JP5003587B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置に関し、より特定的には、画像形成装置に搭載される光走査装置に関する。

図１２は、従来の光走査装置１００のＸＺ平面図である。図１２には、光源１０１Ｍ（マゼンタ），１０１Ｃ（シアン）、コリメータレンズ１０２Ｍ，１０２Ｃ、シリンドリカルレンズ１０５、折り返しミラー１０６及びポリゴンミラー１０７が記載されている。図１２では、説明の容易のために、折り返しミラー１０６において光を折り曲げることなく記載している。また、図１２では、イエロー及びブラックに対応する構成については省略してある。更に、図１２において、Ｘ軸方向をシリンドリカルレンズ１０５の光軸方向と定義し、Ｙ軸方向を主走査方向と定義し、Ｚ軸方向を副走査方向と定義する。

光源１０１Ｍ，１０１Ｃは、それぞれ、Ｚ軸方向において異なる位置に配置されており、マゼンタ及びシアンの画像の形成に用いられるビームＢｍ，Ｂｃを射出する。コリメータレンズ１０２Ｍ，１０２Ｃは、光源１０１Ｍ，１０１Ｃから射出されたビームＢｍ，Ｂｃを平行光に変換する。折り返しミラー１０６は、コリメータレンズ１０２Ｍ，１０２Ｃを通過した光をシリンドリカルレンズ１０５側へと反射する。シリンドリカルレンズ１０５は、平行光であるビームＢｍ，Ｂｃをポリゴンミラー１０７の反射面に集光する。ポリゴンミラー１０７は、複数の反射面を有し、回転することにより、ビームＢｍ，Ｂｃを主走査方向に走査する。この後、ビームＢｍ，Ｂｃは、図示しないミラーやレンズにより、感光体ドラム上を走査される。これにより、感光体ドラムには、静電潜像が形成される。

ところで、図１２に示す光走査装置１００が画像形成装置に用いられた場合、以下に説明するように、ゴースト光による画質の劣化が発生するという問題があることを本願発明者は発見した。

例えば、光源１０１Ｃが射出したビームＢｃの一部が、図１２の点線に示すように、シリンドリカルレンズ１０５にて反射し、コリメータレンズ１０２Ｍに入射する場合がある。この場合には、シリンドリカルレンズ１０５で反射したビームは、コリメータレンズ１０２Ｍにより光源１０１Ｍへと進行し、光源１０１Ｍのビーム射出部のガラス面で反射する。その結果、シリンドリカルレンズ１０５で反射したビームは、ビームＢｍと略同じ光路をたどって、ビームＢｍが照射すべき感光体ドラムを照射してしまう。このように、シリンドリカルレンズ１０５にて反射して、本来照射すべき感光体ドラムと異なる感光体ドラムを照射するビームを、ゴースト光と呼ぶ。このようなゴースト光が発生すると、感光体ドラムに正確な静電潜像が形成されず、画像形成装置において、画質の劣化が発生する。

そのため、光走査装置１００では、ゴースト光が発生しないように、コリメータレンズ１０２Ｍ，１０２Ｃは、シリンドリカルレンズ１０５で反射したビームが入射してこない位置に配置される必要がある。

しかしながら、ゴースト光が発生しないように、コリメータレンズ１０２Ｍ，１０２Ｃが配置されたとしても、折り返しミラー１０６の回転を原因としてゴースト光が発生するおそれがあることを本願発明者は発見した。

より詳細には、図１２に示す光走査装置１００では、ビームＢｍ，Ｂｃが対応する感光体ドラムを照射するように、ポリゴンミラー１０７によりビームＢｍ，Ｂｃを偏向した後に、図１２に示していないミラーにより、ビームＢｍ，Ｂｃを分離する必要がある。そして、光走査装置１００は、前記ミラーにビームＢｍ，Ｂｃを正確に照射できるように、ビームＢｍ，Ｂｃの光路を調整可能に構成されている。具体的には、折り返しミラー１０６がＹ軸を中心として回転可能に構成されている。

ところが、前記のように折り返しミラー１０６がＹ軸を中心として回転可能に構成されている場合には、シリンドリカルレンズ１０５で反射するビームの光路も変化してしまう。そして、折り返しミラー１０６の回転を考慮して、ゴースト光が発生しないようにコリメータレンズ１０２Ｍ，１０２Ｃが配置されていたとしても、光走査装置１００の製造誤差により、シリンドリカルレンズ１０５で反射したビームが、コリメータレンズ１０２Ｍ，１０２Ｃに入射し、光源１０１Ｍ，１０１Ｃにて反射してしまうおそれがある。その結果、ゴースト光が発生してしまうおそれがある。

なお、光走査装置１００に関連するものとして、例えば、特許文献１に記載のマルチビーム光走査装置が知られている。該マルチビーム光走査装置は、複数の光源からの光線の主走査方向の光路を揃える光路合成部材と、光路合成部材の入射面でも反射面でもない余剰光射出面から射出された余剰光を処理する余剰光処理部材とを有している。これにより、該マルチビーム光走査装置は、光路合成部材からの余剰光が迷光となって、他の光学部品に悪影響を与えることを防止できる。しかしながら、特許文献１には、光路合成部材において発生する余剰光を処理することについては記載されているが、前記ゴースト光についての記載は一切存在しない。
特開２００５−３０１２５２号公報

