JP2011033769A - 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 波長特性と温度補償特性の両立を図り、かつ組立性や生産性の向上を図ることのできる走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置を得ること。
【解決手段】 複数の光源手段から出射した複数の光束の集光状態を変換する光束変換手段と複数の光束を偏向走査する偏向手段と偏向走査された複数の光束を各光束毎に対応した被走査面上に結像させる結像光学手段とを有し、複数の光源手段のうち少なくとも２つの光源手段は光束が出射する方向と直交する方向に配置されており、光束変換手段は複数の光源手段の発光部から同一方向に出射する複数の光束を反射させて同一方向に偏向する複数の光束変換素子を有しており、複数の光束変換素子は各々パワーを有する反射面を少なくとも１面、パワーを有する回折面を少なくとも１面有しており、かつ主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有していること。
【選択図】 図１

Description

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、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタ（LBP）やデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等の画像形成装置に好適なものである。

従来よりレーザービームプリンター（ＬＢＰ）やデジタル複写機等の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出射した光束をコリメータレンズで平行光束に変換している。また、倒れ補正を行うために平行光束に変換された光束をシリンドリカルレンズで回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る光偏向器の偏向面に線像として形成している。そして光偏向器の偏向面で偏向走査された光束をｆθ特性を有する結像光学系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集束させ、その面上を光走査して画像記録を行っている。

また、従来よりタンデム型の走査光学装置が種々と提案されている（特許文献１参照）。このタンデム型の走査光学装置は、複数の光源手段から放射した複数の発散光束が対応する複数の絞りによりその光束が制限され、複数のコリメータレンズにより平行光束となって、複数のシリンドリカルレンズに入射する。複数のシリンドリカルレンズから出射した複数の光束は偏向手段としての光偏向器（ポリゴンミラー）の異なる偏向面に線像となり入射し、それぞれ異なる方向に偏向走査される。偏向走査されたそれぞれの光束は異なる結像光学手段を介して異なる被走査面(感光ドラム面）に導光される。これにより画像記録を行っている。

また、従来より走査光学装置においては環境変化として温度変化による結像性能の変化（温度補償特性）やレーザ光の波長変化に伴う結像性能変化（波長特性）を小さく抑えた走査光学装置が種々と提案されている（特許文献２参照）。

特開２００３−２２２８１２号公報 特開２００２−２８７０６２号公報

上述した従来のタンデム型の走査光学装置において、複数のシリンドリカルレンズは組立性の観点から、複数の光学素子を主走査方向に並べプラスチックモールドにより一体的に形成して製造されている。特許文献１には通常、光源毎に配置されるシリンドリカルレンズを一体形成した例が開示されており、これにより装置全体の小型化が可能である旨が説明されている。

近年、タンデム型の走査光学装置においても、更なるコンパクト化や組立性の観点から、光源手段からの光束の状態を他の状態に変換するコリメータレンズの一体化も必要とされている。しかしながら、コリメータレンズの一体化は、次の理由から困難とされてきた。

(1-1)複数の光源手段の発光部（発光点）に対し、それぞれ対応するコリメータレンズの光軸方向の位置、ならびに光軸方向に垂直な方向の位置を調整（以下レーザ調整）する必要があること、
(1-2)レーザ調整において光源手段側を調整する場合、レーザパッケージの形状が複雑であることから一旦中間部材に圧入し、それを調整する必要があること、
(1-3)複数の光源手段同士が近接していることから、調整機構そのものや、それを把持する治工具が物理的に干渉してしまうこと、
等が挙げられる。

一方、各部材の複合化を行う場合、生産性の観点からプラスチックモールドでの生産が望まれる。プラスチックモールドを用いた場合、上記項目(1)に加え、環境（温度）変化により、プラスチック内部の屈折率が変化し、光束変換後のピント位置にずれが生じる。特に複数の発光部を有するマルチビーム光源の場合、発光部間に製造公差として波長差を生じるため、従来の屈折面と回折面を用い昇温による波長変化を利用した温度補償の適用が困難になること、が課題として挙げられる。

一方、コリメータレンズのプラスチック化が実現されると、アナモフィック面を容易に形成できるため、従来は別体であったコリメータレンズとシリンドリカルレンズの機能を一体化することが可能となる。特許文献２のレーザ走査光学装置において図２には２面の透過面と少なくとも１面の反射面を有する光学素子の温度補償を行った例が開示されている。しかしながらタンデム型の走査光学装置に適用した場合の組立性を考慮した光学配置や、マルチビーム光源の適用時の波長特性の問題点に関しては、解決策が示されていない。

