JP2005338459A - 光偏向器、光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回転数を増加させることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができる光偏向器を提供することを目的とする。
【解決手段】光偏向器１２２の凹状円筒曲面ミラー１４１の形状は凹状円筒曲面とする。必要な画角をα、実際の平面ミラーでの画角をβとしたとき画角倍率ηをη＝α／βと定義し、平面ミラーの外接半径をｒ０とした場合に、凹状円筒曲面ミラー（反射面１４１）の曲率半径ｒをｒ＝ｒ０×１／（η−１）を演算して得られる値に設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、光源から射出される光ビームを複数の反射面によって偏向走査することにより、当該光ビームを潜像形成用の感光体に向けて照射する光偏向器、その光偏向器を備えた光走査装置、およびその光走査装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、光学系の構成を簡易とし構成部品点数を削減するために、反射面を凹状曲面で構成したミラー反射型光偏向器を備えた光ビーム走査装置が提案されている（特許文献１参照）。

図１３および図１４は、（特許文献１）に開示されている光ビーム走査装置を示したものであり、図１３は従来の光走査装置を示す構成図であり、図１４は従来の光走査装置を示す構成図である。

図１３および図１４において、複数の光源２９ａ〜２９ｃから出力されたレーザ光９Ｒ、９Ｇ、９Ｂは、対応する光変調器３０ａ〜３０ｃによって画像情報に基づいて強度変調される。

光変調器３０ａによって変調された赤色のレーザ光９Ｒは、全反射ミラー２３によって反射された後、ハーフミラー３１ｂ、３１ｃを介してポリゴンミラー２２に入射する。

また、光変調器３０ｂによって変調された緑色のレーザ光９Ｇは、ハーフミラー３１ｂによって反射された後、ハーフミラー３１ｃを介してポリゴンミラー２２に入射する。

さらに、光変調器３０ｃによって変調された青色のレーザ光９Ｂはハーフミラー３１ｃを介してポリゴンミラー２２に入射する。

この結果、ポリゴンミラー２２の反射面４１には、赤色のレーザ光９Ｒ、緑色のレーザ光９Ｇおよび青色のレーザ光９Ｂが所定の割合で合成されたレーザ光９として入射する。

ポリゴンミラー２２に入射したレーザ光９は、モータ２８の駆動作用下に矢印Ｃの方向に高速で回転する反射面４１によって反射偏向され、フィルムＦ上を矢印Ａの方向に主走査する。フィルムＦは搬送機構（図示せず）によって矢印Ｂの方向に副走査搬送されている。従って、フィルムＦ上にはレーザ光９によりカラー画像情報が二次的に形成されることになる。

ポリゴンミラー２２の反射面４１は、凹状曲面に形成されているため集光性を有している。従って、レーザ光９はこの反射面４１によって反射されることにより集光され、フィルムＦ上に所望の直径のビームスポットを形成することになる。この場合、反射面４１の曲面形状を走査レンズ（図示せず）に対応した非球面にすれば、反射面４１によって反射されたレーザ光９は、球面収差が除去された状態でフィルムＦ上を主走査方向（矢印Ａの方向）に等速で走査されることになる。

すなわち、反射面４１は集光特性および等速直線走査性を兼備するため、ポリゴンミラー２２とフィルムＦとの間に走査レンズ（図示せず）等の光学素子を配置する必要がなくなる。この結果、光ビーム走査装置を構成する構成部品の部品点数を削減することができ、またそれに伴って装置の組立工数を削減できるので、当該装置が安価になると共に、当
該装置の組立も容易となる。

また、上述した光ビーム走査装置以外の光走査系としては、投光光学系用のポリゴンミラーを備えた光学読取装置が知られている（特許文献２参照）。

この投光光学系用のポリゴンミラーにおいては、ポリゴンミラーの各反射面を凹状若しくは凸状に形成することにより、ポリゴンミラーの各反射面を凹面鏡若しくは凸面鏡としても機能させことができるようになっており、その曲率を変更させることにより、投光光学距離を自在に伸縮でき、投光レンズと組合せることにより、焦点深度を自在に変更することもできる。
特開昭６４−５００１０号公報 特開平０６−１１０００１号公報

しかしながら、上記（特許文献１）に開示された技術では、所望のビームスポットを得るためのポリゴンミラー２２における反射面４１の形状、すなわち凹状曲面形状の具体的な、たとえば曲率半径などが明確に示されておらず、実施が極めて困難であった。

一般に、反射面が平面の光偏向器（ポリゴンミラー）を用いた光走査装置では、高速印字対応および高解像度対応のために光偏向器の回転数を多くしている。つまり光偏向器の回転を高速化している。

ここで、印字速度をＶｐ（ｍｍ／ｓ）、解像度をｄｐｉ（ｄｏｔ／ｉｎｃｈ）、光偏向器のミラー面数をｎ（面）とすると、光偏向器の回転数ｒｐｍ（ｒｏｔａｔｉｏｎ／ｍｉｎｕｔｅ）は、ｒｐｍ＝ｄｐｉ／２５．４（ｍｍ／ｉｎｃｈ）×Ｖｐ（ｍｍ／ｓ）×６０（ｓｅｃｏｎｄ）／ｎ（面）で示される。

例えば、印字速度を１００［ｍｍ／ｓ］、解像度を６００［ｄｐｉ］、ミラー面数を６面とすると、光偏向器の回転数は２３６２２［ｒｐｍ］となる。ここで、機能を向上させるために印字速度を１．５倍の１５０［ｍｍ／ｓ］にした場合には、光偏向器の回転数は３５４３３［ｒｐｍ］になる。さらに機能を上げるために解像度を２倍の１２００［ｄｐｉ］に向上させた場合には、光偏向器の回転数は７０８６６［ｒｐｍ］になり、光偏向器は高速回転となってしまう。

このように光偏向器を高速で回転させると、高速回転に伴う光偏向器のミラーの風切り音による騒音の増大や、消費電流の増加を招いてしまうという課題があった。

このような問題を回避するために従来においては、ミラー面数の多面化が実施されている。上述した例の場合では、ミラーの面数を６面から１２面に変更することにより、光偏向器の回転数は７０８６６［ｒｐｍ］の半分の３５４３３［ｒｐｍ］に下げることができる。しかし、光偏向器のミラー面を多面化すると画角が狭くなり、そのため走査距離が短くなるため、幅（主走査方向の幅）の広い用紙に対応することが困難であった。

また、走査幅を確保するために光学系の焦点距離を長くする方法もあるが、この場合は、焦点距離が長くなるので結像面上のビームスポットが絞れないという課題があった。

また、上記（特許文献２）に開示された技術では、ポリゴンミラーの各反射面を凹状若しくは凸状に形成することは開示されているものの、上記（特許文献１）の場合と同様に、当該凹面鏡若しくは凸面鏡の曲率半径の値をどのように設定すべきかについては開示さ
れておらず、また示唆もされていないため、実施が極めて困難であった。

近年においては、高解像度に対応するために、結像面上でのビームスポットの小径化も望まれている。解像度６００ｄｐｉの場合は、１インチ当たり６００個のドットを形成する必要があるため、用紙上の１ドットの径は約４０μｍとなる。さらに解像度を１２００ｄｐｉに上げた場合の１ドット径は約２０μｍとなる。

