JP5072613B2 - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

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、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（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(ビーム）を、回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る偏向手段により周期的に偏向させている。そして偏向された光束を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１６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９１から出射した発散光束はコリメータレンズ９２により平行光束に変換され、絞り９３によって前記光束を制限して副走査方向（副走査断面内）にのみ屈折力を有するシリンドリカルレンズ９４に入射している。シリンドリカルレンズ９４に入射した平行光束のうち主走査方向（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回転多面鏡から成る偏向手段９５の偏向面（反射面）９５ａに線像として結像している。

そして偏向手段９５の偏向面９５ａで偏向された光束をｆθ特性を有する結像光学系９６を介して被走査面としての感光ドラム面９８上に導光している。そして偏向手段９５を矢印Ａ方向に回転させることによって感光ドラム面９８上を矢印Ｂ方向に光走査して画像情報の記録を行なっている。

上記の光走査装置においては感光ドラム面９８上を光スポットで走査する前に前記感光ドラム面９８上における画像形成を開始するタイミングを調整するために、光検出器としての同期検出用センサ−９９が設けられている。

この同期検出用センサ−９９は偏向手段５で偏向走査された光束の一部である同期検出用光束、つまり感光ドラム面９８上の画像形成領域を走査する前の画像形成領域外の領域を走査しているときの光束を受光する。この同期検出用光束は同期検出用ミラー９７で反射され、同期検出用レンズ（不図示）で集光されて同期検出用センサ−９９に入射する。そしてこの同期検出用センサ−９９の出力信号から同期検出用信号（同期信号）を検出し、この同期検出用信号に基づいて感光ドラム面９８における画像記録の開始タイミングを調整している。

同図における結像光学系９６は副走査断面内において偏向手段９５の偏向面９５ａと感光ドラム面９８とが共役関係となるように構成しており、これにより偏向面９５ａの面倒れを補償している。

このような光走査装置において、結像レンズの透過率の角度特性によって走査端は中心部に比べて光強度が減少し、シェーディングと呼ばれる光強度の角度依存性が生じる。

このようなシェーディングを補正するために、例えばミラーなどの反射部材や透過部材の偏光特性を入射光束の偏光状態に応じて適切に設定し、感光ドラム面上全体にわたり均一な光量にしている（特許文献１参照）。

ところで、近年の光走査装置の傾向として、印刷速度の速い印刷機が年々望まれている。例えばカラーＬＢＰの場合では、印刷速度を考えると、１つの感光ドラム面に対して光を４回走査させて転写紙に転写させるタイプより、４色に対応する４つの感光ドラムに対してそれぞれ走査させて転写紙に転写させるタンデム型の方が望まれている。また、オフィス内での省スペース化のために、コンパクトな光走査装置が望まれており、ミラー等で各光路を複雑に折り曲げることで光走査装置全体を小型化している（特許文献２参照）。

このような光走査装置の場合、各色に対応した感光ドラム上において光量を均一にするのはもちろん、色を重ね合わせた場合でも各色の濃度差による色ムラが出ないようにするために４つの感光ドラムで同様のシェーディング補正をする必要がある。

しかしながら、各光路においては、光束のミラーへの入射角度が異なる。このため、４つの感光ドラムにおいて同様のシェーディング補正を行うために、例えば各ミラーの偏光特性を入射角度に合わせて個別に最適化したミラーを用いている（特許文献３参照）。
特許２７２７５７２号明細書 特開２００３−１４００７５号公報 特開２００５−２６６７７５号公報

従来では、上記ミラーの偏光特性を個別に最適化させるために、例えば構成する膜の種類を異ならせる、または膜厚を異ならせるなど膜構成が異なるミラーを何種類か製作している。これにより、上述した如く４つの感光ドラムにおいて同様のシェーディング補正を行っている。

近年、ミラーの製作を容易にし、かつ簡易な構成で感光ドラム面上でのシェーディング補正が最適に行える光走査装置が望まれている。

本発明は反射部材の製作を容易にし、シェーディング補正を最適に行うことができる、コンパクトで、かつ高速印刷が可能な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、光源手段から発せられた光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を複数の感光ドラム上に結像させる結像光学系と、を有する走査ユニットと、を１以上有する光走査装置であって、
前記偏向手段から前記複数の感光ドラムへ至る複数の光路には、各々副走査方向に光路を折り返す反射部材が少なくとも１つ以上配置されており、かつ、
前記複数の光路は、反射部材の枚数が異なっており、かつ、
前記複数の光路の各光路に配置された全ての反射部材の反射面に入射する光束の偏光方向は、前記結像光学系の軸上でＳ偏光であり、かつ、
前記複数の光路の各光路に配置された全ての反射部材の反射面は、同一の膜構成より成り、かつ、
前記複数の光路の各光路の副走査方向における前記反射部材の反射面による前記結像光学系の軸上での折り返し角度の合計の前記複数の光路の各光路毎の差は、４０度以内であ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、前記複数の光路のうち他の光路に比べて反射部材が少ない光路では、前記結像光学系の軸上における光束の前記反射部材への副走査方向における入射角度が４０度以上の反射部材を含む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、前記複数の光路のうち他の光路に比べて反射部材が多い光路では、前記結像光学系の軸上における光束の前記反射部材への副走査方向における入射角度が３０度以下の反射部材を含むことを特徴としている。

