JP7373365B2 - 光走査装置 - Google Patents

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Description

本発明は、光走査装置に関する。
従来、画像を高速で形成することができる画像形成装置が求められている。
特許文献１は、複数の発光点が二次元状に配列された光源装置を備える光走査装置を用いて、被走査面に対して一回の走査で複数の光束を入射させることで、画像を高速で形成することができる画像形成装置を開示している。
特開２００３－１８２１４９号公報
特許文献１に開示されているような複数の発光点が二次元状に配列された光源装置を光走査装置に用いる際には、所望の解像度を達成するために、光源装置から出射する複数の光束の間隔に応じて結像光学系における光学倍率が一義的に決定される。
そのため、そのような光源装置を用いた従来の光走査装置では、光源装置の構成に応じて専用の光学系を設計する必要があった。
そこで本発明は、光学系を変更することなく複数の解像度に対応させて画像を高速で形成することができる光走査装置を提供することを目的とする。
本発明に係る光走査装置は、第１の断面内において行列配置された複数の発光点を有する光源装置と、光源装置からの光束を偏向して被走査面を主走査方向に走査する偏向器と、偏向器によって偏向された光束を被走査面に導光する結像光学系とを備え、複数の発光点を第１の断面内の第１及び第２の方向に垂直な第３の方向と第１の方向とに平行な平面に投影したとき、複数の発光点の投影における互いに隣接する投影の間隔が等しく、複数の発光点を第３の方向と第２の方向とに平行な平面に投影したとき、複数の発光点の投影における互いに隣接する投影の間隔が等しく、行列の行内で互いに隣接する発光点の間隔をＰｍ、行列の列内で互いに隣接する発光点の間隔をＰｓ、行と列とが互いに成す角度をα、列と第１の方向とが互いに成す角度をγ、行と第２の方向とが互いに成す角度をβとするとき、０．４＜（Ｐｓ×ｃｏｓ（α＋β））／（Ｐｍ×ｃｏｓ（α＋γ））＜０．６なる条件を満たし、光源装置の配置を、第１の方向が副走査方向に平行となる第１の配置と、第２の方向が副走査方向に平行となる第２の配置とで切替可能であることを特徴とする。
本発明によれば、光学系を変更することなく複数の解像度に対応させて画像を高速で形成することができる光走査装置を提供することができる。
第一実施形態に係る光源装置を備える光走査装置の模式的主走査断面図及び一部拡大模式的副走査断面図。 第一実施形態に係る光源装置の第１及び第２の配置における発光点配列を示した図。 第一実施形態に係る光源装置における各角度の間の関係を示した図。 第一実施形態に係る光源装置を備える光走査装置の第１及び第２の配置における偏光方向を説明する模式図。 第一実施形態に係る光源装置を備える光走査装置の第１の配置における透過率、反射率及び光量の像高依存性を示した図。 第一実施形態に係る光源装置を備える光走査装置の第２の配置における透過率、反射率及び光量の像高依存性を示した図。 第一実施形態に係る光源装置を備える光走査装置の第１及び第２の配置における光量分布の差を示した図。 比較例の光源装置を備える光走査装置の第１及び第２の配置における光量分布、及びそれらの差を示した図。 第一実施形態に係る光源装置を備える光走査装置の第１の配置における折り返しミラー上での偏光比率を示した図。 比較例の光源装置を備える光走査装置の第１の配置における折り返しミラー上での偏光比率を示した図。 第二実施形態に係る光源装置の第１及び第２の配置における発光点配列及び各角度の間の関係を示した図。 第二実施形態に係る光源装置を備える光走査装置の第１及び第２の配置における光量分布、及びそれらの差を示した図。 実施形態に係るモノクロ画像形成装置の要部副走査断面図。 実施形態に係るカラー画像形成装置の要部副走査断面図。
以下、本実施形態に係る光源装置について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に示す図面は、本実施形態を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。
なお、以下の説明において、主走査方向とは、偏向器の回転軸及び光学系の光軸に垂直な方向（回転多面鏡で光束が偏向走査される方向）である。副走査方向とは、偏向器の回転軸に平行な方向である。主走査断面とは、副走査方向に垂直な断面である。副走査断面とは、主走査方向に垂直な断面である。
従って、以下の説明において、主走査方向及び副走査断面は、入射光学系と結像光学系とで異なることに注意されたい。
［第一実施形態］
図１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第一実施形態に係る光源装置１を備える光走査装置１００の模式的主走査断面図及び一部拡大模式的副走査断面図を示している。
図１（ａ）に示されているように、光走査装置１００は、本実施形態に係る光源装置１、副走査絞り２、コリメータレンズ３、球面レンズ４、シリンドリカルレンズ５、主走査絞り６、ウェッジプリズム７を備えている。
また、光走査装置１００は、ＡＰＣ結像レンズ８、ＡＰＣセンサー９、偏向器１０、折り返しミラー１１及び１２（反射部材）を備えている。
また、光走査装置１００は、第１のｆθレンズ（第１の結像レンズ）２０ａ、第２のｆθレンズ（第２の結像レンズ）２０ｂ、防塵ガラス２１を備えている。
ここで、副走査絞り２、コリメータレンズ３、球面レンズ４、シリンドリカルレンズ５、主走査絞り６及びウェッジプリズム７によって、光走査装置１００の入射光学系６５が構成される。
また、ＡＰＣ結像レンズ８によって、光走査装置１００のＡＰＣ光学系７０が構成される。
また、折り返しミラー１１及び１２によって、光走査装置１００の反射光学系８０が構成される。
また、第１のｆθレンズ２０ａ及び第２のｆθレンズ２０ｂによって、光走査装置１００の結像光学系９０が構成される。
本実施形態に係る光源装置１は、複数の発光点（発光部）を有する半導体レーザーであるマルチビーム光源である。
そして、光源装置１が有する複数の発光点のうち、少なくとも一つの発光点の入射光学系６５の光軸からの距離は、他の少なくとも一つの発光点の入射光学系６５の光軸からの距離と異なっている。
また、本実施形態に係る光源装置１では、詳細に後述するように３２個の発光点が二次元状に配列された面発光レーザーで構成されている。
このような３２ビームレーザーを使用することにより、光走査装置１００による走査の高速化及び高精細化を達成することができる。
副走査絞り２は、光源装置１から出射した光束の副走査方向における光束幅を制限してビーム形状を整形している。
また、本実施形態に係る光源装置１では、副走査絞り２をコリメータレンズ３の近傍に配置すると共に、副走査絞り２の副走査方向の射出瞳位置を第２のｆθレンズ２０ｂの近傍に配置している。
それにより、３２ビームそれぞれの主光線は、第２のｆθレンズ２０ｂの近傍において副走査方向の同一位置を通過することができる。
コリメータレンズ３は、ガラス製の集光レンズであり、凸レンズと凹レンズとを貼りあわせた所謂貼りあわせレンズで形成されている。
また、球面レンズ４は、ガラス製の凸球面レンズであり、被走査面３０上におけるスポット径を調整するためのレンズである。
そして、コリメータレンズ３及び球面レンズ４は、複数の発光点間のスポット径差を低減すると共に、副走査絞り２を通過した発散光束を平行光束に変換している。なおここで、平行光束とは、厳密な平行光束だけでなく、弱発散光束や弱収束光束等の略平行光束を含むものとする。
すなわち、コリメータレンズ３から出射した弱発散光束は、球面レンズ４で平行光束に変換され、光源装置１の複数の発光点から出射した光束の被走査面３０、すなわち偏向器１０の偏向面１０ａでの集光位置（ピント位置）を略同一にすることができる。
これにより、被走査面３０上での複数の光束のスポット径を互いに略同一にすることができる。
シリンドリカルレンズ５は、副走査断面内においてのみパワーを有しており、コリメータレンズ３及び球面レンズ４を通過した光束を副走査断面内においてのみ集光する。
主走査絞り６は、シリンドリカルレンズ５を通過した光束の主走査方向における光束幅を制限してビーム形状を整形している。
なお、光走査装置１００では、主走査絞り６は、コリメータレンズ３の偏向器１０側に配置されている。
また、偏向器１０の近傍に配置されている主走査絞り６は、主走査方向における光束幅を制限すると共に、偏向器１０の偏向面１０ａ上において光源装置１の各発光点からの光束の主光線を互いに近接させることができる。
