JP2004191929A - 走査光学系及びプリンター - Google Patents

Abstract

【課題】結像光学系の光学面に或る程度の微視的なうねりがある場合でも、サイドローブが閾値を超えるのをできるだけ抑制することができる走査光学系及びプリンターを提供する。
【解決手段】レーザービームのうち、ビーム中心軸から径方向に所定距離だけ離れた環状領域を通る光束のみを遮光部３ａによって遮光する部分遮光部材３が、レーザー光源１からポリゴンミラー６までのレーザービームの光路上に、配置されるように、走査光学系を構成する。また、このような走査光学系が内蔵されるように、レーザービームプリンターを構成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、感光ドラム等の表面に静電潜像を形成するための走査光学系と、このような走査光学系が内部に組み込まれたプリンターとに、関する。

周知のように、レーザービームプリンターやファクシミリやコピー機などの印刷装置には、走査光学系が組み込まれている。走査光学系は、画像情報に従って変調されたレーザービームを回転多面鏡などの偏向器によって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって感光ドラムの表面上に収束させることにより、感光ドラムを走査する。走査された感光ドラムの表面（走査対象面）には、複数のドットが静電潜像として描画される。

一般に、走査対象面に入射するレーザービームの強度分布は、完全なガウス分布とはなっておらず、レーザービームの光路中に設けられた開口（アパーチャー）での回折現象により、メインビームの周囲にメインビームより光量の低い幾つかの光の輪（サイドローブ）を有していることが、知られている。また、このサイドローブの強度が、メインビームの中心強度の約６％を超えると、サイドローブが感光ドラムを感光させて、黒スジと呼ばれる印字不良をハーフトーン印字時に発生させることも、知られている（特許文献１参照）。但し、結像光学系が理想的な状態では、サイドローブの強度は、メインビームの中心強度の４％程度であるため、黒スジは発生しない。
特開平０９−０８０３３３号公報

ところが、結像光学系の光学面に微視的なうねりがあると、うねりの部分をレーザービームが通過した際に、サイドローブの強度が変化する。その変化によってサイドローブの強度が閾値を超えてしまうと、ハーフトーン印字時に黒スジが発生するという問題があった。

そこで、本発明の課題は、結像光学系の光学面に或る程度の微視的なうねりが生じている場合でも、サイドローブの強度が閾値を超えることをできるだけ抑制することができる走査光学系と、このような走査光学系が内部に組み込まれたプリンターとを、提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明による走査光学系，及び、本発明によるプリンターの内部に組み込まれる走査光学系は、以下のような構成を採用した。

すなわち、この走査光学系は、光源から発せられたレーザービームを偏向器によって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって走査対象面上にスポット光として収束させることにより、前記スポット光を前記走査対象面上で主走査方向に沿って走査させる走査光学系であって、前記光源と前記偏向器との間の光路上に、光学素子を備え、前記光学素子は、前記光源から発せられるレーザービームのうちのビーム中心軸及びその近傍の光束を透過させる中央領域と、前記中央領域の外側に入射する光束の一部を遮蔽する遮光領域と、前記中央領域及び前記遮光領域に入射する光束を除く光束の一部を透過させる透過領域とを有することを、特徴としている。

このように構成されると、中央領域，遮光領域及び透過領域の大きさが、適宜選択されていれば、走査対象面に入射するレーザービームのサイドローブの強度を、メインビームの中心強度の２％弱にまで抑えることができる。従って、サイドローブの強度が、結像光学系の光学面の微視的なうねりに因って数％程度上昇したとしても、閾値を超えることがない。そのため、ハーフトーン印字時の黒スジの発生が抑えられる。

なお、本発明による走査光学系，及び、本発明によるプリンターの内部の走査光学系では、光学素子は、遮光領域及び透過領域を一組備えていても良いし、複数組備えていても良い。前者のように光学素子が遮光領域及び透過領域を一組備えている場合には、中央領域の外側に遮光領域を配置するとともに遮光領域の外側に透過領域を配置することができる。また、後者のように光学素子が遮光領域及び透過領域を複数組備えている場合には、遮光領域と透過領域を、中央領域から離れる方向に向かって交互に配置することができる。このように遮光領域と透過領域とを交互に配置するときには、透過領域が最も外側に配置されることが望ましい。

そのうえ、光学素子に備えられる遮光領域と透過領域とが一組及び複数組の何れの場合であっても、遮光領域と透過領域とを、中央領域から放射状に配置することもでき、主走査方向に向かってのみ配置することもできる。後者のように遮光領域と透過領域とを主走査方向に向かって配置する場合には、遮光領域と透過領域を中央領域の両側にそれぞれ配置することが好ましい。主走査方向において中央領域の両側に遮光領域と透過領域とをそれぞれ配置する場合、その両側の遮光領域（又は透過領域）は、四角形や六角形などの多角形な環状，又は、輪帯状の遮光領域（又は透過領域）の一部を構成するものであっても良いし、そうでなくても良い。

さらに、光学素子が遮光領域と透過領域とを一組備えている場合において、それら遮光領域及び透過領域が、主走査方向において中央領域を挟む対称位置にそれぞれ配置されているときには、この走査光学系は、以下の条件式(1)、
0.70＜((ha1+ha2)/2)/hmax＜0.85 ---(1)
を満足していることが、好ましい。但し、ha1は、光学素子に入射するレーザービームのビーム中心軸から遮光領域の内縁に至るまでの主走査方向における距離であり、ha2は、そのレーザービームのビーム中心軸から遮光領域の外縁（透過領域の内縁）に至るまでの主走査方向における距離であり、hmaxは、そのレーザービームの断面形状における主走査方向の半径である。この条件式(1)において、上限を上回ると、メインビーム近傍のサイドローブの強度を低減する効果が小さくなり、下限を下回ると、メインビームから離れた位置にあるサイドローブの強度が高くなる。

