JP4148688B2 - マルチビーム走査装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、カラーレーザプリンタ、デジタル複写機等の画像形成装置のレーザ書込光学系として用いられるマルチビーム走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
２つの半導体レーザアレイを光源として用いたマルチビーム走査装置において感光体ドラム等の被走査面上の副走査ビームピッチを調整する構成の一例として、特開２０００−７５２２７号公報では、感光体ドラム等の被走査面上の副走査ビームピッチを調整する方法を提案している。
【０００３】
ここでは２つの半導体レーザアレイとそれと対をなす２つのカップリングレンズとを一体的に保持する保持部材からなる光源ユニットを備え、この光源ユニットを走査光学系の光軸を回動中心として回動調整することにより被走査面上の副走査ビームピッチを所定値に簡単かつ正確に合わせる技術が開示されている。
【０００４】
また、同公報では、例えばレーザの偏光特性を利用して合成するビーム合成プリズム等のビーム合成手段を利用して、２つの半導体レーザアレイからの出射ビームを合成する方式であっても、上述の場合と同様に、光源ユニットの回転（走査光学系の光軸を回動中心とする）のみで、被走査面上の副走査ビームピッチを所定値に簡単かつ正確に合わせる技術も開示されている。
このように、特開２０００−７４２２７号公報では、光源ユニットの回転（走査光学系の光軸を回動中心とする）のみで、被走査面上の副走査ビームピッチを所定値に簡単かつ正確に合わせている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の技術では、光源ユニットの回転により、主走査ビームピッチまでもが変化するため、走査光学系の組み付け精度あるいは光源ユニットの組み付け精度が十分に確保できていない場合、調整前のビーム配列の状態が不十分となり、もって光源ユニットの回転のみでは副走査ビームピッチを所定値に合わせることができない虞があった。
【０００６】
従って、このような光源ユニットを搭載したマルチビーム走査装置により静電潜像を感光体ドラム上に形成し、トナーによる現像、定着といったプロセスにより画像を得る画像出力装置においては、上記の如くの副走査ビームピッチ調整による主走査ビームピッチの変動や調整前のビーム配列の不十分な状態等により、所望の画像出力が得られなくなり、縦線の揺らぎのような異常画像が発生してしまう可能性があるという問題点がある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑み、副走査ビームピッチ調整によっても画像形成装置において上記の如くの異常画像が発生する等の問題が生じないマルチビーム走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、複数のレーザビームで被走査面上を同時に走査するマルチビーム走査装置であって、
少なくとも、各々が等間隔にアレイ状に並んだ複数の発光点を有する２つのレーザアレイと、上記レーザアレイからの出射光を各々カップリングするための２つのカップリングレンズと、上記レーザアレイとカップリングレンズを一体的に保持する保持部材とよりなり、出射ビームの略光軸回りに回転可能に保持されてなる光源ユニットと、
前記光源ユニットから発せられたレーザビームを偏向し偏向後のレーザビームを前記被走査面上に結像する走査光学系と、
上記光源ユニットを、出射されるレーザビームの光軸に略平行な回転軸回りに回転させることによって上記被走査面における走査密度を切り替える手段とよりなることを特徴とする。
【００１２】
この構成では、比較的簡易な方法にて被操作面上の走査密度を切換可能な構成を提供できる。
【００１３】
又、このとき更に下記条件式
ΔＲＹ＝│｛（ｎ−１）×（２ｎ−１）／２｝×｛（ｑ×ｃｏｓφ×ｍＹ×ｄ）／（ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｍＺ）｝│≦ｄ／４
を満たしてなり、
ｄは被走査面上の走査線間隔、
ｎは一つのレーザアレイの発光点の数、
ｑは同発光点間隔、
φはレーザアレイの副走査方向からの傾斜角度、
ｍＹは走査光学系の主走査倍率、
ｍＺは同副走査倍率、
ｆｃｏｌはカップリングレンズの焦点距離、
θは２つのレーザアレイから出射されるレーザビームが交差する角度の半分、
ΔＲＹは被走査面における、同一のレーザアレイの両端のビームスポット間隔の変動量の主走査方向成分をそれぞれ示してなることを特徴とすることが望ましい。
【００１４】
或いは、
下記条件式
ΔＲＺ＝│｛（ｎ−１）×（２ｎ−１）／２｝×｛（ｑ×ｓｉｎφ×ｄ）／（ｆｃｏｌ×ｔａｎθ）｝│≦ｄ／４
を満たしてなり、
ｄは被走査面上の走査線間隔、
ｎは一つのレーザアレイの発光点の数、
ｑは同発光点間隔、
φはレーザアレイの副走査方向からの傾斜角度、
ｍZは走査光学系の副走査倍率、
ｆｃｏｌはカップリングレンズの焦点距離、
θは２つのレーザアレイから出射されるレーザビームが交差する角度の半分、
ΔＲＺは被走査面における、同一のレーザアレイの両端のビームスポット間隔の変動量の副走査方向成分を夫々示してなることをが望ましい。
【００１５】
その結果、被走査面における、同一のレーザアレイの両端発光点のビームスポット間隔の変動量の主走査方向成分と副走査方向成分が所定の範囲内に限定され、上記方法による走査密度切り替え時に、効果的に被走査面上のビームスポット配列変動量を抑制することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１７】
図１は、第 1 参考例に係るマルチビーム走査装置を概略的に示す構成図であり、図２は、同装置中の光源ユニット近傍を示す斜視図であり、図３は、図２のＬＤベースを裏面から見た斜視図である。ここで同上マルチビーム走査装置１はカラーレーザプリンタに設けられており、カラーレーザプリンタの感光体１６の表面（被走査面）１６ａ上をレーザビームで走査する機能を有し、この機能によって周知の静電写真方式に則って同感光体表面に静電潜像を形成するものである。
【００１８】
同マルチビーム走査装置１は、図１に示すように、各々が等間隔にアレイ状に並んだ複数の発光点１０（図５参照）を有する２つの半導体レーザアレイ（以後、「ＬＤアレイ」という）１１ａ、１１ｂと、同ＬＤアレイ１１ａ、１１ｂからの出射光を各々カップリングするための２つのカップリングレンズ１２ａ、１２ｂと、同カップリングレンズ１２ａ、１２ｂからのレーザビームをポリゴンミラー（偏向器）１４の偏向反射面１４ａ上に主走査方向に長い線像として結像させるためのシリンドリカルレンズ１３と、これらレーザビームを偏向するためのポリゴンミラー１４と、ポリゴンミラー１４により偏向反射されたレーザビームを感光体ドラム１６の表面である被走査面１６ａにビームスポットとして結像させ同表面を等速走査するための走査光学系１５とを備えている。尚、図１に模式的に示されている走査光学系１５は、実際にはレンズやミラーを適宜組み合わせて構成されている(図１９の符号１１５参照)。
【００１９】
図２に示すように、２つのＬＤアレイ１１ａ、１１ｂは共通のＬＤベース（保持部材）２１に保持されており、対応するカップリングレンズ１２ａ、１２ｂは接着によりＬＤベース２１の受け部に調整固定され、射出ビームのコリメート性及び光軸方向が以降の走査光学系の特性に応じて調整される。本参考例では、ＬＤアレイ１１ａ、１１ｂと、カップリングレンズ１２ａ、１２ｂと、ＬＤベース２１とで光源ユニット１８を構成している。
【００２０】
この光源ユニット１８は光学ハウジング３１に設けられた挿入孔３２に回転可能に保持されている。この光源ユニット１８の略光軸回りの回転により、それぞれのＬＤアレイ１１ａ、１１ｂのビームスポットの中心間距離（センタ間ピッチ；図８におけるＣａとＣｂの距離の副走査方向成分）ＰＺの調整を行うことができるようになっている。尚ここで、上記「略光軸周りの回転」とは、光源ユニット１８の二つのＬＤアレイ１１ａ，１１ｂの発光点の中心位置を仮想的な発光点とし、その仮想的な発光点を通り、実際の発光点から発せされるレーザビームの方向と同一方向の軸周りの回転を指す。また、２つのＬＤアレイ１１ａ、１１ｂの少なくとも一方はＬＤベース２１に対し、その略光軸回りに回転可能に保持されている。