そのため、光走査装置１００では、マルチビーム時に発生する縦線ゆらぎを低減することができる。
ウェッジプリズム７は、主走査方向にくさび形状を有するプリズムであり、入射面と主走査絞り６とが互いに一致するように配置されている。
なお、ウェッジプリズム７の入射面と出射面とは、主走査断面内において互いに４°の角度を成すように設けられている。
これは、ウェッジプリズム７の出射面からの反射光が、ＡＰＣセンサー９に入射しないようにするためである。
ＡＰＣ結像レンズ８は、ウェッジプリズム７の入射面で反射した光束をＡＰＣセンサー９に集光する。
ＡＰＣセンサー９は、光源装置１の複数の発光点から各ビームを所望の光量で発光させるための光量検知（ＡＰＣ：Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ）センサーである。
なお、本実施形態に係る光源装置１は、後述するように面発光型のレーザー、すなわちＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ ＬＡＳＥＲ）を採用しており、端面発光型のレーザーとは異なり、ＡＰＣセンサーを素子内に配置することができない。
そのため、光走査装置１００では、光源装置１の外部にＡＰＣセンサー９を設けている。
このようにして、光源装置１から出射した光束は、偏向器１０の偏向面１０ａの近傍において副走査方向にのみ集光され、主走査方向に長い線像として結像される。
なお、光走査装置１００では、コリメータレンズ３とシリンドリカルレンズ５とを一つの光学素子として一体に構成しても構わない。
偏向器１０は、偏向手段としての光偏向器であり、５面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）によって構成されている。また、偏向器１０は、不図示のモーター等の駆動手段によって、図１（ａ）中の矢印Ａ方向に一定速度で回転している。
第１及び第２のｆθレンズ２０ａ及び２０ｂは、集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系である。
そして、第１のｆθレンズ２０ａは、ガラス製の平凸球面レンズによって形成されており、第２のｆθレンズ２０ｂは、主走査断面内において非球面形状のアナモフィックレンズによって形成されている。
第１及び第２のｆθレンズ２０ａ及び２０ｂは、偏向器１０によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面３０上に集光（導光）する。
また、第１及び第２のｆθレンズ２０ａ及び２０ｂは、副走査断面内において偏向器１０の偏向面１０ａと被走査面３０とを互いに共役関係にすることにより、面倒れ補正を行っている。
そして、光走査装置１００では、第１及び第２のｆθレンズ２０ａ及び２０ｂの副走査断面内における近軸像面湾曲を適切に発生させている。
これにより、面倒れが発生した場合の被走査面３０上における副走査方向のスポットの位置ずれを低減させることができ、すなわちピッチムラを低減することができる。
折り返しミラー１１及び１２は、第１及び第２のｆθレンズ２０ａ及び２０ｂを通過した光束を被走査面３０へ折り返すために配置されている。
また、光走査装置１００では、折り返しミラー１１及び１２を第１及び第２のｆθレンズ２０ａ及び２０ｂの後段に配置している。
これにより、折り返しミラーにおいて発生する角度がずれた反射によって光束がｆθレンズの入射面のずれた位置に入射してしまうことによる光学性能の低下を抑制している。
以上のように、光走査装置１００では、光源装置１から各々画像情報に応じて光変調されて出射した３２本の光束が、副走査絞り２によって副走査方向の光束幅が制限される。
そして、副走査絞り２を通過した光束は、コリメータレンズ３及び球面レンズ４によって平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ５によって副走査断面内においてのみ集光される。
そして、シリンドリカルレンズ５を通過した光束は、主走査絞り６によって主走査方向の光束幅が制限され、偏向器１０の偏向面１０ａ近傍において主走査方向に長い線像として結像される。
そして、偏向器１０の偏向面１０ａによって反射偏向された複数の光束は各々、主に主走査断面内において凸のパワーを有する第１及び第２のｆθレンズ２０ａ及び２０ｂによって集光され、被走査面３０上においてスポット状に結像する。
そして、偏向器１０を矢印Ａ方向に回転させることによって被走査面３０上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。
また、被走査面３０としては、感光ドラム３０を用いている。そして、感光ドラム３０上における副走査方向の露光分布の作成は、主走査露光毎に、感光ドラム３０を副走査方向に回転させることによって達成している。
これにより、光走査装置１００によって記録媒体である感光ドラム３０の感光面上に複数の走査線を同時に形成し、画像記録を行っている。
次に、本実施形態に係る光源装置１の特徴について説明する。
図２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る光源装置１の第１及び第２の配置における発光点配列を示している。
ここで、第１の配置とは、被走査面３０上における副走査方向の解像度がＲ１＝２４００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）の光走査装置１００に用いる際の配置である。
そして、第２の配置とは、被走査面３０上における副走査方向の解像度がＲ２＝４８００ｄｐｉの光走査装置１００に用いる際の配置であり、主走査方向及び副走査方向に平行な第１の断面内において第１の配置から時計周りにφ＝９０°－θだけ回転している。
なお、本実施形態に係る光源装置１は、上記の解像度に限らず、他の解像度にも対応するように構成することができる。
本実施形態に係る光源装置１は、３２個の発光点が第１の断面内において二次元状に配列（行列配置）された面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）で構成されている。
また、図２（ａ）に示されているように、第１の配置では、３２個の発光点が、４列８行（Ｍ＝４×Ｎ＝８）の平行四辺形状に配列している。
すなわち、本実施形態に係る光源装置１では、平行四辺形の隣り合う二辺をそれぞれ行と列と定義したとき、３２個の発光点が行列配置されている。
そして、第１の配置では、列方向と副走査方向とが互いに平行である。すなわち、第１の配置では、列内の発光点の数（Ｎ＝８）が、行内の発光点の数（Ｍ＝４）より多くなっている。
ここで、図２（ａ）に示されているように、３２個の各発光点をそれぞれＬ（１）からＬ（３２）までラベル付けする。
本実施形態に係る光源装置１では、第１の配置における列方向の８個のうち互いに隣接する発光点の間隔（すなわち、例えば列方向におけるＬ（１）とＬ（５）との間隔）Ｐｓを０．０４２ｍｍに設定している。
また、第１の配置における行方向の４個のうち互いに隣接する発光点の間隔（すなわち、例えば行方向におけるＬ（１）とＬ（２）との間隔）Ｐｍを０．０４０ｍｍに設定している。
なお、本実施形態に係る光源装置１では、レーザーチップの製作において配線パターンを配置しやすくすると共に放熱性能を向上させるために、間隔Ｐｓ及びＰｍをそれぞれ０．０４２ｍｍ及び０．０４０ｍｍに設定している。
また、本実施形態に係る光源装置１では、主走査方向及び副走査方向に平行な第１の断面内において列方向と行方向とが互いに成す角度（鋭角）αを７４．７８°としている。
なお、角度αの値は、ｃｏｓα＝Ｐｓ／（Ｍ×Ｐｍ）の関係式から決定している。この関係式は、３２個の発光点を副走査方向と第１の断面に垂直な光軸方向とに平行な副走査断面内に投影したときに、互いに隣接する発光点（投影、投影点、投影像）の間隔Ｗｓ１が各発光点で同じになるための条件から導くことができる。
すなわち、この関係式は、３２個の発光点から出射される各ビームによって形成される被走査面３０上の走査線の間隔を互いに均一にするための条件式である。
これにより、走査線間隔が不均一となることによって発生するモアレやピッチムラなどの画像劣化を抑制することができる。
そして、図２（ａ）に示されるＷｓ１＝Ｐｓ／Ｍの関係式から、間隔Ｗｓ１は、０．０１０５ｍｍと求められる。
上記のように、本実施形態に係る光源装置１の図２（ｂ）に示されている第２の配置は、主走査方向及び副走査方向に平行な第１の断面内において図２（ａ）に示されている第１の配置から時計周りにφ＝９０°－θだけ回転している。