図１５は、反射面の形状が平面の光偏向器２２２を備えた光走査装置の結像面のビームスポット径と入射光幅の関係を説明するための図である。図１６は、平面ミラーを用いた光偏向器に対する入射および反射された光束を説明する図である。図１７は、平面ミラーを用いた光偏向器に対する入射および反射された光束を説明する図である。図１８は従来の平面ミラーを用いた光偏向器における拡大入射光への対応方法を説明する図である。図１９は、平面ミラーを用いた光偏向器における入射光幅と画角のケラレ現象を説明する図である。

図１５において、結像面状のビームスポットをφｄ（μｍ）、光ビームの波長をλ（ｎｍ）、光走査装置光学系の焦点距離をｆ（ｍｍ）とすると、光偏向器２２２に入射させる光ビームの光束幅φＤ（ｍｍ）は、φＤ＝ｋ×ｆ×λ×０．００１／φｄの数式を演算することで求めることができる。ただし、この数式においてｋは定数である。

上記数式から分かるように、結像面上のビームスポットφｄを１／２にした場合には、光偏向器２２２に入射させる光ビームの光束幅φＤ（ｍｍ）は２倍にする必要がある。また、カラー高速印字が可能なタンデム方式の画像形成装置に求められる光走査装置では、消費電力やコストの面から光偏向器２２２を複数個使用するものより１個だけ使用するものが求められている。

この１つの光偏向器によって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した４つのビームを同時に偏向して、各色に対応した４つの被走査体を露光するようにした場合には、それらの構成要素の配置上、焦点距離ｆが長くなる。また、４つの被走査体の結像面それぞれに同じビームスポットを達成させるようにする場合には、光偏向器２２に入射させる光ビームの光束幅φＤ（ｍｍ）３８はより一層大きくなってしまう。

その結果として、図１６および図１７に示すように、光偏向器２２２に入射してくる光ビームの光束幅３８ｂが大きいため、そのままの光偏向器２２２の外接円径で偏向走査をすると、画角の周辺部、つまり印字用紙の端部で入射光の一部がケラレ、光の強度が弱まって印字が薄くなったり、ケラレにより結像面上のビームスポット径が大きくなって解像度の低下を引き起こしてしまう不具合があった。

ここで、入射光幅と画角のケレラの関係について図１８を参照して説明する。図１８に示すように、同じ画角φα、つまり拡大前の反射光束幅３９ａと同じように光束を振ろうとすると、拡大された入射光束３８ｂの幅Ｌｂの長さの光束は偏向できるが、残りの幅Ｌａ分の光束が逆方向に偏向されてしまうことが分かる。つまり、（Ｌａ＋Ｌｂ）／Ｌｂ分だけ結像面上のビームスポット径は大きくなり、また幅Ｌａの分だけ迷光となる。これらが画像形成装置によって画像形成される印刷物の画質を悪化させる要因となっていた。

そこで、画角φα（図１６参照）を確保するために、図１９に示すように光偏向器２２２の反射ミラーの一辺の長さを長くする、つまり、外接円径を大きくする解決手段がある。これによれば、解像度を例えば２倍にして、入射光束３８ａを入射光束３８ｂのように２倍にした場合には、光偏向器２２２のミラー径は２倍にする必要がある。これでは光偏
向器２２２のミラーが巨大化し、光偏向器２２２の回転に伴うミラーの風邪切り音による騒音や、大型化したミラーを備えた光偏向器２２２を回転させるための消費電力、印字開始速度が悪化してしまうという課題があった。

また、近年においては、画像形成装置の高速印字化、高解像度化、幅広用紙対応化が進む中で、光走査装置としては、光偏向器の高速回転化または反射面の多面化、光走査装置の結像ビームスポットの小径化、画角の広角化および装置全体としての小型化、省電力化、低騒音化が強く求められており、これらに対応する光走査装置の提案あるいは実現が望まれている。

そこで、本発明は、回転数を増加させることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることのできる光偏向器を提供することを目的とする。

また、本発明は、光偏向器の回転数を増加させることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができ、しかも小型化、省電力化、低騒音化を図ることのできる光走査装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

この課題を解決するために、本発明の光偏向器は、複数の反射面を有し、光源から射出される光ビームを偏向させる光偏向器であって、複数の反射面は、凹状円筒曲面の形状に形成され、複数の反射面の形状を平面とした場合の当該平面反射面の画角に対する凹状円筒曲面の画角の画角倍率を求めるとともに、この求めた画角倍率と平面反射面の外接円半径とに基づいて凹状円筒曲面の曲率半径を求め、この求めた曲率半径をもって凹状円筒曲面が形成されている構成としたものである。

本発明の好ましい形態において、凹状円筒曲面は、凹状円筒曲面の画角をαとし平面反射面の画角をβとした場合の画角倍率ηが、η＝α／βの関係式を満足するとともに、平面反射面の外接円半径をｒ０とした場合に、凹状円筒曲面の曲率半径ｒが、ｒ＝ｒ０×１／（η−１）の関係式を満足する。

また、この課題を解決するために、本発明の光走査装置は、光ビームを射出する光源と、静電潜像が形成される感光体と、請求項１または２記載の光偏向器とを有し、光源から射出された光ビームを光偏向器によって偏向走査することにより、当該光ビームを感光体に向けて照射する画像を形成する構成としたものである。

本発明の好ましい形態において、光源と光偏向器との間に形成される光ビーム光路に凸状または凹状の円筒ミラーを配置し、光源からの光ビームが、凸状または凹状の円筒ミラーによって折り返された後、光偏向器に入射する。

本発明のさらに好ましい形態において、光源と光偏向器との間に形成される光ビーム光路に凸状または凹状の円筒レンズを配置し、光源からの光ビームが、凸状または凹状の円筒レンズを透過した後、光偏向器に入射する。

本発明のさらに好ましい形態において、凸状または凹状の円筒ミラーは、当該円筒ミラーの曲率半径が光偏向器の複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一である。

本発明のさらに好ましい形態において、凸状または凹状の円筒のレンズは、当該円筒レンズの曲率半径が光偏向器の複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一である。

本発明のさらに好ましい形態において、凸状または凹状の円筒レンズは光軸方向に移動自在に配置され、凸状または凹状の円筒レンズの位置を光軸方向に可変することにより感光体の結像面上の光ビームスポット径を可変する。

さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、光ビームを射出する複数の光源と、複数の光源からの光ビームの光束を偏向させる単一の請求項１または２記載の光偏向器を備え、光偏向器によって偏向された複数の光ビームの光束を、複数の光源に対応する複数の被走査面に分けて導くとともに、当該複数の被走査面上で結像走査させる光走査系とを有する構成としたものである。

本発明の好ましい形態において、光走査系は、光源と光偏向器との間に形成される光ビーム光路に凸状または凹状の円筒ミラーが配置され、光源からの光ビームを、凸状または凹状の円筒ミラーによって折り返させた後、光偏向器に入射させる。

本発明のさらに好ましい形態において、光走査系は、光源と光偏向器との間に形成される光ビーム光路に凸状または凹状の円筒レンズが配置され、光源からの光ビームを、凸状または凹状の円筒レンズに透過させた後、光偏向器に入射させる。

本発明のさらに好ましい形態において、凸状または凹状の円筒ミラーは、当該円筒ミラーの曲率半径が光偏向器の複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一である。

本発明のさらに好ましい形態において、凸状または凹状の円筒レンズは、当該円筒レンズの曲率半径が光偏向器の複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一である。

本発明のさらに好ましい形態において、光走査系は、凸状または凹状の円筒レンズが光軸方向に移動自在に配置され、凸状または凹状の円筒レンズの位置を光軸方向に可変することにより複数の被走査面上の光ビームスポット径を可変する。