そこで、本発明の目的は、ゴースト光が発生することを抑制できる光走査装置を提供することである。

本発明の第１の形態に係る光走査装置は、副走査方向において異なる位置に配置された複数の光源と、前記複数の光源が射出した光のそれぞれを平行光に変換する複数の第１の光学素子と、前記第１の光学素子を通過した複数の光を副走査方向に集光する第２の光学素子と、前記第２の光学素子を通過した前記複数の光を偏向する偏向手段と、前記第２の光学素子において反射した光が、通過した前記第１の光学素子とは異なる前記第１の光学素子に入射することを防止する部材と、を備え、前記第２の光学素子は、前記偏向手段側に凸面を有していると共に、前記光源側に平面を有しているレンズであり、前記第２の光学素子において反射した光とは、該第２の光学素子の凸面において反射した光であること、を特徴とする。
本発明の第２の形態に係る光走査装置は、副走査方向において異なる位置に配置された複数の光源と、前記複数の光源が射出した光のそれぞれを平行光に変換する複数の第１の光学素子と、前記第１の光学素子を通過した複数の光を副走査方向に集光する第２の光学素子と、前記第２の光学素子を通過した前記複数の光を偏向する偏向手段と、前記第２の光学素子において反射した光が、通過した前記第１の光学素子とは異なる前記第１の光学素子に入射することを防止する部材と、を備え、前記第２の光学素子は、前記偏向手段側に凸面を有していると共に、前記光源側に平面を有しているレンズであり、前記部材は、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間における該第２の光学素子の光軸上であって、かつ、該第２の光学素子からＬだけ離れた位置に配置されていること、を特徴とする。ただし、Ｌは、以下の条件を満たしている。

Ｆ：前記第２の光学素子の焦点距離
α：複数の光の内、前記第２の光学素子の光軸から副走査方向において最も近くに入射する光束の主光線が、該第２の光学素子から射出した後に、該第２の光学素子の光軸となす角度
Ｈｃ：前記平行光の副走査方向における幅
ｎ：前記第２の光学素子の屈折率
本発明の第３の形態に係る光走査装置は、副走査方向において異なる位置に配置された複数の光源と、前記複数の光源が射出した光のそれぞれを平行光に変換する複数の第１の光学素子と、前記第１の光学素子を通過した複数の光を副走査方向に集光する第２の光学素子と、前記第２の光学素子を通過した前記複数の光を偏向する偏向手段と、前記第２の光学素子において反射した光が、通過した前記第１の光学素子とは異なる前記第１の光学素子に入射することを防止する部材と、を備え、前記第２の光学素子は、前記偏向手段側に凸面を有していると共に、前記光源側に平面を有しているレンズであり、前記部材は、遮光性部材であること、を特徴とする。
本発明の第４の形態に係る光走査装置は、副走査方向において異なる位置に配置された複数の光源と、前記複数の光源が射出した光のそれぞれを平行光に変換する複数の第１の光学素子と、前記第１の光学素子を通過した複数の光を副走査方向に集光する第２の光学素子と、前記第２の光学素子を通過した前記複数の光を偏向する偏向手段と、前記第２の光学素子において反射した光が、通過した前記第１の光学素子とは異なる前記第１の光学素子に入射することを防止する部材と、前記複数の光源から射出された光の進行方向を揃える複数の合成手段と、を備え、前記第２の光学素子は、前記偏向手段側に凸面を有していると共に、前記光源側に平面を有しているレンズであり、前記部材は、副走査方向から平面視したときに、前記第２の光学素子の光軸を挟んで副走査方向に隣り合う光に対応する前記合成手段と重なる位置に設けられていること、を特徴とする。

前記光走査装置によれば、凸面が偏向手段側を向くように第２の光学素子を配置することにより、第２の光学素子において反射した光が、通過した第１の光学素子とは異なる第１の光学素子に入射することを防止できる。

以下、本発明の一実施形態に係る光走査装置について添付図面を参照して説明する。

（光走査装置の概要）
まず、前記光走査装置の概要について図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る光走査装置１０の外観斜視図である。図２は、光走査装置１０のポリゴンミラー以降の構成のＸＺ平面図である。図３は、光走査装置１０の光源からポリゴンミラーまでの具体的構成の外観斜視図である。図４（ａ）は、合成ミラーの上面図であり、図４（ｂ）は、合成ミラーの側面図である。以下、ビームが走査される方向（主走査方向）をＹ軸方向と定義し、ビームの進行方向をＸ軸方向と定義し、Ｘ軸方向とＹ軸方向とに直交する副走査方向をＺ軸方向と定義する。ただし、図１に示すように、ビームはミラーにより折り曲げられているので、ビームの進行方向は、一定ではない。故に、図１では、光源１２Ｙから折り返しミラー２２までの間の座標軸を示してある。

光走査装置１０は、図１ないし図３に示すように、光源１２Ｙ（イエロー），１２Ｍ（マゼンタ），１２Ｃ（シアン），１２Ｋ（ブラック）、コリメータレンズ１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ、アパーチャ１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ、合成ミラー１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ、シリンドリカルレンズ２０、折り返しミラー２２、ポリゴンミラー２４、走査レンズ２６、分離ミラー２８Ｍ，２８Ｃ，２８Ｋ、折り返しミラー３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋ、走査レンズ３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋ、ウインドウガラス３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋ及び遮断部材３８（図２には図示せず）を備えている。以下、各構成において個別の構成を示す場合には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを付し、各構成において総称する場合には、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを省略する。

光源１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋはそれぞれ、ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋを射出し、例えば、レーザダイオードにより構成されている。図１に示すように、光源１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは、互いに異なる方向を向いていると共に、Ｚ軸方向において異なる位置に配置されている。より具体的には、光源１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは、Ｚ軸方向に上から下へとこの順に並ぶように配置されている。

