(57)【要約】【課題】  ポリゴンミラーの面倒れなどにより走査レンズの各レンズ面上での光束の位置がずれた場合にも、安定して小さな光スポットを得ることができる光走査装置を提供する。【解決手段】  光源から発する光束を、偏向反射面を有する光偏向手段６により偏向させ、これを走査結像光学系７、８により走査面９上に光スポットとして集光させて光走査を行う光走査装置において、走査結像光学系７、８の副走査光束幅を規制する副走査光束幅規制手段１０を設けた。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から発する光束を、偏向反射面を有する光偏向手段により偏向させ、これを走査結像光学系により走査面上に光スポットとして集光させて光走査を行う光走査装置において、走査結像光学系の副走査光束幅を規制する副走査光束幅規制手段を設けたことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
副走査光束幅規制手段の規制する光束幅が主走査方向に異なることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
副走査光束幅規制手段が、副走査方向の中央部で透過率が高く、周辺部で透過率が低い光強度分布を有することを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項４】
偏向反射面を有する光偏向手段により偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させる走査結像光学系において、少なくとも１つの走査レンズに、副走査方向有効範囲外の光透過率を減衰させる透過光減衰手段を付加したことを特徴とする走査結像光学系。
【請求項５】
透過光減衰手段が、光透過率の低いシート状物を有効範囲外の所定の位置に接着または粘着させたものであることを特徴とする請求項４記載の走査結像光学系。
【請求項６】
透過光減衰手段が、有効範囲外に光透過率の低い液体または粘性体を塗布したものであることを特徴とする請求項４記載の走査結像光学系。
【請求項７】
透過光減衰手段が、有効範囲外に溶剤を塗布して白濁を含む表面不良を起こさせたものであることを特徴とする請求項４記載の走査結像光学系。
【請求項８】
透過光減衰手段が、有効範囲外の表面粗さを大きくして、光透過率を減衰させたものであることを特徴とする請求項４記載の走査結像光学系。
【請求項９】
透過光減衰手段が、有効範囲内をマスクして有効範囲外に金属など反射率の高い物質を蒸着させたものであることを特徴とする請求項４記載の走査結像光学系。
【請求項１０】
請求項４ないし９のいずれか記載の走査結像光学系を用いたことを特徴とする光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置に適用される光走査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタやデジタル複写機などの画像形成装置などに使用する光走査装置においては、高精度かつ低コストの光学素子の要求が強く、これを実現するために高精度に加工された金型を用いて射出成形などで作成したプラスチック光学素子が利用される。
図３は一般的な光走査装置の概略図である。ここで、以降は紙面縦方向を主走査方向、横方向を光軸方向、紙面に直交する方向を副走査方向と呼ぶ。レーザダイオード（ＬＤ）光源１から出射した光束は、コリメータレンズ２を透過して略平行光になり、アパーチャ３で不要な光束をカットした後シリンドリカルレンズ４で副走査方向のみ収束光となり、折り返しミラー５を経てポリゴンミラー６の反射面近傍で主走査方向に長い線上に結像する。ポリゴンミラー６からの反射光束は、第１の走査レンズ７と第２の走査レンズ８からなる走査結像光学系によって収束光となり像面９近傍に結像する。
図４はポリゴンミラーから像面までを、主走査方向に直交する断面で示した図である。図４（ａ）はポリゴンミラー６の反射面に傾きが無い場合、図４（ｂ）はこれが傾いた場合を示す。ポリゴンミラー６の反射面と像面９は共役の関係にあり、ポリゴンミラー６の任意の反射面に多少の傾き誤差が加わっても像面９でのスポット位置は変わらない。これを面倒れ補正光学系と呼ぶ。このため、第１および第２の走査レンズ７、８の有効範囲は実際の光束幅より広いものとなっている。
ここで、ポリゴンミラー６には通常４〜１２面の反射面があるが、各反射面はそれぞれ独立して副走査方向の傾き誤差がある。よって光束の反射角にばらつきがある現象、いわゆる面倒れと称される問題がある。したがって、第１および第２の走査レンズ７、８透過時の光束は副走査方向に少しずつ異なった位置を透過する。
