JP2015049409A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像品質を低下させることなく、更なる小型化を図ることができる光走査装置を提供する。【解決手段】 走査領域は、Ａ３サイズの画像が形成される画像形成領域、及び該画像形成領域を取り囲み、トンボなどの裁断用のマークが形成されるマーク形成領域を含んでいる。そして、画像形成領域を走査する際の光スポットのスポット径が第１のスポット径となり、マーク形成領域を走査する際の光スポットのスポット径が第１のスポット径よりも大きな第２のスポット径となるように設定されている。これにより、走査画角を従来よりも大きくすることができる。そのため、回転多面鏡の中心から被走査面までの光路長が従来よりも短くなり、光走査装置の小型化を図ることができる。【選択図】図１３

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、被走査面を光によって走査する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。一般的に、この画像形成装置は、感光性を有するドラムの表面をレーザ光で走査し、該ドラムの表面に潜像を形成するための光走査装置を備えている。そして、該潜像はトナー等によって顕像化され、記録紙等の記録媒体に転写される。

例えば、特許文献１には、ドラムの表面に潜像を形成する光書き込み装置が開示されている。

また、特許文献２及び特許文献３には、走査光学手段を構成する複数のレンズの形状を規定した光走査装置が開示されている。

近年、情報機器の発展に伴い、スモールオフィス（小規模事務所）及びホームオフィスでの画像形成装置の需要が増加している。それに伴い、画像形成装置に対して更なる小型化が要求されている。また、画像形成装置における画像品質に対する要求も、年々高くなってきている。

しかしながら、特許文献２及び特許文献３に開示されている光走査装置では、画像品質を低下させることなく、更なる小型化を図るのは困難であった。

本発明は、光によって被走査面の走査領域を主走査方向に沿って走査する光走査装置において、前記走査領域は、画像が形成される第１の領域と、前記主走査方向に関して前記第１の領域を間に挟み、マークが形成される２つの第２の領域とを含み、前記２つの第２の領域の少なくとも一方を走査する際の光のスポット径は、前記第１の領域を走査する際の光のスポット径よりも大きいことを特徴とする光走査装置である。

本発明の光走査装置によれば、画像品質を低下させることなく、更なる小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置を説明するための図（その１）である。 斜入射を説明するための図（その１）である。 斜入射を説明するための図（その２）である。 図１における光走査装置を説明するための図（その２）である。 第１走査レンズの形状を説明するための図である。 第２走査レンズの形状を説明するための図である。 Ｄ１〜Ｄ４、ｄ１〜ｄ７を説明するための図である。 Ｄ１〜Ｄ４の具体例を説明するための図である。 ｄ１〜ｄ７の具体例を説明するための図である。 像高及び走査画角αを説明するための図である。 画像形成領域及びマーク形成領域を説明するための図である。 図１３（Ａ）は、従来例における走査領域を説明するための図であり、図１３（Ｂ）は、本実施形態における走査領域を説明するための図である。 主走査方向のスポット径とデフォーカス量との関係を説明するための図である。 副走査方向のスポット径とデフォーカス量との関係を説明するための図である。 比較例における第１走査レンズの形状を説明するための図である。 比較例における第２走査レンズの形状を説明するための図である。 比較例におけるＤ１〜Ｄ４の具体値を説明するための図である。 比較例におけるｄ１〜ｄ７の具体値を説明するための図である。 比較例における主走査方向のスポット径とデフォーカス量との関係を説明するための図である。 比較例における副走査方向のスポット径とデフォーカス量との関係を説明するための図である。 サグの影響を説明するための図である。 ＭＴＦとスポット径との関係を説明するための図である。 トナーの付着状態とスポット径及び光量との関係を説明するための図である。 本実施形態における被走査面の露光量と像高との関係を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２５に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、通信制御装置２０８０を介して受信した上位装置からの多色の画像情報を光走査装置２０１０に通知する。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。そして、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて色毎に変調された光束で、対応する帯電された感光体ドラムの表面を走査する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。すなわち、ここでは、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。また、各感光体ドラムが像担持体である。そこで、以下では、各感光体ドラムの表面を「被走査面」あるいは「像面」ともいう。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。なお、光走査装置の構成については後述する。

