JP5256860B2 - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置、及びそれを搭載したデジタル複写機、レーザープリンタ、光プロッタ、ファクシミリ装置、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。

光源装置からの光ビームを光偏向器により偏向させ、偏向された光ビームを光偏向器以降に配設された走査光学系により被走査面に向けて集光させることで、被走査面上に光スポットを形成し、この光スポットにより被走査面を光走査する光走査装置は、デジタル複写機、レーザープリンタ、光プロッタ、ファクシミリ装置、あるいはこれらの複合機などの画像形成装置に用いられ、その技術も広く知られている。

ここで、上記被走査面の実態をなすものは、例えば光導電性を有する感光性の像担持体（例えば感光体）である。
画像形成装置としては、例えばドラム状の感光体などからなる像担持体を、転写媒体（転写紙、中間転写体等）に対向して配列し、像担持体に対応した光源装置から放射された光ビームを１つの光偏向器により偏向し、像担持体に対応する走査光学系により像担持体を露光して潜像を作り、これらの潜像を現像剤で可視化したのち、可視像を転写媒体に転写し、定着することで、画像を得ることができる。
また、フルカラー対応の画像形成装置としては、例えば、ドラム状の感光体などからなる像担持体を４個、転写媒体（転写紙、中間転写体等）の搬送方向に配列し、これらの像担持体に対応した複数の光源装置から放射された光ビームを１つの光偏向器により偏向し、各像担持体に対応する複数の走査光学系により各像担持体を同時に露光して潜像を作り、これらの潜像をイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックなどの各々異なる色の現像剤で可視化したのち、これらの可視像を同一の転写媒体に順次重ね合わせて転写し、定着することで、カラー画像を得ることができる。

本発明は、上記のような白黒画像あるいはカラー画像を形成する画像形成装置において、画像品質を劣化させる一要因である「ゴースト像」の改善を目的としている。
ここで「ゴースト像」とは、前記光ビームが、走査レンズの光学面や、走査レンズなどを保持するための金属部品などで反射されて、前記被走査面である感光体からなる像担持体へ到達してしまい、上記画像形成を目的とした潜像とは別に、形成したい画像と無関係な潜像の原因になる光スポットのことを言う。
通常、「ゴースト像」を形成する光ビームは、走査レンズなどを保持するための金属部品などで反射された光ビームがほとんどである。よって、ほとんどの場合は上記金属部品などを反射しにくい色で着色するなどの対策を施して反射を抑え、「ゴースト像」を形成できないようにするといった極めて簡便な方法がとられている。

しかし、走査レンズの光学面からの反射光ビームは、本来透過すべき光学面で発生するため、金属部品などで対策されているような簡便な方法を採用することができない。
例えば特許文献１で問題にしているように、防音ガラスや走査レンズなど、本来透過すべき光学面での１回反射によるゴースト像が問題となっている。
そこで特許文献１〜４には、光学面での１回反射によるゴースト像の問題を解決する手段が提案されている。

特開２００６−２３５２１３号公報 特開２００６−２０１３７１号公報 特開２００４−２７２２３０号公報 特開２００７−０１７９１５号公報

上記のように、光学面での１回反射によるゴースト像の問題を解決する手段は種々提案されているが、従来、本来透過すべき光学面での２回反射によるゴースト像は、このような光学面の反射率が低いため、エネルギーが低く問題とはならなかった。
例えば、屈折率１．５の媒質からなる走査レンズの光学面からの反射率は４％程度である（面への光入射角や、光の偏光状態で多少上下する）。この光学面からの１回反射のゴースト像のエネルギーは、通常の光スポットに比較して４％程度のエネルギーを有する。これと比較して、２回反射のゴースト像のエネルギーは０．１６％程度であり、１回反射に比べて格段にエネルギーが弱い。
しかし、この問題とならなかった２回反射によるゴースト像が、近年の画像形成装置の高精細化によって問題になる可能性がでてきた。

本発明は上記事情に鑑みなされたものであり、高精細化が進む光走査装置において出易い２回反射によるゴースト像（特に両凸レンズを含むものには顕著）について、回転多面鏡と被走査面が共役になることに起因するゴーストの影響を「判定」し、「改善」することができる手段を提供し、この手段を採ることによって試作をすることなくゴーストの問題を予見し、必要最小限の対策で、問題の解決が可能となる光走査装置を提供することを目的とし、さらには、この光走査装置を搭載することにより高精細な画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明は以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の手段は、光束を放射する１あるいは複数の光源と、この光源からの光束をカップリングする第１光学系と、該第１光学系からの光束を主走査方向に長く略線状に集光する第２光学系と、前記略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、この偏向反射面により光束を偏向する回転多面鏡と、被走査面と、１または複数のレンズを有し、前記回転多面鏡による偏向光束を前記被走査面上に光スポットとして集光する第３光学系を有する光走査装置において、前記第３光学系内のレンズの光学面で、通常の光スポット集光においては屈折面として作用する面のうち、異なる２面からの１回ずつの反射による反射光は、以下の条件（式１、式２)を満足し、複数像高における前記反射光が前記被走査面上の同じ位置に集まり、前記被走査面はビームウエスト位置から±ΔＸの範囲に位置し、前記異なる２面のうち、１または２面に減反射コーティングを施すことを特徴とする。