例えば、特許文献１には、レンズ面の形状誤差にともなう光スポットのサイドローブの影響を低減するために、中央部で光透過率が高く、周辺部で低い強度分布変更手段を備える技術が開示されている。
又、例えば、特許文献２には、安定して小さな光スポットを得る走査結像光学系を得るために、副非円弧で波面収差が０．１λ以内とする技術が開示されている。
【特許文献１】特開平９−８０３３３号公報
【特許文献２】特開２０００−１７１７３９公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、レーザプリンタやデジタル複写機の高密度化が進み、光走査装置に対して像面でのスポット径を安定して小さくすることが望まれており、走査結像光学系の各レンズ面も高い形状精度が要求される。上述した特許文献２では、安定して小さな光スポットを実現するために、少なくとも１つのレンズ面が副非円弧で、波面収差が０．１λ（λは使用波長）以下とすることが示されている。レンズ面の波面収差が大きいと、像面でのスポット径が増大したりサイドローブが増大して、安定して小さな光スポットを得られない。
ここで、走査レンズの副走査設計形状に非円弧を用いる場合、一般的にはプラスチックを用いて射出成形加工で作成される。上述の波面収差を形状精度に換算すると、プラスチックの屈折率を約１．５、光源の波長が約７８０ｎｍとすると、形状誤差はおおむね１５０ｎｍ以下であることが望まれる。
しかし、成形加工でレンズ面形状を転写するための鏡面駒の加工においても、成形工程においても、作成したレンズ面を上述の精度で安定して作成するのは難しい。鏡面駒の加工においては、主に研磨工程において周辺部で大きな形状誤差を生じやすい。また成形工程においても中央部と周辺部で成形収縮量に差があるため、周辺部でより大きな形状誤差を生じやすい。
このように副走査方向で中央部と周辺部で形状精度に差がある場合、上述のポリゴンミラーの面倒れによって走査レンズ上での光束の副走査方向の透過位置がずれた場合、波面収差の大きさ及び形が変化する。波面収差にともなうスポットの変化は、波面収差の大きさとともに形に大きく依存する。波面収差はその形から球面収差やコマ収差などの成分に分けられ、それぞれの成分はスポット径の太りやサイドローブの増大へおよぼす影響も大きく違う。
したがって、各反射面の傾き誤差に依存してレンズ面透過時の位置がずれ、波面収差の大きさ及び形が変わって、その結果スポット径の太りやサイドローブの大きさが変化し、安定して小さな光スポットを得ることができない。
ここで、副走査スポット径を安定させるために、任意の主走査位置で像面における開口数（開口と焦点距離の比）を一定にすると良い。以下に、レーザ光束を無収差に近いレンズで収束させたときのスポット径は、レーザの波長λ、レンズの焦点距離ｆ、レンズの開口ａから、おおむね以下の式で示される。
2006003566.tif 000003
したがって、像面で、主走査方向に全ての位置で安定したスポット径を得るためには、焦点距離に合わせて開口である副走査有効範囲を調整すると良い。
また、副走査光スポットを安定させるために、光束の光強度分布は中央部で強く、周辺部で弱い分布になっていると良い。上述した特開平９−８０３３３号公報に、ガウシアン分布に近い光強度分布の光束が走査レンズの形状誤差による波面収差にともなうサイドローブの増大の影響を受けにくい走査結像光学系として、上述のアパーチャが中心部の透過率が高く、光軸から離れるに従い透過率が小さくなるような強度分布変更手段を備えた走査結像光学系が開示されている。しかし、ポリゴンミラーの反射面の傾き誤差により、レンズ面の透過位置がずれることは考慮されていない。
本発明は、ポリゴンミラーの面倒れなどにより走査レンズの各レンズ面上での光束の位置がずれた場合にも、安定して小さな光スポットを得ることができる光走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光源から発する光束を、偏向反射面を有する光偏向手段により偏向させ、これを走査結像光学系により走査面上に光スポットとして集光させて光走査を行う光走査装置において、走査結像光学系の副走査光束幅を規制する副走査光束幅規制手段を設けた光走査装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明は、副走査光束幅規制手段の規制する光束幅が主走査方向に異なる請求項１記載の光走査装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明は、副走査光束幅規制手段が、副走査方向の中央部で透過率が高く、周辺部で透過率が低い光強度分布を有する請求項１または２記載の光走査装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明は、偏向反射面を有する光偏向手段により偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させる走査結像光学系において、少なくとも１つの走査レンズに、副走査方向有効範囲外の光透過率を減衰させる透過光減衰手段を付加した走査結像光学系を最も主要な特徴とする。