請求項４の発明は請求項１乃至３の何れか一項の発明において、前記結像光学系の軸上における光束の前記反射部材への副走査方向における入射角度をβ、前記結像光学系の軸外における光束の前記反射部材への副走査方向における入射角度をδ、前記反射部材にＳ偏光が入射角度δで入射したときの反射率をＲｓ（δ）、前記反射部材にＰ偏光が入射角度δで入射したときの反射率をＲｐ（δ）とするとき、
δ≧５０度の場合、
ただし、
の条件を満たすことを特徴としている。

請求項５の発明は請求項１乃至４の何れか一項の発明において、前記結像光学系の軸上における光束の前記反射部材への副走査方向における入射角度をβ、前記結像光学系の軸外における光束の前記反射部材への副走査方向における入射角度をδ、前記反射部材にＳ偏光が入射角度δで入射したときの反射率をＲｓ（δ）、前記反射部材にＰ偏光が入射角度δで入射したときの反射率をＲｐ（δ）とするとき、
δ≦５０度の場合、
ただし、
の条件を満たすことを特徴としている。

請求項６の発明の画像形成装置は、請求項１乃至５の何れか一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束によって前記感光体の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７の発明の画像形成装置は、請求項１乃至５の何れか一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。

本発明によれば反射部材の製作を容易にし、シェーディング補正を最適に行うことができる、コンパクトで、かつ高速印刷が可能な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。

本発明の光走査装置は、光源手段と、前記光源手段から発せられた光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を複数の感光ドラム上に結像させる結像光学系を有する走査ユニットを、１以上有している。さらに偏向手段から複数の感光ドラムへ至る複数の光路には、各々副走査方向に光路を折り返す反射部材が１以上配置されており、前記複数の光路のうちの少なくとも１つの光路は、前記反射部材を複数有している。このとき、各光路の副走査方向の折り返し角度の合計の各光路毎の差は４０度以内であり、各光路において、各反射部材に入射する光束の偏光方向は、前記結像光学系の軸上でＳ偏光であり、各反射部材の反射面は同一の膜構成より成っている。

図１Ａ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。図１Ｂは図１Ａに示した１つの光路K１(C1、M1、Y1)を展開したときの光学系の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。尚、図１Ｂでは図１Ａに示したミラーを省略して示している。

尚、以下の説明において、主走査方向（Ｙ方向）とは偏向手段で光束が偏向走査される方向である。副走査方向（Ｚ方向）とは偏向手段の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは偏向手段の回転軸を法線とする平面である。副走査断面とは主走査方向の軸を法線とする平面である。

図１Ａにおいて、光走査装置は２つの走査ユニットＳ１，Ｓ２を有している。そして第１、第２の走査ユニットＳ１，Ｓ２の構成及び光学的作用は同一のため、以下、第１の走査ユニットＳ１を中心に述べる。そして第２の走査ユニットＳ２の各部材のうち第１の走査ユニットＳ１と同じ部材については括弧を付して示す。

また図１Ｂにおいては、光路K１の光学系を中心に述べる。そして光路C1、M1、Y1の光学系の各部材のうち光路K１の光学系と同じ部材については括弧を付して示す。

図中、1K(1C、1M、1Y)は光源手段であり、例えば半導体レーザ(レーザ光源）より成っている。2K(2C、2M、2Y)は集光レンズ（コリメータレンズ）であり、光源手段1K(1C、1M、1Y)から出射された発散光束を平行光束に変換している。4K(4C、4M、4Y)はシリンドリカルレンズであり、副走査方向（副走査断面内）のみに屈折力（パワー）を有している。3K(3C、3M、3Y)は開口絞りであり、シリンドリカルレンズ4K(4C、4M、4Y)から出射された光束のビーム形状を成形している。

尚、コリメータレンズ2K(2C、2M、2Y)、シリンドリカルレンズ4K(4C、4M、4Y)、開口絞り3K(3C、3M、3Y)の各要素は入射光学系21K(21C、21M、21Y)の一要素を構成している。

またコリメータレンズ2K(2C、2M、2Y)とシリンドリカルレンズ4K(4C、4M、4Y)を１つの光学素子（アナモフィック光学素子）で構成しても良い。

5-１(5-2)は偏向手段としての光偏向器であり、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成り、モータ等の駆動手段（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。

22K(22C、22M、22Y)はｆθ特性を有する結像光学系（ｆθレンズ系）であり、第１、第２の結像レンズ(アナモフィックレンズ1,2) 6-1(6-2)，7K(7C、7M、7Y)より成っている。結像光学系12K(12C、12M、12Y)は偏向手段5-１(5-2)の偏向面で偏向走査された光束を後述する感光ドラム面8K(8C、8M、8Y)上結像させている。また結像光学系22K(22C、22M、22Y)は副走査断面内においてポリゴンミラー5-１(5-2)の偏向面5aと感光ドラム面8K(8C、8M、8Y)との間を共役関係にすることにより偏向面の面倒れ補償を行っている。

