JP3478819B1 - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 光学樹脂の内部吸収による光量分布ムラを低
く抑え、画像濃度の均一性を補償した光走査装置を提供
する。 【解決手段】 本発明によれば、光源の波長が５００ｎ
ｍ以下で且つプラスチックレンズを少なくとも１枚備え
た走査光学系において、プラスチックレンズの肉厚差に
制限を加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザープリンタ
ー、デジタル複写機、マルチファンクションプリンタ等
の画像形成装置に使用される光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、この種の光走査装置はレーザー
光源からの光ビームをポリゴンミラーによって偏向し、
結像レンズ系によって被走査面上に光スポットとして結
像させるようになっている。

【０００３】レーザー光源には半導体レーザー等が多用
され、レーザー光源から射出された発散光は、コリメー
タレンズにより略平行な光ビームに変換され、アパーチ
ャーにより光ビームの外形が制限される。外形が制限さ
れた光ビームは、定角速度で回転するポリゴンミラーに
より偏向されて結象レンズ系に入射する。結像レンズ系
は定角速度で偏向された光ビームを所定の間隔で配置さ
れた被走査面上に等距離速度で走査させるｆθ特性を有
し、全走査域にわたって微小な光スポットを形成するよ
うに像面湾曲が良好に補正されることが必要とされてい
る。

【０００４】また、ポリゴンミラーがミラー面の加工誤
差や回転軸の振動等を有するため、多くの結像レンズ系
には主走査方向と垂直な方向つまり副走査方向の走査位
置のずれを補正するための倒れ補正機能が与えられてい
る。このため、結像レンズ系は主走査方向と副走査方向
とで異なる結像特性を有するアナモフィクレンズ系とさ
れている。

【０００５】従来、結像レンズ系はガラス材料によりト
ーリック面とシリンドリカル面を有するように加工さ
れ、この種のガラスレンズには反射防止膜が蒸着等によ
り施されている。一方、ガラスレンズの加工は困難で高
コストとなるため、近年ではコストが低く、自由な形状
で収差を補正できるプラスチックレンズが多用されてい
る。

【０００６】また、従来光源として使用される半導体レ
ーザーは赤外レーザー（７８０ｎｍ）または可視レーザ
ー（６７５ｎｍ）であるため、ポリゴンミラーや折り返
しミラーなどには、反射率が高く且つ波長依存性と角度
依存性が少ない銅ミラーが使用されてきた。

【０００７】図８には銅膜そのものの反射率特性を示
し、図９には従来使用されてきた銅ミラーの反射率特性
を示してある。この従来のミラーは、アルミ母材上に銅
膜を形成し、その上に更にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とＳ
ｉＯ２を蒸着させたものである。赤外レーザー及び可視
レーザーの波長帯で優れた反射特性を示していることが
分かる。

【０００８】更に、最近では高解像度化の要求から短波
長の光源を用い、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。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】（問題点１）しかしな
がら、図８及び図９から明らかなように、銅ミラーは短
波長になるに従い反射率が低下し、反射率の波長依存性
と角度依存性も悪化する。従来同様銅ミラーを短波長レ
ーザーで使用した場合、所定の光量を確保するためには
レーザーのパワーを上げるか、Ｆナンバーの明るいコリ
メータレンズを使用しなければならなかった。よって、
レーザーそのものに負担がかかる他、収差を良好に補正
するためにコリメータレンズの枚数を増やすなどのコス
トアップの要因が存在していた。

【００１０】また、光源である半導体レーザーには発振
波長の温度特性のため、使用環境下での波長変化が避け
られない。そのため、走査光学系に用いられる光学部品
の透過率及び反射率などの光学特性は、レーザーの発振
波長近傍で変化が少ないことが要求される。銅ミラーは
赤外レーザー及び可視レーザーにおいては良好な特性を
示す反面、６００ｎｍ以下の波長においては、反射率の
波長依存性のため、環境変動による光量ムラ、すなわち
画像濃度ムラが問題となっていた。

【００１１】さらに、反射率の角度依存性のため、走査
中央と走査端とで画像濃度が均一にならず、高品位な画
像からかけ離れたものとなっていた。

【００１２】そこで本発明は、５００ｎｍ以下の短波長
光源を用いた光走査装置において、絶対反射率が高く、
波長依存性と角度依存性が少ない反射ミラーを用いた光
走査装置を提供することを目的とする。

