(57)【要約】  【課題】  回転偏向器により入射光を反射偏向させる光走査技術において、当該回転偏向器における反射面にて受ける空気抵抗により生ずるスラスト方向力に起因する悪影響を低減させる技術を提供する。  【解決手段】  ポリゴンミラー３５の回転方向に配列され、ポリゴンミラー３５の回転軸３５ｐに対して傾斜する反射面の内の少なくとも１つの面で受ける空気抵抗により生ずる第１のスラスト方向力の少なくとも一部を、該第１のスラスト方向力を発生させる面とは回転軸３５ｐに対して逆方向に傾斜する面で受ける空気抵抗により生ずる第２のスラスト方向力により相殺させる。  【選択図】  図１
2008191646.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転方向に複数配列された反射面によって入射光束を反射偏向させることにより、該入射光束を所定方向に走査させる回転偏向器であって、前記複数の反射面の内の少なくとも一面が前記回転偏向器の回転軸に対して傾斜している前記回転偏向器と、
前記回転偏向器における前記複数の反射面と一体的に回転可能に支持され、前記回転偏向器の回転軸に対して、前記回転軸に対して傾斜する反射面の内の少なくとも１つの面とは逆方向に傾斜している受風面を有するスラスト方向力相殺部と、
を備えてなる光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記スラスト方向力相殺部は、前記回転偏向器の回転軸に対して傾斜する反射面の内の少なくとも１つの面を前記受風面として有する光走査装置。
【請求項３】
請求項２に記載の光走査装置において、
前記回転偏向器は、前記回転軸に対する傾斜角度が互いに異なる複数の反射面を有し、
前記受風面は、前記複数の反射面の内、前記回転軸に対する傾斜角度が最も大きい面である光走査装置。
【請求項４】
請求項３に記載の光走査装置において、
前記受風面は、前記回転軸に対して、前記複数の反射面の内の前記回転軸に対する傾斜角度が最も大きい反射面とは逆方向に該反射面と同じ角度だけ傾斜している光走査装置。
【請求項５】
請求項３に記載の光走査装置において、
前記複数の反射面は、隣接する反射面間における前記回転軸に対する傾斜角度の角度差が、前記複数の反射面の組み合わせから生じ得る最大の角度差よりも小さくなるような組み合わせで配列されている光走査装置。
【請求項６】
請求項１に記載の光走査装置において、
前記光走査装置は、光源からの光束を複数の感光体それぞれの感光面に対して主走査方向に走査するものであり、
光源からの光を所定の断面形状の光束となるように整形して前記回転偏向器に向けて導くとともに、該回転偏向器の反射面近傍で副走査方向に光束を集光させる偏向前光学系と、
複数の光学素子から構成され、前記回転偏向器における複数の反射面それぞれにより反射偏向される光束を、各反射面に対応する感光体の感光面に導く偏向後光学系とを備え、
前記偏向後光学系は、前記回転偏向器にて反射偏向され前記複数の感光体それぞれに導かれるべき光束に対して、該光束の入射位置に応じて、前記偏向後光学系により前記感光面に導かれる光束が該感光面上において所定の光学特性となるようなパワーを与える共有光学素子を含む光走査装置。
【請求項７】
請求項６に記載の光走査装置において、
所定の光学特性は、光束のビーム径、走査線の曲がり方の度合および走査範囲に対する光束の位置のうち少なくともいずれかである光走査装置。
【請求項８】
請求項６に記載の光走査装置において、
前記偏向後光学系を構成する複数の光学素子の内、前記複数の感光体それぞれに導かれるべき光束が前記主走査方向と直交する副走査方向における互いに異なる入射位置に入射される少なくとも１つの光学素子においては、該光学素子における前記光束の入射面および出射面のうち少なくともいずれかに回折格子が形成されている光走査装置。
【請求項９】
請求項６に記載の光走査装置において、
前記偏向後光学系を構成する複数の光学素子の内、前記光源からの光束が前記主走査方向と直交する副走査方向において前記偏向前光学系の光軸の光路とは異なる入射位置に入射される少なくとも１つの光学素子においては、該光学素子における前記光束の入射面および出射面のうち少なくともいずれかに回折格子が形成されている光走査装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９の内いずれか１項に記載の光走査装置と、
前記光走査装置によって走査される光束により静電潜像が形成される感光体と、
前記感光体上に形成された静電潜像を顕像化させる現像部と
を備えてなる画像形成装置。
【請求項１１】
回転偏向器の回転方向に配列され、該回転偏向器の回転軸に対して傾斜する反射面の内の少なくとも１つの面で受ける空気抵抗により生ずる第１のスラスト方向力の少なくとも一部を、該第１のスラスト方向力を発生させる面とは前記回転軸に対して逆方向に傾斜する面で受ける空気抵抗により生ずる第２のスラスト方向力により相殺させるスラスト方向力相殺方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載のスラスト方向力相殺方法において、