本発明は波長特性（レーザ光の波長変化による結像特性の変化）と温度補償特性（温度変化による結像特性の変化）の両立を図り、かつ組立性や生産性の向上を図ることのできる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。

本発明の走査光学装置は、複数の光源手段と、前記複数の光源手段の発光部から出射した複数の光束の集光状態を変換する光束変換手段と、前記光束変換手段から出射した複数の光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面にて偏向走査された複数の光束を各光束毎に対応した被走査面上に結像させる結像光学手段と、を有する走査光学装置において、前記複数の光源手段のうち、少なくとも２つの光源手段は光束が出射する方向と直交する方向に配置されており、前記光束変換手段は、前記複数の光源手段の発光部から同一方向に出射する複数の光束を反射させて同一方向に偏向する複数の光束変換素子を有しており、前記複数の光束変換素子は、各々パワーを有する反射面を少なくとも１面、パワーを有する回折面を少なくとも１面有しており、かつ主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有していることを特徴としている。

本発明によれば波長特性（レーザ光の波長変化による結像特性の変化）と温度補償特性（温度変化による結像特性の変化）の両立を図り、かつ組立性や生産性の向上を図ることのできる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。

本発明の実施例１の走査光学装置の主走査断面図 本発明の実施例１の走査光学装置の副走査断面図 本発明の実施例１の走査光学装置の入射光学系の主走査断面図 本発明の実施例１の走査光学装置の入射光学系の副走査断面図 本発明の実施例１の走査光学装置におけるアナモフィックコリメータレンズの波長特性を示す図 本発明の実施例１の走査光学装置におけるアナモフィックコリメータレンズの温度特性を示す図 本発明の実施例２の走査光学装置の入射光学系の主走査断面図 本発明の実施例２の走査光学装置における光路Ａのアナモフィックコリメータレンズの波長特性を示す図 本発明の実施例２の走査光学装置における光路Ａのアナモフィックコリメータレンズの温度特性を示す図 本発明の実施例２の走査光学装置における光路Ｂのアナモフィックコリメータレンズの波長特性を示す図 本発明の実施例２の走査光学装置における光路Ｂのアナモフィックコリメータレンズの温度特性を示す図 本発明の実施例のタンデム型の走査光学装置の主走査断面図

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
［実施例１］
図１は本発明の実施例１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。図２は本発明の実施例１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。

尚、以下の説明において、副走査方向（Ｚ方向）とは、偏向手段の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは、副走査方向（偏向手段の回転軸と平行な方向）を法線とする断面である。主走査方向（Ｙ方向）とは、偏向手段で偏向走査される光束を主走査断面に投射した方向である。副走査断面とは、主走査方向を法線とする断面である。

図中、ＳＲ、ＳＬは各々第１、第２のステーション(走査ユニット）である。１ａ〜１ｄは各々複数の発光部（発光点）を有する光源手段（マルチビーム光源）であり、例えばマルチビーム半導体レーザより成っている。なお、マルチビーム半導体レーザを以下、単に「半導体レーザ」とも称す。

本実施例においては図１に示すように複数の光源手段１ａ〜１ｄのうち、少なくとも２つの光源手段を光束が出射する方向と直交する方向に配置している。詳しくは少なくとも２つの光源手段を主走査方向と副走査方向との少なくとも一方において並列して配置している。また、本実施例の複数の光源手段１ａ〜１ｄは、同一の電気基板９の上に配置されている。

２ａ〜２ｄは各々絞りであり、光束（光量）を制限している。３（３ａ〜３ｄ）は光束変換手段であり、複数の光源手段１ａ〜１ｄの発光部から出射した複数の光束の集光状態を変換している。本実施例における光束変換手段３はプラスチックモールド製より成り、複数の光源手段１ａ〜１ｄから同一方向に出射する複数の光束を反射させて同一方向に偏向する複数の光束変換素子３ａ〜３ｄを有している。尚、絞り２ａ〜２ｄ及び光束変換素子３ａ〜３ｄの各要素はそれぞれ入射光学系（集光光学系）Ｌａ〜Ｌｄの一要素を構成している。