【００１３】（問題点２）しかしながら、プラスチック
レンズとして用いられる光学材料は、短波長になるに従
い材料中の内部吸収により透過率が減少することが一般
的であるために、短波長光源を用いた光走査装置におい
ては、高コストなガラスレンズが使用されてきた。

【００１４】図１５は一般的な光学樹脂の透過率を示し
たグラフである。従来、光源として用いられてきた赤外
レーザー（７８０ｎｍ）及び可視レーザー（６７５ｎ
ｍ）の発振波長近傍では内部吸収による透過率の変化は
ほとんど無視できるレベルであるが、４００ｎｍ近傍の
短波長光源を用いた場合、内部吸収による透過率の減少
は無視できなくなる。また、各像高においてプラスチッ
クレンズ内の光線通過距離が変化するため、絶対光量の
減少よりむしろ走査像面位置での光量分布ムラによる画
像劣化が問題となっていた。

【００１５】また、光源である半導体レーザーには発振
波長の温度特性のため、使用環境下での波長変化が避け
られない。そのため、走査光学系に用いられる光学部品
の透過率及び反射率などの光学特性は、レーザーの発振
波長近傍で変化が少ないことが要求される。プラスチッ
クレンズを４００ｎｍ近傍の短波長領域で使用した場
合、図１５から分かる通り、透過率の波長依存性のた
め、被走査面上での光量変動による画像濃度ムラが問題
となっていた。

【００１６】そこで本発明は、光量分布ムラを低く抑
え、画像濃度の均一な光走査装置を提供することを目的
とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するた
め、本発明は、光源からの光ビームを偏向する偏向光学
系と、この偏向光学系からの光ビームを被走査面上に結
像させる走査結像レンズ系とを備え、前記光源の波長は
５００ｎｍ以下であり、前記走査結像レンズ系は少なく
とも１枚のプラスチックレンズを有し、このプラスチッ
クレンズの光軸からの偏向角に応じた光線通過距離の合
計の最大値をＬｍａｘ、最小値をＬｍｉｎとしたとき、 Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜３・ｌｏｇ_１００．９３／Ｓ Ｓ＝ｌｏｇ_１０（１−３．５５×１０^８／λ^４）、λ：
前記光ビームの波長（ｎｍ） であることを特徴とする。

【００１８】すなわち本発明は、光源の波長が５００ｎ
ｍ以下で且つプラスチックレンズを少なくとも１枚備え
た走査光学系において、プラスチックレンズの肉厚差に
制限を加えることにより、光学樹脂の内部吸収による光
量分布ムラを低く抑え、画像濃度の均一性を補償するも
のである。

【００１９】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。

【００２０】（第１の実施の形態）図１は本発明の特徴
を最もよく表わす光走査装置の要部断面図である。光源
である半導体レーザー１からの発散光をコリメータレン
ズ２により略平行な光ビームに変換した後、絞り３によ
り所望のスポット径が得られるように光束径が制限され
る。本実施の形態で使用する半導体レーザーは窒化ガリ
ウム系の半導体レーザーであり、その発振波長は４０８
ｎｍである。５は光源からの光ビームを被走査面に向か
って走査する回転多面鏡（ポリゴンミラー）であり、ポ
リゴンミラー５からの反射光を走査結像レンズ６及び７
により、全走査域にわたって微小な光スポットに成形す
る。また、走査結像レンズ６及び７はポリゴンミラー５
で偏向される等角速度な光ビームを等距離速度な光ビー
ムに変換するｆθ特性を持たせることが必要とされる。

【００２１】本実施の形態で用いられる走査結像レンズ
６及び７は、ガラス製でもプラスチック製でも良いが、
プラスチック製のレンズの場合、第４の実施の形態、第
５の実施の形態の記載されたＬｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜３・
ｌｏｇ_１００．９３／Ｓ、Ｓ＝ｌｏｇ_１０（１−３．５
５×１０^８／λ^４）、λ：光ビームの波長（ｎｍ）を満
たすレンズを用いることが好ましい。

【００２２】又は、Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜１０．０（ｍ
ｍ）を満たすレンズを用いることが好ましい。

【００２３】また、第６の実施の形態の光量分布ムラを
補正する補正部材である折り返しミラーやフィルターや
光学部材に蒸着された光学薄膜の少なくとも１つを本実
施の形態に用いても良い。