コリメータレンズ１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋはそれぞれ、光源１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋに対応するように設けられており、ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋを平行光に変換する。アパーチャ１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋはそれぞれ、平行光に変換されたビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，ＢｋをＺ軸方向に所定幅Ｈｃを有するように整形する。

合成ミラー１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋはそれぞれ、ビームＢｍ，Ｂｃ，Ｂｋを反射して、ビームＢｍ，Ｂｃ，Ｂｋの進行方向をビームＢｙの進行方向に揃える合成手段として機能する。合成ミラー１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋは、図３及び図４に示すように、互いに反射面がずらされた状態で、Ｚ軸方向の上から下へとこの順に並ぶように配置されている。更に、遮断部材３８は、Ｚ軸方向において、合成ミラー１８Ｍと合成ミラー１８Ｃとの間に設けられている。該遮断部材３８の詳細については、後述する。

シリンドリカルレンズ２０は、ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，ＢｋをＺ軸方向に集光する。より詳細には、シリンドリカルレンズ２０は、図１に示すように、ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋがポリゴンミラー２４の反射面近傍において線状に結像するように、Ｚ軸方向に集光する。シリンドリカルレンズ２０は、図３に示すように、ポリゴンミラー２４側に凸面を有していると共に、光源１２側に平面を有している。なお、シリンドリカルレンズ２０の配置については後述する。

折り返しミラー２２は、シリンドリカルレンズ２０を通過したビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋをポリゴンミラー２４側へと反射する。ポリゴンミラー２４は、図示しないモーターにより回転させられており、ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，ＢｋをＹ軸方向に偏向する偏向手段として機能する。

走査レンズ２６，３２Ｙ，３２Ｍ，３２Ｃ，３２Ｋは、感光体ドラム３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ，３６Ｋ上でのビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋの走査速度が一定となると共に、ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋのビーム径が均一となる光学特性を有している。分離ミラー２８Ｍ，２８Ｃ，２８Ｋはそれぞれ、図２に示すように、Ｘ軸方向及びＺ軸方向にずらされて配置されており、走査レンズ２６を通過してきたビームＢｍ，Ｂｃ，ＢｋをＺ軸方向の下方向へと反射する。これにより、ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋが分離される。

折り返しミラー３０Ｙ，３０Ｍ，３０Ｃ，３０Ｋは、ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋを感光体ドラム３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ，３６Ｋ側へと反射する。ウインドウガラス３４Ｙ，３４Ｍ，３４Ｃ，３４Ｋは、光走査装置１０の筐体（図示せず）から外部へとビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋを射出させるための窓であると共に、筐体内部に埃等が侵入することを防止している。また、感光体ドラム３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ，３６Ｋは一定速度で回転駆動される。以上のような構成により、ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋが主走査方向に走査されると共に、感光体ドラム３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ，３６Ｋが回転することにより、感光体ドラム３６Ｙ，３６Ｍ，３６Ｃ，３６Ｋ上に静電潜像が形成される。

（シリンドリカルレンズ）
光走査装置１０では、シリンドリカルレンズ２０において反射したビームＢｃ'が、通過したコリメータレンズ１４Ｃとは異なるコリメータレンズ１４Ｍに入射することを防止するために、シリンドリカルレンズ２０の凸面がポリゴンミラー２４側を向いている。これにより、以下に図面を参照しながら説明するように、ビームＢｃ'がシリンドリカルレンズ２０近傍にて集光するようになり、コリメータレンズ１４Ｍに入射しにくくなる。

図５は、コリメータレンズ１４Ｍ，１４Ｃからポリゴンミラー２４までの間におけるビームＢｍ，Ｂｃの様子を示した図である。図５は、理解の容易のために、合成ミラー１８Ｍ及び折り返しミラー２２がないものとして記載した。図６（ａ）は、両面が凸面であるレンズ２００の断面形状を示した図である。図６（ｂ）は、一方の面が凸面であり、他方の面が平面であるレンズ２１０の断面形状を示した図である。図６（ｃ）は、凹面鏡２２０の断面形状を示した図である。図６（ｄ）は、図６（ｂ）のレンズ２１０の凸面と平面とが入れ替わったレンズ２３０の断面形状を示した図である。

光走査装置では、通常、シリンドリカルレンズの球面収差を小さくして、良好なビーム性能を得るために、シリンドリカルレンズ１０５は、図１２に示すように、その凸面が光源１０１Ｍ，１０１Ｃを向くように配置されている。このようにシリンドリカルレンズ１０５が配置されると、シリンドリカルレンズ１０５の平面において反射したビームは、以下に図６を参照しながら説明するように、シリンドリカルレンズ１０５からＦ／２だけ離れた位置に集光する。

まず、図６（ａ）に示すレンズ２００の焦点距離ｆ１は、式（１）に示される。

１／ｆ１＝（ｎ−１）・（１／Ｒ１−１／Ｒ２）・・・（１）
ｎ：レンズ２００の屈折率
Ｒ１：レンズ２００の左側の凸面の曲率半径
Ｒ２：レンズ２００の右側の凸面の曲率半径

ここで、シリンドリカルレンズ１０５と同様の構造を有する図６（ｂ）に示すようなレンズ２１０では、右側の面が平面なので、左側の凸面の曲率半径を∞と考えることができる。したがって、レンズ２１０の焦点距離ｆ２は、式（１）にＲ２＝∞を代入することにより、式（２）に示される。

１／ｆ２＝（ｎ−１）・（１／Ｒ１−１／∞）＝（ｎ−１）／Ｒ１・・・（２）

次に、レンズ２１０の平面において反射したビームは、凸面を２度通過することになる。ビームは、２度目に凸面を通過する際には、１度目に凸面を通過する際の反対側から通過するので、式（１）において、Ｒ２＝−Ｒ１とすることができる。したがって、式（３）が成立する。