ところで、各感光体ドラムにおいて、光によって走査される領域は「走査領域」と呼ばれ、該走査領域のなかで画像情報が書き込まれる領域は、「有効走査領域」、「画像形成領域」、「有効画像領域」などと呼ばれている。また、各感光体ドラムにおける回転軸に平行な方向は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラムの回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジ（図示省略）からのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。

定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

光走査装置２０１０は、一例として図２〜図５に示されるように、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、光偏向器２１０４、２つの第１走査レンズ（２１０５Ａ、２１０５Ｂ）、４つの第２走査レンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）、６つの折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ｂ、２１０８ｃ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。

ここでは、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向（回転軸方向）に平行な方向をＹ軸方向、光偏向器２１０４の回転軸方向に平行な方向をＺ軸方向として説明する。

また、以下では、便宜上、各光学部材において、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

光源２２００ａとカップリングレンズ２２０１ａと開口板２２０２ａとシリンドリカルレンズ２２０４ａと第１走査レンズ２１０５Ａと第２走査レンズ２１０７ａと折り返しミラー２１０６ａは、感光体ドラム２０３０ａに潜像を形成するための光学部材である。

光源２２００ｂとカップリングレンズ２２０１ｂと開口板２２０２ｂとシリンドリカルレンズ２２０４ｂと第１走査レンズ２１０５Ａと第２走査レンズ２１０７ｂと折り返しミラー２１０６ｂと折り返しミラー２１０８ｂは、感光体ドラム２０３０ｂに潜像を形成するための光学部材である。

光源２２００ｃとカップリングレンズ２２０１ｃと開口板２２０２ｃとシリンドリカルレンズ２２０４ｃと第１走査レンズ２１０５Ｂと第２走査レンズ２１０７ｃと折り返しミラー２１０６ｃと折り返しミラー２１０８ｃは、感光体ドラム２０３０ｃに潜像を形成するための光学部材である。

光源２２００ｄとカップリングレンズ２２０１ｄと開口板２２０２ｄとシリンドリカルレンズ２２０４ｄと第１走査レンズ２１０５Ｂと第２走査レンズ２１０７ｄと折り返しミラー２１０６ｄは、感光体ドラム２０３０ｄに潜像を形成するための光学部材である。

光源２２００ａと光源２２００ｄは、Ｘ軸方向に関して離れた位置に配置されている（図２参照）。光源２２００ｂは、光源２２００ａの−Ｚ側に配置されている（図３参照）。また、光源２２００ｃは、光源２２００ｄの−Ｚ側に配置されている（図４参照）。

各光源からは、画像情報に基づいて変調された光束が光偏向器２１０４に向けて射出される。各光源から射出される光の波長は同じ（ここでは、６５５ｎｍ）である。また、各光源は、それぞれ駆動回路（図示省略）を有している。各駆動回路は、走査制御装置によって制御される。以下では、光源２２００ａから射出される光束を「光束Ｌａ」といい、光源２２００ｂから射出される光束を「光束Ｌｂ」という。また、光源２２００ｃから射出される光束を「光束Ｌｃ」といい、光源２２００ｄから射出される光束を「光束Ｌｄ」という。

各カップリングレンズは、対応する光源から射出された光束を略平行光束とする。ここでは、各カップリングレンズの焦点距離は１４．４ｍｍである。

各開口板は、開口部を有し、対応するカップリングレンズを介した光束の大きさを規制する。各開口板は、その開口部の中心が対応するカップリングレンズの焦点位置又は該焦点位置の近傍に位置するように配置されている。ここでは、開口部は、主走査対応方向の大きさが３．３ｍｍ、副走査対応方向の大きさが１．５６ｍｍの矩形形状又は楕円形状である。

各シリンドリカルレンズは、対応する開口板の開口部を通過した光束の光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。各シリンドリカルレンズを介した光束は、光偏向器２１０４に入射する。