また、光学素子が遮光領域と透過領域とを複数組備えている場合において、それら各遮光領域及び各透過領域が、主走査方向における中央領域を挟む対称位置においてその中央領域から離れる方向に向かって交互に配置されているときには、この走査光学系は、以下の条件式(2)、
0.85＜((hb1+hb2)/2)/hmax＜0.95 ---(2)
を満足していることが、好ましい。但し、hb1は、光学素子に入射するレーザービームのビーム中心軸から最も外側にある遮光領域の内縁に至るまでの主走査方向における距離であり、hb2は、そのレーザービームのビーム中心軸から最も外側にある遮光領域の外縁に至るまでの主走査方向における距離であり、hmaxは、そのレーザービームの断面形状における主走査方向の半径である。この条件式(2)において、上限を上回ると、メインビーム近傍のサイドローブの強度を低減する効果が小さくなり、下限を下回ると、メインビームから離れた位置にあるサイドローブの強度が高くなる。

また、この走査光学系は、条件式(2)を満足している場合、更に、以下の条件式(3)、
0.65＜((hc1+hc2)/2)/hmax＜0.75 ---(3)
を満足していることが、好ましい。但し、hc1は、光学素子に入射するレーザービームのビーム中心軸から最も内側にある遮光領域の内縁に至るまでの主走査方向における距離であり、hc2は、そのレーザービームのビーム中心軸から最も内側にある遮光領域の外縁に至るまでの主走査方向における距離である。この条件式(3)において、上限を上回ると、メインビーム近傍のサイドローブの強度を低減する効果が小さくなり、下限を下回ると、メインビームから離れた位置にあるサイドローブの強度が高くなる。

また、走査光学系は、条件式(2)及び／又は(3)を満足している場合、更に、以下の条件式(4)、
0.20＜Sa/(Sa+Sb)＜0.75 ---(4)
を満足していることが、好ましい。但し、Saは、各遮光領域の中で最も内側にある遮光領域のうちのレーザービームが入射する領域の面積の総和であり、Sbは、最も外側にある遮光領域のうちのレーザービームが入射する領域の面積の総和である。この条件式(4)において、上限を上回ると、メインビームから離れた位置にあるサイドローブの強度が高くなり、下限を下回ると、メインビーム近傍のサイドローブの強度を低減する効果が小さくなる。

ところで、この走査光学系においては、上述した各条件とは別に、光学素子の遮光領域の面積が適切に設定されることが望ましい。例えば、光学素子の遮光領域のうちのレーザービームが入射する領域の面積の総和をS'とし、レーザービームにおけるビーム中心軸に直交する断面の面積をSとしたときに、以下の条件式(5)、
0.03＜S'/S＜0.30 ---(5)
を満たすように、遮光領域の面積を設定しておくと良い。このような設定条件において、下限を下回るとサードローブを低減させる効果が小さくなり、上限を上回るとサイドローブを効果的に低減できるものの、メインビームの中心強度の減少量が大きくなる。

なお、本発明による走査光学系，及び、本発明によるプリンターの内部の走査光学系においては、結像光学系は、ｆθレンズ等を用いた透過型の光学系であっても良いし、ｆθミラー等を用いた反射型の光学系であっても良い。また、偏向器は、回転多面鏡であっても良いし、ガルバノミラーであっても良い。

以上に説明したように、本発明によれば、結像光学系の光学面に或る程度の微視的なうねりが生じている場合でも、サイドローブの強度が閾値を超えることをできるだけ抑制することができる。また、光学面の微視的なうねりに対する許容量が大きくなり、加工コストを低減できる。

以下、図面に基づいて、本発明を実施するための形態を説明する。なお、以下に説明する第１乃至第６の実施形態は、本発明による走査光学系を、レーザービームプリンタに適用した例を示すものである。

実施形態１

＜レーザービームプリンタの概略構成＞
まず、このレーザービームプリンターの概略構成を、図１の側面構成図に基づいて説明する。このレーザービームプリンターは、外部のパーソナルコンピュータ等に接続されて使用されるとともに、このパーソナルコンピュータ等から送信されてきた印字データ（画像データを含む）を連続紙（ファンフォールド紙）Ｐ上に印字するものである。

図１において、この感光ドラム１２の周囲には、時計回りに、帯電部１３，反射ミラー１１，現像部１４，及び、転写部１５が順に設けられている。そして、感光ドラム１２が
図中時計回りに回転すると、先ず、帯電部１３が感光ドラム１２の表面を帯電させる。次に、反射ミラー１１が、レーザースキャニングユニット（ＬＳＵ）１０から印字データに応じて射出された走査光（変調光）を、感光ドラム１２に向けて反射し、この感光ドラム１２の表面に静電潜像を形成する。次に、現像部１４がこの静電潜像にトナーを付着させて、トナー像として顕像化する。次に、転写部１５が、ファンフォールド紙Ｐ上にこのトナー像を転写する。

このファンフォールド紙Ｐは、レーザービームプリンターの供給口Ａから排出口Ｂまで引き通された連続紙であり、その両側縁には、一定ピッチで送り孔（図示略）が開けられている。トラクタ１６は、この送り孔に嵌合する突起１６ａが多数形成されたベルトコンベアであり、この突起１６ａによって、ファンフォールド紙Ｐを感光ドラム１２の回転周速と同一速度で搬送する。

このトラクタ１６によって搬送されるファンフォールド紙Ｐの下流側には、このファンフォールド紙Ｐを両面側から挟み込んで圧接するヒートロール１７及びプレスロール１８が設けられている。このヒートロール１７は、その内部に発熱用のハロゲンランプ１９を内蔵しており、図示せぬモータによってファンフォールド紙Ｐの搬送速度と同一の回転周速で回転駆動される。一方、プレスロール１８は、一定圧力でヒートロール１７に圧接しており、ヒートロール１７の回転により回転駆動される。従って、ファンフォールド紙Ｐのトナー像が転写されている部分がこのヒートロール１７とプレスロール１８との間を通過すると、トナーが熱と圧力によって押し潰されてファンフォールド紙Ｐ上に溶着されて、トナー像が定着されるのである。