ここで、λは波長、Ｄpiは主走査方向の画素密度、ω0は前記異なる２面からの１回ずつの反射による反射光の光束のビームウエスト位置でのビームスポット径、ΔＸは前記ビームウエスト位置から許容ビーム径となる位置までの距離を示す。かつ前記異なる２面からの１回ずつの反射による反射光の光束のビームウエスト位置でのビームスポット径ω0と、前記ビームウエスト位置から許容ビーム径となる位置までの距離ΔＸでのビームスポット径ωg について、以下の条件式が成立する。

本発明の第２の手段は、光束を放射する１あるいは複数の光源と、この光源からの光束をカップリングする第１光学系と、該第１光学系からの光束を主走査方向に長く略線状に集光する第２光学系と、前記略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、この偏向反射面により光束を偏向する回転多面鏡と、被走査面と、１または複数のレンズを有し、前記回転多面鏡による偏向光束を前記被走査面上に光スポットとして集光する第３光学系を有する光走査装置において、前記第３光学系内のレンズの光学面で、通常の光スポットの集光においては屈折面として作用する面のうち、異なる２面からの１回ずつの反射による反射光は、以下の条件（式１’、式２’）を満足し、複数像高における前記反射光が前記被走査面上の同じ位置に集まり、前記被走査面はビームウエスト位置から±ΔＸの範囲に位置し、前記異なる２面のうち、１または２面に減反射コーティングを施すことを特徴とする。

ここで、λは波長、Ｄpiは主走査方向の画素密度、ω0は前記異なる２面からの１回ずつの反射による反射光の光束のビームウエスト位置でのビームスポット径、ΔＸは前記ビームウエスト位置から許容ビーム径となる位置までの距離を示す。
また、ｎ1とｎ2は、前記異なる２面の、各面での前後の媒質の屈折率を示し、Ｒ1とＲ2はそれぞれの面での反射率を示す。かつ前記異なる２面からの１回ずつの反射による反射光の光束のビームウエスト位置でのビームスポット径ω0と、前記ビームウエスト位置から許容ビーム径となる位置までの距離ΔＸでのビームスポット径ωg について、以下の条件式が成立する。

本発明の第３の手段は、第１または第２の手段の光走査装置において、前記第３光学系は、主走査断面形状が両凸面のレンズを少なくとも１つ有することを特徴とする。
また、本発明の第４の手段は、第１乃至第３のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記第３光学系の副走査断面において、前記特定の２面の反射による合成屈折力は、以下の条件を満足することを特徴とする。
（特定の２面の反射による合成屈折力）≧０

本発明の第５の手段は、第１乃至第４のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記減反射コーティングの代わりに、減反射機能を有する微細構造体を２次元的に設けることを特徴とする。
また、本発明の第６の手段は、第１乃至第５のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記第３光学系内のレンズは、有効径外の表面を荒したことを特徴とする。
また、本発明の第７の手段は、第１乃至第６のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記第３光学系内のレンズは、有効径外の表面に減反射効果を有する塗装を施すことを特徴とする。

本発明の第８の手段は、第１乃至第７のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記光源は光出射方向を軸に回転調整可能であることを特徴とする。
また、本発明の第９の手段は、第１乃至第８のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記第３光学系は、２枚以上のレンズと、複数の平面ミラーからなることを特徴とする。
さらに本発明の第１０の手段は、第１乃至第９のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記第３光学系内の少なくとも１つのレンズは、主走査断面形状が非円弧な面を有することを特徴とする。
さらにまた、本発明の第１１の手段は、第１乃至第１０のいずれか１つの手段の光走査装置において、前記第３光学系内の少なくとも１つのレンズは、主走査断面形状が自由曲面である面を有することを特徴とする。

本発明の第１２の手段は、画像形成装置であって、第１乃至第１１のいずれか１つの手段の光走査装置を搭載したことを特徴とする。

本発明によれば、高精細化が進む光走査装置に出易いゴースト（特に両凸レンズを含むものには顕著）について、回転多面鏡と被走査面が共役になることに起因するゴーストの影響を「判定」し、「改善」する手段を示したことにより、試作をすることなくゴーストの問題を予見し、必要最小限の対策で、問題の解決が可能となるので、製品の低コスト化に貢献することができる。
また、本発明によって高精細な走査光学系のレイアウト自由度が高まり、特に、偏心に対して性能劣化の割合が低い両凸レンズを採用することが可能となるので、より高画質で小型な光走査装置の構成を提供することが可能となる。
そして、この光走査装置を搭載することにより高精細な画像形成を行なうことができる画像形成装置を実現することができる。