１／ｆ３＝（ｎ−１）・（１／Ｒ１−１／（−Ｒ１））・・・（３）
ｆ３：レンズ２１０から平面で内面反射したビームの集光点までの距離

式（２）及び式（３）より、ｆ３＝ｆ２／２の関係が成立する。したがって、シリンドリカルレンズ１０５の平面において反射したビームは、シリンドリカルレンズ１０５からＦ／２だけ離れた位置に集光することが理解できる。

以上のように、シリンドリカルレンズ１０５の平面において反射したビームは、シリンドリカルレンズ１０５から比較的離れた位置において集光するので、該ビームとシリンドリカルレンズ１０５の光軸との間の角度は、比較的小さい。そのため、シリンドリカルレンズ１０５の平面において反射したビームは、図１２に示すように、コリメータレンズ１０２Ｍに入射しやすい。

一方、図５に示すように、シリンドリカルレンズ２０が、その凸面がポリゴンミラー２４側を向くように配置された場合には、ビームＢｃ'は、以下に図６を参照しながら説明するように、シリンドリカルレンズ２０からＦ・（ｎ−１）／２ｎだけ離れた位置に集光する。

ビームＢｃ'は、シリンドリカルレンズ２０の凸面において反射している。このような、凸面における反射を考える場合には、図６（ｃ）のような曲率半径がＲ１である凹面鏡２２０を用いる。凹面鏡２２０の焦点距離ｆ４は、一般的に、式（４）に表される。

ｆ４＝Ｒ１／２・・・（４）

ここで、シリンドリカルレンズ２０と同様の構造を有する図６（ｄ）に示すようなレンズ２３０の凸面で反射したビームは、レンズ２３０と空気の界面で屈折しないと仮定すると、式（４）より、レンズ２３０からｆ４だけ離れた位置で集光する（以下、このビームをビームＢ１とする）。しかしながら、実際には、レンズ２３０の凸面で反射したビームは、平面において屈折し、レンズ２３０からｆ５だけ離れた位置に集光する（以下、このビームをビームＢ２とする）。そこで、ビームＢ１とレンズ２３０の光軸とがなす角度をθ１とし、ビームＢ２とレンズ２３０の光軸とがなす角度をθ２として、以下に、ｆ５の大きさを求める。

まず、θ１とθ２との間には、式（５）の関係が成立する。

ｎｓｉｎθ１＝ｓｉｎθ２・・・（５）

式（５）において、θ１及びθ２は、非常に小さな値であるので、θ＝ｓｉｎθ＝ｔａｎθと近似することができ、これにより、式（６）の関係が成立する。

ｎｔａｎθ１＝ｔａｎθ２・・・（６）

図６（ｄ）において、ｔａｎθ１＝ｈ／ｆ４であり、ｔａｎθ２＝ｈ／ｆ５であるので、これらの式及び式（４）を式（６）に代入して、ｆ５について解くと、式（７）が得られる。

ｆ５＝Ｒ１／２ｎ・・・（７）

式（２）より、レンズ２３０の焦点距離ｆ２は、Ｒ１／（ｎ−１）であることがわかっている。そこで、式（７）に式（２）を代入することにより、式（８）が得られる。

ｆ５＝ｆ２・（ｎ−１）／２ｎ・・・（８）

以上より、シリンドリカルレンズ２０の凸面において反射したビームＢｃ'は、シリンドリカルレンズ２０から、該シリンドリカルレンズ２０の焦点距離の（ｎ−１）／２ｎ倍だけ離れた位置に集光することが理解できる。

光走査装置内の光学素子には、一般的に、ガラスＢＫ７（ｎ＝１．５１１２，λ＝７８０ｎｍ）である。そこで、式（８）にｎ＝１．５１１２を代入すると、ｆ５＝５．９１・ｆ２が得られる。すなわち、ビームＢｃ'は、シリンドリカルレンズ２０から、該シリンドリカルレンズ２０の焦点距離Ｆの約１／６倍だけ離れた位置に集光することが理解できる。

なお、ガラスＢＫ７以外には、ポリカーボネード（ｎ＝１．５７，λ＝７８０ｎｍ）やアクリル（ｎ＝１．４８，λ＝７８０ｎｍ）がシリンドリカルレンズ２０の材料として用いられる。ポリカーボネード製のシリンドリカルレンズ２０では、ｆ５＝５．５・ｆ２となり、アクリル製のシリンドリカルレンズ２０では、ｆ５＝６．１・ｆ２となる。故に、一般的な材料が用いられている限り、ビームＢｃ'は、シリンドリカルレンズ２０から、該シリンドリカルレンズ２０の焦点距離Ｆの約１／６倍だけ離れた位置に集光することが理解できる。

以上のように、凸面がポリゴンミラー２４を向くようにシリンドリカルレンズ２０を配置することにより、ビームＢｃ'をシリンドリカルレンズ２０から比較的近い位置に集光させることができる。その結果、ビームＢｃ'とシリンドリカルレンズ２０の光軸とのなす角度を大きくすることができ、ビームＢｃ'がコリメータレンズ１４Ｍに入射しにくくすることができる。

なお、凸面がポリゴンミラー２４を向くようにシリンドリカルレンズ２０が配置されると、球面収差が大きくなるという問題が存在する。しかしながら、本実施形態の光走査装置１０では、球面収差の増大は大きな問題とならない。これは、光走査装置１０は、タンデム型の光走査装置であり、Ｚ軸方向におけるビーム幅が非常に狭くなっているので、シリンドリカルレンズ２０を通過したビームは、シリンドリカルレンズ２０の球面収差の影響を受けにくいからである。