＜ＬＳＵの光学構成＞
次に、ＬＳＵ１０に内蔵されている走査光学系について、説明する。図２は、走査光学系の概略的な光学構成図である。図２に示されるように、この走査光学系は、レーザー光源１，コリメートレンズ（コリメータ）２，部分遮光部材３，開口絞り４，シリンドリカルレンズ５，ポリゴンミラー６，及び、ｆθレンズ群７を、備えている。

レーザー光源１から発散光として射出されるレーザービームは、コリメートレンズ２を透過することによって断面楕円形の平行光束に変換された後、部分遮光部材３，開口絞り４及びシリンドリカルレンズ５を順に経て、等角速度で回転するポリゴンミラー６の反射面によって動的に偏向される。ポリゴンミラー６により偏向されたレーザービームは、結像光学系であるｆθレンズ群７（焦点距離135.5mm）を構成する第１乃至第３レンズ７ａ〜７ｃを順に透過することにより、走査対象面Ｓ上を露光するスポット光として収束され、ポリゴンミラー６の回転に伴って感光ドラム１２の表面（走査対象面）Ｓ上を主走査方向に沿って等速度に走査する。スポット光は、走査対象面Ｓ上に線状の軌跡（走査線）を描くが、走査対象面Ｓ自体が、主走査方向に直交する副走査方向へ等速度で移動されるので、走査対象面Ｓ上には、複数の走査線が等間隔に形成される。また、このように走査対象面Ｓ上で繰り返し走査されるレーザービームは、図示せぬ変調器（又はレーザー光源１そのもの）により、画像情報に従ってオンオフ変調されているので、走査対象面Ｓ上には、複数のドットからなる二次元状の画像が描画される。

なお、シリンドリカルレンズ５を透過したレーザービームは、主走査方向においては、平行光束のままポリゴンミラー６で反射され、ｆθレンズ群７の収束パワーによって走査対象面Ｓ上にて収束されるが、副走査方向においては、シリンドリカルレンズ５の収束パワーによってポリゴンミラー６の反射面近傍で一旦収束され、発散光としてｆθレンズ群７に入射し、ｆθレンズ群７の収束パワーによって再び走査対象面Ｓ上に収束される。このとき、ポリゴンミラー６の反射面近傍と走査対象面Ｓとがｆθレンズ群７によって副走査方向において光学的に共役となっているために、ポリゴンミラー６の各反射面の僅かな
傾き（いわゆる「面倒れ」）による走査対象面Ｓ上の走査位置の副走査方向へのずれが、補正される。

＜部分遮光部材＞
次に、部分遮光部材３について、説明する。この部分遮光部材３は、コリメートレンズ２から射出されるレーザービームの大部分を透過させる矩形平板状の光学素子である。

図３(ａ)は、部分遮光部材３の正面図であり、図３(ｂ)は、部分遮光部材３の側面図である。この図３(ａ)に示されるように、この部分遮光部材３は、透過率０％の輪状のフィルムが遮光部（遮光領域に相当）３ａとして透明平板に貼り付けられたものである。この遮光部３ａは、その平板の中心に配置されている。そして、この部分遮光部材３は、レーザービームのビーム中心軸に対して直交するように、配置されており、然も、その配置位置は、ビーム中心軸及びその近傍が遮光部３ａの内側に入射するように、調整されている。

ところで、部分遮光部材３に入射してくるレーザービームの断面は、上述したように、コリメートレンズ２によって楕円形状に整形される（図３(ａ)の破線を参照）とともに、その長軸が主走査方向に、その短軸が副走査方向に向けられる。第１の実施形態では、部分遮光部材３に入射してくるレーザービームの断面形状における長軸の半径は、1.35mm（＝hmax）に設定されており、その短軸の半径は、0.50mmに設定されている。また、図３(ｂ)に示されるように、遮光部３ａの内径は、1.80mm（＝２×(ha1)）であり、その外径は、2.00mm（＝２×(ha2)）であるので、遮光部３ａの径方向における幅は、わずか0.10mmである。このため、部分遮光部材３へ入射したレーザービームのうち、一部は、遮光部３ａによって遮られ、残りの大部分は、部分遮光部材３を透過する。

なお、遮光部３ａの内側の領域（中央領域に相当）に入射する光束と、遮光部３ａの外側の領域（透過領域に相当）に入射する光束は、ともに、光学的な厚みの等しい透明な領域を透過するだけであるので、当該部材３を透過後も、互いに同位相となる。また、((ha1+ha2)/2)/hmaxは、0.704であるので、第１の実施形態の部分遮光部材３は、上記条件式(1)を満足している。

＜開口絞り＞
次に、開口絞り４について、説明する。この開口絞り４は、図４に示されるように、主走査方向に長手方向を向けたスリット４ａが開口（アパーチャ）として穿たれている平板である。

＜第１の実施形態の機能＞
以下、以上のように構成される第１の実施形態の走査光学系によって走査対象面Ｓ上で走査されるレーザービームの強度分布を、部分遮光部材３がなかったときと部分遮光部材３があったときとで比較して説明する。

図５は、走査対象面Ｓに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。このグラフでは、強度は、ビームの中心強度に対する比率によって表示されている。また、図６は、図５のグラフにおける強度比が０％から１０％までの範囲を拡大して示したグラフである。そして、これら図５及び図６では、破線によって示される曲線が、部分遮光部材３がなかったときの強度分布を示し、実線によって示される曲線が、部分遮光部材３があったときの強度分布を示す。

部分遮光部材３がなかったとき（図５及び図６の破線参照）は、サイドローブの強度は
、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、４％強となっている。

これに対し、部分遮光部材３があったとき（図５及び図６の実線参照）は、サイドローブの強度は、ほぼ平均的であり、何れも、２％弱となっている。

従って、ｆθレンズ群７の各レンズ７ａ〜７ｃのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、サイドローブの強度が、数％程度だけ上昇したとしても、感光ドラム１２に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。

