JP2005091564A - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 斜入射系で発生する光学性能の劣化を抑え、且つレンズ成型時のレンズ内部の屈折率勾配の発生を抑えることができるコンパクトな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１１と、該光源手段から出射した光束を副走査断面内において偏向手段１４の偏向面１４ａに対して所定の角度で入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面１８上に導光する１以上の光学素子を含む結像光学系１５と、を有する光走査装置であって、該結像光学系を構成する１以上の光学素子は、同一の副走査断面内において、複数の領域に異なった主走査方向の屈折力を有する面を有し、このうち１つの屈折力を有する領域を該入射光学系からの光束が通過し、他の屈折力を有する領域には該偏向面で偏向された光束が入射すること。
【選択図】 図１

Description

本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に光源手段から射出した光束を副走査断面内において所定の角度で光偏向器に入射させ、該光偏向器で偏向反射された光束を被走査面上に導光して画像情報を記録するようにした、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等の画像形成装置に好適なものである。

近年、レーザービームプリンタやデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ等の画像形成装置に用いられる光走査装置においては、装置の高速化、或いは高解像度化に対応するべく、偏向手段として小径ながら多数の反射面（偏向面）を有するポリゴンミラーを用いたオーバーフィルド走査光学系（以下「ＯＦＳ走査光学系」とも称す。）が利用されてきている（例えば特許文献1参照）。

オーバーフィルド走査光学系ではポリゴンミラーのサイズを大とすることなく多面化ができるため、該ポリゴンミラーを駆動するモータの負荷を軽くしつつ高速な走査が可能となる。

また装置全体をコンパクトにするためには、(1)走査レンズ系を単レンズで構成する、(2)走査レンズ系を広画角対応にして光偏向器側に近づけて外形を小径化する、(3)光路長を短く構成する、等で対応されてきた。

但し、ＯＦＳ走査光学系を採用する場合、通常は主走査平面外（副走査断面内）から光偏向器の偏向面へ入射させる、所謂斜入射系として構成されるが、被走査面（像面）上の光量均一化のためには、主走査断面内において該偏向面に対して正面から光束を入射させることが望ましい。
特開２００１−２１８２２

ここで小型化に向けて走査レンズ系と光偏向器との間を短い構成で考える場合、偏向面で偏向され被走査面へ向かう光束を入射光学系の構成要素で遮光しないようにするために斜入射角を必要十分に取って回避しなければならないが、斜入射角を大きくとると走査線の湾曲が発生する。

そこで偏向面への入射前の光学系と、偏向面との距離を長く取って、斜入射角を小さく設定することも可能であるが、偏向面への入射前の光路長が長くなると装置全体が大型化してしまう。

一方、走査レンズ系を構成するレンズの副走査方向の幅を短く設定して、偏向面までの入射光束が走査レンズ内部を通過しない構成として偏向面への入射光束が通りやすいようにすることもできるが、その場合はレンズ成形時にレンズ中央部から周辺部にかけておこる屈折率勾配（以下「ＧＩ」とも称す。）の影響が出易く光学性能が劣化するため、あまり副走査方向に短くできないという事情がある。

また周囲温度の変化など環境に変動があると、例えば走査レンズ系に光学樹脂レンズを用いていると、特に主走査方向の倍率変化が問題となり、更に前述のように偏向反射前後で同一レンズを２回通過する、所謂ダブルパスでのＯＦＳ走査光学系ではその影響が大きい。

現実としては副走査方向にある程度の幅を与え、偏向面への入射光束が遮光されないように走査レンズ系と光偏向器との間の距離をとらざるを得ず、これが小型化の障害となっていた。

本発明は斜入射系で発生する光学性能の劣化を抑え、且つレンズ成型時のレンズ内部の屈折率勾配の発生を抑えることができるコンパクトな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とする。

請求項１の発明の光走査装置は、
光源手段と、該光源手段から出射した光束を副走査断面内において偏向手段の偏向面に対して所定の角度で入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する１以上の光学素子を含む結像光学系と、を有する光走査装置であって、
該結像光学系を構成する１以上の光学素子は、同一の副走査断面内において、複数の領域に異なった主走査方向の屈折力を有する面を有し、このうち１つの屈折力を有する領域を該入射光学系からの光束が通過し、他の屈折力を有する領域には該偏向面で偏向された光束が入射することを特徴としている。

