JP2000241732A - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 オーバーフィルド光学系を用いた光走査装置
及びそれを用いた画像形成装置において、周辺部での光
量落ちを補正し、被走査面上における光量分布を略均一
することができる光走査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】 光源手段１から出射した光束を光偏向器
５の偏向面の主走査方向の幅より広い状態で該光偏向器
に入射させる第１の光学系２７と、該光偏向器で偏向さ
れた光束を反射部材８を介して被走査面９上に結像させ
る第２の光学系７と、を有する光走査装置であって、該
被走査面上における光量分布が略均一になるように該反
射部材の反射率を中心部から周辺部へ向かうにつれ変化
させたこと。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はオーバーフィルド光
学系を用いた光走査装置及びそれを用いた画像形成装置
に関し、特に光偏向器と感光ドラム（感光体）との間に
配置された反射部材により、該感光ドラム面上における
光量分布が略均一となるようにした、例えばレーザビー
ムプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機等の装置に好適
なものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりレーザビームプリンタ等の光走
査装置においては、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（光ビーム）を、例えばポリゴンミ
ラーから成る光偏向器により周期的に偏向させ、ｆθ特
性を有する結像光学系により感光性の記録媒体面上にス
ポット状に集光させ、その面上を光走査して画像記録を
行なっている。

【０００３】図１１は従来の光走査装置の要部概略図で
ある。

【０００４】同図において光源手段９１から出射した光
束は集光レンズ９２により略平行光束とされ、絞り９３
によって該光束（光量）を制限して副走査走査方向にの
み所定の屈折力を有するシリンドリカルレンズ９４に入
射している。シリンドリカルレンズ９４に入射した略平
行光束のうち主走査断面内においてはそのまま略平行光
束の状態で射出する。また副走査断面内においては収束
して回転多面鏡（ポリゴンミラー）から成る光偏向器９
５の偏向面（以下「ファセット」とも称す。）９６にほ
ぼ線像として結像している。

【０００５】そして光偏向器９５の偏向面９６で偏向さ
れた光束はｆθ特性を有する結像光学系９７により折り
返しミラー９８を介して被走査面としての感光ドラム面
９９上に導光され、該光偏向器９５を矢印Ａ方向に回転
させることによって、該感光ドラム面９９上を矢印Ｂ方
向（主走査方向）光走査して画像情報の記録を行なって
いる。

【０００６】近年、走査光学系をより高速化することが
望まれており、例えば光偏向器の偏向面の主走査方向の
面幅より広い光束が該光偏向器に入射することを特徴と
したオーバーフィルド光学系（ＯＦＳ）が再認識されて
いる。

【０００７】図１２はこの種のオーバーフィルド光学系
において光偏向器近傍の要部概略図である。

【０００８】同図において光源手段（不図示）からの入
射光束８２は光偏向器９５としてのポリゴンミラーにフ
ァセット９６の主走査方向の幅よりも広い範囲に入射し
ている。そして入射光束８２の一部はファセット９６に
よって反射偏向されて偏向光束８５となり被走査面（不
図示）へ導光される。このとき偏向光束８５の主走査方
向の幅はポリゴンミラー９５によって反射偏向される角
度によって変化する。つまり画角によってＦＮｏ（Ｆナ
ンバー）が変化することになる。入射光束８２のガウス
強度分布がフラットなとき、偏向光束８５の光強度は該
偏向光束８５のＦＮｏに比例して変化するため、被走査
面（感光ドラム面）上における光量分布（ライン画像の
光量分布）は不均一となる。

【０００９】そこで従来では上記の問題点を解決するた
めに、例えば特開平08-160338 号公報では光源手段と光
偏向器との間の光路中に透過率分布が設定されたフィル
タを設けて、偏向光束のＦＮｏの変化による光量分布の
不均一を補正した光走査装置を提案している。

【００１０】しかしながら同公報においては光源手段と
光偏向器との間における光束幅が狭く、その範囲内で透
過率を所望の値に変化させることは難しく、公差も厳し
いという問題点がある。また透過率が不連続に変化する
フィルタを設けた場合は被走査面上の光量分布をなだら
かに補正することができないため、出力画像にスジが発
生する等の問題点が発生する虞がある。

【００１１】またファセット幅よりも狭い光束を光偏向
器に入射させるアンダーフィルド光学系においても被走
査面上の光量分布を略均一に補正した例がある。例えば
特開平09-80334号公報の光走査装置では発光継続時間の
変化による光量の変化を折り返しミラーの反射率により
補正して、被走査面上の光量分布を略均一化にしてい
る。

【００１２】また実際に光走査装置にも結像光学系の透
過率変化よる周辺部での光量落ちを２枚の折り返しミラ
ーの反射率を変化させて、被走査面上における光量分布
を略均一化に補正した例がある。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
にはＯＦＳが故に生じる偏向光束のＦＮｏ変化やガウス
強度分布の勾配による光量落ちが考慮されていない。ま
たＯＦＳにおいて被走査面上の光量分布が不均一となる
要因は発光継続時間の変化や結像光学系の透過率変化に
よるものよりも偏向光束のＦＮｏ変化やガウス強度分布
の勾配による周辺部での光量落ちの方が遥かに大きい。

