JP4573944B2 - 光走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に光源を消灯することなく常に点灯させ、高速度で光走査を行なうようにした、走査効率の高い、例えばデジタル複写機やレーザープリンター等の装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より光走査光学装置はレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機等の書き込み光学系として広く応用されている。近年これらの装置が普及するに伴ってさらなる高画質化、高速化の要求が高まっている。例えば解像度６００ｄｐｉ以上の高画質化のためには被走査面上に６０μｍ程度の微小スポットを形成する必要があるが、走査する光束径が大きくなるため光偏向器（ポリゴンミラー）の大型化が必要となり、高速化との両立が難しい問題点がある。
【０００３】
しかしながら高速化のためのアプローチは種々提案されており、例えばビーム数を増やして並列ライン走査を行うマルチビーム走査方式や従来のUFS（Under Filled Scanner）方式（UFS光学系）に対抗してポリゴンミラーを小径多面化できるOFS（Over Filled Scanner）方式（OFS光学系）が提案されている。
【０００４】
OFS方式は次に述べるUFS方式の高速化の問題点を克服する方式として有望である。
【０００５】
UFS方式はポリゴンミラーの１偏向面（反射面）にその偏向面の主走査方向の幅よりも狭い、微小スポットを形成するための所定幅の光束を入射させて偏向走査する方式である。このUFS方式は偏向面の回転に伴って該偏向面上の入射光束の位置が変わるために所定の走査角範囲で入射光束がケラレないようにするためには偏向面の主走査方向の幅を一定以上大きくしなければならず、ポリゴンミラーの形状が大きくなるという問題点があった。ポリゴンミラーの偏向面の数を増やすと、更に形状が大型化し回転負荷が増大するので高速回転させるのが困難である。したがってUFS方式は一般にマルチビーム化による高速化の手法が採用され、マルチビーム化のための複雑な構成が必要とされる。
【０００６】
また１偏向面で走査可能な理論的走査角と有効走査領域を走査する走査角の比率を走査効率と呼ぶが、UFS方式では入射光束が所定の光束幅を持つため、走査可能な角度は入射光束が偏向面でケラレないことが制約条件となる。光束径の大きい高解像度での仕様のUFS方式ではせいぜい走査効率は７０％程度である。残りの３０％は画像形成領域の前後に振り分けられ、光源を所定の出力に安定させたり、画像の書き出し位置のタイミングの検出などの電気的処理に利用される。
【０００７】
また１ラインの画像形成領域の走査終了直後には一旦光源が消灯される。これは走査に寄与しない不要な光束が光学部材の端部、あるいは光学部材を支持する構造物に当たり、反射光や散乱光がフレアーとなって被走査面上へ到達し、画像が劣化することを防いでいる。
【０００８】
尚、走査開始側では画像の書き出し位置を検出するために有効走査領域の手前から光源を点灯させておく必要があるため同様のフレアーの発生は避けがたく遮光板や光学部材、支持部材の形状を工夫してフレアー光が生じても被走査面へ到達しないようにしている。
【０００９】
一方、OFS方式は光源から出射した光束をポリゴンミラーの偏向面に対し該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させ（ポリゴンミラーの複数の偏向面にまたがって光束を入射させ）、入射光束の中を１つの偏向面が回転移動して走査する方式である。入射光束幅は十分大きく設定されるのでポリゴンミラーの走査角によって光束がケラレる心配はない。偏向面の幅はUFS方式における入射光束幅と一致させることができるので偏向面の数を増やしてもポリゴンミラー径はUFS方式ほど大きくならず、面数を増やして高速走査させることが可能である。
【００１０】
またOFS方式はその原理上１００％の走査効率で走査することが可能であるが現実には光源の出力を安定させるための時間、走査開始までの画像の書き出し位置のタイミングを検出する時間を確保するために、例えば９０％程度の走査効率に抑えられる。
【００１１】
このようにOFS方式ではポリゴンミラーを大きくすることなく面数を増やし、かつ走査効率をあげることによって走査光学装置の高速化を達成することができる。更にOFS方式をマルチビーム化すればさらなる高速化が期待できることは言うまでもない。
【００１２】
【発明が解決しようとしている課題】
装置が高速化していくと１ラインの走査時間は短縮され、走査開始前のわずかな点灯準備期間内において相当な高速処理が要求される。これらの処理速度には回路制御デバイスの性能や光源の立ち上がり安定性等で決まる限度がある。
【００１３】
さらにOFS方式ではUFS方式より走査効率が高いので一層厳しい状況にあり、１ラインの有効走査領域の終了直後に一旦光源を消灯している時間的余裕はまずない。即ち、すぐに次のライン走査が始まるために光源を一旦消灯してしまうと点灯後に所定の光量に到達するまでの立ち上がり時間が確保できず、ライン走査開始前に行っている画像の書き出し位置検出や光源の出力検知の精度等が低下し画像の劣化につながるなどの問題点がある。
【００１４】
本発明は１ライン中の有効走査領域外においても光源を消灯せず、常時点灯させることにより、画像の書き出し位置の検出精度や光源の出力安定性を向上させ、常に良好なる画像を得ることができる光走査光学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。
【００１５】
【課題を解決するための手段および作用】
請求項１の発明の光走査光学装置は、光源手段と、偏向手段と、前記光源手段から射出された光束を前記偏向手段に入射させる第１の光学系と、前記偏向手段の偏向面にて偏向された光束を被走査面上の有効走査領域に結像させる第２の光学系と、前記偏向手段の偏向面にて偏向された光束のうち有効走査領域外を走査する光束が入射する同期検出素子と、を有し、前記同期検出素子からの信号を用いて前記偏向手段の偏向面にて偏向された光束の前記被走査面上での走査開始位置のタイミングを制御している光走査光学装置であって、
前記第１の光学系により、主走査断面内において前記光源手段から射出された光束を前記偏向手段の偏向面に対し前記偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させており、前記第１の光学系は、前記光源手段から射出された光束を平行光束に変換する負のパワーの球面レンズ及び正のパワーの球面レンズの２つのレンズを貼り合せて一体化したコリメータレンズを備え、
前記光源手段から射出された光束が前記被走査面上の有効走査領域外を走査する際に前記光源手段から射出された光束が常時点灯しつづけるように設定されており、
主走査断面内において前記光源手段から射出した光束の強度のピークが前記第１の光学系の光軸と一致するように、前記光源手段と前記コリメータレンズを一体として主走査方向にシフトさせるシフト調整手段を有することを特徴としている。
【００１６】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記光走査光学装置の走査効率は７０％以上であることを特徴としている。
【００１７】
請求項３の発明の画像形成装置は、請求項１又は２に記載の光走査光学装置と、前記光走査光学装置の被走査面に配置された感光ドラムと、前記感光ドラム上を光束が走査することによって形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記現像されたトナー像を用紙に転写する転写手段と、転写されたトナー像を用紙に定着させる定着手段とを備えたことを特徴としている。
【００１８】
請求項４の発明は請求項３の発明において、前記画像形成装置はＢＡＥプロセスにて画像が形成されることを特徴としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１（Ａ）は本発明の走査光学装置の実施形態１の主走査断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の副走査断面図，図１（Ｃ）は入射光学系を主走査断面と直交する平面で切った要部断面図（ＡＡ′断面図）である。
【００２６】
尚、本明細書において主走査断面とはポリゴンミラーの回転軸に垂直な平面に投影した走査光学系の断面であり、副走査断面とはポリゴンミラーの回転軸を通り主走査断面と直交する平面で切り取られた断面を称す。
【００２７】
図中、１はレーザユニット（光学ユニット）であり、光源としての半導体レーザ（レーザ光源）２と２枚の球面レンズを貼り合わせてなるコリメーターレンズ部３とを一体化にして構成しており、所定の光学調整を行なうことにより該コリメーターレンズ部３の光軸に対し平行な平行光束を射出するようにしている。またレーザユニット１は主走査断面内においてコリメーターレンズ部３の光軸と直交する矢印Ｅ方向に所定量だけ平行シフトして固定することが可能なシフト調整手段（不図示）を備えている。
【００２８】
本実施形態における半導体レーザ２は光束が有効走査領域外（非有効走査部）を走査するときにおいても常に点灯し続けるように設定している。即ち半導体レーザ２は画像形成終了後も消灯しつづけ、次のライン走査開始まで消灯することがない。
【００２９】
４は負の屈折力を有する凹レンズであり、レーザユニット１を射出した平行光束を弱発散光束としている。５は開口絞りであり、通過光束を規制してビーム形状を成形している。６はシリンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有している。７は折り返しミラーであり、シリンドリカルレンズ６を通過した光束の光路を光偏向器１０側へ折り曲げている。
【００３０】
尚、レーザユニット１、凹レンズ４、開口絞り５、シリンドリカルレンズ６、そして折り返しミラー７の各要素は入射光学系４１の一要素を構成しており、また入射光学系４１、そして後述する第１、第２のｆθレンズ８，９の各要素は第１の光学系４２の一要素を構成している。
【００３１】
１０は偏向手段としてのポリゴンミラー（光偏向器）であり、モーター等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ｐ方向に一定速度で回転している。
【００３２】
４３は第２の光学系であり、第１、第２のｆθレンズを有するｆθレンズ系４４と長尺のシリンドリカルレンズ（長尺シリンドリカルレンズ）１１とを有している。本実施形態におけるｆθレンズ系４４は第１のｆθレンズとしての球面凹レンズ８と第２のｆθレンズとしてのシリンドリカルレンズ９とを有しており、主に主走査方向に屈折力を有し、ｆθ特性と主走査方向の像面湾曲を有効走査領域にわたって良好に補正している。長尺シリンドリカルレンズ１１は主に副走査方向に屈折力を有しており、ポリゴンミラー１０の偏向面と被走査面とを副走査断面内において略共役関係にしており、偏向面の面倒れによって被走査面としての感光ドラム面１２上の照射位置がズレ、画像ピッチムラになることを防いでいる。また長尺シリンドリカルレンズ１１は感光ドラム面１２上における副走査方向の像面湾曲を抑え、かつ倍率を略一定に保ってスポット径の変動を抑えている。