8K(8C、8M、8Y)は記録媒体としての感光ドラム（感光ドラム面）である。

12K(11C、12C、12M、11Y、12Y)は反射部材としてのミラー(反射ミラー）であり、光源手段1K(1C、1M、1Y)から発せられた光束を感光ドラム面8K(8C、8M、8Y)に導く光路中に設けられている。9K(9C、9M、9Y)は防塵ガラスである。

次に第１の走査ユニットＳ１の動作について説明する。尚、第２の走査ユニットＳ２の動作は、第１の走査ユニットＳ１の動作と同様である。

第１の走査ユニットＳ１において、光源手段1K、1C（1M、1Y)から各々出射した発散光束はコリメータレンズ2K、2C（2M、2Y)によって平行光束に変換される。そして変換された光束はシリンドリカルレンズ4K、4C（4M、4Y)によってポリゴンミラー（光偏向器）5-１(5-2)の偏向面5aに主走査方向に長手の線像として結像される。また、シリンドリカルレンズ4K、4C（4M、4Y)を通過した光束は開口絞り3K、3C（3M、3Y)によって光束幅が制限される。

本実施例では副走査断面内において、コリメータレンズ2K、2C（2M、2Y)の光軸およびシリンドリカルレンズ4K、4C（4M、4Y)の光軸をポリゴンミラー5-１(5-2)の偏向面5aの法線に対して傾けて構成している。これにより各々の光源手段1K、1C（1M、1Y)から各々発せられた光束がポリゴンミラー5-１(5-2)の偏向面5aに副走査方向に斜め方向から角度をもって入射（斜入射）するように構成している（斜入射光学系）。

そして、ポリゴンミラー5-１(5-2)の偏向面5aで偏向走査された複数の光束は共通の第1の結像レンズ6-１(6-2)（アナモフィックレンズ1）を介したのち、ミラー11C(11Y)で２つの光束に分離される。分離された各々の光束は対応する第２の結像レンズ（アナモフィックレンズ2）7K、7C（7M、7Y)を通過する。その後、対応するミラー12K、12C（12M、12Y)で折り返され、対応する感光ドラム（被走査面）8K、8C（8M、8Y)上にスポット状に結像される。そして、ポリゴンミラー5-１(5-2)を所定方向に回転させることによって、感光ドラム面8K、8C（8M、8Y)上を各々光走査し、画像情報の記録を行っている。

本実施例において、各光路K１、C1（M1、Y1)において、各ミラー12K、11C、12C（12M、11Y、12Y）に入射する光束の偏光方向は、結像光学系22K(22C)（結像レンズ）の軸上でＳ偏光である。

一方、ポリゴンミラー5-1(5-2)によって偏向走査された光束は、感光ドラム面8K、8C（8M、8Y)を結像光学系の軸上から軸外にかけて順次光走査していくと、前記光束の偏光方向がＳ偏光からずれてくる。これは走査角度が増えるに従い、Ｐ偏光成分の割合が増加してくるからである。このときの光束の各ミラー12K、11C、12C（12M、11Y、12Y）への入射状態を図２に示す。

図２においてはｘ軸、ｙ軸を含む平面を主走査方向を含む平面としている。走査用光束が点Ｏから点Ａに向かってｘ軸（軸上光束と同一方向）と角度αをもって進行しているとする。このとき光束の偏光方向は矢印ｂに示すＯＡに垂直な方向である。ここで角度αはミラー11への主走査方向の入射角度である。

ミラー11を含む平面は図２で示すようにｘ軸と角度βをもって配置されている。ここで角度βは軸上における光束のミラー11への副走査方向の入射角度（軸上入射角度）である。

尚、各ミラー12K、11C、12C（12M、11Y、12Y）を代表して図２ではミラー11としている。

Ｓ偏光成分はミラー11の法線Ｌと点Ａと点Ｏを含む平面の法線ベクトルの向きである。この平面ＨＡの方程式は同図に示す記号を用いると
ｘ−y/tan α＋tanβ・ｚ＝０ ・・・（１）
となる。

この平面ＨＡの法線ベクトルをＡ（→）とすると
Ａ（→）＝（1,−1/tan α,tan β） ・・・（２）
となる。

一方、光束の偏光方向成分はＯＡと垂直な向きであるので、このベクトルをＢ（→）とすると、
Ｂ（→）＝（1,−1/tanα,0） ・・・（３）
となる。

Ｐ偏光成分の割合を求める為にはベクトルＡ（→）とベクトルＢ（→）とがなす角γのsin成分を求める必要がある。この為にベクトルＡ（→）、Ｂ（→）の内積から計算すると、式（２）と式（３）から以下のようになる。