以下、本発明の構成、動作及び作用効果を図面を参照して詳細に説明する。
画像形成装置に搭載される光走査装置は、光ビームを回転多面鏡（ポリゴンミラーとも言う）などの光偏向器によって偏向させ、光ビームが像担持体（例えばドラム状の感光体）上を移動し、さらに感光体が回転することによって画像が形成される。この光偏向器によるビームの移動方向を主走査方向と言い、感光体の回転による移動方向を副走査方向と呼ぶ。

ここで、前述の課題の欄で述べた２回反射によるゴースト像が問題となる走査光学系の構成について、以下、例を用いて説明する。
図１は、光源１からの光が、回転多面鏡４によって偏向され、走査レンズ５によって被走査面である感光体７に収束する様子を示している。
図では簡単のために各光束の主光線のみ実線で示しているが、実際には図１の一点鎖線で部分的に示しているように、太さを持った光束が回転多面鏡４に入射し、感光体７上で収束する。

さて、図２に示すように、図１で示した主光線が、走査レンズ５の第２面５ｂで反射し、次に第１面５ａで反射し、感光体７上に収束した場合（このような状態を本発明では、回転多面鏡４の反射面上で光束が反射する位置と、光スポットの集光位置の関係が、光学面の反射によって共役と呼ぶ）、ゴースト像が形成される。特に走査レンズ５に、図１、図２に示したような両凸レンズを用いた場合、反射による合成パワーは必ず正になるので、この共役関係が成立しやすい。
各ビームのエネルギーは、前述したように各面の反射率を４％とすれば、０．１６％である。しかし、このゴースト像は、本来感光体上に（主走査方向に）形成する１列の光スポット列の、スポット数分だけ同じ位置にゴースト像を形成するため、前記の０．１６％が重畳されたエネルギーのゴースト像であると考えられる。

ただし、実際には近年の走査レンズの主走査断面形状は非球面あるいは自由曲面であるため、また光線収差の観点からも、回転多面鏡４の反射位置と被走査面７が共役であっても、図２のように被走査面中心から外れた光束（光軸外の光束）が、光軸近辺の光束と同じ位置に収束する可能性は低く、図３のように光軸近辺の光束だけが収束すると考えられる。この場合、図３の走査レンズ５の第１面５ａは非球面とした。

光軸近辺の光束だけが収束するにせよ、近年の１２００ｄｐｉ（dots per inch）、２４００ｄｐｉといった高精細な画像形成装置には、相当数のスポットがほぼ同じ位置に形成されることになる。このゴースト光の強度と、強度が強い範囲の関係を示したのが前述の解決手段の第１乃至第４の手段で示した条件式である。

通常、ガウシアン分布のレーザービームをレンズで絞った場合に、光軸上のビーム許容深度は以下のように定めることができる。まず、ビームが絞られる位置周辺でのビームスポット径ωは、下記の式３で表される。

ここで、λはビーム波長、ω0はビームウエスト、Ｘはビームウエスト位置から所定のビームスポット径（ω）となる位置までの距離を表している。また、ビーム径の定義はビームプロファイルの１／ｅ²の強度の径を表している。ここで、ビームウエストω0に対して許容できるビーム径をωgとすると、そのビーム径を許容する深度ΔＸは、式３においてω＝ωg、Ｘ＝ΔＸとおくことができて、下記の式４で表すことができる。

式４で、(ωg/ω0)は、ビーム径変化の割合であり、同時にこの逆数の２乗がビーム中心強度変化の割合である。

式２は、反射面４％の面で２回反射（エネルギーが元のビームの０．００１６倍）したゴースト像で、ビームウエスト位置からΔＸ離れた位置（光強度ω0／ωg）で、主走査方向の解像度分だけ同じ位置にゴースト像を形成した時のエネルギーが、元のビームの４％以上になることを、特にゴーストが問題となる構成としたものである。ここで、ω0は反射面で２回反射し被走査面に達するゴースト光のビームウエストを示し、ωgはこのビームウエストの位置からΔＸ離れた位置でのビームスポット径を表し、前記ゴースト光のビームウエストの位置で、ゴースト光の光スポットの中心強度は最も強くなる。通常問題となるゴースト像のエネルギーは、ゴースト像を形成する光ビームのエネルギーや感光体の材料によって変わるので一概に言えないが、従来の１回反射によるゴースト像の問題を鑑みると、少なくとも４％以上のエネルギーがある場合には注意が必要であろう。