請求項５記載の発明は、透過光減衰手段が、光透過率の低いシート状物を有効範囲外の所定の位置に接着または粘着させたものである請求項４記載の走査結像光学系を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明は、透過光減衰手段が、有効範囲外に光透過率の低い液体または粘性体を塗布したものである請求項４記載の走査結像光学系を主要な特徴とする。
請求項７記載の発明は、透過光減衰手段が、有効範囲外に溶剤を塗布して白濁を含む表面不良を起こさせたものである請求項４記載の走査結像光学系を主要な特徴とする。
請求項８記載の発明は、透過光減衰手段が、有効範囲外の表面粗さを大きくして、光透過率を減衰させたものである請求項４記載の走査結像光学系を主要な特徴とする。
請求項９記載の発明は、透過光減衰手段が、有効範囲内をマスクして有効範囲外に金属など反射率の高い物質を蒸着させたものである請求項４記載の走査結像光学系を主要な特徴とする。
請求項１０記載の発明は、請求項４ないし９のいずれか記載の走査結像光学系を用いた光走査装置を最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明は、光源から発する光束を、偏向反射面を有する光偏向手段により偏向させ、これを走査結像光学系により走査面上に光スポットとして集光させて光走査を行う光走査装置において、走査結像光学系の副走査光束幅を規制する副走査光束幅規制手段を設けたことで、また、偏向反射面を有する光偏向手段により偏向された光束を被走査面上に光スポットとして集光させる走査結像光学系において、少なくとも１つの走査レンズに、副走査方向有効範囲外の光透過率を減衰させる透過光減衰手段を付加したことで、所期の目的を達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の実施の形態を図面にしたがって説明する。なお従来例と同一個所には同一符号を付す。
図１は本発明の第１の実施形態に係る光走査装置の要部構成図である。第１の走査レンズ７と第２の走査レンズ８の間に副走査方向の光束を制限するスリット（副走査光束幅制限手段）１０を付加する。スリット１０の幅はレンズ面の有効幅を光束が透過するように設定される。また、上述のアパーチャ３（図３参照）の開口を少し広げ、スリット１０に到達する光束がスリット１０の幅より大きくなるように調節する。
付加したスリット１０が絞りの役割を果たし、図１（ａ）に示すポリゴンミラー６の反射面が傾いていない場合と、図１（ｂ）に示すポリゴンミラー６の反射面に傾き誤差がある場合の両方で、各レンズ面の有効範囲全域を常に光束が透過する。したがってポリゴンミラー６の反射面の傾き誤差などが生じても、透過光束の波面収差は変化しない。
ここで、スリット１０の幅（スリットが規制する光束幅）は、主走査方向にしたがって変化すると良い。スリット１０の幅は、任意の主走査方向において副走査断面内での開口数（アパーチャ径と焦点距離の比）を一定にするように決めるのが良い。
また、スリット１０の有効範囲内は、透過率が中央部で高く、周辺部で低くなるような光強度分布を有しているとなお良い。具体的には、副走査中央部が透過率が高く、周辺部で透過率が低い可変濃度の強度分布変更フィルタである。
光走査装置に用いるレーザ光源は、伝播中の光束の強度分布がガウシアン分布に近い方が、光スポットのサイドローブが小さくなることが一般に知られている。したがって透過率に分布を持たせることで、レンズ面の波面収差にともなうサイドローブの増大の影響を小さくすることができる。
【０００７】
図２は本発明の第２の実施形態に係る光走査装置の要部構成図である。第２の走査レンズ８のレンズ面上に有効範囲外の光透過率を減衰させる光束幅制限手段（透過光減衰手段）１１を付加する。
具体的には、レーザ光に対する反射率または吸収率を高めて光透過率を低くしたシート状の部材の片面に接着剤または粘着剤を塗布したシール状のものをレンズ面の副走査周辺部に貼り付けると良い。また、レンズ面の有効範囲外に、光透過率の低いインクなどの液体または粘性体を塗布すると良い。
また、レンズ面の有効範囲外に溶剤などを塗布してプラスチックを白濁させるなどの表面不良を発生させてレーザ光を乱反射させ、透過率を減衰させたものでも良い。