【００２４】更に、第７の実施の形態の光学樹脂の透過
率分光特性と逆特性の光学部材（例えば折り返しミラー
の反射率ｂなど）を用いても良い。この光学樹脂の透過
率分光特性と逆特性の光学部材として、折り返しミラー
の他にも、フィルターや光学部材に蒸着された光学薄膜
などでも良い。

【００２５】更に、シリンドリカルレンズ４により平行
な光ビームを一旦ポリゴンミラー５上で副走査方向に集
光させ、且つ副走査断面においてポリゴンミラー５と被
走査面８を光学的共役関係にすることで、ポリゴンミラ
ー５の面倒れを補正することが可能となる。

【００２６】ここで、金属膜反射鏡の複素屈折率と反射
率の関係について述べる。金属膜の複素屈折率Ｎを以下
のように定義したとき、 Ｎ（λ）＝ｎ（λ）−ｉｋ（λ） ただし、ｎ，ｋ＞０ ｎ（λ）：複素屈折率の実数部 ｉ＝√−１ ｋ（λ）：複素屈折率の虚数部（消衰係数） λ：波長 反射率Ｒは、 Ｒ＝｛（ｎ０−ｎ）^２＋ｋ^２｝／｛（ｎ０＋ｎ）^２＋ｋ
^２｝ と表せる。ここで、ｎ０は入射媒質の屈折率で、通常は
ｎ０＝１．０である。

【００２７】更に式を展開すると、Ｒ＝１−４ｎ／（ｋ
^２＋ｎ^２＋２ｎ＋１）となり、光走査装置に用いられる
金属反射鏡の反射率の下限値を０．８としたとき、 １−４ｎ／（ｋ^２＋ｎ^２＋２ｎ＋１）＞０．８ ｋ^２＞−ｎ^２＋１８ｎ−１ ｋ＞√（−ｎ^２＋１８ｎ−１） と導かれる。ここで上記右辺をＡと置き、代表的な金属
膜の複素屈折率とＡを表１にまとめた。

【００２８】

【表１】

【００２９】表１より、銅（Ｃｕ）は６００ｎｍより長
波長側でｋ＞Ａとなり反射率が８０％を超えるが、６０
０ｎｍより短波長側ではｋ＜Ａとなり、反射率が８０％
を超えないことがわかる。また、アルミニウム（Ａｌ）
や銀（Ａｇ）は４００〜８００ｎｍにおいて、ｋ＞Ａと
なるので５００ｎｍ以下の光源を用いたときでも、十分
な光量を確保することが可能となる。

【００３０】また、表２に各金属膜の反射率Ｒをまとめ
た。波長λの光束が入射面に垂直に入射する場合の反射
率Ｒである。

【００３１】

【表２】

【００３２】図２は、アルミニウム（Ａｌ）膜の反射率
Ｒを、入射面に垂直に振動する成分波であるＳ偏光と、
入射面に平行に振動する成分波であるＰ偏光とに分け
て、入射角２０°、４０°、６０°と振って表示した。

【００３３】ここで、アルミニウム母材表面上に陽極酸
化膜を成膜する一般的な工程を説明する。

【００３４】本実施例で使用するポリゴンミラーはアル
ミニウムを母材としたものであり、そのようなポリゴン
ブランクを十数個まとめたものを陽極にし、一定の条件
を満たした電解液（ホウ酸など）中において、３０〜４
０Ｖの電圧で５〜１０秒電解すると、表面に酸化皮膜を
生成する。このアルマイト皮膜は、密着性、均一性に優
れており、電解条件と時間によって制御できるため、膜
厚の管理は容易である。本実施例では４０８ｎｍ近傍で
角度特性が最小となるように、電解条件を設定してい
る。更に、陽極酸化膜の上に保護層として誘電体膜を形
成するには、既知の蒸着又はディッピングなどにより成
膜を施せばよい。

【００３５】本実施の形態ではポリゴンミラー５の第１
層目の金属膜にアルミニウムを用いただけでなく、その
母材にもアルミニウムを用いた。こうすることで、母材
に金属反射膜を成膜する工程を省くことが可能なため、
コストダウンが達成できる。また、銀膜でも上記反射率
を満足することは可能であるが、銀はコストが高い上、
環境劣化が激しいため、アルミニウムを用いることが望
ましい。