【００２１】
図３に示すように、押さえ板２２を用いてＬＤアレイ１１ａをねじ２５にてＬＤベース２１に固定している。固定する際、押さえ板２２に設けられた凸部２３を、ＬＤアレイ１１ａのパッケージ部に設けられた凹部２４に当接し、押さえ板２２、２２をベース２１に対して回転することでＬＤアレイ１１ａの回転調整を行うことができる。尚、ＬＤアレイ１１ｂも同様に押さえ板２２にねじ２５により固定され、回転調整が可能になっていることは言うまでもない。
【００２２】
光源ユニット１８をこのように構成することにより、ＬＤアレイ１１ａ（又は１１ｂ）内の発光点のビームピッチ配列誤差をＬＤアレイ１１ａ（又は１１ｂ）単品の略光軸回りの回転により補正することが可能となる。
【００２３】
本参考例では、２つのＬＤアレイ１１ａ、１１ｂの各々は、図５に示すように、ｎ個の発光点が等間隔にアレイ状に並んでいる、ｎ−ｃｈ・ＬＤアレイ（ｎチャンネルＬＤアレイ）であり、これらＬＤアレイ１１ａ、１１ｂからの出射ビーム（２×ｎのビーム）による被走査面１６ａでのビームスポット配列の調整について、図１、及び図４乃至図１４を用いて以下に説明する。
【００２４】
図１において、ＬＤアレイ１１ａ、１１ｂから出射されたレーザビームは各々対応するカップリングレンズ１２ａ、１２ｂによりカップリングされ、図示しないアパーチャ（開口)により整形される。これらのレーザビームはシリンドリカルレンズ１３の作用によりポリゴンミラー１４の偏向反射面１４ａ上に、主走査方向に長い（副走査方向に結像した）線像として結像され、偏向反射された後、走査光学系１５の作用により感光体ドラム１６の被走査面１６ａをビームスポットとして等速走査される。
【００２５】
ポリゴンミラーの偏向反射面における各レーザビーム間の反射点ばらつきを低減し、被走査面でのビーム特性の偏差を抑制する必要がある場合には、図１に示す如く２つの半導体レーザアレイからの出射ビームの光学軸を、ポリゴンミラーの偏向反射面付近で交差させる構成とすることが望ましい。図４に示すように、２つのＬＤアレ１１ａ、１１ｂは主走査方向に離れて配置されており、カップリングレンズ１２ａ、１２ｂにより各々カップリングされたレーザビーム（すなわち、２つのＬＤアレイ１１ａ、１１ｂの各々の光学軸）は、ポリゴンミラー１４の偏向反射面１４ａ付近で互いに交差するようになっており、その交差する角度は２θに設定されている。
【００２６】
ＬＤアレイ１１ａ（発光点間隔：ｑ）は一般には図５（ａ）に示すように副走査方向(図中、縦方向)に対して配置（傾き）角度φだけ傾けて配置されるが、この場合被走査面１６ａ上では図６に示すように、光学系の倍率（主走査方向：ｍＹ、副走査方向ｍＺ）により拡大され、隣接するビームスポットの間隔はＱＹ(主走査方向)及びＱＺ(副走査方向)となる。また、図５（ｂ）において、ＬＤアレイ１１ａにおける各発光点をｒ１、ｒ２、・・・、ｒｎと表し、図６においては上記発光点に対応する被走査面１６ａでのビームスポットをそれぞれＲ１、Ｒ２、・・・、Ｒｎで表している。尚、ｎはＬＤアレイ１１ａ、１１ｂの各々の発光点数を示している。
【００２７】
ここで光源ユニット１８を略光軸回りに回転する（回転角度：γ）ことにより、図８に示すように、被走査面１６ａ上におけるＬＤアレイ１１ａ，１１ｂ各々の発光点によるビームスポットの中心位置ＣａとＣｂとの距離（センタ間ピッチ）の副走査方向成分ＰＺを、下記の式１に従って所定値に設定する。尚、式１において、ｆｃｏｌは、カップリングレンズ１２ａ（１２ｂ）の焦点距離であり、ｍＺは光学系（マルチビーム走査装置）全系の副走査方向の結像倍率である。
【００２８】
ＰＺ＝２×ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｓｉｎγ×ｍＺ・・・・（式１）
この式１の導出を図９及び図１０に基づいて以下に説明する。図９（ａ）に示すように、ＬＤアレイ１１ａ、１１ｂの出射ビームの方向（上記各ＬＤアレイの光学軸；単位ベクトル）をそれぞれａ１、ａ２とし、図９（ｂ）、（ｃ）に示すように、（１）ＬＤアレイ１１ａ、１１ｂをＸ軸回りに角度γ回転させたときの出射ビームのベクトルをそれぞれα１、α２とし、このα１−α２の副走査方向成分である２ｓｉｎθｓｉｎγを得る。そしてこの（１）により、図１０（ａ）に示すように、（２）γ回転後の出射ビームの角度（の副走査方向成分）β０すなわちｔａｎβ０＝ｓｉｎθ・ｓｉｎγ／ｃｏｓθ＝ｔａｎθｓｉｎγを得る。
【００２９】
この（２）に基づいて、図１０（ｂ）に示すように、（３）出射ビームの角度がβ０のときの被走査面１６ａでの走査位置Ｚ０＝ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｓｉｎγ×ｍＺを得ることにより、図１０（ｃ）に示すように、（４）ＬＤアレイ１１ａ、１１ｂのセンタ間距離（Ｚ方向）、即ち、被走査面１６ａ上における各々のビームスポットの中心位置ＣａとＣｂとの間の距離（センタ間ピッチ）の副走査方向成分ＰＺの式１を得ることができる。
【００３０】
尚、被走査面１６ａにおけるビームスポットを副走査方向に等間隔に配列するためには、図１１及び図１２に示す方法がある。図１１は、それぞれのＬＤアレイ１１ａ、１１ｂのビームスポットを互い違いに配置する方法であり、この場合、各々のビームスポットの中心位置ＣａとＣｂとの距離（副走査方向）ＰＺは、１走査線の間隔ｄと等しい。また、図１２は、それぞれのＬＤアレイ１１ａ、１１ｂのビームスポットを直列に配置する方法であり、この場合、各々のビームスポットの中心位置ＣａとＣｂとの距離（副走査方向）ＰＺは、ｎ走査線の間隔ｎｄと等しい。
【００３１】
次に、図５に示すようにＬＤアレイが角度φだけ傾いて配置されている場合、被走査面１６ａにおけるビームスポットの主走査方向及び副走査方向の配列、即ち、被走査面１６ａにおける１つのＬＤアレイ１１ａの隣接するビームスポットの主走査方向の間隔ＱＹ、及び副走査方向の間隔ＱＺはそれぞれ、下記式４及び式５で表される。尚、下記式４及び式５において、一走査内の最大値（図６に示すビームスポットＲ１とＲｎとの間隔）は、それぞれ（ｎ−１）×ＱＹ、（ｎ−１）×ＱＺで表される。
【００３２】
主走査方向：ＱＹ＝ｑ×ｓｉｎφ×ｍＹ・・・・（式４）
副走査方向：ＱＺ＝ｑ×ｃｏｓφ×ｍＺ・・・・（式５）
これらの式４及び式５の導出を図１３に基づいて以下に説明する。図１３（ａ）の状態にあるＬＤアレイ１１ａを図１３（ｂ）に示すように角度φ傾けると、ＬＤアレイ１１ａ（光源）での発光点の主走査方向の間隔ｑＹ＝ｑｓｉｎφとなり、副走査方向の間隔ｑＺ＝ｑｃｏｓφとなることにより、被走査面１６ａ（像面）でのビームスポットの主走査方向の間隔ＱＹの式４、及び副走査方向の間隔ＱＺの式５を得る。
【００３３】
また、上記配置角度φが微少量Δφだけ変化したときの上記ビームスポット配列の主走査方向の変化量ΔＱＹ、及び副走査方向の変化量ΔＱＺは、下記式６及び式７で示される。尚、主走査方向の変化量ΔＱＹは、上記式４をφで微分することにより得られ、副走査方向の変化量ΔＱＺは、上記式５をφで微分することによって得られる。
【００３４】
主走査方向：ΔＱＹ＝ｑ×ｃｏｓφ×ｍＹ×Δφ・・・・（式６）
副走査方向：ΔＱＺ＝−ｑ×ｓｉｎφ×ｍＺ×Δφ・・・・（式７）
更に、上記センタ間ピッチの副走査方向成分ＰＺの変化量ΔＰＺは、式１より、下記式１０で表される。
ΔＰＺ＝２×ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｃｏｓγ×ｍＺ・・・・（式１０）
一方、ＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）と対応するカップリングレンズ１２ａ（１２ｂ）の位置合わせ（調整）は、所望のコリメート性及び射出方向（光軸方向）が得られるように調整、固定されるが、このような組立調整は一般に、「光軸/コリメート調整」と呼ばれ、ここで、このときの光軸調整精度（出射ビームの副走査方向の最大角度誤差）をｉＺ（ｒａｄ）と仮定する。２つのＬＤアレイ１１ａ、１１ｂについてこの角度誤差が互いに逆向きに発生した場合を考慮する（最大：２×ｉＺ）と、被走査面１６ａでのビームスポットの中心位置ＣａとＣｂとのずれ量（調整誤差）Ｅは、図１４に示すように導出され下記式２で示される。