ところで、光束が光偏向器２１０４に入射する際に、光偏向器２１０４の回転軸に直交する面に対して傾斜した方向から入射することを「斜入射」といい、その傾斜角を「斜入射角」という。それに対し、光が光偏向器２１０４に入射する際に、光偏向器２１０４の回転軸に直交する面に平行な方向から入射することを「水平入射」という。また、斜入射に対応した光学系を「斜入射光学系」といい、水平入射に対応した光学系を「水平入射光学系」という。

本実施形態では、一例として図３に示されるように、光束Ｌａは傾斜角＋δで光偏向器２１０４に斜入射し、光束Ｌｂは傾斜角−δで光偏向器２１０４に斜入射するように設定されている。また、一例として図４に示されるように、光束Ｌｃは傾斜角−δで光偏向器２１０４に斜入射し、光束Ｌｄは傾斜角＋δで光偏向器２１０４に斜入射するように設定されている。ここでは、δ＝２．３°である。

各光源と光偏向器２１０４との間の光路上に配置されている光学系は、「偏向器前光学系」とも呼ばれている。

光偏向器２１０４は、回転多面鏡を有し、各鏡面がそれぞれ偏向反射面となる。この回転多面鏡は、Ｚ軸方向に平行な軸まわりに等速回転し、各シリンドリカルレンズを介した光束を、等角速度的に偏向する。ここでは、回転多面鏡は５つの鏡面を有し、Ｚ軸方向からみると回転多面鏡の外形は５角形であり、該５角形に内接する円の半径は９ｍｍである。

光束Ｌａ及び光束Ｌｂは光偏向器２１０４の＋Ｘ側に偏向され、光束Ｌｃ及び光束Ｌｄは光偏向器２１０４の−Ｘ側に偏向される。

第１走査レンズ２１０５Ａは、光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌａ及び光束Ｌｂの光路上に配置されている。第１走査レンズ２１０５Ｂは、光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｃ及び光束Ｌｄの光路上に配置されている。

第１走査レンズ２１０５Ａを通過した光束Ｌａは、折り返しミラー２１０６ａ及び第２走査レンズ２１０７ａを介して感光体ドラム２０３０ａに照射される。

第１走査レンズ２１０５Ａを通過した光束Ｌｂは、折り返しミラー２１０６ｂ、折り返しミラー２１０８ｂ及び第２走査レンズ２１０７ｂを介して感光体ドラム２０３０ｂに照射される。

このように、第１走査レンズ２１０５Ａは、光束Ｌａと光束Ｌｂの２つの光束で共用されている。

第１走査レンズ２１０５Ｂを通過した光束Ｌｃは、折り返しミラー２１０６ｃ、折り返しミラー２１０８ｃ及び第２走査レンズ２１０７ｃを介して感光体ドラム２０３０ｃに照射される。

第１走査レンズ２１０５Ｂを通過した光束Ｌｄは、折り返しミラー２１０６ｄ及び第２走査レンズ２１０７ｄを介して感光体ドラム２０３０ｄに照射される。

このように、第１走査レンズ２１０５Ｂは、光束Ｌｃと光束Ｌｄの２つの光束で共用されている。

各感光体ドラム上の光スポットは、回転多面鏡の回転に伴って主走査方向に沿って移動する。

光偏向器２１０４と各感光体ドラムとの間の光路上に配置されている光学系は、「走査光学系」とも呼ばれている。

各第１走査レンズは、中心（光軸上）の肉厚が７．１ｍｍの樹脂製の走査レンズである。また、各第２走査レンズは、中心（光軸上）の肉厚が４．１ｍｍの樹脂製の走査レンズである。

各走査レンズの各光学面の副走査対応方向に直交する断面（主走査断面）の形状は、次の（１）式で表現される非円弧形状である。ここで、ｘは主走査対応方向及び副走査対応方向のいずれにも直交する方向のいわゆるデプスである。また、ｙは主走査対応方向に関する光軸からの距離である。そして、Ｋは円錐定数、Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３、Ａ_４、Ａ_５、Ａ_６、…は係数である。さらに、Ｃｍ＝１／Ｒｙであり、Ｒｙは近軸曲率半径である。

