JP2005345719A - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 反射部材の表面に付着するゴミ、キズ、トナーなどの影響による画像スジ、濃度ムラを出にくくし、常に良好なる画像が得られ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偏向手段に導光する第１の光学系と、第１の光学系からの光束を反射偏向する偏向手段５と、偏向手段で反射偏向された光束をｎ枚（ｎは１以上の整数）の反射部材９を有する反射手段を介して被走査面８上に導光する第２の光学系と、を具備し、第２の光学系の主走査断面内の射出側のＦナンバーをＦｎｏ主、第２の光学系の光軸上を通過する光束がｎ枚の反射部材で反射するときの反射面上でのビーム面積のうち、最小値をＳmin（mm^２）とするとき、７０＜Ｆｎｏ主、（０．００４（mm^２）／Ｓmin）×ｎ＜０．０３なる条件を満足すること。
【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、特に光源手段から出射した光束を光偏向器としてのポリゴンミラーにより偏向させた後、ｆθ特性を有する走査光学系を介して被走査面上を光走査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。

従来よりレーザービームプリンタ等の走査光学装置においては光源手段から画像信号に応じて光変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る光偏向器により周期的に偏向させ、ｆθ特性を有するｆθレンズ系によって感光性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状に収束させ、該記録媒体面上を光走査して画像記録を行なっている(特許文献１参照)。

図１０は従来の走査光学装置の要部概略図である。同図において光源手段７１から出射した発散光束はコリメーターレンズ７３によって略平行光束もしくは収束光束とされ、開口絞り７２によって該光束（光量）を整形して副走査方向のみに屈折力を有するシリンドリカルレンズ７４に入射している。シリンドリカルレンズ７４に入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で出射し、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７５の偏向面７５ａ近傍にほぼ線像として結像している。

そして光偏向器７５の偏向面７５ａで反射偏向された光束をｆθ特性を有するｆθレンズ系（走査光学系）７６を介して被走査面７８としての感光ドラム面上へ導光し、該光偏向器７５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７８上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査して画像情報の記録を行っている。

通常、光走査装置には、コンパクト化またはレジ調整などの点から折り返しミラーが配置されている。図１１〜図１４は各々画像形成装置の要部断面図であり、図１１は光走査装置200内に折り返しミラーが無い例を示しており、図１２〜図１４は各々光走査装置200内に折り返しミラーを少なくとも1枚以上配置し、該折り返しミラーによって光路を折り畳んだ例を示している。

図１１に示す画像形成装置は、本体に無駄なスペース（斜線部）が多く、また光路長を短縮させるために走査レンズの数も多くなり、コンパクト化及び低コスト化の点で不利である。光走査装置内の各部品の配置にもよるが、一般的に折り返しミラーの枚数が増えるに従い、光路の取り回しの自由度が増し、装置全体をよりコンパクトなものにすることができる。

また従来、光源手段として使用される半導体レーザーは赤外レーザー（発振波長７８０ｎｍ）または赤色レーザー（発振波長６７５ｎｍ）であったが、高解像度化の要求から発振波長が５００ｎｍ以下の短波長レーザーを用い、微小スポット形状が得られる光走査装置の開発が進められている。短波長レーザーを用いる利点は、走査光学系の射出側のＦナンバーを従来並に保ったまま、従来の約半分の微小なスポット径を達成することができる点である。

また従来と同じサイズのスポット径であれば、走査光学系の射出側のＦナンバーを約２倍大きくできるため、感光ドラム面上での焦点深度が格段に増加する（焦点深度は使用する光源の波長に比例し、走査光学系の射出側のＦナンバーの２乗に比例する。）。よって、各部品の部品精度を緩めたり、従来必要であった調整機構を省略するといったコストダウンが行える。

図１５、図１６は各々発振波長λ＝７８０ｎｍの赤外レーザー８１、発振波長λ＝４０５ｎｍの青紫色レーザー１を用いて主走査方向に６０μｍのスポット径を形成した光走査装置の主走査方向の要部断面図(主走査断面図)である。

図１７、図１８は各々図１５、図１６に対応する焦点深度を表したグラフである。各グラフにおいて横軸は走査光学系の像高、縦軸は走査光学系の光軸方向（ディフォーカス方向）を示しており、スライスレベルを７５μｍとした場合の深度曲線を表している。この深度曲線からも分かるように光源の発振波長を短波長にするほど、スポット径を同じに保ったまま深度を格段に広くすることが可能となる。
特開２００３−１２１７７３号公報