さて、上記の式１は、上記の式２から、
０．００１６×(ω0／ωg)²×Ｄpi≧０．０４
↓
０．００１６×Ｄpi／０．０４≧(ωg／ω0)^２
↓
０．０４×Ｄpi≧(ωg／ω0)² （式５）
という関係式を導きだし、式５を式４に代入して導きだしたものである。

さて、このゴースト像が問題となる範囲だが、設計値が手元にあればそこから調査するか、実験によって光スポット位置を調べる方法が良いと考えられる。しかし、画像形成装置の構成上、実験で調べにくいのであれば、図３に示したような光軸近辺の形状を測定することで調べても良い。このとき、光軸近辺とは光軸から±５ｍｍ程度の範囲を調べれば十分であろう。

このような方法で問題のある面を特定した後は、問題のある特定の２面のうち、１あるいは２面にだけ減反射コーティングを施すことで、ゴースト像のエネルギーは４％未満になる。この方法は特にレンズ枚数が増えた時に、全レンズに減反射コーティングを施す必要がなく、低コスト化に貢献する。また、光走査装置のレイアウトで、上記の式１の条件を避ける必要がなくなるので、設計の自由度の向上に貢献することができる。

また、コーティング以外の手法として、特許文献２に記載のような微細構造体を光学面に設けても問題無い。
本発明を用いることで、特許文献３のような光学部品のレイアウトへの制約が無くなる。
また、本発明を用いることで、特許文献４のような特殊部材を用いる必要も無い。

その他の方法としては、ゴースト像の光スポットが、感光体上で副走査方向には収束せずに拡がるようにしてあげることで、ゴースト像の光強度を弱めることができる。これを実施するには、少なくとも前記特定の２面の合成パワーが０以上であることが望ましい。
ここで、図４に図２の走査光学系の副走査断面形状を示す。走査レンズ５の副走査断面形状が両凸なので、走査レンズ５は副走査断面にて正のパワーを有する。図４では、通常のビームスポットを形成する光路を実線で示した。
図４に示す副走査断面では、通常では、回転多面鏡の偏向反射面による反射の位置と感光体７が共役に設定されているので、正のパワーを持つ走査レンズ５を透過すると、光束は感光体上に収束する。よって、合計パワーが０以上の２面で反射すると、感光体よりも手前で一度収束し、その後、発散する。
これが図９（Ａ）に示す走査光学系の第２走査レンズ６のような、第１面６ａが負のパワーを持つ反射面を経由すると、通常の光路に比べ、反射によって回転多面鏡４から収束点までの光路長が伸びたのに、負のパワーによって回転多面鏡４から収束点までの距離も伸びるため収束する可能性がある。

その他には、有効径外を荒らす方法もある。例えば図９（Ｂ）に示すように、走査レンズ（第１走査レンズ）５の太線の領域を荒したり、黒く塗装するなどすれば、例え感光体上でゴースト光が収束したとしても、ずいぶんエネルギ−を弱めることができる。

また、光源１を回転することで、レーザービームの偏光方向を変えて、第３光学系内での光学面での反射率を変えることができる。これによってゴースト光を弱めることが可能になるため、光源１は例えば図２の光源から出ている矢印（光出射方向）を軸に回転可能な構成とすることが望ましい。
また、光源１にレーザーダイオードアレイ（ＬＤＡ）を用いることにより、高速化・高密度化が実現できる。その際、感光体面上で所望の副走査ビームピッチを出すためには、ＬＤＡを傾ける必要があり、その際、偏光方向は主走査方向に平行に近くなり、上記と同様の効果を出すことができる。勿論、光源として面発光ＬＤ（ＶＣＳＥＬ）を用いても良い。

以上に述べたコーティング以外の手法を用いることで、減反射コーティングを施さなくてもゴースト光の問題を解決できる可能性がある（勿論、幾つかの方法を併用すればより効果的である）。

［実施例１］
以下、本発明の光走査装置のより具体的な実施例を説明する。
図５は本発明の第１の実施例を示す光走査装置の概略構成図である。
この光走査装置は、光源１であるレーザーダイオード（以後ＬＤ）、ＬＤ１からの発散光束を平行光束にするカップリングレンズ２、図５の紙面垂直方向に広がる光を回転多面鏡４の反射面上に収束するシリンダレンズ３、光偏向器である回転多面鏡４、ｆθレンズである走査レンズ５、被走査面である感光体７からなる。なお、本光走査装置を画像形成装置に載せれば、感光体の光潜像を現像装置にて現像し、転写紙等の転写媒体に転写後に定着することで画像を得ることができる（画像形成装置の構成例については後述する）。
図５にて一点鎖線で示すように、実際には太さを持った光束が回転多面鏡４にて反射され、走査レンズ５で感光体７に収束される。回転多面鏡４の回転によって、この収束光束は感光体上を主走査方向に走査する。