ここで、説明の便宜上、第１の配置における８個の発光点からなる列方向及び４個の発光点からなる行方向をそれぞれ、第２の配置における８個の発光点からなる行方向及び４個の発光点からなる列方向と呼ぶこととする。
すなわち、図２（ｂ）に示されているように、第２の配置では、３２個の発光点Ｌ（１）乃至Ｌ（３２）が、８列４行（Ｎ＝８×Ｍ＝４）の平行四辺形状に配列している。
そして、主走査方向及び副走査方向に平行な第１の断面内において、８個の発光点からなる行方向と主走査方向とは、互いにθの角度（鋭角）をなしている。
このとき、第２の配置において３２個の発光点を副走査方向と第１の断面に垂直な光軸方向とに平行な副走査断面内に投影したときに、互いに隣接する発光点の間隔Ｗｓ２が各発光点で等しくなるためには、以下の式（１）を満たせばよい。
Ｎ×Ｐｓ×ｓｉｎθ＝Ｐｍ×ｃｏｓ｛９０°－（α＋θ）｝ ・・・（１）
そして式（１）から角度θは、以下の式（２）を満たせばよいことがわかる。
Figure 0007373365000001
 そして式（２）からθ＝６．７６°と求めることができる。
すなわち、本実施形態に係る光源装置１は、第１の配置から第２の配置へ変更する際に、主走査方向及び副走査方向に平行な第１の断面内において時計周りに９０°－θ＝８３．２４°だけ回転される。
そして、Ｗｓ２＝Ｐｓ×ｓｉｎθの関係式から、Ｗｓ２＝０．００５ｍｍと求めることができる。
また、本実施形態に係る光源装置１が第１の配置で搭載される光走査装置１００の光学系全系の副走査横倍率の絶対値を｜βｓ１｜とすると、Ｒ１＝２４００ｄｐｉの解像度を達成するためには、以下の（３）式
Ｗｓ１＝２５．４／（Ｒ１×｜βｓ１｜） ・・・（３）
から、｜βｓ１｜＝２５．４／（２４００×０．０１０５）＝１．０１とすればよい。
同様に、本実施形態に係る光源装置１が第２の配置で搭載される光走査装置１００の光学系全系の副走査横倍率の絶対値を｜βｓ２｜とすると、Ｒ２＝４８００ｄｐｉの解像度を達成するためには、以下の（４）式
Ｗｓ２＝２５．４／（Ｒ２×｜βｓ２｜） ・・・（４）
から、｜βｓ２｜＝２５．４／（４８００×０．００５）＝１．０７とすればよい。
このようにして、本実施形態に係る光源装置１では、第１の配置から第２の配置に回転させることによって、Ｒ１＝２４００ｄｐｉからＲ２＝４８００ｄｐｉへと高解像度化を達成することができる。
また、図３は、上記で示した角度αとθとの間の関係を示している。
このとき、図３に示されているように、第１の方向及び第２の方向を定義し、３２個の発光点を第１の方向と第１の断面に垂直な第３の方向とに平行な第２の断面内に投影したときの互いに隣接する発光点の間隔は全てが互いに等しくＷｓ１であるとする。
そして、３２個の発光点を第２の方向と第１の断面に垂直な第３の方向とに平行な第３の断面内に投影したときの互いに隣接する発光点の間隔は全てが互いに等しくＷｓ２であるとする。
このとき、第１の方向と第２の方向とが互いに成す角度φは、φ＝９０°－θ＝８３．２４°となる。
上記のように、本実施形態に係る光源装置１では、第２の断面内に投影したときの隣接発光点の間隔Ｗｓ１と第３の断面内に投影したときの隣接発光点の間隔Ｗｓ２とは、Ｗｓ２／Ｗｓ１＝０．４７の関係を満たしている。
すなわち、本実施形態に係る光源装置１は、以下の条件式（５）を満たしている。
０．４＜Ｗｓ２／Ｗｓ１＜０．６ ・・・（５）
条件式（５）を満たすことにより、本実施形態に係る光源装置１を回転させるだけで、光学系を変更することなく、互いに解像度が約二倍異なる二つの光走査装置を設計することができる。
なお、本実施形態に係る光源装置１は、以下の条件式（５ａ）を満たしていることが好ましい。
０．４２＜Ｗｓ２／Ｗｓ１＜０．５８ ・・・（５ａ）
また、本実施形態に係る光源装置１は、以下の条件式（５ｂ）を満たしていることがさらに好ましい。
０．４５＜Ｗｓ２／Ｗｓ１＜０．５５ ・・・（５ｂ）
次に、本実施形態に係る光源装置１を備える光走査装置１００の設計パラメータを以下の表１及び表２に示す。
Figure 0007373365000002
Figure 0007373365000003
表１及び表２において、各レンズ面と各レンズの光軸との交点を原点としたときの、光軸方向、主走査断面内において光軸と直交する軸、及び副走査断面内において光軸と直交する軸をそれぞれ、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸としている。また、「Ｅ－ｘ」は、「×１０－ｘ」を意味している。
また、光走査装置１００の第２のｆθレンズ２０ｂの各レンズ面の主走査断面内における非球面形状（母線形状）は、以下の式（６）で表される。
Figure 0007373365000004
 ここで、Ｒは曲率半径、Ｋは離心率、Ｂｉ（ｉ＝４、６、８、１０）は非球面係数である。
なお、光走査装置１００では、第１及び第２のｆθレンズ２０ａ及び２０ｂの主走査方向の形状が光軸に対して対称に形成されており、すなわち走査開始側と走査終了側とで非球面係数は互いに一致している。
また、第２のｆθレンズ２０ｂは、入射面及び出射面が共に副走査断面内において円弧形状を有しており、各レンズ面の副走査断面内における非球面形状（子線形状）は、以下の式（７）で表される。
Figure 0007373365000005
ここで、Ｍｉ（ｉ＝０、１、２、３、４）は非球面係数である。また、第２のｆθレンズ２０ｂの副走査断面内における形状においては、光軸に対して走査開始側と走査終了側とで入射面の光軸を含む副走査断面内の曲率１／ｒをＹの関数としている。
すなわち、副走査断面内における曲率半径ｒ´をレンズの有効部内において以下の式（８）のように連続的に変化させている。
Figure 0007373365000006
ここで、ｒは光軸上における曲率半径、Ｄｉ（ｉ＝２、４、６、８、１０）は変化係数である。また、副走査断面内における曲率半径とは、主走査方向の形状（母線）に直交する断面内における曲率半径である。
次に、本実施形態に係る光源装置１における偏光方向の光走査装置１００に対する効果について説明する。
図４（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る光源装置１の第１及び第２の配置における偏光方向を説明する模式図を示している。
図４（ａ）及び（ｂ）において、コリメータレンズ３の光軸２１０、及び偏向器１０の回転軸に垂直な主走査断面２０２が模式的に示されている。
図４（ａ）に示されているように、本実施形態に係る光源装置１のＲ１＝２４００ｄｐｉに対応する第１の配置における各発光点から出射される光束の偏光方向は、直線偏光方向２００に沿った直線偏光である。
このとき、主走査断面２０２に対して直線偏光方向２００がなす偏光角δ１は、４１．６°に設定されている。
また、図４（ｂ）に示されているように、本実施形態に係る光源装置１のＲ２＝４８００ｄｐｉに対応する第２の配置における各発光点から出射される光束の偏光方向は、直線偏光方向３００に沿った直線偏光となる。
このとき、上述したように、本実施形態に係る光源装置１は、第１の配置から第２の配置に変更する際に、主走査方向及び副走査方向に平行な第１の断面内において第１の配置から時計周りにφ＝８３．２４°だけ回転している。
これにより、主走査断面２０２に対して直線偏光方向３００がなす偏光角δ２は、－４１．６°に設定される。
なお、本実施形態に係る光源装置１では、上記に示したようにδ１－δ２が第１の配置から第２の配置に変更する際の回転角に対応する。
このとき、偏光角δ１及びδ２をそれぞれ主走査断面に対してφ／２及び－φ／２に設定することで、後述するように、第１の配置と第２の配置との間における被走査面３０上での光量差を低減させることができる。
図５（ａ）は、本実施形態に係る光源装置１のＲ１＝２４００ｄｐｉに対応する第１の配置における光走査装置１００での各光学部材の透過率及び反射率の主走査方向位置依存性を示している。
具体的には、図５（ａ）は、偏向器１０の偏向面１０ａと折り返しミラー１１及び１２との反射率の主走査方向位置依存性、並びに第１及び第２のｆθレンズ２０ａ及び２０ｂと防塵ガラス２１との透過率の主走査方向位置依存性を示している。
なお、図５（ａ）において、横軸は、被走査面３０上における走査光束の主走査方向到達位置、すなわち像高を示している。
また、図５（ｂ）は、本実施形態に係る光源装置１のＲ１＝２４００ｄｐｉに対応する第１の配置における光走査装置１００による被走査面３０上の光量分布を示している。
なお、図５（ｂ）において、横軸は、被走査面３０上の主走査方向の位置、すなわち像高を示しており、軸上像高における光量を１．００として規格化している。