【００３６】但し、本発明では、母材はアルミニウム、
等の金属に限定されない。ポリゴンミラーに必要とされ
る諸特性を満たせば絶縁物でも良い。

【００３７】図３は、アルミニウム膜に角度依存性を少
なくする機能を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を蒸着
し、更にその上に保護膜（誘電体膜）を成膜したポリゴ
ンミラーの反射特性を示す。このような膜構成にするこ
とで、Ｐ偏光、Ｓ偏光においてポリゴンミラーの角度依
存性が少なくなるとともに耐久性も向上する。

【００３８】（第２の実施の形態）図４は本発明の第２
の実施の形態を表す光走査装置の副走査方向の要部断面
図である。ここでは図示していないが、半導体レーザー
からポリゴンミラーまでの入射光学系は第１の実施の形
態と同じである。画像形成装置に光走査装置を用いた場
合、画像形成装置の各ユニットの配置の関係上、走査光
を副走査方向で折り曲げることが多々ある。本実施の形
態ではポリゴンミラー５により水平に走査された光ビー
ムが走査結像レンズ６，７を通過し、折り返しミラー９
で垂直方向へ一回折り曲げられて感光体ドラム１０に導
かれている。折り返しミラー９はガラス母材の表面に金
属膜を蒸着させたものが一般的であり、本実施の形態で
は上述のようにアルミニウムを蒸着させ、５００ｎｍ以
下の光源を用いた場合でも十分な光量を確保することに
成功している。

【００３９】更に、反射率を上げるには、その上に誘電
体膜を蒸着することが有効である。図５にアルミニウム
膜の上に、ＭｇＦ２膜とＺｒＯ２膜を蒸着させたミラー
の分光反射率を示した。図２に示したアルミニウム膜単
層の場合に比較して、数％反射率が上昇している。更
に、反射率を上げたミラーを作成するためには、低屈折
率膜と高屈折率膜を交互に複数層形成するとよい。

【００４０】また、本実施形態でアルミニウム膜を使用
したが、本発明はそれに限定したものではなく、ｋ＞√
（−ｎ^２＋１８ｎ−１）を満足する金属膜であれば、そ
の効果を発揮できる。

【００４１】本実施の形態で用いられる走査結像レンズ
６及び７は、ガラス製でもプラスチック製でも良いが、
プラスチック製のレンズの場合、第４の実施の形態、第
５の実施の形態の記載されたＬｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜３・
ｌｏｇ_１００．９３／Ｓ、Ｓ＝ｌｏｇ_１０（１−３．５
５×１０^８／λ^４）、λ：光ビームの波長（ｎｍ）を満
たすレンズを用いることが好ましい。

【００４２】又は、Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜１０．０（ｍ
ｍ）を満たすレンズを用いることが好ましい。

【００４３】また、第６の実施の形態の光量分布ムラを
補正する補正部材である折り返しミラーやフィルターや
光学部材に蒸着された光学薄膜の少なくとも１つを本実
施の形態に用いても良い。

【００４４】更に、第７の実施の形態の光学樹脂の透過
率分光特性と逆特性の光学部材（例えば折り返しミラー
の反射率ｂなど）を用いても良い。この光学樹脂の透過
率分光特性と逆特性の光学部材として、折り返しミラー
の他にも、フィルターや光学部材に蒸着された光学薄膜
などでも良い。

【００４５】（第３の実施の形態）図６は本発明の第３
の実施の形態を表す光走査装置の斜視図である。本実施
の形態では走査結像レンズ７の代わりに走査結像ミラー
１１を用いたことが第１、第２の実施の形態との相違点
である。走査結像ミラー１１はシリンドリカルミラーや
球面ミラーの他、最近ではプラスチック成形技術の向上
とともに自由曲面ミラーが使用されている。走査結像系
に走査結像ミラー１１を用いるメリットは、結像レンズ
の効果と折り返しミラーの効果を同時に合わせ持つ点で
ある。よって、第２の実施の形態で述べた折り返しミラ
ーを廃止することが可能となり、部品点数の削減による
コストダウンが期待できる。

【００４６】本実施の形態で用いられる走査結像レンズ
６は、ガラス製でもプラスチック製でも良いが、プラス
チック製のレンズの場合、第４の実施の形態、第５の実
施の形態の記載されたＬｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜３・ｌｏｇ
_１００．９３／Ｓ、Ｓ＝ｌｏｇ_１０（１−３．５５×１
０^８／λ^４）、λ：光ビームの波長（ｎｍ）を満たすレ
ンズを用いることが好ましい。