５は偏向手段としての光偏向器であり、複数の偏向面を有する回転多面鏡(ポリゴンミラー）よりなり、モータ等の駆動手段により矢印Ａ方向に等速で回転しており、入射光学系Ｌａ〜Ｌｄからの光束を偏向走査している。６ａ〜６ｄは各々結像光学系としての結像光学手段であり、偏向手段５からの複数の光束を各光束毎に対応した被走査面８ａ〜８ｄ上に結像させる。第１のステーション(走査ユニット）ＳＲ側の結像光学手段６ａ、６ｂは、各々共通の第１の結像レンズ６１ａｂと第２の結像レンズ６２ａ、６２ｂを有している。第２のステーション(走査ユニット）ＳＬ側の結像光学手段６ｃ、６ｄは、各々共通の第１の結像レンズ６１ｃｄと第２の結像レンズ６２ｃ、６２ｄを有している。結像光学手段６ａ〜６ｄは、各々光偏向器５によって偏向反射された画像情報に基づく光束を対応する被走査面としての感光ドラム面８ａ〜８ｄ上に結像させている。かつ結像光学手段６ａ〜６ｄは、各々副走査断面内において光偏向器５の偏向面５１、５２と感光ドラム面８ａ〜８ｄとの間を共役関係にすることにより偏向面の面倒れ補償を行っている。

７ａ，７ｂ１，７ｂ２は各々第１のステーションＳＲ側のミラー(反射ミラー）であり、ステーションＳＲ内で光路を折り曲げている。７ｃ１、７ｃ２，７ｄは各々第２のステーションＳＬ側のミラー(反射ミラー）であり、ステーションＳＬ内で光路を折り曲げている。８ａ，８ｂは各々第１のステーションＳＲ側の被走査面としての感光ドラム面（感光ドラム）である。８ｃ，８ｄは各々第２のステーションＳＬ側の被走査面としての感光ドラム面（感光ドラム）である。

＜走査光学装置＞
本実施例の走査光学装置は４つの光源手段１ａ〜１ｄの発光部から出射した光束を異なる４つの被走査面８ａ〜８ｄに導光し、光走査するものである。以下、走査光学装置の機能説明においては簡単のため１つの光源手段１ａから出射した光束について説明する。なお、他の光源手段１ｂ〜１ｄから出射した光束についても同様である。

光源手段である半導体レーザ１ａから出射した発散光束は絞り２ａによって光量を制限され、対応する光束変換手段３の光束変換素子３ａに入射する。なお、本実施例では光源手段から２本の光束が出射されているが、特に断りのない限り図中では１本の光束として記している。

光束変換素子３ａは、光源手段１ａからの光束を主走査断面内（主走査方向）に関しては平行光束に近い光束に変換し、副走査断面内（副走査方向）に関しては偏向手段５の偏向面５１に結像するよう収束光束に変換している。偏向手段５に入射した光束は偏向面５１により被走査面方向に偏向走査され、結像光学手段６ａに入射する。本実施例において結像光学手段６ａは主に主走査方向にパワーを有するプラスチック製の第１のトーリックレンズ(結像レンズ）６１ａｂと主に副走査方向にパワーを有するプラスチック製の第２のトーリックレンズ(結像レンズ）６２ａとより構成される。また結像光学手段６ａは、偏向面５１からの偏向光束を被走査面８ａに結像させるとともに偏向面５１の倒れを補償している。

本実施例における第１のトーリックレンズ６１ａｂは、上記の如く２組の結像光学手段６ａ、６ｂで共通に使用されている。なお、結像光学手段６ａの形態、製法はこれに限定されるものではない。上記結像光学手段６ａにより被走査面８ａ上に結像した光束は、モータ軸（不図示）に取り付けられたポリゴンミラー（偏向手段）５の回転により被走査面８ａ上を矢印Ｂ方向(主走査方向）に等角速度で偏向走査する。

＜タンデム型の走査光学装置＞
本実施例における走査光学装置はこれらの走査機能を４つ有することで、異なる色相に対応する画像情報を同時に異なる被走査面上に記録するタンデム型の走査光学装置であり、以下、それについて、詳細に説明する。

本実施例における４つの光源手段１ａ〜ｄは上述した如く光束が出射する方向と直交する方向に配置されている。このうち光源手段１ａ、１ｂの発光部から出射した光束を偏向手段５の偏向面５１へ、光源手段１ｃ、１ｄの発光部から出射した光束を偏向手段５の偏向面５２へ入射させ、それぞれの光束を偏向手段５の左右に分離している。さらに光源手段１ａ、１ｂの発光部から出射した光束は、副走査断面内で異なる入射角をもち、偏向手段５の偏向面５１に対して斜入射させることにより、第１のトーリックレンズ６１ａｂ後に配置したミラー７ｂ１により空間分離している。尚、光源手段１ｃ、１ｄの発光部から出射したの光束に関しても同様である。