【００３３】
尚、長尺シリンドリカルレンズ１１に主に副走査方向の屈折力をもたせ感光ドラム面１２近傍に配置したのは、ポリゴンミラー１０から感光ドラム面１２までの副走査方向の結像倍率を１以下の縮小系とし、ポリゴンミラー１０の回転軸回りの偏心に対してピッチむらが生じるのを緩和させるためである。
【００３４】
１２は被走査面としての感光ドラム面である。
【００３５】
３４は反射ミラー（以下「ＢＤミラー」とも記す。）であり、主走査方向の走査線上に配置されており、感光ドラム面１２上の走査開始位置のタイミングを調整する為の同期検知用の光束（ＢＤ光束）を後述する同期検出素子３８側へ反射させている。３６は同期検出用のスリット（以下「ＢＤスリット」とも記す。）であり、感光ドラム面１２と等価な位置に配されており、画像の書き出し位置を決めている。３７は集光レンズ（以下「ＢＤレンズ」とも記す。）であり、ＢＤミラー３４と同期検出素子３８とを共役な関係にする為のものであり、ＢＤミラー３４の面倒れを補正している。３８は同期検出素子としての光センサー（以下「ＢＤセンサー」とも記す。）であり、本実施形態では該ＢＤセンサー３８からの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面１２上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。尚、ＢＤスリット３６，ＢＤレンズ３７，そしてＢＤセンサー３８との各要素は書き出し位置検出光学系３５の一要素を構成している。
【００３６】
本実施形態においては上述の如く１ライン中の有効走査領域外においても光源を消灯せず、常時点灯させており、これにより画像の書き出し位置の検出精度や光源の出力安定性を向上させ、常に良好なる画像が得られるようにしている。また本実施形態の光走査光学装置の走査効率は８０％以上と成るように各要素を設定している。
【００３７】
ここで図１（Ａ）を用いて本実施形態の光学的作用について説明する。
【００３８】
図１（Ａ）においてレーザユニット１を出射した平行光束は凹レンズ４で弱い発散光束に変換され、開口絞り５で光束径が整形され、シリンドリカルレンズ６を透過して折り返しミラー７で折り曲げられる。この光束はｆθレンズ系４４を構成する第２、第１のｆθレンズ９，８を透過し、再び平行光束となってポリゴンミラー１０の偏向角の略中央から偏向面に入射している（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ポリゴンミラー１０の偏向面のファセット幅に対し十分広くなるように設定している。即ちポリゴンミラー１０の複数の偏向面を照射する（オーバーフィルド走査系）。
【００３９】
そしてポリゴンミラー１０で偏向反射された光束は再び第１、第２のｆθレンズ８、９を透過し、感光ドラム面１２上に導光され、該ポリゴンミラー１０を矢印Ｐ方向に回転させることによって該感光ドラム面１２上を矢印Ｓ方向に等速直線運動で走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面１２上に画像記録を行っている。
【００４０】
このときポリゴンミラー１０で偏向反射された光束の一部は有効走査領域外の上流側において、ＢＤミラー３４により光路が折り曲げられ、書き出し位置検出光学系３５に入射し、該書き出し位置検出光学系３５で光束が通過した時間が検出される。即ちＢＤスリット３６を横切った光束がＢＤセンサー３８で信号波形として検出され、波形の立ち上がり時間を検出する。この検出時間から画像を書き始めるまでの時間から所定の遅延時間後に画像を書き始めることにより、ライン間の書き始め位置を揃えることができる。
【００４１】
次に図１（Ｃ）を用いて本実施形態の光学的作用について説明する。
【００４２】
図１（Ｃ）においてレーザユニット１からシリンドリカルレンズ６までの各光学素子は同一光軸（ＡＡ′）上に配置され、この光軸ＡＡ′はポリゴンミラー１０の回転軸に垂直な平面（直線）ＢＢ′に対してθ／２の角度で傾斜している。
本実施形態ではθ／２＝０．８度である。この斜入射角θ／２は走査範囲内からポリゴンミラー１０に入射させる構成の場合は、該ポリゴンミラー１０で偏向反射された走査光束と分離するために必須である。斜入射角θ／２は分離のためには大きいほど良いが、特殊なレンズを用いずに結像性能や走査線湾曲を抑えるには略１°以下が望ましい。
【００４３】
レーザユニット１から出射した平行光束は凹レンズ４で弱い発散光束になり、開口絞り５で所定の光束径に整形され、シリンドリカルレンズ６により第２、第１のｆθレンズ９、８を透過してポリゴンミラー１０の偏向面１０ａ上に結像される。折り返しミラー７はポリゴンミラー１０の回転軸と平行に配置されており、これによりシリンドリカルレンズ６から斜めに入射した収束光はねじれることがなく、偏向面１０ａへ入射する焦線は光軸に垂直な面内で回転することなく向きは保たれる。
【００４４】
主走査断面内において光偏向器の偏向面に光源から出射した光束を入射させる光学系の場合、光源が常時点灯していると、該光偏向器の偏向面の位置は該光偏向器の回転によって入射光束と垂直な関係になる場合がある。この場合、偏向面からの正反射光が光源に戻り、該光源の出力安定性を著しく損なう現象が生じる。せっかく光源を点灯し続けてもこの様な現象が生じては意味がない。
【００４５】
そこで本実施形態では上述の如く第１の光学系４２を介した光束を副走査断面内においてポリゴンミラー１０の偏向面１０ａに対して斜め方向から入射させることにより、該偏向面１０ａからの正反射光が光源に戻らなくして、光源の一層の安定性を得ている。
【００４６】
次に図１（Ｂ）を用いて本実施形態の光学的作用について説明する。
【００４７】
図１（Ｂ）においてポリゴンミラー１０の偏向面１０ａに対し斜め方向から入射した光束は、該偏向面１０ａが回転するとともに円錐面を描いて偏向反射される。第１、第２のｆθレンズ８、９の光軸は同図に示す直線ＢＢ′に対して略平行な方向に置かれ、入射出射する斜め光束に対して振り分けの配置にすることを基準としている。しかしながら実際は第１、第２のｆθレンズ８、９はこの配置を基準として１度弱ほどわずかながら副走査断面内で傾斜して置かれる。このように傾けて配置することにより折り返しミラー７で反射した光束が第１、第２のｆθレンズ８、９の表面で正反射しても、この正反射光が被走査面に向かうのを防ぐことができる。
【００４８】
第２のｆθレンズ９と感光ドラム面１２との間には上述の如く主に副走査方向に屈折力を有する長尺シリンドリカルレンズ１１が配置されており、これにより感光ドラム面１２上に副走査方向の結像を行い、ポリゴンミラー１０の偏向面１０ａと感光ドラム面１２とを略共役の関係にしてポリゴンミラーの面倒れを補正している。また長尺シリンドリカルレンズ１１は感光ドラム面１２上における副走査方向の像面湾曲を抑え、かつ倍率を略一定に保ってスポット径の変動を抑えるためにレンズの副走査断面における曲率半径は両面とも長手方向に変化させている。さらに長尺シリンドリカルレンズ１１に入射する光束の走査軌跡が湾曲しているため、感光ドラム面１２上での走査線湾曲を抑え、結像性能を改善するために長尺シリンドリカルレンズ１１の光軸は副走査方向に偏心しており、これにより入射光束は光軸から外れた位置を透過する。
【００４９】
図２に偏心した長尺シリンドリカルレンズ１１のレンズ形状を示す。同図に示すように光束中心がレンズ光軸の上方に位置するようにしている。このようなレンズ形状を実現するために長尺シリンドリカルレンズ１１はプラスチックを成形して作成される。また長尺シリンドリカルレンズ１１は主走査方向に屈折力を持たす必要がないので両面を同一の曲率とし、肉厚一定で成形性が安定する形状にしている。
【００５０】
表−１にポリゴンミラー１０から感光ドラム面１２までの光学系の構成を示す。
【００５１】
【表１】
【００５２】
次に各光学要素の光学的作用について説明する。
【００５３】
レーザユニット１は半導体レーザ２とコリメーターレンズ部３との間隔および画角が調整されたものであり、コリメーターレンズ部３の光軸と平行に平行光束を出射し、所定の精度で取り付けられている。コリメーターレンズ部３は球面収差および色収差を低減するために半導体レーザ２側から凹、凸で硝材が異なる２つの球面レンズを貼り合わせて一体化した貼り合わせレンズより成っている。OFS光学系ではレーザユニット１から出射した平行光束の一部が主走査方向にポリゴンミラー１０の偏向面１０ａで切り取られて偏向光束となるため、上記平行光束の走査に寄与する有効光束は走査角に比例して軸外に移動し、光束に含まれる球面収差の量が増大するためである。このため従来のUFS光学系であれば単レンズで十分なほど暗いＦ値（Ｆナンバー）であってもOFS光学系では球面収差を低減する貼り合わせレンズが必要になる。色収差は半導体レーザ２の波長が環境温度で変化するため、ピント変動を抑える目的で行われる。
【００５４】
レーザユニット１から出射した平行光束は凹レンズ４で弱発散光束に変換され第２、第１のｆθレンズ９、８を透過して再び拡大された平行光束に変換される。このような光学構成にするとレーザユニット１の半導体レーザ２とコリメーターレンズ部３とを一体として主走査方向に平行シフトするだけで半導体レーザ素子のチップの傾きによる平行光束中のレーザ強度分布の横ずれを補正することができる。図３（Ｃ）はこのときの補正状態を示した要部概略図である。尚、図３（Ａ）は半導体レーザ素子のチップが傾いていない場合，図３（Ｂ）は半導体レーザ素子のチップが傾いている場合を示している。
【００５５】
シフト調整手段はレーザユニット１内の構成に含まれ、入射光学系４１への取付け部材に対し半導体レーザ２とコリメーターレンズ部３との位置関係を保持したまま主走査方向にシフト可能な機構を備えている。単独の治具上で行なわれるレーザーユニット１の光学特性の調整はピント及び画角調整を行なった後、光源２とコリメーターレンズ部３とを一体として主走査方向へシフトさせ、基準軸上に設けられた所定の開口を透過する光束について主走査方向に２分割された光束の強度の比が所定の値以下に成るようにシフト量が調整される。調整済みのレーザユニット１はレーザ強度のピークがほぼ入射光学系４１の光軸に一致し、該光軸と平行な平行光束を出射するので単品としての互換性が保証できる。
【００５６】
また凹レンズ４を光軸方向に移動させて主走査方向のピント変動を補正する。
主走査方向のピントを補正する目的は以下に示す３つの理由による。
【００５７】
（１）OFS光学系はUFS光学系に対してポリゴンミラーの偏向面の主走査方向の幅が狭く、等価な主走査方向の面精度を確保するのが困難である。
【００５８】
（２）光束は第１、第２のｆθレンズ８，９を往復で透過するためｆθレンズの面精度の影響が２倍になる。さらにOFS光学系ではポリゴン面数が増えるのでｆθレンズの焦点距離が長くなり、面精度の敏感度が増大してピント変動が無視できなくなる。
【００５９】
（３）高解像度で微小スポットの要求に対し、狭い焦点深度範囲内にピント
を補正する機構が必要である。
【００６０】
一方、副走査方向のピント補正は凹レンズ４を調整した後に従来どおりシリンドリカルレンズ６を光軸方向に移動させて行なえば良い。
【００６１】