図５（ｂ）に示されているように、被走査面３０上における光量は、軸上像高から最軸外像高に向かって高くなっていることがわかる。
そのため、本実施形態に係る光源装置１では、被走査面３０上における主走査方向の光量分布が略均一になるように、各発光点から射出される光束の発光量を被走査面３０の主走査方向の位置に応じて変化させている。
すなわち、図５（ｂ）に示されているようなＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋで約５％の主走査方向光量ムラを電気的に補正することによって、被走査面３０上における光量ムラを低減させている。
また、図６（ａ）は、本実施形態に係る光源装置１のＲ２＝４８００ｄｐｉに対応する第２の配置における光走査装置１００での各光学部材の透過率及び反射率の主走査方向位置依存性を示している。
具体的には、図６（ａ）は、偏向器１０の偏向面１０ａと折り返しミラー１１及び１２との反射率の主走査方向位置依存性、並びに第１及び第２のｆθレンズ２０ａ及び２０ｂと防塵ガラス２１との透過率の主走査方向位置依存性を示している。
なお、図６（ａ）において、横軸は、被走査面３０上における走査光束の主走査方向到達位置、すなわち像高を示している。
また、図６（ｂ）は、本実施形態に係る光源装置１のＲ２＝４８００ｄｐｉに対応する第２の配置における光走査装置１００による被走査面３０上の光量分布を示している。
なお、図６（ｂ）において、横軸は、被走査面３０上の主走査方向の位置、すなわち像高を示しており、軸上像高における光量を１．００として規格化している。
図６（ｂ）に示されているように、被走査面３０上における光量は、軸上像高から最軸外像高に向かって高くなっていることがわかる。
そのため、本実施形態に係る光源装置１では、被走査面３０上における主走査方向の光量分布が略均一になるように、各発光点から射出される光束の発光量を被走査面３０の主走査方向の位置に応じて変化させている。
すなわち、図６（ｂ）に示されているようなＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋで約５％の主走査方向光量ムラを電気的に補正することによって、被走査面３０上における光量ムラを低減させている。
そして、図７は、図６（ｂ）に示されている第２の配置における被走査面３０上の光量分布と図５（ｂ）に示されている第１の配置における被走査面３０上の光量分布との間の差を示している。
本実施形態に係る光源装置１では、上記のように、第１及び第２の配置における各発光点から出射される光束の直線偏光方向の偏光角δ１及びδ２をそれぞれ４１．６°及び－４１．６°に設定している。
そのため、図７に示されているように、第１及び第２の配置間の光量差を低減することができる。
図８（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、比較例の第１の配置（Ｒ１＝２４００ｄｐｉ）及びＰ偏光、並びに比較例の第２の配置（Ｒ２＝４８００ｄｐｉ）及びＳ偏光における光走査装置による被走査面３０上の光量分布を示している。
また、図８（ｃ）は、図８（ｂ）に示されている第２の配置及びＳ偏光における被走査面３０上の光量分布と図８（ａ）に示されている第１の配置及びＰ偏光における被走査面３０上の光量分布との間の差を示している。
ここで、図８（ａ）は、本実施形態に係る光源装置１と同一の光源装置を第１の配置にしたときの各発光点から出射される光束の偏光方向の偏光角が主走査断面に対して０°、すなわち偏向器１０の偏向面１０ａにＰ偏光で入射させた場合の比較例を示している。
また、図８（ｂ）は、本実施形態に係る光源装置１と同一の光源装置を第２の配置にしたときの各発光点から出射される光束の偏光方向の偏光角が主走査断面に対して９０°、すなわち偏向器１０の偏向面１０ａにＳ偏光で入射させた場合の比較例を示している。
なお、図８（ａ）及び（ｂ）において、横軸は、被走査面３０上の主走査方向の位置、すなわち像高を示しており、軸上像高における光量を１．００として規格化している。
この比較例では、特に図８（ｂ）に示されているように、被走査面３０の最軸外像高において約８％の光量ムラを電気的に補正する必要があることがわかる。
また、図８（ｃ）に示されているように、Ｒ２＝４８００ｄｐｉに対応する第２の配置における光量分布とＲ１＝２４００ｄｐｉに対応する第１の配置における光量分布との間の差において、Ｐｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋで１０％以上の変化が発生している。
そのため、この比較例では、電気的な光量の補正値を変える必要がある。すなわちレーザー光量のダイナミックレンジが必要になることや、Ｒ２＝４８００ｄｐｉに対応する第２の配置とＲ１＝２４００ｄｐｉに対応する第１の配置とで光量補正値を互いに異ならせる必要が生じる。
それにより、高価なレーザーや補正回路を使用する必要が生じ、コストアップが発生するという課題が生じる。
次に、本実施形態に係る光源装置１を備える光走査装置１００において二枚以上の折り返しミラーを設ける理由について説明する。
図９（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本実施形態に係る光源装置１がＲ１＝２４００ｄｐｉに対応する第１の配置で設けられている光走査装置１００の折り返しミラー１１及び１２上に入射する走査光束の偏光比率を示している。
ここでは、上記のように各発光点から出射される光束の直線偏光方向２００は、主走査断面２０２に対して偏光角δ１＝４１．６°だけ傾いている。
そのため、図９（ａ）に示されているように、折り返しミラー１１の光軸上近傍において走査光束の偏光成分、すなわちＰ偏光成分とＳ偏光成分とがそれぞれ５０％の割合になる。
そして、光軸上から光軸外に向かうにつれて、走査光束がほぼＰ偏光成分またはＳ偏光成分のみを含むようになる。
同様に、図９（ｂ）に示されているように、折り返しミラー１２においても光軸上近傍で、走査光束のＰ偏光成分とＳ偏光成分とがそれぞれ５０％の割合となっている。
そして、光軸上から光軸外に向かうにつれて、走査光束がほぼＰ偏光成分またはＳ偏光成分のみを含むようになる。
ここで、本実施形態に係る光源装置１を備えた光走査装置１００では、折り返しミラー１１及び１２の間で軸外光束のＰ偏光成分とＳ偏光成分との割合が光軸上近傍を挟んで反転するように、折り返しミラー１１及び１２による折り返しを工夫している。
具体的には、折り返しミラー１１及び１２それぞれにおいて入射角と反射角との和を鋭角にすると共に、その和の値が互いに略等しくなるようにしている。
さらに、折り返しミラー１１及び１２を互いに同一の膜構成にする、すなわち偏光反射率特性を有するように設計している。
これにより、折り返しミラー１１及び１２によって反射された走査光束による被走査面３０上での光量分布における光量ムラをキャンセルすることができる。
従って、本実施形態に係る光源装置１を備えた光走査装置１００では、Ｐ偏光とＳ偏光との間で反射率の差が大きい折り返しミラーを使用することができる。
図１０（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、比較例の第１の配置における光走査装置の折り返しミラー１１及び１２上に入射する走査光束の偏光比率を示している。
この比較例では、本実施形態に係る光源装置１と同一の光源装置において第１の配置にしたときの各発光点から出射される光束の偏光方向の偏光角が主走査断面に対して０°、すなわち偏向器１０の偏向面１０ａにＰ偏光で入射させている。
従って、図１０（ａ）及び（ｂ）に示されているように、折り返しミラー１１及び１２それぞれにおいて、光軸上近傍ではＳ偏光成分が１００％の割合となっている。
そして、光軸上から光軸外に向かうにつれて、Ｓ偏光成分が減少する一方で、Ｐ偏光成分が増加する。
すなわち、この比較例では、折り返しミラー１１及び１２それぞれの光軸上近傍では走査光束はＳ偏光成分のみを含んでいる。
一方、光軸外においては、折り返しミラー１１におけるＳ偏光成分及びＰ偏光成分の割合と折り返しミラー１２におけるＳ偏光成分及びＰ偏光成分の割合とが、互いに略等しくなっている。
そのため、この比較例では、本実施形態に係る光源装置１を備えた光走査装置１００の上記に示したようなキャンセル効果を利用できないことがわかる。
以上に示したように、本実施形態に係る光源装置１を備えた光走査装置１００では、光源装置１から出射する光束の偏光角を４５度近傍に設定すると共に、互いに同一の反射率角度依存性を有する少なくとも二枚の折り返しミラーを適切に配置している。