請求項２の発明は請求項１の発明において、
前記１以上の光学素子の前記入射光学系からの光束が通過する位置における主走査方向の屈折力はゼロもしくは略ゼロであることを特徴としている。

請求項３の発明は請求項１の発明において、
前記１以上の光学素子の前記入射光学系からの光束が入射する面又は出射する面、あるいは双方は平面であり、該平面の光束が通過する位置に回折格子が施されていることを特徴としている。

請求項４の発明は請求項１の発明において、
前記１以上の光学素子は、同一副走査断面内において前記入射光学系からの光束が通過する領域と、それとは別の該偏向面で偏向された光束が入射する領とを有し、前記２つの領域の主走査断面内の屈折力は互いに異なっていることを特徴としている。

請求項５の発明は請求項４の発明において、
前記同一副走査断面内において前記入射光学系からの光束が通過する領域の屈折力はゼロもしくは略ゼロであり、前記別の該偏向面で偏向された光束が入射する領域における主走査断面内の屈折力は、前記結像光学系を構成する他の光学素子の屈折力と合成され、ｆθ特性を有するように設定されていることを特徴としている。

請求項６の発明は請求項１の発明において、
前記１以上の光学素子の前記入射光学系からの光束が入射する面又は出射面、あるいは双方の面が平面であることを特徴としている。

請求項７の発明の光走査装置は、
光源手段と、該光源手段から出射した光束を副走査断面内において偏向手段の偏向面に対して所定の角度で入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する１以上の光学素子を含む結像光学系と、を有する光走査装置であって、
該結像光学系を構成する１以上の光学素子は、同一副走査断面内において、該入射光学系からの光束が前記光学素子の切り欠かれた領域を通過するよう構成され、また該偏向面で偏向された光束が通過する領域を有していることを特徴としている。

請求項８の発明の光走査装置は、
光源手段と、該光源手段から出射した光束を副走査断面内において偏向手段の偏向面に対して所定の角度で入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する１以上の光学素子を含む結像光学系と、を有する光走査装置であって、
該結像光学系を構成する１以上の光学素子は、該偏向面で偏向された光束を被走査面上に導くために使用される有効領域外に、該入射光学系からの光束を該偏向面へ導くための反射部と、該偏向面で偏向された光束が通過する面を有していることを特徴としている。

請求項９の発明は請求項８の発明において、
前記反射部は金属蒸着を施した反射面であることを特徴としている。

請求項１０の発明は請求項８の発明において、
前記反射部は誘電体蒸着膜で構成された反射面であることを特徴としている。

請求項１１の発明の光走査装置は、
光源手段と、該光源手段から出射した光束を副走査断面内において偏向手段の偏向面に対して所定の角度で入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する１以上の光学素子を含む結像光学系と、を有する光走査装置であって、
該結像光学系を構成する１以上の光学素子は、該偏向面で偏向された光束を被走査面上に導くために使用される有効領域の一部、もしくは該有効領域外の一部に、該入射光学系からの光束を該偏向面へ導くための副走査断面内に屈折力を有する面と、該偏向面で偏向された光束が通過する面を有していることを特徴としている。

請求項１２の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至１１の何れか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴としている。

請求項１３の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至１１の何れか１項に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴としている。

請求項１４の発明のカラー画像形成装置は、
各々が請求項１乃至１１の何れか１項に記載の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴としている。

請求項１５の発明は請求項１４の発明において、
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴としている。

本発明によれば前述の如く斜入射系で構成される光走査装置において結像光学系を構成する第１の走査レンズの性能や形状等を適切に設定することにより、
(1)走査レンズを回避するための大きい斜入射角をとる必要がないため、斜入射で発生する光学性能の劣化を抑えることが可能であり、且つ副走査方向に必要十分な厚みを確保することができるため、レンズ成型時のレンズ内部の屈折率勾配の発生を抑えることができる、
(2)パワーを有する面を通過させる回数を減らすことが可能になるため、環境変動により光学性能が変動してもその影響を小さく抑えることができる、
(3)走査レンズの一部に反射部を設けて入射光束を偏向面へ向けることができるので構成レイアウトを考える上での自由度が向上する、
等の効果を得ることができる光走査装置を達成することができる。