【００１４】本発明はこの偏向光束のＦＮｏ変化やガウ
ス強度分布の勾配による周辺部での光量落ちを積極的に
問題視したものである。

【００１５】本発明はオーバーフィルド光学系を用いた
光走査装置及びそれを用いた画像形成装置において、光
偏向器と感光ドラムとの間の光路中に設けた反射部材の
反射率を中心部から周辺部へ向かうにつれ変化させるこ
とにより、被走査面上における光量分布を略均一にする
ことができる簡易な構成の光走査装置及びそれを用いた
画像形成装置の提供を目的する。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明の光走査
装置は、光源手段から出射した光束を光偏向器の偏向面
の主走査方向の幅より広い状態で該光偏向器に入射させ
る第１の光学系と、該光偏向器で偏向された光束を反射
部材を介して被走査面上に結像させる第２の光学系と、
を有する光走査装置であって、該被走査面上における光
量分布が略均一になるように該反射部材の反射率を中心
部から周辺部へ向かうにつれ変化させたことを特徴とし
ている。

【００１７】請求項２の発明は請求項１の発明におい
て、前記略均一とは前記被走査面上における光量分布が
軸上に対して走査有効全域で±５％以内のことを称する
ことを特徴としている。

【００１８】請求項３の発明は請求項１の発明におい
て、前記第２の光学系は前記第１の光学系の一部を構成
していることを特徴としている。

【００１９】請求項４の発明は請求項１の発明におい
て、前記反射部材は該反射部材への光束の入射角が大き
くなるにつれ反射率が連続的に高くなるように形成され
ていることを特徴としている。

【００２０】請求項５の発明は請求項１又は４の発明に
おいて、前記反射部材は軸上で大きな偏向成分を有する
偏光光の反射率が他方の偏向成分の偏光光の反射率より
も低くなるように形成されていることを特徴としてい
る。

【００２１】請求項６の発明は請求項１，４又は５の発
明において、前記反射部材の軸上の反射率をＲ０、軸外
の反射率をＲθとしたとき、

【００２２】

【数７】

【００２３】但し、

【００２４】

【数８】

【００２５】Ｍ：光偏向器の面数 Ｄ：走査効率

【００２６】

【数９】

【００２７】Ｆ：第１の光学系の光源手段側の実効ＦＮ
ｏ α：光源手段の放射角 （半値全幅） なる条件を満足することを特徴としている。

【００２８】請求項７の発明は請求項１，４又は５の発
明において、前記反射部材はシリンドリカルミラーより
成ることを特徴としている。

【００２９】請求項８の発明は請求項１，４，５又は６
の発明において、前記反射部材は平面ミラーより成るこ
とを特徴としている。

【００３０】請求項９の発明の光走査装置は、光源手段
から出射した光束を光偏向器の偏向面の主走査方向の幅
より広い状態で該光偏向器に入射させる第１の光学系
と、該光偏向器で偏向された光束を複数の反射部材を介
して被走査面上に結像させる第２の光学系と、を有する
光走査装置であって、該被走査面上における光量分布が
略均一になるように該複数の反射部材のうち少なくとも
２枚の反射部材の反射率を中心部から周辺部へ向かうに
つれ変化させたことを特徴としている。

【００３１】請求項１０の発明は請求項９の発明におい
て、前記略均一とは前記被走査面上における光量分布が
軸上に対して走査有効全域で±５％以内のことを称する
ことを特徴としている。

【００３２】請求項１１の発明は請求項９の発明におい
て、前記第２の光学系は前記第１の光学系の一部を構成
していることを特徴としている。

【００３３】請求項１２の発明は請求項９の発明におい
て、前記反射率が変化する少なくとも２枚の反射部材は
各々該反射部材への光束の入射角が大きくなるにつれ反
射率が連続的に高くなるように形成されていることを特
徴としている。

【００３４】請求項１３の発明は請求項９又は１２の発
明において、前記反射率が変化する少なくとも２枚の反
射部材は各々軸上で大きな偏向成分を有する偏光光の反
射率が他方の偏向成分の偏光光の反射率よりも低くなる
ように形成されていることを特徴としている。

【００３５】請求項１４の発明は請求項９，１２又は１
３の発明において、前記反射率が変化する少なくとも２
枚の反射部材の軸上の反射率の積をＲ´０、軸外の反射
率の積をＲ´θとしたとき、

【００３６】

【数１０】

【００３７】但し、

【００３８】

【数１１】

【００３９】Ｍ：光偏向器の面数 Ｄ：走査効率

【００４０】

【数１２】

【００４１】Ｆ：第１の光学系の光源手段側の実効ＦＮ
ｏ α：光源手段の放射角 （半値全幅） なる条件を満足することを特徴としている。

【００４２】請求項１５の発明は請求項９，１２，１３
又は１４の発明において、前記反射率が変化する少なく
とも２枚の反射部材は同一の膜構造を有することを特徴
としている。

【００４３】請求項１６の発明は請求項９，１２，１
３，１４又は１５の発明において、前記反射率が変化す
る少なくとも２枚の反射部材のうち前記被走査面に最も
近い反射部材はＰ偏光とＳ偏光との反射率差が最大であ
ることを特徴としている。

【００４４】請求項１７の発明は請求項９，１２，１
３，１４，１５又は１６の発明において、前記反射率が
変化する少なくとも２枚の反射部材は各々平面ミラーよ
り成ることを特徴としている。

【００４５】請求項１８の発明の画像形成装置は、請求
項１乃至１７のいずれか１項記載の光走査装置と、該光
走査装置の被走査面に配置された感光体と、該感光体上
を光束が走査することによって形成された静電潜像をト
ナー像として現像する現像手段と、該現像されたトナー
像を用紙に転写する転写手段と、転写されたトナー像を
用紙に定着させる定着手段とを備えたことを特徴として
いる。

