JP4530922B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、複数の発光点を有する光源を用いた光走査装置および画像形成装置に関するもので、プリンター、複写機、ファクシミリ、またはこれらの複合機などの画像形成装置に応用することができるものである。
近年、画像形成装置においては、画像形成の高速化、形成される画像の高密度化、高画質化といった要求が高まってきている。こうした要望に対して、複数の発光点を有し、１つの被走査面を複数のビームで走査するマルチビーム書込方式の光走査装置を用いた画像形成装置が実用化されてきている。光走査装置、特に半導体レーザーを用いたレーザー走査装置は、その構造の簡素さ、高速性、解像度の高さから、画像表示装置や画像記録装置などの画像形成装置に広く用いられてきた。なかでも電子写真方式プリンターの露光装置として最適なものであり、レーザービームプリンターとして多くの製品が市場に流通している。
ところが、近年、画像形成装置の高速化や高解像度化の要求がさらに高まり、走査速度の向上が望まれている。高速の光走査を実現するためには速度の速い偏向装置が必要になるが、例えば偏向装置として回転多面鏡を用いる場合、回転数を高速化して対応しようとすると騒音や発熱などの問題があって上限がある。その解決策の１つとして、独立に変調可能な複数の発光領域（発光点）を持つ面発光レーザー（以下「ＶＣＳＥＬ」という）を用いた光走査装置がある。これは、ＶＣＳＥＬからの複数の光束を走査し、１回の走査で複数の走査線を同時に走査するいわゆるマルチビーム走査装置を用いた画像形成装置である（例えば、特許文献１参照）。
図１は、本発明にかかる光走査装置の実施例を示すものであるが、図１を用いて上記のような複数発光領域を持つ面発光レーザーを用いた光走査装置の概要を説明する。図１において、光源１０１は複数の発光領域１０１ａを有し、これらの発光領域の動作を制御する発光制御手段を有する。光源１０１から射出されるレーザービームの光路上には、カップリングレンズ１０２とシリンドリカルレンズ１０３とアパーチャ１０４からなるカップリング光学系１１０が配置されている。光源１０１から射出される複数のレーザービームはカップリング光学系１１０によってカップリングされ、また、アパーチャ１０４によって横断面形状が整形される。複数のビームはカップリングされた後に回転多面鏡からなる偏向器１０５によって偏向反射され、結像光学系を構成する第１走査レンズ１０６ａと第２走査レンズ１０６ｂによって像面である被走査面１０８に結像される。被走査面１０８は、ここでは感光性の媒体を支持する円柱状の像担持体の表面である。上記複数のビームは、被走査面１０８上に結像されるとともに、上記偏向反射により走査線１０９が描かれる。走査線１０９の方向が主走査方向である。上記像担持体は中心軸線を中心に回転駆動され、像面を主走査方向に対し直角をなす方向に移動させる。この移動方向を副走査方向という。このように、光ビームによる光走査を行って画像を形成する。なお、図１に示す例では、偏向光束を被走査面１０８に導くために、第１、第２、第３のミラー１０７ａ，１０７ｂ，１０７ｃが配置されている。
上記面発光レーザーを複数ビーム光源として用いた場合、各ビームの発散角のばらつきが問題となる。各ビームの発散角がばらつくと、各ビームによって被走査面上に形成される光スポットサイズが一定でなくなり、画像を形成するドットのサイズがばらつくことによって粒状性が劣化する。また、複数の色の画像を重ねてカラー画像を形成するカラー画像形成装置においては、各色ドットのずれを起こし、色再現性の低下といった画像品質の劣化を招く。上記特許文献１記載の発明では、面発光レーザーによる走査線と結像スポットの位置関係について開示し、高速走査を可能にしたとしている。
