕円形状の開口部を有し、カップリングレンズ１０５を介した光束のビーム径を規定する。

前記アナモフィックレンズ１０７は、一例として焦点距離が１０４．７ｍｍのガラス製レンズであり、アパーチャ１０６の開口部を通過した光束を、前記反射ミラー１０８を介して前記ポリゴンミラー１０３の偏向反射面近傍に副走査方向に関して結像する。

このアナモフィックレンズ１０７は、一例として図５に示されるように、その一端が前記中間部材１１１と、接着部１１１ｆを介して接着される。そして、中間部材１１１は、ハウジング１２０の突起部１２０ａと、接着部１２１ｆを介して接着される。すなわち、アナモフィックレンズ１０７は、中間部材１１１を介してハウジング１２０に固定される。

本実施形態では、前記接着部１１１ｆは、光軸方向（図５におけるｘ軸方向）に垂直な平面を有し、前記接着部１２１ｆは、主走査方向（図５におけるｙ軸方向）に垂直な平面を有している。

また、接着部１１１ｆに接するアナモフィックレンズ１０７の面は、平面度の精度が良い光学面が延長された面であるため、アナモフィックレンズ１０７が各部材に対して傾いて固定されるのを抑制することができる。

これにより、アナモフィックレンズ１０７は、（１）副走査方向（図５におけるｚ軸方向）に平行な方向に関する位置の調整、（２）光軸方向（図５におけるｘ軸方向）に平行な方向に関する位置の調整、（３）主走査方向（図５におけるｙ軸方向）に平行な回転軸回りの姿勢の調整、（４）光軸方向に平行な回転軸回りの姿勢の調整、がそれぞれ可能となる。なお、主走査方向に平行な回転軸回りの回転は「β回転」とも呼ばれている。また、光軸方向に平行な回転軸回りの回転は「γ回転」とも呼ばれている。

中間部材１１１の素材は、紫外線領域の光に対して透明な物性を有する樹脂である。

このように、中間部材１１１を用いることで、上記（１）〜（４）の調整を行うことができ、製造誤差による光学系の性能劣化を補償することができる。

上記（１）〜（４）の調整は、光走査装置の光学特性をモニターしながら、図６に示されるような治具１２２を用いて行われる。ここで光学特性とは、ビームウエスト位置、ビームスポット径、副走査方向におけるビームピッチ（以下便宜上、「副走査ビームピッチ」と略述する）である。

例えば、上記（１）の調整を行う場合には、副走査ビームピッチとして、４０ｔｈの発光部による走査線と１ｓｔの発光部による走査線との間の間隔（「４０ｔｈ−１ｓｔ」と記述する）を計測する。すなわち、４０ｔｈの発光部と１ｓｔの発光部を点灯し、感光体ドラム表面上の両端の像高で副走査方向のビーム位置とその間隔を計測し、＋側と−側の間隔が略同じ値となるようにアナモフィックレンズ１０７を副走査方向に移動する。これにより副走査ビームピッチが最適化でき、そのとき他の光束による副走査ビームピッチも同時に最適化できる。

また、上記（２）の調整によってビームウエスト位置を最適化することができ、上記（４）の調整によってビームスポット径を最適化することができる。

なお、調整の順番は、（２）→（４）→（１）の順が望ましいが、それ以外の順で行っても、また同時に調整しても良い。また、必要に応じて、上記（３）の調整を行っても良い。

調整が完了すると、例えば紫外線硬化樹脂を接着剤として塗布した中間部材１１１を、アナモフィックレンズ１０７と突起部１２０ａの両方に突き当てて仮固定する。アナモフィックレンズ１0７は、副走査方向（ここでは、ｚ軸方向）に平行な面（ここでは、＋ｘ側の面）を有しており、この面が中間部材１１１に突き当てられている（図５参照）。そして、紫外線硬化樹脂に紫外線を照射する。ここでは、中間部材１１１に紫外線領域の光に対して透明な材料を用いているため、紫外線照射の自由度が高く、アナモフィックレンズ１０７及び中間部材１１１の固定を迅速且つ均一に行うことができる。なお、図５に示されるように、中間部材１１１における上記突き当てられる面１１１fは、カップリング光学系の光軸方向（ここでは、ｘ軸方向）に略垂直な面である。すなわち、アナモフィックレンズ１0７と中間部材１１１は、副走査方向に関して互いに平行な面をそれぞれ有し、アナモフィックレンズ１0７は、前記互いに平行な面を介して中間部材１１１に保持されている。これにより、前述した「主走査方向に平行な回転軸回りの姿勢の調整」を容易に行うことができる。