また、各走査レンズの各光学面の主走査対応方向に直交する断面（副走査断面）の形状は、次の（２）式で表現される。

上記（２）式におけるＲｚ（０）は、副走査断面内における光軸上の曲率半径である。また、Ｂ_１、Ｂ_２、Ｂ_３、Ｂ_４、Ｂ_５、Ｂ_６、…は係数である。

各第１走査レンズの入射側の面形状及び射出側の面形状の具体例が図６に示されている。また、各第２走査レンズの入射側の面形状及び射出側の面形状の具体例が図７に示されている。

また、本実施形態では、走査光学系の副走査対応方向における横倍率は−１．６１倍である。また、走査光学系の主走査対応方向における焦点距離は１９８．９ｍｍ、副走査対応方向における焦点距離は５５．０５ｍｍである。そして、各感光体ドラムの画像形成領域における光スポットのスポット径の狙いとしては、主走査方向で６０μｍ、副走査方向で８０μｍである。

また、主な光学部材の光軸方向の大きさ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）、及び主な光学部材間の光学的距離（ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５、ｄ６、ｄ７）（図８参照）の一例が図９及び図１０に示されている。すなわち、回転多面鏡の中心から像面までの光路長は２４０ｍｍである。なお、図８では、分かりやすくするため、光路が紙面に平行となるようにしている。

被走査面上の走査領域における主走査方向の位置は像高と呼ばれている。そして、以下では、主走査方向に関して、走査領域の中央位置を「中央像高」ともいい、走査領域の両端部を「周辺像高」ともいう。なお、一般的に、像高は、中央像高を０ｍｍとする座標で表現される。本実施形態では、主走査方向に関する走査領域の長さは３２７ｍｍであり、中央像高が０ｍｍ、一側の周辺像高が＋１６３．５ｍｍ、他側の周辺像高が−１６３．５ｍｍである（図１１参照）。また、走査画角α（図１１参照）の１／２倍である半画角は、４７．４０°である。

そこで、カラープリンタ２０００は、記録紙として、Ａ３サイズ（２９７ｍｍ×４２０ｍｍ）よりも広い幅の用紙、例えば、特Ａ３サイズ（３２８ｍｍ×４５３ｍｍ）に対応可能である。ここでは、一例として図１２に示されるように、被走査面上の走査領域における、像高が−１４８．５ｍｍから＋１４８．５ｍｍの領域であってＡ３サイズの画像が形成される領域を画像形成領域といい、該画像形成領域を取り囲む領域をマーク形成領域という。このマーク形成領域には、トンボなどの裁断用のマークが形成される。すなわち、走査領域は、画像が形成される画像形成領域（第１の領域）と、主走査方向に関して画像形成領域を間に挟み、マークが形成される２つのマーク形成領域（第２の領域）とを含んでいる。

ところで、主走査対応方向に関して、走査レンズの端部近傍を通過した光束は、走査レンズの中央部を通過した光束に比べて、被走査面でのスポット径が大きい。そこで、従来は、一例として図１３（Ａ）に示されるように、スポット径がほぼ一様な領域を走査領域としていた。すなわち、画像形成領域を走査する際のスポット径とマーク形成領域を走査する際のスポット径とは、ほぼ同じであった。

一方、本実施形態では、一例として図１３（Ｂ）に示されるように、スポット径がほぼ一様な領域を画像形成領域とし、スポット径が大きい領域をマーク形成領域としている。すなわち、マーク形成領域を走査する際のスポット径は、画像形成領域を走査する際のスポット径よりも大きい。

走査レンズにおいて、端部近傍を通過した光束の被走査面でのスポット径と、走査レンズの中央部を通過した光束の被走査面でのスポット径との差を小さくすることは可能であるが、リニアリティ変化が大きくなったり、副走査方向の横倍率変化が大きくなり、走査位置精度を確保することが困難となる。

高品質の画像を形成するには、画像形成領域の全域に渡って像面湾曲が良好に補正されスポット径が揃っていること、感光体ドラム面上を光走査する際に等速性が保たれていること（ｆθ特性）、副走査方向の横倍率が画像形成領域の全域に渡って均一に補正され、副走査方向のスポット径が揃っていることが重要である。また、複数の光束を射出する光源を用いたマルチビーム光走査装置においては、副走査方向の横倍率が画像形成領域の全域に渡って均一に補正され、走査線のピッチ（間隔）を一定にすることが重要である。