折り返しミラー７は入射光束をポリゴンミラーの走査中心（偏向角の略中央）から入射させるための折り曲げミラーであり、第１の光学系４１を折り畳んでコンパクトにしている。また折り返しミラー７はレーザユニット１からシリンドリカルレンズ６までの入射光学系４１の部品公差で生じる斜入射角の誤差を補正し、ポリゴンミラー１０の偏向面１０ａに所定の角度で入射させるために、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように主走査断面内で該折り返しミラー７と平行な回転軸廻りに調整可能な初期調整の機構を備えている。
【００６２】
図４（Ａ），（Ｂ）において回転軸は入射光線の高さと略一致し、ミラーの裏面にはこの高さに配置された支持部材（７ａ，７ｂ）が支点となり、矢印で示したセットビスを回すことによりミラーを回転調整する。折り返しミラー７は反射された光束を観測系（不図示）で観察することにより所定の角度に調整され固定される。
【００６３】
ポリゴンミラー１０の偏向面１０ａに入射する光束の主走査方向の幅は開口絞り５で制限され、ポリゴンミラー１０の走査角、入射光学系４１の公差による光束のずれやポリゴンミラー１０の位置精度を考慮して、該偏向面１０ａの主走査方向の幅の約２〜３倍に設定される。本実施形態では外接円径２９ｍｍ、１２面のポリゴンミラーであり、偏向面の幅７．５ｍｍに対して１８ｍｍ程度の入射光束である。副走査方向の絞りの幅は感光ドラム面１２上のスポット径に関わっている。
【００６４】
［偏向面の境界部の形状の説明］
次にポリゴンミラーの隣接面（隣接する偏向面）の境界部（エッジ部）の形状について図５（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。
【００６５】
本実施形態においてポリゴンミラー１０は１２面の正多角形である。ポリゴンミラー１０の隣接面の境界部（エッジ部）１０ｂは稜線状のエッジ形状より成り、図５（Ｂ）に示すようにある程度の幅を有している。本実施形態ではこの境界部１０ｂの幅（ポリゴンミラーが回転する方向の幅）がポリゴンミラー１０の偏向面１０ａで偏向反射される光束の主走査方向の光束幅Ｗ、即ち偏向面１０ａに対して１％以下（好ましくは０．０２％〜１％）と成るように設定している。本実施形態においては上述の如く光源が常時点灯しているので、隣接面の境界部１０ｂが被走査面１２と正対する瞬間が発生する。このとき境界部１０ｂに正面から入射した光束の一部は図５（Ａ）に示すように、該境界部１０ｂの幅に比例した強度で正反射し、通常の走査光と同一の光路をたどって被走査面１２上の中央を照射し、フレアー光となる。
【００６６】
しかしながら本実施形態では上述の如く境界部１０ｂの幅をポリゴンミラー１０の偏向面１０ａで反射される光束の主走査方向の走査幅Ｗ（即ち偏向面１０ａの幅）に対して１％以下になるように設定しているので、フレアー光の強度比は同様に１％程度となり、これは実質的に画像に悪影響を与えることはない。また本実施形態では光束の主走査方向の強度ピークの９０％以上となる領域がポリゴンミラーの隣接面の境界部１０ｂに入射するように設定している。
【００６７】
このように本実施形態においては上述の如く走査有効領域外においても光源が常に点灯する光走査光学装置において、ポリゴンミラー１０の隣接面の境界部１０ｂの幅をポリゴンミラー１０の偏向面１０ａで反射される光束の主走査方向の走査幅Ｗに対して１％以下になるように設定することにより、該ポリゴンミラー１０の境界部１０ｂからの反射光がフレアー光として被走査面１２に到達しても実質的に画像劣化が生じないようにしている。
【００６８】
［偏向面の境界部の形状の他の説明］
図６はポリゴンミラーの主要部分の要部概略図である。
同図においてはポリゴンミラー１０の隣接面の境界部において、一方の偏向面が他方の偏向面に延在しており、該延在する領域１０ｃの長さが該ポリゴンミラー１０の偏向面１０ａで偏向反射される光束の主走査方向の光束幅Ｗに対して５％以下（好ましくは１％〜５％）となるように設定している。即ち，ポリゴンミラー１０の偏向面１０ａは、一方の境界部が隣接面から延在され、他方の境界部が隣接面に延在するように設定されている。
【００６９】
このように本実施形態では上述の如く境界部の形状を形成することにより、前記図５（Ａ）に示すような入射光が偏向面を照射してもフレアとはならず、延在する偏向面の光束幅γ分，該偏向面１０ａの幅が長くなっただけである。
【００７０】
OFS光学系の場合は偏向面の主走査方向の幅が光束幅、すなわち主走査方向のスポット径を決めているので、これらの変化量を抑えるように許容値を決めればよい。通常５％程度のスポット径は許容されるので加工方法を工夫することにより、このような延在する形状を形成するとフレアは生じなくなる。また常に隣接面の一方向に延在するように加工すれば、延在量を含んだ偏向面の幅を略均一に管理でき、これにより主走査方向のスポット径の変動も抑えることができる。
【００７１】
［長尺シリンドリカルレンズの支持方法の説明］
次に本発明に関わる長尺シリンドリカルレンズ１１の支持方法について図７を用いて説明する。
【００７２】
長尺シリンドリカルレンズ１１は被走査面１２近傍に配置されるので長尺の形状となる。そのため熱収縮や振動等を防止するには長尺シリンドリカルレンズ１１を図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように取り付ける。
【００７３】
即ち、同図（Ａ）は長尺シリンドリカルレンズ１１を入射面側から見た側面図、同図（Ｂ）は長尺シリンドリカルレンズ１１を上方から見た上面図、同図（Ｃ）は出射面側から長尺シリンドリカルレンズ１１が取り付けられている様子を示した説明図である。Ｌｉは光入射面、Ｌｏは光射出面である。
【００７４】
同図（Ａ）において１４，１４’は各々レンズ中央基準部である位置決め部であり、凹形状より成り、長尺シリンドリカルレンズ１１の長手方向（主走査方向）の中央の上下に設けられている。本実施形態では位置決め部１４と、ハウジング２５から突出した嵌合部材２２とを嵌合させることにより、該長尺シリンドリカルレンズ１１の長手方向の位置を決めている。尚、嵌合部材２２はハウジング２５における長尺シリンドリカル１１の長手方向の中央部に相当する所に設けられている。
【００７５】
長尺シリンドリカルレンズ１１の入出射面方向の姿勢は同図（Ａ），（Ｂ）に示す各支持部材１６、１７により擬似的な３点受けと成り、これにより該当位置の長尺シリンドリカルレンズ１１側は所定の平面度を確保している。支持部材１６は長尺シリンドリカルレンズ１１の高さ中央まで突出した線状の受け面より成り、支持部材１７は長尺シリンドリカルレンズ１１の高さに渡って突出した線状の受け面より成る。
【００７６】
また長尺シリンドリカルレンズ１１の上下方向（副走査方向）Ｔは同図（Ａ）、（Ｃ）に示す該長尺シリンドリカルレンズ１１の長手方向の端部に設けられた２つの突起１５がハウジング２５の座面に突き当たることによって位置決めされる。長尺シリンドリカルレンズ１１は各位置決め部１５と１６，１７に対向する位置を矢印２０，２１で示した方向からバネ部材（不図示）で押すことにより固定される。本実施形態では合計４点の支持点を持つ。尚、同図（Ｂ）に示す１９は取付け方向の識別用面取り部である。外形形状を非対称にすることで取付け方向を間違えた場合は設置できないようにするためである。
【００７７】
長尺シリンドリカルレンズ１１は、その長手方向の両端で支持されるので中央部は空間に浮いており、外部からの振動の影響を受けやすい。
本実施形態ではこの対策として同図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように接着台座２６を嵌合部材２２とは独立に、かつ長尺シリンドリカルレンズ１１と接触しないようにハウジング２５上に設け、該長尺シリンドリカルレンズ１１の外枠と該接着台座２６との間隔を約０．４ｍｍ以下（好ましくは０．０３ｍｍ〜０．４ｍｍ）に狭め、その位置に接着剤２３を塗布して軽微な接着を行っている。このようにすれば接着強度は振動を抑える程度に軽微なものに管理することができ、前述の長尺シリンドリカルレンズ１１の中央基準による嵌合及び４点支持による位置決め基準と矛盾することはない。尚、上記軽微とは位置決めの作用を乱さない程度に管理された接着力を意味する。接着剤２３は紫外線硬化である。
【００７８】
また本実施形態では同図（Ｄ）に示すように接着台座２６と嵌合部材２２との間（中央基準の間）に溝部２７が形成されてあるので接着剤２３が中央基準の間まで広がる心配はない。接着台座２６を長尺シリンドリカルレンズ１１側に設けないのは、該長尺シリンドリカルレンズ１１の外形形状が複雑になって成形安定性を損なうことを避けるためである。
【００７９】
このように本実施形態では上述の如く第２の光学系４３を構成する長尺シリンドリカルレンズ１１の長手方向の中央部に位置決め部１４，１４’を設け、ハウジング２５上に該長尺シリンドリカルレンズ１１とは接触しない接着台座２６を備え、該接着台座２６と該長尺シリンドリカルレンズ１１との隙間に接着剤２３を充てんし、該長尺シリンドリカルレンズ１１を該ハウジング２５に固定することにより、外部からの振動の影響を防止し、該レンズの振動を抑えている。
【００８０】
尚、長尺シリンドリカルレンズ側に突出した嵌合部材を設け、接着台座に凹形状の位置決め部を設けても良い。また後述するブランク露光があるＢＡＥプロセスを用いた画像形成装置では、有効走査領域が長くなるので長尺シリンドリカルレンズの主走査方向の形状も同様に長くする必要があり、振動を拾いやすくなる。このことから上記に示した長尺レンズの支持方法は、特に有効といえる。また本実施形態では長尺シリンドリカルレンズを例にとり、その支持方法について説明してきたが、もちろん他の長尺レンズであっても良いことは言うまでもない。
【００８１】
［コンパクトに構成した走査光学装置の説明］
図８は図１に示した走査光学装置をコンパクトに構成したときの副走査断面図である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００８２】
同図において入射光学系及びポリゴンミラー１０からｆθレンズ系４４までの光学部材は光学箱２５の上面に配置され、ハの字ミラー５２としての第１、第２の折り曲げミラー２７、２８を直角（ハの字）に配置することにより、光路を光学箱２５の下面に取り回している。同図に示す１点鎖線は前記図１（Ｂ）のＢＢ′で示した直線を第１、第２、第３の折り曲げミラー２７，２８，２９によって折り曲げられた様子を示している。第１、第２の折り曲げミラー２７，２８はそれぞれ別個に光学箱２５に取り付けられるが、互いの直角度の誤差を所定の範囲内に収めるために一方の折り曲げミラーには調整機構が設けられており、光学箱２５の基準、例えばポリゴンミラーユニットの取付け座面に対して平行な光束がハの字ミラー５２の透過後も平行で所定の高さを通るように該光学箱２５との関係があらかじめ調整されている。
【００８３】
第３の折り曲げミラー２９は光学箱２５から出射する光束を感光ドラム面１２側に折り曲げるためのミラーである。第３の折り曲げミラー２９は該ミラー２９の裏面側を３点のセットビスで支持され、該３点のセットビスを調整することにより、感光ドラム面１２への照射位置高さ（感光ドラム周方向の位置）、走査線傾き（感光ドラム回転軸と走査線の平行度）、全体倍率（第３の折り曲げミラーから感光ドラムまでの距離）が所定の性能に合わせられる。
【００８４】