（遮断部材）
次に、遮断部材３８について図５を参照しながら説明する。遮断部材３８は、ビームＢｃ'がコリメータレンズ１４Ｍに入射することをより確実に防止するために、配置される部材である。

図１２の点線に示すように、従来の光走査装置１００では、ミラー１０６の回転により、シリンドリカルレンズ１０５で反射したビームＢｃ'が、ビームＢｍが照射すべき感光体ドラムをゴースト光として照射してしまう場合があった。

そこで、本実施形態に係る光走査装置１０では、図５に示すように、シリンドリカルレンズ２０において反射したビームＢｃ'が、通過したコリメータレンズ１４Ｃとは異なるコリメータレンズ１４Ｍに入射することを防止する遮断部材３８が設けられている。より詳細には、シリンドリカルレンズ２０において反射したビームＢｃ’の光路上であって、コリメータレンズ１４Ｍ，１４Ｃとシリンドリカルレンズ２０との間に、反射率の低い遮光性材料により表面が加工された遮断部材３８が設けられている。これにより、ビームＢｃ'がゴースト光となることが防止されている。

ここで、遮断部材３８は、図５に示すように、コリメータレンズ１４とシリンドリカルレンズ２０との間におけるシリンドリカルレンズ２０の光軸上であって、かつ、シリンドリカルレンズ２０からＬ（図５では、Ｌ＝Ｆ・（ｎ−１）／２ｎ）だけ離れた位置に配置されていることが望ましい。ただし、このＬは、以下の式（９）及び式（１０）の条件を満たしている。

Ｆ：シリンドリカルレンズ２０の焦点距離
α：複数のビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋの内、シリンドリカルレンズ２０の光軸からＺ軸方向において最も近い位置に入射する光束の主光線が、シリンドリカルレンズ２０から射出した後に、シリンドリカルレンズ２０の光軸となす角度（ビームＢｍ，Ｂｃのポリゴンミラー２４への副斜入射角）
Ｈｃ：アパーチャ１６を通過した平行光のＺ軸方向の幅
ｎ：シリンドリカルレンズ２０の屈折率

以下に、式（９）及び式（１０）について図面を参照しながら説明する。図７は、図５のビームＢｃ'の拡大図である。図５に示すように、ビームＢｍ，Ｂｃとシリンドリカルレンズ２０の光軸とは、Ｚ軸方向にＨａだけ離れている。シリンドリカルレンズ２０を通過したビームＢｍ，Ｂｃは、ポリゴンミラー２４の反射面近傍に位置しているシリンドリカルレンズ２０の焦点Ｐ１に集光する。この際、シリンドリカルレンズ２０の焦点距離ＦとαとＨａとの間には、式（１１）の関係が成立する。

Ｈａ＝Ｆ・ｔａｎα・・・（１１）

一方、シリンドリカルレンズ２０の凸面にて反射したビームＢｃ'は、シリンドリカルレンズ２０からＦ・（ｎ−１）／２ｎだけ離れた位置Ｐ２に集光する。したがって、位置Ｐ２に遮断部材３８を設けることにより、ビームＢｃ'がコリメータレンズ１４Ｍに入射することを最も効率よく防止することができる。

また、遮断部材３８は、位置Ｐ２に位置していなくても、位置Ｐ２の近傍に位置していればよい。ただし、遮断部材３８は、ビームＢｃ，Ｂｍを遮光するような位置に設けられてはいけない。したがって、遮断部材３８は、ビームＢｃ'のみを遮ることができる領域内に設けられる必要がある。図５を参照すると、ビームＢｃとビームＢｃ'とは、位置Ｐ３よりも光源１２側において重なっていない。同様に、ビームＢｍとビームＢｃ'とは、位置Ｐ５よりもシリンドリカルレンズ２０側において重なっていない。そこで、位置Ｐ２と位置Ｐ３との間のＸ軸方向における距離及び位置Ｐ２と位置Ｐ５との間のＸ軸方向における距離をＬａとすると、遮断部材３８は、位置Ｐ２を中心としてＸ軸方向に前後Ｌａだけずれてもよいことが理解できる。すなわち、式（９）の関係が成立していればよいことが理解できる。

次に、式（１０）に示すＬａをα、Ｈｃ及びＦにて導き出す。まず、ビームＢｃ'とシリンドリカルレンズ２０の光軸とのなす角度をα'とすると、図７に示すように、式（１２）の関係が成立する。

式（１１）と式（１２）によれば、（（ｎ−１）／２ｎ）・ｔａｎα＝ｔａｎα'の関係が成立する。ここで、αは、十分に小さいので、α'＝（２ｎ／（ｎ−１））αと近似することができる。したがって、式（１２）を変形して、式（１３）を得ることができる。

ここで、図７に示すように、位置Ｐ３とシリンドリカルレンズ２０の光軸との距離Ｈｄは、式（１４）に示すとおりである。

Ｈｄ＝Ｈａ−Ｈｃ／２・・・（１４）

図７において、位置Ｐ２，Ｐ３，Ｐ６を結んで得られる三角形と、位置Ｐ２，Ｐ４，Ｐ７を結んで得られる三角形とは相似である。故に、式（１５）の関係が成立する。

Ｌａ：Ｈｄ＝Ｆ・（ｎ−１）／２ｎ：Ｈａ＋Ｈｃ／２・・・（１５）

式（１３）ないし式（１５）より、Ｈｄ，Ｈａを消去すると、式（１６）の関係が得られる。

この式（１６）をＬａについて解くと、式（１０）が得られる。以上より、式（９）及び式（１０）の関係が得られる。

次に、遮断部材３８のＺ軸方向の幅Ｈｂについて説明する。遮断部材３８のＺ軸方向の幅Ｈｂは、ビームＢｃ，Ｂｍを遮ることがない大きさであることが望ましい。したがって、遮断部材３８の幅Ｈｂは、Ｚ軸方向におけるビームＢｍ，Ｂｃ間の距離２Ｈｄよりも小さいことが望ましい。故に、式（１１）及び式（１４）より、式（１７）が得られる。

