JP2007178824A - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 波面収差のねじれ（スポット回転）を良好に補正するとともに、昇温時のピントシフトや波長のバラツキ等による色収差などを低減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】 光源手段と、偏向手段と、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の法線に対して斜め方向から偏向面に導光する第１の光学系と、偏向手段で偏向された光束を被走査面に結像させる第２の光学系とを具備する光走査装置において、第２の光学系は、少なくとも主走査方向にパワーを有する屈折光学素子と、副走査方向にパワーを有する反射光学素子とを備えており、反射光学素子は、子線頂点をつなげた母線が、反射光学素子の反射面上に入射する主光線の入射軌跡と同じ向きであって副走査方向に湾曲している形状より成ること。
【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、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や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ー（ＬＢＰ）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ている。そして偏向された光束はｆθ特性を有する結像光学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集束させ、その面上を光走査して画像記録を行っている。

図１３は従来の光走査装置の要部概略図である。

同図において光源手段131から出射した発散光束はコリメータレンズ133により平行光束に変換され、絞り132によって該光束を制限して副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134に入射している。シリンドリカルレンズ134に入射した平行光束のうち主走査断面内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集束してポリゴンミラーから成る偏向手段135の偏向面（反射面）135aに線像として結像している。

そして偏向手段135の偏向面135aで偏向された光束をｆθ特性を有する結像光学系136を介して被走査面としての感光ドラム面138上に導光している。そして偏向手段135を矢印Ａ方向に回転させることによって感光ドラム面138上を矢印Ｂ方向に光走査して画像情報の記録を行っている。

この様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(像面)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(走査角)θと像高Ｙとの間に等速性をともなう歪曲特性（ｆθ特性）を有していること等が必要である。さらに被走査面上でのスポット径が各像高において均一であることが必要である。

また図１４に示すように共通のポリゴンミラー135の偏向面135aに対して副走査断面内において斜め方向から異なる角度で複数の光束を入射させる光走査装置が提案されている。

同図における光走査装置は、ポリゴンミラー135で偏向された複数の光束を結像光学系としてのプラスチック材からなる同一の第１の結像レンズ（屈折レンズ）161を通過させている。そして第１の結像レンズ161を通過した複数の光束を、それぞれ対応する折り返しミラー137a,137b、プラスチック材からなる第２の結像レンズ（屈折レンズ）162a,162bを介して対応する感光ドラム面138a,138b上に結像させている。

同図における結像光学系は副走査断面内において斜め方向から光束を入射させた際に発生する波面収差のねじれ（被走査面上でのスポット回転）を補正するために複数の光束に各々対応した第２の結像レンズ162a,162bを副走査方向にシフトさせている。

同図においてC1a,C1bは各々第２の結像レンズ162a、162bの各面頂点をつなげた（結んだ）線である。同図では折り返しミラー137a,137bで反射された光束が線C1a及び線C1bを通過しないように第２の結像レンズ162a、162bをシフトして配置している。

また副走査断面内において斜め方向から光束を入射させた際に発生する波面収差のねじれを、主に主走査方向にパワーを有する屈折レンズを副走査方向にチルトさせることにより補正するようにした光走査装置が提案されている（特許文献１参照）。

また結像光学系を全て反射ミラー（シリンドリカルミラー）で構成し、副走査断面内において斜め方向から光束を入射させることにより発生する波面収差のねじれ（スポットの回転）を補正するようにした光走査装置が提案されている（特許文献２参照）。

特許文献２では副走査方向に一定のパワーを有するシリンドリカルミラーのアナモフィック面の母線を光軸に垂直な断面内で湾曲させている。これにより副走査断面内において斜め方向から光束を入射させることにより発生する波面収差のねじれを補正している。
特開２０００−２６７０３１号公報 特開２００１−１９４６０１号公報

図１４のように全ての光学素子をプラスチック材などの屈折レンズで構成すると、昇温による副走査方向のピント飛びが発生してしまう。さらにマルチビームレーザーを光源として使用した場合の色収差等により光偏向器の偏向面と被走査面との共役関係が崩れ、例えば偏向面が副走査断面内において倒れた場合、バンディングがひどく目立ってしまう。