ところで、素子の形状精度や組付け精度などから考えて「主走査方向に平行な回転軸回りの姿勢の調整」が不要な場合には、例えば、主走査方向（ここでは、ｙ軸方向）に垂直な面を中間部材１１１における突き当てられる面としても良い。この場合には、構成の単純化及び調整用治具の簡略化が可能となる。

上記調整は、アナモフィックレンズ１０７の組付け工程時、あるいは組付け後の調整工程で行われる。なお、この調整は、位置決め基準が無いことを特徴としている。

また本実施形態では、ハウジング１２０と中間部材１１１は互いに異なる材料で構成されている。そこで、互いの線膨張係数が異なるため、温度変化によりアナモフィックレンズ１０７の位置が変化することが考えられる。そこで、図５に示されるように、中間部材１１１とハウジング１２０が接する面は、主走査方向に垂直な平面であることが望ましい。このことを図７（Ａ）及び図７（Ｂ）を用いて説明する。図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、図５を光軸方向から見た図である。図７（Ａ）は初期温度での状態、図７（Ｂ）は温度が変化した時の状態である。中間部材１１１の線膨張係数がハウジング１２０に対して小さい場合、温度上昇に伴って中間部材１１１の突起部１２０ａに固定されている部分は膨張が制限されるが、アナモフィックレンズ１０７を固定している側は膨張しやすい。そのため、中間部材１１１は図７（Ｂ）に示されるように台形状に変形する。しかしながら、本実施形態では、アナモフィックレンズ１０７が副走査方向に関して中間部材１１１の略中央に位置しているため、温度が変化してもアナモフィックレンズ１０７の移動方向は図７（Ｂ）における矢印の方向のみである。そして、アナモフィックレンズ１０７が主走査方向にパワーを持たないことから、このとき光学性能の劣化は発生しない。

一方、図８（Ａ）に示されるように、仮に中間部材１１１とハウジング１２０が接する面が主走査方向に平行な場合には、温度変化がおこると、ハウジング１２０に固定されている中間部材１１１の下部は膨張が制限され、上部はより膨張する。そのため、アナモフィックレンズ１０７は主走査方向に平行な方向への移動のみならず、図８（Ｂ）における矢印で示した回転方向にも回動してしまう。これにより、主走査方向及び副走査方向の両方向にパワーの変化がおき、ビームスポット径が増大し、ビームスポット位置ずれが発生するなど光学特性が劣化する。従って、アナモフィックレンズ１０７が固定された中間部材１１１は本実施形態のように、主走査方向に垂直な面によって、ハウジング１２０に固定されることが望ましい。

光源１０４とポリゴンミラー１０３との間の光路上に配置される光学系は、カップリング光学系とも呼ばれている。本実施形態では、カップリング光学系は、カップリングレンズ１０５とアパーチャ１０６とアナモフィックレンズ１０７とから構成されている。

前記ポリゴンミラー１０３は、一例として内接円の半径（以下、便宜上「内接円半径」と略述する）が７ｍｍの４面鏡であり、副走査方向に平行な軸の周りに等速回転する。

なお、ポリゴンミラーの内接円半径は７ｍｍ以上であり、かつ１０ｍｍ以下であることが望ましい。これは、副走査ビームピッチにばらつきが発生する大きな要因が、ポリゴンミラーの回転軸や偏向反射面の傾きだからである。製造上発生するこの傾きがある光走査装置では、反射点位置の各像高による差が小さくなるほど、つまり内接円半径が小さいほどこの影響を小さくすることができるため、副走査ビームピッチは安定する。理想的には偏向反射面内に回転軸がある場合（内接円半径＝０）に、ばらつきが最小となる。しかし、内接円半径を小さくしすぎると多角形であるポリゴンミラーにおける光反射の有効領域が狭くなるため、主走査方向に関して光束の幅が狭くなり、画角が狭くなる。光束の幅が狭くなるとビームスポット径を小径化できなくなるため、高画質化の妨げとなる。また、画角が狭いと光路長を長く取らなければならないため、光走査装置の大型化や、光路の折り返しのための反射部材が更に必要になるなど光走査装置が高価になる。しかも、この場合には部品が多くなるため誤差要因が増加し、画質劣化にもつながる。光反射の有効領域を狭くしないで内接円半径を小さくする方法としては、偏向反射面の数（面数）を少なくすることが考えられるが、面数を減らすと走査周波数が低下するので、ポリゴンミラーの回転数を高くしなければならず、消費電力の増加や、より高価なポリゴンミラーを用いなければならなくなる。以上のような制約を受けるため、ポリゴンミラーの内接円半径は最低でも７ｍｍ必要となる。同じ光路長としたときに、内接円半径が７ｍｍ以上の場合のビームスポット径と、内接円半径が６ｍｍの場合のビームスポット径が図９に示されている。これによると、内接円半径が６ｍｍの場合には、ポリゴンミラーに光束が蹴られずに光書込をすると主走査方向において光束が細くなるため、ビームスポット径は小径化できず７２μｍ以上となってしまう。一方、内接円半径が７ｍｍ以上であれば、光束幅を確保でき、ビームスポット径は５５μｍ程度と良好に小径化できるため高解像度化に対応できる。