前記回転偏向器の回転軸に対して傾斜する反射面の内の少なくとも１つの面により、該回転偏向器の回転時の空気抵抗による第２のスラスト方向力を発生させるスラスト方向力相殺方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載のスラスト方向力相殺方法において、
前記回転偏向器は、前記回転軸に対する傾斜角度が互いに異なる複数の反射面を有するものであり、
前記複数の反射面の内、前記回転軸に対する傾斜角度が最も大きい面により、該回転偏向器の回転時の空気抵抗による第２のスラスト方向力を発生させるスラスト方向力相殺方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載のスラスト方向力相殺方法において、
前記回転軸に対して、前記複数の反射面の内の前記回転軸に対する傾斜角度が最も大きい反射面とは逆方向に該反射面と同じ角度だけ傾斜している面により、該回転偏向器の回転時の空気抵抗により第２のスラスト方向力を発生させるスラスト方向力相殺方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載のスラスト方向力相殺方法において、
前記複数の反射面は、隣接する反射面間における前記回転軸に対する傾斜角度の角度差が、前記複数の反射面の組み合わせから生じ得る最大の角度差よりも小さくなるような組み合わせで配列されているスラスト方向力相殺方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転偏向器により入射光を反射偏向させる光走査技術に関するものであり、特に、当該回転偏向器における反射面にて受ける空気抵抗により生ずるスラスト方向力の影響を低減させる技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光源からの光束を回転偏向器を用いて複数の感光体それぞれの感光面に対して走査させ、感光体に静電潜像等の画像形成を行う技術が知られる。
【０００３】
上記従来技術では、複数の感光体に対する光ビームの走査を行う回転偏向器における複数の反射面が、回転軸に対して同じ方向に傾斜している。（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２０００−２８４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来技術では、回転偏向器における複数の反射面が回転軸に対して同方向に傾いているため、回転偏向器が回転する際の空気抵抗の影響で、回転軸方向(スラスト方向)のいずれか一方の側に向く偏ったスラスト方向力が発生してしまう。
【０００５】
このような従来の光走査技術では、異なる印字速度に対応するために回転偏向器を複数通りの回転速度で駆動する場合があり、当該回転速度の変動によって軸方向にかかる力が変化してしまう。このようなスラスト方向力の変動は、回転偏向器の軸方向における位置の変動を生じさせ、ひいては光学特性の変動の原因となるおそれがある。
【０００６】
また、このように回転偏向器の回転軸方向における位置が変動する状況においては、当該位置変動が生じた場合でも回転偏向器の反射面の有効反射領域内に光束を入射させるために、回転偏向器の軸方向における反射有効範囲を広く確保する(回転偏向器の回転軸方向におけるサイズを大きくする)必要がある。
【０００７】
このような回転偏向器の反射有効範囲の拡大は、回転偏向器の回転時における風損を増大させ、モータ負荷や騒音を増大させる。
【０００８】
上述のような回転偏向器の回転軸方向における位置変動は、スラスト方向の力に対応可能な軸受け等を採用することにより抑制することができるが、装置が高価になってしまうという問題がある。
【０００９】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、回転偏向器により入射光を反射偏向させる光走査技術において、当該回転偏向器における反射面にて受ける空気抵抗により生ずるスラスト方向力に起因する悪影響を低減させる技術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】
【００１０】