【００４６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態１の光走
査装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図
２は本発明の実施形態１の光走査装置の副走査方向の要
部断面図（副走査断面図）である。ここで光源手段から
出射した光束（光ビーム）が光偏向器により走査される
方向を主走査方向、光束の進行方向と主走査方向とに垂
直な方向を副走査方向とする。

【００４７】図中、１は光源手段であり、例えば半導体
レーザーより成っている。２は集光レンズ（コリメータ
ーレンズ）であり 光源手段１から出射した発散光束を
弱発散光束にしている。３は開口絞りであり、集光レン
ズ２から射出した光束を所望の最適なビーム形状に形成
している。４はシリンドリカルレンズであり、副走査方
向に所定のパワー（屈折力）を有し、開口絞り３から射
出した光束を後述する光偏向器の偏向面上付近に副走査
断面内において結像（主走査断面においては長手の線
像）させている。尚、コリメーターレンズ２、開口絞り
３、シリンドリカルレンズ４等の各要素は第１の光学系
２７の一要素を構成している。

【００４８】５は偏向手段としての光偏向器であり、例
えばポリゴンミラー（回転多面鏡）より成り、モータ等
の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度
で回転している。本実施形態では第１の光学系２７を通
過した光束をポリゴンミラー５に主走査方向においては
正面（ポリゴンミラー５の偏向角の略中央、即ち主走査
方向に沿った走査範囲の略中央）から入射させ、また副
走査方向においては斜め下方から入射させている。更に
第１の光学系２７を通過した光束をポリゴンミラー５の
偏向面（以下「ファセット」とも称す。）６の主走査方
向の幅よりも広い状態で入射させている（所謂オーバー
フィルド光学系（ＯＦＳ））。

【００４９】７はｆθ特性を有する第２の光学系として
の結像光学系であり、負のパワーを有するレンズ７ａと
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
るレンズ７ｂとを有している。尚、第２の光学系７は第
１の光学系２７の一部を構成している。また集光レンズ
２と結像光学系７の各要素は入射光学系の一要素を構成
している。

【００５０】８は反射部材としてのシリンドリカルミラ
ー（折り返しミラー）であり、副走査方向に所定のパワ
ーを有しており、該シリンドリカルミラー８の反射率を
中心部から周辺部へ向かうにつれ変化させて形成してい
る。

【００５１】即ち、本実施形態ではこのシリンドリカル
ミラー８を該シリンドリカルミラー８への光束の入射角
が大きくなるにつれ反射率が連続的に高くなるように形
成しており、また軸上で大きな偏光成分（例えばＰ成
分）を有する偏光光の反射光量が軸外の該偏光成分（Ｐ
成分）と他方の偏光成分（例えばＳ成分）の合成の反射
光量よりも低くなるように各偏光成分の反射率を設定し
ている。

【００５２】９は被走査面としての感光ドラム面（記録
媒体面）である。

【００５３】本実施形態において光源手段１から出射し
た発散光束は集光レンズ２により弱発散光束とされ、結
像光学系７で略平行光束としてポリゴンミラー５に入射
している。このとき主走査方向はファセット６幅より広
い光束とされている。ポリゴンミラー５に入射した光束
の一部はファセット６で反射偏向され、再び結像光学系
７で屈折されてシリンドリカルミラー８を介して被走査
面９上に導光される。そしてポリゴンミラー５を図中矢
印Ａ方向に回転させることによって被走査面９上を主走
査方向に光走査している。副走査方向は集光レンズ２か
らの弱発散光束を開口絞り３で制限し、シリンドリカル
レンズ４によってファセット６近傍に主走査方向に長手
の線像を形成している。そしてポリゴンミラー５によっ
て反射偏向された光束はシリンドリカルミラー８によっ
て被走査面９上に結像され、該被走査面９上を該光束で
光走査することによって画像記録を行なっている。

【００５４】図３は本実施形態における半導体レーザ１
からポリゴンミラー５にかけての概要を示す主走査方向
の要部断面図である。同図において図１に示した要素と
同一要素には同符番を付している。

【００５５】同図において半導体レーザ１から出射され
た光束は集光レンズ２と結像光学系７とからなる入射光
学系１１によって略平行光束である入射光束１２とさ
れ、ファセット６幅よりも広い範囲でポリゴンミラー５
へ入射する。該ポリゴンミラー５で反射偏向された偏向
光束１５は入射光束１２の一部がファセット６により反
射偏向されたものであり、不図示の被走査面上を光走査
する。

【００５６】ここでポリゴンミラー５の外接円半径：Ｒ
ｐ、ファセット面数：Ｍ、ファセット６の主走査方向の
面幅：Ｆａとの間には、次式で示される関係が成り立
つ。

【００５７】

【数１３】

【００５８】ＯＦＳでは入射光束１２の一部をポリゴン
ミラー５で反射偏向しているため、偏向光束１５の幅
（以下、「偏向光束幅」とも称す。）は入射光束１２か
ら見た見かけ上のファセット６幅によって決定される。

【００５９】ここで偏向光束幅：Ｗθｉ、ファセット６
の主走査方向の面幅：Ｆａ、半導体レーザ１からの光束
がファセット６ヘ入射する面入射角（入射光束１２とフ
ァセットの面法線１３とが成す角度）：θｉ（１４）と
の間には、次式で示される関係が成り立つ。

【００６０】Ｗθｉ＝Ｆａ×ＣＯＳθｉ ……… この各関係式，から偏向光束幅は入射光束１２のＣ
ＯＳθｉ分だけ狭くなることが解る。すなわち画角によ
って偏向光束１５のＦＮｏが変化する。偏向光束１５の
光強度は偏向光束幅に比例して変化するため、面入射角
θｉの増加と共に減少し、その結果、被走査面上におけ
る光量分布は不均一となってしまう。