前記走査レンズ１０１ａは、一例として中心（光軸上）肉厚が１３．５ｍｍの樹脂製レンズである。

前記走査レンズ１０１ｂは、一例として中心（光軸上）肉厚が３．５ｍｍの樹脂製レンズである。

走査レンズ１０１ａ及び走査レンズ１０１ｂの各面（入射面、射出面）は次の（１）式及び次の（２）式で表現される非球面である。ここで、Ｘは光軸方向（図２における紙面左右方向）の座標、Ｙは主走査方向（図２における紙面上下方向）の座標を示す。また、入射面の中央をＹ＝０とする。Ｒ_ｍはＹ＝０における主走査方向の曲率半径、ａ_００，ａ_０１，ａ_０２，・・・は主走査形状の非球面係数である。また、Ｃｓ（Ｙ）はＹに関する副走査方向の曲率、Ｒ_ｓ０は副走査方向の光軸上の曲率半径、ｂ_００，ｂ_０１，ｂ_０２，・・・は副走査方向の非球面係数である。なお、光軸は、Ｙ＝０で副走査方向における中央の点を通る軸をいう。

各走査レンズの各面（入射面、射出面）におけるＲ_ｍ、Ｒ_ｓ０及び各非球面係数の値の一例が表１に示されている。

表１の値を前記（１）式に代入して得られた走査レンズ１０１ａの形状が図１０に示されている。また、表１の値を前記（１）式に代入して得られた走査レンズ１０１ｂの形状が図１１に示されている。

表１の値を前記（２）式に代入して得られた走査レンズ１０１ａの入射面及び射出面におけるＣｓ（Ｙ）が図１２に示されている。また、表１の値を前記（２）式に代入して得られた走査レンズ１０１ｂの入射面及び射出面におけるＣｓ（Ｙ）が図１３に示されている。

また、表１の値を用いて計算すると、走査レンズ１０１ａの副走査方向の焦点距離（ｆ２とする）は−６００４．３ｍｍ、走査レンズ１０１ｂの副走査方向の焦点距離（ｆ１とする）は７２．３ｍｍである。すなわち、｜１／ｆ２｜＜｜１／ｆ１｜の関係にある。換言すれば、走査レンズ１０１ａよりも走査レンズ１０１ｂのほうが副走査方向のパワーが大きい。

ポリゴンミラー１０３と感光体ドラム９０１との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、走査レンズ１０１ａと走査レンズ１０１ｂとから構成されている。

この走査光学系の副走査方向の横倍率は、一例として０．９７倍である。また、光走査装置９００の光学系全体の副走査方向の横倍率は、一例として２．２倍である。

本実施形態では、感光体ドラム９０１の表面に形成される光スポットの目標とするスポット径は、主走査方向で５２μｍ、副走査方向で５５μｍである。

また、一例として、ポリゴンミラー１０３と走査レンズ１０１ａの入射面との距離（光路長）は４６．３ｍｍ、ポリゴンミラー１０３と走査レンズ１０１ｂの入射面との距離は１４９．５ｍｍ、ポリゴンミラー１０３と感光体ドラム９０１の表面との距離は２９５．５ｍｍである。そして、走査レンズ１０１ａの射出面と走査レンズ１０１ｂの入射面との距離は８９．７ｍｍ、走査レンズ１０１ｂの射出面と感光体ドラム９０１の表面との距離は１４２．５ｍｍである。