主な像高Ｙについて、光スポットの主走査方向に関するスポット径とデフォーカス量との関係が図１４に示され、副走査方向に関するスポット径とデフォーカス量との関係が図１５に示されている。

比較例として、従来の第１走査レンズの入射側の面形状及び射出側の面形状が図１６に示されている。また、従来の第２走査レンズの入射側の面形状及び射出側の面形状が図１７に示されている。

また、この比較例における、主な光学部材の光軸方向の大きさ（Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４）、及び主な光学部材間の光学的距離（ｄ１、ｄ２、ｄ３、ｄ４、ｄ５、ｄ６、ｄ７）の一例が図１８及び図１９に示されている。すなわち、回転多面鏡の中心から被走査面までの光路長は２５５ｍｍである。

この場合、走査画角の１／２倍である半画角は、４３．３５°である。また、主な像高Ｙについて、光スポットの主走査方向に関するスポット径とデフォーカス量との関係が図２０に示され、副走査方向に関するスポット径とデフォーカス量との関係が図２１に示されている。

本実施形態では、走査画角αを比較例よりも大きくすることができるため、回転多面鏡の中心から被走査面までの光路長を比較例よりも短くすることができる。具体的には、走査画角を比較例よりも約１０％高画角とすることができ、回転多面鏡の中心から被走査面までの光路長を比較例よりも約６％短くすることができた。また、画像形成領域におけるスポット径とデフォーカス量との関係は、本実施形態と比較例とではほぼ同じであった。すなわち、本実施形態では、画像品質を低下させることなく、小型化を図ることができる。

ところで、本実施形態では、像高が−１６３．５ｍｍのところでのみビーム径が極端に大きくなっている。その要因の一つに、回転多面鏡でのいわゆるサグの影響がある。このサグとは、偏向反射面に入射する光束の入射位置が、偏向方向によって異なることをいう。図２２には、シリンドリカルレンズと偏向反射面との間の光路長、偏向反射面と第１走査レンズとの間の光路長が、それぞれ中央像高に向かう光束及び各周辺像高に向かう光束について示されている。このように、サグの影響は像高に関して対称ではないため、一方の周辺像高でのスポット径を小さくしようとすると、他方の周辺像高でのスポット径が大きくなる。そこで、主走査方向に関して、画像形成領域を挟む２つのマーク形成領域のうち一方のマーク形成領域を走査する際のスポット径が、画像形成領域を走査する際のスポット径よりも大きくても良い。

また、図２３には、８ｃｙｃｌｅ／ｍｍのパターンのＭＴＦ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）とスポット径との関係が示されている。一般的に、３ｐｔ（ポイント）の文字を再現するには、８ｃｙｃｌｅ／ｍｍのパターンのＭＴＦが０．３以上であることが必要である。本実施形態では、ばらつきを考慮し、確実に３ｐｔの文字を再現するため、画像形成領域では、スポット径の目標値を主走査方向で６０μｍ、副走査方向で８０μｍとした。一方、マーク形成領域では、高い解像度を必要としないので、設計のしやすさからスポット径の目標値を主走査方向で８０μｍ、副走査方向で１００μｍとした。なお、以下では、便宜上、主走査方向が６０μｍ、副走査方向が８０μｍのスポット径を「第１スポット径」ともいい、主走査方向が８０μｍ、副走査方向が１００μｍのスポット径を「第２スポット径」ともいう。

ところで、スポット径が大きくなると、光スポットのエネルギー密度が小さくなり、トナーの付着量が減少し、その結果、トナー像の濃度が薄くなる。図２４には、スポット径が上記第１スポット径のとき、及び上記第２スポット径のときについて、形成されるトナー像におけるトナーの付着状態が示されている。光量が同じ場合では、第２スポット径のときのトナー像は、第１スポット径のときのトナー像よりもトナーの付着量が少なく、濃度は薄い。そして、第２スポット径のときについて、光量を大きくすると、形成されるトナー像におけるトナーの付着量が増加し、濃度は濃くなる。そして、光量が１２０％の場合に第２スポット径のときに形成されるトナー像におけるトナーの付着量は、光量が１００％の場合に第１スポット径のときに形成されるトナー像におけるトナーの付着量とほぼ等しくなる。