さらに、この課題を解決するために、本発明の画像形成装置は、光ビームを射出する複数の光源と、複数の光源に対応して配設され複数の光源からの光ビームの光束を偏向させる複数の請求項１または２記載の光偏向器を備え、複数の光偏向器によって偏向された複数の光源からの光ビームの光束を、複数の光源に対応する複数の被走査面に分けて導くとともに、当該複数の被走査面上で結像走査させる光走査系とを有する構成としたものである。

本発明の好ましい形態において、光走査系は、複数の光源とこれらに対応する複数の光偏向器との間に形成される複数の光ビーム光路に凸状または凹状の円筒ミラーが配置され、複数の光源からの光ビームが、複数の凸状または凹状の円筒ミラーによって折り返された後、対応する光偏向器に入射させる。

本発明のさらに好ましい形態において、光走査系は、複数の光源とこれらに対応する複数の光偏向器との間に形成される複数の光ビーム光路に凸状または凹状の円筒レンズが配置され、複数の光源からの光ビームを、複数の凸状または凹状の円筒レンズに透過させた後、対応する光偏向器に入射させる。

本発明のさらに好ましい形態において、複数の凸状または凹状の円筒ミラーは、当該円筒ミラーの曲率半径が複数の光偏向器における複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の
曲率半径の値と同一である。

本発明のさらに好ましい形態において、複数の凸状または凹状の円筒レンズは、当該円筒レンズの曲率半径が複数の光偏向器における複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一である。

本発明のさらに好ましい形態において、光走査系は、複数の凸状または凹状の円筒レンズが光軸方向に移動自在に配置され、複数の凸状または凹状の円筒レンズの位置を光軸方向に可変することにより複数の被走査面上の光ビームスポット径を可変する。

本発明によれば、複数の反射面を凹状円筒曲面の形状とし、その凹状円筒曲面の曲率半径は、画角倍率と平面反射面の外接円半径とに基づいて求めるようにすれば、光偏向器の回転数の増加および光偏向器の反射面（ミラー）の外接円径を抑制することができ、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができるという有効な効果が得られる。

また、本発明によれば、従来の光学系をそのまま使用することができ、しかも、光偏向器の回転数の増加および光偏向器の反射面（ミラー）の外接円径を抑制することができ、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができるという有効な効果が得られる。

さらに、本発明によれば、凸状または凹状の円筒レンズを光軸方向に移動自在に配置するようにしたので、解像度に応じて凸状または凹状の円筒レンズの位置を光軸方向に可変することができ、解像度に応じて、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができるという有効な効果が得られる。

さらに、本発明によれば、光偏向器における複数の反射面を凹状円筒曲面の形状とし、その凹状円筒曲面の曲率半径は、画角倍率と平面反射面の外接円半径とに基づいて求めるようにすれば、光偏向器の回転数を上げることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができ、しかも小型化、省電力化、低騒音化を図ることができるという有効な効果が得られる。

本発明の請求項１に記載の発明は、複数の反射面を有し、光源から射出される光ビームを偏向させる光偏向器であって、複数の反射面は、凹状円筒曲面の形状に形成され、複数の反射面の形状を平面とした場合の当該平面反射面の画角に対する凹状円筒曲面の画角の画角倍率を求めるとともに、この求めた画角倍率と平面反射面の外接円半径とに基づいて凹状円筒曲面の曲率半径を求め、この求めた曲率半径をもって凹状円筒曲面が形成されている光偏向器であり、複数の反射面を凹状円筒曲面の形状とし、その凹状円筒曲面の曲率半径は、画角倍率と平面反射面の外接円半径とに基づいて求めるようにしたので、光偏向器の回転数の増加および光偏向器の反射面（ミラー）の外接円径を抑制することができ、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１記載の発明において、凹状円筒曲面は、凹状円筒曲面の画角をαとし平面反射面の画角をβとした場合の画角倍率ηが、η＝α／βの関係式を満足するとともに、平面反射面の外接円半径をｒ０とした場合に、凹状円筒曲面の曲率半径ｒが、ｒ＝ｒ０×１／（η−１）の関係式を満足する光偏向器であり、複数の反射面を凹状円筒曲面の形状とし、その凹状円筒曲面の曲率半径は、画角倍率と平面反
射面の外接円半径とに基づいて求めるようにしたので、光偏向器の回転数の増加および光偏向器の反射面（ミラー）の外接円径を抑制することができ、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、光ビームを射出する光源と、静電潜像が形成される感光体と、請求項１または２記載の光偏向器とを有し、光源から射出された光ビームを光偏向器によって偏向走査することにより、当該光ビームを感光体に向けて照射する画像を形成する光走査装置であり、光偏向器の回転数の増加および光偏向器の反射面（ミラー）の外接円径を抑制することができ、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項４に記載の発明は、請求項３記載の発明において、光源と光偏向器との間に形成される光ビーム光路に凸状または凹状の円筒ミラーを配置し、光源からの光ビームが、凸状または凹状の円筒ミラーによって折り返された後、光偏向器に入射する光走査装置であり、従来の光学系をそのまま使用することができ、しかも、光偏向器の回転数の増加および光偏向器の反射面（ミラー）の外接円径を抑制することができ、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項５に記載の発明は、請求項３記載の発明において、光源と光偏向器との間に形成される光ビーム光路に凸状または凹状の円筒レンズを配置し、光源からの光ビームが、凸状または凹状の円筒レンズを透過した後、光偏向器に入射する光走査装置であり、従来の光学系をそのまま使用することができ、しかも、光偏向器の回転数の増加および光偏向器の反射面（ミラー）の外接円径を抑制することができ、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項６に記載の発明は、請求項４記載の発明において、凸状または凹状の円筒ミラーは、当該円筒ミラーの曲率半径が光偏向器の複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一である光走査装置であり、従来の光学系をそのまま使用することができ、しかも、光偏向器の回転数の増加および光偏向器の反射面（ミラー）の外接円径を抑制することができ、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項７に記載の発明は、請求項５記載の発明において、凸状または凹状の円筒のレンズは、当該円筒レンズの曲率半径が光偏向器の複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一である光走査装置であり、従来の光学系をそのまま使用することができ、しかも、光偏向器の回転数の増加および光偏向器の反射面（ミラー）の外接円径を抑制することができ、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項８に記載の発明は、請求項５または７記載の発明において、凸状または凹状の円筒レンズは光軸方向に移動自在に配置され、凸状または凹状の円筒レンズの位置を光軸方向に可変することにより感光体の結像面上の光ビームスポット径を可変する光走査装置であり、凸状または凹状の円筒レンズを光軸方向に移動自在に配置するようにしたので、解像度に応じて凸状または凹状の円筒レンズの位置を光軸方向に可変することができ、解像度に応じて、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項９に記載の発明は、光ビームを射出する複数の光源と、複数の光源からの光ビームの光束を偏向させる単一の請求項１または２記載の光偏向器を備え、光偏向器
によって偏向された複数の光ビームの光束を、複数の光源に対応する複数の被走査面に分けて導くとともに、当該複数の被走査面上で結像走査させる光走査系とを有する画像形成装置であり、光偏向器における複数の反射面を凹状円筒曲面の形状とし、その凹状円筒曲面の曲率半径は、画角倍率と平面反射面の外接円半径とに基づいて求めるようにしたので、光偏向器の回転数を増加させることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができ、しかも小型化、省電力化、低騒音化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の発明において、光走査系は、光源と光偏向器との間に形成される光ビーム光路に凸状または凹状の円筒ミラーが配置され、光源からの光ビームを、凸状または凹状の円筒ミラーによって折り返させた後、光偏向器に入射させる画像形成装置であり、従来の光学系をそのまま使用することができ、さらに、光偏向器の回転数を増加させることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができ、しかも小型化、省電力化、低騒音化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項１１に記載の発明は、請求項９記載の発明において、光走査系は、光源と光偏向器との間に形成される光ビーム光路に凸状または凹状の円筒レンズが配置され、光源からの光ビームを、凸状または凹状の円筒レンズに透過させた後、光偏向器に入射させる画像形成装置であり、従来の光学系をそのまま使用することができ、さらに、光偏向器の回転数を増加させることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができ、しかも小型化、省電力化、低騒音化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項１２に記載の発明は、請求項１０記載の発明において、凸状または凹状の円筒ミラーは、当該円筒ミラーの曲率半径が光偏向器の複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一である画像形成装置であり、従来の光学系をそのまま使用することができ、さらに、光偏向器の回転数を増加させることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができ、しかも小型化、省電力化、低騒音化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項１３に記載の発明は、請求項１１記載の発明において、凸状または凹状の円筒レンズは、当該円筒レンズの曲率半径が光偏向器の複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一である画像形成装置であり、従来の光学系をそのまま使用することができ、さらに、光偏向器の回転数を増加させることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができ、しかも小型化、省電力化、低騒音化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項１４に記載の発明は、請求項１１または１３記載の発明において、光走査系は、凸状または凹状の円筒レンズが光軸方向に移動自在に配置され、凸状または凹状の円筒レンズの位置を光軸方向に可変することにより複数の被走査面上の光ビームスポット径を可変する画像形成装置であり、凸状または凹状の円筒レンズを光軸方向に移動自在に配置するようにしたので、解像度に応じて凸状または凹状の円筒レンズの位置を光軸方向に可変することができ、解像度に応じて、光偏向器の回転数を上げることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができ、しかも小型化、省電力化、低騒音化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項１５に記載の発明は、光ビームを射出する複数の光源と、複数の光源に対応して配設され複数の光源からの光ビームの光束を偏向させる複数の請求項１または２記載の光偏向器を備え、複数の光偏向器によって偏向された複数の光源からの光ビームの
光束を、複数の光源に対応する複数の被走査面に分けて導くとともに、当該複数の被走査面上で結像走査させる光走査系とを有する画像形成装置であり、光偏向器における複数の反射面を凹状円筒曲面の形状とし、その凹状円筒曲面の曲率半径は、画角倍率と平面反射面の外接円半径とに基づいて求めるようにしたので、光偏向器の回転数を増加させることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができ、しかも小型化、省電力化、低騒音化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項１６に記載の発明は、請求項１５記載の発明において、光走査系は、複数の光源とこれらに対応する複数の光偏向器との間に形成される複数の光ビーム光路に凸状または凹状の円筒ミラーが配置され、複数の光源からの光ビームが、複数の凸状または凹状の円筒ミラーによって折り返された後、対応する光偏向器に入射させる画像形成装置であり、従来の光学系をそのまま使用することができ、さらに、光偏向器の回転数を増加させることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができ、しかも小型化、省電力化、低騒音化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項１７に記載の発明は、請求項１５記載の発明において、光走査系は、複数の光源とこれらに対応する複数の光偏向器との間に形成される複数の光ビーム光路に凸状または凹状の円筒レンズが配置され、複数の光源からの光ビームを、複数の凸状または凹状の円筒レンズに透過させた後、対応する光偏向器に入射させる画像形成装置であり、従来の光学系をそのまま使用することができ、さらに、光偏向器の回転数を増加させることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができ、しかも小型化、省電力化、低騒音化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項１８に記載の発明は、請求項１６記載の発明において、複数の凸状または凹状の円筒ミラーは、当該円筒ミラーの曲率半径が複数の光偏向器における複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一である画像形成装置であり、従来の光学系をそのまま使用することができ、さらに、光偏向器の回転数を増加させることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができ、しかも小型化、省電力化、低騒音化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項１９に記載の発明は、請求項１７記載の発明において、複数の凸状または凹状の円筒レンズは、当該円筒レンズの曲率半径が複数の光偏向器における複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一である画像形成装置であり、従来の光学系をそのまま使用することができ、さらに、光偏向器の回転数を増加させることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができ、しかも小型化、省電力化、低騒音化を図ることができるという作用を有する。