ミラーの強度反射率ＲはＳ偏光成分の強度反射率ＲｓとＰ偏光成分の強度反射率Ｒｐとの合成であるから、その値は前述した変数γを関数として

で表わされる。式（５）より強度反射率ＲはＲｓ＝ＲｐであればＲ＝Ｒｓ＝ＲｐとなるがＲｓ≠Ｒｐのときは式（５）に合成した値となる。

式（４a）および式（４b）において走査方向の入射角度αを変化させたときのＰ偏光の割合を図３（Ａ）に示す。

図３（Ａ）から明らかのように、角度αが増加するとＰ偏光成分の割合が増加する。このときの関係を利用することにより、強度反射率Ｒｓ、Ｒｐの値をミラー作成時の成膜条件等により制御し、Ｒｐ＜Ｒｓとなるようにして、角度（走査角）αの増加に伴って合成の強度反射率Ｒを増加させている。これにより被走査面上におけるシェーディングを補正している。

次に本実施例のように光路中に複数のミラーがある場合を考えてみる。感光ドラム面上におけるシェーディング補正をするためには、複数のミラーのうち任意のミラーの成膜条件を適切に決める必要がある。

ここで、式（４a）および式（４b）において、角度αを固定して、角度βを変化させた場合のＰ偏光の割合を図３（Ｂ）に示す。

図３（Ｂ）から明らかなように、ミラーへ入射する角度βが大きくなる（鈍角になる）ほどＰ偏光の割合が増加している。

ここで、強度反射率Ｒは振幅反射率の二乗であり、振幅反射率のＳ偏光成分ＲｓおよびＰ偏光成分Ｒｐを用いて一般的に以下の数式で表される。

(ただし、ｉ₁およびｉ₂は各々媒質への入射角度および屈折角度、ｎ₁およびｎ₂は各々入射側、出射側の媒質の屈折率)。

ミラーの反射率を高めるために、金属材料（アルミ、銅、クロムなど）をミラー面に用いる場合が多い。この場合、式（６a）、式（６b）における出射側の媒質の屈折率ｎ₂は複素屈折率で表現されるので以下の式に変換される。

ただし、パラメーターaとｂは以下のとおりである（ｋ₂は出射側の媒質の減衰係数）。

入射側の媒質を空気（ｎ₁=1）、出射側の媒質をアルミ（800nmにおいて、ｎ₂=1.9、ｋ₂=7.0）としたとき、入射角度に対するＳ偏光成分およびＰ偏光成分の強度反射率の関係を図４に示す。

図４から明らかなように、入射角度が小さいときは強度反射率ＲのＳ偏光成分とＰ偏光成分との差はほとんどないが、入射角度が大きくなるにつれてＰ偏光成分に対してＳ偏光成分の強度反射率が高くなっていくのがわかる。

この強度反射率特性と先にのべた式（５）で表わされる入射角度におけるＳ偏光成分とＰ偏光成分の比率とを組み合わせることで、すべてのミラーの反射面を同一の膜構成にすることができる。ここで同一の膜構成とは、膜の材料、膜厚、膜の層数が同一のことをいう。

軸上の強度反射率に対する軸外の強度反射率の割合（強度反射率比）をＡとすると、式（５）より軸上はＳ偏光成分のみであるので下式となる。

強度反射率のＳ偏光成分は軸上と軸外であまり変わらないことから、式(８)を強度反射率比Ａに対してまとめると、以下のようになる。

ここでミラーの膜構成が同一の場合、ミラーへの入射角度によるシェーディング補正のしやすさを考えてみる。式(９)を用いてアルミミラーにおける入射角度に対する強度反射率比Ａを図５に示す。

本実施例において、折り返し角度は、入射角度の２倍である。

ミラーへの入射角度βが小さい場合、つまり光路折り返し角度２βが鋭角な場合は、式（９）のsin成分が小さく、また図４のようにＲｐ(軸外)／Ｒｓ（軸外）は１に近いことから強度反射率比Ａは１に近い数値となる。したがって、鋭角に折り曲げる場合は、シェーディング補正はほとんど出来ていないことになる。

逆にミラーへの入射角度βが大きくなる場合、つまり光路折り返し角度２βが鈍角になると、式（９）のsin成分が大きくなってくるため強度反射率のＰ／Ｓ偏光成分比の寄与が大きくなる。式(９)において、Ｒｐ(軸外)／Ｒｓ（軸外）が小さくなればなるほど強度反射率比Ａは多くなるのが分かる。

また、図４よりミラーへの入射角度βが大きくなればなるほどＲｐ(軸外)／Ｒｓ（軸外）が小さくなる傾向があることから、シェーディング補正を行いたい場合は、光路折り返し角度２βを鈍角にすればよいことになる。

光学箱の小スペース化のために、光路の折り返し方が各感光ドラムにいたる光路によって異なるが、上記に示したように各光路を折り返す角度を工夫することですべてのミラーの膜構成を同一にすることが可能となる。

図１Ａに示すように光路K１（M1)は１枚のミラー12K(12M)で光路を折り返しているのに対して、光路C1（Y1)は２枚のミラー11C,12C(11Y,12Y)で光路を折り返すことで光学箱の大きさを薄くしている。