防塵ガラス３０は感光ドラム面１２近傍からの塵埃、飛散トナー等から光学部材の汚れを防止している。また防塵ガラス３０は着脱可能で、適時清掃することによって汚れを取り除くことができる。ゴースト遮光板４１はｆθレンズ系４４からの正反射光を遮光するための部材であり、光学箱２５の底面を補強しているリブと遮光板とを兼用しており、ハの字ミラー５２以降へ正反射光が抜けないように所定の高さに決められている。３２，３３は各々光学箱２５を密閉するための蓋である。
【００８５】
［実施形態２］
図９（Ａ）は本発明の走査光学装置の実施形態２の主走査断面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＣＣ′断面図（ＣＣ′副走査断面図）である。同図（Ａ），（Ｂ）において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。尚、同図（Ａ）においては前記図１（Ａ）に示した走査開始位置のタイミングを制御する書き出し位置検出光学系３５等は省略している。
【００８６】
本実施形態において前述の実施形態１と特に異なる点は入射光学系４１をＵＦＳ光学系より構成し、ポリゴンミラー１０の偏向面１０ａの大きさを実施形態１のポリゴンミラーに比して大きくした点、第２の光学系４３を単一のレンズ（ｆθレンズ）４５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形態１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００８７】
即ち、本実施形態におけるポリゴンミラー１０の偏向面１０ａの主走査方向の幅は、該ポリゴンミラー１０で偏向反射されてｆθレンズ４５に向かう光束の光束径と同じ幅であるが、OFS光学系のポリゴンミラーの偏向面より３倍以上大きい。従って走査角が大きくなると入射光束径が偏向面でケラレてしまうので、例えば解像度６００ｄｐｉ、５０枚機相当の装置では走査効率（duty）はせいぜい７０％程度である。しかしながら、更なる高速化を目指すと１ラインの点灯時間そのものが短くなり、光源を消灯することが困難になってくる。UFS光学系の場合もOFS光学系ほどではないが、光源の常時点灯は必須となる。
【００８８】
同図（Ｂ）においてレーザユニット１から出射した光束はシリンドリカルレンズ６の光軸を外れた位置を通過し、ポリゴンミラー１０の偏向面１０ａに対して斜め方向から入射している。このようにポリゴンミラー１０の偏向面１０ａに対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、該偏向面１０ａが主走査断面内において入射光学系の光軸と垂直な関係にあっても、該偏向面１０ａからの正反射光は光源に戻らないので、該光源の動作の安定性を確保することができる。
また本実施形態では走査効率が７０％以上と成るように各要素を設定している。
【００８９】
［画像形成装置］
図１０は本発明の光走査光学装置を用いた画像形成装置である電子写真プリンタの構成例を示す副走査方向の要部断面図である。
【００９０】
図中、１００は先に説明した本発明の実施形態１，２のいずれかの光走査光学装置を示す。１０１は静電潜像担持体たる感光ドラム（感光体）であり、該感光ドラム１０１の上方には該感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が該表面に当接している。該帯電ローラ１０２の当接位置よりも下方の上記感光ドラム１０１の回転方向Ａ下流側の帯電された表面には、光走査光学装置１００によって走査される光ビーム（光束）１０３が照射されるようになっている。
【００９１】
光ビーム１０３は、画像データ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上記感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。該静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに上記感光ドラム１０１の回転方向Ａ下流側で該感光ドラム１０１に当接するように配設された現像手段としての現像装置１０７によってトナー像として現像される。該トナー像は、上記感光ドラム１０１の下方で該感光ドラム１０１に対向するように配設された転写手段としての転写ローラ１０８によって転写材たる用紙１１２上に転写される。該用紙１１２は上記感光ドラム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。該用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、該用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。
【００９２】
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）の定着手段としての定着器へと搬送される。該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と該定着ローラ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を上記定着ローラ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をプリンタの外に排出する。
【００９３】
［ＢＡＥプロセスを用いた画像形成装置］
また上記の画像形成装置はＢＡＥプロセス（バックグランド露光方式）の画像形成装置に用いても好適である。
【００９４】
ここでＢＡＥプロセスとはBackground area exposureの略でネガトナーを用いた露光プロセスのことである。被走査面である感光ドラム面上に光束を照射していない部分が画像を形成する。ＢＡＥプロセスはアナログ複写機の露光プロセスの為、通常走査光学系に適用されるＩＡＥ（image area exposure）プロセスとはネガとポジとの関係にある。
【００９５】
感光ドラムの露光面は走査方向の幅が画像形成領域よりも幅広いため、画像形成領域外の感光ドラムの領域を露光して現像されないようにする必要がある。この領域の露光をブランク露光と呼ぶ。アナログ機では一般に補助光源によって露光されていたが、走査光学系では走査ビームの走査幅を延長し、画像形成領域にブランク露光の幅を加えた領域を光学的に有効な走査領域とする。BAEプロセスでは露光する走査幅が長くなるので、露光走査終端から次の書き出し位置までのライン間の時間は一層短くなる。光源を常時点灯させることにより、光源の安定性を確保でき、これにより画像の書き出し位置の検出精度や光源の出力安定性が向上し、良好なる画像を得ることができる。
【００９６】
図１１にBAEプロセスに適用した場合の１ラインの走査（１ライン走査幅）における有効走査領域、画像形成領域、ブランク露光領域の関係を示す。
【００９７】
同図に示すようにBAEプロセスを用いた画像形成装置では被走査面を露光する有効走査部（有効走査領域）は画像形成領域の両側にブランク露光領域を備えるので走査幅が長くなり、走査効率が増大する。画像の書き出し位置を検出するＢＤセンサーはブランク露光よりも上流側に位置するので走査終了から書き出し位置までの時間はますます短くなる。この為、光源の安定には常時レーザーが点灯している必要がある。
【００９８】
UFS光学系およびOFS光学系に共通であるが、特にOFS光学系とBAEプロセスとを組み合わせた場合は走査効率（duty）が大きいので非有効走査部の時間は短く、光源の常時点灯は必須である。
【００９９】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く１ライン中の有効走査領域外においても光源を常時点灯させることにより、画像の書き出し位置の検出精度や光源の出力安定性を向上させ、常に良好なる画像を得ることができる光走査光学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。
【０１００】
本発明は通常のUFS光学系はもちろんのこと、OFS光学系を用いた光走査光学装置やBAEプロセスを用いた画像形成装置においても特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の要部断面図 （Ａ）主走査断面図、（Ｂ）副走査断面図、（Ｃ）入射系ＡＡ′断面図
【図２】長尺シリンドリカルレンズの偏心構造図
【図３】レーザユニットのシフト調整の原理説明図
【図４】ミラーの調整機構を示した説明図
【図５】ポリゴンミラーのエッジによるフレアー光の説明図
【図６】ポリゴンミラーのエッジによるフレアー光の説明図
【図７】長尺シリンドリカルレンズの支持方法の説明図
【図８】本発明の実施形態１の他の要部概略図
【図９】本発明の実施形態２の要部概略図
【図１０】本発明の画像形成装置の副走査断面図
【図１１】BAEプロセスの走査光学系の１ラインの有効走査領域の説明図
【符号の説明】
１…レーザユニット
２…光源（半導体レーザ）
３…コリメータ−レンズ部
４…凹レンズ
５…開口絞り
６…シリンドリカルレンズ
７…折り返しミラー
８…球面凹レンズ
９…シリンドリカルレンズ
１０…偏向手段（ポリゴンミラー）
１１…長尺シリンドリカルレンズ
１２…被走査面
１３…遮光部材
４１…入射光学系
４２…第１の光学系
４３…第２の光学系
４４…ｆθレンズ系
４５…ｆθレンズ
３４…反射ミラー
３５…書き出し位置検出光学系
３６…スリット
３７…集光レンズ
３８…同期検出素子
１４，１４′…中央基準
１５…基準
１６，１７…基準受け面
１８…ゲート
１９…面取り部
２０…基準押さえバネ
２１…基準押さえバネ
２２…中央基準カンゴウ部材
２３…UV接着剤
２５…ハウジング
２６…接着台座
２７…ミラー
２８…ミラー
２９…ミラー
３０…防塵ガラス
３１…感光ドラム
３２…上蓋
３３…下蓋
１００ 走査光学装置
１０１ 感光ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 光ビーム
１０７ 現像装置
１０８ 転写ローラ
１０９ 用紙カセット
１１０ 給紙ローラ
１１２ 転写材（用紙）
１１３ 定着ローラ
１１４ 加圧ローラ
１１６ 排紙ローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は光走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に光源を消灯することなく常に点灯させ、高速度で光走査を行なうようにした、走査効率の高い、例えばデジタル複写機やレーザープリンター等の装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より光走査光学装置はレーザビームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機等の書き込み光学系として広く応用されている。近年これらの装置が普及するに伴ってさらなる高画質化、高速化の要求が高まっている。例えば解像度６００ｄｐｉ以上の高画質化のためには被走査面上に６０μｍ程度の微小スポットを形成する必要があるが、走査する光束径が大きくなるため光偏向器（ポリゴンミラー）の大型化が必要となり、高速化との両立が難しい問題点がある。
【０００３】
