JP2010002852A - 光走査光学系、光走査装置並びにそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源が多数列状に配置されて、周辺部の光源像高が高くなっても、すべての光源からの光束の焦点を被走査媒体上に結ぶことのできる光源装置を提供する。
【解決手段】多数個の発光素子が列状に配置された光源１と、その光源１からの光束をコリメートするコリメータレンズ９と、そのコリメータレンズ９を通過した光束を被走査媒体上で偏向走査する光偏向手段２４と、前記コリメータレンズ９と被走査媒体１８の間の光路上に配置された後方光学系２２，２５を有する光走査光学系において、前記コリメートレンズ９を、前記後方光学系２２，２５により生じる光源像高の違いによる被走査媒体上の像面ずれと逆の方向に、前記像面ずれと略同量だけ像面をずらしたレンズとすることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル複写機やレーザプリンタの如き画像形成装置などに組み込まれる光走査光学系、光走査装置並びにそれを用いた画像形成装置に係り、特に光源からの光をコリメートするコリメート光学系を備えた光走査光学系および光走査装置に関するものである。

走査幅の広い走査光学系で、高印刷ドット密度の光走査を行う場合、ドット密度に応じた小さな走査スポット径とするには、走査レンズ（第三の光学系）への入射ビーム幅を大きくする必要がある。使用波長をλ、走査レンズの焦点距離をｆ、走査スポット径をφとすると、入射ビーム幅Ｌは概略式１で示される。

Ｌ＝4×λ×ｆ/（π×φ）…（式１）

例えば波長６６０ｎｍ、走査レンズの焦点距離５００ｍｍ、走査スポット径を４０μｍとすると、前記式１から入射ビーム幅Ｌは１０．５ｍｍとなる。従来から使用されているコリメータレンズ（第一の光学系）の口径は７ｍｍ程度が一般的であり、１０．５ｍｍの幅広いビームを出射できないので、コリメータレンズの後に光束を拡大するビームエキスパンダなどの第二の光学系が必要となる。

また、第二の光学系には複数の光源からのビームを回転多面鏡位置で交差させる効果もあるため、複数の光源を備える光走査装置では必須となる。もし、この第二の光学系が無い場合、第一の光学系を通過した複数の光束の間隔は拡がってしまい、回転多面鏡の位置では単一のビーム幅より大きな幅となってしまう。その場合、回転多面鏡の内接円半径を大きくしなければ必要な走査範囲に十分な光を走査できなくなってしまうが、回転多面鏡の内接円半径を大きくするにも限界があるので問題となる。

一方、高印刷ドット密度の光走査を行う場合、回転多面鏡などの光偏向手段の回転数には限界があるため、光源数を増大させる必要がある。印刷ドット密度をＤ、プロセス速度をＶ、光偏向手段のミラー面数をｍ、複数ビーム数をｎとすると回転多面鏡の回転数Ｒは式２で示される。

Ｒ＝Ｄ×Ｖ/（ｎ×ｍ）…（式２）

例えば、印刷ドット密度を１２００ｄｐｉ、プロセス速度を７０インチ/秒、光偏向手段のミラー面数を８面、ビーム数を２０とすると回転数Ｒは３１５００回転/分となり、実用的な回転数となる。

さらに、高印刷ドット密度の光走査を行う場合、ビーム変調には限界があるため、光源数を増大させる必要がある。印刷ドット密度をＤ、プロセス速度をＶ、走査レンズ（第三の光学系）の焦点距離をｆ、光偏向手段のミラー面数をｍ、ビーム数をｎとすると1ドットあたりの時間Ｔは式３で示される。

Ｔ＝ｎ×ｍ/（Ｆ×Ｄ×Ｄ×Ｖ）…（式３）

例えば、印刷ドット密度を１２００ｄｐｉ、プロセス速度を７０インチ/秒、走査レンズ（第三の光学系）の焦点距離を５００ｍｍ、光偏向手段のミラー面数を８面、ビーム数を４０とすると1ドットあたりの時間Ｔは１２．８ｎｓとなり、変調可能な値となる。よって、前記の例の仕様ではビーム数を４０以上にする必要がある。

次に発光素子の配列についてであるが、例えば４０個の発光素子の配列を1列にして配列角度を変えることにより、走査間隔を調整することが可能となり好ましい。ただし、発光素子の間隔を例えば２０μｍとすると、配列長は７８０μｍとなり、第一の光学系での光源像高は±０．４ｍｍ程度まで使用することになる。