【００３５】
Ｅ＝２×ｆｃｏｌ×ｔａｎ（ｉＺ）×ｍＺ・・・・（式２）
このずれ量Ｅを補正するのに必要な光源ユニット１８の回転角度をγＥとすると、式１より、下記式３で表される。
【００３６】
ｓｉｎγＥ＝ｔａｎ（ｉＺ）／ｔａｎθ・・・・（式３）
ここで、上記ずれ量Ｅを補正するために光源ユニット１８をγＥだけ回転させることにより、ＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）単品も角度γＥだけ公転するとともに自転することになる。この場合のＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）の配置角度の微少変化量Δφ＝γＥとなり、上記中心位置のずれ量Ｅを補正するのに伴って生ずる被走査面上のビームスポット配列の主走査方向の変化量ΔＱＹ、及び副走査方向の変化量ΔＱＺは、上記式６及び式７より、下記式８、式９の通りとなる。
【００３７】
主走査方向：ΔＱＹ＝ｑ×ｃｏｓφ×ｍＹ×γＥ・・・・（式８）
副走査方向：ΔＱＺ＝−ｑ×ｓｉｎφ×ｍＺ×γＥ・・・・（式９）
なお、ここで、図１５、図１６に基づき、従来４つの発光点を有する２つの半導体レーザアレイ５１ａ、５１ｂからの出射ビームによる８ビーム走査装置において、被走査面５６ａでのビームスポット配列の調整が困難である理由について、予め図示の比較例を用いて説明する。
【００３８】
この比較例の光学系の構成は上記関係式の導出にて示した構成とほぼ同等であるが、図１５（ｂ）に示すようにビーム合成プリズム５７を用いてビームを合成する光源ユニット５８を用いている。尚、図１５中の符号５２ａ、５２ｂはカップリングレンズであり、符号５３はシリンドリカルレンズであり、符号５５は走査光学系である。
【００３９】
図１５（ｂ）に示すように、光源ユニット５８において２つのＬＤアレイ５１ａ、５１ｂは副走査方向に離れて配置されており、それらから出射されるレーザビームは、偏光特性を利用してレーザビームを合成するビーム合成プリズム５７により合成される。合成されたレーザビーム（すなわち、２つのＬＤアレイの光学軸）は、ポリゴンミラー５４の偏向反射面付近で互いに交差する構成であり、その交差する角度は２θに設定されている。尚、図１５（a）においては、ＬＤアレイ５１ａから出射され、ビーム合成プリズム５７にて折り返されるレーザビームの光路を展開して示した。
【００４０】
この比較例の光学系（副走査方向の書込密度：１２００ｄｐｉ）の諸元は、ＬＤアレイ５１ａ（５１ｂ）の発光点間隔ｑ＝１４μｍであり、ＬＤアレイ５１ａ（５１ｂ）の発光点数ｎ＝４であり、ＬＤアレイ５１ａ（５１ｂ）の配置角度φ＝０°であり、カップリングレンズ５２ａ（５２ｂ）の焦点距離ｆｃｏｌ＝１５ｍｍであり、ＬＤアレイ５１ａ、５１ｂから出射されたレーザビームが偏向反射面５４ａ付近で交差する角度の半分θ＝０．２５°であり、光軸調整精度（角度誤差）ｉＺ＝０．６（ｍｒａｄ）であり、主走査方向の結像倍率ｍＹ＝１０倍であり、副走査方向の結像倍率ｍＺ＝３倍である。
【００４１】
ここで光源側（ＬＤアレイ５１ａ、５１ｂ）の発光点の配列を図１６（a）に示し、これに対応する被走査面５６ａでのビームスポット配列を図１６（b）に示す。１つのＬＤアレイ５１ａ（５１ｂ）内のビームスポットの副走査方向の間隔ＱＺは、式５より４２μｍとなるが、図１６（b）に示すように、２つのＬＤアレイ５１ａ、５１ｂに対応するビームスポットを互い違いに配列することで、走査線の間隔を２１μｍ（すなわち１２００ｄｐｉ）に設定することができる。このとき各ＬＤアレイ５１ａ、５１ｂのビームスポットの中心位置Ｃａ及びＣｂの副走査方向の間隔Ｓ（センタ間ピッチ；Ｃａ−Ｃｂ）である一走査線ピッチＳは２１μｍであるが、これは２つのＬＤアレイ５１ａ、５１ｂとカップリングレンズ５２ａ、５２ｂとの相対位置を、副走査方向に互いに逆向きに３．５μｍずつずらすことにより設定できる。
【００４２】
しかしながら、ＬＤアレイ５１ａ（５１ｂ）とカップリングレンズ５２ａ（５２ｂ）との位置合わせ精度誤差により、副走査方向の光軸ずれｉＺ＝０．６（ｍｒａｄ）が発生した場合、センタ間ピッチ（Ｃａ−Ｃｂ）は式２より、Ｅ＝０．０５４ｍｍ＝５４μｍだけずれてしまう。これを補正するためには、光源ユニット５８全体を式３より、γＥ＝０．１３７５ｒａｄ＝７．９°回転させる必要がある。
【００４３】
この回転に伴い、ＬＤアレイ５１ａ（５１ｂ）単品も同じ角度γＥだけ自転することになり、その結果、１つのＬＤアレイ５１ａ（５１ｂ）内で隣接するビームスポットの間隔は式８より、ΔＱＹ＝１９．３μｍの変動が発生することになる。
【００４４】
従って、走査間(次の偏向反射面での走査との間)では、ΔＱＹの（ｎ−１）倍＝１９．３×（４−１）＝５７．９μｍのビームスポット配列誤差が発生し、この値は無視できず、この走査装置を用いた画像出力装置による出力画像の品質劣化を招く虞がある。
【００４５】
尚、副走査方向に関しては、φ＝０°の場合式９はΔＱＺ＝０となるため、式５を利用し、ΔＱＺ＝ｑ×（ｃｏｓ（φ＋Δφ）−ｃｏｓφ）×ｍＺ＝−０．４μｍ（Δφ＝γＥ＝７．９°より）となる。よって１つのＬＤアレイの両端のビームスポット間隔の変動量は、１．２μｍであり、僅かの量であるため副走査方向に関しては、全く問題ないと言える。
【００４６】
上述のように、ＬＤアレイとカップリングレンズとの位置合わせ誤差（副走査方向の光軸ずれ）が発生した場合、上述の比較例の構成では、被走査面５６ａでのビームスポット配列を調整すること、即ちビームスポット誤差を十分小さくすることが困難と言える。これは上記位置合わせ誤差の影響により発生するセンタ間ピッチ（副走査方向）を補正するために、光源ユニット５６を略光軸回りに回転(γ回転)させることで、ＬＤアレイ５１ａ（５１ｂ）の配置角度が変化するためである。従って、この問題を解決するためには、光源ユニットを略光軸回りに回転(γ回転)することでＬＤアレイの配置角度が変化しても、被走査面でのビームスポット配列に及ぼす影響を小さくすればよいことが分かる。
【００４７】
次に本参考例(第１参考例)を説明するための関係式について述べる。上記比較例にて示した構成の走査光学系において、１つのＬＤアレイ内の隣接する発光点のビームピッチは式６より下記式１１で表され、上記センタ間ピッチの変動（副走査方向）は式１０より下記式１２で表される。
【００４８】
ΔＱＹ／Δγ＝ｑ×ｃｏｓφ×ｍＹ・・・・（式１１）
ΔＰＺ／Δγ＝２×ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｃｏｓγ×ｍＺ・・・・（式１２）
この式１２と比較して式１１が十分に小さければ、ΔＱＺに及ぼす光源ユニット１８の回転（Δγ）の影響も十分小さくすることができる。また、式１１は隣接するビームスポットの配列に関する式であるが、１つのＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）における両端の発光点のビームスポット配列（図６におけるＲ１とＲｎの関係）に関しては、式１１を（ｎ−１）倍すればよいため、式１１×（ｎ−１）と式１２の比の絶対値ＡＹは、下記式１３で与えられる。
【００４９】
ＡＹ＝│（ΔＱＹ／Δγ）×（ｎ−１）／（ΔＰＺ／Δγ）│
＝│（ｑ×ｃｏｓφ×ｍＹ）×（ｎ−１）／（２×ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｃｏｓγ×ｍＺ）│ ・・・（式１３）
ここで本参考例(第１参考例)では、ＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）の発光点間隔ｑ＝１４μｍであり、ＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）の発光点数ｎ＝４であり、ＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）の配置角度φ＝６０°であり、カップリングレンズ１２ａ（１２ｂ）の焦点距離ｆｃｏｌ＝１５ｍｍであり、ＬＤアレイ１１ａ、１１ｂから出射されたレーザビーム(それぞれのＬＤアレイの光学軸)が偏向反射面１４ａ付近で交差する角度の半分θ＝１．５°であり、主走査方向の結像倍率ｍＹ＝１０倍であり、副走査方向の結像倍率ｍＺ＝３倍である。