一方、従来例のように副走査方向のパワーをシリンドリカルミラーに集中させた光学系では、上述した昇温による副走査方向のピント飛びやマルチビームレーザーを使用した場合の色収差等により、偏向面と被走査面との共役関係が崩れることはない。

しかしながら副走査断面内において斜め方向から光束を入射させることにより発生する波面収差のねじれ（スポットの回転）を補正するために、主に主走査方向にパワーを有する屈折レンズを副走査方向にチルトさせてしまうと以下に示す問題点が生じてくる。

即ち、図１４に示すように第１の結像レンズ161に上下２方向から光束を入射させた場合、片方の走査光束に対しては、スポット回転が補正されるが、もう一方の走査光束に対してはスポット回転を悪化させてしまう。

また上記特許文献２のように結像光学系を全てシリンドリカルミラーで構成した光走査装置に対しては、該シリンドリカルミラーの配置敏感度が高いといった問題点が生じる。

本発明は波面収差のねじれ（スポット回転）を良好に補正するとともに、昇温時のピントシフトや波長のバラツキ等による色収差などを低減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、偏向手段と、該光源手段から出射した光束を副走査断面内において該偏向手段の偏向面の法線に対して斜め方向から該偏向面に導光する第１の光学系と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面に結像させる第２の光学系と、を具備する光走査装置において、
該第２の光学系は、少なくとも主走査方向にパワーを有する屈折光学素子と、副走査方向にパワーを有する反射光学素子と、を備えており、
該反射光学素子は、子線頂点をつなげた母線が、該反射光学素子の反射面上に入射する主光線の入射軌跡と同じ向きであって副走査方向に湾曲している形状より成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、
前記反射光学素子は、子線頂点をつなげた母線が、主走査方向に湾曲した形状より成り、その湾曲の方向は、該反射光学素子の反射面上の位置において、画像中央を走査する光束の主光線よりも画像端部を走査する光束の主光線が光路方向において前記被走査面から遠い場合、該被走査面に対して凸面を向ける方向に湾曲され、該反射光学素子の反射面上の位置において、画像中央を走査する光束の主光線よりも画像端部を走査する光束の主光線が光路方向において該被走査面に近い場合、該被走査面に対して凹面を向ける方向に湾曲さ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、
前記屈折光学素子の光軸は、前記偏向手段の回転軸を法線とする平面に対して平行な面内にあることを特徴としている。

請求項４の発明は請求項１、２又は３の発明において、
前記光源手段から出射した光束は、主走査断面内において前記偏向手段の偏向面の幅よりも広い光束幅で該偏向面に入射し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から４の何れか１項の発明において、
前記光源手段は複数の発光部を有し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から５の何れか１項の発明において、
前記光源手段から出射する光束の波長は４５０ｎｍ以下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、
複数の発光部と、偏向手段と、該複数の発光部から出射した複数の光束を副走査断面内において該偏向手段の偏向面の法線に対して斜め方向から共通の偏向手段の同一の偏向面に導光する第１の光学系と、該共通の偏向手段で偏向された複数の光束に対して各々対応して配置され、互いに異なった被走査面に結像させる複数の第２の光学系と、を具備する光走査装置において、
該複数の第２の光学系は、各々主走査方向にパワーを有する屈折光学素子と、副走査方向にパワーを有する反射光学素子と、を有しており、
該反射光学素子は、子線頂点をつなげた母線が、該反射光学素子上に入射する主光線の入射軌跡と同じ向きであって副走査方向に湾曲している形状より成ることを特徴としている。

請求項８の発明は請求項７の発明において、
前記複数の発光部から出射した複数の光束に対して、前記第２の光学系の主走査方向にパワーを有する屈折レンズを共用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７又は８の発明において、
前記反射光学素子は、子線頂点をつなげた母線が、主走査方向に湾曲した形状より成り、その湾曲の方向は、該反射光学素子の反射面上の位置において、画像中央を走査する光束の主光線よりも画像端部を走査する光束の主光線が光路方向において前記被走査面から遠い場合、該被走査面に対して凸面を向ける方向に湾曲され、該反射光学素子の反射面上の位置において、画像中央を走査する光束の主光線よりも画像端部を走査する光束の主光線が光路方向において該被走査面に近い場合、該被走査面に対して凹面を向ける方向に湾曲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７、８又は９の発明において、
前記屈折光学素子の光軸は、前記偏向手段の回転軸を法線とする平面に対して平行な面内にあることを特徴としている。