従来、例えば前述の例と同じ仕様で印刷ドット密度が６００ｄｐｉであった場合、１ドットあたりの時間Ｔの制約から、ビーム数は１０で十分であったから、光源像高は±０．１ｍｍ程度で十分であった。この場合、第一の光学系の焦点距離を例えば１７ｍｍとすれば、端部の光源の第一の光学系からの出射角度は０．３３７度であり、光源からの光束は比較的光軸近くを通るため、第一、第二（光束を整形するレンズ系）、第三（被走査媒体上に結像させる走査レンズ系）の光学系による収差は十分小さく、問題にならなかった。

しかし、使用する光源の像高が４倍の±０．４ｍｍになる場合、第一の光学系の焦点距離を前記の例と同様１７ｍｍとすれば、端部の発光素子の出射角度は１．３５度となり、発光素子からの光束は光軸から離れるため、第一、第二、第三の光学系によるレンズ収差、特に像面ずれが問題となった。

これを改善するには、第二、第三の光学系を構成しているレンズの補正が必要となる。しかし、第二、第三の光学系一式は、走査の等速性、走査位置毎の結像位置等の特性等を考慮しており、光源像高に関係する像面ずれの特性を改善する項目を含ませるのは容易ではない。また、第二、第三の光学系内のレンズを非球面化して補正する場合、レンズ寸法が大きいので非球面レンズとするには実現困難か、または実現に大きなコスト増が伴ってしまい実用的でない。

前記収差に関連した解決手段として、例えば特許文献１では、第一の光学系であるコリメータレンズに非球面ガラス単レンズを用いて、プラスチックのみで構成した走査結像光学系と組み合わせて温度変化による性能変化を補正している。

前記収差に関連した解決手段として、例えば特許文献２では、光学系の開口数ＮＡが大きい場合に発生する球面収差を抑え、低価格で記録媒体の高ドット密度化に対応可能な光走査装置を提供するため、結合レンズ系と光偏向手段の間に軸上パワーが略０で、かつ、非球面形状の光学素子を１個配置している。

前記収差に関連した解決手段として、例えば特許文献３では、開口数ＮＡ０．１２〜０．２で球面収差、正弦条件とも良好に補正された非球面単レンズを提供している。

前記収差に関連した解決手段として、例えば特許文献４では、光源と光偏向手段の間に、正、負の円筒レンズを備え、偏向レンズの有する球面収差を補正するものである。
特開平５−２７３４６３号公報 特開２００２−２６７９７６号公報 特開昭６０−１２１４１２号公報 特開昭６３−１８９８２２号公報

上述のように従来から、非球面ガラス単レンズの提案がなされているが、問題が全て解決した訳ではない。すなわち前記特許文献１〜４の提案では光源像高に関係した像面ずれについては考慮されておらず、多数の発光素子を列状に配置して光源像高が高くなった場合、光スポットのばらつきが大きくなるという問題があった。またこのような光走査装置を画像形成装置に使用すると、線幅が不均一になり、画像が不安定になり、画像品質の低下を招くという欠点がある。

本発明の目的は、前述した従来技術の欠点を解消し、発光素子が多数列状に配置されて、周辺部の光源像高が高くなっても、すべての発光素子からの光束を被走査媒体上に結像できるようにした光走査光学系、光走査装置並びにそれを用いた画像形成装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の第１の手段は、多数個の発光素子が列状に配置された光源と、その光源からの光束をコリメートするコリメータレンズと、そのコリメータレンズを通過した光束を被走査媒体上に偏向走査する光偏向手段と、前記コリメータレンズと被走査媒体の間の光路上の配置された後方光学系を有する光走査光学系において、前記コリメータレンズを、前記後方光学系により生じる光源像高の違いによる被走査媒体上の像面ずれと逆方向に、前記像面ずれと略同量だけ像面をずらしたレンズとすることを特徴とするものである。

本発明の第２の手段は前記第１の手段において、前記後方光学系が、前記コリメータレンズと光偏向手段の間の光路上に配置されて前記コリメータレンズでコリメートされた光束を整形する整形光学系と、前記光偏向手段と被走査媒体の間の光路上に配置されて前記光偏向手段により偏向走査された光束を被走査媒体上に結像する結像光学系を含むことを特徴とするものである。