【００５０】
ここに示した本参考例(第１参考例)のマルチビーム走査装置１（副走査方向の書込密度：１２００ｄｐｉ）では、被走査面１６ａでのビームスポット配列は、図１２に示す通りとなる。このとき副走査方向のセンタ間ピッチは、ｎ×（走査線間隔）＝４×２１＝８４μｍに設定すればよく、２つのＬＤアレイ１１ａ、１１ｂとカップリングレンズ１２ａ、１２ｂとの最大相対位置ずれ（副走査方向）は互いに逆向きに１４μｍに設定すればよいことになる。ここでＬＤアレイ１１ａ、１１ｂとカップリングレンズ１２ａ、１２ｂとの位置精度誤差により、副走査方向の光軸ずれｉＺ＝０．６（ｍｒａｄ）が発生した場合、式２より上記比較例と同様に、副走査方向のセンタ間ピッチの変動量Ｅ＝０．０５４ｍｍとなり、これを補正するための光源ユニット１８の回転角度γＥは式３より、γＥ＝０．０２３ｒａｄ＝１．３°となる。この光源ユニット１８のγ回転γＥによる隣接するビームスポット間隔の変動量ΔＱＹは式８より、ΔＱＹ＝１．６μｍとなり、両端の発光点のビームスポット間隔のずれ量は、４．８μｍに抑制することが可能である。
【００５１】
光源ユニット１８を略光軸回りにγ回転させたときの、「同一ＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）内の両端の発光点のビームスポット間隔の変動の主走査方向成分：ΔＱＹ×（ｎ−１）／Δγ」と、「２つの（異なる）ＬＤアレイ１１ａ、１１ｂのビームスポットの中心位置の変動の副走査方向成分：ΔＰＺ／Δγ」の比の絶対値（ＡＹ；式１３）を、例えば、下記式１４に示すように、係数Ｃ１を１／１０以下とすることで、光軸調整誤差に起因するセンタ間ずれ（副走査方向）Ｅの補正を容易に（１／１０の感度で）行えるようにできる。
【００５２】
ＡＹ≦Ｃ１、
Ｃ１＝０．１ ・・・（式１４）
例えば、主走査方向のビームスポット配列の変動量の許容値を、画像出力実験結果より、１０μｍ(≒２１μｍ／２)、すなわち書込密度１２００ｄｐｉの１/２ドットとすると、上記センタ間ずれについてはその１０倍である１００μｍまで補正可となる。即ちそのようなセンタ間ずれΔＰＺに対する補正を行っても主走査方向のビームスポット配列の変動量ΔＱＹを上記許容値以内に抑えることが可能である。
【００５３】
本参考例(第１参考例)では、ＡＹ＝０．０９であり、式１４を満足する。なお式１４における係数Ｃ１は、より小さい方が調整は容易になり、望ましくは、例えばＣ1＝０．０２とすることが出来る。尚、上記比較例の場合ＡＹ＝１．０７>０．１であり、式１４は満足せず、調整は困難と考えられる。
【００５４】
次に、上述した主走査方向の場合と同様の検討を副走査方向に関しても行ってみる。すなわち、光源ユニット１８を略光軸回りに回転させたときの、「同一ＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）内の両端の発光点のビームスポット間隔の変動の副走査方向成分：ΔＱＺ×（ｎ−１）／Δγ」と、「２つの（異なる）ＬＤアレイ１１ａ、１１ｂのビームスポットの中心位置の変動量の副走査方向成分：ΔＰＺ／Δγ」の比の絶対値ＡＺは、式７及び式１０より、下記式１５で求められる。
【００５５】
ＡＺ＝│（ΔＱＺ／Δγ）×（ｎ−１）／（ΔＰＺ／Δγ）│
＝│（ｑ×ｓｉｎφ×（ｎ−１））／（２×ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｃｏｓγ）│・・・（式１５）
この絶対値ＡＺを、例えば、下記式１６に示すように、係数Ｃ２を１／１０以下とすることで、光軸調整誤差に起因するセンタ間ずれ（副走査方向）Ｅの補正を容易に行うことができる。
【００５６】
ＡＺ≦Ｃ２、
Ｃ２＝０．１ ・・・（式１６）
本参考例(第１参考例)では、ＡＺ＝０．０５であり、式１６を満足する。なお、式１６における係数Ｃ２も、より小さい方が調整は容易になり、望ましくは、例えばＣ２＝０．０２とすることが出来る。尚、上記比較例の場合ＡＺ＝０であり、式１６を満足する。
【００５７】
従って、最大光軸ずれｉＺ＝０．６（ｍｒａｄ）に起因するセンタ間ずれＥ＝５４μｍを補正する際に発生する１つのＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）内の発光点のビームスポット間隔の変動量の副走査方向成分ΔＱＺは、ΔＱＺ＝ＡＺ×Ｅ＝０．０５×５４＝２．５μｍとなり、この値は十分小さいため、これを用いた画像出力装置による出力画像に及ぼす影響は非常に小さいものとなり、異常画像の発生を防止できる。
尚ここで、式７より下記式１７が得られる。
【００５８】
ΔＱＺ／Δγ＝−ｑ×ｓｉｎφ×ｍＺ・・・・（式１７）
この式１７と式１１との比の絶対値をＡ０とすると、絶対値Ａ０は下記式１８で表される。
Ａ０＝│（ΔＱＹ／Δγ）／（ΔＱＺ／Δγ）│
＝│（ｍＹ／ｍＺ）×ｔａｎφ│ ・・・（式１８）
この式１８は、光源ユニット１８の略光軸回りの回転γ、すなわちＬＤアレイ１１ａ、１１ｂの配置角度φの変動に伴うビームスポット配列変動の主走査方向成分と副走査方向成分との比を表している。この比の絶対値Ａ０の許容範囲を下記式１９に示す如くに設定する。
１／３≦Ａ０≦３・・・・（式１９）
絶対値Ａ０の範囲を式１９の範囲内とすることで、ビームスポット配列の変動の主走査方向成分と副走査方向成分をバランス良く配分することができる。この式１８は、比較例の場合、Ａ０＝０であるのに対し、本実施の形態の場合には、Ａ０＝１．７となり、比較例に比べてビームスポット配列の変動を主走査方向成分と副走査方向成分との間でバランス良く配分することができていることが分かる。
【００５９】
次に、他の参考例(第２参考例)を説明するが、その説明にあたり、上述した部分と同様な部分には、同一の符号を付することにより、その説明を省略する。
【００６０】
図１７は、第２参考例に係る光源ユニットの主走査方向の断面図であり、図１８は第２参考例に係る光源ユニットの副走査方向の断面図である。この第２参考例では、図１７に示すように、光源ユニット１８は、第１の光源部１８ａと、第２の光源部１８ｂとを有している。
【００６１】
第１の光源部１８ａにおいては、ＬＤアレイ１１ａは保持部材であるＬＤベース４１ａに固定されており、カップリングレンズ１２ａは接着により調整固定され、射出ビームのコリメート性及び光軸方向が以降の走査光学系の特性に応じて調整される。第２の光源部１８ｂにおいても同様に調整される。第１の光源部１８ａ及び第２の光源部１８ｂは共通のフランジ（支持部材）４２に回転可能に保持されている。この光源ユニット１８は光学ハウジング３１に設けられた挿入孔３２に回転可能に保持される。
【００６２】
このような構成にすることにより、第１参考例の場合と同様に、１つのＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）内のビームピッチ配列誤差を、ＬＤアレイ１１Ａ（１１ｂ）の略光軸回りの回転により補正することを考える。なお、本第２参考例の場合には、第１の光源部１８ａ及び第２の光源部１８ｂを各々略光軸回りに回転させればよい。また、本参考例では、対になったＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）とカップリングレンズ１２ａ（１２ｂ）は共通のＬＤベース４１ａ（４１ｂ）に固定されており、ＬＤベース４１ａ（４１ｂ）を各々回転させてもＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）とカップリングレンズ１２ａ（１２ｂ）との相対位置関係が変動しない。
【００６３】
また、本第２参考例では、図１８に示すように、第１の光源部１８ａ又は第２の光源部１８ｂの少なくとも一方を、フランジ４２に対して副走査方向に沿う傾きを調整可能としている。このように副走査方向の傾き調整を可能にすることで、光源ユニット１８の略光軸回りの回転を利用することなくそれぞれのＬＤアレイ１１ａ、１１ｂのビームスポットの中心間距離の調整を行うことができる。
【００６４】