【００４７】又は、Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜１０．０（ｍ
ｍ）を満たすレンズを用いることが好ましい。

【００４８】また、第６の実施の形態の光量分布ムラを
補正する補正部材である折り返しミラーやフィルターや
光学部材に蒸着された光学薄膜の少なくとも１つを本実
施の形態に用いても良い。

【００４９】更に、第７の実施の形態の光学樹脂の透過
率分光特性と逆特性の光学部材（例えば折り返しミラー
の反射率ｂなど）を用いても良い。この光学樹脂の透過
率分光特性と逆特性の光学部材として、折り返しミラー
の他にも、フィルターや光学部材に蒸着された光学薄膜
などでも良い。

【００５０】本実施の形態においても、走査結像ミラー
にアルミニウム膜を使用したことで５００ｎｍ以下の光
源を用いたにもかかわらず、十分な光量が確保できてい
る。

【００５１】また、それぞれの実施の形態でアルミニウ
ム膜を使用したが、本発明はそれに限定したものではな
く、ｋ＞√（−ｎ２＋１８ｎ−１）を満足する金属膜で
あれば、その効果を発揮できる。

【００５２】図２、図３、図５の反射率特性を考えて、
本発明の第１〜３の実施形態に用いられる光源の波長の
下限値は、３８０ｎｍ以上が好ましい。

【００５３】また、本発明の実施形態に用いられる光源
である半導体レーザー１は、２本以上のマルチビームで
も良い。

【００５４】（第４の実施の形態）図１０は本発明の特
徴を最もよく表わす光走査装置の要部断面図である。光
源である半導体レーザー１からの発散光をコリメータレ
ンズ２により略平行な光ビームに変換した後、絞り３に
より所望のスポット径が得られるように光束径を制限す
る。本実施の形態で使用する半導体レーザー１は窒化ガ
リウム系の半導体レーザーであり、その発振波長は４０
８ｎｍである。５は光源からの光ビームを被走査面に向
かって走査する回転多面鏡（ポリゴンミラー）であり、
ポリゴンミラー５からの反射光を走査結像レンズ６及び
７により、全走査域にわたって微少な光スポットに形成
する。また、走査結像レンズ６及び７はポリゴンミラー
５で偏向される等角速度な光ビームを等距離速度な光ビ
ームに変換するｆθ特性を持たせることが必要とされ
る。更に、シリンドリカルレンズ４により平行な光ビー
ムを一旦ポリゴンミラー５上で副走査方向に集光させ、
且つ副走査断面においてポリゴンミラー５と被走査面８
を光学的共役関係にすることで、ポリゴンミラー５の面
倒れを補正することが可能となる。

【００５５】ここで、使用している走査結像レンズ６及
び７について詳しく述べる。走査結像レンズ６はガラス
材料ＢＳＬ−７（ＯＨＡＲＡ社製）からなるガラスレン
ズであり、光ビームが通過する６ａ面および６ｂ面に反
射防止膜を蒸着させたものである。走査結像レンズ７は
光学樹脂であるＺＥＯＮＥＸ４８０（日本ゼオン社製）
からなる射出成形のプラスチックレンズである。

【００５６】光学部材の透過率は、その表面反射成分Ｐ
（反射係数）と内部透過率τとに分けて考えられる。 全透過率Ｔ（λ）＝Ｐ（λ）×τ（λ）・・・（式１） 反射係数Ｐは光学部材の屈折率ｎ（λ）に依存し、以下
の式で表現できる。 反射係数Ｐ（λ）＝２・ｎ（λ）／（ｎ（λ）^２＋１）・・・（式２） また、内部透過率は光学部材の肉厚ｔに依存し、ランバ
ートの法則より次の式が成立する。 内部透過率τ２（λ）＝τ１（λ）^{ｔ２／ｔ１}・・・（式３） ＺＥＯＮＥＸ４８０は屈折率ｎ（４０８ｎｍ）＝１．５
４０２、肉厚３ｍｍでの全透過率は図７のグラフよりＴ
０（４０８ｎｍ）＝０．９０２であるため、内部透過率
はτ０（４０８ｎｍ）＝０．９８７となる。