本発明の第３の手段は前記第１または第２の手段において、前記コリメータレンズの開口数が０．０８以下に規制されていることを特徴とするものである。

本発明の第４の手段は前記第１ないし第３の手段において、前記光源が多数個の発光素子を１列に配置した光源であることを特徴とするものである。

本発明の第５の手段は前記第４の手段において、前記光源がその光源の光軸を中心軸として回転可能になっており、その光源の回転によって光線の走査間隔を調整することを特徴とするものである。

本発明の第６の手段は、多数個の発光素子が列状に配置された光源と、その光源からの光束をコリメートするコリメータレンズと、そのコリメータレンズを通過した光束を被走査媒体上で偏向走査する光偏向手段と、前記コリメータレンズと被走査媒体の間の光路上に配置された後方光学系を有する光走査装置において、前記コリメータレンズを、前記後方光学系により生じる光源像高の違いによる被走査媒体上の像面ずれと逆方向に、前記増面ずれと略同量だけ像面をずらしたレンズとすることを特徴とするものである。

本発明の第７の手段は前記第６の手段において、前記後方光学系が、前記コリメータレンズと光偏向手段の間の光路上に配置されて前記コリメータレンズでコリメートされた光束を整形する整形光学系と、前記光偏向手段と被走査媒体の間の光路上に配置されて前記光偏向手段により偏向走査された光束を被走査媒体上に結像する結像光学系を含むことを特徴とするものである。

本発明の第８の手段は前記第６または第７の手段において、前記コリメータレンズの開口数が０．０８以下に規制されていることを特徴とするものである。

本発明の第９の手段は前記第６ないし第８の手段において、前記光源が多数個の発光素子を１列に配置した光源であることを特徴とするものである。

本発明の第１０の手段は前記第９の手段において、前記光源がその光源の光軸を中心軸として回転可能になっており、その光源の回転によって光線の走査間隔を調整することを特徴とするものである。

本発明の第１１の手段は、感光体と、その感光体を帯電する帯電装置と、光線の走査により記録されるべき画像情報に対応した静電潜像を前記感光体上に形成する光走査装置と、前記静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を被記録媒体上に転写する転写装置と、転写したトナー像を被記録媒体上に定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、前記光走査装置が前記第６ないし第１０の手段の光走査装置であることを特徴とするものである。

本発明によれば、光軸外の発光素子からの光線でも、光軸上の発光素子からの光線でも、焦点位置をほぼ同じにすることができ、光スポットのばらつきが小さい状態で光走査が可能となる光走査光学系並びに光走査装置を提供することができる。

またこの光走査装置を備えることにより、線幅が均一で、画像が安定して、高品質の画像が得られる画像形成装置を提供することできる。

以下、本発明の実施例を図面とともに説明する。
（第一の実施例）
本発明の第一の実施例を図１〜図４を参照しながら説明する。図１は本実施例に係るコリメータレンズの拡大断面図、図２はそのコリメータレンズを実装した光源装置の断面図、図３はその光源装置を用いた光走査装置の概略構成図、図４はその光走査装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。

まず、本発明の実施例に係る画像形成装置の概略構成を図４で説明する。トナー像を形成するためのドラム形状の感光体１８は、図示しないモータによって一定の周速度で図面に向かって時計周り方向に回転している。

この感光体１８の表面は帯電装置１０によって特定の極性に均一に帯電された後、光走査装置１１からの光線により露光され、記録されるべき画像情報に対応した静電潜像が形成される。この露光位置の感光体回転方向下流側には現像装置１２が配置され、現像装置１２により感光体１８上の前記静電潜像が顕像化されてトナー像が形成される。

被記録媒体である印刷用紙１３は、搬送ローラ対などの搬送装置１４で搬送される。その後、転写装置１５で印刷用紙１３の背面にトナーと反対の極性の帯電を行ない、感光体１８上のトナー像を印刷用紙１３上に転写する。転写後、転写されなかった感光体１８上の残留トナーは清掃装置１６によって除去され、次の画像形成プロセスに備えられる。

感光体１８からトナー像が転写された印刷用紙１３は定着装置１７へ搬送される。定着装置１７は、一定温度に加熱制御したヒートローラ１７ａと、それに圧接する加圧ローラ１７ｂとから構成されている。ヒートローラ１７ａと加圧ローラ１７ｂの間を通過するとき、印刷用紙１３上に保持されたトナー像は加圧溶融され印刷用紙１３上に定着される。この定着処理後に印刷用紙１３は、画像形成装置の外部に排出、ストックされる。