また、面発光レーザーの発光領域（発光点）の間隔を定め、発光領域間での熱クロストークを低減しかつ記録高密度化を実現する技術が提案されている（例えば、特許文献２参照）。しかし、特許文献１および特許文献２記載の発明を含めた従来技術では、上にあげたような、面発光レーザーの各発光領域間の特性ばらつきに起因する画質劣化について問題解決がなされていない。
面発光レーザーアレイ（ＶＣＳＥＬ）は、同一基板上にモノリシックに発光素子を形成するため、ＶＣＳＥＬ製造上の技術的な問題による発光領域相互の間隔のばらつきが発生する。加えて、製造工程における歩留まりを向上するために、一定の範囲内でのばらつきは許容せざるを得ない。このようなばらつきが発生した場合に、従来の半導体レーザー（ＬＤ）と違って、発散角特性の一致するものを選別して組み合わせることができない。そのために一つの光源に含まれる発光素子の発散角ばらつきに起因するビームスポット径のばらつきを低減する必要がある。また、光利用効率のばらつきを低減する必要がある。
特許第３２２７２２６号公報 特開平１０−３０１０４４号公報
本発明は、以上説明した従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、光走査速度ないしは画像形成速度の高速化、形成画像の高密度化を狙って面発光レーザーアレイを光源として使用するマルチビーム書込を行う光走査装置において、面発光レーザーアレイに含まれる各発光領域の特性がばらついたとしても、被走査面上の光スポットサイズを均一にすることができ、形成される画質の劣化を低減することができる光走査装置およびこれを用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
本発明にかかる光走査装置は、複数の光束を射出する光源と、上記複数の光束を後続の光学系にカップリングするカップリング光学系と、上記複数の光束を主走査方向に偏向する光偏向装置と、上記光偏向装置によって偏向された複数の光束を被走査面上に結像する走査光学系と、を有する光走査装置において、上記光源は複数の発光領域が二次元アレイ状に配備された面発光レーザーで上記複数の発光領域を制限する複数の開口部を有し、上記複数の開口部は各発光領域に対応して１対１で配備されており、Ｄｍを上記各開口部の主走査方向の幅、Ｄｓを上記各開口部の副走査方向の幅、βｍを全光学系の主走査方向倍率、βｓを全光学系の副走査方向倍率、ωｍを上記各開口部から射出された光束により上記被走査面上に形成される主走査方向の光スポットサイズ、ωｓを上記各開口部から射出された光束により上記被走査面上に形成される副走査方向の光スポットサイズ、とすると、上記走査光学系が下記式（１）と（２）の条件を満たすことを特徴とする。
Ｄｍ・｜βｍ｜＜ωｍ かつ Ｄｓ・｜βｓ｜＜ωｓ ・・・（１）
０．４＜（Ｄｓ・｜βｓ｜／ωｓ）／（Ｄｍ・｜βｍ｜／ωｍ）＜１ ・・・（２）
本発明にかかる光走査装置は、面発光レーザーは、複数の発光領域からのビームの偏光が、副走査方向に平行なＶｓ方向成分と、このＶｓ方向に直交する主走査方向に平行なＨｍ方向成分とからなり、上記各発光領域からのビームの成分の大きさをＶｓ、Ｈｍ（Ｖｓ≧Ｈｍ）としたとき、ＶｓとＨｍの比
Ｒｐ（ｄＢ）＝２０・ｌｏｇ（Ｖｓ／Ｈｍ）が、
１１≦Ｒｐ≦１７
の条件を、全ての発光領域で満たすことを特徴とする。
また、本発明にかかる画像形成装置は、電子写真プロセスを実行する装置を備えた画像形成装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する装置として本発明にかかる光走査装置を備えていることを特徴とする。