本発明の請求項２０に記載の発明は、請求項１７または１９記載の発明において、光走査系は、複数の凸状または凹状の円筒レンズが光軸方向に移動自在に配置され、複数の凸状または凹状の円筒レンズの位置を光軸方向に可変することにより複数の被走査面上の光ビームスポット径を可変する画像形成装置であり、凸状または凹状の円筒レンズを光軸方向に移動自在に配置するようにしたので、解像度に応じて凸状または凹状の円筒レンズの位置を光軸方向に可変することができ、解像度に応じて、光偏向器の回転数を増加させることなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができ、しかも小型化、省電力化、低騒音化を図ることができるという作用を有する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面を参照しつつさらに具体的に説明する。ここで、添付図面において同一の部材には同一の符号を付しており、また、重複した説明は省略されている。なお、ここでの説明は本発明が実施される最良の形態であることから、本発明は当該形態に限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１である光走査装置の構成を示す図、図２は光偏向器に対する入射光の入射光幅と有効走査角（画角）との関係を説明する図、図３は凹状円筒曲面ミラーを用いた光偏向器に入射および反射された光束を説明する図、図４は凹状円筒曲面ミラーを用いた光偏向器に入射および反射された光束を説明する図、図５は外接円半径と凹円筒曲率半径との関係を説明する図、図６は凹状円筒曲面ミラーを用いた光偏向器に拡散光または収束光を入射させた場合の反射光を説明する図、図７は本発明の実施の形態１である光走査装置の応用例を示す図、図８は複数の光源に対応して単一の光偏向器を備えた光走査装置の構成を示す図、図９は単一の光偏向器を備えた光走査装置を用いたタンデム方式の画像形成装置の構成を示す図である。

図１に示すように、光走査装置は、光偏向器１２２、光源としてのレーザダイオード１２９、コリメータレンズ１３２、アパーチャ１３３、および凸状円筒レンズ１３４を有している。光偏向器１２２はポリゴンミラーである。

この実施の形態の光走査装置においては、光偏向器１２２に入射する入射光１３８を一度結像させて拡散させるために、光偏向器１２２とアパーチャ１３３との間に凸状円筒レンズ１３４を配設している。凸上円筒レンズ１３４の曲率半径は、光偏向器１２２の反射面である凹状円筒曲面ミラー１４１の曲率半径と同一の値に設定されている。従って、凸状円筒レンズ１３４を透過したレーザ光つまり入射光１３８が光偏向器１２２の凹状円筒曲面ミラー１４１によって偏向された反射光つまり偏向後の光束は、反射光１３９になる。

また、この光走査装置では、凸状円筒レンズ１３４を光軸方向Ｍに移動可能に配設しており、凸状円筒レンズ１３４を光軸方向Ｍに移動させることにより、光偏向器１２２によって偏向された光束（反射光１３９）の幅を可変することができるので、結像面上のビームスポット径を変更することができる。このため、所望する出力画像の解像度に応じて凸状円筒レンズ１３４の位置を設定することが可能になっている。