【００６１】本実施形態ではポリゴンミラー５の外接円
半径：Ｒｐ＝４０ｍｍ、ファセット面数：Ｍ＝１２面で
あり、ファセット６の主走査方向の面幅：Ｆａ＝１０．
３５ｍｍである。

【００６２】図１中の軸上（被走査面９上の走査有効領
域の中央部）へ向かう光束がファセット６に入射すると
きの面入射角：θｉ＝０°であり、上記式より偏向光
束幅：Ｗ０°＝Ｆａである。また軸外（被走査面９上の
走査有効領域の周辺部）へ向かう光束がファセット６に
入射するときの面入射角：θｉ＝１３．５°であり、偏
向光束幅：Ｗ１３．５°＝Ｆａ×ＣＯＳ１３．５°であ
る。よって偏向光束幅は軸上に比べ軸外で９７．２％に
減少する。

【００６３】また偏向光束１５の光量は偏向光束幅に比
例して変化するため、同様に軸外では軸上に比べ９７．
２％に減少する。尚、このとき半導体レーザ１の放射角
（α：半値全幅）１０は１７°であり、これに対して入
射光学系１１の実効ＦＮｏはＦＮｏ＝２２と暗いため、
入射光束１２内のガウス強度分布はフラットとみなし、
実用上問題は無いものとする。

【００６４】そこで本実施形態では偏向光束１５の光量
の変化による被走査面９上における光量分布の不均一を
相殺するように前述の如くシリンドリカルミラー８の反
射率を中心部から周辺部へ向かうにつれ変化させてい
る。表１に本実施形態におけるシリンドリカルミラー８
の反射率を示す。

【００６５】

【表１】

【００６６】表１における偏向光束の光量比は有る画角
における光量と軸上の光量との比を取ったものであり、
走査有効全域において軸上の±５％以内となるように設
定している。これにより本実施形態では被走査面上にお
ける光量分布を実用上問題無いレベルで略均一に補正し
ている。尚、略均一とは被走査面上における光量分布が
軸上に対して走査有効全域で±５％以内のことをいう。

【００６７】このように本実施形態では上述の如く光偏
向器５と感光ドラムとの間の光路中に配置されたシリン
ドリカルミラー８の反射率を中心部から周辺部へ向かう
につれ変化させることにより、画角による変化が問題と
なるＯＦＳにおける偏向光束のＦＮｏ変化によって生じ
る周辺部での光量落ちを画角毎に補正することができ、
これにより被走査面９上における光量を低下させずに光
量分布を略均一にすることができる。また本実施形態で
は部品点数も増やさずに済むためコスト的にもメリット
がある。

【００６８】［実施形態２］図４は本発明の実施形態２
の光走査装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面
図）、図５は本発明の実施形態２の光走査装置の副走査
方向の要部断面図（副走査断面図）である。図４、図５
において図１、図２に示した要素と同一要素には同符番
を付している。

【００６９】本実施形態において前述の実施形態１と異
なる点は集光レンズのパワーを強めて半導体レーザと集
光レンズとの間隔を短くし入射光学系の半導体レーザー
側の実効ＦＮｏをＦＮｏ＝６と明るくした点と、反射部
材として平面ミラーを用いたことである。その他の構成
及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これによ
り同様な効果を得ている。

【００７０】即ち、同図において１８は反射部材として
の平面ミラー（折り返しミラー）であり、該平面ミラー
１８の反射率を中心部から周辺部へ向かうにつれ変化さ
せている。

【００７１】即ち、本実施形態ではこの平面ミラー１８
を該平面ミラー１８への光束の入射角が大きくなるにつ
れ反射率が連続的に高くなるように形成しており、また
軸上で大きな偏向成分を有する偏光光の反射率が他方の
偏向成分の偏光光の反射率よりも低くなるように形成し
ている。更に後述する条件式（１）を満足するように軸
上と軸外での反射率の関係を適切に設定している。

【００７２】本実施形態では集光レンズ２のパワーを強
めて半導体レーザ１と集光レンズ２との間隔を短くし、
入射光学系１１の半導体レーザ１側の実効ＦＮｏをＦＮ
ｏ＝６とし、前述の実施形態１（実効ＦＮｏ＝２２）と
比較して非常に明るい実効ＦＮｏで使用している。尚、
実効ＦＮｏとは実際に光束が通過する範囲でのＦＮｏで
あり、後述する図６中に点線で示した光束で決定される
ＦＮｏのことである。

【００７３】本実施形態のように実効ＦＮｏを明るくす
ると取り込み光量が大きくなり、光源手段の出力が少な
くて済むためコスト的に大きなメリットがある。

【００７４】図６は本実施形態における半導体レーザ１
からポリゴンミラー５にかけての概要を示す主走査方向
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。

【００７５】同図に示すように半導体レーザ１の放射角
１０に対して入射光学系１１の半導体レーザ１側の実効
ＦＮｏが明るい場合、ファセット６で反射偏向される偏
向光束１５の光量が画角によって大きく変化する。それ
は偏向光束１５の幅が変化するのみならず、入射光束１
２のガウス強度分布１６の勾配が大きくなり、その影響
を大きく受けるからである。