上述した課題を解決するため、本発明の一態様に係る光走査装置は、回転方向に複数配列された反射面によって入射光束を反射偏向させることにより、該入射光束を所定方向に走査させる回転偏向器であって、前記複数の反射面の内の少なくとも一面が前記回転偏向器の回転軸に対して傾斜している前記回転偏向器と、前記回転偏向器における前記複数の反射面と一体的に回転可能に支持され、前記回転偏向器の回転軸に対して、前記回転軸に対して傾斜する反射面の内の少なくとも１つの面とは逆方向に傾斜している受風面を有するスラスト方向力相殺部と、を備えてなることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明の一態様に係る光走査装置は、回転方向に複数配列された反射面によって入射光束を反射偏向させることにより、該入射光束を所定方向に走査させる回転偏向器であって、前記複数の反射面の内の少なくとも一面が前記回転偏向器の回転軸に対して傾斜している前記回転偏向器と、前記回転偏向器における前記複数の反射面と一体的に回転可能に支持され、前記回転軸に対して傾斜する反射面の内の少なくとも１つの面で受ける空気抵抗により生ずるスラスト方向の力とは反対方向の力を空気抵抗により発生させるためのスラスト方向力相殺手段と、を備えてなることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明の一態様に係る画像形成装置は、上述のような構成の光走査装置と、前記光走査装置によって走査される光束により静電潜像が形成される感光体と、前記感光体上に形成された静電潜像を顕像化させる現像部とを備えてなることを特徴とするものである。
【００１３】
また、本発明の一態様に係るスラスト方向力相殺方法は、回転偏向器の回転方向に配列され、該回転偏向器の回転軸に対して傾斜する反射面の内の少なくとも１つの面で受ける空気抵抗により生ずる第１のスラスト方向力の少なくとも一部を、該第１のスラスト方向力を発生させる面とは前記回転軸に対して逆方向に傾斜する面で受ける空気抵抗により生ずる第２のスラスト方向力により相殺させることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上に詳述したように本発明によれば、回転偏向器により入射光を反射偏向させる光走査技術において、当該回転偏向器における反射面にて受ける空気抵抗により生ずるスラスト方向力に起因する悪影響を低減させる技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施の形態による光走査装置を備える画像形成装置の構成例を示す図である。なお、ここでは、本実施の形態による画像形成装置がカラープリンタ装置である例を示すが、これに限られるものではなく、例えばフルカラー複写装置やファクシミリ装置等であってもよいことは言うまでもない。
【００１８】
本実施の形態による画像形成装置１は、画像信号に対応する走査光を生成する光走査装置３と、光走査装置３による走査光により感光体上に形成される静電潜像をトナーにより可視化し、形成されたトナー像を用紙Ｐに転写して出力する画像形成部５とを有している。
【００１９】
用紙Ｐは、用紙保持部７にて保持されている。用紙保持部７は、所定の枚数までのシート状の用紙Ｐを保持可能であり、画像形成部５にてトナー像が形成されるタイミングに合わせて、用紙Ｐを画像形成部５に給紙する。
【００２０】
用紙保持部７と画像形成部５との間には、用紙保持部７から画像形成部５に向けて用紙Ｐを搬送するための搬送路９が設けられている。搬送路９は、画像形成部５において用紙Ｐにトナー像を転写する転写位置を経由し、用紙Ｐに転写されたトナー像を用紙Ｐに定着する定着装置１１まで用紙Ｐを案内する。
【００２１】
画像形成部５は、例えば絶縁性の所定の厚さのフィルムを無端ベルト状に形成してなる転写ベルト１３を有する。なお、転写ベルト１３の材料としては、絶縁フィルムに限られるものではなく、薄い金属シートの表面を樹脂等で保護したものを利用することもできる。
【００２２】
転写ベルト１３は、駆動ローラ１５および従動ローラ１９に巻き架けられており、これらのローラにより所定の張力が与えられている。転写ベルト１３は、駆動ローラ１５が回転駆動されることにより、駆動ローラ１５の軸線に平行な任意の位置が矢印Ａ方向に移動される。換言すると、転写ベルト１３のベルト面は、駆動ローラ１５の外周面が移動される速度で、一方向に循環する。
【００２３】
転写ベルト１３のベルト面が所定の張力が与えられた状態で実質的に平面状に移動される区間には、第１、第２、第３および第４の画像形成ユニット２１、２２、２３および２４が所定の間隔で配列されている。
【００２４】
第１の画像形成ユニット２１、第２の画像形成ユニット２２、第３の画像形成ユニット２３および第４の画像形成ユニット２４は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（ブラック）の色のトナーを収容した現像装置２１Ａ、２２Ａ、２３Ａおよび２４Ａと、各現像装置が現像すべき静電像を保持する感光体ドラム２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ  および２４Ｂとから構成されている。
【００２５】
各画像形成ユニット２１〜２４における感光体ドラムの表面（外周面）には、画像形成ユニット内にセットされる現像装置が現像すべき色の画像に対応する静電潜像が、光走査装置３からの走査光によって形成される。このようにして感光体上に形成された静電潜像は、対応する現像装置から供給されるトナーにより顕像化される。