ここで、シェーディング補正を行うためにはミラーへの入射角度βを鈍角にしなくてはいけないので、光路K１（M1)では光路を折り返す角度αを鈍角にしている。

これに対して光路C1（Y1)を見てみると、一つのミラーの折り返す角度β２は鈍角にしてシェーディング補正効果をもたせている。しかし、他方のミラーの折り返す角度β１は鋭角にしているので、このミラーにはシェーディング補正効果をもたせていない。

したがって、光路K１（M1）））と光路C1（Y1）））のシェーディング補正効果はほぼ同一となり、各色の濃度均一性が保たれているので、色を重ね合わせたときでも色ムラは発生しないことになる。つまり、複数の感光ドラムへ導かれる各光路において、光路を折り返す角度の合計は、有効走査領域の全域にて各光路において差がないほうが色を重ね合わせたときの色むらが目立ちにくくなる。

図５から、ミラーへの入射角度差が20°以内であれば強度反射率比Ａの差は少ないので各光路における折り返し角度２βの合計の各光路毎の差は20×2=40°以内に押さえるのが望ましい。

つまり図１Ａにおいて、ミラー11C(11Y)の副走査方向の折り返し角度をβ１、ミラー12C(12Y)の副走査方向の折り返し角度をβ２、ミラー12K(12M)の副走査方向の折り返し角度をαとするとき、
｜β１＋β２｜−｜α｜≦４０°
なる条件を有効走査領域の全域にて満足させるのが良い。)
有効走査領域とは、光束による画像書き出し位置と光束による画像書き終わり位置の主走査方向の幅に相当する。

ミラー枚数の低減等の理由で、本実施例のように各光路を折り返すミラー枚数が異なることがある。この場合、ミラー枚数の少ない方の光路K１（M1)については、シェーディング補正を効果的に行うために、光路の折り返す角度２βは鈍角にするのがよい。

図５より、ミラーへの入射角度βが４０°°より大きいと強度反射率比Ａが大きくなる傾向があるので、ミラー枚数の少ない方の光路K１（M1）では少なくとも一つのミラーへの入射角度βを４０度以上にするのが望ましい。

また、逆にミラー枚数が多い方の光路C1（Y1)については、他方とのシェーディング補正差を小さくするために少なくとも一つのミラーはシェーディング補正効果の小さい鋭角で折り返すのが望ましい。

図５より、ミラーへの入射角度βが30°以内であれば強度反射率比Ａの値はほぼ１になる傾向があるので、ミラー枚数の多い方の光路C1（Y1)では少なくとも一つのミラーへの入射角度βは３０度以下にするのが望ましい。

次に各光路K１、C1（M1、Y1)において、同一の膜構成でシェーディングを効果的に行うためにはミラーの膜特性を以下に示すように最適化させる必要がある。

結像レンズを通過するときの透過率を考えると、結像レンズの走査方向に光束が入射するのでＰ偏光での透過率として、

式(10)から、結像レンズが平板と仮定した場合に、結像レンズ面への入射角度i₁を変えたときに結像光学系の軸上に対する軸外の透過率を計算したものを図６に示す。ここで、結像レンズの材料の屈折率n₂を1.52（日本ゼオン社製zeonexE48R,790nm）とした。

図６より結像レンズ面への入射角度ｉ₁が広いものほど軸上に対する軸外の透過率が大きいことがわかる。また、防塵のためにガラス平板を置く場合はさらに軸上に対する軸外の光量差が大きくなる。

一般的な結像光学系において結像レンズ面への入射角度ｉ₁は0°〜40°と仮定すると、軸上に対する軸外の光量差は平板ガラスを付加した場合も考えて、最大で6%程度となりミラーでこの分を補正する必要がある。

図５より、ミラーへの入射角度βが40°〜50°より大きくなると強度反射率比（シェーディング補正幅）Ａを大きくすることができる。

軸外における光束のミラーへの入射角度(軸外入射角度）をδとすると、δはミラーへの副走査方向の入射角度βと、ミラーへの主走査方向の入射角度αから、
cosδ＝cosα×cosβ
の関係がある。これと式（６ａ）、式（６ｂ）および式(４)より、強度反射率比Ａが1.01〜1.06となるように以下の条件式(11)を満足するミラー膜特性Ｒｐ(δ)／Ｒｓ（δ）にするのが良い。

つまりδ≧５０度の場合、

ただし、

の条件を満たすことが良い。

逆に、軸外における光束のミラーへの入射角度δが50°より小さい範囲では期待できるシェーディング補正量は少ないので、強度反射率比Ａが1.00〜1.03となるように以下の条件式(12)を満足するミラー膜特性Ｒｐ(δ)／Ｒｓ（δ）にするのが良い。

つまりδ≦５０度の場合、

ただし、

の条件を満たすことが良い。

表１に実施例１の光学系の諸数値を示す。図７Ａに実施例１の光学系での被走査面上の像面湾曲を示す。図７Ｂに実施例１の光学系での被走査面上のスポット形状（ヒ゜ーク光量に対して、5%,10%,13.5%,36.8%,50%の等高線）を示す。