更にこのように簡単な構成で光学性能を劣化させることなくコンパクトな光走査装置を構成できるので装置全体の大きさを抑えた高性能な画像形成装置の提供が可能となる。

図１は本発明の実施例１の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図２は図１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図３Ａは図１、図２に示した第１の走査レンズの要部斜視図、図３Ｂはポリゴンミラーから第１の走査レンズまでの副走査断面図である。

ここで、主走査方向とは偏向手段の回転軸及び結像光学系の光軸に垂直な方向（偏向手段で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）を示し、副走査方向とは偏向手段の回転軸と平行な方向を示す。また主走査断面とは主走査方向に平行で結像光学系の光軸を含む平面を示す。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面を示す。

同図において１１は光源手段であり、２つの発光点１１ａ，１１ｂを有するマルチレーザ光源より成っている。１２は共通のコリメーターレンズであり、光源手段１１より出射された２つの光束を略平行光束（もしくは発散光束もしくは収束光束）に変換している。１３はシリンドリカルレンズであり、副走査断面内にのみ所定のパワーを有しており、コリメーターレンズ１２を通過した２つの光束を副走査断面内で後述するポリゴンミラー１４の偏向面（反射面）１４ａにほぼ主走査方向に長い線像として結像させている。１６は折り返しミラーであり、シリンドリカルレンズ１３を通過した２つの光束をポリゴンミラー１４側へ反射させている。尚、コリメーターレンズ１２、シリンドリカルレンズ１３、折り返しミラー１６等の各要素は入射光学系の一要素を構成している。

１４は偏向手段としての光偏向器であり、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。

本実施例では光源手段１１から出射した２つの光束を主走査断面内においてポリゴンミラー１４の偏向面１４ａの幅よりも広い光束幅で偏向面１４ａに入射させているオーバーフィルド光学系（ＯＦＳ光学系）となっている。

尚、ポリゴンミラー１４の大きさによって入射する主走査方向の光束幅を決定するわけであるが、必要であればコリメーターレンズ１２の他に凹レンズ、凸レンズなどの組合せで主走査方向の光束を拡大する光学系を挿入しても良い。

１５は集光機能とｆθ特性とを有する結像光学系としての走査レンズ系（ｆθレンズ系）であり、光学樹脂（プラスチック）より成る第１、第２の２枚の光学素子（走査レンズ）１５ａ，１５ｂを有しており、ポリゴンミラー１４によって偏向反射された画像情報に基づく２つの光束を主走査断面内において被走査面としての感光ドラム面１８上に結像させ、かつ副走査断面内においてポリゴンミラー１４の偏向面１４ａと感光ドラム面１８との間を光学的に略共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。

本実施例における第１の走査レンズ１５ａは同一の副走査断面内において、複数の主走査方向の屈折力を有するように構成され、それぞれに入射光学系からの入射光束と、偏向面で偏向走査される光束が入射する所謂ダブルパスとなっている。

１７は検知部であり、本装置の発光タイミングを検知している。本実施例ではポリゴンミラー１４の回転により走査光がこの検知部１７に入射した際、複数ビームの発光タイミングを検知して検知信号を発し、光源手段の発光制御部（不図示）へ信号をフィードバックすることで発光を制御している。

本実施例において光源手段１１から出射された２つの光束はコリメーターレンズ１２によって略平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ１３に入射している。ここでシリンドリカルレンズ１３に入射した略平行光束は副走査断面内において収束光とされして折り返しミラー１６を介してポリゴンミラー１４の偏向面１４ａに対して所定の角度で斜入射し、該偏向面１４ａ近傍にほぼ線像(主走査方向に長手の線像)として結像している（斜入射光学系）。

このとき折り返しミラー１６によって折り返された光束は、図３Ａに示す第１の走査レンズ１５ａを通過するが、該第１の走査レンズ１５ａは図３Ｂに示すように光束が通過する両面１５ａ−ａ、１５ａ−ｂの領域の一部（光軸Ｌに対して下方部）に平面部１５ａ−ｃ１、１５ａ−ｃ２が各々設けられている。

即ち、第１の走査レンズ１５ａの入射光学系からの光束が通過する位置における主走査方向の屈折力はゼロ（もしくは略ゼロ）である。ここで略ゼロとは走査レンズ系１５の焦点距離の２倍以上をいう。