これにより、Ｒ２＝４８００ｄｐｉに対応する第２の配置とＲ１＝２４００ｄｐｉに対応する第１の配置との間で、被走査面３０上における光量分布の差を低減することができる。
上記のように、本実施形態に係る光源装置１では、二次元状に配列された複数の発光点を互いに異なる複数の断面内にそれぞれ投影した際に、発光点の間隔を略均一にすることができる。
これにより、本実施形態に係る光源装置１を回転させるだけで、光学系を変更することなく、互いに解像度が異なる複数の光走査装置を設計することができる。
従って、本実施形態に係る光源装置１は、光走査装置を組み立てるための装置への投資の抑制や、安価な部品を用いて高解像度化を行うことができるというメリットを奏する。
また、本実施形態に係る光源装置１において発光点の配列方向、配列ピッチ及び偏光角を適切に設定することで、光走査装置に搭載した際に被走査面上における光量ムラが小さくなり、高精細化させることができる。
［第二実施形態］
図１１（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、第二実施形態に係る光源装置４１の第１及び第２の配置における発光点配列を示している。
また、図１１（ｃ）は、第二実施形態に係る光源装置４１における角度α、β、γ及びφの間の関係を示している。
ここで、第１の配置は、被走査面３０上における副走査方向の解像度がＲ１＝２４００ｄｐｉの光走査装置１００に用いる際の配置である。
そして、第２の配置は、被走査面３０上における副走査方向の解像度がＲ２＝４８００ｄｐｉの光走査装置１００に用いる際の配置であり、主走査方向及び副走査方向に平行な第１の断面内において第１の配置から時計周りにφ＝（α＋β＋γ）だけ回転している。
本実施形態に係る光源装置４１は、第一実施形態に係る光源装置１と同様に、３２個の発光点が第１の断面内において二次元状に配列（行列配置）された面発光レーザー（ＶＣＳＥＬ）で構成されている。
そして、図１１（ａ）に示されているように、第１の配置では、３２個の発光点が、４列８行（Ｍ＝４×Ｎ＝８）の平行四辺形状に配列している。
すなわち、本実施形態に係る光源装置４１では、平行四辺形の隣り合う二辺をそれぞれ行と列と定義したとき、３２個の発光点が行列配置されている。
そして、第１の配置では、列内の発光点の数（Ｎ＝８）が、行内の発光点の数（Ｍ＝４）より多くなっている。
ここで、８個の発光点からなる列方向と４個の発光点からなる行方向とが互いに成す角度（鋭角）をαとする。
また、第１の配置において８個の発光点からなる列方向と副走査方向（第１の方向）とが互いに成す角度（鋭角）をγとする。
そして、説明の便宜上、第１の配置における８個の発光点からなる列方向及び４個の発光点からなる行方向をそれぞれ、第２の配置における８個の発光点からなる行方向及び４個の発光点からなる列方向と呼ぶこととする。
すなわち、図１１（ｂ）に示されているように、第２の配置では、３２個の発光点が、８列４行（Ｎ＝８×Ｍ＝４）の平行四辺形状に配列している。
このとき、第２の配置において４個の発光点からなる列方向と副走査方向（第２の方向）とが互いに成す角度（鋭角）をβとする。
ここで、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示されているように、３２個の各発光点をそれぞれＬ（１）からＬ（３２）までラベル付けする。
このように、本実施形態に係る光源装置４１では、第一実施形態に係る光源装置１と比べて発光点の行列配置を広げている（例えば、第１の配置では主走査方向に広げている）。
これにより、光走査装置１００に搭載した際に光源装置４１の取り付け誤差に応じて生じる間隔ズレを調整しやすくすることができる。
また、本実施形態に係る光源装置４１では、第１の配置における列方向の８個の発光点のうち互いに隣接する発光点の間隔（すなわち、例えば列方向におけるＬ（１）とＬ（５）との間隔）｜ｖＰｓ｜を０．０４０ｍｍに設定している。なおここで、ｖＰｓは、列方向において所定の発光点から隣接する後続の発光点までのベクトルを示している。
また、第１の配置における行方向の４個の発光点のうち互いに隣接する発光点の間隔（すなわち、例えば行方向におけるＬ（１）とＬ（２）との間隔）｜ｖＰｍ｜を０．０４３ｍｍに設定している。ここで、ｖＰｍは、行方向において所定の発光点から隣接する後続の発光点までのベクトルを示している。
なお、本実施形態に係る光源装置４１では、レーザーチップの製作において配線パターンを配置しやすくすると共に放熱性能を向上させるために、間隔｜ｖＰｓ｜及び｜ｖＰｍ｜をそれぞれ０．０４０ｍｍ及び０．０４３ｍｍに設定している。
また以下では、｜ｖＰ ｓ ｜や｜ｖＰ ｍ ｜等を単にＰ ｓ やＰ ｍ 等と表記する場合もあることに注意されたい。

次に、本実施形態に係る光源装置４１における角度α、β及びγの値の決定方法について説明する。
まず、本実施形態に係る光源装置４１が第１の配置において搭載される光走査装置１００の光学系全系の副走査横倍率の絶対値を｜βｓ１｜とする。
このとき、Ｒ１＝２４００ｄｐｉの解像度を達成するために、第１の配置において３２個の発光点を副走査断面内に投影したときに互いに隣接する発光点の間隔｜ｖＷｓ１｜は、以下の式（９）
｜ｖＷｓ１｜＝２５．４／（Ｒ１×｜βｓ１｜） ・・・（９）
から、｜ｖＷｓ１｜＝０．０１０６／｜βｓ１｜と求められる。ここで、ｖＷｓ１は、第１の配置において３２個の発光点を副走査断面内に投影したときの所定の発光点から隣接する後続の発光点までのベクトルを示している。
同様に、本実施形態に係る光源装置４１が第２の配置において搭載される光走査装置１００の全系の副走査横倍率の絶対値を｜βｓ２｜とする。
このとき、Ｒ２＝４８００ｄｐｉの解像度を達成するために、第２の配置において３２個の発光点を副走査断面内に投影したときに互いに隣接する発光点の間隔｜ｖＷｓ２｜は、以下の式（１０）
｜ｖＷｓ２｜＝２５．４／（Ｒ２×｜βｓ２｜） ・・・（１０）
から、｜ｖＷｓ２｜＝０．００５３／｜βｓ２｜と求められる。ここで、ｖＷｓ２は、第２の配置において３２個の発光点を副走査断面内に投影したときの所定の発光点から隣接する後続の発光点までのベクトルを示している。
次に、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）から、正射影ベクトルの公式を用いて、以下の式（１１）及び式（１２）が得られる。
Figure 0007373365000007
Figure 0007373365000008
すなわち、式（１１）は、第１の配置において３２個の発光点を副走査方向（第１の方向）と第１の断面に垂直な方向（第３の方向）とに平行な副走査断面（第２の断面）内に投影したときに、互いに隣接する発光点の間隔が各発光点で等しくなるための条件である。
同様に、式（１２）は、第２の配置において３２個の発光点を副走査方向（第２の方向）と第１の断面に垂直な方向（第３の方向）とに平行な副走査断面（第３の断面）内に投影したときに、互いに隣接する発光点の間隔が各発光点で等しくなるための条件である。
従って、式（１１）及び式（１２）から、以下の式（１３）及び式（１４）が得られる。
ｖＷｓ１・ｖＰｓ＝Ｍ×ｖＷｓ１・ｖＰｍ ・・・（１３）
ｖＷｓ２・ｖＰｍ＝Ｎ×ｖＷｓ２・ｖＰｓ ・・・（１４）
そして、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示されている角度を用いて、ベクトルの内積の公式から、以下の式（１５）、式（１６）、式（１７）及び式（１８）が得られる。
ｖＷｓ１・ｖＰｓ＝｜ｖＷｓ１｜×｜ｖＰｓ｜×ｃｏｓγ ・・・（１５）
ｖＷｓ２・ｖＰｍ＝｜ｖＷｓ２｜×｜ｖＰｍ｜×ｃｏｓβ ・・・（１６）
ｖＷｓ１・ｖＰｍ＝｜ｖＷｓ１｜×｜ｖＰｍ｜×ｃｏｓ（α＋γ） ・・・（１７）
ｖＷｓ２・ｖＰｓ＝｜ｖＷｓ２｜×｜ｖＰｓ｜×ｃｏｓ（α＋β） ・・・（１８）
このとき、式（１３）に式（１５）及び式（１７）を代入すると、以下の式（１９）が得られる。
｜ｖＰｓ｜×ｃｏｓγ＝Ｍ×｜ｖＰｍ｜×ｃｏｓ（α＋γ） ・・・（１９）
同様に、式（１４）に式（１６）及び式（１８）を代入すると、以下の式（２０）が得られる。
｜ｖＰｍ｜×ｃｏｓβ＝Ｎ×｜ｖＰｓ｜×ｃｏｓ（α＋β） ・・・（２０）
また、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）から、三角比の関係を用いて、以下の式（２１）及び式（２２）が得られる。
ｃｏｓγ＝Ｍ×｜ｖＷｓ１｜／｜ｖＰｓ｜ ・・・（２１）