ところで、部分遮光部材３を正面から見たとき（図３(ａ)）において、遮光部３ａのうちのレーザービームが入射する領域の面積S'は、レーザービームの断面の面積Sに対し、適切に設定されることが望ましい。第１の実施形態では、S'は0.16であり、Sは2.12であるので、S'/Sは、0.08である。従って、第１の実施形態の部分遮光部材３は、上記条件式(5)を満足している。

なお、第１の実施形態では、部分遮光部材３と開口絞り４とが別体であるとして、説明したが、例えば、図７に示されるように、部分遮光部材３と開口絞り４とが接着されることによって一体に構成されたものであっても良い。

また、上記の説明では、ｆθレンズ群７を結像光学系として有するいわゆる透過型の走査光学系に対して本発明を適用した例を示したが、図８に示されるようなｆθミラー７'を結像光学系として有するいわゆる反射型の走査光学系に対して本発明を適用することもできる。なお、反射型の走査光学系では、透過型に比べると、結像光学系の光学面の微視的なうねりに因るサイドローブ強度の増加量が大きい。そのため、反射型の走査光学系では、ハーフトーン印字時の黒スジがより発生し易くなる。そこで、反射型の走査光学系に本発明を適用することにより、サイドローブを低減し、黒スジの発生をより少なくすることができる。

実施形態２

第２の実施形態は、部分遮光部材の具体的な数値が異なる他は、第１の実施形態と同じ構成を有する。従って、以下では、第１の実施形態との相違点のみについて、説明する。図９(ａ)は、第２の実施形態の部分遮光部材３'の正面図であり、図９(ｂ)は、この部分遮光部材３'の側面図である。

第２の実施形態でも、部分遮光部材３'に入射してくるレーザービームの断面形状における長軸の半径は、1.35mm（＝hmax）に設定されており、その短軸の半径は、0.50mmに設定されている。また、図９(ｂ)に示されるように、遮光部（遮光領域に相当）３'ａの内径は、2.06mm（＝２×(ha1)）であり、その外径は、2.36mm（＝２×(ha2)）であるので、遮光部３'ａの径方向における幅は、わずか0.15mmである。このため、部分遮光部材３'へ入射したレーザービームのうち、一部は、遮光部３'ａによって遮られ、残りの大部分は、部分遮光部材３'を透過する。

なお、遮光部３'ａの内側の領域（中央領域に相当）に入射する光束と、遮光部３'ａの外側の領域（透過領域に相当）に入射する光束は、ともに、光学的な厚みの等しい透明な領域を透過するだけであるので、当該部材３'を透過後も、互いに同位相となる。また、((ha1+ha2)/2)/hmaxは、0.82であるので、第２の実施形態の部分遮光部材３'は、上記条件式(1)を満足している。また、S'は0.19であり、Sは2.12であるので、S'/Sは、0.09である。従って、第２の実施形態の部分遮光部材３'は、上記条件式(5)も満足している。

＜第２の実施形態の機能＞
以下、以上のように構成される第２の実施形態の走査光学系によって走査対象面Ｓ上で
走査されるレーザービームの強度分布を、部分遮光部材３'がなかったときと部分遮光部材３'があったときとで比較して説明する。

図１０は、走査対象面Ｓに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。また、図１１は、図１０のグラフにおける強度比が０％から１０％までの範囲を拡大して示したグラフである。そして、これら図１０及び図１１では、破線によって示される曲線が、部分遮光部材３'がなかったときの強度分布を示し、実線によって示される曲線が、部分遮光部材３'があったときの強度分布を示す。

部分遮光部材３'がなかったとき（図１０及び図１１の破線参照）は、サイドローブの強度は、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、４％強となっている。

これに対し、部分遮光部材３'があったとき（図１０及び図１１の実線参照）は、サイドローブの強度は、何れも、２％弱となっている。

従って、ｆθレンズ群７の各レンズ７ａ〜７ｃのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、サイドローブの強度が、数％程度だけ上昇したとしても、感光ドラム１２に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。

なお、図９の部分遮光部材３'も、図３の部分遮光部材３と同様に、開口絞り４と一体に構成されていても良い。また、図９の部分遮光部材３'は、図８のような反射型の走査光学系に用いられても良い。

実施形態３

第３の実施形態は、部分遮光部材が２個の遮光部を有する他は、第１の実施形態と同じ構成を有する。従って、以下では、第１の実施形態との相違点のみについて、説明する。図１２(ａ)は、第３の実施形態の部分遮蔽部材８の正面図であり、図１２(ｂ)は、この部分遮蔽部材８の側面図である。

第３の実施形態の部分遮蔽部材８も、ビーム中心軸に対して直交するように配置される矩形平板状の光学素子である。図１２(ａ)に示されるように、この部分遮光部材８は、透過率０％の輪状のフィルムが第１遮光部（遮光領域に相当）８ａとして透明平板に貼り付けられるとともに、この第１遮光部８ａの外径よりも大きい内径を持つ透過率０％の輪状のフィルムが第２遮光部（遮光領域に相当）８ｂとして透明平板に貼り付けられたものである。この第１及び第２遮光部８ａ，８ｂは、その平板の中心に配置されている。

そして、この部分遮光部材８は、レーザービームのビーム中心軸に対して直交するように、配置されており、然も、その配置位置は、ビーム中心軸及びその近傍が第１遮光部８ａの内側に入射するように、調整されている。

ところで、部分遮光部材８に入射してくるレーザービームの断面は、上述したように、コリメートレンズ２によって楕円形状に整形される（図１２(ａ)の破線を参照）とともに、その長軸が主走査方向に、その短軸が副走査方向に向けられる。第３の実施形態では、部分遮光部材８に入射してくるレーザービームの断面形状における長軸の半径は、1.35mm（＝hmax）に設定されており、その短軸の半径は、0.50mmに設定されている。また、図１２(ｂ)に示されるように、第１遮光部８ａの内径は、1.70mm（＝２×(hc1)）であり、その外径は、1.80mm（＝２×(hc2)）である。また、第２遮光部８ｂの内径は、1.90mm（＝２×(hb1)）であり、その外径は、2.00mm（＝２×(hb2)）である。つまり、第１及び第２
遮光部８ａ，８ｂの径方向における幅は、何れも、わずか0.05mmである。このため、部分遮光部材８へ入射したレーザービームのうち、一部は、第１及び第２遮光部８ａ，８ｂによって遮られ、残りの大部分は、部分遮光部材８を透過する。