さらに、本発明にかかる画像形成装置は、電子写真プロセスを実行する装置を備えてなる画像形成装置を複数組備え、各画像形成装置は各色に対応した画像を形成し、各画像形成装置で形成された画像を重ねることによってカラー画像を形成することができるカラー対応の画像形成装置であって、各画像形成装置において実行する電子写真プロセスのうち露光プロセスを実行する装置として本発明にかかる光走査装置を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、環境変動によっても安定した光走査を行うことができ、製造誤差などに影響されにくい光走査装置を提供することができる。
また、本発明によれば、シェーディング特性を良好に保つことが出来、良好な光走査を行うことが出来、装置の低コスト化を行うことができる。
また、本発明によれば、環境、製造誤差に影響されにくく、ＶＣＳＥＬの発散角ばらつきによっても安定であり、シェーディングによる濃度の不均一性を低減した良好な画像を形成することが可能な、画像形成装置を提供することができる。
さらに、本発明によれば、環境、製造誤差に影響されにくく、ＶＣＳＥＬの発散角ばらつきによっても安定であり、シェーディングによる濃度の不均一性を低減した良好な画像形成を高速に行える、フルカラーの画像形成装置を提供することができる。
以下、本発明にかかる光走査装置および画像形成装置の実施例について図を用いて説明する。
本発明にかかる光走査装置における光学系の構成例を図１に示す。図１に示す光学配置例についてはすでに説明したから、ここでは説明を省略する。
実施例１は、図１に示す光学配置例において、個々の光学素子を以下のように構成したものである。実施例１のデータを以下に示す。なお、実施例１の主走査断面形状を、図２（ａ）に示す。
（１）光源１０１
・面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）アレイで、中心波長：７８０ｎｍ、チャンネル数：３２、主走査方向の素子（発光領域）間隔Ｗｍ：４２．３μｍ、副走査方向の素子間隔Ｗｓ：１０．６μｍ、開口部は主走査方向幅Ｄｍ：４μｍ、副走査方向幅Ｄｓ：４μｍ、である。発光素子の配列を図２（ｂ）に示す。
・光量検出用モニタＰＤをＶＣＳＥＬ駆動基板上に一体的に有し、ＶＣＳＥＬの光軸を軸として回転調整できるように配備されている。
・ビームの発散角は主走査方向、副走査方向共に９度である。
（２）変換光学系１１０
・カップリングレンズ：焦点距離は２７ｍｍ、カップリング作用は平行光化。
・シリンドリカルレンズ：副走査方向にのみパワーを持ち、焦点距離１２６ｍｍ。
（３）回転多面鏡（光偏向装置）１０５
・正六面体、内接円半径１８ｍｍ。
（４）走査光学系
第１走査レンズ１０６ａと第２走査レンズ１０６ｂで構成される光学系で、各レンズ面を光偏向器側から被走査面に向かって第１面、第２面、第３面、第４面とする。
第１面：回転対称面
Ｒｍ＝−３１２．５９７
Ｋ＝２．６６７１３
Ａ０４＝１．７８５７４Ｅ−０７
Ａ０６＝−１．０８０６５Ｅ−１２
Ａ０８＝−３．１８１２３Ｅ−１４
Ａ１０＝３．７４０３１Ｅ−１８
第２面：回転対称面
Ｒｍ＝−８２．９５１
Ｋ＝０．０１９８３
Ａ０４＝２．５０３０５Ｅ−０７
Ａ０６＝９．６０５８３Ｅ−１２
Ａ０８＝４．５４４６８Ｅ−１５
Ａ１０＝−３．０３４３０Ｅ−１８
第３面：特殊トロイダル面
Ｒｍ＝−５００，Ｒｓ＝−４７．６８
Ｋ＝−７１．７３１９４
Ａ０４＝４．３２５５８Ｅ−０８
Ａ０６＝−５．９７２９３Ｅ−１３
Ａ０８＝−１．２８１９２Ｅ−１６