さらに、感光体ドラム９０１における有効走査領域の長さ（主走査方向の書込み幅）は３２３ｍｍである。

本実施形態における像面湾曲の計測値の一例が図１４（Ａ）に示され、等速特性の計測値の一例が図１４（Ｂ）に示されている。これらによると、副走査方向に関して、非常に良く像面がそろっており、従来よりも走査レンズの肉厚を低減しているにもかかわらず、ビームスポット径のばらつきが非常に小さいことが分かる。

また、本実施形態における副走査方向の横倍率の偏差（Δβとする）の一例が図１５に示されている。これによると、副走査方向の横倍率における最大値と最小値の差は０．５％程度に抑えられ、略一定とみなすことができる。なお、図１５では、像高０での副走査方向の横倍率を基準（Δβ＝０）にしている。

アナモフィックレンズ１０７の調整前の副走査ビームピッチの誤差の一例が、図１６に示されている。ここで、例えば、２ｎｄ−１ｓｔ＋は、１番目の走査線（図４における１番目の発光部（１ｓｔ）による走査線）と２番目の走査線（図４における２番目の発光部（２ｎｄ）による走査線）の間の副走査ビームピッチの＋方向の誤差を意味し、２ｎｄ−１ｓｔ＋は、１番目の走査線と２番目の走査線の間の副走査ビームピッチの−方向の誤差を意味している。図１６によると、副走査ビームピッチのばらつきは、約１３μｍである。なお、２４００ｄｐｉの高密度書込においては走査線間隔は１１μｍとなるので、１３μｍのばらつきは画像品質上問題となる。

そして、アナモフィックレンズ１０７の調整後の副走査ビームピッチの誤差の一例が、図１７に示されている。これによると、副走査ビームピッチのばらつきは、約８．５μｍであり、２４００ｄｐｉの高密度書込においても良好な画像品質を得ることが可能である。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係るレーザプリンタ５００では、帯電チャージャ９０２と現像ローラ９０３とトナーカートリッジ９０４と転写チャージャ９１１とによって転写装置が構成されている。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置９００によると、カップリングレンズ１０５を介した複数の光束をポリゴンミラー１０３の近傍で副走査方向に結像するアナモフィックレンズ１０７は、中間部材１１１によって保持されるとともに、その副走査方向に平行な方向の位置が調整されている。そこで、副走査方向におけるビームピッチを最適化することができる。従って、その結果として、副走査方向におけるビームピッチのばらつきを抑制することが可能となる。

また、上記実施形態によると、アナモフィックレンズ１０７は、カップリング光学系の光軸方向に略平行な軸の周りに回動可能な状態で保持されているため、アナモフィックレンズ１０７の姿勢を調整することにより、更にビームスポット径を最適化することができる。

また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、走査レンズ１０１ａよりも走査レンズ１０１ｂのほうがパワーが大きい。これにより、副走査方向の横倍率の最大値と最小値の差を容易に小さくすることができ、その結果、温度変化による倍率変化及び温度変化による副走査ビームピッチの変化をいずれも低減することが可能となる。

また、本実施形態に係る光走査装置９００によると、ポリゴンミラー１０３の内接円半径が１０ｍｍ以下である。これにより、副走査ビームピッチのばらつきに対する、ポリゴンミラー１０３の回転軸や偏向反射面の傾きの影響を小さくすることができる。その結果、副走査ビームピッチが安定する。

また、本実施形態に係るレーザプリンタ５００によると、副走査ビームピッチのばらつきを抑制することができる光走査装置９００を備えているため、結果として高品質の画像を高速で形成することが可能となる。

なお、上記実施形態では、アナモフィックレンズ１０７が１つの中間部材１１１を介してハウジング１２０に固定される場合について説明したが、これに限らず、一例として図１８に示されるように、２つの中間部材（１１１ａ、１１１ｂ）を介してハウジング１２０に固定されても良い。この場合には、アナモフィックレンズ１０７の両端が各中間部材にそれぞれ接着され、該２つの中間部材を介してハウジング１２０の２つの突起部（１２０ａ、１２０ｂ）に固定されることとなる。この場合には、アナモフィックレンズ１０７の姿勢変化などの変動をさらに低減できる。特に、副走査方向に平行な回転軸回りの回転、いわゆるα回転を低減することができる。

また、上記実施形態において、大きな温度変化が予想される場合には、前記走査光学系における少なくとも１つの面に、温度変化の影響を補正するための回折格子を形成しても良い。