このような光走査装置において、高精度な画像情報の記録を行うためには、被走査面全域に渡って像面湾曲が良好に補正されていること、画角θと像高Ｙとの間に等速性をともなう歪曲特性（ｆθ特性）を有していること、像面上でのスポット径が各像高において均一であること等が必要である。前述したように図１５、図１６は赤外レーザーと青紫色レーザーとでスポットサイズ６０μｍとした場合の光走査装置の主走査断面図であり、より短波長な青紫色レーザーを使用している図１６の光走査装置の方が光束幅が細いことが見て分かる。

青紫色レーザーを使用した光走査装置は、赤外レーザーより焦点深度を広げることができ、部品精度の緩和などのコストダウン効果が得られる反面、光束幅が細いことにより各光学部品の表面についたキズやゴミ、または飛散してくるトナーなどの影響に対して敏感になってしまう。

図１９は折り返しミラーの表面についたキズやゴミ、トナーなどを表した説明図であり、このような折り返しミラーを使用して画像出力を行ったときの画像を図２０に描いている。通常は、画像を書き込むときにレーザー（光源）が点灯しているので、ゴミなどで光束が遮られると、その場所だけ濃度が薄く、最悪では白く抜けたスジになることもありうる。

また一般的に知られているように光束の波長が短くなればなるほど散乱の影響が効いてくる。トナーなど数ミクロンレベルの粒子がミラー表面に付着した場合、散乱によって走査光の一部が感光ドラム表面に届かなくなる現象が発生する。

よって青紫色レーザーを使用するだけでも、トナーなどの微小な粒子がミラーに付着することによる濃度ムラが問題となる。またこのような光走査装置を使ったカラー画像形成装置の場合は、色ムラとして画像に現われる。従って、青紫色レーザーを使用した光走査装置においては、今まで以上にゴミ、キズの管理を厳しく行わなければならず、コストアップの要因になっていた。

本発明は光学部品（例えば折り返しミラー等の反射部材）の表面に付着するゴミ、キズ、トナーなどの影響を低減し、高品位で高画質な画像が得られる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、
光源手段から出射した光束を偏向手段に導光する第１の光学系と、
該第１の光学系からの光束を反射偏向する偏向手段と、
該偏向手段で反射偏向された光束をｎ枚（ｎは１以上の整数）の反射部材を有する反射手段を介して被走査面上に導光する第２の光学系と、
を具備する光走査装置において、
該第２の光学系の主走査断面内の射出側のＦナンバーをＦｎｏ主、
該第２の光学系の光軸上を通過する光束が該ｎ枚の反射部材で反射するときの反射面上でのビーム面積のうち、最小値をＳmin（mm^２）とするとき、
７０＜Ｆｎｏ主
（０．００４（mm^２）／Ｓmin）×ｎ＜０．０３
なる条件を満足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、
前記偏向手段により反射偏向される光束の偏向点から前記被走査面までの距離をＬ(mm)、該偏向点から前記ｎ枚の反射部材までの距離を各々Ｘｉ(i=1,2,‥‥n)(mm)とするとき、該ｎ枚の反射部材は
Ｘｉ＜Ｌ−０．７７・Ｆｎｏ主(mm)
なる条件を満足する位置に設けられていることを特徴としている。

請求項３の発明は請求項１又は２の発明において、
前記第２の光学系の副走査方向の結像倍率をβとするとき
０．５＜｜β｜
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項４の発明は請求項３の発明において、
前記ｎ枚の反射部材のうち、少なくとも１枚の反射部材は、前記第２の光学系内のうち副走査方向のパワーが最も強い光学素子よりも、前記偏向手段側に配置されていることを特徴としている。

請求項５の発明は請求項１乃至４の何れか１項の発明において、
前記光源手段から発せられる光束の主波長は５００ｎｍ以下であることを特徴としている。

請求項６の発明の光走査装置は、
光源手段から発せられた光束を偏向手段に導光する第１の光学系と、
該第１の光学系からの光束を反射偏向する偏向手段と、
該偏向手段で反射偏向された光束をｎ枚（ｎは１以上の整数）の反射部材を有する反射手段を介して被走査面上に導光する第２の光学系と、
を具備する光走査装置において、
該光源手段から発せられる光束の主波長は５００ｎｍ以下であり、
該第２の光学系の光軸上を通過する光束が該ｎ枚の反射部材で反射するときの反射面上でのビーム面積のうち、最小値をＳmin（mm^２）とするとき、
（０．００４（mm^２）／Ｓmin）×ｎ＜０．０３
なる条件を満足することを特徴としている。