そこで、本実施形態では、マーク形成領域を走査するときの光量を、画像形成領域を走査するときの光量の１２０％とした。このときの被走査面上での露光量が図２５に示されている。この場合は、マーク形成領域に形成されるマークの再現性を向上させることができる。なお、この光量制御は、走査制御装置によって行われ、従来のシェーディング補正（例えば、特開２０１０−０６９６６８号公報参照）に加算される。

近年、画像形成装置に対して多様な用紙サイズに対応することが求められている。そして、いわゆるＡ３プリンタ市場においても、幅広い用紙サイズに対応することが求められている。これは、Ａ３サイズより広い幅の用紙を用いてトンボなど裁断用のマークを印刷するニーズが高まっているということである。また、画像形成装置の小型化も求められており、それに伴って光走査装置も更なる小型化が必要とされている。

本実施形態の光走査装置２０１０は、走査画角を大きくすることによって、回転多面鏡の中心から被走査面までの光路長を短くし、光走査装置の小型化を図っている。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、各感光体ドラム表面に設けられた、Ａ３サイズの画像が形成される画像形成領域、及び該画像形成領域を取り囲み、トンボなどの裁断用のマークが形成されるマーク形成領域を光走査することができる。

そして、画像形成領域を走査する際の光スポットのスポット径が上記第１のスポット径となり、マーク形成領域を走査する際の光スポットのスポット径が上記第２のスポット径となるように設定されている。これにより、走査画角を従来よりも大きくすることができる。そのため、回転多面鏡の中心から被走査面までの光路長が従来よりも短くなり、光走査装置の小型化を図ることができる。

この場合、画像形成領域では、従来と同様に小さいスポット径で走査されるので、従来と同様な画像品質を確保することができる。また、マーク形成領域では、マークを構成するラインパターンが形成されれば良いので、スポット径が大きくても良い。

そこで、画像品質を低下させることなく、更なる小型化を図ることができる。

また、上記実施形態では、マーク形成領域を走査する際の光の光量を、画像形成領域を走査する際の光の光量よりも大きくしている。この場合は、マーク形成領域に形成されるマークの再現性を向上させることができる。

また、上記実施形態では、画像形成領域でのＭＴＦが、マーク形成領域でのＭＴＦよりも大きくなるように設定されている。この場合は、画像形成領域に形成される画像の品質を高品質にすることができる。

また、上記実施形態では、光源からの光が回転多面鏡に斜入射されるように設定されている。この場合は、回転多面鏡を小さくすることが可能となり、画像形成の高速化、低コスト化、及び更なる小型化を図ることができる。

また、上記実施形態では、画像形成領域を走査する際の光のスポット径が、主走査方向に関して６０μｍであり、副走査方向に関して８０μｍである。この場合は、画像形成領域でのＭＴＦが０．３以上となり、画像形成領域において３ポイントの文字を確実に再現することができる。なお、画像形成領域を走査する際の光のスポット径は、主走査方向に関して７０μｍ以下であり、副走査方向に関して９０μｍ以下であれば、同等の効果を得ることができる。

そして、カラープリンタ２０００は、光走査装置２０１０を備えているため、結果として、出力画像の画像品質を低下させることなく、更なる小型化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、画像形成領域を走査する際の光スポットのスポット径が主走査方向で６０μｍ、副走査方向で８０μｍの場合について説明したが、これに限定されるものではない。要求される画像品質に応じたスポット径であれば良い。

また、上記実施形態では、マーク形成領域を走査する際の光スポットのスポット径が主走査方向で８０μｍ、副走査方向で１００μｍの場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、マーク形成領域を走査する際の光スポットのスポット径が、画像形成領域を走査する際の光スポットのスポット径よりも大きければ良い。

また、上記実施形態では、マーク形成領域を走査するときの光量を、画像形成領域を走査するときの光量の１２０％とする場合について説明したが、これに限定されるものではない。なお、マーク形成領域を走査するときの光量は、画像形成領域を走査するときの光量の１１０％以上であることが好ましい。