本実施例の光学系において、結像光学系および防塵ガラスを通過させた時の光量分布を図８に示す。

図８より明らかなように、軸上に対して軸外の光量が+4.4％程度高くなっている。この光量差を補正するために、表２に示すように光路を折り曲げる角度をそれぞれ設定している。

本実施例に用いたミラーについて、ミラーへの入射角度に対する強度反射率のＰ偏光成分およびＳ偏光成分を図９に示す。

ミラー11C(11Y)の入射角15.1°（軸上入射角度）における強度反射率のＳ偏光成分は92.4％である。また、入射角31.9°（軸外入射角度）における強度反射率のＰ偏光成分は90.6％、Ｓ偏光成分は93.9％である。

ミラーへの入射角度が31.9°における強度反射率ＲのＰ偏光成分とＳ偏光成分の比率は0.016：0.984であるので、31.9°における強度反射率Ｒは、
Ｒ＝0.016×90.6+0.984×93.9=93.865%
となり、軸上（15.1°）に対して1.5%程度高くなっている。

ミラー12C(12Y)およびミラー12K(12M)の入射角54.4°（軸上入射角度）における強度反射率のＳ偏光成分は96.3％である。また、入射角58.5°（軸外入射角度）における強度反射率ＲのＰ偏光成分は83.6％、Ｓ偏光成分は96.7％である。

ミラーへの入射角度が58.5°における強度反射率のＰ偏光成分とＳ偏光成分の比率は0.273：0.727であるので、58.5°における強度反射率Ｒは、
Ｒ＝273×83.6+0.727×96.7=93.134%
となり、軸上（54.4°）に対して、3.3%程度低くなっている。

したがって、光路C1（Y1)については、結像レンズ、防塵ガラスおよびミラーを通過することで軸上の光量に対する軸外の光量を+4.4%から+1.1%まで落としている。また、光路K１（M1)についても同様に軸上に対する軸外の光量を+4.4%から+2.4%まで落としている。

一般的に軸上と軸外の光量差が3％以内であれば色ムラは目立ちにくくなるので、同一の膜構成をもつミラーを用いても良好にシェーディング補正ができる。

光路C1（Y1)は光路K１（M1)に対してミラー枚数が１枚多いので、光路C1（Y1)については、ミラー11C(11Y)の入射角度(軸上入射角度）を30°以下にすることでシェーディング補正量を小さめに押さえている。逆に光路K１（M1)については、１枚のミラーでシェーディング補正をするためにミラー12K(12M)への入射角度(軸上入射角度）を45°以上にしている。

また、光路を折り返している角度２βの合計は光路C1（Y1)で138.9°、光路K１（M1)で108.8°であり折り返し角度の合計の差を40°以内に抑えることで色ムラを目立たなくさせている。

ここで図９に示したミラーの膜特性について条件式（11）を計算してみる。表２から結像光学系の軸上における光束のミラーへの入射角度β、軸外における光束のミラーへの入射角度δ、ミラーにＳ偏光が入射角度δで入射したときの反射率Ｒｓ（δ）、Ｐ偏光が入射角度δで入射したときの反射率Ｒｐ（δ）は、それぞれ
β=54.4°、
δ＝58.5°
Ｒｐ(δ)=83.6%、
Ｒｓ(δ)=96.7%
である。これらの値を条件式（11）に代入すると、
Ans＝0.949
であり、これは条件式（11）を満足している。

また、条件式（12）についても計算してみる。表２から結像光学系の軸上における光束のミラーへの入射角度β、軸外における光束のミラーへの入射角度δ、ミラーにＳ偏光が入射角度δで入射したときの反射率Ｒｓ（δ）、Ｐ偏光が入射角度δで入射したときの反射率Ｒｐ（δ）は、それぞれ
β=15.1°
δ＝31.9°
Ｒｐ(δ)=90.6%
Ｒｓ(δ)=93.9%
である。これらの値を条件式（12）に代入すると、
Ans＝0.999
であり、これは条件式（12）を満足している。

このように本実施例では、上述した如くミラーによって光路を折り返すような系であっても、ミラーの膜構成および光路の折り返し角度を最適化することで、すべてのミラーの膜構成（膜層数、膜材料、各膜層の厚み）を同一にすることができる。そして、複数の感光ドラムに対して異なる光路の折り返し方をする系であって同一膜構成のミラーを用いることで、ミラーが増えても製作を容易にしてシェーディング補正を行うことができる。さらに本実施例では、装置全体をコンパクトにすることができ、かつ高速印字も可能にできる。

図１０Ａ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。図１０Ｂは図１０Ａに示した１つの光路K１(C1、M1、Y1)を展開したときの光学系の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。図１０Ａ、Ｂにおいて図１Ａ、Ｂ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と異なる点は偏向手段としてのポリゴンミラー5を単一より構成し、２つの走査ユニットＳ１，Ｓ２で共有し、それに伴い光路の折り返し方を異ならせて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。