請求項７の発明は請求項６の発明において、
前記第２の光学系の主走査断面内の射出側のＦナンバーをＦｎｏ主、前記偏向手段により反射偏向される光束の偏向点から前記被走査面までの距離をＬ(mm)、該偏向点から前記ｎ枚の反射部材までの距離を各々Ｘｉ(i=1,2,‥‥n)(mm)とするとき、該ｎ枚の反射部材は
Ｘｉ＜Ｌ−０．７７・Ｆｎｏ主(mm)
なる条件を満足する位置に設けられていることを特徴としている。

請求項８の発明は請求項６又は７の発明において、
前記第２の光学系の副走査方向の結像倍率をβとするとき
０．５＜｜β｜
なる条件を満足す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ｎ枚の反射部材のうち、少なくとも１枚の反射部材は、前記第２の光学系内のうち副走査方向のパワーが最も強い光学素子よりも、前記偏向手段側に配置されていることを特徴としている。

請求項１０の発明は請求項１乃至９の何れか１項の発明において、
前記反射部材は、折り返しミラーであることを特徴としている。

請求項１１の発明は請求項１乃至１０の何れか１項の発明において、
前記光源手段から発せられた光束は前記偏向手段の偏向面に該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射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。

本発明によれば短波長光源を用いた光走査装置において、折り返しミラーなどの反射部材の枚数及びその配置を適切にする設定することにより、該反射部材の表面に付着するゴミ、キズ、トナーなどの影響による画像スジ、濃度ムラを出にくくし、常に良好なる画像が得られ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。

またこの光走査装置を用いたカラー画像形成装置においても、画像スジ、濃度ムラ、色ムラのない良好なる画像を得ることができる。

以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の光走査装置の実施例１の主走査断面内(主走査方向)の要部断面図（主走査断面図）、図２は本発明の光走査装置の実施例１の副走査断面内(副走査方向)の要部断面図（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走査光学素子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走査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１は光源手段であり、例えば発振波長（主波長：光束の中心波長）λ＝４０５ｎｍ（500ｎｍ以下）の短波長光源より成る青紫色レーザーより成っている。２は開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。３は光束変換素子(コリメーターレンズ)であり、開口絞り３で整形された光束を略平行光束（もしくは略発散光束もしくは略収束光束）に変換している。４は光学系(シリンドリカルレンズ)であり、副走査方向にのみ所定のパワーを有しており、コリメーターレンズ３を通過した光束を副走査断面内で後述する光偏向器５の偏向面（反射面）５ａにほぼ線像として結像させている。尚、開口絞り２、コリメーターレンズ３、そしてシリンドリカルレンズ４等の各要素は第１の光学系（入射光学系）の一要素を構成している。

５は偏向手段としての光偏向器であり、例えば４面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っており、モーター等の駆動手段（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。

６７は集光機能とｆθ特性とを有する第２の光学系としての走査光学系(ｆθレンズ系）であり、第１、第２の２枚のｆθレンズ６，７より成り、光偏向器５によって反射偏向された画像情報に基づく光束を後述する折返しミラー９を介して被走査面としての感光ドラム面８上に結像させ、かつ副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと感光ドラム面８との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。本実施例における走査光学系６７の主走査断面内の射出側のＦナンバーはＦｎｏ主＝８７．２(70以上)である。

８は被走査面としての感光ドラム面、９は反射手段としての反射部材であり、折り返しミラーより成っている。

本実施形態において半導体レーザー１から出射した光束は開口絞り２により所望のスポット径が得られるように光束幅が制限され、コリメーターレンズ３により略平行光束に変換され、シリンドリカルレンズ４に入射している。シリンドリカルレンズ４に入射した略平行光束のうち主走査断面においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては収束して光偏向器５の偏向面５ａ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。そして光偏向器５の偏向面５ａで反射偏向された光束は第１、第２のｆθレンズ６，７により折返しミラー９を介して感光ドラム面８上にスポット状に結像され、該光偏向器５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８上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面８上に画像記録を行なっている。