また、上記実施形態では、光源からの光が回転多面鏡に斜入射される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、光源からの光が回転多面鏡に水平入射されても良い。この場合であっても、走査画角を従来よりも大きくすることができる。

また、上記実施形態における第１走査レンズの形状は一例であり、これに限定されるものではない。同様に、上記実施形態における第２走査レンズの形状は一例であり、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、記録紙として、Ａ３サイズ（２９７ｍｍ×４２０ｍｍ）よりも広い幅の用紙として、特Ａ３サイズ（３２８ｍｍ×４５３ｍｍ）に対応可能である場合について説明したが、１２インチ×１９インチサイズ（３０４．８ｍｍ×４８２．６ｍｍ）の用紙、ＳＲＡ３サイズ（３２０ｍｍ×４５０ｍｍ）の用紙、いわゆるＡ３ノビ（３２９ｍｍ×４８３ｍｍ）の用紙にも対応可能である。

また、上記実施形態では、光走査装置がプリンタに用いられる場合について説明したが、プリンタ以外の画像形成装置、例えば、複写機、ファクシミリ、又は、これらが集約された複合機にも好適である。

また、上記実施形態では、トナー像が感光体ドラムから転写ベルトを介して記録紙に転写される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、トナー像が記録紙に直接転写されても良い。

また、上記実施形態において、各光源は１つの発光部を有しても良いし、複数の発光部を有しても良い。各光源が複数の発光部を有している場合は、１つの感光体ドラムを複数の光スポットで同時に走査する、いわゆる「マルチビーム走査」が可能となる。

また、上記実施形態では、画像形成装置として、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、更に補助色を用いる多色カラープリンタであっても良い。

また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。

２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４…光偏向器、２１０５Ａ…第１走査レンズ、２１０５Ｂ…第１走査レンズ、２１０６ａ〜２１０６ｄ…折り返しミラー、２１０７ａ〜２１０７ｄ…第２走査レンズ、２１０８ｂ，２１０８ｃ…折り返しミラー、２２００ａ〜２２００ｄ…光源、２２０１ａ〜２２０１ｄ…カップリングレンズ、２２０２ａ〜２２０２ｄ…開口板、２２０４ａ〜２２０４ｄ…シリンドリカルレンズ。

特開平１１−２３７５７２号公報 特許第４４０２１２６号公報 特許第４３８８０５３号公報

Claims (9)

1. 光によって被走査面の走査領域を主走査方向に沿って走査する光走査装置において、
   前記走査領域は、画像が形成される第１の領域と、前記主走査方向に関して前記第１の領域を間に挟み、マークが形成される２つの第２の領域とを含み、
   前記２つの第２の領域の少なくとも一方を走査する際の光のスポット径は、前記第１の領域を走査する際の光のスポット径よりも大きいことを特徴とする光走査装置。
2. 前記少なくとも一方の第２の領域を走査する際の光の光量は、前記第１の領域を走査する際の光の光量よりも大きく、シェーディング補正に加算され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１の領域でのＭＴＦ（ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎ）は、前記少なくとも一方の第２の領域でのＭＴＦよりも大きい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. 前記光を射出する光源、及び該光源からの光を偏向する回転多面鏡を有し、
   前記光源からの光は前記回転多面鏡に斜入射されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記第１の領域を走査する際の光のスポット径は、前記主走査方向に関して７０μｍ以下であり、前記主走査方向に直交する副走査方向に関して９０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記少なくとも一方の第２の領域を走査する際の光のスポット径は、前記主走査方向に関して７０μｍ以上であり、前記主走査方向に直交する副走査方向に関して９０μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 前記少なくとも一方の第２の領域を走査する際の光の光量は、前記第１の領域を走査する際の光の光量よりも１０％以上大きいことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置。
8. 前記第１の領域の前記主走査方向に関する長さは、Ａ３サイズ用紙の短辺の長さと等しいことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査装置。
9. 像担持体と、
   画像情報によって変調された光束によって前記像担持体を走査する請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。

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