本実施例において、各光路K１、C1（M1、Y1)において、各ミラー12K、11C、12C（12M、11Y、12Y）に入射する光束の偏光方向は、結像光学系22K(22C)（結像レンズ）の軸上でＳ偏光である。 本実施例において、折り返し角度は、入射角度の２倍である。

表３に実施例２の光学系の諸数値を示す。図１１Ａに実施例２の光学系での被走査面上の像面湾曲を示す。図１１Ｂに実施例２の光学系での被走査面上のスポット形状（ヒ゜ーク光量に対して、5%,10%,13.5%,36.8%,50%の等高線）を示す。

本実施例の光学系において、結像レンズを通過させた時の光量分布を図１２に示す。

図１２より明らかなように、軸上に対して軸外の光量が+3.0％程度高くなっている。この光量差を補正するために、表４に示すように光路を折り曲げる角度をそれぞれ設定している。

本実施例に用いたミラーについて、ミラーへの入射角度に対する強度反射率のＰ偏光成分およびＳ偏光成分を図１３に示す。

ミラー11C(11M)およびミラー12C(12M)の入射角21.0°（軸上入射角度）における強度反射率ＲのＳ偏光成分は85.0％である。また、入射角42.4°（軸外入射角度）における強度反射率のＰ偏光成分は78.2％、Ｓ偏光成分は84.8％である。

ミラーへの入射角度が42.4°における強度反射率ＲのＰ偏光成分とＳ偏光成分の比率は0.052：0.948であるので、42.4°における強度反射率Ｒは、
Ｒ＝0.052×78.2+0.948×84.8=84.454%
となり、軸上（21.0°）に対して0.6%程度低くなっている。

ミラー12K(12Y)の入射角44.6°（軸上入射角度）における強度反射率のＳ偏光成分は84.8％である。また、入射角52.7°（軸外入射角度）における強度反射率のＰ偏光成分は74.9％、Ｓ偏光成分は84.8％である。

ミラーへの入射角度が52.7°における強度反射率ＲのＰ偏光成分とＳ偏光成分の比率は0.267：0.733であるので、52.7°にける強度反射率Ｒは、
Ｒ＝0.267×74.9+0.733×84.8=82.183%
となり、軸上（44.6°）に対して、3.1%と低くなっている。

したがって、光路C1(M1)については、結像レンズおよびミラーを通過することで軸上の光量に対する軸外の光量を+3.0%から+1.7%まで落としている。また、光路K1(Y1)についても同様に軸上に対する軸外の光量を+3.0%から-0.2%まで落としている。

一般的に軸上と軸外の光量差が3％以内であれば色ムラは目立ちにくくなるので、同一の膜構成をもつミラーを用いても良好にシェーディング補正ができる。

光路C1(M1)は光路K1(Y1)に対してミラー枚数が１枚多いので、光路C1(M1)については、ミラー11C(11M)およびミラー12C(12M)の入射角度(軸上入射角度）を30°以下にすることでシェーディング補正量を小さめに押さえている。逆に光路K1(Y1)については、１枚のミラーでシェーディング補正をするためにミラー12K(12Y)の入射角度(軸上入射角度)を45°以上にしている。

また、光路を折り返している角度２βの合計は光路K1(Y1)で89.2°、光路C1(M1)で84.0°であり折り返し角度の合計の差を有効走査領域の全域にて40°以内に抑えることで色ムラを目立たなくさせている。

ここで図１３に示したミラーの膜特性について条件式（11）を計算してみる。表４から結像光学系の軸上における光束のミラーへの入射角度β、軸外における光束のミラーへの入射角度δ、ミラーにＳ偏光が入射角度δで入射したときの反射率Ｒｓ（δ）、Ｐ偏光が入射角度δで入射したときの反射率Ｒｐ（δ）は、それぞれ
β=44.6°、
δ＝52.7°
Ｒｐ(δ)= 74.9%、
Ｒｓ(δ)= 84.8%
である。これらの値を条件式（11）に代入すると、
Ans＝0.969
であり、これは条件式（11）を満足している。

また、条件式（12）についても計算してみる。表４から結像光学系の軸上における光束のミラーへの入射角度β、軸外における光束のミラーへの入射角度δ、ミラーにＳ偏光が入射角度δで入射したときの反射率Ｒｓ（δ）、Ｐ偏光が入射角度δで入射したときの反射率Ｒｐ（δ）は、それぞれ
β=21.0°
δ＝42.4°
Ｒｐ(δ)= 78.2%
Ｒｓ(δ)= 84.8%
である。これらの値を条件式（12）に代入すると、
Ans＝0.996
であり、これは条件式（12）を満足している。

［画像形成装置］
図１４は、本発明の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１〜２のいずれかに示した構成を有する光走査ユニット１００（光走査装置）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マルチビーム１０３が出射され、このマルチビーム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の感光面がマルチビーム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マルチビーム１０３が照射されるようになっている。