よって折り返しミラー１６で折り返された光束は、この平面部１５ａ-ｃ２からレンズ内部を通過し、平面部１５ａ-ｃ１から射出して偏向面１４ａに到達するため、入射側からこの第１の走査レンズ１５ａに入射する場合においては、主走査断面内および副走査断面内共に収束や発散などの影響を受けず拡がり角を維持したままで通過することとなり、走査レンズ系１５を回避する場合に比べて斜入射角度を大幅に小さく設定することができる。

一方、主走査断面内における光束はそのままの状態で折り返しミラー１６を介して第１の走査レンズ１５ａを通過し、ポリゴンミラー１４の偏向角の中央、もしくは略中央から偏向面１４ａに対し平行光束の状態で入射している（正面入射）。

そしてポリゴンミラー１４の偏向面１４ａで偏向反射された２つの光束は図３Ｂに示すように第１の走査レンズ１５ａの光走査に使用される領域（光軸Ｌに対して上方部）を通過し、第２の走査レンズ１５ｂを介して感光ドラム面１８上に導光される。

この第１の走査レンズ１５ａの光走査に使用される領域はｆθ性能やスポット結像性能について良好に補正される形状に最適化されている。

そしてポリゴンミラー１４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１８上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面１８上に画像記録を行なっている。

このように本実施例では上記の如く第１の走査レンズ１５ａに同一の副走査断面内において、主走査方向に異なる複数の屈折力をもつ領域を設けている。ここで複数の主走査方向の屈折力を有する領域は、互いに連続または不連続に形成されている。このような１つのレンズの同一の副走査断面内で複数の効果を有する形状を形成する手段としては、射出成形を行う光学樹脂を材料としたレンズであれば容易に製作できる。

尚、第１の走査レンズ１５ａの平面部１５ａ-ｃ１（１５ａ-ｃ２）の大きさは、レンズ面１５ａ-ａ（１５ａ-ｂ）の全体に及ばなくとも入射光束が通過する光束の領域の一部分のみに形成すれば良い。

また本実施例では第１の走査レンズ１５ａの両レンズ面１５ａ-ａ、１５ａ-ｂに夫々平面部１５ａ-ｃ１、１５ａ-ｃ２を形成したが、これに限らず、どちらか一方のみでも良い。

また副走査方向のレンズ厚（高さ）を薄くすると前述した如くレンズ成形時に副走査方向に急激な屈折率勾配（ＧＩ）が起きて光学性能の劣化が問題点となるが、本実施例による構成によれば副走査方向の高さを必要充分に得ているので、より安定した光学性能が得られるレンズとして成形できる。

更に周囲温度が変化した場合には光学樹脂の屈折率が変化してパワーが変化してしまう問題点があるが、本実施例では偏向面への入射側の光路をパワーを持たない平面部で構成しているため、第１の走査レンズ１５ａを前記の如く２回通過した場合に比べて、周囲温度が変化した際の光学樹脂の屈折率変化の影響は半分で済み、より安定した光走査装置を提供することが可能となる。

このように本実施例では上記の如く結像光学系を構成する第１の走査レンズ１５ａに同一の副走査断面内において、主走査方向に異なる複数の屈折力をもつ領域を設けることにより、レンズ成形時における屈折率勾配の発生を抑えつつ、且つ偏向面への入射光束を遮光しないレンズ形状を可能としており、更に環境変動に対して光学性能の劣化を抑制する構成により、安定した光学性能を得ている。

尚、本実施例においては光源手段を複数の発光点（レーザ素子）を有するマルチレーザ光源を用いているが、これに限定されることはなく、単一あるいは複数の発光点を有するレーザを複数並べ、それに対応したコリメーターレンズ、シリンドリカルレンズを必要数だけ配置した構成としてもよい。配置の形態としては偏向面に対して各レーザ素子を開き角を成して配置した放射配置や、各レーザ素子から射出した光束をプリズムやミラーで合成する系などで構成すればよい。

また本実施例では走査レンズ系１５を２枚のレンズより構成したが、これに限らず、例えば単一もしくは３枚以上のレンズより構成しても良い。また本実施例では走査レンズ系１５をレンズより構成したが、これに限らず、回折光学素子で構成しても良い。