Ｈｂ＜２・（Ｆ・ｔａｎα−Ｈｃ／２）・・・（１７）

ただし、ビームＢｃ'は、位置Ｐ２において集光しているので、遮断部材３８が位置Ｐ２に近づくにつれて、幅Ｈｂは小さくなっていてもよい。

以下に、具体例を示して、Ｌａ及びＨｂを計算する。条件として、ｎ＝１．５１１２、Ｆ＝１００ｍｍ、Ｈａ＝２ｍｍ、Ｈｃ＝０．９ｍｍとする。この場合、α＝１．１５°となり、Ｌａ＝１０．５ｍｍとなる。故に、遮断部材３８は、シリンドリカルレンズ２０からＸ軸方向の光源１２側に６．２ｍｍ〜２７．２ｍｍだけ離れた位置に設けられていればよい。また、Ｈｂ＜３．１ｍｍであればよい。

ここで、遮断部材３８の配置の一例について図３及び図４を参照しながら説明する。図３及び図４に示すように、遮断部材３８は、Ｚ軸方向から平面視したときに（ＸＹ平面内において）、シリンドリカルレンズ２０の光軸を挟んでＺ軸方向に隣り合うビームＢｍ，Ｂｃに対応する合成ミラー１８Ｍ，１８Ｃと重なる位置に設けられている。すなわち、合成ミラー１８Ｍ、遮断部材３８及び合成ミラー１８Ｃは、この順に重ねて配置されている。これにより、遮断部材３８を取り付けるための保持部を光走査装置１０の筐体に新たに形成する必要がなくなる。更に、合成ミラー１８Ｍ，１８Ｃと遮断部材３８とを直接接合させることにより、合成ミラー１８Ｍ，１８Ｃと遮断部材３８とを離して配置した場合に比べて、合成ミラー１８Ｍ，１８Ｃと遮断部材３８との間の位置関係の精度を向上させることができる。

また、図３及び図４に示すように、遮断部材３８にビームＢｃ'が照射する面は、合成ミラー１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋとは異なる方向を向いていることが好ましい。これにより、遮断部材３８が僅かに光を反射してしまうような場合であっても、ビームＢｃ'がコリメータレンズ１４Ｍ側へと進行することが防止される。

（効果）
以上のように、凸面がポリゴンミラー２４を向くようにシリンドリカルレンズ２０を配置することにより、ビームＢｃ'をシリンドリカルレンズ２０に比較的近い位置に集光させることができる。そのため、ビームＢｃ'とシリンドリカルレンズ２０の光軸とのなす角度を大きくすることができ、ビームＢｃ'がコリメータレンズ１４Ｍに入射しにくくすることができる。すなわち、ビームＢｃ'が、光源１２Ｍにおいて反射して、ゴースト光として感光体ドラム３６Ｍを照射することが防止される。その結果、光走査装置１０が適用された画像形成装置において、ゴースト光による画質劣化の発生が抑制される。

更に、光走査装置１０では、シリンドリカルレンズ２０において反射したビームＢｃ'がコリメータレンズ１４Ｍに入射することを防止する遮断部材３８が設けられている。そのため、ビームＢｃ'が、光源１２Ｍにおいて反射して、ゴースト光として感光体ドラム３６Ｍを照射することが防止される。その結果、光走査装置１０が適用された画像形成装置において、ゴースト光による画質劣化の発生が抑制される。

また、遮断部材３８は、コリメータレンズ１４とシリンドリカルレンズ２０との間におけるシリンドリカルレンズ２０の光軸上であって、かつ、式（９）及び式（１０）を満たすＬだけシリンドリカルレンズ２０から離れた位置に配置されている。式（９）及び式（１０）を満たすＬだけシリンドリカルレンズ２０から離れた位置では、図５に示すように、ビームＢｃ'が、ビームＢｃ，Ｂｍと重なっていない。そのため、遮断部材３８は、ビームＢｃ，Ｂｍを遮ることなく、ビームＢｃ'のみを遮ることが可能となる。特に、遮断部材３８のＺ軸方向における幅Ｈｂが式（１７）を満たすことで、遮断部材３８は、ビームＢｃとビームＢｍとの間に収まるようになり、ビームＢｃ，Ｂｍを遮ることがなくなる。

（その他の実施形態）
なお、光走査装置１０は、前記実施形態に記載したものに限らず、その要旨の範囲内において設計変更可能である。例えば、遮断部材３８は、必ずしも、遮光性部材により表面が加工されていなくてもよい。

また、遮断部材３８は、図３及び図４に示すように、ＸＹ平面内において合成ミラー１８と異なる方向を向いているが、遮断部材３８の方向はこれに限らない。遮断部材３８は、例えば、Ｚ軸方向において合成ミラー１８と異なる方向を向いていてもよいし、ＸＹ平面内においてもＺ軸方向においても合成ミラー１８と異なる方向を向いていてもよい。