先に説明したように、マルチビーム１０３は、画像データDｉに基づいて変調されており、このマルチビーム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、上記マルチビーム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上に転写器にて転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図１３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１４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１４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、先に説明した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１〜２の構成はより効果を発揮する。

［カラー画像形成装置］
図１５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、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。図１５において、360はカラー画像形成装置、311，312，313，314は各々実施例１〜２に示したいずれかの構成を有する光走査装置である。341，342，343，344は各々像担持体としての感光ドラム、321，322，323，324は各々現像器、351は搬送ベルトである。

図１５において、カラー画像形成装置360には、パーソナルコンピュータ等の外部機器352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353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311，312，313，314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マルチビーム331，332，333，334が出射され、これらのマルチビームによって感光ドラム341，342，343，344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（311，312），（313，314）を２個並べている。そして各々が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、各々平行して感光ドラム341，342，343，344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311，312，313，314により各々の画像データに基づいたマルチビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光ドラム341，342，343，344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352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360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における副走査断面図 本発明の実施例１における主走査断面図 光束がミラーに入射する座標系を示す説明図 ミラーへの入射角度の違いによるＰ偏光成分の割合を示す図 アルミ単層ミラーへの副走査入射角度の違いによる強度反射率を示す図 アルミ単層ミラーへの副走査入射角度の違いによるシェーディング補正量を示す図 結像レンズ面への入射角度の違いによる軸上と軸外の光量比を示す図 本発明の実施例１における像面湾曲を示す図 本発明の実施例１における被走査面上のスポット形状を示す図 本発明の実施例１における被走査面上におけるシェーディングを示す図 本発明の実施例１におけるミラーの反射率の角度特性を示す図 本発明の実施例２における副走査断面図 本発明の実施例２における主走査断面図 本発明の実施例２における像面湾曲を示す図 本発明の実施例２における被走査面上のスポット形状を示す図 本発明の実施例２における被走査面上におけるシェーディングを示す図 本発明の実施例２におけるミラーの反射率の角度特性を示す図 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 従来の光走査装置の要部概略図

符号の説明

１Ｋ 光源手段
３Ｋ 開口絞り
２Ｋ 集光レンズ（コリメータレンズ）
４Ｋ シリンドリカルレンズ
５−１、５−２ 偏向手段（光偏向器）
２１Ｋ 入射光学系
２２Ｋ 結像光学系
６−１、６−２ 第１の結像レンズ
７Ｋ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｙ 第２の結像レンズ
８Ｋ、８Ｃ、８Ｍ、８Ｙ 被走査面（感光ドラム）
１２Ｋ、１１Ｃ、１２Ｃ、１２Ｍ、１１Ｙ、１２Ｙ ミラー
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 (7)

1. 光源手段から発せられた光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を複数の感光ドラム上に結像させる結像光学系と、を有する走査ユニットと、を１以上有する光走査装置であって、
   前記偏向手段から前記複数の感光ドラムへ至る複数の光路には、各々副走査方向に光路を折り返す反射部材が少なくとも１つ以上配置されており、かつ、
   前記複数の光路は、反射部材の枚数が異なっており、かつ、
   前記複数の光路の各光路に配置された全ての反射部材の反射面に入射する光束の偏光方向は、前記結像光学系の軸上でＳ偏光であり、かつ、
   前記複数の光路の各光路に配置された全ての反射部材の反射面は、同一の膜構成より成り、かつ、
   前記複数の光路の各光路の副走査方向における前記反射部材の反射面による前記結像光学系の軸上での折り返し角度の合計の前記複数の光路の各光路毎の差は、４０度以内であることを特徴とする光走査装置。
2. 前記複数の光路のうち他の光路に比べて反射部材が少ない光路では、前記結像光学系の軸上における光束の前記反射部材への副走査方向における入射角度が４０度以上の反射部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記複数の光路のうち他の光路に比べて反射部材が多い光路では、前記結像光学系の軸上における光束の前記反射部材への副走査方向における入射角度が３０度以下の反射部材を含む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. 前記結像光学系の軸上における光束の前記反射部材への副走査方向における入射角度をβ、前記結像光学系の軸外における光束の前記反射部材への副走査方向における入射角度をδ、前記反射部材にＳ偏光が入射角度δで入射したときの反射率をＲｓ（δ）、前記反射部材にＰ偏光が入射角度δで入射したときの反射率をＲｐ（δ）とするとき、
   δ≧５０度の場合、
   ただし、
   の条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の光走査装置。
5. 前記結像光学系の軸上における光束の前記反射部材への副走査方向における入射角度をβ、前記結像光学系の軸外における光束の前記反射部材への副走査方向における入射角度をδ、前記反射部材にＳ偏光が入射角度δで入射したときの反射率をＲｓ（δ）、前記反射部材にＰ偏光が入射角度δで入射したときの反射率をＲｐ（δ）とするとき、
   δ≦５０度の場合、
   ただし、
   の条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の光走査装置。
6. 請求項１乃至５の何れか一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束によって前記感光体の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。
7. 請求項１乃至５の何れか一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。