なお、第１遮光部８ａの内側の領域（中央領域に相当）に入射する光束と、第１遮光部８ａと第２遮光部８ｂとの間の領域（透過領域に相当）に入射する光束と、第２遮光部８ｂの外側の領域（透過領域に相当）に入射する光束は、ともに、光学的な厚みの等しい透明な領域を透過するだけであるので、当該部材８を透過後も、互いに同位相となる。また、((hb1+hb2)/2)/hmaxは、0.72であり、((hc1+hc2)/2)/hmaxは、0.65である。また、Saは0.09であり、Sbは0.08であるので、Sa/(Sa+Sb)は、0.53である。従って、第３の実施形態の部分遮光部材８は、上記条件式(4)を満足している。さらに、S'は0.17であり、Sは2.12であるので、S'/Sは、0.08である。従って、第３の実施形態の部分遮光部材８は、上記条件式(5)も満足している。

＜第３の実施形態の機能＞
以下、以上のように構成される第３の実施形態の走査光学系によって走査対象面Ｓ上で走査されるレーザービームの強度分布を、部分遮光部材８がなかったときと部分遮光部材８があったときとで比較して説明する。

図１３は、走査対象面Ｓに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。また、図１４は、図１３のグラフにおける強度比が０％から１０％までの範囲を拡大して示したグラフである。そして、これら図１３及び図１４では、破線によって示される曲線が、部分遮光部材８がなかったときの強度分布を示し、実線によって示される曲線が、部分遮光部材８があったときの強度分布を示す。

部分遮光部材８がなかったとき（図１３及び図１４の破線参照）は、サイドローブの強度は、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、４％強となっている。

これに対し、部分遮光部材８があったとき（図１３及び図１４の実線参照）は、サイドローブの強度は、ほぼ平均的であり、何れも、２％弱となっている。

従って、ｆθレンズ群７の各レンズ７ａ〜７ｃのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、サイドローブの強度が、数％程度だけ上昇したとしても、感光ドラム１２に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。

なお、図１２の部分遮光部材８も、図３の部分遮光部材３と同様に、開口絞り４と一体に構成されていても良い。また、図１２の部分遮光部材８は、図８のような反射型の走査光学系に用いられても良い。

実施形態４

第４の実施形態は、部分遮光部材の具体的な数値が異なる他は、第３の実施形態と同じ構成を有する。従って、以下では、第３の実施形態との相違点のみについて、説明する。図１５(ａ)は、第４の実施形態の部分遮光部材８'の正面図であり、図１５(ｂ)は、この部分遮光部材８'の側面図である。

第４の実施形態でも、部分遮光部材８'に入射してくるレーザービームの断面形状における長軸の半径は、1.35mm（＝hmax）に設定されており、その短軸の半径は、0.50mmに設定されている。また、図１５(ｂ)に示されるように、第１遮光部（遮光領域に相当）８'ａの内径は、1.74mm（＝２×(hb1)）であり、その外径は、1.86mm（＝２×(hb2)）である、また、第２遮光部（遮光領域に相当）８'ｂの内径は、2.28mm（＝２×(hb1)）であり
、その外径は、2.52mm（＝２×(hb2)）である。つまり、第１及び第２遮光部８'ａ，８'ｂの径方向における幅は、わずか0.06mm及び0.12mmである。このため、部分遮光部材８'へ入射したレーザービームのうち、一部は、第１及び第２遮光部８'ａ，８'ｂによって遮られ、残りの大部分は、部分遮光部材８'を透過する。

また、第１遮光部８'ａの内側の領域（中央領域に相当）に入射する光束と、第１遮光部８'ａと第２遮光部８'ｂとの間の領域（透過領域に相当）に入射する光束と、第２遮光部８'ｂの外側の領域（透過領域に相当）に入射する光束は、ともに、光学的な厚みの等しい透明な領域を透過するだけであるので、当該部材８'を透過後も、互いに同位相となる。また、((hb1+hb2)/2)/hmaxは、0.89であり、((hc1+hc2)/2)/hmaxは、0.67である。また、Saは0.10であり、Sbは0.12であるので、Sa/(Sa+Sb)は、0.45である。従って、第４の実施形態の部分遮光部材８'は、上記条件式(2)乃至(4)を満足している。さらに、S'は0.22であり、Sは2.12であるので、S'/Sは、0.10である。従って、第４の実施形態の部分遮光部材８'は、上記条件式(5)も満足している。

＜第４の実施形態の機能＞
以下、以上のように構成される第４の実施形態の走査光学系によって走査対象面Ｓ上で走査されるレーザービームの強度分布を、部分遮光部材８'がなかったときと部分遮光部材８'があったときとで比較して説明する。

図１６は、走査対象面Ｓに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。また、図１７は、図１６のグラフにおける強度比が０％から１０％までの範囲を拡大して示したグラフである。そして、これら図１６及び図１７では、破線によって示される曲線が、部分遮光部材８'がなかったときの強度分布を示し、実線によって示される曲線が、部分遮光部材８'があったときの強度分布を示す。

部分遮光部材８'がなかったとき（図１６及び図１７の破線参照）は、サイドローブの強度は、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、４％強となっている。

これに対し、部分遮光部材８'があったとき（図１６及び図１７の実線参照）は、サイドローブの強度は、何れも、２％弱となっている。また、条件式(2)乃至(3)を満足しているため、第３の実施形態と比べてよりサイドローブ強度が小さくなっている。