また、予め成形加工でレンズ面形状を転写させる鏡面駒の有効範囲外の表面粗さを大きくすることにより、成形加工でレンズ面に転写され、有効範囲外のレンズ面の表面粗さが大きくなることで、有効範囲外の透過率を減衰させても良い。
また、走査レンズの有効範囲をマスクして、有効範囲内をマスクしつつ、有効範囲外のレンズ面にアルミなどの金属を蒸着することで、有効範囲以外の反射率を高め透過率を減衰させても良い。
上述のように、走査結像光学系のうち１つのレンズ面に、有効範囲外の透過率を低くする光束幅制限手段を付加したレンズを採用し、上述のようにアパーチャの開口を調整することで、第１の実施形態と同等の機能を有した光走査装置が実現できる。
本発明により、各レンズ面の中央部と周辺部で形状精度に差があっても、透過光束の波面収差は変化しないので、ポリゴンミラーの面倒れなどの影響を受けにくい。したがって安定して小さな光スポットを得ることが可能となる。
また、主走査方向全ての位置で、焦点距離と開口の関係を一定に保つことにより、より安定して小さな光スポットを得ることが可能となる。
また、波面収差のおよぼすビーム径の太りやサイドローブの増大の影響を小さくして、より安定して小さな光スポットを得ることが可能となる。
また、レンズ面上に光束幅制限手段を付加することで、レンズと光束幅制限手段の相対的位置誤差をほぼ０とすることができるので、組立て時の位置誤差や振動の影響を受けることが無く、より安定して小さな光スポットを得ることが可能となる。
【０００８】
また、シール状の部材を接着または粘着させて取り付けることにより、簡易な工程でレンズ面上に光束幅制限手段を付加することが可能となり、より安価に安定して小さな光スポットを得ることができる。また、表面に金属を蒸着した反射率の高いフィルムなどを用いることで、光束幅制限手段での光エネルギーの吸収を少なくし、レンズの温度上昇を少なくすることで、より安定して小さな光スポットを得ることが可能となる。
また、光透過率の低いインクなどを有効範囲外に塗布することで、簡易な工程でレンズ面上に光束幅制限手段を付加することが可能となり、より安価に安定して小さな光スポットを得ることができる。また、塗布工程は安価に自動化し安いため、より低コストでかかる機能を実現できるので産業上有効である。
また、特にプラスチック成形品において、溶剤などで有効範囲外に積極的に白濁などの表面不良を起こさせることで光束幅制限手段を付加することにより、簡易な工程でレンズ面上に光束幅制限手段を付加することが可能になり、より安価に安定して小さな光スポットを得ることができる。また、白濁などの表面不良は、光を乱反射させるため吸収が少なく、レンズの温度上昇が少ないので、より安定して小さな光スポットを得ることが可能となる。
また、成形工程に用いる鏡面駒を加工することで、レンズ面の有効範囲外の表面粗さを大きし、光を乱反射させ透過率を減衰させることにより、成形工程後に光束幅制限手段を付加する工程を無くし、より安価にかかる機能を実現することが可能となる。
また、有効範囲外に金属などを蒸着させることにより透過率を減衰させるので、一回の蒸着工程で多数のレンズに加工することができ、より安価に安定して小さな光スポットを得ることが可能となる。また、蒸着工程では、透過率に分布を作ることができるので、レンズ面上に、透過率に分布を持つ光束幅制限手段を付加することが可能で、より安定して小さな光スポットを得ることが可能となる。
また、ポリゴンミラーの反射面の傾き誤差による光スポット系の変化にロバストな走査結像光学系を光走査装置に組み込むことにより、安定して小さな光スポットを出力する光走査装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る光走査装置の要部構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る光走査装置の要部構成図。
【図３】一般的な光走査装置の概略図。
【図４】従来例に係る光走査装置の要部構成図。
【符号の説明】
【００１０】
６  ポリゴンミラー（光偏向手段）
７  第１の走査レンズ
８  第２の走査レンズ
９  像面（被走査面）
１０  スリット（副走査光束幅制限手段）
１１  光束幅制限手段（透過光減衰手段）
【図１】
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【図２】
2006003566.tif 000005
【図３】
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【図４】
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