しかしながら高速化のためのアプローチは種々提案されており、例えばビーム数を増やして並列ライン走査を行うマルチビーム走査方式や従来のUFS（Under Filled Scanner）方式（UFS光学系）に対抗してポリゴンミラーを小径多面化できるOFS（Over Filled Scanner）方式（OFS光学系）が提案されている。
【０００４】
OFS方式は次に述べるUFS方式の高速化の問題点を克服する方式として有望である。
【０００５】
UFS方式はポリゴンミラーの１偏向面（反射面）にその偏向面の主走査方向の幅よりも狭い、微小スポットを形成するための所定幅の光束を入射させて偏向走査する方式である。このUFS方式は偏向面の回転に伴って該偏向面上の入射光束の位置が変わるために所定の走査角範囲で入射光束がケラレないようにするためには偏向面の主走査方向の幅を一定以上大きくしなければならず、ポリゴンミラーの形状が大きくなるという問題点があった。ポリゴンミラーの偏向面の数を増やすと、更に形状が大型化し回転負荷が増大するので高速回転させるのが困難である。したがってUFS方式は一般にマルチビーム化による高速化の手法が採用され、マルチビーム化のための複雑な構成が必要とされる。
【０００６】
また１偏向面で走査可能な理論的走査角と有効走査領域を走査する走査角の比率を走査効率と呼ぶが、UFS方式では入射光束が所定の光束幅を持つため、走査可能な角度は入射光束が偏向面でケラレないことが制約条件となる。光束径の大きい高解像度での仕様のUFS方式ではせいぜい走査効率は７０％程度である。残りの３０％は画像形成領域の前後に振り分けられ、光源を所定の出力に安定させたり、画像の書き出し位置のタイミングの検出などの電気的処理に利用される。
【０００７】
また１ラインの画像形成領域の走査終了直後には一旦光源が消灯される。これは走査に寄与しない不要な光束が光学部材の端部、あるいは光学部材を支持する構造物に当たり、反射光や散乱光がフレアーとなって被走査面上へ到達し、画像が劣化することを防いでいる。
【０００８】
尚、走査開始側では画像の書き出し位置を検出するために有効走査領域の手前から光源を点灯させておく必要があるため同様のフレアーの発生は避けがたく遮光板や光学部材、支持部材の形状を工夫してフレアー光が生じても被走査面へ到達しないようにしている。
【０００９】
一方、OFS方式は光源から出射した光束をポリゴンミラーの偏向面に対し該偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させ（ポリゴンミラーの複数の偏向面にまたがって光束を入射させ）、入射光束の中を１つの偏向面が回転移動して走査する方式である。入射光束幅は十分大きく設定されるのでポリゴンミラーの走査角によって光束がケラレる心配はない。偏向面の幅はUFS方式における入射光束幅と一致させることができるので偏向面の数を増やしてもポリゴンミラー径はUFS方式ほど大きくならず、面数を増やして高速走査させることが可能である。
【００１０】
またOFS方式はその原理上１００％の走査効率で走査することが可能であるが現実には光源の出力を安定させるための時間、走査開始までの画像の書き出し位置のタイミングを検出する時間を確保するために、例えば９０％程度の走査効率に抑えられる。
【００１１】
このようにOFS方式ではポリゴンミラーを大きくすることなく面数を増やし、かつ走査効率をあげることによって走査光学装置の高速化を達成することができる。更にOFS方式をマルチビーム化すればさらなる高速化が期待できることは言うまでもない。
【００１２】
【発明が解決しようとしている課題】
装置が高速化していくと１ラインの走査時間は短縮され、走査開始前のわずかな点灯準備期間内において相当な高速処理が要求される。これらの処理速度には回路制御デバイスの性能や光源の立ち上がり安定性等で決まる限度がある。
【００１３】
さらにOFS方式ではUFS方式より走査効率が高いので一層厳しい状況にあり、１ラインの有効走査領域の終了直後に一旦光源を消灯している時間的余裕はまずない。即ち、すぐに次のライン走査が始まるために光源を一旦消灯してしまうと点灯後に所定の光量に到達するまでの立ち上がり時間が確保できず、ライン走査開始前に行っている画像の書き出し位置検出や光源の出力検知の精度等が低下し画像の劣化につながるなどの問題点がある。
【００１４】
本発明は１ライン中の有効走査領域外においても光源を消灯せず、常時点灯させることにより、画像の書き出し位置の検出精度や光源の出力安定性を向上させ、常に良好なる画像を得ることができる光走査光学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。
【００１５】
【課題を解決するための手段および作用】
請求項１の発明の光走査光学装置は、光源手段と、偏向手段と、前記光源手段から射出された光束を前記偏向手段に入射させる第１の光学系と、前記偏向手段の偏向面にて偏向された光束を被走査面上の有効走査領域に結像させる第２の光学系と、前記偏向手段の偏向面にて偏向された光束のうち有効走査領域外を走査する光束が入射する同期検出素子と、を有し、前記同期検出素子からの信号を用いて前記偏向手段の偏向面にて偏向された光束の前記被走査面上での走査開始位置のタイミングを制御している光走査光学装置であって、
前記第１の光学系により、主走査断面内において前記光源手段から射出された光束を前記偏向手段の偏向面に対し前記偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させており、前記第１の光学系は、前記光源手段から射出された光束を平行光束に変換する負のパワーの球面レンズ及び正のパワーの球面レンズの２つのレンズを貼り合せて一体化したコリメータレンズを備え、
前記光源手段から射出された光束が前記被走査面上の有効走査領域外を走査する際に前記光源手段から射出された光束が常時点灯しつづけるように設定されており、
主走査断面内において前記光源手段から射出した光束の強度のピークが前記第１の光学系の光軸と一致するように、前記光源手段と前記コリメータレンズを一体として主走査方向にシフトさせるシフト調整手段を有することを特徴としている。
【００１６】
請求項２の発明は請求項１の発明において、前記光走査光学装置の走査効率は７０％以上であることを特徴としている。
【００１７】
請求項３の発明の画像形成装置は、請求項１又は２に記載の光走査光学装置と、前記光走査光学装置の被走査面に配置された感光ドラムと、前記感光ドラム上を光束が走査することによって形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記現像されたトナー像を用紙に転写する転写手段と、転写されたトナー像を用紙に定着させる定着手段とを備えたことを特徴としている。
【００１８】
請求項４の発明は請求項３の発明において、前記画像形成装置はＢＡＥプロセスにて画像が形成されることを特徴としている。
【００２５】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１（Ａ）は本発明の走査光学装置の実施形態１の主走査断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の副走査断面図，図１（Ｃ）は入射光学系を主走査断面と直交する平面で切った要部断面図（ＡＡ′断面図）である。
【００２６】
尚、本明細書において主走査断面とはポリゴンミラーの回転軸に垂直な平面に投影した走査光学系の断面であり、副走査断面とはポリゴンミラーの回転軸を通り主走査断面と直交する平面で切り取られた断面を称す。
【００２７】
図中、１はレーザユニット（光学ユニット）であり、光源としての半導体レーザ（レーザ光源）２と２枚の球面レンズを貼り合わせてなるコリメーターレンズ部３とを一体化にして構成しており、所定の光学調整を行なうことにより該コリメーターレンズ部３の光軸に対し平行な平行光束を射出するようにしている。またレーザユニット１は主走査断面内においてコリメーターレンズ部３の光軸と直交する矢印Ｅ方向に所定量だけ平行シフトして固定することが可能なシフト調整手段（不図示）を備えている。
【００２８】
本実施形態における半導体レーザ２は光束が有効走査領域外（非有効走査部）を走査するときにおいても常に点灯し続けるように設定している。即ち半導体レーザ２は画像形成終了後も消灯しつづけ、次のライン走査開始まで消灯することがない。
【００２９】
４は負の屈折力を有する凹レンズであり、レーザユニット１を射出した平行光束を弱発散光束としている。５は開口絞りであり、通過光束を規制してビーム形状を成形している。６はシリンドリカルレンズであり、副走査方向にのみ所定の屈折力を有している。７は折り返しミラーであり、シリンドリカルレンズ６を通過した光束の光路を光偏向器１０側へ折り曲げている。
【００３０】
尚、レーザユニット１、凹レンズ４、開口絞り５、シリンドリカルレンズ６、そして折り返しミラー７の各要素は入射光学系４１の一要素を構成しており、また入射光学系４１、そして後述する第１、第２のｆθレンズ８，９の各要素は第１の光学系４２の一要素を構成している。
【００３１】
１０は偏向手段としてのポリゴンミラー（光偏向器）であり、モーター等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ｐ方向に一定速度で回転している。
【００３２】
４３は第２の光学系であり、第１、第２のｆθレンズを有するｆθレンズ系４４と長尺のシリンドリカルレンズ（長尺シリンドリカルレンズ）１１とを有している。本実施形態におけるｆθレンズ系４４は第１のｆθレンズとしての球面凹レンズ８と第２のｆθレンズとしてのシリンドリカルレンズ９とを有しており、主に主走査方向に屈折力を有し、ｆθ特性と主走査方向の像面湾曲を有効走査領域にわたって良好に補正している。長尺シリンドリカルレンズ１１は主に副走査方向に屈折力を有しており、ポリゴンミラー１０の偏向面と被走査面とを副走査断面内において略共役関係にしており、偏向面の面倒れによって被走査面としての感光ドラム面１２上の照射位置がズレ、画像ピッチムラになることを防いでいる。また長尺シリンドリカルレンズ１１は感光ドラム面１２上における副走査方向の像面湾曲を抑え、かつ倍率を略一定に保ってスポット径の変動を抑えている。
【００３３】
尚、長尺シリンドリカルレンズ１１に主に副走査方向の屈折力をもたせ感光ドラム面１２近傍に配置したのは、ポリゴンミラー１０から感光ドラム面１２までの副走査方向の結像倍率を１以下の縮小系とし、ポリゴンミラー１０の回転軸回りの偏心に対してピッチむらが生じるのを緩和させるためである。
【００３４】
１２は被走査面としての感光ドラム面である。
【００３５】
３４は反射ミラー（以下「ＢＤミラー」とも記す。）であり、主走査方向の走査線上に配置されており、感光ドラム面１２上の走査開始位置のタイミングを調整する為の同期検知用の光束（ＢＤ光束）を後述する同期検出素子３８側へ反射させている。３６は同期検出用のスリット（以下「ＢＤスリット」とも記す。）であり、感光ドラム面１２と等価な位置に配されており、画像の書き出し位置を決めている。３７は集光レンズ（以下「ＢＤレンズ」とも記す。）であり、ＢＤミラー３４と同期検出素子３８とを共役な関係にする為のものであり、ＢＤミラー３４の面倒れを補正している。３８は同期検出素子としての光センサー（以下「ＢＤセンサー」とも記す。）であり、本実施形態では該ＢＤセンサー３８からの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面１２上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。尚、ＢＤスリット３６，ＢＤレンズ３７，そしてＢＤセンサー３８との各要素は書き出し位置検出光学系３５の一要素を構成している。