Ａ１０＝５．７２９６５Ｅ−２１
Ｊ０２＝１．６０２９６Ｅ−０３
Ｊ０４＝−２．３２２３１Ｅ−０７
Ｊ０６＝１．５９９０７Ｅ−１１
Ｊ０８＝−５．６０９６５Ｅ−１６
Ｊ１０＝２．１７５９４Ｅ−２０
Ｊ１２＝−１．２４９７９Ｅ−２４
第４面：トロイダル面
Ｒｍ＝−１０００，Ｒｓ＝−２３．３８
ただし、各面形状は以下の式１に従う、
式１

Figure 0004530922
ただし、ｘは面形状の光軸方向のデプス、ｙ，ｚはそれぞれ、走査光学系の光軸を原点とする主走査方向、副走査方向の座標、Ａは非球面係数、ｒは主走査方向曲率Ｒｍ、Ｋは円錐定数、Ｒｓ０＝Ｒｓ、Ｊは特殊トロイダル面の副走査方向の形状の各次数に対する係数である。
カップリングレンズ１０２の出射側の面から被走査面１０８までの空気間隔及び光学素子の厚さ寸法を夫々順にｄ１，ｄ２，・・・，ｄ８（ｍｍ）とすると、
ｄ１＝３７．７，ｄ２＝３．０，ｄ３＝９２．５，ｄ４＝５２．６，
ｄ５＝３１．４，ｄ６＝７８．０，ｄ７＝３．５，ｄ８＝１４１．５
である。ちなみに、ｄ４は光偏光器の偏向反射面から第１走査レンズ１０６ａの入射面までの空気間隔、ｄ５は第１走査レンズ１０６ａの厚さ寸法、ｄ６は第１、第２走査レンズ間の空気間隔、ｄ７は第２走査レンズ１０６ｂの厚さ寸法、ｄ８は第２走査レンズの出射面から被走査面１０８までの間隔を示す。
Ｄｍ＝４μｍ、Ｄｓ＝４μｍ、｜βｍ｜＝８．２、｜βｓ｜＝５．２であり、
Ｄｍ・｜βｍ｜＝３２．８μｍ、 Ｄｓ・｜βｓ｜＝２０．８μｍ
となる。
この光学系における、像面近傍でのビームスポット径の深度カーブを図３に示す。図３（ａ）は主走査方向、（ｂ）は副走査方向の深度カーブである。図３から分かるように、ビームスポット径は、デフォーカスがゼロ（＝被走査面付近）では、主走査方向ではωｍ＝５５±６μｍ、副走査方向ではωｓ７０±７μｍ程度となり、被走査面中央部（図中の凡例に示した「１」の曲線）でも周辺部（同じく「１５０」、「−１５１」で示した）でも安定して同サイズのビームスポット径になっている。すなわち、この光学系では以下の条件
Ｄｍ・｜βｍ｜＜ωｍ 及び Ｄｓ・｜βｓ｜＜ωｓ ・・・（１）
を同時に満たしている。
ただし、Ｄｍを発光素子上の開口部の主走査方向の幅、Ｄｓを該開口部の副走査方向の幅、｜βｍ｜を全光学系の主走査方向倍率の絶対値、｜βｓ｜を全光学系の副走査方向倍率の絶対値、ωｍを被走査面上に形成される主走査方向の光スポットサイズ、ωｓを被走査面上に形成される副走査方向の光スポットサイズ、とする。これによって、ビームの発散角ばらつきが起こったとしても、ビームスポットサイズを略一定に保つことができ、良好な光走査を行うことができる。
上記実施例１の比較対照として比較例１を挙げる。
・比較例１
（１）光源
・面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）アレイ、中心波長：７８０ｎｍ、チャンネル数：３２、主走査方向の素子（発光領域）間隔Ｗｍ：４２．３μｍ、副走査方向の素子間隔Ｗｓ：１０．６μｍ、開口部は主走査方向幅Ｄｍ：４μｍ、副走査方向幅Ｄｓ：４μｍ、である。素子の配列は実施例１と同様に図２（ｂ）に示すとおりである。
・光量検出用モニタＰＤをＶＣＳＥＬ駆動基板上に一体的に有し、ＶＣＳＥＬの光軸を軸として回転調整できるように配備されている。
・ビームの発散角は主走査方向、副走査方向共に９度である。
（２）変換光学系
・カップリングレンズ：焦点距離１０ｍｍ、カップリング作用は平行光化。
・シリンドリカルレンズ：副走査方向にのみパワーを持ち、焦点距離は４０ｍｍ。
（３）回転多面鏡（光偏向装置）
・正六面体、内接円半径１８ｍｍ。
（４）走査光学系