このように偏向手段５に対し異なる斜入射角を有する複数の光束を、該偏向手段５の異なる２つの偏向面５１、５２に入射させることにより、一つの偏向手段５で４つの光束を同時に走査可能としている。

＜入射光学系＞
次に本実施例における入射光学系に関し図３、図４を用いて説明する。図３は本発明の実施例１の入射光学系の主走査断面、図４は本発明の実施例１の入射光学系の副走査断面図である。なお、図３において、サフィックス(接尾語）ｘはａ，ｂを表わす。

本実施例における光束変換素子３ａ〜３ｄは各々光源手段１ａ〜１ｄの発光部からの光束を平行光束化するコリメータレンズとしての機能と、面倒れ補正のため光偏向器の偏向面に副走査方向の光束のみを集光させるシリンドリカルレンズの機能とを有している。

光束変換手段３は、この光束変換素子３ａ〜３ｄをプラスチックモールドにより複合化(一体化）しており、１つの光学素子でコリメータレンズ４枚分、シリンドリカルレンズ４枚分の機能を併せ持っている。これにより本実施例では光学系の簡素化はもちろんのこと、装置の組立性の向上や、小型化にも充分寄与するものとなっている。なお、以下、光束変換手段３を「アナモフィックコリメータレンズ」とも称す。表１に本実施例における光源手段ＬＤから偏向手段の反射面Ｐｏｒまでの設計値を示す。なお、以下の各表において、Ｅ−ｘは１０^−ｘを意味する。

ここで光束変換素子３ａを例にとってその形状と光学的な機能に関し説明する。本実施例においては他の光束変換素子３ｂ〜３ｄも光束変換素子３ａと同様の構成である。本実施例における光束変換素子３ａは、パワーを有する反射面を少なくとも１面（本実施例ではＲ２、Ｒ３の２面）、パワーを有する回折面を少なくとも１面（本実施例ではＲ１の１面）有している。かつ光束変換素子３ａは、主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有している。

つまり、光束変換素子３ａの入射面（Ｒ１）３１ａは平面のベース形状上にアナモフィックな回折面が形成されており、その大きな色収差特性を用い、昇温に伴う屈折率変化や形状変化による光学特性変化を補償している。光束変換素子３ａの第１反射面（Ｒ２）３２ａは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アナモフィックな面よりなり、かつ全反射条件を満たす全反射面よりなっている。

光束変換素子３ａの第２反射面（Ｒ３）３３ａは平面な形状より成り、光束を偏向手段５の偏向面方向に偏向（反射）する機能を有している。光束変換素子３ａの出射面（Ｒ４）３４ａはパワーが０もしくはパワーが小さい平面（屈折面）より成っている。ここで本実施例の回折面はベース屈折面上に以下の位相関数で表される回折格子を付加した形状より成っている。

φ＝ｍλ＝d_2mY²＋d_2sZ²
（但しｍは回折次数で、本実施例は＋１次光を使用）
複数の光源手段１ａ〜１ｄから射出された複数の光束は絞り２ａ〜２ｄを介し光束変換手段３のそれぞれ対応する光束変換素子３ａ〜３ｄへ入射し、それぞれ光束が変換され、対応する偏向面５１、５２に導光される。

＜波長特性と温度補償特性の両立＞
ここでアナモフィックコリメータレンズ３の光束変換素子３ａにパワーを有する反射面（第１反射面３２ａ）を用いている理由を記す。なお、他の光束変換素子３ｂ〜３ｄも光束変換素子３ａと同様である。

第１の理由は、温度変化に伴う光学特性の変化量自体を抑えることにより、アナモフィックコリメータレンズの波長特性（温度変化を伴わず波長変化した場合の光学特性）と温度特性（温度変化により波長変化した場合の光学特性）の両立を図るためである。特に本実施例は複数の光束を出射するマルチビーム光源を用いており、複数の光源間の波長差による光学特性変化を光源毎に調整することができず、上記波長特性がより重要となる。

通常、温度変化に伴い媒質中の屈折率が変化することにより光学特性変化が発生するが、反射面の場合、反射前後の媒質の屈折率が同一であるため、屈折率変化により光学特性変化を生じない。このため本実施例では光束変換素子３ａの主たるパワーを反射面である第１反射面３２ａに付与している。この結果、光束変換素子３ａの屈折面（出射面３４ａ）のパワーは０もしくは小さく、結果、屈折面にて生じる温度変化による屈折率変化に伴う光学特性変化を小さくすることが可能となる。