図４Ａは本発明の実施例２の第１の走査レンズの要部斜視図、図４Ｂはポリゴンミラーから第１の走査レンズまでの副走査断面図である。図４Ａ，Ｂにおいて図３Ａ，Ｂに示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、実施例１に示した第１の走査レンズ１５ａの平面部１５ａ−ｃを切り欠き部１５ａ-ｄとして形成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

尚、第２の走査レンズ１５ｂに上記と同様の切り欠き部を設けても良い。

即ち、耐環境という点に関しては図３Ａ，Ｂに示したように平面部１５ａ-ｃを図４Ａ，Ｂに示すように切り欠き部１５ａ-ｄとし、面のパワーもなく平行平面を通過する際の光路シフトさえも起きないようにすれば、その影響をより低減させることができる。

この際も切り欠き部１５ａ-ｄを第１の走査レンズ１５ａの一部のみに施せば、全体を副走査方向に短くすることもないので、屈折率勾配（ＧＩ）の影響による問題も起きないのは実施例１と同様である。

尚、切り欠き部１５ａ-ｄは射出成形時に元々切り欠いた構造で成形しても良く、あるいは成形後に切削等により切り抜いても良い。

図５Ａは本発明の実施例３の第１の走査レンズの要部斜視図、図５Ｂはポリゴンミラーから第１の走査レンズまでの副走査断面図である。図５Ａ，Ｂにおいて図３Ａ，Ｂに示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、実施例１に示した平面部１５ａ−ｃの一部であって光束が通過する位置に回折格子（回折格子部）１５ａ−ｅを施したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、本実施例では図５Ａ，Ｂに示すように光偏向器への入射経路中に光束が通過する平面部１５ａ−ｃの一部に回折格子１５ａ−ｅを施すことにより、更に環境変動に対して積極的に補正している。

本実施例では図５Ｂに示すように、この回折格子１５ａ-ｅは主走査方向に対してパワーを有しており、これにより走査レンズが温度等の変化があった場合の屈折率変動で移動するピントを補正している。即ち、温度上昇と共に材料の光学樹脂の屈折率は低くなり、そのためピントは伸びて被走査面よりも後ろ側に像を結ぶ。また同じく温度上昇と共に光源手段である半導体レーザの発振波長が長くなるため、その波長変化に応じて回折格子によるピントは短くなる。これら２つの光学的作用を利用して、被走査面上でのピントが移動しないように回折格子のパワーを適切に設定しておけば、環境変動があった場合でもピントの変化は極力抑えられ、安定して光学性能を維持することができる。

尚、本実施例では回折格子１５ａ−ｅを偏向面への入射光束が通過する領域の一部に施したが、これに限定されることはなく、例えば入射光束が通過する領域を含む全面に施しても良いし、必要があれば副走査方向に対してもパワーを持たせることもできる。

図６Ａは本発明の実施例４の第１の走査レンズの要部斜視図、図６Ｂはポリゴンミラーから第１の走査レンズまでの副走査断面図である。図６Ａ，Ｂにおいて図３Ａ，Ｂに示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、偏向面への入射側に利用する部分のトータルパワーを略ゼロとし、偏向面から被走査面へ向かう光束で利用する部分のトータルパワーとは同一副走査面内で異なるように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例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、本実施例では第１の走査レンズ１５ａの光軸Ｌに対して副走査方向の下半分の領域は偏向面への入射側で使用され、上半分の領域は偏向面で偏向反射後の被走査面への結像側で使用される。本実施例では折り返しミラー１６によって折り返された光束が図６Ｂに示すように第１の走査レンズ１５ａの入射部１５ａ-ｆより入射し、射出部１５ａ-ｇから射出する構成となっている。

この入射部１５ａ-ｆおよび射出部１５ａ-ｇは共に主走査断面内のパワーはゼロ（ノンパワー）または略ゼロ（走査レンズ系の焦点距離の２倍以上）のシリンドリカル面である。よって光束は走査レンズ１５ａの下方を通過する際、主走査方向に屈折作用を受けない。副走査断面内では偏向面上で結像するパワーが与えられており、入射光学系から射出された光束を副走査断面内において偏向面上で結像させている。