図３は、前記光走査装置１１の内部構成を示す概略構成図である。光源装置２０から発した光線２１は、２枚のレンズからなるビームエキスパンダ２２ａ，２２ｂを通り、所定のビーム幅に整形され、副走査方向のみ所定の曲率をもつシリンドリカルレンズ２３を通り、回転多面鏡２４によって偏向走査され、Ｆθレンズ２５を通り、折り返しミラー２８で反射し、図示しない感光体１８上に結像され静電潜像を作成する。

図中Ｘの矢印方向は、光の走査方向（主走査方向）を示している。なお、偏向走査された光線の一部は、ミラー２６によって光センサ２７へ導かれ、その信号により前記光源装置２０から発する光線２１の変調を行う。

前記光源装置２０の中には光源1（図２参照）が設けられており、その光源1の中には多数個（本実施例では４０個）の発光素子が一列に並んでおり、従って感光体１８上では光スポットが一列に並ぶことになる。

図５は、感光体１８上に光スポット５０が４０個並んだ様子を示している。光源１を光軸中心として回転させると、感光体１８上の光スポット５０の配列角θが変化し、それに応じて光線の走査間隔ｄも変化するから、前記配列角θを変化させて光線の走査間隔ｄを調整することができる。

前記光源装置２０は図２に示すように、光源１と、光源ホルダ２と、鏡筒８に実装された第一の光学系であるコリメータレンズ９と、鏡筒ホルダ４から主に構成されている。

光源１は溶接またはネジ（図示せず）により、光源ホルダ２に固定される。鏡筒８は光源１との距離を適正に調整後、ネジ３ｃで突き当て固定される。光源ホルダ２と鏡筒ホルダ４は光軸垂直方向の位置決め後にネジ３ａで一体化されて、ベース５にネジ３ｂで固定される。

このとき、光源１を保持した光源ホルダ２と鏡筒ホルダ４の一体物はベース５に挿入された状態で、その一体物の全体を光源１の光軸を中心軸として回転することにより、前記感光体上のスポット配列角θを変えて走査間隔ｄを適当な値に調整する。調整後、ネジ３ｂで前記一体物をべース５に位置決め固定する。前記一体物の回転調整を許容するため、前記ネジ３ｂが挿通されるホルダ４側のネジ孔は長孔となっている。

本発明は、開口数ＮＡを０．０８以下とし、第二、第三の光学系により生じる光源像高の違いによる被走査媒体（本実施例では感光体）上の像面ずれと逆の方向に、前記像面ずれと略同量だけ像面をずらした第一の光学系を用いることが特徴である。

その例を示すため第二、第三の光学系の具体的な構成例を図６に示す。図中の曲率半径ならびに厚さの各項目の単位はｍｍである。また図中のＥＸ１、ＥＸ２はエキスパンダレンズで、図３のビームエキスパンダレンズ２２ａ，２２ｂに相当する。図６中のＣＹＬはシリンドリカルレンズで、図３のシリンドリカルレンズ２３に相当する。図６中のＰＯＬは回転多面鏡で、図３の回転多面鏡２４に相当する。図６中のＦθ１〜Ｆθ５はＦθレンズで、図３のＦθレンズ２５に相当し、本実施例ではＦθ１〜Ｆθ５の５枚構成となっている。本実施例ではエキスパンダレンズＥＸ１とＥＸ２が第二の光学系を構成し、Ｆθ１〜Ｆθ５レンズが第三の光学系を構成している。

図中のNo.１のＥＸ１における曲率半径は、ビームエキスパンダレンズ２２ａの入射面側の曲率半径を示している。No.１のＥＸ１における厚さは、ビームエキスパンダレンズ２２ａの光軸上の厚さを示している。No.１のＥＸ１における屈折率は、ビームエキスパンダレンズ２２ａ自体の屈折率を示している。

図中のNo.２のＥＸ１における曲率半径は、ビームエキスパンダレンズ２２ａの出射面側の曲率半径を示している。No.２のＥＸ１における厚さは、ビームエキスパンダレンズ２２ａと次のビームエキスパンダレンズ２２ｂの間に介在されている層の厚さであり、本実施例ではビームエキスパンダレンズ２２ａとビームエキスパンダレンズ２２ｂの間隔が４３９．５ｍｍあることを示している。No.２のＥＸ１における屈折率は、ビームエキスパンダレンズ２２ａのすぐ後ろ側の層の屈折率を示しており、本実施例ではビームエキスパンダレンズ２２ａのすぐ後ろ側が屈折率１の空気層であることを示している。No.３〜１７においても同様の仕様で表示している。