ｃｏｓβ＝Ｎ×｜ｖＷｓ２｜／｜ｖＰｍ｜ ・・・（２２）
このとき、式（２１）に式（９）を代入すると、以下の式（２３）が得られる。
｜ｖＰｓ｜＝（Ｍ×２５．４）／（Ｒ１×｜βｓ１｜×ｃｏｓγ） ・・・（２３）
同様に、式（２２）に式（１０）を代入すると、以下の式（２４）が得られる。
｜ｖＰｍ｜＝（Ｎ×２５．４）／（Ｒ２×｜βｓ２｜×ｃｏｓβ） ・・・（２４）
そして、式（２３）を式（１９）の左辺に代入すると、以下の式（２５）が得られる。
ｃｏｓ（α＋γ）＝２５．４／（｜ｖＰｍ｜×Ｒ１×｜βｓ１｜） ・・・（２５）
同様に、式（２４）を式（２０）の左辺に代入すると、以下の式（２６）が得られる。
ｃｏｓ（α＋β）＝２５．４／（｜ｖＰｓ｜×Ｒ２×｜βｓ２｜） ・・・（２６）
ここで、角度α、β及びγの値を決定する際には二つのアプローチがある。
一つは、光源装置４１の設計を優先し、そして光源装置４１が搭載される光走査装置１００の光学系を光源装置４１に合わせるように設計する場合に対応する第１のアプローチである。
もう一つは、光源装置４１が搭載される光走査装置１００の光学系の設計を優先し、そして光源装置４１を光走査装置１００の光学系に合わせるように設計する場合に対応する第２のアプローチである。
本実施形態に係る光源装置４１では、前者の第１のアプローチによって角度α、β及びγの値を決定する。
すなわち、まず最初に、光源装置４１の設計における３２個の発光点の行列配置、すなわち、列方向と行方向とが互いに成す角度αの値を決定する。
ここで、角度αの値は小さくなり過ぎないように決定する。すなわち、角度αを小さくし過ぎると、対角方向の発光点の間隔（例えばＬ（２）とＬ（５）との間隔）の方が行方向または列方向において互いに隣接する発光点の間隔（例えばＬ（１）とＬ（５）との間隔）より小さくなり過ぎてしまう。
この場合、光源装置４１の設計において配線パターンが配置しづらくなると共に放熱性能が低下してしまう。
一方、角度αを大きくし過ぎると、第一の配置において３２個の発光点の行列配置が主走査方向に大きくなり、光源装置４１の大型化に繋がってしまう。
上記のことを考慮して、本実施形態に係る光源装置４１では、α＝５６．６°としている。
このとき、光源装置４１が搭載される光走査装置１００の光学系全系の副走査横倍率の絶対値｜βｓ１｜及び｜βｓ２｜が大きい、すなわち拡大光学系である方が光走査装置１００の光学系を設計する上で好ましい。
そのため、｜ｖＷｓ１｜及び｜ｖＷｓ２｜を小さくする、すなわち角度β及びγの値は大きくする方が好ましい。
一方、角度γの値を大きくし過ぎると、第一の配置において３２個の発光点の行列配置が主走査方向に大きくなり、光源装置４１の大型化に繋がってしまう。
上記のことを考慮して、本実施形態に係る光源装置４１が搭載される光走査装置１００の光学系全系の副走査横倍率の絶対値｜βｓ１｜及び｜βｓ２｜をそれぞれ１．０６とする。
そして、α＝５６．６°、｜βｓ１｜＝１．０６、｜ｖＰｍ｜＝０．０４３ｍｍ及びＲ１＝２４００ｄｐｉを式（２５）に代入すると、γ＝１９．１５°と求めることができる。
同様に、α＝５６．６°、｜βｓ２｜＝１．０６、｜ｖＰｓ｜＝０．０４０ｍｍ及びＲ２＝４８００ｄｐｉを式（２６）に代入すると、β＝２５．８０°と求めることができる。
また、式（９）及び式（１０）から、｜ｖＷｓ１｜＝０．０１０ｍｍ及び｜ｖＷｓ２｜＝０．００５ｍｍと求まる。
従って、｜ｖＷｓ２｜／｜ｖＷｓ１｜＝０．５０であることから、本実施形態に係る光源装置４１は、以下の条件式（２７）を満たしている。
０．４＜｜ｖＷｓ２｜／｜ｖＷｓ１｜＜０．６ ・・・（２７）
ここで、式（９）は、式（２５）を用いて、以下の式（２８）のように書き直すことができる。
｜ｖＷｓ１｜＝２５．４／（Ｒ１×｜βｓ１｜）＝｜ｖＰｍ｜×ｃｏｓ（α＋γ）
・・・（２８）
同様に、式（１０）は、式（２６）を用いて、以下の式（２９）のように書き直すことができる。
｜ｖＷｓ２｜＝２５．４／（ｖＲ２×｜βｓ２｜）＝｜ｖＰｓ｜×ｃｏｓ（α＋β）
・・・（２９）
従って、条件式（２７）は、式（２８）及び式（２９）を用いて、以下の条件式（３０）のように書き直すことができる。
０．４＜（｜ｖＰｓ｜×ｃｏｓ（α＋β））／（｜ｖＰｍ｜×ｃｏｓ（α＋γ））
＜０．６ ・・・（３０）
ここで、｜ｖＰｓ｜＝０．０４０ｍｍ、｜ｖＰｍ｜＝０．０４３ｍｍ、α＝５６．６°、β＝２５．８０°及びγ＝１９．１５°から条件式（３０）における比は０．５０となり、本実施形態に係る光源装置４１は、条件式（３０）を満たしていることがわかる。
以上のように、条件式（３０）を満たすことにより、本実施形態に係る光源装置４１を回転させるだけで、光学系を変更することなく、互いに解像度が二倍異なる二つの光走査装置を設計することができる。
なお、本実施形態に係る光源装置４１は、以下の条件式（２７ａ）を満たしていることが好ましい。
０．４２＜｜ｖＷｓ２｜／｜ｖＷｓ１｜＜０．５８ ・・・（２７ａ）
換言すると、本実施形態に係る光源装置４１は、以下の条件式（３０ａ）を満たしていることが好ましい。
０．４２＜（｜ｖＰｓ｜×ｃｏｓ（α＋β））／（｜ｖＰｍ｜×ｃｏｓ（α＋γ））
＜０．５８ ・・・（３０ａ）
また、本実施形態に係る光源装置４１は、以下の条件式（２７ｂ）を満たしていることがさらに好ましい。
０．４５＜｜ｖＷｓ２｜／｜ｖＷｓ１｜＜０．５５ ・・・（２７ｂ）
換言すると、本実施形態に係る光源装置４１は、以下の条件式（３０ｂ）を満たしていることがさらに好ましい。
０．４５＜（｜ｖＰｓ｜×ｃｏｓ（α＋β））／（｜ｖＰｍ｜×ｃｏｓ（α＋γ））
＜０．５５ ・・・（３０ｂ）
なお、本実施形態に係る光源装置４１においてγ＝０°とすると、第一実施形態に係る光源装置１の構成に対応する。
光源装置４１が搭載される光走査装置１００の光学系の設計を優先する場合、光走査装置１００の光学系全系の副走査横倍率の絶対値｜βｓ１｜及び｜βｓ２｜が最初に決定されるため、式（９）及び式（１０）から｜ｖＷｓ１｜及び｜ｖＷｓ２｜が決定される。
次に、光源装置４１において設定される｜ｖＰｍ｜及び｜ｖＰｓ｜を用いて式（２１）及び式（２２）から、角度β及びγが決定され、最後に式（２８）または式（２９）から角度αが決定される。
なお、図３及び図１１（ｃ）から９０°－θ＝α＋β＋γが満たされているため、式（２０）に対して、９０°－θ＝α＋β＋γ及びγ＝０°を代入すると、式（２）が得られる。
このように、第一実施形態に係る光源装置１は、光源装置４１が搭載される光走査装置１００の光学系の設計を優先し、そして光源装置４１を光走査装置１００の光学系に合わせるように設計する場合に対応する第２のアプローチによるものと考えることができる。
また、上記のように、本実施形態に係る光源装置４１において第１の配置から第２の配置に変更するためには、時計周りにφ＝（α＋β＋γ）だけ回転すればよい。
すなわち、本実施形態に係る光源装置４１では、時計周りにφ＝（５６．６°＋２５．８０°＋１９．１５°）＝１０１．５５°だけ回転している。
そして、本実施形態に係る光源装置４１では、第１の配置から第２の配置に変更するための角度、すなわち第１の配置における副走査方向（第１の方向）と第２の配置における副走査方向（第２の方向）とが互いに成す角度φが、以下の条件式（３１）を満たすことが好ましい。
７０．０°＜φ＜１１０．０° ・・・（３１）
本実施形態に係る光源装置４１では、条件式（３１）を満たすことにより、以下に示すように、第１の配置と第２の配置との間で被走査面３０上における光量分布の差を低減することができる。
また、本実施形態に係る光源装置４１では、第１の配置における副走査方向（第１の方向）と第２の配置における副走査方向（第２の方向）とが互いに成す角度φが、以下の条件式（３１ａ）を満たすことがより好ましい。
７２．０°＜φ＜１０８．０° ・・・（３１ａ）
また、本実施形態に係る光源装置４１では、第１の配置における副走査方向（第１の方向）と第２の配置における副走査方向（第２の方向）とが互いに成す角度φが、以下の条件式（３１ｂ）を満たすことがさらにより好ましい。
７５．０°＜φ＜１０５．０° ・・・（３１ｂ）
以上のように、本実施形態に係る光源装置４１では、第１の配置から第２の配置に回転させるだけで、搭載される光走査装置１００の光学系を変更することなく、Ｒ１＝２４００ｄｐｉからＲ２＝４８００ｄｐｉへ高解像度化を達成することができる。
これにより、本実施形態に係る光源装置４１は、光走査装置を組み立てるための装置への投資の抑制や、安価な部品を用いて高解像度化を行うことができるというメリットを奏する。