従って、ｆθレンズ群７の各レンズ７ａ〜７ｃのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、サイドローブの強度が、数％程度だけ上昇したとしても、感光ドラム１２に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。

なお、図１５の部分遮光部材８'も、図３の部分遮光部材３と同様に、開口絞り４と一体に構成されていても良い。また、図１５の部分遮光部材８'は、図８のような反射型の走査光学系に用いられても良い。

実施形態５

第５の実施形態も、部分遮光部材の具体的な数値が異なる他は、第３の実施形態と同じ構成を有する。従って、以下では、第３の実施形態との相違点のみについて、説明する。図１８(ａ)は、第５の実施形態の部分遮光部材８"の正面図であり、図１８(ｂ)は、この部分遮光部材８"の側面図である。

第５の実施形態でも、部分遮光部材８"に入射してくるレーザービームの断面形状における長軸の半径は、1.35mm（＝hmax）に設定されており、その短軸の半径は、0.50mmに設
定されている。また、図１８(ｂ)に示されるように、第１遮光部（遮光領域に相当）８"ａの内径は、1.86mm（＝２×(hc1)）であり、その外径は、2.14mm（＝２×(hc2)）である。また、第２遮光部（遮光領域に相当）８"ｂの内径は、2.48mm（＝２×(hb1)）であり、その外径は、2.60mm（＝２×(hb2)）である。つまり、第１及び第２遮光部８"ａ，８"ｂの径方向における幅は、わずか0.14mm及び0.06mmである。このため、部分遮光部材８"へ入射したレーザービームのうち、一部は、第１及び第２遮光部８"ａ，８"ｂによって遮られ、残りの大部分は、部分遮光部材８"を透過する。

なお、第１遮光部８"ａの内側の領域（中央領域に相当）に入射する光束と、第１遮光部８"ａと第２遮光部８"ｂとの間の領域（透過領域に相当）に入射する光束と、第２遮光部８"ｂの外側の領域（透過領域に相当）に入射する光束は、ともに、光学的な厚みの等しい透明な領域を透過するだけであるので、当該部材８"を透過後も、互いに同位相となる。また、((hb1+hb2)/2)/hmaxは、0.94であり、((hc1+hc2)/2)/hmaxは、0.74である。また、Saは0.21であり、Sbは0.04であるので、Sa/(Sa+Sb)は、0.84である。従って、第５の実施形態の部分遮光部材８"は、上記条件式(2)及び(3)を満足している。さらに、S'は0.25であり、Sは2.12であるので、S'/Sは、0.12である。従って、第５の実施形態の部分遮光部材８"は、上記条件式(5)も満足している。

＜第５の実施形態の機能＞
以下、以上のように構成される第５の実施形態の走査光学系によって走査対象面Ｓ上で走査されるレーザービームの強度分布を、部分遮光部材８"がなかったときと部分遮光部材８"があったときとで比較して説明する。

図１９は、走査対象面Ｓに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。また、図２０は、図１９のグラフにおける強度比が０％から１０％までの範囲を拡大して示したグラフである。そして、これら図１９及び図２０では、破線によって示される曲線が、部分遮光部材８"がなかったときの強度分布を示し、実線によって示される曲線が、部分遮光部材８"があったときの強度分布を示す。

部分遮光部材８"がなかったとき（図１９及び図２０の破線参照）は、サイドローブの強度は、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、４％強となっている。

これに対し、部分遮光部材８"があったとき（図１９及び図２０の実線参照）は、サイドローブの強度は、何れも、２％弱となっている。また、条件式(2)乃至(3)を満足しているため、第３の実施形態と比べてよりサイドローブ強度が小さくなっている。

従って、ｆθレンズ群７の各レンズ７ａ〜７ｃのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、サイドローブの強度が、数％程度だけ上昇したとしても、感光ドラム１２に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。

なお、図１８の部分遮光部材８"も、図３の部分遮光部材３と同様に、開口絞り４と一体に構成されていても良い。また、図１８の部分遮光部材８"は、図８のような反射型の走査光学系に用いられても良い。

実施形態６

第６の実施形態は、部分遮光部材が３個の遮光部を有する他は、第１の実施形態と同じ構成を有する。従って、以下では、第１の実施形態との相違点のみについて、説明する。図２１(ａ)は、第６の実施形態の部分遮蔽部材９の正面図であり、図２１(ｂ)は、この部分遮蔽部材９の側面図である。

第６の実施形態の部分遮蔽部材９も、ビーム中心軸に対して直交するように配置される矩形平板状の光学素子である。図２１(ａ)に示されるように、この部分遮光部材９は、透過率０％の輪状のフィルムが第１遮光部（遮光領域に相当）９ａとして透明平板に貼り付けられ、この第１遮光部９ａの外径よりも大きい内径を持つ透過率０％の輪状のフィルムが第２遮光部（遮光領域に相当）９ｂとして透明平板に貼り付けられ、更に、この第２遮光部９ｂの外径よりも大きい内径を持つ透過率０％の輪状のフィルムが第３遮光部（遮光領域に相当）９ｃとして透明平板に貼り付けられたものである。この第１乃至第３遮光部９ａ〜９ｃは、その平板の中心に配置されている。

そして、この部分遮光部材９は、レーザービームのビーム中心軸に対して直交するように、配置されており、然も、その配置位置は、ビーム中心軸及びその近傍が第１遮光部９ａの内側に入射するように、調整されている。