図６は、図５に示す光走査装置の走査光学系で、ゴースト光の収束具合をわかりやすく示すために、光束の主光線のみを描いた図である。
図６に示すように、走査レンズ５の第２面５ｂで、光束は通常、屈折されて感光体７に向かうが、一部反射し（反射光量はフレネルの法則に従う）、走査レンズ５の第１面５ａに向かう。走査レンズ５の第１面５ａで反射した光は、第１面５ａと第２面５ｂの反射によって「回転多面鏡４の反射位置」と「感光体（被走査面）７」が共役の関係になっていると、被走査面中央（図の感光体の主走査方向中心）に向かう。

この走査レンズ５の屈折率を１．５とすると、各面の反射率最大は４％なので、各ビームのゴースト像の感光体上の照度は、通常の光スポットに比較して０．１６％程度である。しかし、これが感光体７を一列走査するスポット分だけ同じ位置にゴースト像が形成されるので、感光体上の照度は重畳され、ゴースト像が顕著に表れる。

この光走査装置の主走査方向の解像度を１２００ｄｐｉとすると、１インチ（２．５４ｃｍ）当たり最大１２００個の光スポットが感光体７に形成されるので、１走査で感光体上に光スポットを形成する範囲を３０ｃｍとすると、最大で、
１２００×３０／２．５４≒１４１７３個
のゴースト像が、同じ位置に形成されることになる。これが２４００ｄｐｉの場合、その倍の２８３４６個のゴースト像が同じ位置に形成されることになる。（実際には光線収差があるので、同じ位置に打ち込まれることはありえないが、解像度とゴースト像の照度の関係を考える目安となる。）

実施例１では、例えば走査レンズ５の第２面５ｂに減反射コーティングを施すことで、第２面の反射率を例えば０．１％まで落とすことで、ゴースト像１個の光エネルギーを、通常の光スポットに対して、０．００４％（０．００１×０．０４）まで落とすことが可能となり、大変効果的である。
勿論、走査レンズ５の第１面５ａ、第２面５ｂの両方に減反射コーティングを設けて、ゴースト像１個の光エネルギーを、通常の光スポットに対して、０．０００１％（０．００１×０．００１）まで落とせば、顕著なゴースト像が発生する可能性はほとんど無くなる。
また、前述の第１の手段に記載の式１からゴースト像の強度が強い範囲を求め、コーティングや微細構造を光学面に施す必要がなければ、実施しない方がコストダウンに貢献する。

さて、本実施例では屈折率１．５としたが、実際に現在走査レンズで使用されるプラスチックレンズの屈折率は１．５８程度である。このときの光学面の反射率は５．１％程度である。このとき、前述の説明と同様に、式１と式２を組み立てると、
式２は以下の形になる。

よって式１は以下の形になる。

このように、走査レンズなどの光学部材の、屈折率による反射率の変化を鑑み、式１と式２を拡張したのが、下記の式１’と式２’になる。

ただし、ｎ1とｎ2は、前記特定の２面の、各面での前後の媒質の屈折率を示し、Ｒ1とＲ2はそれぞれの面での反射率を示す。
例えば、実施例１の走査レンズ５の場合であれば、走査レンズの各面についてｎ1は空気（ｎ1＝１）または屈折率１．５の媒質、ｎ2も同様である。
また、屈折率測定が困難であれば、Ｒを直接測定しても問題ない。

［実施例２］
次に、実施例２は実施例１の構成で、第３光学系である走査レンズを２枚構成にしたものである。なお、レイアウトによっては第１走査レンズと第２走査レンズの間、第２走査レンズと感光体の間に折り返しミラー（図示せず）を入れて光走査装置全体を小型化することは当然問題無い。
実施例２の具体的な構成を図７に示す。回転多面鏡側の走査レンズ５を第１走査レンズ、感光体側の走査レンズ６を第２走査レンズとする。第２走査レンズ６の第１面６ａは自由曲面とする。また、実施例１と同様に実際には一点鎖線で示す太い光束が回転多面鏡４を反射して感光体上に収束されるが、ゴースト像の様子を示す図８ではゴースト光の経路が見やすいように、主光線だけを示す。

図８に示すように、第２走査レンズ６の第１面６ａで１回目の反射、第１走査レンズ５の第１面５ａで２回目の反射によって、被走査面中央にゴースト像が形成される。
上述したように第２走査レンズ６の第１面６ａが自由曲面なので、光軸の近傍で回転多面鏡４の反射面と感光体７が共役になっていても、図８で第１走査レンズ５の周辺を透過する光線は、第１走査レンズ５の第１面５ａで反射しても感光体７に向かわず、あらぬ方向に進む。
なお、実施例２も実施例１と同様に、主走査方向の解像度とゴースト像の（重畳された）照度はほぼ比例する。