また、本実施形態に係る光源装置４１のＲ１＝２４００ｄｐｉに対応する第１の配置における各発光点から出射される光束の直線偏光方向が主走査断面に対してなす偏光角δ１は、φ／２＝（α＋β＋γ）／２＝５０．７８°に設定されている。これにより、後述するように被走査面３０における長手方向の光量差を低減することができる。
また、前述したように、本実施形態に係る光源装置４１は、第１の配置から第２の配置に変更する際に、主走査方向及び副走査方向に平行な第１の断面内において第１の配置から時計周りに（α＋β＋γ）＝１０１．５５°だけ回転している。
従って、本実施形態に係る光源装置１のＲ２＝４８００ｄｐｉに対応する第２の配置における各発光点から出射される光束の直線偏光方向が主走査断面に対してなす偏光角δ２は、－φ／２＝－（α＋β＋γ）／２＝－５０．７８°に設定される。
図１２（ａ）は、本実施形態に係る光源装置４１のＲ１＝２４００ｄｐｉに対応する第１の配置における光走査装置１００による被走査面３０上の光量分布を示している。
なお、図１２（ａ）において、横軸は、被走査面３０上の主走査方向の位置、すなわち像高を示しており、軸上像高における光量を１．００として規格化している。
図１２（ａ）に示されているように、被走査面３０上における光量は、軸上像高から最軸外像高に向かって高くなっていることがわかる。
そのため、本実施形態に係る光源装置４１では、被走査面３０上における主走査方向の光量分布が略均一になるように、各発光点から射出される光束の発光量を被走査面３０の主走査方向の位置に応じて変化させている。
すなわち、図１２（ａ）に示されているようなＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋで約６％の主走査方向光量ムラを電気的に補正することによって、被走査面３０上における光量ムラを低減させている。
また、図１２（ｂ）は、本実施形態に係る光源装置４１のＲ２＝４８００ｄｐｉに対応する第２の配置における光走査装置１００による被走査面３０上の光量分布を示している。
なお、図１２（ｂ）において、横軸は、被走査面３０上の主走査方向の位置、すなわち像高を示しており、軸上像高における光量を１．００として規格化している。
図１２（ｂ）に示されているように、被走査面３０上における光量は、軸上像高から最軸外像高に向かって高くなっていることがわかる。
そのため、本実施形態に係る光源装置４１では、被走査面３０上における主走査方向の光量分布が略均一になるように、各発光点から射出される光束の発光量を被走査面３０の主走査方向の位置に応じて変化させている。
すなわち、図１２（ｂ）に示されているようなＰｅａｋ ｔｏ Ｐｅａｋで約６％の主走査方向光量ムラを電気的に補正することによって、被走査面３０上における光量ムラを低減させている。
そして、図１２（ｃ）は、図１２（ｂ）に示されている第２の配置における被走査面３０上の光量分布と図１２（ａ）に示されている第１の配置における被走査面３０上の光量分布との間の差を示している。
上記のように、本実施形態に係る光源装置４１では、第１及び第２の配置における各発光点から出射される光束の直線偏光方向が主走査断面に対してなす偏光角δ１及びδ２をそれぞれ、５０．７８°及び－５０．７８°に設定している。
そのため、図１２（ｃ）に示されているように、第１及び第２の配置間の光量差を低減することができている。
従って、本実施形態に係る光源装置４１は小さい回転角度で回転調整可能であり、二次元状に配列された発光点を互いに異なる複数の断面内にそれぞれ投影した際に、発光点の間隔を略均一にすることができる。
これにより、本実施形態に係る光源装置４１を回転させるだけで、光学系を変更することなく、互いに解像度が異なる複数の光走査装置を設計することができる。
また、本実施形態に係る光源装置４１において発光点の配列方向、配列ピッチ及び偏光角を適切に設定することで、光走査装置に搭載した際に被走査面上における光量ムラが小さくなり、高精細化させることができる。
［第三実施形態］
次に、第三実施形態に係る光源装置を備える光走査装置について説明する。
なお、本実施形態に係る光源装置を備える光走査装置は、第二実施形態に係る光源装置４１を備える光走査装置１００と同一の構成であるため、同一の部材には同一の符番を付して、説明を省略する。
本実施形態に係る光源装置は、図１１（ａ）及び（ｂ）に示されているように、第１の配置において３２個の発光点を副走査方向（第１の方向）と第１の断面に垂直な方向（第３の方向）とに平行な副走査断面（第２の断面）内に投影したときに、互いに隣接する発光点の間隔が各発光点で等しくなっている。
また、本実施形態に係る光源装置は、第２の配置において３２個の発光点を副走査方向（第２の方向）と第１の断面に垂直な方向（第３の方向）とに平行な副走査断面（第３の断面）内に投影したときに、互いに隣接する発光点の間隔が各発光点で等しくなっている。
すなわち、本実施形態に係る光源装置は、式（１１）及び（１２）を満たしている。
また、本実施形態に係る光源装置は、第１の配置において主走査断面に対して偏光角δ１＝（α＋β＋γ）／２の直線偏光の光束を出射すると共に、第２の配置において主走査断面に対して偏光角δ２＝－（α＋β＋γ）／２の直線偏光の光束を出射する。
また、本実施形態に係る光源装置を備える光走査装置１００は、互いに同一の反射率角度依存性を有する少なくとも二つの反射部材を備える、偏向器１０によって偏向された光束を被走査面３０に反射する反射光学系８０を備えている。
これにより、第１の配置から第２の配置に回転させるだけで、搭載される光走査装置１００の光学系を変更することなく、高解像度化を達成することができると共に、第１の配置と第２の配置との間での被走査面３０における光量差を低減することができる。
なお、第一乃至第三実施形態の何れかに係る光源装置が第１の配置と第２の配置とで切替可能である光走査装置を設計することもできる。
［モノクロ画像形成装置］
図１３は、第一乃至第三実施形態の何れかに係る光源装置を備える光走査ユニット１００が搭載されたモノクロ画像形成装置１０４の要部副走査断面図を示している。
モノクロ画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７から出力したコードデータＤｃが入力される。このコードデータＤｃは、画像形成装置１０４内のプリンタコントローラ１１１によって、画像データ（ドットデータ）に変換される。この画像データは、光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット１００からは、画像データに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。
静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム１０１は、モーター１１５によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の感光面が光ビーム１０３に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラム１０１の表面に、光走査ユニット１００によって走査される光ビーム１０３が照射されるようになっている。
先に説明したように、光ビーム１０３は、画像データに基づいて変調されており、この光ビーム１０３を照射することによって、感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、光ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。
現像器１０７によって現像されたトナー像は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ（転写器）１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図１３において右側）の用紙カセット１０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット１０９の端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。
以上のようにして、未定着トナー像が転写された用紙１１２は、さらに感光ドラム１０１後方（図１３において左側）の定着器１５０へと搬送される。定着器１５０は、内部に定着ヒータ（不図示）を有する定着ローラ１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されている。転写部から搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像は定着せしめられる。さらに定着器１５０の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２がモノクロ画像形成装置１０４の外部に排出せしめられる。