【００７６】本実施形態のようにＯＦＳでは偏向光束１
５は画角によって入射光束１２内の反射偏向される部分
が異なる。さらに入射光学系１１の半導体レーザ１側の
実効ＦＮｏを明るく設定した場合、入射光束１２のガウ
ス強度分布１６の勾配が大きく生じて中心部から周辺部
へ向かうほど光量が減少する。即ち偏向光束１５の光束
幅の変化に加えて入射光束１２のガウス強度分布１６の
勾配の変化量が大きいことが起因して画角によって光量
が著しく変化してしまい被走査面上の光量分布に不均一
が生じることが問題となる。

【００７７】また半導体レーザ１はＳ偏光で使用してお
り、主走査方向の最小放射角は２３（ｄｅｇ）であり、
このとき入射光束のガウス強度分布と偏向光束のＦＮｏ
の変化による周辺部での光量落ちは中心部に比べ９４．
９％となる。

【００７８】この周辺部での光量落ちを補正するため本
実施形態では平面ミラー８の反射率を上げて被走査面９
上における光量分布が略均一になるように補正してい
る。具体的には平面ミラー８の軸上の反射率をＲ０、軸
外の反射率をＲθとしたとき、

【００７９】

【数１４】

【００８０】但し、

【００８１】

【数１５】

【００８２】Ｍ：光偏向器の面数 Ｄ：走査効率

【００８３】

【数１６】

【００８４】Ｆ：第１の光学系の光源手段側の実効ＦＮ
ｏ α：光源手段の放射角 （半値全幅） なる条件を満足するように各要素を設定している。

【００８５】表２に本実施形態における平面ミラー８の
反射率を示す。尚、本実施形態では平面ミラー８の膜厚
公差を量産時に可能となる値とするため、膜をできるだ
け減らし、２層膜で構成した平面ミラー８を使用してい
る。

【００８６】

【表２】

【００８７】本実施形態のように入射光学系の実効ＦＮ
ｏをＦＮｏ＝６と明るいものを使用したＯＦＳにおいて
も、周辺部での光量落ちを補正し、被走査面９上におけ
る光量分布を略均一にすることができる。

【００８８】このように本実施形態においては上述の如
く平面ミラー８の反射率を中心部から周辺部へ向かうに
つれ変化させ、特に軸上と軸外との反射率の関係を条件
式（１）を満足するように設定することにより、画角に
よる変化が問題となるＯＦＳにおける偏向光束のＦＮｏ
変化や入射光束のガウス強度分布の勾配により生じる周
辺部での光量落ちを画角毎に補正することができ、これ
により被走査面上における光量を低下させずに光量分布
を略均一にすることができる。

【００８９】また本実施形態では結像性能を持たない平
面ミラー１８に反射率変化を与えているので、光学系の
結像関係とは無関係に配置することができ、これにより
角度や位置の自由度を増やすことができる。また反射率
特性を決定する誘電体膜を付ける面が平面であるので製
作が容易になる。

【００９０】［実施形態３］図７は本発明の実施形態３
の光走査装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面
図）、図８は本発明の実施形態３の光走査装置の副走査
方向の要部断面図（副走査断面図）である。図７、図８
において図１、図２に示した要素と同一要素には同符番
を付している。

【００９１】本実施形態において前述の実施形態２と異
なる点は入射光学系の実効ＦＮｏをＦＮｏ＝４と更に明
るくした点と、それに伴ない反射率が変化する反射部材
としての平面ミラーを２枚用いて構成したことである。
その他の構成及び光学的作用は実施形態２と略同様であ
り、これにより同様な効果を得ている。

【００９２】即ち、同図において２８ａ，２８ｂは各々
反射部材としての第１、第２の平面ミラー（折り返しミ
ラー）であり、該第１、第２の平面ミラー（２８ａ・２
８ｂ）の反射率を各々中心部から周辺部へ向かうにつれ
変化させている。

【００９３】即ち、本実施形態では第１、第２の平面ミ
ラー（２８ａ・２８ｂ）を各々該第１、第２の平面ミラ
ー（２８ａ・２８ｂ）への光束の入射角が大きくなるに
つれ反射率が連続的に高くなるように形成しており、ま
た軸上で大きな偏向成分を有する偏光光の反射率が他方
の偏向成分の偏光光の反射率よりも低くなるように形成
している。更に後述する条件式（２）を満足するように
軸上の反射率の積と軸外の反射率の積との関係を適切に
設定している。

【００９４】前述の実施形態２では２層膜で平面ミラー
１８の反射率比を軸外で約６％上げているので軸上の絶
対反射率が３３．５％と低くなってしまう。本実施形態
のように最大走査角が２７（ｄｅｇ）と狭い場合では、
実効ＦＮｏをＦＮｏ＝４と更に明るくして光量分布を十
分に補正することを１枚の平面ミラーで行なうのは難し
い。また絶対反射率も更に低下するので被走査面９上の
絶対光量も問題となる。

【００９５】そこで本実施形態では第１、第２の平面ミ
ラー（２８ａ・２８ｂ）に各々反射率変化を持たせて補
正効果を分担し、これにより被走査面９上における光量
を低下させずに光量分布を略均一にしている。