実施例２では、走査レンズが２枚あるので、コーティングできる面は４面ある。しかし、第１走査レンズ５の第１面５ａに減反射コーティングを施すことで、ゴースト像１個の光エネルギーを落とすことができるので、最小限のコーティング面数で顕著なゴーストが発生する可能性を落とすことができる。勿論、第１走査レンズ５の第１面５ａと第２走査レンズ６の第１面６ａの両方にコーティングを施すことで、さらにゴーストが発生する可能性を下げることもできる。
なお、前述の第１１の手段に記載のように、２枚以上レンズがあると、第２の手段に記載の特定の２面として、取り得る２面の組み合わせが、１枚のレンズ（１パターンしかない）に比べて増加するので、レンズ枚数が２枚以上の場合には、本発明は特に有効である。

以上、高精細化が進む光走査装置に出易いゴースト（特に両凸レンズを含むものには顕著）について、回転多面鏡４の反射面と感光体（被走査面）７が共役になることに起因するゴーストの影響を「判定」し、「改善」する手段を示した。
これによって試作をすることなくゴーストの問題を予見し、必要最小限の対策で、問題の解決が可能となるので、製品の低コスト化に貢献することができる。
また、本発明によって高精細な走査光学系のレイアウト自由度が高まり、特に、偏心に対して性能劣化の割合が低い両凸レンズ（図２からわかるように、両凸レンズを用いると、この共役タイプのゴーストが出易く、本発明のような判定・改善手法を用いないと高精細な光走査装置には採用しにくい）を採用することができるので、より高画質で小型な光走査装置の構成が期待できる。すなわち、両凸レンズは、正のパワーを各面に振り分けるため、１面での光線の偏角が小さく、第１面と第２面の偏心の影響が小さい。このため、同じパワーでも偏心の効きが弱い両凸レンズを採用することで、走査光学系の小型化が期待できる。

［実施例３］
次に本発明に係る画像形成装置の構成例を説明する。
図１０は本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図であり、レーザープリンタの一例を略示したものである。このレーザープリンタは、像担持体７としてドラム状に形成された光導電性の感光体を有している。感光体７の周囲には、帯電手段としての帯電ローラ１０、現像装置３０、転写手段としての転写ローラ４０、クリーニング装置５０が配備されている。この実施例では、帯電手段として、オゾン発生の少ない接触式の帯電ローラ１０を用いているが、コロナ放電を利用するコロナチャージャを帯電手段として用いることもできる。また、潜像形成手段として、実施例１や実施例２で説明した構成の光走査装置２０が設けられており、帯電ローラ１０と現像装置３０との間で、被走査面である感光体７に対してレーザービームＬＢの光走査による露光を行うようになっている。また、図１０において、符号６０は給紙カセット、符号６１は給紙ローラ、符号６２はレジストローラ、符号６３は定着装置、符号６４は排紙ローラ、符号６５は排紙トレイを示している。

画像形成を行うときは、感光体７が時計回りに等速回転され、その表面が帯電ローラ１０により均一に帯電され、光走査装置２０のレーザービームＬＢによる光書込による露光により静電潜像が形成される。形成された静電潜像は所謂「ネガ潜像」であって画像部が露光されている。この静電潜像は現像装置３０により反転現像され、感光体７上にトナー画像が形成される。転写紙を収納した給紙カセット６０は画像形成装置本体に着脱可能で、図のごとく装着された状態において、収納された転写紙の最上位の１枚が給紙ローラ６１により給紙される。給紙された転写紙は、その先端部をレジストローラ６２に銜えられる。レジストローラ６２は、感光体７上のトナー画像が転写位置へ移動するのにタイミングを合せて転写紙を転写部へ送りこむ。送りこまれた転写紙は、転写部においてトナー画像と重ね合わせられ、転写ローラ４０の作用によりトナー画像を静電転写される。トナー画像を転写された転写紙は定着装置６３でトナー画像を定着されたのち、搬送路を通り、排紙ローラ６４により排紙トレイ６５上に排出される。また、トナー画像が転写された後、感光体７の表面はクリーニング装置５０によりクリーニングされ、残留トナーや紙粉等が除去される。

以上のような構成の画像形成装置では、潜像形成手段として実施例１、２で説明した光走査装置を用いて、感光体７に潜像を形成し、現像装置３０で現像して可視化するので、ゴースト像の影響が無い（または低減された）高画質な画像形成を行うことができる。従って、解像力に優れて高精彩で信頼性の高い画像形成装置を実現することができる。