ここで、本実施例における光学配置及び面形状を表１に示す。

第１、第２のｆθレンズ６、7の入射面、出射面の母線形状は、１０次までの関数として表せる非球面形状により構成している。ｆθレンズと光軸との交点を原点とし、光軸方向をＸ軸、主走査断面内において光軸と直交する軸をＹ軸としたとき、主走査方向と対応する母線方向が、

（但し、Rは母線曲率半径，K，B4，B6，B8，B10，は非球面係数）
なる式で表されるものである。

また副走査方向と対応する子線方向が、

なる式で表されるものである。Sは母線方向の各々の位置における母線の法線を含み主走査面と垂直な面内に定義される子線形状である。

ここで主走査方向に光軸からＹ離れた位置における副走査方向の曲率半径（子線曲率半径）Rs^*が、

（但し、Rsは光軸上の子線曲率半径，D2，D4，D6，D8，D10は子線変化係数）
なる式で表されるものである。

尚、本実施例では面形状を上記数式にて定義したが、本発明の権利の範囲はこれを制限するものではない。

本実施例では上記の如く発振波長λ＝４０５ｎｍの短波長光源を用い、有効走査領域全域において主走査断面内のスポット径が６０μｍ、副走査断面内のスポット径が７０μｍとなるようにしている。

尚、ここでスポット径とは、ピーク光量の１／ｅ^２でスライスした直径を表している。

図１に示す本実施例と図１５に示す従来例(発振波長λ＝７８０ｎｍの赤外レーザー)とを比較すると、本実施例における光束の光束幅は約半分に成っていることが分かる。

本実施例では図２に示すように折り返しミラー９で１回副走査方向に光路を折り曲げることにより装置全体のコンパクト化を達成している。折り返す回数が増えれば、それだけ配置自由度が増していくが、同時に反射面に付くゴミ、キズ、トナーなどの影響も増えていく。

そこで本実施例では折り返しミラーの数をｎ（ｎは１以上の整数）、走査光学系６７の光軸上を通過する光束の該折り返しミラーの反射面上（位置）での各々のビーム面積のうち、最小値をＳmin（mm^２）とするとき、
（０．００４（mm^２）／Ｓmin）×ｎ＜０．０３ ‥‥（１）
なる条件を満足するようにしている。尚、本実施例ではｎ＝１である。

本実施例における折り返しミラー９は後述する条件式(2)を満足するように偏向点Ｐから測って１０１．２(mm)の位置に配置している。その位置（反射面上）での走査光学系６７の光軸上を通過する光束のビーム面積Ｓは、
Ｓ＝０．４１３９×０．３５３９×π＝０．４６（mm^２）
であるので、
（０．００４／０．４６）×１＝０．００８７＜０．０３
となる。これは上記条件式(1)を満足する。

ここで上記０．４１３９及び０．３５３９は、表１に開示のレンズデータを用いて、被走査面上での光軸上のスポット径が主走査６０μｍ、副走査７０μｍとなるときの光束幅を、光学ＣＡＤを用いて計算された値である。尚、後述する実施例２に記載した値０．４２６８及び０．３２１４、実施例３に記載した値０．４９００及び０．４２３１も同様である。

ここで上記条件式(1)の導出について説明する。

折り返しミラーなどの光学部品上に付くゴミ、キズはφ０．０７以下のものを視認することが非常に難しく、ゴミ、キズの面積として０．００４mm^２が通常管理できる限界値であった。また現像、定着などの電子写真プロセスの要因に依存するところもあるが、急峻な光量変化として３％を超えると画像スジとして現われる。よって折り返しミラーに付着するゴミ、キズなどによる光量低下の割合（条件式(1)の左辺）を３％以下に抑えることが重要である。

上記条件式(1)の数値範囲を外れると折り返しミラーの表面に付着するゴミ、キズ、トナーなどの影響による画像スジ、濃度ムラが現れてくるので良くない。

更にゴミ、キズ、トナーなどの影響による画像スジ、濃度ムラを出にくくするためには、走査光学系６７の主走査方向の射出側のＦナンバーをＦｎｏ主、光偏向器５により偏向される光束の偏向点Ｐから被走査面８までの距離をＬ(mm)、該偏向点Ｐから折り返しミラー９までの距離をＸｉ(i=1,2,‥‥n)(mm)とするとき、
Ｘｉ＜Ｌ−０．７７・Ｆｎｏ主(mm) ‥‥（２）
なる条件を満足する範囲内に折り返しミラー９を配置するのが良い。