図２に示すように、反射面の形状が平面である光偏向器２２２（図１５の光偏向器２２２に相当）の画角つまり走査角度は、理論上、面数をｎ（枚）とした場合、φ＝２×３６０／ｎの数式で表される。しかし、図１５に示したように結像面上のビームスポット径に応じてｆθレンズ２４に所定の幅の光束（反射光）３９を入射させる必要があるので、図２に示す有効画角４０は実際の理論値よりも狭くなる。

このとき、解像度を上げるために、従来においては、結像面上のビームスポット径をさらに小さくした場合には、光偏向器２２２に入射する光束（入射光）３８をさらに大きくする必要がり（図１５参照）、このため有効画角４０を確保するにはポリゴンミラー面幅（光偏向器２２２の反射面幅）４２を拡大せざるを得なくなる（図２参照）。そのため、従来においては、解像度を上げるために、光偏向器（ポリゴンミラー）２２２の面数を減らして回転数をあげるか、図１９に示したように大型のミラーつまり大型の光偏向器を用いるしかなかった。

これに対し、本発明では、解像度を上げるために、凹状円筒曲面を有する光偏向器を用いるようにしている。

すなわち、図１６および図１７に示した例において、必要な画角（凹状円筒曲面の画角）をα、平面ミラーでの画角（平面反射面の画角）をβとしたとき、画角倍率ηは、（数１）の数式を演算することで求められるものと定義する。
η＝α／β ・・・（数１）
また、平面ミラー時の外接円半径をｒ０とした場合に、図３および図４に示すように凹状円筒曲面の曲率半径ｒは、（数２）の数式の関係が成立するものとした。
ｒ＝ｒ０×１／（η−１） ・・・（数２）
ところで、図５に示すように、１０面ミラーの１辺ｍ０に対して、画角を広げるには、周知のように面数を減らすことが知られており、例えば２倍の画角を得るには面数を半分の５面にすることである。従って、辺ｍ０の両端から同じ外接円半径１４５を保って５面ミラーの辺ｍ１、ｍ２を各々の描き、それらの辺を円で近似した。この時、凹状円筒曲面の曲率半径１４６（外接円半径ｒ）を平面ミラー時の外接円半径１４５（外接円半径ｒ０）と同一にすれば、２倍の画角が得られることになる。

このようにして光偏向器１２２の凹状円筒曲面の曲率半径を設定することで、光偏向器１２２の反射面（ミラー）を大型化することなく、従来の光偏向器と同じ大きさで偏向画角を確保することができる。

ここで、必要な画角αを５２度、平面ミラーの外接円半径ｒ０＝２５ｍｍで実際の画角βを３６度とした場合の画角倍率ηおよび凹状円筒曲面の曲率半径ｒを求める。画角倍率ηはη＝α／β＝５２／３６≒１．４４となり、曲率半径ｒはｒ＝２５×１／（η−１）＝２５／（１．４４−１）＝２５／０．４４≒５６．８１となる。

図３および図４は、このようにして得られた凹状円筒曲面の曲率半径ｒの値（５６．８１）を用いたものを描いた様子を示している。図３および図４に示される、偏向反射された光束（反射光）１３９ｃは、一度結像して拡散することにより、この特性に合わせたｆθレンズを準備すれば問題はない。

さらに、図６に示すように、予め拡散または収束するように入射光１３８ｃを設定すれば、光偏向器１２２で偏向された光束１３９ｄは平行光となり、従来のｆθレンズを使用することができる。

なお、図１に示した光走査装置では、凸状円筒レンズ１３４を用いるようにしているが、本発明はこれに限定されることなく、次のようにしても良い。

すなわち、光走査装置は図７に示すような構成とする。図７において、光走査装置は、図１に示す光走査装置の構成において、凸状円筒レンズ１３４を凹状円筒レンズ１３５に代替した構成になっている。同図において、図１に示した構成要素と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付している。

凹状円筒レンズ１３５の曲率半径は、光偏向器１２２の反射面である凹状円筒曲面ミラー１４１の曲率半径と同一の値に設定されている。従って、凹状円筒レンズ１３５を透過したレーザ光つまり入射光１３８が光偏向器１２２の凹状円筒曲面ミラー１４１によって偏向された反射光つまり偏向後の光束は、反射光１３９になる。

また、この光走査装置では、凹状円筒レンズ１３５を光軸方向Ｍに移動可能に配設しており、凹状円筒レンズ１３５を光軸方向Ｍに移動させることにより、光偏向器１２２によって偏向された光束（反射光１３９）の幅を可変することができるので、結像面上のビームスポット径を変更することができる。このため、所望する出力画像の解像度に応じて凹状円筒レンズ１３５の位置を設定することが可能になっている。

次に、複数の光源に対応して単一の光偏向器１２２を有する光走査装置について、図８を参照して説明する。

図８に示すように、光走査装置１０６は、光偏向器１２２と、７つの反射ミラー１２３ａ〜１２３ｇと、６つのｆθレンズ１２４，１２５，１２６ａ〜１２６ｄとを有している。

この実施の形態では、ｆθレンズ透過後のレーザビームの空間分離が有利になるように、複数の光源から射出された各々のレーザビームを、単一の偏向器１２２の偏向平面に対し垂直方向に平行整列させて入射させるものとする。

なお、各光源から光偏向器１２２までの構成は、図１または図７に示した構成と同様になっている。すなわち、光走査装置１０６には、４つのレーザダイオード１２９それぞれに対応して、コリメータレンズ１３２、アパーチャ１３３および凸状円筒レンズ１３４または凹状円筒レンズ１３５が配設されている。

光源からのレーザビームは光偏向器１２２に入射した後、光偏向器１２２によって偏向される。この偏向されたレーザビームは平行を保ってｆθレンズ１２４，１２５を透過する。このようにしてｆθレンズ１２５を透過したレーザビームは、反射ミラー１２３ａ，１２３ｂ，１２３ｄ，１２３ｅまで進行し、当該反射ミラーにて反射される。

そして、反射ミラー１２３ａにて反射されたレーザビームは、ｆθレンズ１２６ａを透過して感光体ドラム１０２ａへ導かれる。また、反射ミラー１２３ｂにて反射されたレーザビームは、更に反射ミラー１２３ｃにて反射された後、ｆθレンズ１２６ｂを透過して感光体ドラム１０２ｂへ導かれる。さらに、反射ミラー１２３ｄにて反射されたレーザビームは、更に反射ミラー１２３ｆにて反射された後、ｆθレンズ１２６ｃを透過して感光体ドラム１０２ｃへ導かれる。同様に、反射ミラー１２３ｅにて反射されたレーザビームは、更に反射ミラー１２３ｇにて反射された後、ｆθレンズ１２６ｄを透過して感光体ドラム１０２ｄへ導かれる。

次に、図８に示した光走査装置１０６を備えたタンデム方式の画像形成装置について、図９を参照して説明する。

図９に示すように、画像形成装置は、４つの画像形成ステーション１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄに対応して像担持体としての感光体ドラム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄを有している。

各感光体ドラム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの回りには、帯電手段１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄと、現像手段１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄと、クリーニング手段１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄと、画像情報に応じたレーザビームを各々の感光体ドラムに照射するための露光手段である光走査装置１０６（図８参照）と、転写手段１０７内の転写器１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄとが配設されている。

また、画像形成ステーション１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄはそれぞれイエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像およびブラック画像を形成するところである。光走査装置１０６からはイエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像、ブラック画像に対応したレーザビーム１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄが出力され、各画像形成ステーション１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄに到達する。

感光体ドラム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの下方にはローラ１１０，１１１により支持された無担ベルト状の中間転写ベルト１１２が配置されており、この中間転
写ベルト１１２は、図中矢印Ａの方向に移動（回転）するようになっている。