請求項１１の発明は請求項７から１０の何れか１項の発明において、
前記複数の発光部から出射した複数の光束は、各々主走査断面内において前記偏向手段の偏向面の幅よりも広い光束幅で該偏向面に入射していることを特徴としている。

請求項１２の発明は請求項７から１１の何れか１項の発明において、
前記複数の発光部から出射した複数の光束は、前記共通の偏向手段の同一の偏向面に垂直な断面に対して副走査方向に対称に入射していることを特徴としている。

請求項１３の発明は請求項７から１２の何れか１項の発明において、
前記複数の発光部から出射する複数の光束の波長は各々４５０ｎｍ以下であることを特徴としている。

請求項１４の発明の画像形成装置は、
請求項１から１３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１５の発明の画像形成装置は、
請求項１から１３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１６の発明のカラー画像形成装置は、
各々が請求項１から１３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１７の発明は請求項１６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。

本発明によれば副走査断面内において光偏向器の偏向面に対し斜め方向から光束を入射させた際に発生する波面収差のねじれ（スポット回転）を良好に補正することができる。且つ昇温時のピントシフトや波長のバラツキ等による色収差などを低減することができる環境安定性の高い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。

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は本発明の実施例１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。

尚、以下の説明において、主走査方向とは回転多面鏡の回転軸及び結像光学系の光軸に垂直な方向（回転多面鏡で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）である。副走査方向とは回転多面鏡の回転軸と平行な方向である。また主走査断面とは主走査方向と結像光学系の光軸を含む平面である。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面である。

図中、１は発光部を有する光源手段であり、例えば波長λが４５０ｎｍ以下（本実施例では４０５ｎｍ）の光束を発振する窒化ガリウム系の青紫色の半導体レーザー（短波長レーザー）より成っている。

３は複数の光束変換素子（コリメータレンズ）を有するコリメータレンズ部であり、光源手段１より出射された光束を平行光束（もしくは発散光束もしくは収束光束）に変換している。

２は開口絞りであり、コリメータレンズ部３で変換された平行光束を制限してビーム形状を整形している。

４Ａは第１のシリンドリカルレンズであり、副走査断面内（副走査方向）のみに所定のパワー（屈折力）を有している。４Ｂは球面レンズである。４Ｃは第２のシリンドリカルレンズであり、副走査断面内（副走査方向）のみに所定のパワー（屈折力）を有している。

７７，７８は各々第１、第２の折り返しミラーであり、第２のシリンドリカルレンズ４Ｃを通過した光束を主走査方向に対して偏向させて、後述する光偏向器５に導いている。

尚、コリメータレンズ部３、第１のシリンドリカルレンズ４Ａ、球面レンズ４Ｂ、第２のシリンドリカルレンズ４Ｃ，そして後述する第１、第２の結像レンズ６１，６２の各要素は第１の光学系としての入射光学系ＬＡの一要素を構成している。

５は外接円半径24ｍｍ、偏向面が10面より成る偏向手段としての光偏向器（ポリゴンミラー）であり、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。

ＬＢは第２の光学系としての結像光学系であり、共にガラス材より成る第１、第２の結像レンズ（屈折光学素子）６１、６２、第３、第４の折り返しミラー７１、７２、そして反射ミラー（反射光学素子）７３等より成っている。

第１の結像レンズ６１は主走査方向にパワーを有しており、入射面及び出射面が球面のメニスカス形状の球面レンズ(凸レンズ)より成っている。第２の結像レンズ６２は入射面が平面、出射面が主走査方向と副走査方向とで互いにパワーの異なるトーリック面のトーリックレンズより成っている。