【００３６】
本実施形態においては上述の如く１ライン中の有効走査領域外においても光源を消灯せず、常時点灯させており、これにより画像の書き出し位置の検出精度や光源の出力安定性を向上させ、常に良好なる画像が得られるようにしている。また本実施形態の光走査光学装置の走査効率は８０％以上と成るように各要素を設定している。
【００３７】
ここで図１（Ａ）を用いて本実施形態の光学的作用について説明する。
【００３８】
図１（Ａ）においてレーザユニット１を出射した平行光束は凹レンズ４で弱い発散光束に変換され、開口絞り５で光束径が整形され、シリンドリカルレンズ６を透過して折り返しミラー７で折り曲げられる。この光束はｆθレンズ系４４を構成する第２、第１のｆθレンズ９，８を透過し、再び平行光束となってポリゴンミラー１０の偏向角の略中央から偏向面に入射している（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ポリゴンミラー１０の偏向面のファセット幅に対し十分広くなるように設定している。即ちポリゴンミラー１０の複数の偏向面を照射する（オーバーフィルド走査系）。
【００３９】
そしてポリゴンミラー１０で偏向反射された光束は再び第１、第２のｆθレンズ８、９を透過し、感光ドラム面１２上に導光され、該ポリゴンミラー１０を矢印Ｐ方向に回転させることによって該感光ドラム面１２上を矢印Ｓ方向に等速直線運動で走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面１２上に画像記録を行っている。
【００４０】
このときポリゴンミラー１０で偏向反射された光束の一部は有効走査領域外の上流側において、ＢＤミラー３４により光路が折り曲げられ、書き出し位置検出光学系３５に入射し、該書き出し位置検出光学系３５で光束が通過した時間が検出される。即ちＢＤスリット３６を横切った光束がＢＤセンサー３８で信号波形として検出され、波形の立ち上がり時間を検出する。この検出時間から画像を書き始めるまでの時間から所定の遅延時間後に画像を書き始めることにより、ライン間の書き始め位置を揃えることができる。
【００４１】
次に図１（Ｃ）を用いて本実施形態の光学的作用について説明する。
【００４２】
図１（Ｃ）においてレーザユニット１からシリンドリカルレンズ６までの各光学素子は同一光軸（ＡＡ′）上に配置され、この光軸ＡＡ′はポリゴンミラー１０の回転軸に垂直な平面（直線）ＢＢ′に対してθ／２の角度で傾斜している。
本実施形態ではθ／２＝０．８度である。この斜入射角θ／２は走査範囲内からポリゴンミラー１０に入射させる構成の場合は、該ポリゴンミラー１０で偏向反射された走査光束と分離するために必須である。斜入射角θ／２は分離のためには大きいほど良いが、特殊なレンズを用いずに結像性能や走査線湾曲を抑えるには略１°以下が望ましい。
【００４３】
レーザユニット１から出射した平行光束は凹レンズ４で弱い発散光束になり、開口絞り５で所定の光束径に整形され、シリンドリカルレンズ６により第２、第１のｆθレンズ９、８を透過してポリゴンミラー１０の偏向面１０ａ上に結像される。折り返しミラー７はポリゴンミラー１０の回転軸と平行に配置されており、これによりシリンドリカルレンズ６から斜めに入射した収束光はねじれることがなく、偏向面１０ａへ入射する焦線は光軸に垂直な面内で回転することなく向きは保たれる。
【００４４】
主走査断面内において光偏向器の偏向面に光源から出射した光束を入射させる光学系の場合、光源が常時点灯していると、該光偏向器の偏向面の位置は該光偏向器の回転によって入射光束と垂直な関係になる場合がある。この場合、偏向面からの正反射光が光源に戻り、該光源の出力安定性を著しく損なう現象が生じる。せっかく光源を点灯し続けてもこの様な現象が生じては意味がない。
【００４５】
そこで本実施形態では上述の如く第１の光学系４２を介した光束を副走査断面内においてポリゴンミラー１０の偏向面１０ａに対して斜め方向から入射させることにより、該偏向面１０ａからの正反射光が光源に戻らなくして、光源の一層の安定性を得ている。
【００４６】
次に図１（Ｂ）を用いて本実施形態の光学的作用について説明する。
【００４７】
図１（Ｂ）においてポリゴンミラー１０の偏向面１０ａに対し斜め方向から入射した光束は、該偏向面１０ａが回転するとともに円錐面を描いて偏向反射される。第１、第２のｆθレンズ８、９の光軸は同図に示す直線ＢＢ′に対して略平行な方向に置かれ、入射出射する斜め光束に対して振り分けの配置にすることを基準としている。しかしながら実際は第１、第２のｆθレンズ８、９はこの配置を基準として１度弱ほどわずかながら副走査断面内で傾斜して置かれる。このように傾けて配置することにより折り返しミラー７で反射した光束が第１、第２のｆθレンズ８、９の表面で正反射しても、この正反射光が被走査面に向かうのを防ぐことができる。
【００４８】
第２のｆθレンズ９と感光ドラム面１２との間には上述の如く主に副走査方向に屈折力を有する長尺シリンドリカルレンズ１１が配置されており、これにより感光ドラム面１２上に副走査方向の結像を行い、ポリゴンミラー１０の偏向面１０ａと感光ドラム面１２とを略共役の関係にしてポリゴンミラーの面倒れを補正している。また長尺シリンドリカルレンズ１１は感光ドラム面１２上における副走査方向の像面湾曲を抑え、かつ倍率を略一定に保ってスポット径の変動を抑えるためにレンズの副走査断面における曲率半径は両面とも長手方向に変化させている。さらに長尺シリンドリカルレンズ１１に入射する光束の走査軌跡が湾曲しているため、感光ドラム面１２上での走査線湾曲を抑え、結像性能を改善するために長尺シリンドリカルレンズ１１の光軸は副走査方向に偏心しており、これにより入射光束は光軸から外れた位置を透過する。
【００４９】
図２に偏心した長尺シリンドリカルレンズ１１のレンズ形状を示す。同図に示すように光束中心がレンズ光軸の上方に位置するようにしている。このようなレンズ形状を実現するために長尺シリンドリカルレンズ１１はプラスチックを成形して作成される。また長尺シリンドリカルレンズ１１は主走査方向に屈折力を持たす必要がないので両面を同一の曲率とし、肉厚一定で成形性が安定する形状にしている。
【００５０】
表−１にポリゴンミラー１０から感光ドラム面１２までの光学系の構成を示す。
【００５１】
【表１】
次に各光学要素の光学的作用について説明する。
【００５３】
レーザユニット１は半導体レーザ２とコリメーターレンズ部３との間隔および画角が調整されたものであり、コリメーターレンズ部３の光軸と平行に平行光束を出射し、所定の精度で取り付けられている。コリメーターレンズ部３は球面収差および色収差を低減するために半導体レーザ２側から凹、凸で硝材が異なる２つの球面レンズを貼り合わせて一体化した貼り合わせレンズより成っている。OFS光学系ではレーザユニット１から出射した平行光束の一部が主走査方向にポリゴンミラー１０の偏向面１０ａで切り取られて偏向光束となるため、上記平行光束の走査に寄与する有効光束は走査角に比例して軸外に移動し、光束に含まれる球面収差の量が増大するためである。このため従来のUFS光学系であれば単レンズで十分なほど暗いＦ値（Ｆナンバー）であってもOFS光学系では球面収差を低減する貼り合わせレンズが必要になる。色収差は半導体レーザ２の波長が環境温度で変化するため、ピント変動を抑える目的で行われる。
【００５４】
レーザユニット１から出射した平行光束は凹レンズ４で弱発散光束に変換され第２、第１のｆθレンズ９、８を透過して再び拡大された平行光束に変換される。このような光学構成にするとレーザユニット１の半導体レーザ２とコリメーターレンズ部３とを一体として主走査方向に平行シフトするだけで半導体レーザ素子のチップの傾きによる平行光束中のレーザ強度分布の横ずれを補正することができる。図３（Ｃ）はこのときの補正状態を示した要部概略図である。尚、図３（Ａ）は半導体レーザ素子のチップが傾いていない場合，図３（Ｂ）は半導体レーザ素子のチップが傾いている場合を示している。
【００５５】
シフト調整手段はレーザユニット１内の構成に含まれ、入射光学系４１への取付け部材に対し半導体レーザ２とコリメーターレンズ部３との位置関係を保持したまま主走査方向にシフト可能な機構を備えている。単独の治具上で行なわれるレーザーユニット１の光学特性の調整はピント及び画角調整を行なった後、光源２とコリメーターレンズ部３とを一体として主走査方向へシフトさせ、基準軸上に設けられた所定の開口を透過する光束について主走査方向に２分割された光束の強度の比が所定の値以下に成るようにシフト量が調整される。調整済みのレーザユニット１はレーザ強度のピークがほぼ入射光学系４１の光軸に一致し、該光軸と平行な平行光束を出射するので単品としての互換性が保証できる。
【００５６】
また凹レンズ４を光軸方向に移動させて主走査方向のピント変動を補正する。
主走査方向のピントを補正する目的は以下に示す３つの理由による。
【００５７】
（１）OFS光学系はUFS光学系に対してポリゴンミラーの偏向面の主走査方向の幅が狭く、等価な主走査方向の面精度を確保するのが困難である。
【００５８】
（２）光束は第１、第２のｆθレンズ８，９を往復で透過するためｆθレンズの面精度の影響が２倍になる。さらにOFS光学系ではポリゴン面数が増えるのでｆθレンズの焦点距離が長くなり、面精度の敏感度が増大してピント変動が無視できなくなる。
【００５９】
（３）高解像度で微小スポットの要求に対し、狭い焦点深度範囲内にピント
を補正する機構が必要である。
【００６０】
一方、副走査方向のピント補正は凹レンズ４を調整した後に従来どおりシリンドリカルレンズ６を光軸方向に移動させて行なえば良い。
【００６１】
折り返しミラー７は入射光束をポリゴンミラーの走査中心（偏向角の略中央）から入射させるための折り曲げミラーであり、第１の光学系４１を折り畳んでコンパクトにしている。また折り返しミラー７はレーザユニット１からシリンドリカルレンズ６までの入射光学系４１の部品公差で生じる斜入射角の誤差を補正し、ポリゴンミラー１０の偏向面１０ａに所定の角度で入射させるために、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように主走査断面内で該折り返しミラー７と平行な回転軸廻りに調整可能な初期調整の機構を備えている。
【００６２】
図４（Ａ），（Ｂ）において回転軸は入射光線の高さと略一致し、ミラーの裏面にはこの高さに配置された支持部材（７ａ，７ｂ）が支点となり、矢印で示したセットビスを回すことによりミラーを回転調整する。折り返しミラー７は反射された光束を観測系（不図示）で観察することにより所定の角度に調整され固定される。
【００６３】
ポリゴンミラー１０の偏向面１０ａに入射する光束の主走査方向の幅は開口絞り５で制限され、ポリゴンミラー１０の走査角、入射光学系４１の公差による光束のずれやポリゴンミラー１０の位置精度を考慮して、該偏向面１０ａの主走査方向の幅の約２〜３倍に設定される。本実施形態では外接円径２９ｍｍ、１２面のポリゴンミラーであり、偏向面の幅７．５ｍｍに対して１８ｍｍ程度の入射光束である。副走査方向の絞りの幅は感光ドラム面１２上のスポット径に関わっている。