【００５７】プラスチックレンズの最大光線通過距離を
Ｌｍａｘ、最小光線通過距離をＬｍｉｎとすると、 τ１（４０８ｎｍ）＝τ０（４０８ｎｍ）^{Ｌｍａｘ／３} τ２（４０８ｎｍ）＝τ０（４０８ｎｍ）^{Ｌｍｉｎ／３} Ｔ１／Ｔ２＝τ１（４０８ｎｍ）／τ２（４０８ｎｍ）
＝τ０（４０８ｎｍ）^{（Ｌｍａｘ―Ｌｍｉｎ）／３} であるため、透過率の比は光線通過距離の差に依存す
る。本実施の形態ではＬｍａｘ＝７．５０（ｍｍ）、Ｌ
ｍｉｎ＝３．２１（ｍｍ）であるため、Ｔ１／Ｔ２＝
０．９８１となり、内部吸収による光量変動量を１．９
％と小さく抑えることが可能である。

【００５８】発明者が検証した結果によると、 Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜３・ｌｏｇ_１００．９３／Ｓ Ｓ＝ｌｏｇ_１０（１−３．５５×１０^８／λ^４）、λ：
光ビームの波長（ｎｍ） であれば、プラスチックレンズの内部吸収による光量変
動量を、実用上充分に小さく抑えることができる。

【００５９】更に、発明者が検証した結果によると、Ｌ
ｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜１０．０（ｍｍ）であれば、プラス
チックレンズの内部吸収による光量変動量を、実用上充
分に小さく抑えることができる。

【００６０】（第５の実施の形態）図１１は本発明の第
５の実施形態を表す図である。第４の実施形態との相違
点は射出成形のプラスチックレンズを２枚用いた事であ
る。近年、レーザープリンターの低価格化の流れを受
け、レーザースキャナーユニットとしても更なるコスト
ダウンが図られている。プラスチックレンズは低コスト
である上に、ガラスレンズでは不可能であった自由な曲
面形状を形成できるため、収差補正の観点からもガラス
レンズより優位である。

【００６１】本実施の形態では２枚のプラスチックレン
ズの形状を最適化する事で、ポリゴンミラーと被走査面
を共役関係にし、走査ビームにｆθ特性をもたせ、且つ
像面湾曲も良好に補正することに成功している。しか
し、プラスチックレンズを２枚用いたことで、第４の実
施形態のようなプラスチックレンズを１枚用いた時よ
り、光線がプラスチックレンズ内を通過する距離が増大
している。

【００６２】本実施の形態では、上述の光線通過距離の
差に関する条件式を満足するように各プラスチックレン
ズの肉厚を設定した。なお、本実施の形態ではＬｍａｘ
＝Ｌ１０＋Ｌ２０、Ｌｍｉｎ＝Ｌ１１＋Ｌ２１である。
これにより、２枚のプラスチックレンズ（材質：ＺＥＯ
ＮＥＸ４８０）の光線通過距離の合計の最大値はＬｍａ
ｘ＝１８．１０（ｍｍ）、光線通過距離の合計の最小値
はＬｍｉｎ＝１２．３３（ｍｍ）、Ｔ１／Ｔ２＝０．９
７６となり、プラスチックレンズを２枚用いたにも関わ
らず、内部吸収による光量変動量を２．４％と小さく抑
えることが可能である。

【００６３】（第６の実施の形態）図１２は本発明の第
６の実施形態を表す光走査装置の副走査系の断面図であ
る。ここに用いられている走査光学系は２枚の走査結像
レンズを用いたもので、少なくとも１枚はプラスチック
レンズが使用されている。ここでは、各走査角において
折り返しミラー９に入射する入射角ｉの違いに注目し、
例えば、走査中央でのプラスチックレンズの光線通過距
離が走査端でのそれより長い場合（第４の実施形態のよ
うな場合）、折り返しミラーの反射率を入斜角ｉが大き
くなるに従い低下するように設計することで（図１３参
照）、被走査面上でのトータルの光量分布変動をより小
さく抑えることが可能となる。

【００６４】図１３の縦軸は、入射角６０°の反射率を
分母にとり、任意の入射角を分子とした場合の反射率比
（％）である。

【００６５】また、折り返しミラーの他にも光量分布ム
ラを補正する補正部材として、フィルターや光学部材に
蒸着された光学薄膜などでも上記効果を有する。

【００６６】（第７の実施の形態）図１４は本発明の第
７の実施形態を説明するための、光学樹脂及びミラーの
分光特性を示したグラフである。前述したように、光源
である半導体レーザーには発振波長の温度特性により、
使用環境下での波長変化が避けられず、そのため走査光
学系に用いられる光学部品の透過率及び反射率などの光
学特性は、レーザーの発振波長近傍で変化が少ないこと
が要求される。