本実施例の走査光学系６７の主走査断面内の射出側のＦナンバーは上記の如くＦｎｏ主＝８７．２、偏向点Ｐから被走査面８までの距離はＬ＝１７３．３６（mm）である。

そこで本実施例では条件式(2)を満足する範囲内に折り返しミラー９を偏向点Ｐから測って
Ｘｉ＜Ｌ−０．７７・Ｆｎｏ主＝１０６．２（mm）
なる範囲内に配置している。本実施例では上記の如くＸ１＝１０１．２(mm)である。

上記条件式(2)の導出は次のように行っている。

キズやゴミなどで遮光される折り返しミラー上での面積が、該折り返しミラーの位置でのビーム面積の１％以下となるためには、ビーム面積が０．００４（mm^２）×１００＝０．４（mm^２）以上であればよい。

偏向点から折り返しミラーまでの距離と、該折り返しミラーから被走査面までの距離の比を（１−ｍ）：ｍとするとき、被走査面から測った折り返しミラーまでの距離はｍＬとなる。折り返しミラーの位置でのビーム面積Ｓ´は
Ｓ´＝（ｍＬ／Ｆｎｏ主）×（ｍＬ／Ｆｎｏ副）×π／４ ・・・（Ａ）
となる。

また通常、主走査方向及び副走査方向のスポット径は主走査方向に小さい楕円形状をしており、その比率を６対７とすると、副走査断面内での射出側のＦナンバー（Ｆｎｏ副）は、Ｆｎｏ副＝１．１６６・Ｆｎｏ主となる。上記関係式（Ａ）＝０．４（mm^２）をｍについて解くと、
ｍ＝０．７７・Ｆｎｏ主(mm)／Ｌ
となる。

よって偏向点から測った折り返しミラーまでの距離Ｘｉ(i=1,2,‥‥n)(mm)を
Ｘｉ＜Ｌ−ｍＬ＝Ｌ−０．７７・Ｆｎｏ主(mm)
なる条件を満足する範囲内に折り返しミラーを配置すれば、１枚の折り返しミラーに付着したゴミやキズなどによる光量低下を１％に抑えることができ、また複数の折り返しミラーを用いても、画像スジなどの画質劣化を防止することが可能となる。

上記条件式(2)の数値範囲を越えた領域に折り返しミラーを配置すると、該折り返しミラーについたキズやゴミ等の管理を厳しくしなければならず、折り返しミラーの選別などのコストアップになってしまうので良くない。また飛散してくるトナーなどが折り返しミラーの表面に堆積しないような対策を施す必要も生じ、こちらもコストアップにつながってしまうので良くない。

このように本実施例では上述した如く条件式(1)、さらには条件式(2)を満足させ、光束のビーム幅が極端に細くなる感光ドラム面８近傍には折り返しミラーを配置せず、光偏向器５と感光ドラム面８との間に配置される折り返しミラーの数を極力減らすことにより（望ましくは３枚以下が良い。）、ゴミ、キズ、トナーが原因となって発生する画像スジや濃度ムラなどの画像不良を改善することができる。

図３は本発明の実施例２の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図４は本発明の実施例２の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図３、図４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。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、入射光学系をオーバーフィルド走査光学系(OFS)より構成した点、反射手段を３枚の折り返しミラー91,92,93より構成した点である。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、本実施例では光源手段１から出射した光束を光偏向器５の偏向面に該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させ、光偏向器５の偏向面以上の領域を入射光束がカバーできるように構成している。さらに本実施例では光源手段１から出射した光束を主走査断面内において光偏向器５の偏向角の略中央から入射させ(正面入射)、且つ副走査断面内において該光偏向器５の回転軸と直交する面に対して所定の角度をなすように、該光偏向器５の偏向面５ａに入射させている（斜入射光学系）。91,92,93は各々反射手段としての第１、第２、第３の折り返しミラーであり、光路を折り曲げている。

また本実施例では走査光学系６７の副走査方向の結像倍率をβとするとき
０．５＜｜β｜ ・・・（３）
なる条件を満足するように設定している。本実施例では結像倍率βを０．５２としている。

図５(A),(B)は各々副走査方向の結像倍率βと副走査方向の光束の光束幅との関係を模式的に表した要部断面図であり、同図(A)は｜β｜＜０．５の場合、同図(B)は｜β｜＞０．５の場合を示している。同図(A),(B)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。