ところで、部分遮光部材９に入射してくるレーザービームの断面は、上述したように、コリメートレンズ２によって楕円形状に整形される（図２１(ａ)の破線を参照）とともに、その長軸が主走査方向に、その短軸が副走査方向に向けられる。第６の実施形態では、部分遮光部材９に入射してくるレーザービームの断面形状における長軸の半径は、1.35mm（＝hmax）に設定されており、その短軸の半径は、0.50mmに設定されている。また、図２１(ｂ)に示されるように、第１遮光部９ａの内径は、1.82mm（＝２×(hc1)）であり、その外径は、1.98mm（＝２×(hc2)）である。また、第２遮光部９ｂの内径は、2.14mmであり、その外径は、2.26mmである。さらに、第３遮光部９ｃの内径は、2.40mm（＝２×(hb1)）であり、その外径は、2.56mm（＝２×(hb2)）である。つまり、第１乃至第３遮光部９ａ〜９ｃの径方向における幅は、わずか0.08mm，0.06mm，及び0.08mmである。このため、部分遮光部材９へ入射したレーザービームのうち、一部は、第１乃至第３遮光部９ａ〜９ｃによって遮られ、残りの大部分は、部分遮光部材９を透過する。

なお、第１遮光部９ａの内側の領域（中央領域に相当）に入射する光束と、第１遮光部９ａと第２遮光部９ｂとの間の領域（透過領域に相当）に入射する光束と、第２遮光部９ｂと第３遮光部９ｃとの間の領域（透過領域に相当）に入射する光束と、第３遮光部９ｃの外側の領域（透過領域に相当）に入射する光束は、ともに、光学的な厚みの等しい透明な領域を透過するだけであるので、当該部材９を透過後も、互いに同位相となる。また、((hb1+hb2)/2)/hmaxは、0.92であり、((hc1+hc2)/2)/hmaxは、0.70である。また、Saは0.13であり、Sbは0.07であるので、Sa/(Sa+Sb)は、0.65である。従って、第６の実施形態の部分遮光部材９は、上記条件式(2)乃至(4)を満足している。さらに、S'は0.28であり、Sは2.12であるので、S'/Sは、0.13である。従って、第６の実施形態の部分遮光部材９は、上記条件式(5)も満足している。

＜第６の実施形態の機能＞
以下、以上のように構成される第６の実施形態の走査光学系によって走査対象面Ｓ上で走査されるレーザービームの強度分布を、部分遮光部材９がなかったときと部分遮光部材９があったときとで比較して説明する。

図２２は、走査対象面Ｓに入射するレーザービームの強度分布を、そのビーム中心軸から主走査方向へ0.25mmまでの範囲において、示したグラフである。また、図２３は、図２２のグラフにおける強度比率が０％から１０％までの範囲を拡大して示したグラフである。そして、これら図２２及び図２３では、破線によって示される曲線が、部分遮光部材９がなかったときの強度分布を示し、実線によって示される曲線が、部分遮光部材９があったときの強度分布を示す。

部分遮光部材９がなかったとき（図２２及び図２３の破線参照）は、サイドローブの強
度は、メインビームから離れるに従って徐々に弱くなっており、メインビームに隣接するサイドローブの強度は、４％強となっている。

これに対し、部分遮光部材９があったとき（図２２及び図２３の実線参照）は、サイドローブの強度は、何れも、１％弱となっている。第５の実施形態と比べて遮光部が３個と増えているため、各遮光部９ａ〜９ｃの大きさ及び位置を適切に設定することで、よりサイドローブ強度が小さくなっている。

従って、ｆθレンズ群７の各レンズ７ａ〜７ｃのレンズ面に多少の微視的なうねりがあり、サイドローブの強度が、数％程度だけ上昇したとしても、感光ドラム１２に感光される強度の閾値を、超えることは少ない。

なお、図２１の部分遮光部材９も、図３の部分遮光部材３と同様に、開口絞り４と一体に構成されていても良い。また、図２１の部分遮光部材９は、図８のような反射型の走査光学系に用いられても良い。

第１の実施形態のレーザービームプリンターの概略的な構成図 走査光学系の概略的な光学構成図 部分遮光部材の(ａ)正面図及び(ｂ)側面図 開口絞りの正面図 部分遮光部材があるときとないときのレーザービームの強度分布を示すグラフ 図５のグラフの一部を拡大したグラフ 部分遮光部材及び開口絞りを一体形成した例を示す説明図 本発明が適用された反射型走査光学系の概略的な構成図 第２の実施形態の部分遮光部材の(ａ)正面図及び(ｂ)側面図 部分遮光部材があるときとないときのレーザービームの強度分布を示すグラフ 図１０のグラフの一部を拡大したグラフ 第３の実施形態の部分遮光部材の(ａ)正面図及び(ｂ)側面図 部分遮光部材があるときとないときのレーザービームの強度分布を示すグラフ 図１３のグラフの一部を拡大したグラフ 第４の実施形態の部分遮光部材の(ａ)正面図及び(ｂ)側面図 部分遮光部材があるときとないときのレーザービームの強度分布を示すグラフ 図１６のグラフの一部を拡大したグラフ 第５の実施形態の部分遮光部材の(ａ)正面図及び(ｂ)側面図 部分遮光部材があるときとないときのレーザービームの強度分布を示すグラフ 図１９のグラフの一部を拡大したグラフ 第６の実施形態の部分遮光部材の(ａ)正面図及び(ｂ)側面図 部分遮光部材があるときとないときのレーザービームの強度分布を示すグラフ 図２２のグラフの一部を拡大したグラフ

符号の説明

１ レーザー光源
２ コリメートレンズ
３，３' 部分遮光部材
３ａ，３'ａ 遮光部
４ 開口絞り
４ａ スリット（アパーチャー）
５ シリンドリカルレンズ
６ ポリゴンミラー
７ ｆθレンズ群
８〜８" 部分遮光部材
８ａ〜８"ａ 第１遮光部
８ｂ〜８"ｂ 第２遮光部
９ 部分遮光部材
９ａ 第１遮光部
９ｂ 第２遮光部
９ｃ 第３遮光部

Claims (22)