また、前記実施形態では、ゴースト光の元となるビームは、ビームＢｃであるとしたが、ゴースト光の元となるビームは、ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｋであってもよい。ただし、ビームＢｙ，Ｂｋは、光源１２Ｙ，１２Ｋが光源１２Ｍ，１２Ｃよりもシリンドリカルレンズ２０の光軸から離れているので、シリンドリカルレンズ２０において反射したとしても、コリメータレンズ１４に入射する可能性はビームＢｍ，Ｂｃに比べて低い。

また、合成ミラー１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋは、図３及び図４に示すように、Ｚ軸方向に重ねて配置されていなくてもよい。以下に、第１の変形例に係る光走査装置１０ａについて図面を参照しながら説明する。図８は、第１の変形例に係る光走査装置１０ａのＸＹ平面図である。図９（ａ）は、合成ミラー１８Ｃ及び遮断部材３８Ｃの構成図であり、図９（ｂ）は、合成ミラー１８Ｍ及び遮断部材３８Ｍの構成図である。図８及び図９において、図１ないし図７と同じ構成には、同じ参照符号が付してある。

図８に示すように、合成ミラー１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋは、シリンドリカルレンズ２０の光軸上に、一直線に並んでいてもよい。この場合、光走査装置１０と同様に、光源１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは、Ｚ軸方向の上から下へとこの順に配置されており、合成ミラー１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋの有効域も、Ｚ軸方向の上から下へとこの順に配置されている。そして、図９（ａ）に示すように、遮断部材３８Ｃは、合成ミラー１８Ｃの裏面側であって、合成ミラー１８ＣよりもＺ軸方向の上側に設けられている。また、図９（ｂ）に示すように、遮断部材３８Ｍは、合成ミラー１８Ｍの表面側であって、合成ミラー１８ＭよりもＺ軸方向の下側に設けられている。これにより、光走査装置１０ａにおいても、光走査装置１０と同様に、遮断部材３８Ｍ，３８Ｃは、副走査方向において合成ミラー１８Ｍと合成ミラー１８Ｃとの間に位置するようになる。以上のような構成を有する光走査装置１０ａにおいても、ゴースト光の発生を抑制することが可能である。

また、光走査装置１０では、ビームＢｃ'とシリンドリカルレンズ２０の光軸とがなす角度が従来よりも大きくなっている。そのため、光源１２から合成ミラー１８までの構成と、シリンドリカルレンズ２０との距離を大きくすることにより、光源部近傍でのビームＢｃ'とビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，ＢｋとのＺ軸方向の距離を大きくすることができる。その結果、ビームＢｃ'がコリメータレンズ１４Ｃ以外のコリメータレンズ１４に入射することが防止される。例えば、光走査装置１０では、シリンドリカルレンズ２０から２・Ｆ・（ｎ−１）／２ｎの位置では、ビームＢｃ'は、Ｚ軸方向において、ビームＢｍと同じ高さとなる。また、シリンドリカルレンズ２０から３・Ｆ・（ｎ−１）／２ｎの位置では、ビームＢｃ'は、Ｚ軸方向において、シリンドリカルレンズ２０から２Ｈａの高さを通過する。その結果、ビームＢｃ'とビームＢｍとの重なりがなくなり、ビームＢｃ'のみを分離し易くなる。したがって、合成ミラー１８をシリンドリカルレンズ２０から３・Ｆ・（ｎ−１）／２ｎ以上離すことにより、ビームＢｃ'が、コリメータレンズ１４Ｙに入射する可能性を殆どなくすことができる。なお、ビームＢｍ'についても、ビームＢｃ'と同じことが言える。

また、光走査装置１０は、ビームＢｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋが、ポリゴンミラー２４の一方の方向において走査される片側偏向タイプの光走査装置であるが、偏向の方式はこれに限らない。以下に、第２の変形例に係る光走査装置１０ｂについて図面を参照しながら説明する。図１０は、第２の変形例に係る光走査装置１０ｂのＸＹ平面図である。図１１は、光走査装置１０ｂのＸＺ平面図である。図１０及び図１１において、図１ないし図７と同じ構成については、同じ参照符号が付してある。また、図１０では、分離ミラー２８及び折り返しミラー３０は省略してある。

図１０及び図１１に示す光走査装置１０ｂは、ビームＢｙ，ＢｍとビームＢｃ，Ｂｋとがそれぞれ、ポリゴンミラー２４の両側において走査される両側偏向タイプの光走査装置である。このような両側偏向タイプの光走査装置１０ｂにおいても、凸面がポリゴンミラー２４を向くようにシリンドリカルレンズ２０を配置すること及び遮断部材３８を設けることにより、ゴースト光の発生を抑制することができる。

より詳細には、図１０及び図１１に示す光走査装置では、凸面がポリゴンミラー２４を向くようにシリンドリカルレンズ２０ＣＫ，２０ＹＭが配置されている。これにより、シリンドリカルレンズ２０ＣＫ，２０ＹＭの凸面にて反射したビームは、シリンドリカルレンズ２０ＣＫ，２０ＹＭの近くにおいて集光し、コリメータレンズ１４に入射することが防止される。

更に、図１０及び図１１に示す光走査装置１０ｂでは、合成ミラー１８Ｍ，１８Ｃ及び遮断部材３８Ｍ，３８Ｃを、図９（ａ）に示す合成ミラー１８Ｃ及び遮断部材３８Ｃと同様に配置すればよい。これにより、ビームＢｙとビームＢｍとの間に遮断部材３８Ｍが位置すると共に、ビームＢｃとビームＢｋとの間に遮断部材３８Ｃが位置するようになる。以上のような構成を有する光走査装置１０ｂにおいても、ゴースト光の発生を抑制することが可能である。