同図(A),(B)より同じ位置に折り返しミラー９を配置した場合、副走査倍率｜β｜が大きい光学系の方が副走査方向の光束幅が広く、光束幅が広い領域も多いことがわかる。

また一般的にオーバーフィルド走査光学系はアンダーフィルド走査光学系(UFS)に比べて偏向点から被走査面までの距離が長いため、折り返しミラーで複数回光路を折り曲げることによって各光学部品を画像形成装置内にコンパクトに収めている。よって折り返しミラーの数が多いオーバーフィルド走査光学系で、特に副走査倍率｜β｜が小さい場合は、ゴミ・キズ・トナーなどの影響が敏感に画像スジとして現れてしまう。

そこで本実施例では上記の如く副走査倍率｜β｜を０．５＜｜β｜とすることにより光束幅が広い領域を多く作り、折り返しミラーの数が多くても画像スジが現われ難い光走査装置を達成している。

ここで本実施例における光学配置及び面形状を表２に示す。

本実施例では走査光学系６７をガラス製の球面レンズ６、ガラス製のシリンダーレンズ７、そしてプラスチック製のトーリックレンズ１０の３枚のレンズで構成しており、副走査方向に０．８度の角度を持った光源手段からの光束がガラス製のシリンダーレンズ７とガラス製の球面レンズ６を通過してポリゴンミラーの偏向面に入射する、ダブルパス構成の斜入射光学系を採用している。尚、トーリックレンズ１０の面形状は前述の実施例１に示した非球面式を用いている。

本実施例では光源手段１として発振波長λ＝４０５ｎｍの短波長光源を用い、有効走査領域全域において主走査断面内のスポット径が５３μｍ、副走査断面内のスポット径が７０μｍとなるようにしている。

本実施例では折り返しミラーの数をｎ(n=3)、走査光学系６７の光軸上を通過する光束の該折り返しミラーの反射面上での各々のビーム面積のうち、最小値をＳmin（mm^２）とするとき、
（０．００４（mm^２）／Ｓmin）×ｎ＜０．０３ ‥‥（１）
なる条件を満足するようにしている。

本実施例では第１、第２、第３の折り返しミラー91,92,93を条件式(2)を満足する位置に各々配置しており、その位置（反射面上）での走査光学系６７の光軸上を通過する光束のビーム面積のうち、最小値Ｓminが、
Ｓmin＝０．４２６８×０．３２１４×π＝０．４３（mm^２）
であるので、
（０．００４／０．４３）×３＝０．０２８＜０．０３
となる。これは上記条件式(1)を満足しており、これによりゴミ、キズ等はもちろんのこと、トナーなどの微小な粒子による画像劣化を防止することができる。

また本実施例では図４に示すように第１、第２、第３の３枚の折返しミラー91,92,93を光偏向器5と感光ドラム8との間の光路内に各々配置して光路の取り回しの自由度を高めている。

本実施例ではこの第１、第２、第３の３枚の折返しミラー91,92,93のうち、第１、第２の２枚の折返しミラー91,92を、走査光学系６７内で副走査方向に最もパワーの強いトーリックレンズ10よりも、ポリゴンミラー５側に配置している。これにより主走査方向及び副走査方向ともに光束が太い領域で折り曲げられるようにしている。

本実施例の走査光学系６７の主走査断面内の射出側のＦナンバーはＦｎｏ主＝９１．７４と非常に暗い光学系であるが、本実施例では第１、第２、第３の折返しミラー91,92,93を各々
Ｘｉ＜Ｌ−０．７７・Ｆｎｏ主(mm)＝３９６．６(mm) ‥‥（２）
なる条件を満足する範囲内に配置することによって、ゴミ、キズの影響を受けない常に良好なる画像が得られるようにしている。

本実施例では偏向点Ｐから被走査面８までの距離ＬがＬ＝４６７．２４(mm)であり、偏向点Ｐから測った第１、第２、第３の折返しミラー91,92,93までの各々の距離X1,X2,X3は
X1＝204.0(mm)、 X2＝228.8(mm)、 X3＝388.2(mm)
である。これらの値は上記条件式(2)を満足している。

図６は本発明の実施例３の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図７は本発明の実施例３の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図６、図７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。