1. 光源から発せられたレーザービームを偏向器によって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって走査対象面上にスポット光として収束させることにより、前記スポット光を前記走査対象面上で主走査方向に沿って走査させる走査光学系であって、
   前記光源と前記偏向器との間の光路上に、光学素子を備え、
   前記光学素子は、
   前記光源から発せられるレーザービームのうちのビーム中心軸及びその近傍の光束を透過させる中央領域と、
   前記中央領域の外側に入射する光束の一部を遮蔽する遮光領域と、
   前記中央領域及び前記遮光領域に入射する光束を除く光束の一部を透過させる透過領域と
   を有する
   ことを特徴とする走査光学系。
2. 前記中央領域を透過する光束は、前記透過領域を透過する光束と同位相である
   ことを特徴とする請求項１記載の走査光学系。
3. 前記光学素子は、前記遮光領域及び前記透過領域を一組備えている
   ことを特徴とする請求項１又は２記載の走査光学系。
4. 前記遮光領域は、前記中央領域の外側においてこれと隣接し、
   前記透過領域は、前記遮光領域の外側においてこれと隣接している
   ことを特徴とする請求項３記載の走査光学系。
5. 前記遮光領域及び前記透過領域は、前記主走査方向においては、前記中央領域の両側に、それぞれ配置されている
   ことを特徴とする請求項４記載の走査光学系。
6. 前記遮光領域及び前記透過領域は、前記主走査方向においては、前記中央領域を挟む対称位置に、それぞれ配置されている
   ことを特徴とする請求項５記載の走査光学系。
7. 前記光学素子に入射するレーザービームのビーム中心軸に直交する断面は、楕円形状である
   ことを特徴とする請求項３乃至６記載の走査光学系。
8. 前記楕円形の長軸は、前記主走査方向に向けられている
   ことを特徴とする請求項７記載の走査光学系。
9. 前記光学素子に入射するレーザービームのビーム中心軸から前記遮光領域の内縁に至るまでの前記主走査方向における距離をha1とし、当該レーザービームのビーム中心軸から前記遮光領域の外縁に至るまでの距離をha2とし、当該レーザービームの断面形状における前記主走査方向の半径をhmaxとしたとき、以下の条件式(1)、
   0.70＜((ha1+ha2)/2)/hmax＜0.85 ---(1)
   を満足する
   ことを特徴とする請求項３乃至８記載の走査光学系。
10. 前記光学素子は、前記遮光領域及び前記透過領域を複数組備えている
    ことを特徴とする請求項１又は２記載の走査光学系。
11. 前記各遮光領域及び前記各透過領域は、前記中央領域から離れる方向に向かって、交互に配置されている
    ことを特徴とする請求項１０記載の走査光学系。
12. 前記各遮光領域及び前記各透過領域は、前記主走査方向に沿って交互に配置されていることを特徴とする請求項１１記載の走査光学系。
13. 前記各遮光領域及び前記各透過領域は、前記主走査方向において前記中央領域を挟む対称位置に、それぞれ配置されている
    ことを特徴とする請求項１２記載の走査光学系。
14. 前記光学素子に入射するレーザービームのビーム中心軸に直交する断面は、楕円形状である
    ことを特徴とする請求項１０乃至１３記載の走査光学系。
15. 前記楕円形の長軸は、前記主走査方向に向けられている
    ことを特徴とする請求項１４記載の走査光学系。
16. 前記光学素子に入射するレーザービームのビーム中心軸から最も外側にある遮光領域の内縁に至るまでの前記主走査方向における距離をhb1とし、当該レーザービームのビーム中心軸から最も外側にある遮光領域の外縁に至るまでの前記主走査方向における距離をhb2とし、前記レーザービームの断面形状における前記主走査方向の半径をhmaxとしたとき、以下の条件式(2)、
    0.85＜((hb1+hb2)/2)/hmax＜0.95 ---(2)
    を満足する
    ことを特徴とする請求項１０乃至１５記載の走査光学系。
17. 前記光学素子に入射するレーザービームのビーム中心軸から最も内側にある遮光領域の内縁に至るまでの前記主走査方向における距離をhc1とし、当該レーザービームのビーム中心軸から最も内側にある遮光領域の外縁に至るまでの前記主走査方向における距離をhc2としたとき、以下の条件式(3)、
    0.65＜((hc1+hc2)/2)/hmax＜0.75 ---(3)
    を満足する
    ことを特徴とする請求項１６記載の走査光学系。
18. 前記各遮光領域の中で最も内側にある遮光領域のうちの前記レーザービームが入射する領域の面積の総和をSaとし、最も外側にある遮光領域のうちの前記レーザービームが入射する領域の面積の総和をSbとしたとき、以下の条件式(4)、
    0.20＜Sa/(Sa+Sb)＜0.75 ---(4)
    を満足する
    ことを特徴とする請求項１６又は１７記載の走査光学系。
19. 前記遮光領域のうちの前記レーザービームが入射する領域の面積の総和をS'とし、前記レーザービームにおけるビーム中心軸に直交する断面の面積をSとしたとき、以下の条件式(5)、
    0.03 ＜S'/S ＜0.30 ---(5)
    を満たす
    ことを特徴とする請求項１乃至１８の何れかに記載の走査光学系。
20. 前記結像光学系は、反射面を含む光学系である
    ことを特徴とする請求項１乃至１９の何れかに記載の走査光学系。
21. 前記光学素子は、開口絞りとしての遮蔽部分を有し、
    前記中央領域，前記遮光領域及び前記透過領域は、前記光学素子の開口部分に、配置されている
    ことを特徴とする請求項１乃至２０の何れかに記載の走査光学系。
22. 光源から発せられたレーザービームを偏向器によって動的に偏向するとともに、動的に偏向されたレーザービームを結像光学系によって走査対象面上にスポット光として収束させることにより、前記スポット光を前記走査対象面上で主走査方向に沿って走査させる走査光学系を、備えるプリンターであって、
    前記光源と前記偏向器との間の光路上に、光学素子を備え、
    前記光学素子は、
    前記光源から発せられるレーザービームのうちのビーム中心軸及びその近傍の光束を透過させる中央領域と、
    前記中央透過領域の外側に入射する光束の一部を遮蔽する遮光領域と、
    前記中央領域及び前記遮光領域に入射する光束を除く光束の一部を透過させる透過領域と
    を有する
    ことを特徴とするプリンター。

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