〔実施例４〕
図１１は本発明の別の実施例を示す画像形成装置の概略構成図であり、この画像形成装置はタンデム型のフルカラー・レーザープリンタの例である。
図１１において、装置下部側には、水平方向に配設された給紙カセット６０から給紙される転写紙（図示されず）を搬送する搬送ベルト４１が設けられている。この搬送ベルト４１は複数のローラ４２、４３に張架されており、搬送ベルト４１の上部には、像担持体であるイエロー（Ｙ）用の感光体７Ｙ、マゼンタ（Ｍ）用の感光体７Ｍ、シアン（Ｃ）用の感光体７Ｃ、及びブラック（Ｋ）用の感光体７Ｋが搬送方向上流側から順に等間隔で配設されている。なお、以下において、符号中のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋでイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを区別する。

像担持体である感光体７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋは全て同一径に形成され、その周囲に、電子写真プロセスに従い画像形成を行うプロセス部材が順に配設されている。イエロー用の感光体３Ｙを例に採れば、帯電手段としての帯電チャージャ１０Ｙ、光走査装置２０Ｙ、現像装置３０Ｙ、転写手段としての転写チャージャ４０Ｙ、クリーニング装置５０Ｙ等が順に配設されている。他の感光体７Ｍ、７Ｃ、７Ｋについても同様である。
すなわち、この画像形成装置は、感光体７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを各色毎に設定された被走査面とするものであり、各々に対して光走査装置２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋが１対１の対応関係で設けられている。

これら光走査装置は、それぞれが実施例１や実施例２で説明したような構成を有するものを独立に用いることもできるし、あるいは光偏向器（回転多面鏡）４を共用し、各走査光学系における走査レンズ５を感光体７Ｍと７Ｙの光走査に共用するとともに、別の走査レンズ５を感光体７Ｋ、７Ｃの光走査に共有するものとすることもできる。

搬送ベルト４１の周囲には、感光体７Ｙよりも上流側に位置させてレジストローラ６２と、ベルト帯電チャージャ４４が設けられ、感光体７Ｋよりも下流側に位置させてベルト分離チャージャ４５、除電チャージャ４６、ベルトクリーニング装置４７等が設けられている。ベルト分離チャージャ４５よりも搬送方向下流側には定着装置６３が設けられ、排紙トレイ６５に向けて排紙ローラ６４で結ばれている。

このような構成の画像形成装置において、例えば、フルカラーモード時であれば、各感光体７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに対し、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ各色の画像信号に基づき各光走査装置２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋによる光走査で静電潜像が形成される。これら静電潜像は対応する現像装置３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋの各色のトナーで現像されてトナー画像となり、搬送ベルト４１上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に順次転写されることにより重ね合わせられる。この転写紙上に重ね合わせて転写された４色のトナー画像は、定着装置６３によりフルカラー画像として定着され、定着後の転写紙は、排紙ローラ６４で排紙トレイ６５上に排紙される。

以上のような構成、動作の画像形成装置に、実施例１や実施例２で説明した構成の光走査装置を用いることにより、ゴースト像の影響が無い（または低減された）高画質な画像形成を行うことができ、高精細なフルカラー画像を形成することができる画像形成装置を実現することができる。

２回反射によるゴースト像が問題となる光走査装置の走査光学系の構成例を示す図である。 図１に示す走査光学系で、ゴースト像が形成される例を示す図である。 図１に示す走査光学系で、走査レンズの第１面を非球面とした場合の例を示す図である。 図２の走査光学系の副走査断面形状を示す図である。 本発明の第１の実施例を示す光走査装置の概略構成図である。 図５に示す光走査装置の走査光学系で、ゴースト光の収束具合をわかりやすく示すために、光束の主光線のみを描いた図である。 本発明の第２の実施例を示す光走査装置の概略構成図である。 図７に示す光走査装置の走査光学系で、ゴースト光の収束具合をわかりやすく示すために、光束の主光線のみを描いた図である。 （Ａ）は図８の走査光学系の副走査断面形状を示す図であり、（Ｂ）は走査レンズの有効径外の領域を示す図である。 本発明の一実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。 本発明の別の実施例を示す画像形成装置の概略構成図である。

符号の説明

１：光源
２：カップリングレンズ（第１光学系）
３：シリンダレンズ（第２光学系）
４：ポリゴンミラー（光偏向器）
５：走査レンズ（第１走査レンズ）
５ａ：第１面
５ｂ：第２面
６：第２走査レンズ
６ａ：第１面
６ｂ：第２面
７：感光体（被走査面）
７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋ：感光体（像担持体）
１０：帯電ローラ（帯電手段）
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ：帯電チャージャ（帯電手段）
２０：光走査装置
２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ：光走査装置
３０：現像装置
３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ：現像装置
４０：転写ローラ（転写手段）
４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ：転写チャージャ（転写手段）
４１：搬送ベルト
４２、４３：ローラ
４４：ベルト帯電チャージャ
４５：ベルト分離チャージャ
４６：除電チャージャ
４７：ベルトクリーニング装置
５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋ：クリーニング装置
６０：給紙カセット
６１：給紙ローラ
６２：レジストローラ
６３：定着装置
６４：排紙ローラ
６５：排紙トレイ