また、上記実施形態では、カップリングレンズ１０５及びアナモフィックレンズ１０７が、いずれもガラス製である場合について説明したが、コスト低減のために、少なくとも一方を樹脂製レンズとしても良い。但し、このとき大きな温度変化が予想される場合には、樹脂製レンズに代えて、回折光学素子を用いても良い。

また、上記実施形態では、走査光学系が２つの走査レンズからなる場合について説明したが、これに限らず、走査光学系が３つ以上の走査レンズからなっても良い。この場合には、感光体ドラム９０１に最も近い位置に配置され、副走査方向にパワーを有する特定の走査レンズの副走査方向の焦点距離（ｆ１´とする）と、前記特定の走査レンズを除く複数の走査レンズの副走査方向の合成焦点距離（ｆ２´とする）は、｜１／ｆ２´｜＜｜１／ｆ１´｜の関係を満足することが好ましい。これにより、副走査方向の横倍率の最大値と最小値の差を容易に小さくすることができ、その結果、温度変化による倍率変化及び温度変化による副走査ビームピッチの変化をいずれも低減することが可能となる。

なお、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ５００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、光走査装置９００を備えた画像形成装置であれば、結果として高品質の画像を高速で形成することが可能となる。

また、カラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で安定して形成することが可能となる。

また、一例として図１９に示されるように、画像形成装置として、カラー画像に対応し、複数の感光体ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。この図１９に示されるタンデムカラー機は、ブラック（Ｋ）用の感光体ドラムＫ１、帯電器Ｋ２、現像器Ｋ４、クリーニング手段Ｋ５、及び転写用帯電手段Ｋ６と、シアン（Ｃ）用の感光体ドラムＣ１、帯電器Ｃ２、現像器Ｃ４、クリーニング手段Ｃ５、及び転写用帯電手段Ｃ６と、マゼンタ（Ｍ）用の感光体ドラムＭ１、帯電器Ｍ２、現像器Ｍ４、クリーニング手段Ｍ５、及び転写用帯電手段Ｍ６と、イエロー（Ｙ）用の感光体ドラムＹ１、帯電器Ｙ２、現像器Ｙ４、クリーニング手段Ｙ５、及び転写用帯電手段Ｙ６と、光走査装置９００と、転写ベルト８０と、定着手段３０などを備えている。

この場合には、光走査装置９００では、光源１０４における複数の発光部はブラック用、シアン用、マゼンタ用、イエロー用に分割されている。そして、ブラック用の各発光部からの光束は感光体ドラムＫ１に照射され、シアン用の各発光部からの光束は感光体ドラムＣ１に照射され、マゼンタ用の各発光部からの光束は感光体ドラムＭ１に照射され、イエロー用の各発光部からの光束は感光体ドラムＹ１に照射されるようになっている。

各感光体ドラムは、図１９中の矢印の方向に回転し、回転順にそれぞれ帯電器、現像器、転写用帯電手段、クリーニング手段が配置されている。各帯電器は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電器によって帯電された感光体ドラム表面に光走査装置９００により光束が照射され、感光体ドラムに静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像器により感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電手段により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着手段３０により記録紙に画像が定着される。

なお、このタンデムカラー機において、光走査装置９００に代えて、図２０に示されるように、ブラック用の光走査装置９００Ｋとシアン用の光走査装置９００Ｃとマゼンタ用の光走査装置９００Ｍとイエロー用の光走査装置９００Ｙを用いても良い。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、副走査方向におけるビームピッチのばらつきを抑制するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を高速で形成するのに適している。

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置の概略構成を示す図である。 図２における光源を説明するための図である。 図３の光源における複数の発光部をそれぞれ区別する場合に付される番号を説明するための図である。 中間部材を説明するための図である。 アナモフィックレンズの調整を説明するための図である。 図７（Ａ）及び図７（Ｂ）は、それぞれ本実施形態における温度変化の影響を説明するための図である。 図８（Ａ）及び図８（Ｂ）は、それぞれ温度変化の影響に関する本実施形態との比較を説明するための図である。 ポリゴンミラーの内接円半径とビームスポット径との関係を説明するための図である。 図２における走査レンズ１０１ａの形状を説明するための図である。 図２における走査レンズ１０１ｂの形状を説明するための図である。 図２における走査レンズ１０１ａの副走査方向の曲率を説明するための図である。 図２における走査レンズ１０１ｂの副走査方向の曲率を説明するための図である。 図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）は、それぞれ像面湾曲及びリニアリティを説明するための図である。 副走査方向の横倍率の偏差を説明するための図である。 調整前の副走査ビームピッチの誤差を説明するための図である。 調整後の副走査ビームピッチの誤差を説明するための図である。 中間部材が２つの場合を説明するための図である。 タンデムカラー機の概略構成１を説明するための図である。 タンデムカラー機の概略構成２を説明するための図である。