【００６７】ここでは、帝人化成社製のＰＣ（ポリカー
ボネイト）を例に挙げて説明する。光源として使用する
半導体レーザーは窒化ガリウム系のもので、その発振波
長は４０８ｎｍである。使用環境下において４０８ｎｍ
を中心に±１０ｎｍ波長変動があったと仮定すると、図
１４の樹脂透過率ａに示したように光学樹脂による光量
変動は約１．０％となる。しかし、光学樹脂の透過率分
光特性と逆特性の光学部材（例えば折り返しミラーの反
射率ｂなど）を用いることでトータルの光量変動率ｃは
その１／２０程度に低く抑えることが可能となる。この
光学樹脂の透過率分光特性と逆特性の光学部材として、
折り返しミラーの他にも、フィルターや光学部材に蒸着
された光学薄膜などでも上記効果を有する。

【００６８】また、第４〜７の実施形態で使用した光学
樹脂は、樹脂材料のほんの一例に過ぎない。本発明は一
部の光学樹脂に限定した話ではなく、その他の光学樹脂
に対しても短波長になるに従い内部吸収による透過率の
悪化がある場合は同様の効果を有する。

【００６９】図１４、図１５の反射率特性を考えて、本
発明の第４〜７の実施形態に用いられる光源の波長の下
限値は、３８０ｎｍ以上が好ましい。

【００７０】本発明の第４〜７の実施形態で用いられる
走査光学系を構成するプラスチックレンズは３枚以上で
も良い。

【００７１】また、本発明の第４〜７の実施形態に用い
られる光源である半導体レーザー１は、２本以上のマル
チビームでも良い。走査光学系の合成系で主走査方向及
び副走査方向において正パワーであれば（被走査面で結
像させるため）、プラスチックレンズ単体は正パワーで
も負パワーでも良い。

【００７２】図７は、本発明の光走査装置を用いた画像
形成装置の副走査方向の要部断面図である。この画像形
成装置１００には、パーソナルコンピュータ等の外部機
器２００からコードデータＤｃが入力される。このコー
ドデータＤｃは、画像形成装置１００内のプリンタコン
トローラ１２１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、前述の実施
形態１〜７に示した構成を有する光走査ユニット１２０
に入力される。そして、この光走査ユニット１２０から
は、画像データＤｉに応じて変調された光ビームＬｂが
出射され、この光ビームＬｂ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。

【００７３】静電潜像担持体（感光体）である感光ドラ
ム１０１は、モータ１０５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Ｌｂ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させる帯電ロ
ーラ１０２が表面に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１
０１の表面に、光走査ユニット１２０によって走査され
る光ビームＬｂが照射されるようになっている。

【００７４】先に説明したように、光ビームＬｂ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
Ｌｂを照射することによって感光ドラム１０１の表面に
静電潜像を形成させる。この静電潜像は、上記光ビーム
Ｌｂ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に接するように配置され
た現像器１０３によってトナー像として現像される。

【００７５】現像器１０３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
向するように配置された転写ローラ１０４によって被転
写材たる用紙１１１上に転写される。用紙１１１は感光
ドラム１０１の前方（図７において右側）の用紙カセッ
ト１０６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１０６端部には、給紙ローラ１０
７が配置されており、用紙カセット１０６内の用紙１１
１を搬送路へ送り込む。

【００７６】以上のようにして、未定着トナー像を転写
された用紙１１１はさらに感光ドラム１０１後方（図７
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１０８と
この定着ローラ１０８に圧接するように配置された加圧
ローラ１０９とで構成されており、転写部から搬送され
てきた用紙１１１を定着ローラ１０８と加圧ローラ１０
９の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１
１１上の未定着トナー像を定着する。更に定着ローラ１
０８の後方には排紙ローラ１１０が配置されており、定
着された用紙１１１を画像形成装置１００の外に排出す
る。

【００７７】図７においては図示していないが、プリン
トコントローラ１２１は、先に説明したデータの変換だ
けでなく、モータ１０５を始め画像形成装置１００内の
各部や、光走査ユニット１２０内のポリゴンモータなど
の制御を行う。