【００９６】このとき第１、第２の平面ミラー（２８ａ
・２８ｂ）の軸上の反射率の積をＲ´０、軸外の反射率
の積をＲ´θとしたとき、

【００９７】

【数１７】

【００９８】但し、

【００９９】

【数１８】

【０１００】Ｍ：光偏向器の面数 Ｄ：走査効率

【０１０１】

【数１９】

【０１０２】Ｆ：第１の光学系の光源手段側の実効ＦＮ
ｏ α：光源手段の放射角 （半値全幅） なる条件を満足するように各要素を設定している。

【０１０３】表３に本実施形態における第１、第２の平
面ミラー（２８ａ・２８ｂ）の反射率を示す。

【０１０４】

【表３】

【０１０５】ここで軸上と軸外における第１、第２の平
面ミラー（２８ａ・２８ｂ）の反射率の比を取ってみる
と、本実施形態では第１の平面ミラー２８ａの反射率の
比に対して第２の平面ミラー２８ｂの反射率の比を上げ
ている。ここでは特に偏光方向の反射率の違いを利用し
て軸外の反射率を上げており、第１の平面ミラー２８ａ
よりも第２の平面ミラー２８ｂのＰ偏光とＳ偏光との反
射率差を大きく設定している。本実施形態では第１、第
２の平面ミラー（２８ａ・２８ｂ）ヘ入射する光束の偏
光方向はＰ偏光であり、該第１、第２の平面ミラー（２
８ａ・２８ｂ）ともＰ偏光の反射率よりもＳ偏光の反射
率を高くしている。これにより本実施形態では入射光学
系１１の半導体レーザ１側の実効ＦＮｏを明るくとり、
半導体レーザ１の出力の利用効率を高めた場合でも、被
走査面９上における光量分布を略均一に設定した高品質
で且つ簡易な構成の光走査装置を提供することができ
る。

【０１０６】尚、本実施形態では軸上と最軸外に関して
偏向光束の光量比を補正したが、それに限定されること
はなく、例えば光量変化が大きい軸上と最軸外との中間
点から最軸外にかけての少なくとも１画角で光量比を補
正しても、本発明は前述の実施形態と同様な効果を得る
ことができる。

【０１０７】このように本実施形態では上述の如く２枚
の平面ミラー（２８ａ・２８ｂ）の反射率を各々中心部
から周辺部へ向かうにつれ変化させ、特に軸上の反射率
の積と軸外の反射率の積との関係を条件式（２）を満足
するように設定することにより、ＯＦＳにおける偏向光
束のＦＮｏ変化や入射光束のガウス強度分布の勾配によ
り生じる周辺部での光量落ちを補正することができ、こ
れにより被走査面上における光量を低下させずに光量分
布を略均一にすることができる。また本実施形態では補
正効果を大きくすることができるため、光源手段１から
出射される光束の取り込み効果を上げることができ、こ
れにより被走査面９上の光量を大きく稼ぐことができ
る。更には光源手段１の出力を小さくすることができる
ため、コスト的なメリットもある。また本実施形態では
被走査面９に最も近い第２の平面ミラー２８ｂにおいて
軸上の偏向成分ではないもう一方の偏向成分が最大とな
るところで偏光方向による反射率差を最大としたことに
より、偏光方向の反射率の違いを利用した光量補正効果
を最大限に利用することができる。

【０１０８】［実施形態４］図９は本発明の実施形態４
の光走査装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面
図）、図１０は本発明の実施形態４の光走査装置の副走
査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図９、図
１０において図７、図８に示した要素と同一要素には同
符番を付している。

【０１０９】本実施形態において前述の実施形態３と異
なる点は反射部材としての第１、第２の平面ミラーを同
一の膜構造を有する平面ミラーより構成したことであ
る。その他の構成及び光学的作用は実施形態３と略同様
であり、これにより同様な効果を得ている。

【０１１０】即ち、同図において３８ａ，３８ｂは各々
同一の膜構造を有する反射部材としての第１、第２の平
面ミラー（折り返しミラー）であり、該第１、第２の平
面ミラー（３８ａ・３８ｂ）の反射率を各々中心部から
周辺部へ向かうにつれ変化させている。

【０１１１】即ち、本実施形態では第１、第２の平面ミ
ラー（３８ａ・３８ｂ）を各々該第１、第２の平面ミラ
ー（３８ａ・３８ｂ）への光束の入射角が大きくなるに
つれ反射率が連続的に高くなるように形成しており、ま
た軸上で大きな偏向成分を有する偏光光の反射率が他方
の偏向成分の偏光光の反射率よりも低くなるように形成
している。更に前述した条件式（２）を満足するように
軸上の反射率の積と軸外の反射率の積との関係を適切に
設定している。

【０１１２】表４に本実施形態における第１、第２の平
面ミラー（３８ａ・３８ｂ）の反射率を示す。

【０１１３】

【表４】

【０１１４】本実施形態における第１、第２の平面ミラ
ー（３８ａ・３８ｂ）には入射角によって反射率を変化
させる反射率角度依存特性と偏光方向によって反射率を
変化させる反射率偏光依存特性とを与えている。

【０１１５】第１、第２の平面ミラー（３８ａ・３８
ｂ）は結像に関係しないので、各平面ミラー（３８ａ・
３８ｂ）ヘの入射角を反射率に合わせて自由に設定する
ことができる。また第１の平面ミラー３８ａで反射され
た後の光束は偏光方向が回転して第２の平面ミラー３８
ｂへ入射するため、反射率偏光依存性を大きく付加した
平面ミラーを使用することにより周辺部での光量落ちを
補正する効果を高めることができる。さらに入射角や偏
光方向は画角が変化するにつれて連続的に変化するた
め、第１、第２の平面ミラー（３８ａ・３８ｂ）の反射
率を連続的に変化させることができる。本実施形態では
この２つの反射率特性によって所望の反射率になるよう
に第１、第２の平面ミラー（３８ａ・３８ｂ）の入射角
度を設定している。