第一の光学系単体（本実施例ではコリメータレンズ９）の光源像高に関する像面ずれを除いた前記図６の構成の第二、第三の光学系の被走査媒体上の像面ずれの特性を図７に示す。図７の横軸に光源像高を示しており、光源像高０ｍｍは光源の光軸を指している。縦軸に被走査媒体上像高を示しており、被走査媒体上の像高０ｍｍは被走査媒体表面を指している。

本実施例では、発光素子を４０個一列に配列して、光源像高が±０．４ｍｍの光源を使用した。この図から明らかなように、発光素子の位置が光軸（光源像高＝０ｍｍ）から離れるに従って被走査媒体上の像面ずれ量はマイナス方向に徐々に大きくなり、光軸上にある発光素子に対して光軸から０．４ｍｍ離れた発光素子の像面ずれ量Ｚは約−０．４ｍｍにもなっている。

本発明ではこの図７の特性を測定、記憶して、第一の光学系の特性を図７の特性の逆の方向（本実施例ではプラス方向）に、図７の像面ずれと略同量だけ像面をずらした光学系とするのが特徴である。その目標となる特性を計算したものを図８および図１１において点線で示しており、図７の特性の逆の方向に、図７の像面ずれと略同量だけ像面をずらした特性となっている。

本発明の第一の実施例に係るコリメータレンズ９の拡大断面図を図1に示す。コリメータレンズ９は非球面ガラス単レンズからなり、開口数ＮＡは０．０７７としている。この理由は、図６の第二、第三の光学系に搭載したときの波面収差（λＲＭＳ）の値が、一般的に良好な値とされる目安の０．０７以下となるからである。図６に示す光学系と全く同じでない走査光学系であっても、構成が概略同じであれば、被走査媒体上のλＲＭＳは、第一の光学系の開口数ＮＡを０．０８以下とすることで、λＲＭＳの値を概略０．０７以下にすることができる。

図1に示すコリメータレンズ９の開口数ＮＡは０．０７７であり、λＲＭＳを最も小さくし、かつ、図８の目標特性に近い特性としている。本実施例に係るレンズ屈折率は１．６８９、レンズ形状は第一面（光源側）の曲率半径ｒ＝２１．４ｍｍ、円錐定数ｋ＝１４、第二面（出射側）の曲率半径ｒ＝−２３．９４ｍｍ、円錐定数ｋ＝−２８としている。

このときの像面ずれの特性を図８の第一の実施例に示す。また、このコリメータレンズ９を用い、図６に示した走査光学系と組み合わせたときの走査中央での像面ずれ特性は図９の第一の実施例の様に平坦な特性になる。このコリメータレンズ９を用いれば、図９に示すように発光素子が光軸から±０．４ｍｍ程度離れていても像面ずれがほとんど無い光走査装置を実現できる。なお、第一の実施例のコリメータレンズの場合、単体のλＲＭＳの値は最大０．０１２９であり、図６に示した走査光学系と組み合わせた場合、λＲＭＳは０．０７以下となっている。

なお、非球面形状は式４の様に定義され、ｃ＝１/ｒ、ｒは曲率半径、ｈは像高、ｋは円錐定数である。

Z=ｃ×ｈ×ｈ/{1+[1-（ｋ+1）×ｃ×ｃ×ｈ×ｈ]^0.5}…（式４）

この第一の実施例に係るコリメータレンズ９の像面ずれの特性を図１０に示す。この図では、主走査方向と副走査方向及び波長６５８ｎｍ（光源の基準波長）と６６１ｎｍ（光源波長のばらつきの最大値）の像高とコリメータレンズ位置の像面ずれの特性を示している。像高０と各像高との像面差は、波長が異なっても略同じである。図７の被走査媒体上の像面の特性と略同量だけ像面をずらすため、関連している主走査方向の像面の倍率を考慮したうえでプラス側に補正している。このときの被走査媒体上の像面ずれの特性を図８に示す。

（第二の実施例）
本発明の第二の実施例に係るコリメータレンズ９の拡大断面図を図１２に示す。本実施例に係るコリメータレンズ９は非球面ガラス単レンズからなり、開口数ＮＡは０．０７７としており、第一面（光源側）を非球面形状でない球面とし、第二面（出射側）のみを非球面形状としたものである。この条件でλＲＭＳを最も小さくし、かつ、図８に示す目標特性に近い特性とした。