第３、第４の折り返しミラー７１、７２は第１、第２の結像レンズ６１、６２を通過した光束を主走査方向に対して偏向させて、反射ミラー７３に導いている。

反射ミラー７３は第３、第４の折り返しミラー７１、７２を通過した光束を主走査方向に対して偏向させて、感光ドラム面８に導いている。

本実施例における反射ミラー７３は、その反射面は母線が主走査方向に湾曲し、副走査方向にパワーを有したトーリック面より成っている。以下、この反射ミラー７３を非球面ミラー７３と称す。本実施例では結像光学系ＬＢの副走査方向のパワーが、この非球面ミラー７３に集中している。

さらに本実施例における反射ミラー７３は、該反射ミラー７３の子線頂点をつなげた（結んだ）母線が、反射ミラー７３上に入射する主光線の入射軌跡と同じ向きであって、副走査方向(図２中、Ａ１方向)に湾曲している。

本実施例では第２の結像レンズ６２のトーリック面の副走査方向のパワーと非球面ミラー７３の副走査方向のパワーを最適化することにより、走査開始端から走査終了端にかけて、副走査方向の結像倍率を一定としている。

また結像光学系ＬＢは光偏向器５（回転多面鏡）によって反射偏向された画像情報に基づく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８上にスポットに結像させている。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との間を光学的に共役関係にすることにより、偏向面の面倒れを補償している。

また本実施例では光偏向器５に入射する光束(入射光束)が第２、第１の結像レンズ６２、６１を通過し、該光偏向器５で偏向された光束(走査光束)が再度第１、第２の結像レンズ６１，６２に入射するダブルパス構成としている。

８は被走査面としての感光ドラム面である。

本実施例において、半導体レーザー１の発光部から光変調され出射した光束はコリメータレンズ部３によって平行光束に変換され、絞り２により制限される。そして絞り２により制限された光束は、シリンドリカルレンズ４Ａ、球面レンズ４Ｂ、シリンドリカルレンズ４Ｃによって，副走査断面内においては収束する。そして収束された光束は第１、第２の折り返しミラー７７、７８を介し、第２、第１の結像レンズ６２、６１を通過（ダブルパス構成）して光偏向器５の偏向面５ａに入射し、該偏向面５ａに線像（主走査方向に長手の線像）として結像している。

このとき偏向面５ａに入射する光束を光偏向器５の回転軸と結像光学系ＬＢの光軸を含む副走査断面内から、該光偏向器５の回転軸と垂直な平面に対して所定の角度（α＝1.5°）をもって斜め方向から入射させている。これにより入射光束と偏向光束とを分離している（斜入射光学系）。

一方、主走査断面内における光束は発散して第３、第４の折り返しミラー７７、７８を介し、第２、第１の結像レンズ６２、６１を通過することによって平行光束に変換され、光偏向器５の偏向角の中央から偏向面５ａに入射している（正面入射）。このときの平行光束の光束幅は主走査方向において光偏向器５の偏向面５ａのファセット幅に対して十分広くなるように設定している（OFS系）。

尚、被走査面８上における主走査方向のスポット径は結像光学系ＬＢの主走査方向の焦点距離と偏向面５ａの大きさで決まる。また本実施例では上記の如く正面入射の構成を採ることにより、被走査面８上での光量分布の均一性を高めている。

そして偏向面５ａで偏向反射された光束は第１、第２の結像レンズ６１、６２、第３、第４の折り返しミラー７１、７２、そして非球面ミラー７３を介して感光ドラム面８に導光される。そして光偏向器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８ａ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８上に画像記録を行っている。

本実施例における第２の結像レンズ（トーリックレンズ）６２の出射面及び非球面ミラー７３の反射面は以下の式で定義されるトーリック面形状より成っている。第２の結像レンズ６２と光軸Ｃ０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、

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。

また、非球面ミラー７３においては子線頂点を連ねた母線が以下に定義される関数で副走査方向に湾曲している。

ここで、図１に示した光走査装置の光学系の数値実施例を表１に示す。また、非球面形状（シリンダー面及びトーリック面）の面に関しては、表２にその数値を示す。

尚、本実施例では第１の結像レンズとして球面レンズ６１、第２の結像レンズとしてトーリックレンズ６２を用いたが、これに限らず、高次の次数を使った非球面レンズを用いても良い。