また、中間転写ベルト１１２に対面して、テストパターン発生手段１１３からのテストパターンのトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段１１４が配置されている。テストパターン発生手段１１３が電源ＯＮ直後または一定時間ごとにテストパターンを生成すると、トナー濃度検出手段１１４はテストパターンのトナー濃度を検出し、この検出した結果を露光強度補正手段１１５および現像バイアス補正手段１１６へ送出する。

露光強度補正手段１１５はトナー濃度検出手段１１５からの検出結果に基づいて各色の露光パワー（露光強度）を決定し、現像バイアス補正手段１１６はトナー濃度検出手段１１５からの検出結果に基づいて各色の現像バイアス値を補正する。

なお、露光強度補正手段１１５は光走査装置１０６に備えられており、光走査装置１０６は、露光強度補正手段１１５から露光強度を出力することになる。また、現像手段１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄそれぞれは、自己現像手段の電極と感光体ドラム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄとの間に、現像バイアス補正手段１１６によって補正された補正値による現像バイアスを印加する。

そして、給紙カセット１１７に収納されているシート材１１８は、給紙ローラ１１９によって給紙され、シート材転写ローラ１２０および定着手段１２１を経て、排紙トレー（図示せず）に排出される。

上述したような構成の画像形成装置において、まず、画像形成ステーション１０１ｄの帯電手段１０３ｄによって被走査体である感光体ドラム１０２ｄを所定の電位まで帯電させ、その後、露光手段としての光走査装置１０６によって感光体ドラム１０２ｄ上に画像データのブラック成分色の潜像を形成する。この潜像は、現像手段１０４ｄによってブラックトナーを有する現像材によりブラックトナー像として可視像化される。そのブラックトナー像は、転写器１０８ｄによって中間転写ベルト１１２に転写される。

一方、ブラックトナー像が中間転写ベルト１１２に転写されている間に、画像形成ステーション１０１ｃでは、帯電手段１０３ｃによって被走査体である感光体ドラム１０２ｃを所定の電位まで帯電させ、その後、光走査装置１０６によって感光体ドラム１０２ｃ上にシアントナーによるシアントナー像を現像する。そして、このシアントナー像が転写器１０８ｃによって中間転写ベルト１１２に転写される。すなわち、シアントナー像は、先に中間転写ベルト１１２上に転写されたブラックトナー像と重ね合わされる。

マゼンタトナー像およびイエロートナー像についても上記同様の方法で画像形成が行われる。そして、中間転写ベルト１１２上に４色のトナー像の重ね合わせが終了すると、給紙ローラ１１９によって給紙カセット１１７から給紙された紙等のシート材１１８上に、シート材転写ローラ１２０によって４色のトナー像が一括転写搬送される。一括転写された４色のトナー像が定着手段１２１によって加熱定着されることにより、シート材１１８上にフルカラー画像が得られることになる。

なお、転写が終了したそれぞれの感光体ドラム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは、クリーニング手段１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄによって残留トナーが除去され、引き続き行われる次の像形成に備える。

以上までの処理で１サイクル（１枚のシート材分の画像形成）の印字動作は完了することになる。

以上説明したように、実施の形態１によれば、結像面上のビーム径の小径化に伴う光偏向器への入射光束幅増加への対応や、高速印字に伴う光偏向器の回転数の増加を抑えるために、光偏向器を多面化しても画角つまり走査幅を確保できるように、光偏向器のミラー面の形状を凹状円筒曲面ミラー形状とし、その曲率半径を平面ミラーの画角に対する倍率応じて設定するようにしたので、光走査装置や画像形成装置においては、光偏向器の反射ミラーの外接円径の巨大化を招くことなく、低騒音、省電力、高速印字、幅広用紙対応、高解像度を達成することができる。

すなわち、光偏向器１２２の複数の凹状円筒曲面ミラー１４１を凹状円筒曲面の形状とし、凹状円筒曲面の画角をαとし平面反射面の画角をβとした場合の画角倍率ηが、η＝α／βの関係式を満足するとともに、その凹状円筒曲面の曲率半径ｒは、平面反射面の外接円半径をｒ０とした場合に、ｒ＝ｒ０×１／（η−１）の関係式を満足するようにしたので、光偏向器１２２の回転数の増加および光偏向器１２２の反射面（ミラー）の外接円径を抑制することができ、光偏向器を大型化することなく、結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化を図ることができる。

このような光偏向器を備えた光走査装置、およびその光走査装置を備えた画像形成装置においては、光偏向器の回転数が抑制され、かつ結像ビームの小径化および走査幅の拡大化つまり画角の広角化が図られるので、低騒音、省電力、高速印字、幅広用紙対応、高解像度を達成することができる。

また、実施の形態１によれば、レーザダイオード（光源）１２９と光偏向器１２２との間で形成される光ビーム光路中に、凸状円筒レンズ、凹状円筒レンズ、凸状円筒ミラーまたは凹状円筒ミラーを配設し、しかも、これらの円筒レンズまたは円筒ミラーの曲率半径を光偏向器１２２の反射面（凹状円筒曲面ミラー）１４１の曲率半径と同一の値に設定するようにしたので、光偏向器１２２によって偏向された反射光１３９は平行光となり、このような平行光を用いる従来の光学系がそのまま使用できるという利点がある。

さらに、実施の形態１によれば、レーザダイオード（光源）１２９と光偏向器１２２との間で形成される光ビーム光路中に、凸状円筒レンズ、凹状円筒レンズ、凸状円筒ミラーまたは凹状円筒ミラーを光軸方向Ｍに移動自在に配設するようにしたので、当該光学部品を光軸方向Ｍに所定の位置に移動させることにより、結像面上のビームスポット径を変更することができる。

このことは、光走査装置において凸状円筒レンズ、凹状円筒レンズ、凸状円筒ミラーまたは凹状円筒ミラーの設置位置を変更することで、所望する出力画像の解像度に応じた複写機、プリンタなどの画像形成装置を提供することができることを意味する。

（実施の形態２）
図１０は本発明の実施の形態２である画像形成装置の構成を示す図である。

実施の形態２の画像形成装置は、複数個の光偏向器を使用した光走査装置を用いたタンデム方式の画像形成装置であり、複数の光源と、各光源からの各光束を偏向させる複数の光偏向器と、各光偏向器で偏向された光束を各光源に対応する複数の被走査面に分けて導くとともに、各被走査面上で結像走査させるものである。

図１０に示す画像形成装置は、図９に示した実施の形態１の画像形成装置とは、光偏向器を複数の光源に対応させて設けた点が相違する。

すなわち、画像形成装置は、図１０に示すように、４つの画像形成ステション１０１ａ
，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄに対応して像担持体としての感光体ドラム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄを有している。

各感光体ドラム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの回りには、帯電手段１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄと、現像手段１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄと、クリーニング手段１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄと、画像情報に応じたレーザビームを各々の感光体ドラムに照射するための露光手段である光走査装置２０６と、転写手段１０７内の転写器１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄとが配設されている。

光走査装置２０６は、複数（４つ）の光源に対応して、４つの光走査装置２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃおよび２０６ｄを有しており、各光走査装置は、光源から光偏向器までは図１または図７に示す構成と同様の構成になっている。光偏向器によって偏向された反射光（レーザ光）はｆθレンズを透過した後、反射ミラーにて反射され、その後、対応する画像形成ステションに到達するようになっている。