【００６４】
［偏向面の境界部の形状の説明］
次にポリゴンミラーの隣接面（隣接する偏向面）の境界部（エッジ部）の形状について図５（Ａ），（Ｂ）を用いて説明する。
【００６５】
本実施形態においてポリゴンミラー１０は１２面の正多角形である。ポリゴンミラー１０の隣接面の境界部（エッジ部）１０ｂは稜線状のエッジ形状より成り、図５（Ｂ）に示すようにある程度の幅を有している。本実施形態ではこの境界部１０ｂの幅（ポリゴンミラーが回転する方向の幅）がポリゴンミラー１０の偏向面１０ａで偏向反射される光束の主走査方向の光束幅Ｗ、即ち偏向面１０ａに対して１％以下（好ましくは０．０２％〜１％）と成るように設定している。本実施形態においては上述の如く光源が常時点灯しているので、隣接面の境界部１０ｂが被走査面１２と正対する瞬間が発生する。このとき境界部１０ｂに正面から入射した光束の一部は図５（Ａ）に示すように、該境界部１０ｂの幅に比例した強度で正反射し、通常の走査光と同一の光路をたどって被走査面１２上の中央を照射し、フレアー光となる。
【００６６】
しかしながら本実施形態では上述の如く境界部１０ｂの幅をポリゴンミラー１０の偏向面１０ａで反射される光束の主走査方向の走査幅Ｗ（即ち偏向面１０ａの幅）に対して１％以下になるように設定しているので、フレアー光の強度比は同様に１％程度となり、これは実質的に画像に悪影響を与えることはない。また本実施形態では光束の主走査方向の強度ピークの９０％以上となる領域がポリゴンミラーの隣接面の境界部１０ｂに入射するように設定している。
【００６７】
このように本実施形態においては上述の如く走査有効領域外においても光源が常に点灯する光走査光学装置において、ポリゴンミラー１０の隣接面の境界部１０ｂの幅をポリゴンミラー１０の偏向面１０ａで反射される光束の主走査方向の走査幅Ｗに対して１％以下になるように設定することにより、該ポリゴンミラー１０の境界部１０ｂからの反射光がフレアー光として被走査面１２に到達しても実質的に画像劣化が生じないようにしている。
【００６８】
［偏向面の境界部の形状の他の説明］
図６はポリゴンミラーの主要部分の要部概略図である。
同図においてはポリゴンミラー１０の隣接面の境界部において、一方の偏向面が他方の偏向面に延在しており、該延在する領域１０ｃの長さが該ポリゴンミラー１０の偏向面１０ａで偏向反射される光束の主走査方向の光束幅Ｗに対して５％以下（好ましくは１％〜５％）となるように設定している。即ち，ポリゴンミラー１０の偏向面１０ａは、一方の境界部が隣接面から延在され、他方の境界部が隣接面に延在するように設定されている。
【００６９】
このように本実施形態では上述の如く境界部の形状を形成することにより、前記図５（Ａ）に示すような入射光が偏向面を照射してもフレアとはならず、延在する偏向面の光束幅γ分，該偏向面１０ａの幅が長くなっただけである。
【００７０】
OFS光学系の場合は偏向面の主走査方向の幅が光束幅、すなわち主走査方向のスポット径を決めているので、これらの変化量を抑えるように許容値を決めればよい。通常５％程度のスポット径は許容されるので加工方法を工夫することにより、このような延在する形状を形成するとフレアは生じなくなる。また常に隣接面の一方向に延在するように加工すれば、延在量を含んだ偏向面の幅を略均一に管理でき、これにより主走査方向のスポット径の変動も抑えることができる。
【００７１】
［長尺シリンドリカルレンズの支持方法の説明］
次に本発明に関わる長尺シリンドリカルレンズ１１の支持方法について図７を用いて説明する。
【００７２】
長尺シリンドリカルレンズ１１は被走査面１２近傍に配置されるので長尺の形状となる。そのため熱収縮や振動等を防止するには長尺シリンドリカルレンズ１１を図７（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように取り付ける。
【００７３】
即ち、同図（Ａ）は長尺シリンドリカルレンズ１１を入射面側から見た側面図、同図（Ｂ）は長尺シリンドリカルレンズ１１を上方から見た上面図、同図（Ｃ）は出射面側から長尺シリンドリカルレンズ１１が取り付けられている様子を示した説明図である。Ｌｉは光入射面、Ｌｏは光射出面である。
【００７４】
同図（Ａ）において１４，１４’は各々レンズ中央基準部である位置決め部であり、凹形状より成り、長尺シリンドリカルレンズ１１の長手方向（主走査方向）の中央の上下に設けられている。本実施形態では位置決め部１４と、ハウジング２５から突出した嵌合部材２２とを嵌合させることにより、該長尺シリンドリカルレンズ１１の長手方向の位置を決めている。尚、嵌合部材２２はハウジング２５における長尺シリンドリカル１１の長手方向の中央部に相当する所に設けられている。
【００７５】
長尺シリンドリカルレンズ１１の入出射面方向の姿勢は同図（Ａ），（Ｂ）に示す各支持部材１６、１７により擬似的な３点受けと成り、これにより該当位置の長尺シリンドリカルレンズ１１側は所定の平面度を確保している。支持部材１６は長尺シリンドリカルレンズ１１の高さ中央まで突出した線状の受け面より成り、支持部材１７は長尺シリンドリカルレンズ１１の高さに渡って突出した線状の受け面より成る。
【００７６】
また長尺シリンドリカルレンズ１１の上下方向（副走査方向）Ｔは同図（Ａ）、（Ｃ）に示す該長尺シリンドリカルレンズ１１の長手方向の端部に設けられた２つの突起１５がハウジング２５の座面に突き当たることによって位置決めされる。長尺シリンドリカルレンズ１１は各位置決め部１５と１６，１７に対向する位置を矢印２０，２１で示した方向からバネ部材（不図示）で押すことにより固定される。本実施形態では合計４点の支持点を持つ。尚、同図（Ｂ）に示す１９は取付け方向の識別用面取り部である。外形形状を非対称にすることで取付け方向を間違えた場合は設置できないようにするためである。
【００７７】
長尺シリンドリカルレンズ１１は、その長手方向の両端で支持されるので中央部は空間に浮いており、外部からの振動の影響を受けやすい。
本実施形態ではこの対策として同図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）に示すように接着台座２６を嵌合部材２２とは独立に、かつ長尺シリンドリカルレンズ１１と接触しないようにハウジング２５上に設け、該長尺シリンドリカルレンズ１１の外枠と該接着台座２６との間隔を約０．４ｍｍ以下（好ましくは０．０３ｍｍ〜０．４ｍｍ）に狭め、その位置に接着剤２３を塗布して軽微な接着を行っている。このようにすれば接着強度は振動を抑える程度に軽微なものに管理することができ、前述の長尺シリンドリカルレンズ１１の中央基準による嵌合及び４点支持による位置決め基準と矛盾することはない。尚、上記軽微とは位置決めの作用を乱さない程度に管理された接着力を意味する。接着剤２３は紫外線硬化である。
【００７８】
また本実施形態では同図（Ｄ）に示すように接着台座２６と嵌合部材２２との間（中央基準の間）に溝部２７が形成されてあるので接着剤２３が中央基準の間まで広がる心配はない。接着台座２６を長尺シリンドリカルレンズ１１側に設けないのは、該長尺シリンドリカルレンズ１１の外形形状が複雑になって成形安定性を損なうことを避けるためである。
【００７９】
このように本実施形態では上述の如く第２の光学系４３を構成する長尺シリンドリカルレンズ１１の長手方向の中央部に位置決め部１４，１４’を設け、ハウジング２５上に該長尺シリンドリカルレンズ１１とは接触しない接着台座２６を備え、該接着台座２６と該長尺シリンドリカルレンズ１１との隙間に接着剤２３を充てんし、該長尺シリンドリカルレンズ１１を該ハウジング２５に固定することにより、外部からの振動の影響を防止し、該レンズの振動を抑えている。
【００８０】
尚、長尺シリンドリカルレンズ側に突出した嵌合部材を設け、接着台座に凹形状の位置決め部を設けても良い。また後述するブランク露光があるＢＡＥプロセスを用いた画像形成装置では、有効走査領域が長くなるので長尺シリンドリカルレンズの主走査方向の形状も同様に長くする必要があり、振動を拾いやすくなる。このことから上記に示した長尺レンズの支持方法は、特に有効といえる。また本実施形態では長尺シリンドリカルレンズを例にとり、その支持方法について説明してきたが、もちろん他の長尺レンズであっても良いことは言うまでもない。
【００８１】
［コンパクトに構成した走査光学装置の説明］
図８は図１に示した走査光学装置をコンパクトに構成したときの副走査断面図である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００８２】
同図において入射光学系及びポリゴンミラー１０からｆθレンズ系４４までの光学部材は光学箱２５の上面に配置され、ハの字ミラー５２としての第１、第２の折り曲げミラー２７、２８を直角（ハの字）に配置することにより、光路を光学箱２５の下面に取り回している。同図に示す１点鎖線は前記図１（Ｂ）のＢＢ′で示した直線を第１、第２、第３の折り曲げミラー２７，２８，２９によって折り曲げられた様子を示している。第１、第２の折り曲げミラー２７，２８はそれぞれ別個に光学箱２５に取り付けられるが、互いの直角度の誤差を所定の範囲内に収めるために一方の折り曲げミラーには調整機構が設けられており、光学箱２５の基準、例えばポリゴンミラーユニットの取付け座面に対して平行な光束がハの字ミラー５２の透過後も平行で所定の高さを通るように該光学箱２５との関係があらかじめ調整されている。
【００８３】
第３の折り曲げミラー２９は光学箱２５から出射する光束を感光ドラム面１２側に折り曲げるためのミラーである。第３の折り曲げミラー２９は該ミラー２９の裏面側を３点のセットビスで支持され、該３点のセットビスを調整することにより、感光ドラム面１２への照射位置高さ（感光ドラム周方向の位置）、走査線傾き（感光ドラム回転軸と走査線の平行度）、全体倍率（第３の折り曲げミラーから感光ドラムまでの距離）が所定の性能に合わせられる。
【００８４】
防塵ガラス３０は感光ドラム面１２近傍からの塵埃、飛散トナー等から光学部材の汚れを防止している。また防塵ガラス３０は着脱可能で、適時清掃することによって汚れを取り除くことができる。ゴースト遮光板４１はｆθレンズ系４４からの正反射光を遮光するための部材であり、光学箱２５の底面を補強しているリブと遮光板とを兼用しており、ハの字ミラー５２以降へ正反射光が抜けないように所定の高さに決められている。３２，３３は各々光学箱２５を密閉するための蓋である。
【００８５】
［実施形態２］
図９（Ａ）は本発明の走査光学装置の実施形態２の主走査断面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＣＣ′断面図（ＣＣ′副走査断面図）である。同図（Ａ），（Ｂ）において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。尚、同図（Ａ）においては前記図１（Ａ）に示した走査開始位置のタイミングを制御する書き出し位置検出光学系３５等は省略している。
【００８６】