第１面：回転対称面
Ｒｍ＝−３１２．５９７
Ｋ＝２．６６７１３
Ａ０４＝１．７８５７４Ｅ−０７
Ａ０６＝−１．０８０６５Ｅ−１２
Ａ０８＝−３．１８１２３Ｅ−１４
Ａ１０＝３．７４０３１Ｅ−１８
第２面：回転対称面
Ｒｍ＝−８２．９５１
Ｋ＝０．０１９８３
Ａ０４＝２．５０３０５Ｅ−０７
Ａ０６＝９．６０５８３Ｅ−１２
Ａ０８＝４．５４４６８Ｅ−１５
Ａ１０＝−３．０３４３０Ｅ−１８
第３面：特殊トロイダル面
Ｒｍ＝−５００，Ｒｓ＝−４７．６８
Ｋ＝−７１．７３１９４
Ａ０４＝４．３２５５８Ｅ−０８
Ａ０６＝−５．９７２９３Ｅ−１３
Ａ０８＝−１．２８１９２Ｅ−１６
Ａ１０＝５．７２９６５Ｅ−２１
Ｊ０２＝１．６０２９６Ｅ−０３
Ｊ０４＝−２．３２２３１Ｅ−０７
Ｊ０６＝１．５９９０７Ｅ−１１
Ｊ０８＝−５．６０９６５Ｅ−１６
Ｊ１０＝２．１７５９４Ｅ−２０
Ｊ１２＝−１．２４９７９Ｅ−２４
第４面：トロイダル面
Ｒｍ＝−１０００，Ｒｓ＝−２３．３８
ただし、ｘを面形状の光軸方向のデプス、ｙ，ｚをそれぞれ、走査光学系の光軸を原点とする主走査方向、副走査方向の座標。Ａを非球面係数、ｒを主走査方向曲率、Ｒｍ、Ｋを円錐定数、Ｒｓ０＝Ｒｓ、Ｊを特殊トロイダル面の副走査方向の形状の各次数に対する係数としたとき、各面形状は前記式１に従う。
カップリングレンズから被走査面までの空気間隔及び光学素子の厚さ寸法を夫々順にｄ１，ｄ２，．．．，ｄ８（ｍｍ）とすると、
ｄ１＝３７．７，ｄ２＝３．０，ｄ３＝９２．５，ｄ４＝５２．６，
ｄ５＝３１．４，ｄ６＝７８．０，ｄ７＝３．５，ｄ８＝１４１．５
である。このとき、
Ｄｍ＝４μｍ、Ｄｓ＝４μｍ、｜βｍ｜＝２２．１、｜βｓ｜＝４．５
であり、
Ｄｍ・｜βｍ｜＝８８．４μｍ、Ｄｓ・｜βｓ｜＝１８μｍ
となり、主走査方向の倍率は２２倍と大きい。ＶＣＳＥＬ発光素子の開口部の幅は、製造上ばらつきが発生する。このときに、比較例１のように高倍率の場合は、上記ＶＣＳＥＬ発光素子の開口部幅のばらつきが、被走査面上でビームスポット径の大きなばらつきとなってしまい、画質の劣化を引き起こす。
以上説明したことから明らかなように、条件式（１）を満たすことで、ＶＣＳＥＬを走査光学系に適用した時に、ＶＣＳＥＬのビームの発散角のばらつきによっても、また、開口部の大きさのばらつきによっても、ビームスポット径のばらつきを小さく抑えることができ、高品質の画像を得ることができる光走査を行うことができる。
また、本実施例の様にカップリングレンズとシリンドリカルレンズの間に遮光部を設けて、上記の条件を達成する構成にしてもよい。またこのとき、
０．４＜（Ｄｓ・｜βｓ｜／ωｓ）／（Ｄｍ・｜βｍ｜／ωｍ）＜１ ・・・（２）
の条件を満足するとよい。
表１に、上記実施例１と各パラメータが異なる実施例２と、これらの実施例に対する比較例２と比較例３の、各パラメータの値、（２）式の値、及び光利用効率を示す。光利用効率は、実施例１を基準に規格化し比を表示している。
Figure 0004530922
表１から分かる様に、（２）式の値が０．８６の実施例２では、光利用効率が増え、光量的に問題がない。しかし、比較例２では（２）式の値が小さくなりすぎ、（２）式の値が０．１６では、光利用効率が低下し、十分な光量による露光ができなくなるという問題が発生する。また、比較例３のように、（２）式の値が１．９２と大きくなる場合には、光量の問題はなくなるが、副走査方向の倍率｜βｓ｜が２０倍と大きくなるために、ＶＣＳＥＬアレイを用いたときに光軸まわりの偏心の誤差が発生すると、副走査方向の走査線間隔が倍率の分だけ大きく変動してしまう。これは、発光素子の副走査方向位置の空間的な変位が、被走査面上では副走査方向倍率｜βｓ｜だけ拡大されて表れてしまうためである。