そして偏向面１４ａで偏向反射された光束は図６Ｂに示すように第１の走査レンズ１５ａの入射部１５ａ-ｈより入射し、射出部１５ａ-ｉから射出して被走査面方向へ向かう。

光軸Ｌに対して上方の入射部１５ａ-ｈおよび射出部１５ａ-ｉは下方の入射部１５ａ-ｆおよび射出部１５ａ-ｇとは主走査断面内および副走査断面内で共に異なったパワーを有しており、主走査断面内においては入射部１５ａ-ｆおよび射出部１５ａ-ｇが合わせてノンパワーなのに対し、入射部１５ａ-ｈおよび射出部１５ａ-ｉでは第１、第２の走査レンズ１５ａ、１５ｂの２つのレンズ構成においてｆθ特性および結像特性を有するように設定されている。

また副走査断面内においては偏向面１４ａと被走査面１８とが所定の倍率を持って共役関係になるように偏向面１４ａ上に収束された光束を被走査面１８上に結像させる、所謂面倒れ補正系の光学性能を有している。

尚、入射側の主走査断面内のパワーをノンパワー（もしくは略ゼロ）にする手法としては、例えば図７，図８に示すように両レンズ面共に主走査断面内において曲率を持たない構成とすれば良い。

図７、図８においては入射側の光束をノンパワー部１５ａ−ｐを通過させることによって斜入射角を小さくして装置全体の小型化を図っている。図９は図７，図８の副走査断面図である。尚、図７，図８、図９において図３Ａ，Ｂに示した要素と同一要素には同符番を付している。

図１０、図１１は各々本発明の実施例５のポリゴンミラーから第１の走査レンズまでの副走査断面図である。図１０、図１１において図３Ｂに示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において前述の実施例１と異なる点はポリゴンミラー１４で偏向された光束を被走査面１８へ導光する第１の走査レンズ１５ａの有効領域外に、入射光学系からの光束を偏向面へ導くための反射部１５ａ−ｊ（１５ａ−ｌ）を設けたことである。

前述した各実施例では斜入射角を小さくする手段として、入射側の光束を切り欠き部もしくは平面部等を通過させることによって、該斜入射角を小さくしたが、本実施例では走査レンズの有効領域外に反射部を設け、該走査レンズによる遮光から回避させる手段を取り入れることにより、該斜入射角を小さくして斜入射系で発生する光学性能の劣化を抑えている。その他の構成及び光学的作用は実施例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、図１０では光源手段から射出された光束をコリメーターレンズ、シリンドリカルレンズ等で光束を整形した後、走査レンズ１５ａに対し副走査方向から垂直に反射部１５ａ-ｊ部に入射させている。反射部１５ａ-ｊにより反射された光束は偏向面１４ａへ向かい、また走査レンズ１５ａに戻り、光偏向器１４の回転により走査を行う。

反射部１５ａ-ｊは鏡面とされたレンズ表面にアルミニウムなどの金属の蒸着による反射膜で構成されるが、誘電体物質を蒸着して構成しても同じ効果が得られる。

また装置の構成によっては図１０に示すように副走査方向下方から入射させることが困難である場合には、例えば図１１に示すように副走査方向上部から入射させることも可能である。

図１１に示した構成を上下逆さまに構成してもよいが、ここでは走査レンズ１５ａの上部平面部１５ａ−ｋを鏡面とし、下部平面部に反射部１５ａ−ｌを設けている。

図１１における反射部１５ａ−ｌは図１０の反射部１５ａ-ｊと同じく金属膜による反射面として構成される。図１１においては入射光学系から射出された光束は副走査方向上方から垂直に鏡面１５ａ-ｋに入射してそのまま走査レンズ１５ａ内部を進み、反射部１５ａ−ｌで反射された後に偏向面１４ａに向かう。