【０１１６】このように本実施形態では上述の如く同一
の膜構造を有する反射部材としての平面ミラーを２枚使
用した場合でも被走査面上における光量分布を実用上、
問題のないレベルとすることが可能であると共に、膜の
製造や蒸着に必要な装置あるいは設計や製造や保管に必
要な条件が一通りで済むためコスト的に大きなメリット
がある。

【０１１７】図１３は、本発明の光走査装置を用いた画
像形成装置の一例である、電子写真プリンタの構成例を
示す副走査方向の要部断面図である。図中、１００は先
に説明した本発明の実施形態１〜４のいずれかの光走査
装置を示す。１０１は静電潜像担持体たる感光ドラム
（感光体）であり、該感光ドラム１０１の上方には該感
光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ
１０２が該表面に当接している。該帯電ローラ１０２の
当接位置よりも下方の上記感光ドラム１０１の回転方向
Ａ下流側の帯電された表面には、光走査装置１００によ
って走査される光ビーム（光束）１０３が照射されるよ
うになっている。

【０１１８】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
よって上記感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せ
しめる。該静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置
よりもさらに上記感光ドラム１０１の回転方向Ａ下流側
で該感光ドラム１０１に当接するように配設された現像
手段としての現像装置１０７によってトナー像として現
像される。該トナー像は、上記感光ドラム１０１の下方
で該感光ドラム１０１に対向するように配設された転写
手段としての転写ローラ１０８によって転写材たる用紙
１１２上に転写される。該用紙１１２は上記感光ドラム
１０１の前方（図１３において右側）の用紙カセット１
０９内に収納されているが、手差しでも給紙が可能であ
る。該用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０
が配設されており、該用紙カセット１０９内の用紙１１
２を搬送路へ送り込む。

【０１１９】以上のようにして、未定着トナー像を転写
された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図1
３において左側）の定着手段としての定着器へと搬送さ
れる。該定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有す
る定着ローラ１１３と該定着ローラ１１３に圧接するよ
うに配設された加圧ローラ１１４とで構成されており、
転写部から搬送されてきた用紙１１２を上記定着ローラ
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を定着
せしめる。更に定着ローラ１１３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をプリ
ンタの外に排出せしめる。

【０１２０】

【発明の効果】本発明によれば前述の如くオーバーフィ
ルド光学系を用いた光走査装置及びそれを用いた画像形
成装置において、光偏向器と感光ドラムとの間の光路中
に設けた反射部材の反射率を中心部から周辺部へ向かう
につれ変化させることにより、被走査面上における光量
分布を略均一することができる光走査装置及びそれを用
いた画像形成装置を達成することができる。

【０１２１】また本発明によれば前述の如く光源手段か
ら出射される光束の取り込み効率を上げることによって
入射光束のガウス分布の勾配が急になり周辺光量が大き
く減少することによる被走査面上の光量分布の不均一も
同様に補正することができ、これにより常に高精細で高
画質な画像を得ることができ、さらに光源手段の出力の
利用効率を高めることができる光走査装置及びそれを用
いた画像形成装置を達成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態１の光走査装置の主走査方
向の要部断面図

【図２】 本発明の実施形態１の光走査装置の副走査方
向の要部断面図

【図３】 本発明の実施形態１の主要部分の主走査方向
の要部断面図

【図４】 本発明の実施形態２の光走査装置の主走査方
向の要部断面図

【図５】 本発明の実施形態２の光走査装置の副走査方
向の要部断面図

【図６】 本発明の実施形態２の主要部分の主走査方向
の要部断面図

【図７】 本発明の実施形態３の光走査装置の主走査方
向の要部断面図

【図８】 本発明の実施形態３の光走査装置の副走査方
向の要部断面図

【図９】 本発明の実施形態４の光走査装置の主走査
方向の要部断面図

【図１０】 本発明の実施形態４の光走査装置の副走査
方向の要部断面図

【図１１】 従来の光走査装置の要部概略図

【図１２】 ＯＦＳの主要部分の主走査方向の要部断面
図

【図１３】 本発明の光走査装置を用いた電子写真プリ
ンタの構成例を示す副走査方向の要部断面図

【符号の説明】

１ 光源手段（半導体レーザ） ２ 集光レンズ（コリメータレンズ） ３ 開口絞り ４ シリンドリカルレンズ ５ 光偏向器（ポリゴンミラー） ６ 偏向面（ファセット） ７ 第２の光学系（結像光学系） ８ 反射部材（シリンドリカルミラー） ２７ 第１の光学系 １８ 反射部材（平面ミラー） ２８ａ，２８ｂ 反射部材（平面ミラー） ３８ａ，３８ｂ 反射部材（平面ミラー） ９ 被走査面（感光体） １０ 半導体レーザの放射角 １１ 入射光学系 １２ 入射光束 １３ 面法線 １４（θｉ） 面入射角 １５ 偏向光束 １６ ガウス強度分布 １００ 光走査装置 １０１ 感光ドラム １０２ 帯電ローラ １０３ 光ビーム １０７ 現像装置 １０８ 転写ローラ １０９ 用紙カセット １１０ 給紙ローラ １１２ 転写材（用紙） １１３ 定着ローラ １１４ 加圧ローラ １１６ 排紙ローラ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年２月２４日（２０００．２．２
４）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項６

【補正方法】変更

【補正内容】

【数１】 但し、

【数２】 Ｍ：光偏向器の面数 Ｄ：走査効率

【数３】 Ｆ：第１の光学系の光源手段側の実効ＦＮｏ α：光源手段の放射角 （半値全幅） なる条件を満足することを特徴とする請求項１、４又は
５記載の光走査装置。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項１４