なお、プリンタコントローラ１１１は、データの変換だけでなく、モーター１１５を始めモノクロ画像形成装置１０４内の各部や、光走査ユニット１００内のポリゴンモーターなどの制御も行う。
［カラー画像形成装置］
図１４は、第一乃至第三実施形態の何れかに係る光源装置を備える光走査装置６１乃至６４が搭載された画像形成装置６０の要部副走査断面図を示している。
画像形成装置６０は、光走査装置を４個並行して配置し、各々が像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。
画像形成装置６０は、第一乃至第三実施形態の何れかに係る光源装置を備える光走査装置６１、６２、６３、６４、及び像担持体としての感光体ドラム８１、８２、８３、８４を備えている。
また、画像形成装置６０は、現像器３１、３２、３３、３４、搬送ベルト５１、プリンタコントローラ５３及び定着器５４を備えている。
画像形成装置６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号（コードデータ）が入力される。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ５３によって、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各画像パターンに変換される。これらの画像パターンは、画像信号及び画像情報として、それぞれ光走査装置６１、６２、６３、６４に入力される。そして、これらの光走査装置６１、６２、６３、６４からは、各色の画像パターンに応じて変調された光束７１、７２、７３、７４が出射する。これらの光線によって感光体ドラム８１、８２、８３、８４の感光面が主走査方向に走査される。
画像形成装置６０では、例えば、光走査装置６１にはＣ（シアン）、光走査装置６２にはＭ（マゼンタ）、光走査装置６３にはＹ（イエロー）、光走査装置６４にはＫ（ブラック）の画像信号が入力される。そして、各々並行して感光体ドラム８１、８２、８３、８４の感光面上に画像信号を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
画像形成装置６０は、上述の如く４つの光走査装置６１、６２、６３、６４により各々の画像データに基づいた光束を用いて、各色の静電潜像を各々対応する感光体ドラム８１、８２、８３、８４の感光面上に形成している。
その後、各色の静電潜像が現像器３１、３２、３３、３４によって各色トナー像に現像され、現像された各色トナー像が搬送ベルト５１によって搬送された被転写材に転写器によって多重転写される。そして、転写されたトナー像が定着器５４によって定着され、１枚のフルカラー画像が形成される。
なお、例えばＫ（ブラック）の画像だけ高解像度で形成するように、光走査装置６１乃至６３における光源装置の配置と光走査装置６４における光源装置の配置とを互いに異ならせることもできる。
また、外部機器５２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６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
また、画像形成装置６０は、４個の光走査装置及び感光体ドラムの構成に限定されるものではない。例えば、光走査装置と感光体ドラムとがそれぞれ１個のみで構成されていても構わない。また、光走査装置と感光体ドラムとがそれぞれ２個、３個、若しくは５個以上で構成されていても構わない。
以上、好ましい実施形態について説明したが、これらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
１ 光源装置
Ｌ 発光点

Claims (10)

  1. 第１の断面内において行列配置された複数の発光点を有する光源装置と、
    該光源装置からの光束を偏向して被走査面を主走査方向に走査する偏向器と、
    該偏向器によって偏向された光束を前記被走査面に導光する結像光学系と、
    を備え、
    該複数の発光点を前記第１の断面内の第１及び第２の方向に垂直な第３の方向と該第１の方向とに平行な平面に投影したとき、前記複数の発光点の投影における互いに隣接する投影の間隔が等しく、
    前記複数の発光点を前記第３の方向と前記第２の方向とに平行な平面に投影したとき、前記複数の発光点の投影における互いに隣接する投影の間隔が等しく、
    前記行列の行内で互いに隣接する発光点の間隔をＰｍ、前記行列の列内で互いに隣接する発光点の間隔をＰｓ、前記行と前記列とが互いに成す角度をα、前記列と前記第１の方向とが互いに成す角度をγ、前記行と前記第２の方向とが互いに成す角度をβとするとき、
    ０．４＜（Ｐｓ×ｃｏｓ（α＋β））／（Ｐｍ×ｃｏｓ（α＋γ））＜０．６
    なる条件を満たし、
    前記光源装置の配置を、前記第１の方向が副走査方向に平行となる第１の配置と、前記第２の方向が副走査方向に平行となる第２の配置とで切替可能であることを特徴とする光走査装置。
  2. 前記行内の発光点の数と前記列内の発光点の数とは互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
  3. 前記複数の発光点はＶＣＳＥＬであることを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
  4. 互いに同一の反射率角度依存性を有する二つの反射部材を含み、前記偏向器によって偏向された光束を反射する反射光学系を備え、
    前記光源装置は、偏光方向が主走査断面に対して（α＋β＋γ）／２の角度を有する直線偏光を出射することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光走査装置。
  5. 第１の断面内において行列配置された複数の発光点を有する光源装置と、
    該光源装置からの光束を偏向して被走査面を主走査方向に走査する偏向器と、
    該偏向器によって偏向された光束を前記被走査面に導光する結像光学系と、
    互いに同一の反射率角度依存性を有する二つの反射部材を含み、前記偏向器によって偏向された光束を反射する反射光学系と、
    を備え、
    前記光源装置を第１及び第２の配置とした場合のそれぞれにおいて、前記複数の発光点を副走査断面に投影したときに前記複数の発光点の投影における互いに隣接する投影の間隔が等しく、
    前記行列の行と列とが互いに成す角度をα、前記光源装置を前記第１の配置とした場合における前記列と副走査方向とが互いに成す角度をγ、前記光源装置を前記第２の配置とした場合における前記列と副走査方向とが互いに成す角度をβとするとき、
    前記光源装置は、偏光方向が主走査断面に対して（α＋β＋γ）／２の角度を有する直線偏光を出射することを特徴とする光走査装置。
  6. 前記行内で互いに隣接する発光点の間隔をＰｍ、前記列内で互いに隣接する発光点の間隔をＰｓとするとき、
    ０．４＜（Ｐｓ×ｃｏｓ（α＋β））／（Ｐｍ×ｃｏｓ（α＋γ））＜０．６
    なる条件を満たすことを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
  7. 前記行内の発光点の数と前記列内の発光点の数とは互いに異なることを特徴とする請求項５または６に記載の光走査装置。
  8. 前記光源装置を前記第１の配置から前記第２の配置に変更する際の前記第１の断面内における回転角度をφとするとき、
    ７０．０°＜φ＜１１０．０°
    なる条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の光走査装置。
  9. 請求項１乃至８の何れか一項に記載の光走査装置と、該光走査装置により前記被走査面に形成される静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器とを備えることを特徴とする画像形成装置。
  10. 請求項１乃至８の何れか一項に記載の光走査装置と、外部機器から出力された信号を画像データに変換して前記光走査装置に入力するプリンタコントローラとを備えることを特徴とする画像形成装置。
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