このコリメータレンズ９のレンズ屈折率は１．６８９、レンズ形状は第一面（光源側）の曲率半径ｒ＝２６．７ｍｍ、円錐定数ｋ＝０、第二面（出射側）の曲率半径ｒ＝−１９．６１５ｍｍ、円錐定数ｋ＝−４．３５８としている。

このときの像面ずれの特性を図１１の第二の実施例に示す。また、この第一の光学系を用いたとき、図６に示した走査光学系と組み合わせたときの走査中央での特性は図９の第二の実施例の様に平坦な特性になる。この第一の光学系を用いれば、図９に示すように光源が光軸から±０．４ｍｍ程度離れていても像面ずれがほとんど無い光走査装置を実現できる。なお、第二の実施例の第一の光学系の場合、単体のλＲＭＳの値は最大０．０１６３であり、図６に示した走査光学系と組み合わせた場合、λＲＭＳは０．０７以下となっている。

（第三の実施例）
本発明の第三の実施例に係るコリメータレンズ９の拡大断面図を図１３に示す。本実施例に係るコリメータレンズ９は非球面ガラス単レンズからなり、開口数ＮＡは０．０７７としており、レンズ形状は第一面（光源側）の曲率半径ｒ＝３４．０６ｍｍ、円錐定数ｋ＝−２５．９４の非球面形状とし、第二面（出射側）の曲率半径ｒ＝−１６．９６ｍｍ、円錐定数ｋ＝０の非球面形状でない球面としている。この条件でλＲＭＳを最も小さくし、かつ、図８の目標特性に近い特性とした。

このときの像面ずれの特性を図１１の第三の実施例に示す。また、この第一の光学系を用いたとき、図６に示した走査光学系と組み合わせたときの走査中央での特性は図９の第三の実施例の様に平坦な特性になる。この第一の光学系を用いれば、図９に示すように光源が光軸から±０．４ｍｍ程度離れていても像面ずれがほとんど無い光走査装置を実現できる。なお、第三の実施例の第一の光学系の場合、単体のλＲＭＳの値は最大０．０１６１であり、図６に示した走査光学系と組み合わせた場合、λＲＭＳは０．０７以下となっている。

前記実施例で述べたようにコリメータレンズ９における像面のずれ調整は、当該コリメータレンズ９の主に第一面（光源側）または（ならびに）第二面（出射側）の円錐定数ｋの調整によってなされる。

図１４は、コリメータレンズの開口数ＮＡと波面収差λＲＭＳとの関係を示す特性図である。同図に実線で示すように開口数ＮＡが大きくなるに従って波面収差λＲＭＳも大きな値となる傾向にあり、光学特性的にはλＲＭＳは０．０７以下に抑えることが望ましい。一方、波長の変化等の影響でλＲＭＳは同図に点線で示すように全体的に０．０２程度増加する傾向があるから、その増加分を見込んでλＲＭＳを０．０７以下に抑えるためには、コリメータレンズの開口数ＮＡは０．０８以下に規制する必要がある。

ところがコリメータレンズの開口数ＮＡが小さくなると光束のビーム幅は狭くなり、光出力は低減するため、所望の光走査を確実に実行するためにはコリメータレンズの開口数ＮＡは０．０５必要である。従って、コリメータレンズの開口数ＮＡは０．０５〜０．０８の範囲が望ましい。

図１５ないし図１８は、本発明の他の実施例における光源装置を説明するための図で、図１５はその光源装置の内部構成を示す概略構成図、図１６はその光源装置に用いられる光源・コリメータユニットの斜視図、図１７は図１６Ａ−Ａ線上の断面図、図１８はその光源装置によって形成される被走査媒体上のビームスポットの配列状態を示す図である。

図１５に示すように光源装置２０は、ベース３０と、そのベース３０に取り付けられた第１の光源・コリメータユニット３１ａならびに第２の光源・コリメータユニット３１ｂとから主に構成されている。