本発明の一実施形態に係る光走査装置の外観斜視図である。 光走査装置のポリゴンミラー以降の構成のＸＺ平面図である。 光走査装置の光源からポリゴンミラーまでの具体的構成の外観斜視図である。 図４（ａ）は、合成ミラーの上面図であり、図４（ｂ）は、合成ミラーの側面図である。 コリメータレンズからポリゴンミラーまでの間におけるビームの様子を示した図である。 図６（ａ）は、両面が凸面であるレンズの断面形状を示した図である。図６（ｂ）は、一方の面が凸面であり、他方の面が平面であるレンズの断面形状を示した図である。図６（ｃ）は、凹面鏡の断面形状を示した図である。図６（ｄ）は、図６（ｂ）のレンズの凸面と平面とが入れ替わったレンズの断面形状を示した図である。 図５のビームの拡大図である。 第１の変形例に係る光走査装置のＸＹ平面図である。 合成ミラー及び遮断部材の構成図である。 第２の変形例に係る光走査装置のＸＹ平面図（展開系）である。 図１０の光走査装置のＸＺ平面図である。 従来の光走査装置のＸＺ平面図である。

符号の説明

１０，１０ａ，１０ｂ 光走査装置
１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ 光源
１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ コリメータレンズ
１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ アパーチャ
１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ 合成ミラー
２０ シリンドリカルレンズ
２４ ポリゴンミラー
３８ 遮断部材

Claims (7)

1. 副走査方向において異なる位置に配置された複数の光源と、
   前記複数の光源が射出した光のそれぞれを平行光に変換する複数の第１の光学素子と、
   前記第１の光学素子を通過した複数の光を副走査方向に集光する第２の光学素子と、
   前記第２の光学素子を通過した前記複数の光を偏向する偏向手段と、
   前記第２の光学素子において反射した光が、通過した前記第１の光学素子とは異なる前記第１の光学素子に入射することを防止する部材と、
   を備え、
   前記第２の光学素子は、前記偏向手段側に凸面を有していると共に、前記光源側に平面を有しているレンズであり、
   前記第２の光学素子において反射した光とは、該第２の光学素子の凸面において反射した光であること、
   を特徴とする光走査装置。
2. 副走査方向において異なる位置に配置された複数の光源と、
   前記複数の光源が射出した光のそれぞれを平行光に変換する複数の第１の光学素子と、
   前記第１の光学素子を通過した複数の光を副走査方向に集光する第２の光学素子と、
   前記第２の光学素子を通過した前記複数の光を偏向する偏向手段と、
   前記第２の光学素子において反射した光が、通過した前記第１の光学素子とは異なる前記第１の光学素子に入射することを防止する部材と、
   を備え、
   前記第２の光学素子は、前記偏向手段側に凸面を有していると共に、前記光源側に平面を有しているレンズであり、
   前記部材は、前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間における該第２の光学素子の光軸上であって、かつ、該第２の光学素子からＬだけ離れた位置に配置されていること、
   を特徴とする光走査装置。
   ただし、Ｌは、以下の条件を満たしている。
   

   

   

   Ｆ：前記第２の光学素子の焦点距離
   α：複数の光の内、前記第２の光学素子の光軸から副走査方向において最も近くに入射する光束の主光線が、該第２の光学素子から射出した後に、該第２の光学素子の光軸となす角度
   Ｈｃ：前記平行光の副走査方向における幅
   ｎ：前記第２の光学素子の屈折率
3. 前記部材は、副走査方向にＨｂの幅を有していること、
   を特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
   ただし、Ｈｂは、以下の条件を満たしている。
   Ｈｂ＜２・（Ｆ・ｔａｎα−Ｈｃ／２）
4. 副走査方向において異なる位置に配置された複数の光源と、
   前記複数の光源が射出した光のそれぞれを平行光に変換する複数の第１の光学素子と、
   前記第１の光学素子を通過した複数の光を副走査方向に集光する第２の光学素子と、
   前記第２の光学素子を通過した前記複数の光を偏向する偏向手段と、
   前記第２の光学素子において反射した光が、通過した前記第１の光学素子とは異なる前記第１の光学素子に入射することを防止する部材と、
   を備え、
   前記第２の光学素子は、前記偏向手段側に凸面を有していると共に、前記光源側に平面を有しているレンズであり、
   前記部材は、遮光性部材であること、
   を特徴とする光走査装置。
5. 副走査方向において異なる位置に配置された複数の光源と、
   前記複数の光源が射出した光のそれぞれを平行光に変換する複数の第１の光学素子と、
   前記第１の光学素子を通過した複数の光を副走査方向に集光する第２の光学素子と、
   前記第２の光学素子を通過した前記複数の光を偏向する偏向手段と、
   前記第２の光学素子において反射した光が、通過した前記第１の光学素子とは異なる前記第１の光学素子に入射することを防止する部材と、
   前記複数の光源から射出された光の進行方向を揃える複数の合成手段と、
   を備え、
   前記第２の光学素子は、前記偏向手段側に凸面を有していると共に、前記光源側に平面を有しているレンズであり、
   前記部材は、副走査方向から平面視したときに、前記第２の光学素子の光軸を挟んで副走査方向に隣り合う光に対応する前記合成手段と重なる位置に設けられていること、
   を特徴とする光走査装置。
6. 前記部材に光が照射する面は、前記合成手段に光が照射する面と異なる方向を向いていること、
   を特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 前記合成手段と前記第２の光学素子とは、該第２の光学素子の焦点距離の３（ｎ−１）／２ｎ倍以上離れていること、
   を特徴とする請求項５又は請求項６のいずれかに記載の光走査装置。

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