本実施例において前述の実施例１と異なる点は、主走査断面内のスポットサイズを３０μｍ、副走査断面内のスポットサイズを３５μｍとなるように開口絞り８２の絞り径を形成した点、反射手段を２枚の折り返しミラー91,92より構成した点である。その他の構成及び光学的作用は実施例１と略同用であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、同図において８２は開口絞りであり、主走査断面内のスポットサイズが３０μｍ、副走査断面内のスポットサイズが３５μｍとなるように絞り径を形成している。91,92は各々反射手段としての第１、第２の折り返しミラーであり、光路を折り曲げている。

本実施例において走査光束自体は前記図１５に示す従来例（赤外レーザーでスポットサイズが60μｍ×70μｍ）とほぼ同じサイズであるが、光源手段の発振波長が短波長化（λ＝405(nm)）したことにより、折り返しミラーの表面に付着するトナーなどの数μｍレベルの汚れによる走査光の散乱の程度が悪化している。

そこで本実施例では前述の実施例１と同様に折り返しミラーの数をｎ(n=2)、走査光学系６７の光軸上を通過する光束の該折り返しミラーの反射面上での各々のビーム面積のうち、最小値をＳmin（mm^２）とするとき、
（０．００４（mm^２）／Ｓmin）×ｎ＜０．０３ ‥‥（１）
なる条件を満足するようにしている。

本実施例では第１、第２の折り返しミラー91,92を条件式(2)を満足する位置に各々配置しており、その位置（反射面上）での走査光学系６７の光軸上を通過する光束のビーム面積のうち、最小値Ｓminが、
Ｓmin＝０．４９００×０．４２３１×π＝０．６５（mm^２）
であるので、
（０．００４／０．６５）×２＝０．０１２３＜０．０３
となる。これは上記条件式(1)を満足しており、これによりゴミ、キズ等はもちろんのこと、トナーなどの微小な粒子による画像劣化を防止することができる。

本実施例の走査光学系６７の主走査断面内の射出側のＦナンバーはＦｎｏ主＝４３．６である。本実施例では第１、第２の折返しミラー91,92を各々
Ｘｉ＜Ｌ−０．７７・Ｆｎｏ主(mm)＝１３９．８(mm) ‥‥（２）
なる条件を満足する範囲内に配置することによって、ゴミ、キズの影響を受けない常に良好なる画像が得られるようにしている。

本実施例では偏向点Ｐから被走査面８までの距離ＬがＬ＝１７３．３６(mm)であり、偏向点Ｐから測った第１、第２の折返しミラー91,92までの各々の距離X1,X2は
X1＝90(mm) X2＝130(mm)
である。これらの値は上記条件式(2)を満足している。

尚、実施例１，３では走査光学系６７を２枚のレンズより、また実施例２では３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４枚以上のレンズより構成しても良い。また走査光学系６７を回折光学素子を含ませて構成しても良い。また各実施例を複数の発光部を有するマルチビーム光走査装置に適用しても良い。

［画像形成装置］
図８は、本発明の画像形成装置の実施形態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２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８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８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８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９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。本実施形態は、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９において、６０はカラー画像形成装置、１１，１２，１３，１４は各々実施例２に示した構成を有する光走査装置、２１，２２，２３，２４は各々像担持体としての感光ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、５１は搬送ベルトである。

図９において、カラー画像形成装置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５３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１１，１２，１３，１４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４１，４２，４３，４４が出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２１，２２，２３，２４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（１１，１２，１３，１４）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２１，２２，２３，２４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１１，１２，１３，１４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２１，２２，２３，２４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。

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２の主走査断面図 本発明の実施例２の副走査断面図 本発明の実施例２の副走査倍率と光束幅の関係を説明する図 本発明の実施例３の主走査断面図 本発明の実施例３の副走査断面図 本発明の画像形成装置の実施形態を示す副走査断面図 本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図 従来の光走査装置の要部概略図 従来の画像形成装置の副走査断面図 従来の画像形成装置の副走査断面図 従来の画像形成装置の副走査断面図 従来の画像形成装置の副走査断面図 赤外レーザーを用いた光走査装置の主走査断面図 青紫色レーザーを用いた光走査装置の主走査断面図 赤外レーザーを用いた光走査装置の深度曲線を示す図 青紫色レーザーを用いた光走査装置の深度曲線を示す図 ミラーに付いたゴミ・キズ・トナーの例を示す図 画像スジ、濃度ムラの例を示す図