本実施例ではこの屈折率変化による光学特性変化の他、全ての光学面で発生する温度変化による光学面の膨張収縮に伴う光学特性変化を温度補正の対象としているが、その補償量自体も小さくなる。温度補償の原理は温度変化により半導体レーザの波長変化と屈折率変化が同時に発生することを利用し、前述の光学特性の変化を回折面による強い軸上色収差で補正するものであり周知の技術である。しかしながら本実施例においては補償量自体を小さくしているため、その回折面のパワーも相対的に小さくなることが特徴である。

図５は本実施例のアナモフィックコリメータレンズ３の光束変換素子３ａの波長特性を示す図である。同図においては波長変化が生じたときの主走査方向（ｄｍ）及び副走査方向（ｄｓ）のピント変化を示している。なお、他の光束変換素子３ｂ〜３ｄの波長特性も光束変換素子３ａと同様である。

一般的に半導体レーザの複数の発光部（発光点）からの光束の間には公差上２nm程度の波長差を生じる。同図によれば本実施例では２nmの波長差による光学特性変化（結像位置の変化）は主走査方向で９μm、副走査方向で１１μmであり、十分小さい量に抑えられている。なお、半導体レーザの絶対波長自体はこれよりも大きい量変動するが、複数の発光部からの光束の波長が揃っていれば、所謂レーザ調整（光源手段−アナモフィックコリメータレンズ間距離の調整）により補正することが可能で問題とならない。

図６は本実施例のアナモフィックコリメータレンズ３の光束変換素子３ａの温度特性を示す図である。同図においては温度変化により波長変化と屈折率変化が同時に生じたときの主走査方向（ｄｍ）及び副走査方向（ｄｓ）のピント変化を示している。なお、他の光束変換素子３ｂ〜３ｄの温度特性も光束変換素子３ａと同様である。

一般的に画像形成装置本体内で想定される温度変化は±25℃程度であり、同図によればそのときの光学特性変化は主走査方向及び副走査方向とも１μm以下であり、十分小さい量に抑えられている。なお、図５、図６とも光源手段側の値でピント変化を議論しているが、被走査面側への変換は光学系全体の縦倍率を乗ずればよく、その値は一般的に２５〜１００倍程度の値となる。

＜光源間隔の確保＞
次に第２の理由は、タンデム型の走査光学装置の各色相に対応する入射光学系の複合化の時に課題となる光源間隔を広くし、レーザ調整のスペースを確保するためである。レーザ調整は通常以下の工程よりなる。

(2-1)ピント調整工程：出射光束が特定の平行光束、あるいは収束光束、発散光束となるよう、半導体レーザとコリメータレンズ間の距離を調整する。

(2-2)照射位置調整工程：出射光束が特定のターゲットに照射するよう、半導体レーザとコリメータレンズ間の同軸度（光軸に垂直な方向の位置）を調整する。

(2-3)ピッチ間隔調整工程：マルチビーム走査光学装置の場合、被走査面上で複数の光束のピッチ間隔が特定の値となるよう、半導体レーザを出射軸中心に回転させ調整する。

これらの調整は光学的には半導体レーザ、コリメータレンズのどちらを移動させても同じであるが、半導体レーザは半田付け等で電気基板に取り付ける必要があるため、より調整しやすいコリメータレンズ側を移動させることが一般的である。

しかしながら本実施例においては、コリメータレンズ側が４つの光学素子を一体構造としているため個別に位置を調整することは困難である。よって、本実施例においては光束変換素子３ａ〜３ｄに対し各々対応する半導体レーザ１ａ〜１ｄの位置を調整することにより、該半導体レーザ１ａ〜１ｄのピント及び照射位置及びピント間隔を調整している。このとき重要なのは調整工具において各々の半導体レーザを調整のためチャッキングするスペース及び調整後の半導体レーザを固定するスペースを確保することである。なお、半導体レーザを固定するスペースとは、半導体レーザとそのホルダーを紫外線硬化樹脂を用いて接着固定するために必要な、紫外線照射装置の光ファイバーの設置場所等である。

本実施例では図３に示す通り光源手段１ａ〜１ｄから出射する光束の方向を、対応する光束変換素子３ａ〜３ｄの反射面を用い、一旦それぞれの光束が相対する方向に偏向し、さらに全ての光束が偏向手段５の偏向面へ入射するよう偏向している。これによりアナモフィックコリメータレンズ３の出射面における少なくとも２つの光源手段と対応する光束の主走査方向の間隔（Ｌ２）１０mmに対し、光源手段の主走査方向の間隔（１ａ、１ｂと１ｃ、１ｄの間隔（Ｌ１））が２０mmと広くなるようにしている。