また、画像形成ステション１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄはそれぞれイエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像、ブラック画像を形成するところである。光走査装置２０６〜２０６ｄからはイエロー画像、マゼンタ画像、シアン画像、ブラック画像に対応したレーザビーム１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄが出力され、各画像形成ステション１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄに到達する。

感光体ドラム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄの下方にはローラ１１０，１１１により支持された無担ベルト状の中間転写ベルト１１２が配置されており、この中間転写ベルト１１２は、図中矢印Ａの方向に移動（回転）するようになっている。

また、中間転写ベルト１１２に対面して、テストパターン発生手段１１３からのテストパターンのトナー濃度を検出するトナー濃度検出手段１４が配置されている。テストパターン発生手段１１３が電源ＯＮ直後または一定時間ごとにテストパターンを生成すると、トナー濃度検出手段１１４はテストパターンのトナー濃度を検出し、この検出した結果を露光強度補正手段１１５および現像バイアス補正手段１１６へ送出する。

露光強度補正手段１１５はトナー濃度検出手段１１５からの検出結果に基づいて各色の露光パワー（露光強度）を決定し、現像バイアス補正手段１１６はトナー濃度検出手段１１５からの検出結果に基づいて各色の現像バイアス値を補正する。

なお、露光強度補正手段１１５は光走査装置１０６に備えられており、光走査装置１０６は、露光強度補正手段１１５から露光強度を出力することになる。また、現像手段１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄそれぞれは、自己現像手段の電極と感光体ドラム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄとの間に、現像バイアス補正手段１１６によって補正された補正値による現像バイアスを印加する。

そして、給紙カセット１１７に収納されているシート材１１８は、給紙ローラ１１９によって給紙され、シート材転写ローラ１２０および定着手段１２１を経て、排紙トレー（図示せず）に排出される。

上述したような構成の画像形成装置において、まず、画像形成ステーション１０１ｄの帯電手段１０３ｄによって被走査体である感光体ドラム１０２ｄを所定の電位まで帯電させ、その後、露光手段としての光走査装置２０６ｄによって感光体ドラム１０２ｄ上に画像データのブラック成分色の潜像を形成する。この潜像は、現像手段１０４ｄによってブ
ラックトナーを有する現像材によりブラックトナー像として可視像化される。そのブラックトナー像は、転写器１０８ｄによって中間転写ベルト１１２に転写される。

一方、ブラックトナー像が中間転写ベルト１１２に転写されている間に、画像形成ステーション１０１ｃでは、帯電手段１０３ｃによって被走査体である感光体ドラム１０２ｃを所定の電位まで帯電させ、その後、光走査装置２０６ｃによって感光体ドラム１０２ｃ上にシアントナーによるシアントナー像を現像する。そして、このシアントナー像が転写器１０８ｃによって中間転写ベルト１１２に転写される。すなわち、シアントナー像は、先に中間転写ベルト１２上に転写されたブラックトナー像と重ね合わされる。

なお、転写が終了したそれぞれの感光体ドラム１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄは、クリーニング手段１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄによって残留トナーが除去され、引き続き行われる次の像形成に備える。

以上までの処理で１サイクル（１枚のシート材分の画像形成）の印字動作は完了することになる。

以上説明したように、本実施の形態２によれば、上記実施の形態１の場合と同様の作用効果を期待することができる。

（実施の形態３）
図１１は本発明の実施の形態３である光走査装置の構成を示す図、図１２は図１１に示した光走査装置の応用例の構成を示す図である。

図１１に示す光走査装置は、図１に示した光走査装置の構成において、凸状円筒レンズ１３４を削除し、凸状円筒ミラー１３６を追加し、さらに光偏向器１２２の配置を変更した構成になっている。同図において、図１に示した構成要素と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付している。

図１１に示すように、光走査装置は、入射光を拡散させるために、アパーチャ１３３と光偏向器１２２との間に凸状円筒ミラー１３６を配設し、凸状円筒ミラー１３６によって光ビームを折り返させる構成になっている。

凸状円筒ミラー１３６の曲率半径は光偏向器１２２の凹状円筒曲面と同じ曲率半径に設定されているので、光偏向器１２２によって入射光１３８が偏向された後の反射光１３９は平行光になる。

次に、図１１に示した光走査装置の応用例について図１２を参照して説明する。

図１２に示す光走査装置は、図１１に示した光走査装置の構成において、凸状円筒ミラーを凹状円筒ミラー１３７に代替した構成になっている。同図において、図１１に示した構成要素と同様の機能を果たす部分には同一の符号を付している。

図１２に示すように、光走査装置は、入射光を一度結像させて拡散させるために、アパーチャ１３３と光偏向器１２２との間に凹状円筒ミラー１３７を設置し、凹状円筒ミラー１３７によって光ビームを折り返させる構成になっている。

凹状円筒ミラー１３７の曲率半径は光偏向器１２２の凹状円筒曲面と同じ曲率半径に設定されているので、光偏向器１２２によって入射光１３８が偏向された後の反射光１３９は平行光になる。

上述した図１１または図１２の光走査装置（光学走査系）を図９または図１０のタンデム方式の画像形成装置に適用することができる。

以上説明したように、実施の形態３によれば、上記実施の形態１の場合と同様の作用効果を期待することができる。

本発明は、光偏向器のミラー面の形状を凹状円筒曲面ミラー形状とし、その曲率半径を平面ミラーの画角に対する倍率応じて設定するようにしたので、結像面上のビームスポット径を絞っても反射ミラーの外接円径の巨大化を招くことなく、低騒音、省電力、高速印字、幅広用紙対応、高解像度という効果を奏し、電子写真方式の画像形成装置などの用途に幅広く適用できるものである。

また、本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、マルチファンクションプリンタなどの画像形成装置、それに使用される光走査装置、およびそれに使用される光偏向器に適用することができる。

本発明の実施の形態１である光走査装置の構成を示す図 光偏向器に対する入射光の入射光幅と有効走査角（画角）との関係を説明する図 凹状円筒曲面ミラーを用いた光偏向器に入射および反射された光束を説明する図 凹状円筒曲面ミラーを用いた光偏向器に入射および反射された光束を説明する図 外接円半径と凹円筒曲率半径との関係を説明する図 凹状円筒曲面ミラーを用いた光偏向器に拡散光または収束光を入射させた場合の反射光を説明する図 本発明の実施の形態１である光走査装置の応用例を示す図 複数の光源に対応して単一の光偏向器を備えた光走査装置の構成を示す図 単一の光偏向器を備えた光走査装置を用いたタンデム方式の画像形成装置の構成を示す図 本発明の実施の形態２である画像形成装置の構成を示す図 本発明の実施の形態３である光走査装置の構成を示す図 図１１に示した光走査装置の応用例の構成を示す図 従来の光走査装置を示す構成図 従来の光走査装置を示す構成図 光走査装置の結像面のビームスポット径と入射光幅の関係を説明するための図 平面ミラーを用いた光偏向器に対する入射および反射された光束を説明する図 平面ミラーを用いた光偏向器に対する入射および反射された光束を説明する図 従来の平面ミラーを用いた光偏向器における拡大入射光への対応方法を説明する図 平面ミラーを用いた光偏向器における入射光幅と画角のケラレ現象を説明する図