表３に第１、第２の折り返しミラー７７、７８が無いものと仮定した場合（即ち、入射ビームが光偏向器に直接に入射する場合）の各光学部品の面頂点及び面法線ベクトルを示す。入射光学系ＬＡは前述の如く副走査断面内において光源手段から発した光束を光偏向器の偏向面に対して斜め方向（下方向）から所定の角度（α＝1.5°）をもって入射させている。

表３から結像光学系を構成する屈折レンズである球面レンズ６１及びトーリックレンズ６２は光偏向器５の偏向面に対して傾いていないことが分かる。即ち、球面レンズ６１及びトーリックレンズ６２の光軸は、光偏向器５の回転軸を法線とする平面に対して平行な面内にある。

従来、副走査断面内において光偏向器の偏向面に対し斜め方向から光束を入射させることによる波面収差のねじれ（被走査面上でのスポットの回転）は屈折レンズ（結像レンズ）を副走査方向に傾かせることで補正していた。

本実施例では上述した如く非球面ミラー７３の子線頂点をつなげた母線が、該反射ミラー７３上に入射する主光線の入射軌跡と同じ向きに副走査方向に湾曲するように形成することにより、波面収差のねじれを補正している。

図３は図１に示した非球面ミラー７３の模式図である。

同図に示すように点線（Ｙ軸）ｙに対して、母線ＭＬが副走査方向（Ｚ方向）に湾曲している様子がわかる。このことは図２において母線ＭＬを矢印Ａ１方向に湾曲させることに相当する。

図４はその湾曲の方向と湾曲量を示したグラフである。

同図において非球面ミラー７３の母線はスポットの回転を補正するように湾曲させるため、該非球面ミラー７３上での走査光束の主光線の軌跡と同じ向きに湾曲させる必要がある。

図５は画像中央(Y=0)と画像端部(Y=185)でのスポットの形状を光軸方向に１ｍｍピッチで±２ｍｍの範囲で描かせた説明図である。

図６は比較のために非球面ミラー７３の母線を湾曲させていない場合のスポット形状を示した説明図である。

図６より母線を湾曲させていない場合、画像端部のスポットが大きく回転している様子がわかる。それに対して本実施例では画像中央から画像端部において良好にスポット回転が補正されていることがわかる。

またスポット回転の補正のためだけならば非球面ミラー７３の母線を副走査方向に湾曲させればよい。本実施例では感光ドラム面８上での走査線の曲がりを同時に補正するために、主走査方向にも非球面ミラー７３の母線を湾曲させている。つまり、主走査方向に曲率Ｒ＝17846.3ｍｍの弱いパワーを与え、走査線曲がりを補正している。

図７は感光ドラム面８上での走査線の曲がりを示したグラフである。

同図に示すように非球面ミラー７３の母線を主走査方向に曲げていない比較例に対し、本実施例は完全に走査線曲がりが補正できていることが分かる。

本実施例において主走査方向への母線の湾曲方向については、光偏向器５への斜入射角の方向や、折り返しミラーの枚数、折り返しミラーで折り返す方向などに依存する。

図８(Ａ)〜(Ｄ)は非球面ミラー７３の母線を主走査方向に湾曲させるときの湾曲方向の説明図である。実線は画面中央を走査する走査線の主光線、点線は画面周辺を走査する主光線である。

図８(Ｂ),(Ｃ),(Ｄ)は、非球面ミラー７３の位置において、画像中央を走査する光束の主光線よりも画像端部を走査する光束の主光線が被走査面８から遠い場合である。このときは非球面ミラー７３の母線を被走査面８に対して凸面を向けるように主走査方向に湾曲させる。

図８(Ａ)は画像中央を走査する光束の主光線よりも画像端部を走査する光束の主光線が被走査面８に近い場合である。このときは非球面ミラー７３の母線を被走査面８に対して凹面を向けるように主走査方向に湾曲させる。これにより被走査面８上での走査線曲がりを補正することができる。

尚、図８(Ａ)は光偏向器５に対し図面上、下から光束が入射し、かつ折り返しミラーの枚数が偶数のとき、非球面ミラー７３の主走査方向の母線が被走査面に対して凹面と成るように湾曲している。