符号の説明

１ 光源手段
２ 開口絞り
３ 光束変換素子（コリメーターレンズ）
４ シリンドリカルレンズ
５ 偏向手段（ポリゴンミラー）
６ 第１の走査レンズ（ｆθレンズ）
７ 第２の走査レンズ（ｆθレンズ）
６７ 第２の光学系(走査光学系)
８ 被走査面（感光ドラム面）
９．９１．９２．９３ 折り返しミラー
１１、１２、１３、１４ 光走査装置
２１、２２、２３、２４ 像担持体（感光ドラム）
３１、３２、３３、３４ 現像器
４１、４２、４３、４４ 光ビーム
５１ 搬送ベルト
５２ 外部機器
５３ プリンタコントローラ
６０ カラー画像形成装置
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

Claims (15)

1. 光源手段から出射した光束を偏向手段に導光する第１の光学系と、
   該第１の光学系からの光束を反射偏向する偏向手段と、
   該偏向手段で反射偏向された光束をｎ枚（ｎは１以上の整数）の反射部材を有する反射手段を介して被走査面上に導光する第２の光学系と、
   を具備する光走査装置において、
   該第２の光学系の主走査断面内の射出側のＦナンバーをＦｎｏ主、
   該第２の光学系の光軸上を通過する光束が該ｎ枚の反射部材で反射するときの反射面上でのビーム面積のうち、最小値をＳmin（mm^２）とするとき、
   ７０＜Ｆｎｏ主
   （０．００４（mm^２）／Ｓmin）×ｎ＜０．０３
   なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
2. 前記偏向手段により反射偏向される光束の偏向点から前記被走査面までの距離をＬ(mm)、該偏向点から前記ｎ枚の反射部材までの距離を各々Ｘｉ(i=1,2,‥‥n)(mm)とするとき、該ｎ枚の反射部材は
   Ｘｉ＜Ｌ−０．７７・Ｆｎｏ主(mm)
   なる条件を満足する位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記第２の光学系の副走査方向の結像倍率をβとするとき
   ０．５＜｜β｜
   なる条件を満足することを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記ｎ枚の反射部材のうち、少なくとも１枚の反射部材は、前記第２の光学系内のうち副走査方向のパワーが最も強い光学素子よりも、前記偏向手段側に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記光源手段から発せられる光束の主波長は５００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の光走査装置。
6. 光源手段から発せられた光束を偏向手段に導光する第１の光学系と、
   該第１の光学系からの光束を反射偏向する偏向手段と、
   該偏向手段で反射偏向された光束をｎ枚（ｎは１以上の整数）の反射部材を有する反射手段を介して被走査面上に導光する第２の光学系と、
   を具備する光走査装置において、
   該光源手段から発せられる光束の主波長は５００ｎｍ以下であり、
   該第２の光学系の光軸上を通過する光束が該ｎ枚の反射部材で反射するときの反射面上でのビーム面積のうち、最小値をＳmin（mm^２）とするとき、
   （０．００４（mm^２）／Ｓmin）×ｎ＜０．０３
   なる条件を満足することを特徴とする光走査装置。
7. 前記第２の光学系の主走査断面内の射出側のＦナンバーをＦｎｏ主、前記偏向手段により反射偏向される光束の偏向点から前記被走査面までの距離をＬ(mm)、該偏向点から前記ｎ枚の反射部材までの距離を各々Ｘｉ(i=1,2,‥‥n)(mm)とするとき、該ｎ枚の反射部材は
   Ｘｉ＜Ｌ−０．７７・Ｆｎｏ主(mm)
   なる条件を満足する位置に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
8. 前記第２の光学系の副走査方向の結像倍率をβとするとき
   ０．５＜｜β｜
   なる条件を満足することを特徴とする請求項６又は７に記載の光走査装置。
9. 前記ｎ枚の反射部材のうち、少なくとも１枚の反射部材は、前記第２の光学系内のうち副走査方向のパワーが最も強い光学素子よりも、前記偏向手段側に配置されていることを特徴とする請求項８に記載の光走査装置。
10. 前記反射部材は、折り返しミラーであることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の光走査装置。
11. 前記光源手段から発せられた光束は前記偏向手段の偏向面に該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射していることを特徴とする請求項１乃至１０の何れか１項に記載の光走査装置。
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。