上記の理由により、Ｄｍ、Ｄｓ、βｍ、βｓ、ωｍ、ωｓ、は（２）式に示したように、０．４より大きく１より小さく設定することで、走査光学系とＶＣＳＥＬを組み合わせた時にも、光量不足の問題を解決し、光源の偏心による変動を低減することができる。また、光源として用いている面発光レーザーは、その複数発光領域からのビームの偏光が、Ｖｓ方向成分と、このＶｓ方向成分に直交するＨｍ方向成分とからなり、それぞれの成分の大きさをＶｓ、Ｈｍ（Ｖｓ≧Ｈｍ）としたとき、ＶｓとＨｍの比
Ｒｐ（ｄＢ）＝２０・ｌｏｇ（Ｖｓ／Ｈｍ） が、
１１≦Ｒｐ≦１７
であることを複数発光領域の全てについて満たすことが望ましい。以下、Ｖｓ方向成分及びＨｍ方向成分とは直線偏光成分であるとして説明する。また、Ｖｓ方向成分は副走査方向に平行であり、Ｈｍ方向成分は主走査方向に平行に設定することができる。ただし、ＶｓとＨｍは互いに直交する方向であるとする。
光走査装置において、画質劣化の低減のために光利用効率であるシェーディング特性を良好に保つ必要があり、最大光量と最小光量の差が１５％以下であることが求められる。しかし、０％に近づけようとすると今度は部品点数の増加、光学素子単体の高価格化が避けられなくなり、また歩留まりも悪くなるといったコスト面での課題が出てくる。そのためシェーディングは１０％程度、最大でも１４〜１５％という値が許容される。しかし、各ビームで偏光が異なると透過率や反射率が異なり、上記のシェーディングに加えて、各ビームの偏光ばらつきによる悪影響が積み上がって画質が劣化することになる。
また、偏光方向を完全に単一（ＶｓとＨｍの比：Ｒｐ＝∞）とするのは、素子製造の技術からみて物理的に不可能であり、また、Ｒｐの値を上げることは素子の歩留まりの悪化につながり、製造コストが高くなす。そこでＲｐの上限を定め、Ｒｐ≦１７とすることが望ましい。
上記Ｒｐの下限値も定めることができる。図４に透過率の偏光依存性を示す。横軸は入射角（ｄｅｇ）、縦軸は透過率で、実線で示す曲線はＳ偏光の場合、破線で示す曲線はＰ偏光の場合である。４５度以上の入射角をもって光学素子に入射する場合（周辺像高がこれに当る）、Ｐ偏光では透過率が０．９９、Ｓ偏光では０．９６となる。このような特性をもつ素子を二つ用いた場合、光量はＰ偏光とＳ偏光でそれぞれ０．９８、０．９２となる。以下、Ｐ偏光をＨｍ方向成分、Ｓ偏光をＶｓ方向成分として説明する。Ｒｐ＝１７としたとき、偏光比は８８％：１２％となる。ここでＲｐの下限値をＲｐ＝１１とすれば偏光比は７６％：２４％であり、夫々を計算すると、Ｒｐ＝１０では
０．７６×０．９６＾２＋０．２４×０．９９＾２＝０．９３５７
Ｒｐ＝１７では
０．８８×０．９６＾２＋０．１２×０．９９＾２＝０．９２８８
となり、０．７４％の差が生じる。標準的なシェーディング１４．５％の走査光学系での光量は、光量最大を１としたときに、最小は１−１４．５％＝０．８５５となり、これに上記０．７３％の差を適用すると、
０．８５５×（１−０．００７４）＝０．８４９、
シェーディングは１５．１％となり、画質の劣化が許容できなくなり、ＶＣＳＥＬの各素子間の偏光比の差がシェーディングの悪化を招くことが分かる。
ここでＲｐ＝１１とした時には偏光比は７８％：２２％となり、同様の計算によって、
Ｒｐ＝１１
０．７８×０．９６＾２＋０．２２×０．９９＾２＝０．９３４５
光量の差は０．６１％、上限はＲｐ＝１７であるので、同様の走査光学系に対しては光量の差は１５．０％となる。シェーディングは１５．０％を達成し、画質の劣化を引き起こさない。よって、光源であるＶＣＳＥＬに含まれる各素子によるビームの偏光比Ｒｐを