このように本実施例では上述した手段により、より入射光学系の配置に自由度を持たせることができ、これにより装置全体の構成をコンパクトにすることができる。

図１２は本発明の実施例６のポリゴンミラーから第１の走査レンズまでの副走査断面図である。同図において図３Ｂに示した要素と同一要素には同符番を付している。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、ポリゴンミラー１４で偏向された光束を被走査面１８へ導光する第１の走査レンズ１５ａの有効領域の一部、もしくは有効領域外（走査に使用されない一部の領域）に入射光学系からの光束を偏向面へ導くための副走査断面内に屈折力を有する面を設け、入射光学系のシリンドリカルレンズ１３を省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例１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、本実施例では入射光束が走査レンズ１５ａの屈折部１５ａ-ｍに入射するように構成している。この屈折部１５ａ-ｍは走査レンズ１５ａの一部で構成された副走査断面内にのみパワーを有する面であり、光走査に使用される領域とは異なるパワーを有し、これまで述べてきた各実施例に配置していた副走査断面内にパワーを有するシリンドリカルレンズ１３に対応する機能を持たせており、その代わりにシリンドリカルレンズ１３を排除している。そのため第１の走査レンズ１５ａに入射する光束は主走査断面内および副走査断面内共に平行光束であり、屈折部１５ａ-ｍ、更に出射側の屈折部１５ａ-ｎにより副走査断面内で収束され、偏向面１４ａ上に焦線を結ぶ。

この屈折部の効果として、該屈折部において入射光束は副走査方向に折り曲げることができるので、偏向面への斜入射角を小さく抑えながらも入射光学系からの斜入射角を大きく設定することができ、構成の自由度を向上させることができる。

［画像形成装置］
図１３は、本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７からコードデータDｃが入力する。このコードデータDｃは、装置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）Dｉに変換される。この画像データDｉは、実施例１〜６のいずれかに示した構成を有する光走査ユニット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Dｉ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、前記光走査ユニット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Dｉ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、上記光ビーム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１５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、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図１３において左側）の定着器へと搬送される。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とで構成されており、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を画像形成装置の外に排出せしめる。

図１３においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの制御を行う。

［カラー画像形成装置］
図１４は本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、光走査装置を４個並べ各々並行して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。図１４において、２６０はカラー画像形成装置、２１１，２１２，２１３，２１４は各々実施例１〜６に示したいずれかの構成を有する光走査装置、２２１，２２２，２２３，２２４は各々像担持体としての感光ドラム、２３１，２３２，２３３，２３４は各々現像器、２５１は搬送ベルトである。

図１４において、カラー画像形成装置２６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器２５２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ２５３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データは、それぞれ光走査装置２１１，２１２，２１３，２１４に入力される。そして、これらの光走査装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム２４１，２４２，２４３，２４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２２１，２２２，２２３，２２４の感光面が主走査方向に走査される。

本実施態様におけるカラー画像形成装置は光走査装置（２１１，２１２，２１３，２１４）を４個並べ、各々がＣ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応し、各々平行して感光ドラム２２１，２２２，２２３，２２４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。

本実施態様におけるカラー画像形成装置は上述の如く４つの光走査装置２１１，２１２，２１３，２１４により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム２２１，２２２，２２３，２２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。

前記外部機器２５２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２６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。

本発明の実施例１の主走査断面図 本発明の実施例１の副走査断面図 本発明の実施例１の走査レンズの要部斜視図 本発明の実施例１の走査レンズの副走査断面図 本発明の実施例２の走査レンズの要部斜視図 本発明の実施例２の走査レンズの副走査断面図 本発明の実施例３の走査レンズの要部斜視図 本発明の実施例３の走査レンズの副走査断面図 本発明の実施例４の走査レンズの要部斜視図 本発明の実施例４の走査レンズの副走査断面図 本発明の実施例４の走査レンズの要部斜視図 本発明の実施例４の走査レンズの要部斜視図 本発明の実施例４の走査レンズの副走査断面図 本発明の実施例５の走査レンズの副走査断面図 本発明の実施例５の走査レンズの副走査断面図 本発明の実施例６の走査レンズの副走査断面図 本発明の画像形成装置の要部断面図 本発明のカラー画像形成装置の要部断面図

符号の説明

１１ 光源手段
１２ コリメータ−レンズ
１３ シリンドリカルレンズ
１４ 偏向手段
１４ａ 偏向面
１５ 走査レンズ系
１５ａ−ｃ 平面部
１５ａ−ｄ 切り欠き部
１５ａ−ｅ 回折格子部
１５ａ−ｊ，１５ａ−ｌ 反射部
１６ 折り返しミラー
１７ 検知部
１８ 被走査面
１００ 光走査装置
１０１ 感光ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 光ビーム
１０４ 画像形成装置
１０７ 現像装置
１０８ 転写ローラ
１０９ 用紙カセット
１１０ 給紙ローラ
１１１ プリンタコントローラ
１１２ 転写材（用紙）
１１３ 定着ローラ
１１４ 加圧ローラ
１１５ モータ
１１６ 排紙ローラ
１１７ 外部機器
２１１、２１２、２１３、２１４ 光走査装置
２２１、２２２、２２３、２２４ 像担持体（感光ドラム）
２３１、２３２、２３３、２３４ 現像器
２４１、２４２、２４３、２４４ 光ビーム
２５１ 搬送ベルト
２５２ 外部機器
２５３ プリンタコントローラ
２６０ カラー画像形成装置