例えば、図１５及び図１６と共に説明した比較例の場合、光軸ずれｉＺ＝０．６（ｍｒａｄ）に起因するセンタ間ずれＥ＝５４μｍを補正する場合、光源ユニット５６を光軸回りにγ＝７．９°回転させる必要があり、これが、各々のＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）内のビームピッチ配列誤差（５７．９μｍ）を発生させる原因となっていた。
【００６５】
これに対し、本参考例では、光軸ずれｉＺ＝０．６（ｍｒａｄ）に起因するセンタ間ずれＥ＝５４μｍを補正するには、例えば、第１の光源部１８ａを、式２より（Ｅ＝ｆｃｏｌ×ｔａｎ（β１）×ｍＺ）、副走査方向（副走査断面内）でβ１＝４．１'傾ければよいことになる。この場合ＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）単品の光軸回りの回転（自転）は発生しないため、１つのＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）内のビームスポット配列が変動することがない。
【００６６】
即ち、第２参考例では図１８に示す如く、ＬＤアレイ単体(少なくともいずれか)を副走査方向に傾斜可能であるため、ＬＤアレイを回転させずにそのビームスポットを副走査方向に相対移動可能であるからである。
【００６７】
又この第２参考例によれば、光軸ずれに起因するビームスポット配列ずれを補正する際に、ＬＤベース４１ａ（４１ｂ）に対してＬＤアレイ１１ａ（１１ｂ）を回転させる必要がないため、圧入等によりＬＤアレイ１１ａ、１１ｂの固定を行うことができ、組み付けコストの低減をも図ることができる。
【００６８】
上記第１参考例の如く、複数の半導体レーザから射出されるレーザビームを合成して被走査面上を走査するマルチビーム走査装置では、光源装置を走査光学系の光軸を回動中心として回動調整することにより、被走査面における走査線間隔を調整することを可能としている。このような光源装置を備えたマルチビーム走査装置は、以下に説明する如く被走査面における走査密度切り替えが可能である。しかしながらその副作用として、上述の如く、被走査面における同一の半導体レーザアレイに対応するビームスポット列の主走査方向の位置ずれが発生する。
【００６９】
即ち、光源装置(光源ユニット)を光軸回りに回転することにより走査密度を切り替える方式の場合、光源装置の回転（半導体レーザアレイ間の相対位置の変更、すなわち公転）に伴い半導体レーザ自体も回転（自転）するため、被走査面において、同一の半導体レーザアレイのビームスポット配列の主走査方向の位置ずれが発生してしまう。この主走査方向の位置ずれが、画像出力装置による出力画像の品質劣化をもたらすおそれがあることも上に述べた通りである。
【００７０】
特開平２０００−２５５０９７号公報に開示の画像形成装置は、複数の半導体レーザアレイから出射されるレーザビームをビーム合成手段にて合成する光源装置を備えた画像形成装置において、半導体レーザアレイとビーム合成手段との間の光路中に、結像位置（副走査方向）を調整可能な調整部材を有することを特徴としている。しかしながらこの種の装置においては、上記調整部材を駆動する機構が必要となり、装置の大型化、コストアップ、信頼性の低下等を招くおそれがある。
【００７１】
本発明は、上記の問題点に鑑み、装置の大型化、コストアップ、信頼性低下等を招くことなく、走査密度（主走査方向ビームピッチ）切り替え時に主走査方向の走査開始位置ずれを及び副走査方向の走査位置ずれ等が発生することのないマルチビーム走査装置を提供することを目的としている。
【００７２】
以下本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００７３】
まず第１実施例として、各々が等間隔（ｑ）でアレイ状に並んだ発光点をｎ個を有する２つの半導体レーザアレイ（ＬＤアレイ）からの出射ビームによる、２ｎ個のビーム走査装置に係る構成、動作を、ｎ＝４の場合について説明する。
【００７４】
なお以下の説明において、１１１ａ、１１１ｂは半導体レーザアレイ（ＬＤアレイ）を示し、１１２ａ、１１２ｂはカップリングレンズを、１１３はシリンドリカルレンズを、１１４はポリゴンミラー（偏向器）を、１１５は走査光学系を、１１６は感光体ドラム（被走査面）を、１１７はビーム合成プリズムを、１１８は光源装置(光源ユニット)を、１１９は同期信号を検出する手段を、ａ１〜ａ４は被走査面１１６におけるＬＤアレイ１１ａのビームスポットを、ｂ１〜ｂ４は被走査面１１６におけるＬＤアレイ１１ｂのビームスポットを、Ｃａ、Ｃｂは被走査面１１６におけるＬＤアレイ１１１ａ及び１１１ｂのビームスポットの夫々の中心位置を、ＱＹ、ＱＺは被走査面１１６における同一ＬＤアレイの隣接するビームスポットの間隔を、ＰＹ、ＰＺは上記中心位置ＣａとＣｂとの間隔（センタ間ピッチ）を夫々示す。また添字Ｙ、Ｚはそれぞれ主走査方向、副走査方向を示す。
【００７５】
また、ｑはＬＤアレイの発光点間隔を、ｎは一つのＬＤアレイの発光点の数を、φはＬＤアレイの配置（傾き）角度を、ｆｃｏｌはカッブリングレンズの焦点距離を、θは２つのＬＤアレイから出射されたレーザビームが偏向反射面付近で交差する角度の半分（１／２）を、Δφ、γは光源装置１１８の略光軸回りの回転角度を夫々示す。
【００７６】
図１９において、第１のＬＤアレイ１１１ａ及び第２のＬＤアレイ１１１ｂから出射されたレーザ光は、各々対応するカップリングレンズ１１２ａ、１１２ｂにより各々カップリングされ、図示しないアパーチャ（開口）により整形される。上記ＬＤアレイ１１１ａ、１１１ｂ及びカップリングレンズ１１２ａ、１１２ｂ及びそれらを保持する保持部材から少なくとも構成される部分を光源装置１１８と言う。ＬＤアレイ１１１ａ、１１１ｂとカップリングレンズ１１２ａ、１１２ｂとの位置合わせ（相対位置関係の調整）は、所望のコリメート性及び射出方向（光軸方向）が得られるように調整され、固定される。
【００７７】
図１９においては、ＬＤアレイ１１１ａ、１１１ｂの保持部材については図示を省略してあるが、図２０に示すような構成を採用できる。
【００７８】
図２０は、特開２００１−４９４１号公報に開示された光源として汎用の半導体レーザを２個用いたマルチビーム走査装置の光源部構成を示す斜視図である。図２０（Ａ）において、２個の半導体レーザ１１０１、１１０２はアルミダイキャスト製のベース部材１１０３の裏側に主走査方向に８ｍｍ間隔（カップリングレンズを並列して配設可能な距離）で隣接形成された嵌合穴に各々圧入され支持されている。また、カップリングレンズ１１０４、１１０５は各々の半導体レーザ１１０１、１１０２から射出されるレーザビームが所定の発散性を有する光束となるようにＸ方向の位置を合わせ、また、所定のビーム射出方向となるようにＹ、Ｚ方向の位置を合わせて、半導体レーザ１１０１、１１０２と対に形成したＵ字状の支持部１１０３ｂとの隙間にＵＶ硬化接着剤を充填して固定される。これらの半導体レーザ１１０１、１１０２とベース部材１１０３とカップリングレンズ１１０４、１１０５とを主体として光源部１１０６が構成されている。
【００７９】
またベース部材１１０３は保持部材１１０７にねじ１１０８により固定され、光源部の光軸の中心Ｃを中心軸とした円筒部外周１１０７ａを光学ハウジングに形成した側壁１１０９の嵌合穴１１０９ａに係合させてして位置決めされ、スプリング１１１０を通して圧縮し、リング状の押え部材１１１１をつば部１１０７ｂに引っ掛けて、圧縮力により側壁１１０９に当接するように支持されている。また、スプリング１１１０の立ち曲げ部１１１０ａを押え部材１１１１の穴１１１１ａに係合させ、反対側の腕１１１０ｂを側壁１１０９の突起１１０９ｂに引っ掛けて時計回りのねじり力を発生させ保持部材１１０７に形成した回転止め部１１０７ｃを調節ねじ１１１２に突き当てて、調節ねじ１１１２により略光軸回りの回転調節を可能としている。このような略光軸回りの回転は上記「γ回転」に相当する。調節ねじ１１１２は側壁１１０９に形成したねじ（図示せず）により保持されている。
【００８０】
図２０（Ｂ）は、図２０（Ａ）に示した光源装置をγ回転させるための機構を示す分解斜視図であり、図中１２１１は光源装置、１２１２はマルチビーム走査装置のハウジング、１２１３は摺動部材、１２１４はモータブラケット、１２１５は押え板、１２１８はバネ、１２１９はバネ押圧板、１２２０はステッピングモータ、１２２１はガイド、１２２６はスイッチである。