【補正方法】変更

【補正内容】

【数４】 但し、

【数５】 Ｍ：光偏向器の面数 Ｄ：走査効率

【数６】 Ｆ：第１の光学系の光源手段側の実効ＦＮｏ α：光源手段の放射角 （半値全幅） なる条件を満足することを特徴とする請求項９、１２又
は１３記載の光走査装置。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】

【数８】

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】

【数９】

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３８】

【数１１】

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】

【数１２】

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８１】

【数１５】

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００８３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００８３】

【数１６】

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９９】

【数１８】

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１０１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１０１】

【数１９】

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源手段から出射した光束を光偏向器の
   偏向面の主走査方向の幅より広い状態で該光偏向器に入
   射させる第１の光学系と、 該光偏向器で偏向された光束を反射部材を介して被走査
   面上に結像させる第２の光学系と、を有する光走査装置
   であって、 該被走査面上における光量分布が略均一になるように該
   反射部材の反射率を中心部から周辺部へ向かうにつれ変
   化させたことを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】 前記略均一とは前記被走査面上における
   光量分布が軸上に対して走査有効全域で±５％以内のこ
   とを称することを特徴とする請求項１記載の光走査装
   置。
3. 【請求項３】 前記第２の光学系は前記第１の光学系の
   一部を構成していることを特徴とする請求項１記載の光
   走査装置。
4. 【請求項４】 前記反射部材は該反射部材への光束の入
   射角が大きくなるにつれ反射率が連続的に高くなるよう
   に形成されていることを特徴とする請求項１記載の光走
   査装置。
5. 【請求項５】 前記反射部材は軸上で大きな偏向成分を
   有する偏光光の反射率が他方の偏向成分の偏光光の反射
   率よりも低くなるように形成されていることを特徴とす
   る請求項１又は４記載の光走査装置。
6. 【請求項６】 前記反射部材の軸上の反射率をＲ０、軸
   外の反射率をＲθとしたとき、 【数１】 但し、 【数２】 Ｍ：光偏向器の面数 Ｄ：走査効率 【数３】 Ｆ：第１の光学系の光源手段側の実効ＦＮｏ α：光源手段の放射角 （半値全幅） なる条件を満足することを特徴とする請求項１、４又は
   ５記載の光走査装置。
7. 【請求項７】 前記反射部材はシリンドリカルミラーよ
   り成ることを特徴とする請求項１、４又は５記載の光走
   査装置。
8. 【請求項８】 前記反射部材は平面ミラーより成ること
   を特徴とする請求項１、４、５又は６記載の光走査装
   置。
9. 【請求項９】 光源手段から出射した光束を光偏向器の
   偏向面の主走査方向の幅より広い状態で該光偏向器に入
   射させる第１の光学系と、 該光偏向器で偏向された光束を複数の反射部材を介して
   被走査面上に結像させる第２の光学系と、を有する光走
   査装置であって、 該被走査面上における光量分布が略均一になるように該
   複数の反射部材のうち少なくとも２枚の反射部材の反射
   率を中心部から周辺部へ向かうにつれ変化させたことを
   特徴とする光走査装置。
10. 【請求項１０】 前記略均一とは前記被走査面上におけ
    る光量分布が軸上に対して走査有効全域で±５％以内の
    ことを称することを特徴とする請求項９記載の光走査装
    置。
11. 【請求項１１】 前記第２の光学系は前記第１の光学系
    の一部を構成していることを特徴とする請求項９記載の
    光走査装置。
12. 【請求項１２】 前記反射率が変化する少なくとも２枚
    の反射部材は各々該反射部材への光束の入射角が大きく
    なるにつれ反射率が連続的に高くなるように形成されて
    いることを特徴とする請求項９記載の光走査装置。
13. 【請求項１３】 前記反射率が変化する少なくとも２枚
    の反射部材は各々軸上で大きな偏向成分を有する偏光光
    の反射率が他方の偏向成分の偏光光の反射率よりも低く
    なるように形成されていることを特徴とする請求項９又
    は１２記載の光走査装置。
14. 【請求項１４】 前記反射率が変化する少なくとも２枚
    の反射部材の軸上の反射率の積をＲ´０、軸外の反射率
    の積をＲ´θとしたとき、 【数４】 但し、 【数５】 Ｍ：光偏向器の面数 Ｄ：走査効率 【数６】 Ｆ：第１の光学系の光源手段側の実効ＦＮｏ α：光源手段の放射角 （半値全幅） なる条件を満足することを特徴とする請求項９、１２又
    は１３記載の光走査装置。
15. 【請求項１５】 前記反射率が変化する少なくとも２枚
    の反射部材は同一の膜構造を有することを特徴とする請
    求項９、１２、１３又は１４記載の光走査装置。
16. 【請求項１６】 前記反射率が変化する少なくとも２枚
    の反射部材のうち前記被走査面に最も近い反射部材はＰ
    偏光とＳ偏光との反射率差が最大であることを特徴とす
    る請求項９、１２、１３、１４又は１５記載の光走査装
    置。
17. 【請求項１７】 前記反射率が変化する少なくとも２枚
    の反射部材は各々平面ミラーより成ることを特徴とする
    請求項９、１２、１３、１４、１５又は１６記載の光走
    査装置。
18. 【請求項１８】 前記請求項１乃至１７のいずれか１項
    記載の光走査装置と、該光走査装置の被走査面に配置さ
    れた感光体と、該感光体上を光束が走査することによっ
    て形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手
    段と、該現像されたトナー像を用紙に転写する転写手段
    と、転写されたトナー像を用紙に定着させる定着手段と
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。