１１≦Ｒｐ≦１７
に設定することによって、歩留まりよく素子の製造を行うことが出来、光源コストを削減でき、またシェーディング特性を良好に保つことが出来、良好な画像形成を行える光走査装置を実現できる。
また、光源として波長５００ｎｍ以下の光源を用いたＶＣＳＥＬによって、上記の光走査装置を構成することができる。このような光源としては、一般的には例えば窒化ガリウム系の材料を用いた光源（波長４０５ｎｍ）を用いることができる。光源の短波長化によって、焦点深度を深くすることができ、環境変動に対して安定性を高めることができ、ビームスポット径を小径化することができ、良好な光走査を行うことができる。
以上示したような光走査装置を用いて画像形成装置を構成することができる。帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各プロセスからなる電子写真プロセスを実行する装置を備えてなる画像形成装置において、上記露光プロセスを実行する装置として、上記光走査装置を用いる。かかる画像形成装置によれば、製造コストを低く押えることができ、環境条件や製造誤差などの変動が起きても画質の低下を起こさず、またＶＣＳＥＬの発散角ばらつきによるビームスポット径ばらつきや、それに起因する色ずれなどを低減することができ、良好な画像形成を行うことができる。
図５は画像形成装置の実施例を示す。この実施例は、カラー対応タンデム型の画像形成装置である。すなわち、複数の被走査面を各被走査面に対応するレーザー光束で走査露光することで複数色の画像を可視化し、可視化された複数の画像を重ね合わせてカラー画像を形成することができる。図５において、４個の光導電性のドラム型感光体５０２ａ〜５０２ｄが平行に配列されていて、各感光体５０２ａ〜５０２ｄは図５中の矢印で示したように時計回りに等速回転駆動される。各感光体５０２ａ〜５０２ｄの周囲には、その回転方向に順に、上記のように帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各プロセスを実行する装置が配置されている。左端の感光体５０２ａに代表させてこの感光体５０２ａを中心とする各装置について説明すると、帯電装置５０５、現像装置５０３、転写手段５０６、クリーニング手段５０４が配置されている。帯電装置５０５と現像装置５０３の間の感光体表面には、光走査装置５０１からの偏向走査ビームが照射され、感光体表面が露光されて静電潜像が形成される。したがって、光走査装置５０１は露光プロセスを実行する装置として機能する。
感光体５０２ａの表面は、帯電装置５０５によって均一に帯電され、前述の画像形成装置と同様に、感光体５０２ａの表面上に光走査装置５０１によって光ビームが走査され露光される。この露光によって静電潜像が書き込まれた感光体５０２ａは、現像装置５０３によってトナー画像として可視化され、転写手段５０６によって中間転写ベルト５０８に転写される。転写後の感光体５０２ａの表面はクリーニング手段５０４によって除電されて残留トナーが除去される。以上の画像形成プロセスが各感光体５０２ｂ〜５０２ｄについても行われ、各感光体５０２ａ〜５０２ｄ上に可視化されたトナー画像が順次中間転写ベルト５０８上に重ねて転写され、１つのフルカラー画像が形成される。このフルカラー画像は、中間転写ベルト５０８に沿って搬送されるシート状記録媒体Ｓに、他の転写手段５０９によって転写され、シート状記録媒体Ｓは定着手段５０７に搬送されて上記フルカラーのトナー像が定着されることで画像形成を完了し、装置の外へ排出される。中間転写ベルト５０８に転写しきれずに各感光体５０２ａ〜５０２ｄの表面に残留したトナーや紙粉はクリーニング手段５０４によって取り除かれる。その後、各感光体５０２ａ〜５０２ｄの表面は再び帯電手段５０５によって帯電される。