その結果、本実施例では反射面を用いないコリメータレンズで構成した場合の光源間隔１０mmと比較し、新たに１０mmのスペースを確保することができる。これにより、半導体レーザを調整のためチャッキングするスペース及び調整後の半導体レーザを固定するスペースとして生かすことが可能となる。

なお、上記のような入射光学系の配置にすることにより、４つの光源手段１ａ〜１ｄを光束が出射する方向と直交する方向に配置することができるため、該４つの光源手段１ａ〜１ｄを同一の電気基板９の上に配置することができる。

このように複数の光源手段１ａ〜１ｄを光束が出射する方向と直交する方向に配置することにより、複数の光源手段１ａ〜１ｄの発光回路を集約化による効率的な回路設計が可能となり、光源発光基板（電気基板）の簡素化が実現できる。

なお、本実施例では光学箱のレーザ鏡筒取付け部にレーザ鏡筒を直接取付る構成であるが、複数のレーザ鏡筒を同時に保持するサブユニット（所謂レーザユニット）を作成し、その状態でレーザ調整をした後、光学箱に組込んでも同様の効果を得ることができる。

本実施例においては上述した如く光束変換手段３を、複数の光源手段１ａ〜１ｄの発光部から同一方向に出射する複数の光束を反射させて同一方向に偏向する複数の光束変換素子３ａ〜３ｄより構成している。さらに複数の光束変換素子３ａ〜３ｄを、各々パワーを有する反射面を少なくとも１面、パワーを有する回折面を少なくとも１面有するように構成し、かつ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ように構成している。これにより本実施例ではプラスチック等の生産性の高い材料を用いた光束変換素子においても、波長特性と温度補償特性の両立が可能となり、樹脂を用いて製作することからシリンドリカルレンズ機能との一体化も図ることができる。さらに複数の光束変換素子３ａ〜３ｄの反射面を各々適切に配置することにより、走査光学装置の光源の間隔を各々レーザ調整が実施できるレベルに確保することができ、さらには走査光学装置の複数の光束に対応する光学素子間の複合化が可能となる。

このように本実施例は光学性能を犠牲にすることなく、組立性や生産性を確保したまま入射光学系の機能を一体化し、光学素子を複合化することができ、これにより高性能で、かつ組立性の良好なるタンデム型の走査光学装置を実現している。なお、本実施例では光源手段を複数の発光部を有するマルチビーム光源より構成したが、これに限らず、単一の発光部を有する光源より構成してもよい。
［実施例２］
図７は本発明の実施例２の走査光学装置の入射光学系の主走査方向の要部断面図である。同図において図３に示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において、前述の実施例１と異なる点は、複数の光源手段１１ａ〜１１ｄの配置及び光束変換手段としてのアナモフィックコリメータレンズ１３の構成を異ならせたことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様な効果を得ている。

つまり、図７において、１１ａ〜１１ｄは各々複数の発光部を有する光源手段であり、例えばマルチビーム半導体レーザより成っている。本実施例においては、図７に示すように複数の光源手段１１ａ〜１１ｄのうち、少なくとも２つの光源手段を光束が出射する方向と直交する方向に配置している。詳しくは少なくとも２つの光源手段を主走査方向と副走査方向との少なくとも一方において並列して配置している。

１３は光束変換手段としてのアナモフィックコリメータレンズであり、プラスチックモールド製より成っている。本実施例におけるアナモフィックコリメータレンズ１３は複数の光源手段１１ａ〜１１ｄから同一方向に出射する複数の光束を反射させて同一方向に偏向する複数の光束変換素子１３ａ〜１３ｄを有している。表２に本実施例における光源手段ＬＤから偏向手段の反射面Ｐｏｒまでの設計値を示す。

本実施例においては前述の実施例１と異なり、複数の光源手段１１ａ〜１１ｄの複数の発光部から出射した複数の光束をそれぞれ１回の反射で偏向手段５に導光している。そのため光源手段１１ｃ、１１ｄからの光束が通過する光路Ａ（ＳＬ）の光束変換素子１３ｃ、１３ｄと光源手段１１ａ、１１ｂからの光束が通過する光路Ｂ（ＳＲ）の光束変換素子１３ａ、１３ｂとでは主たるパワーを有する反射面の位置が互いに異なる。つまり、本実施例では複数の光束変換素子１３ａ〜１３ｄのうち、少なくとも２つの光束変換素子（１３ａ,１３ｂと１３ｃ,１３ｄ）が互いに異なる光学配置より成っている。