図８(Ｂ)は光偏向器５に対し図面上、上から光束が入射し、かつ折り返しミラーの枚数が偶数のとき、非球面ミラー７３の主走査方向の母線が被走査面に対して凸面と成るように湾曲している。

図８(Ｃ)は光偏向器５に対し図面上、下から光束が入射し、かつ折り返しミラーの枚数が奇数のとき、非球面ミラー７３の主走査方向の母線が被走査面に対して凸面と成るように湾曲している。

図８(Ｄ)は光偏向器５に対し図面上、下から光束が入射し、かつ折り返しミラーの枚数が偶数のとき、非球面ミラー７３の主走査方向の母線が被走査面に対して凸面と成るように湾曲している。

本実施例では前述の如く光源手段の発光部として波長λ＝405ｎｍの光束を発する青紫色の半導体レーザーを用い、有効走査全域において主走査方向及び副走査方向の像面湾曲を共に良好に補正している。

短波長の光を発する短波長光源を使用する長所は、光学系を明るくさせずに小スポット化を達成することである。よって短波長光源を用いた光走査装置は、1200dpi以上の高精細プリンタに適用されることが多い。上述したスポットの回転等のスポットの崩れは高精細プリンタにとって致命的な欠陥となるため、波長450ｎｍ以下の光を発する短波長光源を用いた光走査装置において、本実施例は有効に作用するものである。

また前記図１４に示す従来例のように全てプラスチックなどの屈折レンズから構成すると、昇温による副走査方向のピント飛びやマルチビームレーザーを使用した場合の色収差などにより、偏向面と被走査面との共役関係が崩れる。さらに偏向面が副走査断面内において倒れた場合、バンディングがひどく目立ってしまう。

本実施例のように副走査方向のパワーを非球面ミラー７３に集中させた光学系では、上述した昇温による副走査方向のピント飛びにより偏向面と被走査面との共役関係が崩れることはない。また特に短波長光源をマルチビーム化した際に発生する色収差による偏向面と被走査面との共役関係の崩れも起こることがない。

よって短波長光源を用いた光走査装置であっても、斜め入射によるスポット回転が良好に補正され、且つ昇温時のピントシフトや波長のバラツキ等による色収差などが低減されることが可能となる。

尚、本実施例の結像光学系ＬＢは上記の構成に限らず、例えば結像レンズの枚数を単一、もしくは３枚以上で構成しても良い。また回折光学素子を含ませて構成しても良い。また本実施例では光源手段を単一の発光部より構成したが、これに限らず、複数の発光部より構成し、該複数の発光部から出射した複数の光束を共通の光偏向器の同一の偏向面で偏向させ、同一の被走査面に導光するように構成しても良い。

図９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。同図において図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、光走査装置を複数の発光部と、該複数の発光部から出射した複数の光束を副走査断面内において、共通の偏向手段５の同一の偏向面5ａに斜め方向から入射させる入射光学系より構成したことである。さらに共通の偏向手段5で偏向された複数の光束に対して各々対応して配置され、互いに異なった被走査面8ａ、8ｂに導光する第１、第２の結像光学系LB１,LB2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例1と同様であり、これにより同様な効果を得ている。

即ち、本実施例では副走査断面内において２つの発光部を有する光源手段（発振波長405ｎｍ）から発した２つの光束を入射光学系により共通の光偏向器５の同一の偏向面に垂直な断面に対して副走査方向(上下方向)に対称に角度α＝±1.5°をもって入射させている。

そして偏向面５ａで偏向反射された２つの光束を主に主走査方向にパワーを有する共通の第１、第２の結像レンズ６１，６２に入射させている。そして２つの光束のうち第１の結像光学系LB1を通過する光束(光軸COに対して上側の光束)Ｌ１を対応する第３、第４の折り返しミラー７１,７２、そして非球面ミラー７３を介して感光ドラム面８aに導光している。また第２の結像光学系LB2を通過する光束(光軸COに対して下側の光束)Ｌ２を対応する第５、第６の折り返しミラー７４,７５、そして非球面ミラー７６を介して感光ドラム面８ｂに導光している。そして光偏向器５を所定方向に回転させることによって、該感光ドラム面８ａ、８ｂ上を２つの光束Ｌ１、Ｌ２で主走査方向にそれぞれ光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面８ａ、８ｂ上に画像記録を行っている。