本発明にかかる光走査装置の実施例の光学配置を示す斜視図である。 上記実施例の、（ａ）は主走査断面形状を示す平面図、（ｂ）は光源を示す正面図である。 上記実施例における像面近傍でのビームスポット径の深度カーブを示すもので、（ａ）は主走査方向、（ｂ）は副走査方向のグラフである。 光学素子の透過率の偏光依存性を示すグラフである。 本発明にかかる画像形成装置の実施例を概略的に示す正面図である。
符号の説明
１０１ 光源
１０１ａ 発光領域
１０２ カップリングレンズ
１０３ シリンドリカルレンズ
１０４ アパーチャ
１０５ 偏向器
１０６ａ 第１走査レンズ
１０６ｂ 第２走査レンズ
１０８ 被走査面
１１０ カップリング光学系

Claims (5)

  1. 複数の光束を射出する光源と、上記複数の光束を後続の光学系にカップリングするカップリング光学系と、上記複数の光束を主走査方向に偏向する光偏向装置と、上記光偏向装置によって偏向された複数の光束を被走査面上に結像する走査光学系と、を有する光走査装置において、
    上記光源は複数の発光領域が二次元アレイ状に配備された面発光レーザーで上記複数の発光領域を制限する複数の開口部を有し、
    上記複数の開口部は各発光領域に対応して１対１で配備されており、
    Ｄｍを上記各開口部の主走査方向の幅、Ｄｓを上記各開口部の副走査方向の幅、βｍを全光学系の主走査方向倍率、βｓを全光学系の副走査方向倍率、ωｍを上記各開口部から射出された光束により上記被走査面上に形成される主走査方向の光スポットサイズ、ωｓを上記各開口部から射出された光束により上記被走査面上に形成される副走査方向の光スポットサイズ、とすると、上記走査光学系が下記式（１）と（２）の条件を満たすことを特徴とする光走査装置。
    Ｄｍ・｜βｍ｜＜ωｍ かつ Ｄｓ・｜βｓ｜＜ωｓ ・・・（１）
    ０．４＜（Ｄｓ・｜βｓ｜／ωｓ）／（Ｄｍ・｜βｍ｜／ωｍ）＜１ ・・・（２）
  2. 面発光レーザーは、複数の発光領域からのビームの偏光が、副走査方向に平行なＶｓ方向成分と、このＶｓ方向に直交する主走査方向に平行なＨｍ方向成分とからなり、上記各発光領域からのビームの成分の大きさをＶｓ、Ｈｍ（Ｖｓ≧Ｈｍ）としたとき、ＶｓとＨｍの比
    Ｒｐ（ｄＢ）＝２０・ｌｏｇ（Ｖｓ／Ｈｍ）が、
    １１≦Ｒｐ≦１７
    の条件を、全ての発光領域で満たすことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
  3. 光源は波長が５００ｎｍ以下の光束を射出することを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
  4. 電子写真プロセスを実行する装置を備えた画像形成装置であって、電子写真プロセスの露光プロセスを実行する装置として請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。
  5. 電子写真プロセスを実行する装置を備えてなる画像形成装置を複数組備え、各画像形成装置は各色に対応した画像を形成し、各画像形成装置で形成された画像を重ねることによってカラー画像を形成することができるカラー対応の画像形成装置であって、各画像形成装置において実行する電子写真プロセスのうち露光プロセスを実行する装置として請求項１から３のいずれかに記載の光走査装置を備えていることを特徴とするタンデム型の画像形成装置。
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