Claims (15)

1. 光源手段と、該光源手段から出射した光束を副走査断面内において偏向手段の偏向面に対して所定の角度で入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する１以上の光学素子を含む結像光学系と、を有する光走査装置であって、
   該結像光学系を構成する１以上の光学素子は、同一の副走査断面内において、複数の領域に異なった主走査方向の屈折力を有する面を有し、このうち１つの屈折力を有する領域を該入射光学系からの光束が通過し、他の屈折力を有する領域には該偏向面で偏向された光束が入射することを特徴とする光走査装置。
2. 前記１以上の光学素子の前記入射光学系からの光束が通過する位置における主走査方向の屈折力はゼロもしくは略ゼロであることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記１以上の光学素子の前記入射光学系からの光束が入射する面又は出射する面、あるいは双方は平面であり、該平面の光束が通過する位置に回折格子が施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。
4. 前記１以上の光学素子は、同一副走査断面内において前記入射光学系からの光束が通過する領域と、それとは別の該偏向面で偏向された光束が入射する領域とを有し、前記２つの領域の主走査断面内の屈折力は互いに異なっていることを特徴とする請求項１記載の光走査装置
5. 前記同一副走査断面内において前記入射光学系からの光束が通過する領域の屈折力はゼロもしくは略ゼロであり、前記別の該偏向面で偏向された光束が入射する領域における主走査断面内の屈折力は、前記結像光学系を構成する他の光学素子の屈折力と合成され、ｆθ特性を有するように設定されていることを特徴とする特徴とする請求項４記載の光走査装置
6. 前記１以上の光学素子の前記入射光学系からの光束が入射する面又は出射面、あるいは双方の面が平面であることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
7. 光源手段と、該光源手段から出射した光束を副走査断面内において偏向手段の偏向面に対して所定の角度で入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する１以上の光学素子を含む結像光学系と、を有する光走査装置であって、
   該結像光学系を構成する１以上の光学素子は、同一副走査断面内において、該入射光学系からの光束が前記光学素子の切り欠かれた領域を通過するよう構成され、また該偏向面で偏向された光束が通過する領域を有していることを特徴とする光走査装置。
8. 光源手段と、該光源手段から出射した光束を副走査断面内において偏向手段の偏向面に対して所定の角度で入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する１以上の光学素子を含む結像光学系と、を有する光走査装置であって、
   該結像光学系を構成する１以上の光学素子は、該偏向面で偏向された光束を被走査面上に導くために使用される有効領域外に、該入射光学系からの光束を該偏向面へ導くための反射部と、該偏向面で偏向された光束が通過する面を有していることを特徴とする光走査装置。
9. 前記反射部は金属蒸着を施した反射面であることを特徴とする請求項８記載の光走査装置。
10. 前記反射部は誘電体蒸着膜で構成された反射面であることを特徴とする請求項８記載の光走査装置。
11. 光源手段と、該光源手段から出射した光束を副走査断面内において偏向手段の偏向面に対して所定の角度で入射させる入射光学系と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面上に導光する１以上の光学素子を含む結像光学系と、を有する光走査装置であって、
    該結像光学系を構成する１以上の光学素子は、該偏向面で偏向された光束を被走査面上に導くために使用される有効領域の一部、もしくは該有効領域外の一部に、該入射光学系からの光束を該偏向面へ導くための副走査断面内に屈折力を有する面と、該偏向面で偏向された光束が通過する面を有していることを特徴とする光走査装置。
12. 請求項１乃至１１の何れか１項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記光走査装置で走査された光ビームによって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを有することを特徴とする画像形成装置。
13. 請求項１乃至１１の何れか１項に記載の光走査装置と、外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴とする画像形成装置。
14. 各々が請求項１乃至１１の何れか１項に記載の光走査装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴とするカラー画像形成装置。
15. 外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴とする請求項１４記載のカラー画像形成装置。