本実施例においては第１の結像光学系LB1を通過する光束Ｌ１に対しては、非球面ミラー７３の母線の湾曲方向を前述の実施例１と同様にＡ１方向としている。一方、第２の結像光学系LB2を通過する光束Ｌ２に対しては、非球面ミラー７６の母線の湾曲方向をＡ１方向とは逆方向であるＢ１方向としている。

尚、非球面ミラー７６上での走査光束の主光線と同じ向きに湾曲している点は前述の実施例１と同様である。

本実施例の様に偏向面に対して上下方向から光束を斜入射させた場合、第１、第２の結像レンズ６１，６２を副走査方向にチルトさせてしまうと、一方の光束Ｌ１に対してはスポット回転が補正されるが他方の光束Ｌ２に対してはスポット回転を悪化させてしまう。

そこで本実施例では第１、第２の結像レンズ６１，６２を偏向面５aに対してチルトさせずに配置し、非球面ミラー７３の母線の湾曲方向をＡ１方向、非球面ミラー７６の母線の湾曲方向をＢ１方向とすることにより、スポットの回転を補正している。これにより前述の実施例１と同様な効果を得ている。

また本実施例では上記の如く副走査断面内において共通の光偏向器の同一の偏向面に対し上下２方向から光束を斜入射させ、主に主走査方向にパワーを有する第１、第２の結像レンズ（球面レンズ６１とトーリックレンズ６２）を共用としている。これにより本実施例では光走査装置全体の小型化及び簡素化(低コスト化)を図っている。

［画像形成装置］
図１０は、本発明の光走査装置を用いた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１０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１０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１０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とで構成されている。そして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１０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。

本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置において本発明の実施例１の構成はより効果を発揮する。

［カラー画像形成装置］
図１１は本発明の光走査装置を用いたカラー画像形成装置の要部概略図である。図１１は、実施例２の光走査装置を２個並べ、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１１において、６０はカラー画像形成装置、１１は実施例２に示した構成を有する光走査装置を２つ有する光走査装置、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１１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、光走査装置１１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。

本実施例におけるカラー画像形成装置は実施例２に示した光走査装置を２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）の各色に対応している。そして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。

本実施例におけるカラー画像形成装置は上述の如く光走査装置１１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。

［カラー画像形成装置］
図１２は本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、実施例１の光走査装置を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。同図において図１１に示した要素と同一要素には同符番を付している。

図１２において、８１，８２，８３，８４は各々実施例１に示した構成を有する光走査装置である。

図１２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８１，８２，８３，８４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。

本実施例におけるカラー画像形成装置は光走査装置（８１，８２，８３，８４）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）の各色に対応している。そして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。

本実施例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８１，８２，８３，８４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の光走査装置の主走査断面図 本発明の実施例１の光走査装置の副走査方向の模式図 本発明の実施例１の反射ミラーの模式図 本発明の実施例１の反射ミラー上での光線位置及び母線を示したグラフ 本発明の実施例１の母線曲げした場合のスポット形状を示す図 本発明の実施例１の母線曲げしなかった場合のスポット形状を示す図 本発明の実施例１の母線曲げした場合としなかった場合の走査線曲がりを比較したグラフ 本発明の実施例１の非球面ミラーの主走査方向への母線の湾曲方向について示した説明図 本発明の実施例２の光走査装置の副走査断面図 本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査断面図 本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図 本発明の実施例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 従来の光走査装置の副走査断面図

符号の説明

１ 光源手段
３ 集束レンズ(コリメータレンズ)
２ 開口絞り
４Ａ、４Ｃ シリンドリカルレンズ
４Ｂ 球面レンズ
５ 偏向手段（ポリゴンミラー）
６、６１、６２ 結像レンズ
８ 被走査面（感光体ドラム）
７３、７６ 非球面ミラー
７１、７２、７４、７５、７７、７８ 折り返しミラー
ＬＡ 入射光学系
ＬＢ 結像光学系
１１、８１，８２，８３，８４ 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 光束
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 (17)