【００８１】
上記構造同様、本第１実施例においてもＬＤアレイ１１１ａ、１１１ｂは保持部材に圧入により固定するが、押さえ板を用いてねじ止め等により固定する方法等でも構わない。またカップリングレンズ１１２ａ、１１２ｂは紫外線硬化型接着剤により保持部材に設けたＵ字型の突起部に接着固定するが、別の方法として、カップリングレンズ１１２ａ、１１２ｂを雄ねじ部を有するレンズセル内に固定し、これを保持部材に設けた雌ねじ部に螺合させる方法等でも構わない。
【００８２】
上述のように固定、保持する２つのＬＤアレイ１１１ａ、１１１ｂは主走査方向に離れて配置され、カップリングレンズ１１２ａ、１１２ｂにより各々カップリングされたレーザビーム（すなわち２つのＬＤアレイ１１１ａ、１１１ｂの夫々の光学軸）は、ポリゴンミラー１１４の偏向反射面付近で互いに交差する。このような構成とすることにより、両ＬＤアレイ(１１１ａ、１１１ｂ)の被走査面１１６でのビームスポットの光学特性の偏差を低減することが可能となる。交差する角度は２θに設定する。
光源装置１１８から出射した８本のレーザビームは、シリンドリカルレンズ１１３の作用により偏向器（ポリゴンミラー）１１４の偏向反射面上に、主走査方向に長い（副走査方向に結像した）線像として結像され、偏向反射された後、走査光学系１１５の作用により被走査面（感光体ドラム）１１６上をビームスポットとして走査される。なお光源装置１１８において、図２１に示すようなビーム合成手段（例えばビーム合成プリズム１１７）を用いてビームを合成する構成とすることで、上記の角度２θを小さくすることができる。この構成により両ＬＤアレイ（１１１ａ、１１１ｂ）の被走査面１１６でのビームスポットの光学特性の偏差を更に低減することができる。
【００８３】
ＬＤアレイ１１１ａ、１１１ｂ（発光点間隔：ｑ）は一般には図２２（ａ）に示すように副走査方向から配置角度φだけ傾けて配置されるが、この場合、被走査面１１６上では図２２（ｂ）のように、光学系の倍率（主走査方向：ｍＹ、副走査方向：ｍＺ）により拡大され、隣接するビームスポットの間隔（ＱＹ、ＱＺ）は、
ＱＹ＝ｑ×ｓｉｎφ×ｍＹ
ＱＺ＝ｑ×ｃｏｓφ×ｍＺ
となる。従って最も離れたビームスポットの間隔（ＲＹ、ＲＺ）は、
ＲＹ＝（ｎ−１）ＱＹ＝（ｎ−１）×ｑ×ｓｉｎφ×ｍＹ
ＲＺ＝（ｎ−１）ＱＺ＝（ｎ−１）×ｑ×ｃｏｓφ×ｍＺ
で表される。
なお既存の走査光学系（偏向器以降の光学系を従来機と共通使用する）を用いてマルチビーム走査装置を構成する場合を考えると走査光学系の倍率（及び焦点距離）を変更することは困難であるが、偏向器以前の光学系（カップリングレンズ及びシリンドリカルレンズ）の焦点距離を適宜設定することにより、所望の倍率（ｍＹ及びｍＺ）を得ることができる。
【００８４】
ここで被走査面１１６におけるビームスポットを配置する方法として、図２３に示す方法がある。図２３（Ａ）は、第１のＬＤアレイ１１１ａのビームスポットと第２のＬＤアレイ１１１ｂのビームスポットを互い違いに配置する方法である。第１のＬＤアレイ１１１ａのビームスポット配列及び第２のＬＤアレイ１１１ｂのビームスポット配列の夫々の中央位置Ｃａ及びＣｂの間の距離（以下、センタ間距離と言う。）の副走査方向成分ＰＺは、一走査線間隔（ｄ）となっている。ここで１２００ｄｐｉ時のセンタ間距離をＰ1200＝ｄとする。図２３（Ｂ）は、第１のＬＤアレイ１１１ａのビームスポットと第２のＬＤアレイ１１１ｂのビームスポットを直列に配置する方法である。この場合は各々のビームスポット配列のセンタ間距離の副走査方向成分ＰＺは、２ｎ・ｄとなる。
【００８５】
この第１実施例のマルチビーム走査装置においては、走査開始タイミングを決定するための同期信号を検出するための検出手段１１９を有し、各ＬＤアレイ１１１ａ、１１１ｂにおいて、上記同期信号を一つの発光点から出射されるレーザビームから得、他の発光点から出射されるレーザビームの走査開始タイミングは、上記一つの発光点から出射されるレーザビームから得られる同期信号から特定の時間（ディレイ時間）だけずらして決定されるようにする。このディレイ時間により各レーザビームの走査を同じ位置（主走査方向）から開始することが可能となる。
【００８６】
上述のように２つのＬＤアレイ１１１ａ、１１１ｂから出射されるレーザビームは、角度２θにてポリゴンミラー１１４の偏向反射面付近にて交差する構成になっている。従って、光源装置１１８を図２０（Ａ）で示したような構造を用いて、その射出光軸に略平行な回転軸回りに回転調整(γ回転)することにより、２つのＬＤアレイ１１１ａ、１１１ｂから出射されるレーザビームの副走査方向の光軸偏差が得られ、その結果、被走査面１１６における２つのビームスポットの中央位置Ｃａ、Ｃｂのセンタ間距離の副走査方向成分ＰＺを調整することができる。その結果、図２３（Ａ）のビームスポット配列を図２３（Ｂ）のように変更することによって走査密度を切り替え得ることが可能である。
【００８７】
図示の例の場合、１２００ｄｐｉと６００ｄｐｉとの間での変更ができる。すなわち、図２３（Ａ）においては、各走査線の間隔は、ｄ＝２１．２μｍ（走査密度は１２００ｄｐｉ）であり、図２３（Ｂ）においては各走査線の間隔は、２ｄ＝４２．３μｍ（走査密度は６００ｄｐｉ）となる。
【００８８】
ところで、上記第１参考例同様、光源装置１１８のγ回転により、２つのＬＤアレイ１１１ａ、１１１ｂは公転するとともに自転することになる。そのため図２４に示すように、一つのＬＤアレイの被走査面１１６におけるビームスポット配列（主走査方向の間隔：ＲＹ、副走査方向の間隔：ＲＺ）が、初期値から変動することになる。いま光源装置１１８のγ回転量をΔφとすると、被走査面１１６におけるビームスポット配列の変動量（主走査方向の間隔の変動量：ΔＲＹ、副走査方向の間隔の変動量：ΔＲＺ）は以下のごとくによって導出される。即ち、図２３における副走査方向のＣａ、Ｃｂ間の中心間距離Ｐは
Ｐ＝２×ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｓｉｎγ×ｍＺ ・・・ （式２０）
であり、式２０の両辺をφで微分すると、(Δφ＝Δγなので)
ΔＰ/Δφ＝２×ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｃｏｓγ×ｍＺ ・・・ （式２１）
いま、γ≒０なので、ｃｏｓγ＝１とすると、式２１は、下式のように変形できる。
Δφ＝ΔＰ/（２×ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｍＺ) ・・・ (式２２)
一方、
ΔＰ＝Ｐ600−Ｐ1200＝２ｎ・ｄ−ｄ＝（２ｎ−１）ｄ ・・・ (式２３)
よって、式２３を式２２に代入すると、
Δφ＝ （２ｎ−１）ｄ/（２×ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｍＺ）
＝{（２ｎ−１）／２}×｛ｄ/（ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｍＺ)} ・・・ (式２４)
となる。又、上記の如く
ＲＹ＝（ｎ−１）×ｑ×ｓｉｎφ×ｍＹ
であり、上式をφで微分して絶対値をとると、
ΔＲＹ＝│（ｎ−１）×ｑ×ｃｏｓφ×ｍＹ×Δφ│ ・・・ (式２５)
式２５に式２４を代入すると、
ΔＲＹ＝│（ｎ−１）×ｑ×ｃｏｓφ×ｍＹ×{（２ｎ−１）／２}×
｛ｄ/（ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｍZ)}│
＝│{（ｎ−１）×（２ｎ−１）／２}×
｛（ｑ×ｃｏｓφ×ｍＹ×ｄ）/（ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｍＺ）｝│
であり、同様に
ＲＺ＝（ｎ−１）×ｑ×ｃｏｓφ×ｍＹ
なので上式をφで微分して絶対値をとると、
ΔＲＺ＝│（ｎ−１）×ｑ×ｓｉｎφ×ｍＹ×Δφ│
となり、式２４を代入する。このようにして、それぞれ
Δφ＝｛（２ｎ−１）／２｝×｛ｄ／（ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｍＺ）｝