符号の説明

１０１ａ…走査レンズ（第２の走査光学素子）、１０１ｂ…走査レンズ（第１の走査光学素子）、１０３…ポリゴンミラー（偏向手段）、１０４…光源、１０５…カップリングレンズ（カップリング光学素子）、１０７…アナモフィックレンズ（線像形成光学素子）、１１０…発光部、１１１…中間部材、１１１ａ…中間部材、１１１ｂ…中間部材、１２０…ハウジング、５００…レーザプリンタ（画像形成装置）、９００…光走査装置、９００Ｋ…光走査装置、９００Ｃ…光走査装置、９００Ｍ…光走査装置、９００Ｙ…光走査装置、９０１…感光体ドラム（像担持体）、９０２…帯電チャージャ（転写装置の一部）、９０３…現像ローラ（転写装置の一部）、９０４…トナーカートリッジ（転写装置の一部）、９１１…転写チャージャ（転写装置の一部）、９１３…記録紙（転写対象物）。

Claims (11)

1. 光束により被走査面上を走査する光走査装置であって、
   ２次元的に配列された複数の発光部を有する光源と；
   前記光源からの複数の光束を偏向する偏向手段と；
   前記光源と前記偏向手段との間の光路上に配置され、前記光源からの複数の光束を略平行光とするカップリング光学素子と、前記カップリング光学素子を介した複数の光束を前記偏向手段の近傍で副走査方向に結像する線像形成光学素子とを含むカップリング光学系と；
   前記線像形成光学素子を副走査方向に平行な方向の位置に関して調整された状態で保持する保持部材と；
   前記偏向された光束を前記被走査面上に集光する走査光学系と；を備える光走査装置。
2. 前記線像形成光学素子と前記保持部材は、副走査方向に関して互いに平行な面をそれぞれ有し、
   前記線像形成光学素子は、調整された状態において、前記互いに平行な面を介して前記保持部材に保持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。
3. 前記保持部材は、更に前記線像形成光学素子を前記カップリング光学系の光軸に略平行な軸の周りに回動された状態で保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記カップリング光学系が収容されるハウジングを更に備え、
   前記保持部材は、前記ハウジングと前記線像形成光学素子との間に配置された少なくとも１つの中間部材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記少なくとも１つの中間部材は、前記線像形成光学素子の両端をそれぞれ保持する２つの中間部材であることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
6. 前記少なくとも１つの中間部材は、前記線像形成光学素子の一端を保持する１つの中間部材であることを特徴とする請求項４に記載の光走査装置。
7. 前記走査光学系は２つの走査光学素子を有し、
   前記被走査面に最も近い位置に配置され副走査方向にパワーを有する第１の走査光学素子の副走査方向の焦点距離ｆ１と、前記第１の走査光学素子と前記偏向手段との間の光路上に配置された第２の走査光学素子の副走査方向の焦点距離ｆ２は、｜１／ｆ２｜＜｜１／ｆ１｜の関係を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
8. 前記走査光学系は少なくとも２つの走査光学素子を有し、
   前記少なくとも２つの走査光学素子のうち前記被走査面に最も近い位置に配置され、副走査方向にパワーを有する特定の走査光学素子の副走査方向の焦点距離ｆ１と、前記少なくとも２つの走査光学素子のうち前記特定の走査光学素子を除く少なくとも１つの走査光学素子の副走査方向の焦点距離ｆ２は、｜１／ｆ２｜＜｜１／ｆ１｜の関係を満足することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
9. 前記被走査面上の有効走査領域内において、前記走査光学系の副走査方向に関する横倍率の最大値と最小値の差は１％以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 前記偏向手段は、複数の偏向反射面を有する回転多面鏡であり、前記複数の偏向反射面に接する内接円の半径は７ｍｍ以上であり、かつ１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の光走査装置。
11. 少なくとも１つの像担持体と；
    前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる複数の光束を走査する少なくとも１つの請求項１〜１０のいずれか一項に記載の光走査装置と；
    前記少なくとも１つの像担持体に形成された像を転写対象物に転写する転写装置と；を備える画像形成装置。

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