【００７８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
光源の波長が５００ｎｍ以下で且つプラスチックレンズ
を少なくとも１枚備えた走査光学系において、プラスチ
ックレンズの肉厚差に制限を加えることにより、光学樹
脂の内部吸収による光量分布ムラを低く抑え、画像濃度
の均一性を補償することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施の形態の光走査装置の
要部断面図。

【図２】アルミミラーの分光反射率を示す図。

【図３】アルミ＋アルミナ＋保護膜（誘電体膜）の分光
反射率を示す図。

【図４】本発明に係る第２の実施の形態の光走査装置の
要部断面図。

【図５】アルミ＋誘電体膜の分光反射率を示す図。

【図６】本発明に係る第３の実施の形態の光走査装置の
斜視図。

【図７】本発明に係る画像形成装置の副走査方向の要部
断面図。

【図８】銅ミラーの分光反射率を示す図。

【図９】銅＋アルミナ＋ＳｉＯ２の分光反射率を示す
図。

【図１０】本発明に係る第１の実施の形態の光走査装置
の要部断面図。

【図１１】本発明に係る第２の実施の形態の光走査装置
の要部断面図。

【図１２】本発明に係る第３の実施の形態の光走査装置
の副走査系断面図。

【図１３】折り返しミラーの反射率比角度特性を示す
図。

【図１４】折り返しミラーの反射率波長特性を示す図。

【図１５】代表的な光学樹脂の透過率波長特性を示す
図。

【符号の説明】

１ 半導体レーザー ２ コリメータレンズ ３ 絞り ４ シリンドリカルレンズ ５ ポリゴンミラー ６，７ 走査結像レンズ ８ 被走査面 ９ 折り返しミラー １０ 感光ドラム １１ 走査結像ミラー

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源からの光ビームを偏向する偏向光学
   系と、この偏向光学系からの光ビームを被走査面上に結
   像させる走査結像レンズ系とを備え、 前記光源の波長は５００ｎｍ以下であり、 前記走査結像レンズ系は少なくとも１枚のプラスチック
   レンズを有し、このプラスチックレンズの光軸からの偏
   向角に応じた光線通過距離の合計の最大値をＬｍａｘ、
   最小値をＬｍｉｎとしたとき、 Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜３・ｌｏｇ_１００．９３／Ｓ Ｓ＝ｌｏｇ_１０（１−３．５５×１０^８／λ^４）、λ：
   前記光ビームの波長（ｎｍ） であることを特徴とする光走査装置。
2. 【請求項２】 前記偏向光学系と被走査面との間に、被
   走査面上での光量分布ムラを補正する補正部材を配置し
   ていることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 【請求項３】 前記補正部材は、入射角に応じて反射率
   が変化する反射鏡であることを特徴とする請求項２記載
   の光走査装置。
4. 【請求項４】 前記補正部材は、光軸からの距離に応じ
   て透過率が変化するフィルターであることを特徴とする
   請求項２記載の光走査装置。
5. 【請求項５】 前記補正部材は、光軸からの距離に応じ
   て透過率が変化する光学薄膜であることを特徴とする請
   求項２記載の光走査装置。
6. 【請求項６】 前記走査結像レンズで走査される光ビー
   ムの被走査面上での光量分布ムラを、７％以下にしたこ
   とを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光走査
   装置。
7. 【請求項７】 前記光源は窒化ガリウム系青紫半導体レ
   ーザーであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
   に記載の光走査装置。
8. 【請求項８】 前記走査結像レンズ系は少なくとも１枚
   のプラスチックレンズを有し、このプラスチックレンズ
   の光軸からの偏向角に応じた光線通過距離の合計の最大
   値をＬｍａｘ、最小値をＬｍｉｎとしたとき、Ｌｍａｘ
   −Ｌｍｉｎ＜１０ｍｍを満たすことを特徴とする請求項
   １〜７のいずれかに記載の光走査装置。
9. 【請求項９】 請求項１〜８のいずれかに記載の光走査
   装置と、 この光走査装置の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束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、 この現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器
   と、 この転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器
   とを備えることを特徴とする画像形成装置。
10. 【請求項１０】 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するプリンタ
    コントローラをさらに備えることを特徴とする請求項９
    記載の画像形成装置。