通常、このような光学配置では光路Ａの光束変換素子１３ｃ、１３ｄと光路Ｂの光束変換素子１３ａ、１３ｂとで主走査方向の焦点距離が異なり、それぞれの光束の利用効率が異なってしまうという問題点がある。しかしながら、本実施例では屈折面を含めたパワー配置（屈折力）を光路Ａ，Ｂで互いに異ならせることにより、両者の主走査方向の焦点距離を揃えている。つまり、本実施例では複数の光束変換素子１３ａ〜１３ｄのうち、少なくとも２つの光束変換素子（１３ａ,１３ｂと１３ｃ,１３ｄ）の主走査方向の焦点距離が等しくなるように構成している。

ここで、光路Ａの入射光学系に関し光源手段１１ｃから出射する光束を例にとり説明する。なお、光源手段１１ｄから出射する光束も同様である。光源手段１１ｃからの光束は光束変換素子１３ｃの入射面（Ｒ１）３５ｃに入射し、全反射面（Ｒ２）３６ｃで偏向手段方向に偏向された後、出射面（Ｒ３）３７ｃを介し偏向手段５の偏向面に導光される。各光学面の構成であるが、本実施例においても前述の実施例１と同様、反射面３６ｃをアナモフィック面とすると共に、主たるパワーを同面に付している。

ここでこの反射面３６ｃの位置は光路Ｂの反射面３６ａと比較し、光源手段から離れた場所に位置することから、入射面３５ｃを正のパワーを有するアナモフィック面としている。これにより、光路Ａの光束変換素子１３ｃの主走査方向の主平面を反射面３６ｃから光源手段１１ｃよりに移動させている。出射面３７ｃはアナモフィックなパワーを有する回折面であり、実施例１と同様、光束変換素子１３ｃの温度補償を行っている。入射面３５ｃは平面である。

光路Ｂの入射光学系に関し光源手段１１ａから出射する光束を例にとり説明する。なお光源手段１１ｂから出射する光束も同様である。光源手段１１ａからの光束は光束変換素子１３ａの入射面（Ｒ１）３５ａに入射し、全反射面（Ｒ２）３６ａで偏向手段方向に偏向された後、出射面（Ｒ３）３７ａを介し偏向手段の偏向面に導光される。各光学面の構成であるが、本実施例においても実施例１と同様、反射面３６ａをアナモフィック面とすると共に、主たるパワーを同面に付している。

ここでこの反射面３６ａの位置は光路Ａの反射面３６ｃと比較し光源手段から近い場所に位置することから、出射面３７ａを正のパワーを有するアナモフィック面としている。これにより、光路Ｂの光束変換素子１３ａの主走査方向の主平面を反射面３６ａから偏向手段よりに移動させている。出射面３７ａはさらにアナモフィックなパワーを有する回折面であり、実施例１と同様、光束変換素子１３ａの温度補償を行っている。入射面３５ａは平面である。

このように光路Ａと光路Ｂの光束変換素子１３ａ，１３ｃの各々のパワー（パワー配置）を異ならせ、各々の主平面を制御することにより、両者の主平面位置を揃え焦点距離が同一となるよう構成し、光源手段１１ａ，１１ｃからの光束の利用効率を揃えている。

図８は本実施例の光路Ａにおける光束変換素子１３ｃ,１３ｄの波長特性を示す図、図１０は本実施例の光路Ｂにおける光束変換素子１３ａ,１３ｂの波長特性を示す図である。図８、図１０は各々波長変化が生じたときの主走査方向（ｄｍ）及び副走査方向（ｄｓ）のピント変化を示している。

一般的に半導体レーザの複数の発光部の間には公差上２nm程度の波長差を生じる。図８、図１０によれば本実施例では２nmの波長差による光学特性変化は光路Ａにおいて主走査方向で７μm、副走査方向で８μm、光路Ｂにおいて主走査方向で１０μm、副走査方向で６μmであり、十分小さい量に抑えられている。なお、半導体レーザの絶対波長自体はこれよりも大きい量変動するが、複数の発光部の波長が揃っていれば、所謂レーザ調整（光源−アナモフィックコリメータレンズ間距離の調整）により補正することが可能で問題とならない。

図９は本実施例の光路Ａにおける光束変換素子１３ｃ,１３ｄの温度特性を示す図、図１１は本実施例の光路Ｂにおける光束変換素子１３ａ,１３ｂの温度特性を示す図である。図９、図１１は各々温度変化により波長変化と屈折率変化が同時に生じたときの主走査方向（ｄｍ）及び副走査方向（ｄｓ）のピント変化を示している。