ΔＲＹ＝│｛（ｎ−１）×（２ｎ−１）／２｝×
｛（ｑ×ｃｏｓφ×ｍＹ×ｄ）／（ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｍＺ）｝│
ΔＲＺ＝│｛（ｎ−１）×（２ｎ−１）／２｝×
｛（ｑ×ｓｉｎφ×ｄ）／（ｆｃｏｌ×ｔａｎθ）｝│
で表される。なお図中
ＱＹ'＝ＱＹ＋ΔＱＹ
ＲＹ'＝ＲＹ＋ΔＲＹ
ＱＺ'＝ＱＺ−ΔＱＺ
ＲＺ'＝ＲＺ−ΔＲＺ
である。
例えば第１実施例の構成として、図２５に示す諸元が与えられていた場合、
Δφ＝０．７［°］
ΔＲＹ＝２．８［μｍ］
ΔＲＺ＝４．５［μｍ］
となる。いま本実施例のマルチビーム走査装置を、電子写真プロセスを用いた画像出力装置のマルチビーム走査装置として使用した場合のビームスポット配列の変動量の許容値(走査密度切替時)を、画像出力実験結果より、走査線間隔の１／４（＝ｄ／４）とすると、
ｄ／４＝５．３［μｍ］
であり、主走査方向（ΔＲＹ）、副走査方向（ΔＲＺ）ともに、許容値以内となる。従って、
ΔＲＹ＝│｛（ｎ−１）×（２ｎ−１）／２｝×
｛（ｑ×ｃｏｓφ×ｍＹ×ｄ）／（ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｍＺ）｝│≦ｄ／４
・・・(I)
ΔＲＺ＝│｛（ｎ−１）×（２ｎ−１）／２｝×
｛（ｑ×ｓｉｎφ×ｄ）／（ｆｃｏｌ×ｔａｎθ）｝│≦ｄ／４ ・・・(II)
という条件式Ｉ、ＩＩを満足するマルチビーム走査装置を使用した画像出力装置による出力画像は、高品質な画像となる。
なお上記条件式I、ＩＩの右辺は小さい方がより望ましく、上の場合ｄ／４以下としたが、要求される画像品質により、また現像、転写、定着の条件等により、ｄ／２以下程度の範囲としても構わない。
【００８９】
また走査密度切り替えにおいて、被走査面１１６での走査密度が高い（走査線間隔が小さい）側で、各ビームスポットの走査開始位置が同一になるように上記ディレイ時間を設定することが望ましい。このような構成にすることにより、高走査密度側（１２００ｄｐｉ）にて所望のビームスポット配列にしておき、低走査密度側（６００ｄｐｉ）にて上記の変動量（ΔＲＹ、ΔＲＺ）が発生するようにすることにより、出力画像に及ぼすビームスポット配列誤差の影響がより大きい高走査密度側（より高品位な出力画像が得られるモード）にて、より正確な、すなわち主走査方向／副走査方向ともに配列誤差の小さいビームスポット配列を確保することが可能となる。
【００９０】
なお図２５に示した諸元の場合、同一のＬＤアレイにおける隣接のビームスポット配列の主走査方向成分は、
ＱＹ＝ｑ×ｓｉｎ（φ）×ｍＹ＝０．１９７ｍｍ
であり、走査速度によっては４つのレーザビームに対して同期信号を個別に検出できない場合がある。従って上述のように一つの発光点に対して同期信号を検出し、他の発光点についてはその同期信号から順次特定の時間（ディレイ時間）だけずらして、走査開始タイミングを設定すればよい。一方２つのＬＤアレイ１１１ａ、１１１ｂのビームスポット配列の中央位置Ｃａ及びＣｂ間距離の主走査方向成分ＰＹは、
ＰＹ＝ＦＹ×（２θ）＝２２５×（５°×２π／３６０°）＝１９．６［ｍｍ］
であるため、両者の同期信号を各々個別に検出することは容易である。
以下に本発明の第２実施例について説明する。
【００９１】
第２実施例の構成として、第１実施例に示したマルチビーム走査装置において、その諸元が図２６の場合を考える。
【００９２】
この第２実施例では、走査線密度の切換の際に要される光源装置１１８の回転量Δφ、その際に生ずる被走査面１1６におけるビームスポット配列の変動量（主走査方向の間隔の変動量：ΔＲＹ、副走査方向の間隔の変動量：ΔＲＺ）はそれぞれ、
Δφ＝３．６［°］
ΔＲＹ＝３９．３［μｍ］
ΔＲＺ＝０．３［μｍ］
となる。すなわちビームスポット配列の変動量の主走査方向成分ΔＲＹが、
ΔＲＹ＝３９．３μｍ
となり、上述の許容量ｄ／４＝５．３μｍを上回ることになる。
【００９３】
他方副走査方向成分
ＲＺ＝０．３μｍ
なので、問題はない。
このような場合でも、走査密度の切り替えに応じてディレイ時間を適宜設定することで、各レーザビームに対する走査開始位置（主走査方向）を一定にすることができる。両走査密度（１２００ｄｐｉ及び６００ｄｐｉ）に対するディレイ時間は、設計的に（計算にて）算出することができる。例えば、高走査密度側（１２００ｄｐｉ時）のディレイ時間をＴ1200、低走査密度側（６００ｄｐｉ時）のディレイ時間をＴ600、走査速度（等速走査の場合）をＶｓとすると、走査密度切り替え時のディレイ時間の所要変化量ΔＴは、
ΔＴ＝Ｔ600−Ｔ1200＝ΔＱＹ／Ｖｓ
で表される。ここで
ΔＱＹ＝ΔＲＹ／（ｎ−1）＝３９．３／（４−１）＝１３．１［μｍ］
なので、例えばＶｓ＝５００［ｍ／ｓ］の場合、ΔＴ＝２６．２［ｎｓ］とすればよい。
【００９４】
またマルチビーム走査装置にビームスポット配列(スポット間隔)の少なくとも主走査方向成分を検出する手段を設けることにより、検出結果に応じて所要ディレイ時間をより正確に決定することが可能となる。
【００９５】
さらに、本マルチビーム走査装置を電子写真プロセスを用いた画像形成装置のマルチビーム走査装置として使用した場合には、その出力画像として所定のビームスポット配列検出パターンを用意しておくことができる。ユーザまたはサービスマン等のオペレータ（操作者）が、上記所定のビームスポット配列検出パターンを観察することによってそのときのビームスポット配列が検出でき、もって走査密度切り替え前後の所用のディレイ時間を得ることが可能となる。このようにして決定したディレイ時間は、機械本体に設けられた操作パネル等により入力すればよい。
【００９６】
デジタルカラー複写機、カラープリンタ等の画像形成装置においては、各色（例えば、ブラック：Ｋ、シアン：Ｃ、マゼンタ：Ｍ、イエロー：Ｙ）に対応する感光手段（例えば感光体ドラム１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ）を、画像記録媒体（例えば紙）の搬送方向に直列に配列したタンデム方式が採用されることある。
【００９７】
この場合、図２７（Ａ）に示すように、各色に対応する走査装置を別体（１１０Ｋ、１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｙ）としても良いし、図２７（Ｂ）に示すように共通体（１１０Ａ）としても構わない。あるいは図２７（Ｃ）、（Ｄ）に示すように走査装置を二体化（１１０Ａ１、１１０Ａ２、１１０Ｂ１、１１０Ｂ２）した構成としても構わない。このような構成により、１感光体ドラム型の画像出力装置の場合（４色に対応して４回の書込が必要）と比較して、４倍の速度で出力画像を得ることが可能となる。なお、このようなタンデム方式の詳細については、例えば本出願人の出願による特願２０００−３３９２１５号(２０００年１１月７日出願、「光走査系レンズ及び光走査装置」)を参照されたい。
【００９８】
ここで、各色に対応する走査装置１１０Ｋ、１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｙから出射されるビームの本数が各々１本づつの場合には、これら走査装置を適用した画像出力装置によりフルカラー（４色）画像を得ることができる。それに対し、４つの走査装置の少なくとも一つ（例えばブラックに対応する走査装置１１０Ｋ）を上記参考例、実施例の構成の４ビームマルチビーム走査装置とし、このマルチビーム走査装置のみで光走査を行うことにより、単色印刷を行う場合フルカラー画像時と比較して４倍の高密度化が可能となる。あるいは記録媒体の搬送速度（及びプロセス速度）を４倍に変更すれば、画像出力枚数を４倍に増加することが可能となる。またフルカラー画像時においても、文字画像についてはブラックにて書き込むことが多く高解像度も要求されることが多いため、上記の４ビームマルチビーム走査装置１１０Ｋ（ブラック）に付加して、他のシングルビーム走査装置（１１０Ｃ、１１０Ｍ、１１０Ｙ；１ビーム）でも同時に書き込むことにより、文字／写真／線画イメージ等が混在した画像においてもより高品位な出力画像を得ることが可能となる。
【００９９】