本実施形態において前述の実施形態１と特に異なる点は入射光学系４１をＵＦＳ光学系より構成し、ポリゴンミラー１０の偏向面１０ａの大きさを実施形態１のポリゴンミラーに比して大きくした点、第２の光学系４３を単一のレンズ（ｆθレンズ）４５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形態１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００８７】
即ち、本実施形態におけるポリゴンミラー１０の偏向面１０ａの主走査方向の幅は、該ポリゴンミラー１０で偏向反射されてｆθレンズ４５に向かう光束の光束径と同じ幅であるが、OFS光学系のポリゴンミラーの偏向面より３倍以上大きい。従って走査角が大きくなると入射光束径が偏向面でケラレてしまうので、例えば解像度６００ｄｐｉ、５０枚機相当の装置では走査効率（duty）はせいぜい７０％程度である。しかしながら、更なる高速化を目指すと１ラインの点灯時間そのものが短くなり、光源を消灯することが困難になってくる。UFS光学系の場合もOFS光学系ほどではないが、光源の常時点灯は必須となる。
【００８８】
同図（Ｂ）においてレーザユニット１から出射した光束はシリンドリカルレンズ６の光軸を外れた位置を通過し、ポリゴンミラー１０の偏向面１０ａに対して斜め方向から入射している。このようにポリゴンミラー１０の偏向面１０ａに対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、該偏向面１０ａが主走査断面内において入射光学系の光軸と垂直な関係にあっても、該偏向面１０ａからの正反射光は光源に戻らないので、該光源の動作の安定性を確保することができる。
また本実施形態では走査効率が７０％以上と成るように各要素を設定している。
【００８９】
［画像形成装置］
図１０は本発明の光走査光学装置を用いた画像形成装置である電子写真プリンタの構成例を示す副走査方向の要部断面図である。
【００９０】
図中、１００は先に説明した本発明の実施形態１，２のいずれかの光走査光学装置を示す。１０１は静電潜像担持体たる感光ドラム（感光体）であり、該感光ドラム１０１の上方には該感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２が該表面に当接している。該帯電ローラ１０２の当接位置よりも下方の上記感光ドラム１０１の回転方向Ａ下流側の帯電された表面には、光走査光学装置１００によって走査される光ビーム（光束）１０３が照射されるようになっている。
【００９１】
光ビーム１０３は、画像データ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上記感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。該静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに上記感光ドラム１０１の回転方向Ａ下流側で該感光ドラム１０１に当接するように配設された現像手段としての現像装置１０７によってトナー像として現像される。該トナー像は、上記感光ドラム１０１の下方で該感光ドラム１０１に対向するように配設された転写手段としての転写ローラ１０８によって転写材たる用紙１１２上に転写される。該用紙１１２は上記感光ドラム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。該用紙カセット１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、該用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。
【００９２】
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）の定着手段としての定着器へと搬送される。該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と該定着ローラ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を上記定着ローラ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をプリンタの外に排出する。
【００９３】
［ＢＡＥプロセスを用いた画像形成装置］
また上記の画像形成装置はＢＡＥプロセス（バックグランド露光方式）の画像形成装置に用いても好適である。
【００９４】
ここでＢＡＥプロセスとはBackground area exposureの略でネガトナーを用いた露光プロセスのことである。被走査面である感光ドラム面上に光束を照射していない部分が画像を形成する。ＢＡＥプロセスはアナログ複写機の露光プロセスの為、通常走査光学系に適用されるＩＡＥ（image area exposure）プロセスとはネガとポジとの関係にある。
【００９５】
感光ドラムの露光面は走査方向の幅が画像形成領域よりも幅広いため、画像形成領域外の感光ドラムの領域を露光して現像されないようにする必要がある。この領域の露光をブランク露光と呼ぶ。アナログ機では一般に補助光源によって露光されていたが、走査光学系では走査ビームの走査幅を延長し、画像形成領域にブランク露光の幅を加えた領域を光学的に有効な走査領域とする。BAEプロセスでは露光する走査幅が長くなるので、露光走査終端から次の書き出し位置までのライン間の時間は一層短くなる。光源を常時点灯させることにより、光源の安定性を確保でき、これにより画像の書き出し位置の検出精度や光源の出力安定性が向上し、良好なる画像を得ることができる。
【００９６】
図１１にBAEプロセスに適用した場合の１ラインの走査（１ライン走査幅）における有効走査領域、画像形成領域、ブランク露光領域の関係を示す。
【００９７】
同図に示すようにBAEプロセスを用いた画像形成装置では被走査面を露光する有効走査部（有効走査領域）は画像形成領域の両側にブランク露光領域を備えるので走査幅が長くなり、走査効率が増大する。画像の書き出し位置を検出するＢＤセンサーはブランク露光よりも上流側に位置するので走査終了から書き出し位置までの時間はますます短くなる。この為、光源の安定には常時レーザーが点灯している必要がある。
【００９８】
UFS光学系およびOFS光学系に共通であるが、特にOFS光学系とBAEプロセスとを組み合わせた場合は走査効率（duty）が大きいので非有効走査部の時間は短く、光源の常時点灯は必須である。
【００９９】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如く１ライン中の有効走査領域外においても光源を常時点灯させることにより、画像の書き出し位置の検出精度や光源の出力安定性を向上させ、常に良好なる画像を得ることができる光走査光学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。
【０１００】
本発明は通常のUFS光学系はもちろんのこと、OFS光学系を用いた光走査光学装置やBAEプロセスを用いた画像形成装置においても特に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の要部断面図 （Ａ）主走査断面図、（Ｂ）副走査断面図、（Ｃ）入射系ＡＡ′断面図
【図２】長尺シリンドリカルレンズの偏心構造図
【図３】レーザユニットのシフト調整の原理説明図
【図４】ミラーの調整機構を示した説明図
【図５】ポリゴンミラーのエッジによるフレアー光の説明図
【図６】ポリゴンミラーのエッジによるフレアー光の説明図
【図７】長尺シリンドリカルレンズの支持方法の説明図
【図８】本発明の実施形態１の他の要部概略図
【図９】本発明の実施形態２の要部概略図
【図１０】本発明の画像形成装置の副走査断面図
【図１１】BAEプロセスの走査光学系の１ラインの有効走査領域の説明図
【符号の説明】
１…レーザユニット
２…光源（半導体レーザ）
３…コリメータ−レンズ部
４…凹レンズ
５…開口絞り
６…シリンドリカルレンズ
７…折り返しミラー
８…球面凹レンズ
９…シリンドリカルレンズ
１０…偏向手段（ポリゴンミラー）
１１…長尺シリンドリカルレンズ
１２…被走査面
１３…遮光部材
４１…入射光学系
４２…第１の光学系
４３…第２の光学系
４４…ｆθレンズ系
４５…ｆθレンズ
３４…反射ミラー
３５…書き出し位置検出光学系
３６…スリット
３７…集光レンズ
３８…同期検出素子
１４，１４′…中央基準
１５…基準
１６，１７…基準受け面
１８…ゲート
１９…面取り部
２０…基準押さえバネ
２１…基準押さえバネ
２２…中央基準カンゴウ部材
２３…UV接着剤
２５…ハウジング
２６…接着台座
２７…ミラー
２８…ミラー
２９…ミラー
３０…防塵ガラス
３１…感光ドラム
３２…上蓋
３３…下蓋
１００ 走査光学装置
１０１ 感光ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 光ビーム
１０７ 現像装置
１０８ 転写ローラ
１０９ 用紙カセット
１１０ 給紙ローラ
１１２ 転写材（用紙）
１１３ 定着ローラ
１１４ 加圧ローラ
１１６ 排紙ローラ
Claims (4)
- 光源手段と、偏向手段と、前記光源手段から射出された光束を前記偏向手段に入射させる第１の光学系と、前記偏向手段の偏向面にて偏向された光束を被走査面上の有効走査領域に結像させる第２の光学系と、前記偏向手段の偏向面にて偏向された光束のうち有効走査領域外を走査する光束が入射する同期検出素子と、を有し、前記同期検出素子からの信号を用いて前記偏向手段の偏向面にて偏向された光束の前記被走査面上での走査開始位置のタイミングを制御している光走査光学装置であって、
前記第１の光学系により、主走査断面内において前記光源手段から射出された光束を前記偏向手段の偏向面に対し前記偏向面の主走査方向の幅より広い状態で入射させており、前記第１の光学系は、前記光源手段から射出された光束を平行光束に変換する負のパワーの球面レンズ及び正のパワーの球面レンズの２つのレンズを貼り合せて一体化したコリメータレンズを備え、
前記光源手段から射出された光束が前記被走査面上の有効走査領域外を走査する際に前記光源手段から射出された光束が常時点灯しつづけるように設定されており、
主走査断面内において前記光源手段から射出した光束の強度のピークが前記第１の光学系の光軸と一致するように、前記光源手段と前記コリメータレンズを一体として主走査方向にシフトさせるシフト調整手段を有することを特徴とする光走査光学装置。 - 前記光走査光学装置の走査効率は７０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の光走査光学装置。
- 請求項１又は２に記載の光走査光学装置と、前記光走査光学装置の被走査面に配置された感光ドラムと、前記感光ドラム上を光束が走査することによって形成された静電潜像をトナー像として現像する現像手段と、前記現像されたトナー像を用紙に転写する転写手段と、転写されたトナー像を用紙に定着させる定着手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
- 前記画像形成装置はＢＡＥプロセスにて画像が形成されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
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