一般的に画像形成装置本体内で想定される温度変化は±25℃程度であり、図９、図１１によればそのときの光学特性変化は光路Ａ、光路Ｂにおいて主走査方向、副走査方向とも１μm以下であり、十分小さい量に抑えられている。なお、図８〜図１１とも光源側の値でピント変化を議論しているが、被走査面側への変換は光学系全体の縦倍率を乗ずればよく、その値は一般的に２５〜１００倍程度の値となる。

本実施例では図７に示すとおり光路Ｂにおける反射面３６ａ,３６ｂから出射面３７ａ,３７ｂまでの距離を、光路Ａにおける入射面３５ｃ,３５ｄから反射面３６ｃ,３６ｄまでの距離より４mm長く取っている。これにより光源手段の主走査方向の間隔（１１ａ、１１ｂと１１ｃ、１１ｄとの間隔）Ｌ１を出射面における２つの光源手段と対応する光束の主走査方向の間隔Ｌ２より４mm広く取ることが可能となる。これにより半導体レーザを調整のためチャッキングするスペース及び調整後の半導体レーザを固定するスペースとして生かすことが可能となる。

＜カラー画像形成装置＞
図１２は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。図１２において、160はカラー画像形成装置、110は各々実施例１〜２に示した構成を有する走査光学装置、121,122,123,124は各々像担持体としての感光ドラム、131,132,133,134は各々現像器、151は搬送ベルトである。

図１２において、カラー画像形成装置160には、パーソナルコンピュータ等の外部機器152からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ153によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、それぞれ走査光学装置110に入力される。そして、これらの走査光学装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム141,142,143,144が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム121,122,123,124の感光面が主走査方向に走査される。

本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く走査光学装置110からの各々の画像データに基づいた複数の光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム121,122,123,124面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。

前記外部機器152としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置160とで、カラーデジタル複写機が構成される。

本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置において本発明の実施例１、２の構成はより効果を発揮する。

１ａ〜１ｄ 光源手段（半導体レーザ）、３ 光束変換手段（アナモフィックコリメータレンズ）、３ａ〜３ｄ 光束変換素子、５ 偏向手段（ポリゴンミラー）、６ａ〜６ｄ 結像光学手段（ｆθレンズ系）、８ａ〜８ｄ 被走査面（感光ドラム面）

Claims (12)

1. 複数の光源手段と、前記複数の光源手段の発光部から出射した複数の光束の集光状態を変換する光束変換手段と、前記光束変換手段から出射した複数の光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面にて偏向走査された複数の光束を各光束毎に対応した被走査面上に結像させる結像光学手段と、を有する走査光学装置において、
   前記複数の光源手段のうち、少なくとも２つの光源手段は光束が出射する方向と直交する方向に配置されており、前記光束変換手段は、前記複数の光源手段の発光部から同一方向に出射する複数の光束を反射させて同一方向に偏向する複数の光束変換素子を有しており、前記複数の光束変換素子は、各々パワーを有する反射面を少なくとも１面、パワーを有する回折面を少なくとも１面有しており、かつ主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有していることを特徴とする走査光学装置。
2. 前記複数の光源手段のうち少なくとも２つの光源手段は、その主走査方向の間隔が、前記光束変換手段の出射面における前記少なくとも２つの光源手段と対応する光束の間隔より広くなるよう、前記複数の光束変換素子が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
3. 前記複数の光源手段の発光部から出射した複数の光束は、前記光束変換手段により主走査方向が平行光束、副走査方向が前記偏向手段の偏向面で結像する収束光束に変換されていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
4. 前記複数の光源手段は、各々複数の発光部を有するマルチビーム光源であることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
5. 前記複数の光源手段は、同一の電気基板の上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
6. 前記複数の光束変換素子の反射面は、各々主走査方向と副走査方向とで互いに異なるパワーを有していることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
7. 前記複数の光束変換素子のうち、少なくとも２つの光束変換素子の主走査方向の焦点距離は等しいことを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
8. 前記複数の光束変換素子の光学配置は、互いに異なることを特徴とする請求項７に記載の走査光学装置。
9. 前記複数の光束変換素子の反射面は、各々全反射面であることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
10. 前記光束変換手段は、プラスチックモールド製より成ることを特徴とする請求項１に記載の走査光学装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の走査光学装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体を有することを特徴とする画像形成装置。
12. 外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。