尚本発明は、上述した実施例に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記実施例では、マルチビーム走査装置をカラーレーザプリンタに適用したが、これに限定されず、デジタル複写機、或いはこれらの複合機等の画像形成装置のレーザ書込光学系として用いても同様な作用効果を得ることが可能である。
【０１００】
【発明の効果】
【０１０１】
マルチビーム走査装置において、簡易な方法で走査密度を切換可能な構成を提供できるため、汎用性の高い且つ適用性に優れたマルチビーム走査装置を提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１参考例によるマルチビーム走査装置を概略的に示す構成図である。
【図２】 図１の構成における光源ユニットの近傍を示す分解斜視図である。
【図３】 図２のＬＤベースを裏面から見た分解斜視図である。
【図４】 図１の構成における偏向反射面近傍でのビームスポットの交差を説明するための図である。
【図５】 図１の構成におけるビームスポットの配列の調整を説明するための図であり、（ａ）はＬＤアレイが角度φ傾いた状態を示し、（ｂ）はＬＤアレイの発光点間隔を模式的に示す図である。
【図６】 図１の構成におけるビームスポット配列の調整を説明するための図（その１）である。
【図７】 図１の構成におけるビームスポット配列の調整を説明するための図（その２）である。
【図８】 図１の構成におけるビームスポット配列の調整を説明するための図（その３）である。
【図９】 第１参考例の条件式の導出を説明するための図（その１）である。
【図１０】 第１参考例の条件式の導出を説明するための図（その２）である。
【図１１】 図１の構成においてビームスポット配列の調整を説明するための図（その４）である。
【図１２】 図１の構成においてビームスポット配列の調整を説明するための図（その５）である。
【図１３】 第１参考例の条件式の導出を説明するための図（その３）である。
【図１４】 第１参考例の条件式の導出を説明するための図（その４）である。
【図１５】 第１参考例に対する比較例を概略的に示す図であり、（ａ）は比較例に係るマルチビーム走査装置を概略的に示す構成図であり、（ｂ）は（ａ）の光源ユニットの近傍を示す斜視図である。
【図１６】 図１５の光源ユニットによる発光点又はビームスポットの配列を示す図であり、（ａ）はＬＤアレイ１１１ａ、１１１ｂの発光点の配列を示す図であり、（ｂ）は（ａ）の発光点に対応する被走査面でのビームスポット配列を示している。
【図１７】 第２参考例に係る光源ユニットの主走査方向の断面図である。
【図１８】 図１７に示す光源ユニットの副走査方向の断面図である。
【図１９】 本発明の第１実施例に係るマルチビーム走査装置の概念的斜視図である。
【図２０】 図１９の実施例に採用可能な、ＬＤアレイの保持機構（Ａ）と光源の回転機構（Ｂ）を示す分解斜視図である。
【図２１】 図１９の実施例に採用可能な、光源装置の他の構成例を示す概念的斜視図である。
【図２２】 図１９の実施例におけるＬＤアレイの配置角度を示す図である。
【図２３】 図１９の実施例において、走査密度切換に伴う被走査面におけるビームスポットの配置状態を示す図である。
【図２４】 図１９の実施例において、光源装置のγ回転によりＬＤアレイの被走査面におけるビームスポット配列の変動を示す図である。
【図２５】 図１９の実施例に係る実施例の構成諸元を示す図である。
【図２６】 本発明の第２実施例の構成諸元を示す図である。
【図２７】 本発明に係るマルチビーム走査装置を用いた画像構成装置の構成を示す概念図である。
【符号の説明】
１ マルチビーム走査装置
１０ 発光点
１１ａ，１１ｂ，１１１ａ，１１１ｂ ＬＤアレイ
１２ａ、１２ｂ，１１２ａ，１１２ｂ カップリングレンズ
１３，１１３ シリンドリカルレンズ
１４，１１４ ポリゴンミラー
１４ａ 偏向反射面
１５，１１５ 走査光学系
１１６ 感光体ドラム
１６ａ 被走査面
１８ 光源ユニット
１１８ 光源装置(光源ユニット)
１１９ 同期信号検出器
１Ｋ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｙ 感光体ドラム
１１０Ｋ，１１０Ｃ，１１０Ｍ，１１０Ｙ，１１０Ａ１，１１０Ａ２，１１０Ｂ１，１１０Ｂ２ 光走査装置

Claims (7)

1. 複数のレーザビームで被走査面上を同時に走査するマルチビーム走査装置であって、
   少なくとも、各々が等間隔にアレイ状に並んだ複数の発光点を有する２つのレーザアレイと、上記レーザアレイからの出射光を各々カップリングするための２つのカップリングレンズと、上記レーザアレイとカップリングレンズとを一体的に保持する保持部材とよりなり、出射ビームの略光軸回りに回転可能に保持されてなる光源ユニットと、
   前記光源ユニットから発せられたレーザビームを偏向し偏向後のレーザビームを前記被走査面上に結像する走査光学系と、
   上記光源ユニットを、出射されるレーザビームの光軸に略平行な回転軸回りに回転させることによって上記被走査面における走査密度を切り替える手段とよりなり、
   前記走査密度の切り替えは高走査密度側と低走査密度側との２段階であり、前記２つのレーザアレイのうちの一のレーザアレイの中央位置Ｃａと他のレーザアレイの中央位置Ｃｂとの間の副走査方向の間隔を、高走査密度側ではｄ、低走査密度側では２ｎ・ｄとし、
   ｄは高走査密度側での走査線間隔、
   ｎは１つのレーザアレイの発光点の数
   であり、
   下記条件式
   ΔＲＺ＝│｛（ｎ−１）×（２ｎ−１）／２｝×｛（ｑ×ｓｉｎφ×ｄ）／（ｆｃｏｌ×ｔａｎθ）｝│≦ｄ／４
   を満たしてなり、
   ｄは被走査面上の走査線間隔、
   ｎは一つのレーザアレイの発光点の数、
   ｑは同発光点間隔、
   φはレーザアレイの副走査方向からの傾斜角度、
   ｍＺは走査光学系の副走査倍率、
   ｆｃｏｌはカップリングレンズの焦点距離、
   θは２つのレーザアレイから出射されるレーザビームが互いに交差する角度の半分、
   ΔＲＺは被走査面における、同一のレーザアレイの両端発光点のビームスポット間隔の変動量の副走査方向成分を夫々示してなるマルチビーム走査装置。
2. 更に下記条件式
   ΔＲＹ＝│｛（ｎ−１）×（２ｎ−１）／２｝×｛（ｑ×ｃｏｓφ×ｍＹ×ｄ）／（ｆｃｏｌ×ｔａｎθ×ｍＺ）｝│≦ｄ／４
   を満たしてなり、
   ｄは被走査面上の走査線間隔、
   ｎは一つのレーザアレイの発光点の数、
   ｑは同発光点間隔、
   φはレーザアレイの副走査方向からの傾斜角度、
   ｍＹは走査光学系の主走査倍率、
   ｍＺは同副走査倍率、
   ｆｃｏｌはカップリングレンズの焦点距離、
   θは２つのレーザアレイから出射されるレーザビームが交差する角度の半分、
   ΔＲＹは被走査面における、同一のレーザアレイの両端の発光点のビームスポット間隔の変動量の主走査方向成分を夫々示してなることを特徴とする請求項１に記載のマルチビーム走査装置。
3. 更に走査開始タイミングを決定するための同期信号を検出するための検出手段よりなり、
   上記同期信号を上記２つのレーザアレイの各々において一つの発光点から出射されるレーザビームから得、他の発光点から出射されるレーザビームの走査開始タイミングは、上記一つの発光点から出射されるレーザビームから得られる同期信号から特定の遅延時間分ずらして決定する構成の請求項１に記載のマルチビーム走査装置。
4. 上記走査密度の切り替えの際、被走査面での走査密度が高い、即ち走査線間隔が小さい側で、各ビームスポットの走査開始位置が互いに同一になるように上記遅延時間を設定したことを特徴とする請求項３に記載のマルチビーム走査装置。
5. 上記走査密度の切り替えに応じて、上記遅延時間を可変制御することを特徴とする請求項３に記載のマルチビーム走査装置。
6. 請求項１乃至５のうちののいずれか一項に記載のマルチビーム走査装置を用いたことを特徴とする電子写真方式の画像形成装置。
7. 被走査面を構成する感光手段を複数設け、これら複数の感光手段に対応する走査装置のうちの少なくとも一つが請求項１乃至５のうちのいずれか一項に記載のマルチビーム走査装置よりなることを特徴とする電子写真方式の画像形成装置。

Images