符号の説明

１０１ａ，１０１ｂ，１０１ｃ，１０１ｄ 画像形成ステーション
１０２ａ，１０２ｂ，１０２ｃ，１０２ｄ 感光体ドラム
１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ 帯電手段
１０４ａ，１０４ｂ，１０４ｃ，１０４ｄ 現像手段
１０５ａ，１０５ｂ，１０５ｃ，１０５ｄ クリーニング手段
１０６，２０６ａ，２０６ｂ，２０６ｃ，２０６ｄ 光走査装置
１０７ 転写手段
１０８ａ，１０８ｂ，１０８ｃ，１０８ｄ 転写器
１０９ａ，１０９ｂ，１０９ｃ，１０９ｄ レーザビーム
１１０，１１１ 支持ローラ
１１２ 中間転写ベルト
１２２ 光偏向器
１２３ａ〜１２３ｇ 反射ミラー
１２４，１２５、１２６ ｆθレンズ
１２９ レーザダイオード
１３２ コリメータレンズ
１３３ アパーチャ
１３４ 凸状円筒レンズ
１３５ 凹状円筒レンズ
１３６ 凸状円筒ミラー
１３７ 凹状円筒ミラー
１３８ 入射光
１３９ 反射光
１４０ 有効画角
１４１ 凹状円筒曲面ミラー
１４２ ミラー面幅長さ
１４３ ミラー有効範囲
１４４ 外接円
１４５ 外接円の半径
１４６ 凹状円筒曲面の半径
Ｌａ ケラレによる光束
Ｌｂ 反射された一部の光束
Ｍ 光軸方向
α 必要な画角
β 実際の画角
ｍ０ １０面ミラーでの一面の辺
ｍ１ １０面ミラーでの一面の辺
ｍ２ １０面ミラーでの他の一面の辺

Claims (20)

1. 複数の反射面を有し、光源から射出される光ビームを偏向させる光偏向器であって、
   前記複数の反射面は、
   凹状円筒曲面の形状に形成され、
   前記複数の反射面の形状を平面とした場合の当該平面反射面の画角に対する前記凹状円筒曲面の画角の画角倍率を求めるとともに、この求めた画角倍率と前記平面反射面の外接円半径とに基づいて前記凹状円筒曲面の曲率半径を求め、この求めた曲率半径をもって前記凹状円筒曲面が形成されていることを特徴とする光偏向器。
2. 前記凹状円筒曲面は、
   前記凹状円筒曲面の画角をαとし前記平面反射面の画角をβとした場合の画角倍率ηが、η＝α／β
   の関係式を満足するとともに、
   前記平面反射面の外接円半径をｒ０とした場合に、前記凹状円筒曲面の曲率半径ｒが、
   ｒ＝ｒ０×１／（η−１）
   の関係式を満足することを特徴とする請求項１記載の光偏向器。
3. 光ビームを射出する光源と、
   静電潜像が形成される感光体と、
   請求項１または２記載の光偏向器と、
   を有し、前記光源から射出された光ビームを前記光偏向器によって偏向走査することにより、当該光ビームを前記感光体に向けて照射する画像を形成することを特徴とする光走査装置。
4. 前記光源と前記光偏向器との間に形成される光ビーム光路中に凸状または凹状の円筒ミラーを配置し、前記光源からの光ビームが、前記凸状または凹状の円筒ミラーによって折り返された後、前記光偏向器に入射することを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
5. 前記光源と前記光偏向器との間に形成される光ビーム光路中に凸状または凹状の円筒レンズを配置し、前記光源からの前記光ビームが、前記凸状または凹状の円筒レンズを透過した後、前記光偏向器に入射することを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
6. 前記凸状または凹状の円筒ミラーは、
   当該円筒ミラーの曲率半径が前記光偏向器の複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一であることを特徴とする請求項４記載の光走査装置。
7. 前記凸状または凹状の円筒のレンズは、
   当該円筒レンズの曲率半径が前記光偏向器の複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一であることを特徴とする請求項５記載の光走査装置。
8. 前記凸状または凹状の円筒レンズは光軸方向に移動自在に配置され、前記凸状または凹状の円筒レンズの位置を光軸方向に可変することにより前記感光体の結像面上の光ビームスポット径を可変することを特徴とする請求項５または７記載の光走査装置。
9. 光ビームを射出する複数の光源と、
   前記複数の光源からの光ビームの光束を偏向させる単一の請求項１または２記載の光偏向器を備え、前記光偏向器によって偏向された複数の光ビームの光束を、前記複数の光源に対応する複数の被走査面に分けて導くとともに、当該複数の被走査面上で結像走査させる光走査系と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
10. 前記光走査系は、
    前記光源と前記光偏向器との間に形成される光ビーム光路に凸状または凹状の円筒ミラーが配置され、前記光源からの光ビームを、前記凸状または凹状の円筒ミラーによって折り返させた後、前記光偏向器に入射させることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
11. 前記光走査系は、
    前記光源と前記光偏向器との間に形成される光ビーム光路に凸状または凹状の円筒レンズが配置され、前記光源からの前記光ビームを、前記凸状または凹状の円筒レンズに透過させた後、前記光偏向器に入射させることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
12. 前記凸状または凹状の円筒ミラーは、
    当該円筒ミラーの曲率半径が前記光偏向器の複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一であることを特徴とする請求項１０記載の画像形成装置。
13. 前記凸状または凹状の円筒レンズは、
    当該円筒レンズの曲率半径が前記光偏向器の複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一であることを特徴とする請求項１１記載の画像形成装置。
14. 前記光走査系は、
    前記凸状または凹状の円筒レンズが光軸方向に移動自在に配置され、前記凸状または凹状の円筒レンズの位置を光軸方向に可変することにより前記複数の被走査面上の光ビームスポット径を可変することを特徴とする請求項１１または１３記載の光走査装置。
15. 光ビームを射出する複数の光源と、
    前記複数の光源に対応して配設され前記複数の光源からの光ビームの光束を偏向させる複数の請求項１または２記載の光偏向器を備え、前記複数の光偏向器によって偏向された複数の光源からの光ビームの光束を、前記複数の光源に対応する複数の被走査面に分けて導くとともに、当該複数の被走査面上で結像走査させる光走査系と、
    を有することを特徴とする画像形成装置。
16. 前記光走査系は、
    前記複数の光源とこれらに対応する前記複数の光偏向器との間に形成される複数の光ビーム光路に凸状または凹状の円筒ミラーが配置され、前記複数の光源からの光ビームが、前記複数の凸状または凹状の円筒ミラーによって折り返された後、対応する前記光偏向器に入射させることを特徴とする請求項１５記載の画像形成装置。
17. 前記光走査系は、
    前記複数の光源とこれらに対応する前記複数の光偏向器との間に形成される複数の光ビーム光路に凸状または凹状の円筒レンズが配置され、前記複数の光源からの光ビームを、前記複数の凸状または凹状の円筒レンズに透過させた後、対応する前記光偏向器に入射させることを特徴とする請求項１５記載の画像形成装置。
18. 前記複数の凸状または凹状の円筒ミラーは、
    当該円筒ミラーの曲率半径が前記複数の光偏向器における複数の反射面の形状である凹状円筒曲面の曲率半径の値と同一であることを特徴とする請求項１６記載の画像形成装置。
19. 前記複数の凸状または凹状の円筒レンズは、
    当該円筒レンズの曲率半径が前記複数の光偏向器における複数の反射面の形状である凹状
    円筒曲面の曲率半径の値と同一であることを特徴とする請求項１７記載の画像形成装置。
20. 前記光走査系は、
    前記複数の凸状または凹状の円筒レンズが光軸方向に移動自在に配置され、前記複数の凸状または凹状の円筒レンズの位置を光軸方向に可変することにより前記複数の被走査面上の光ビームスポット径を可変することを特徴とする請求項１７または１９記載の画像形成装置。

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