前記光源・コリメータユニット３１（第１の光源・コリメータユニット３１ａと第２の光源・コリメータユニット３１ｂは同一構造）は、図１６に示すように多数の発光素子（本実施例では２０個の発光素子を一列に配置）して構成した光源３２を内側に挿入して保持した光源ホルダ３３と、光源３２から出射した光線をコリメートするコリメータレンズ３４を内側に挿入して固定した鏡筒３５と、前記光源ホルダ３３をフランジ部３６ｃに取り付けるとともに前記鏡筒３５を筒状部３６ｄに挿入して取り付けた鏡筒ホルダ３６とから主に構成されている。

コリメータレンズ３４は前記実施例と同様に、第二、第三の光学系により生じる光源像高の違いによる被走査媒体上の像面ずれと逆の方向に、前記像面ずれと略同量だけ像面をずらした光学系になっている。

図１６に示すように、光源３２は光源ホルダ３３の中央部に設けられた円筒状の収納部内に挿入され、複数のネジ３７の頭部で光源ホルダ３３に固定されている。この光源ホルダ３３は、ネジ３８で鏡筒ホルダ３６のフランジ部３６ｃに固定される。

図１６に示すように、鏡筒ホルダ３６の筒状部３６ｄはベース３０に形成された円形の開口部３０ａに挿入され、光源３２の光軸を中心として回転調整した後、フランジ部３６ｃから挿入した複数のネジ３９をベース３０のネジ孔３０ｂに螺挿することにより、図１５に示すように光源・コリメータユニット３１がベース３０に固定される。

次に図１６ならびに図１７に示すように、鏡筒ホルダ３６の筒状部３６ｄ内に挿入されて光軸方向に移動して調整した鏡筒３５は、筒状部３６ｄの周壁を貫通するように螺挿された１本のネジ４０により筒状部３６ｄの内面に押圧固定される。このネジ４０の配置位置は、光走査装置１１（図３参照）の光走査面内で、かつコリメータレンズ３４の光軸Ｏに対して直交する位置に特定されており、従ってネジ４０による押圧力は光軸Ｏに対して直交するＹ方向に作用している。

図１５に示すように、第１の光源・コリメータユニット３１ａと第２の光源・コリメータユニット３１ｂは互いに若干内側を向くようにベース３０に取り付けられている。そのため第１の光源・コリメータユニット３１ａの各発光素子から出射した２０本の平行光線と、第２の光源・コリメータユニット３１ｂの各発光素子から出射した２０本の平行光線は、一度交差し、その後間隔が広がって進み、シリンドリカルレンズ２３を通過して合成される。

図１８は本実施例で被走査媒体上のビームスポットの配列状態を示す図で、光源・コリメータユニット３１ａの各発光素子から出射した２０本の光線によって形成されるスポットＳ１〜Ｓ２０の列と、光源・コリメータユニット３１ｂの各発光素子から出射した２０本の光線によって形成されるスポットＳ２１〜Ｓ４０の列は、走査間隔ｄを調整するため主走査方向Ｘに対して配列角θで傾いており、かつ一直線上に配置されている。走査間隔ｄを調整する

本発明の第一の実施例に係るコリメータレンズの拡大断面図である。 そのコリメータレンズを実装した光源装置の断面図である。 その光源装置を用いた光走査装置の概略構成図である。 その光走査装置を用いた画像形成装置の概略構成図である。 第一の実施例において被走査媒体上に光スポットが多数並んだ様子を示す図である。 第一の実施例において第二、第三の光学系の具体的な構成例を示す図である。 図６に示した光学系による被走査媒体上の像面ずれ量を示した特性図である。 第一の光学系の目標値と第一の実施例の特性を示した図である。 第一、第二、第三の実施例において第一の光学系と図６に示した第二、第三の光学系を組み合わせた時の主走査方向スポットの走査中央の特性を示した図である。 第一の実施例に係るコリメータレンズの像面ずれの特性図である。 第二、第三の実施例における像面ずれの特性例を示した図である。 本発明の第二の実施例に係るコリメータレンズの拡大断面図である。 本発明の第三の実施例に係るコリメータレンズの拡大断面図である。 コリメータレンズの開口数ＮＡと波面収差λＲＭＳとの関係を示す特性図である。 本発明の他の実施例に係る光源装置の内部構成を示す概略構成図である。 その光源装置に用いられる光源・コリメータユニットの斜視図である。 図１５Ａ−Ａ線上の断面図である。 その実施例において被走査媒体上に光スポットが多数並んだ様子を示す図である。