Claims (12)

1. 光束を放射する１あるいは複数の光源と、
   この光源からの光束をカップリングする第１光学系と、
   該第１光学系からの光束を主走査方向に長く略線状に集光する第２光学系と、
   前記略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、この偏向反射面により光束を偏向する回転多面鏡と、
   被走査面と、
   １または複数のレンズを有し、前記回転多面鏡による偏向光束を前記被走査面上に光スポットとして集光する第３光学系を有する光走査装置において、
   前記第３光学系内のレンズの光学面で、通常の光スポット集光においては屈折面として作用する面のうち、異なる２面からの１回ずつの反射による反射光は、以下の条件（式１、式２)を満足し、複数像高における前記反射光が前記被走査面上の同じ位置に集まり、前記被走査面はビームウエスト位置から±ΔＸの範囲に位置し、前記異なる２面のうち、１または２面に減反射コーティングを施すことを特徴とする光走査装置。
   

   

   ここで、λは波長、Ｄpiは主走査方向の画素密度、ω0は前記異なる２面からの１回ずつの反射による反射光の光束のビームウエスト位置でのビームスポット径、ΔＸは前記ビームウエスト位置から許容ビーム径となる位置までの距離を示す。
   かつ前記異なる２面からの１回ずつの反射による反射光の光束のビームウエスト位置でのビームスポット径ω0と、前記ビームウエスト位置から許容ビーム径となる位置までの距離ΔＸでのビームスポット径ωg について、以下の条件式が成立する。
   

   
2. 光束を放射する１あるいは複数の光源と、
   この光源からの光束をカップリングする第１光学系と、
   該第１光学系からの光束を主走査方向に長く略線状に集光する第２光学系と、
   前記略線状の集光部の近傍に偏向反射面を有し、この偏向反射面により光束を偏向する回転多面鏡と、
   被走査面と、
   １または複数のレンズを有し、前記回転多面鏡による偏向光束を前記被走査面上に光スポットとして集光する第３光学系を有する光走査装置において、
   前記第３光学系内のレンズの光学面で、通常の光スポットの集光においては屈折面として作用する面のうち、異なる２面からの１回ずつの反射による反射光は、以下の条件（式１’、式２’）を満足し、複数像高における前記反射光が前記被走査面上の同じ位置に集まり、前記被走査面はビームウエスト位置から±ΔＸの範囲に位置し、前記異なる２面のうち、１または２面に減反射コーティングを施すことを特徴とする光走査装置。
   

   

   ここで、λは波長、Ｄpiは主走査方向の画素密度、ω0は前記異なる２面からの１回ずつの反射による反射光の光束のビームウエスト位置でのビームスポット径、ΔＸは前記ビームウエスト位置から許容ビーム径となる位置までの距離を示す。
   また、ｎ1とｎ2は、前記異なる２面の、各面での前後の媒質の屈折率を示し、Ｒ1とＲ2はそれぞれの面での反射率を示す。
   かつ前記異なる２面からの１回ずつの反射による反射光の光束のビームウエスト位置でのビームスポット径ω0と、前記ビームウエスト位置から許容ビーム径となる位置までの距離ΔＸでのビームスポット径ωg について、以下の条件式が成立する。
   

   
3. 請求項１または２に記載の光走査装置において、
   前記第３光学系は、主走査断面形状が両凸面のレンズを少なくとも１つ有することを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記第３光学系の副走査断面において、前記特定の２面の反射による合成屈折力は、以下の条件を満足することを特徴とする光走査装置。
   （特定の２面の反射による合成屈折力）≧０
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記減反射コーティングの代わりに、減反射機能を有する微細構造体を２次元的に設けることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記第３光学系内のレンズは、有効径外の表面を荒したことを特徴とする光走査装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記第３光学系内のレンズは、有効径外の表面に減反射効果を有する塗装を施すことを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記光源は光出射方向を軸に回転調整可能であることを特徴とする光走査装置。
9. 請求項１乃至８のいずれか１項に記載の光走査装置において、
   前記第３光学系は、２枚以上のレンズと、複数の平面ミラーからなることを特徴とする光走査装置。
10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の光走査装置において、
    前記第３光学系内の少なくとも１つのレンズは、主走査断面形状が非円弧な面を有することを特徴とする光走査装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の光走査装置において、
    前記第３光学系内の少なくとも１つのレンズは、主走査断面形状が自由曲面である面を有することを特徴とする光走査装置。
12. 請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の光走査装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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