1. 光源手段と、偏向手段と、該光源手段から出射した光束を副走査断面内において該偏向手段の偏向面の法線に対して斜め方向から該偏向面に導光する第１の光学系と、該偏向手段で偏向された光束を被走査面に結像させる第２の光学系と、を具備する光走査装置において、
   該第２の光学系は、少なくとも主走査方向にパワーを有する屈折光学素子と、副走査方向にパワーを有する反射光学素子と、を備えており、
   該反射光学素子は、子線頂点をつなげた母線が、該反射光学素子の反射面上に入射する主光線の入射軌跡と同じ向きであって副走査方向に湾曲している形状より成ることを特徴とする光走査装置。
2. 前記反射光学素子は、子線頂点をつなげた母線が、主走査方向に湾曲した形状より成り、その湾曲の方向は、該反射光学素子の反射面上の位置において、画像中央を走査する光束の主光線よりも画像端部を走査する光束の主光線が光路方向において前記被走査面から遠い場合、該被走査面に対して凸面を向ける方向に湾曲され、該反射光学素子の反射面上の位置において、画像中央を走査する光束の主光線よりも画像端部を走査する光束の主光線が光路方向において該被走査面に近い場合、該被走査面に対して凹面を向ける方向に湾曲さ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. 前記屈折光学素子の光軸は、前記偏向手段の回転軸を法線とする平面に対して平行な面内にあ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. 前記光源手段から出射した光束は、主走査断面内において前記偏向手段の偏向面の幅よりも広い光束幅で該偏向面に入射していることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の光走査装置。
5. 前記光源手段は複数の発光部を有していることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光走査装置。
6. 前記光源手段から出射する光束の波長は４５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光走査装置。
7. 複数の発光部と、偏向手段と、該複数の発光部から出射した複数の光束を副走査断面内において該偏向手段の偏向面の法線に対して斜め方向から共通の偏向手段の同一の偏向面に導光する第１の光学系と、該共通の偏向手段で偏向された複数の光束に対して各々対応して配置され、互いに異なった被走査面に結像させる複数の第２の光学系と、を具備する光走査装置において、
   該複数の第２の光学系は、各々主走査方向にパワーを有する屈折光学素子と、副走査方向にパワーを有する反射光学素子と、を有しており、
   該反射光学素子は、子線頂点をつなげた母線が、該反射光学素子上に入射する主光線の入射軌跡と同じ向きであって副走査方向に湾曲している形状より成ることを特徴とする光走査装置。
8. 前記複数の発光部から出射した複数の光束に対して、前記第２の光学系の主走査方向にパワーを有する屈折レンズを共用していることを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
9. 前記反射光学素子は、子線頂点をつなげた母線が、主走査方向に湾曲した形状より成り、その湾曲の方向は、該反射光学素子の反射面上の位置において、画像中央を走査する光束の主光線よりも画像端部を走査する光束の主光線が光路方向において前記被走査面から遠い場合、該被走査面に対して凸面を向ける方向に湾曲され、該反射光学素子の反射面上の位置において、画像中央を走査する光束の主光線よりも画像端部を走査する光束の主光線が光路方向において該被走査面に近い場合、該被走査面に対して凹面を向ける方向に湾曲されていることを特徴とする請求項７又は８に記載の光走査装置。
10. 前記屈折光学素子の光軸は、前記偏向手段の回転軸を法線とする平面に対して平行な面内にあることを特徴とする請求項７、８又は９に記載の光走査装置。
11. 前記複数の発光部から出射した複数の光束は、各々主走査断面内において前記偏向手段の偏向面の幅よりも広い光束幅で該偏向面に入射していることを特徴とする請求項７から１０の何れか１項に記載の光走査装置。
12. 前記複数の発光部から出射した複数の光束は、前記共通の偏向手段の同一の偏向面に垂直な断面に対して副走査方向に対称に入射していることを特徴とする請求項７から１１の何れか１項に記載の光走査装置。
13. 前記複数の発光部から出射する複数の光束の波長は各々４５０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７から１２の何れか１項に記載の光走査装置。
14. 請求項１から１３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。
15. 請求項１から１３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。
16. 各々が請求項１から１３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。
17. 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１６に記載のカラー画像形成装置。

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