符号の説明

１…光源、２…光源ホルダ、３ａ，３ｂ，３ｃ…ネジ、４…鏡筒ホルダ、５…ベース、８…鏡筒、９…コリメータレンズ、１０…帯電装置、１１…光走査装置、１２…現像装置、１３…印刷用紙、１４…搬送装置、１５…転写装置、１６…清掃装置、１７…定着装置、１７ａ…ヒートローラ、１７ｂ…加圧ローラ、１８…感光体、２０…光源装置、２１…光線、２２ａ，２２ｂ…ビームエキスパンダレンズ、２３…シリンドリカルレンズ、２４…回転多面鏡、２５…Ｆθレンズ、２６…ミラー、２７…光センサ、２８…折り返しミラー、３０…ベース、３１ａ…第１の光源・コリメータユニット、３１ｂ…第２の光源・コリメータユニット、３２…光源、３３…光源ホルダ、３４…コリメータレンズ、３５…鏡筒、３６…鏡筒ホルダ、３７〜４０…ネジ、５０…光スポット、Ｘ…主走査方向、θ…スポット配列角、ｄ…走査間隔、Ｏ…光源の光軸、Ｚ…像面ずれ量。

Claims (11)

1. 多数個の発光素子が列状に配置された光源と、その光源からの光束をコリメートするコリメータレンズと、そのコリメータレンズを通過した光束を被走査媒体上で偏向走査する光偏向手段と、前記コリメータレンズと被走査媒体の間の光路上に配置された後方光学系を有する光走査光学系において、
   前記コリメートレンズを、前記後方光学系により生じる光源像高の違いによる被走査媒体上の像面ずれと逆の方向に、前記像面ずれと略同量だけ像面をずらしたレンズとすることを特徴とする光走査光学系。
2. 請求項１に記載の光走査光学系において、前記後方光学系が、前記コリメータレンズと光偏向手段の間の光路上に配置されて前記コリメータレンズでコリメートされた光束を整形する整形光学系と、前記光偏向手段と被走査媒体の間の光路上に配置されて前記光偏向手段により偏向走査された光束を被走査媒体上に結像する結像光学系を含むことを特徴とする光走査光学系。
3. 請求項１または２に記載の光走査光学系において、前記コリメータレンズの開口数が０．０８以下に規制されていることを特徴とする光走査光学系。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の光走査光学系において、前記光源が多数個の発光素子を１列に配置した光源であることを特徴とする光走査光学系。
5. 請求項４に記載の光走査光学系において、前記光源がその光源の光軸を中心軸として回転可能になっており、その光源の回転によって光線の走査間隔を調整することを特徴とする光走査光学系。
6. 多数個の発光素子が列状に配置された光源と、その光源からの光束をコリメートするコリメータレンズと、そのコリメータレンズを通過した光束を被走査媒体上で偏向走査する光偏向手段と、前記コリメータレンズと被走査媒体の間の光路上に配置された後方光学系を有する光走査装置において、
   前記コリメータレンズを、前記後方光学系により生じる光源像高の違いによる被走査媒体上の像面ずれと逆の方向に、前記像面ずれと略同量だけ像面をずらしたレンズとすることを特徴とする光走査装置。
7. 請求項６に記載の光走査装置において、前記後方光学系が、前記コリメータレンズと光偏向手段の間の光路上に配置されて前記コリメータレンズでコリメートされた光束を整形する整形光学系と、前記光偏向手段と被走査媒体の間の光路上に配置されて前記光偏向手段により偏向走査された光束を被走査媒体上に結像する結像光学系を含むことを特徴とする光走査装置。
8. 請求項６または７に記載の光走査装置において、前記コリメータレンズの開口数が０．０８以下に規制されていることを特徴とする光走査装置。
9. 請求項６ないし８のいずれか１項に記載の光走査装置において、前記光源が多数個の発光素子を１列に配置した光源であることを特徴とする光走査装置。
10. 請求項９に記載の光走査装置において、前記光源がその光源の光軸を中心軸として回転可能になっており、その光源の回転によって光線の走査間隔を調整することを特徴とする光走査装置。
11. 感光体と、その感光体を帯電する帯電装置と、光線の走査により記録されるべき画像情報に対応した静電潜像を前記感光体上に形成する光走査装置と、前記静電潜像にトナーを付着してトナー像を形成する現像装置と、前記トナー像を被記録媒体上に転写する転写装置と、転写したトナー像を被記録媒体上に定着する定着装置とを備えた画像形成装置において、
    前記光走査装置が請求項６ないし１０のいずれか１項に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。

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