【００２６】
第１の画像形成ユニット２１から第４の画像形成ユニット２４は、それぞれが転写ベルト１３を介在させた状態で転写ローラ３１から転写ローラ３４と対向している。これら転写ローラ３１から転写ローラ３４は、転写ベルト１３の感光体と対向しない側の面を、各感光体ドラムに対して押し付け、転写ベルト１３上に保持されて搬送される用紙Ｐに感光体ドラム上のトナー像を転写させる。
【００２７】
現像装置２１Ａ、２２Ａ、２３Ａおよび２４Ａと、感光体ドラム２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂおよび２４Ｂと、転写ローラ３１，３２，３３および３４と、転写ベルト１３とが上述したように配列された画像形成装置１においては、図示しない画像信号供給部により供給される画像信号が、色成分毎に光走査装置３に供給されることで生成される画像光が、対応する色のトナーを保持した現像装置と一体の感光体ドラムの表面に露光される。
【００２８】
このとき、個々の画像形成ユニット２１〜２４においては、順次転写されるトナー像が用紙Ｐ上で互いに重なるように、所定のタイミングで感光体ドラム上に静電潜像を形成し、対応する現像装置により現像する。
【００２９】
それぞれの画像形成ユニット２１〜２４の感光体ドラム２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂおよび２４Ｂに形成されたトナー像は、それぞれの感光体ドラム２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂおよび２４Ｂに対応する１次転写装置３１〜３４により、転写ベルト１３上の用紙Ｐに転写される。このとき、転写ベルト１３が所定の速度で用紙Ｐを移動させることにより、転写ベルト１３上の用紙ＰにＹ、Ｍ、ＣおよびＫのトナー像が順に積層される。
【００３０】
なお本実施の形態では、図１に示すように、転写ローラ３１〜３４がローラ体である例を示しているが、これに限られるものではなく、例えばスコロトロン等の電圧発生装置を転写手段として採用することも可能である。
【００３１】
搬送路９中の所定の位置には、用紙保持部７から転写位置に向けて案内される用紙Ｐを一時的に停止させるレジストローラ６１が設けられている。レジストローラ（registration roller）６１は、少なくとも一方のローラが所定方向に回転するもので、他方のローラは、図示しない圧接機構を介して一方のローラに所定の圧力で押し付けられている。
【００３２】
搬送路９にて、用紙保持部７から転写位置に向けて案内される用紙Ｐは、停止状態のレジストローラ６１のニップ部に付き当てられることにより、斜行補正される。
【００３３】
図２は、本実施の形態における光走査装置３の詳細について説明するための平面図である。図３は、本実施の形態による画像形成装置１における光走査装置３周辺の構成について説明するための側面図である。
【００３４】
光走査装置３は、光源からの光束を、複数の感光体ドラム２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂおよび２４Ｂそれぞれの感光面に対して主走査方向に走査する役割を有しており、光走査装置３により走査される光束により感光体ドラム２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂおよび２４Ｂの感光面に静電潜像が形成される。各感光体ドラム上に形成された静電潜像は、現像装置２１Ａ、２２Ａ、２３Ａおよび２４Ａにより、各感光体ドラムに対応する色の現像剤で顕像化される。
【００３５】
ポリゴンミラー（回転偏向器）３５は、複数の感光体ドラムそれぞれに対応するようにポリゴンミラー３５の回転方向に複数配列された反射面３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃおよび３５Ｋによって入射光束を反射偏向させることにより、入射光束を主走査方向（所定方向）に走査させる。また、ポリゴンミラー３５の複数の反射面３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃおよび３５Ｋの、ポリゴンミラー３５の回転軸３５ｐに対する傾斜角度は、各反射面が対応付けられている感光体に応じた角度に設定されている。ここで、反射面３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃおよび３５Ｋは、回転軸３５ｐを回転中心軸として一体的に回転可能に支持されている。なお、ここでは、ポリゴンミラー３５における全ての反射面が、回転軸３５ｐに対して傾斜している構成を例示したが、これに限られるものではなく、これら複数の反射面の内の少なくとも一面が回転軸３５ｐに対して傾斜している構成であれば本発明を適用可能である。
【００３６】
偏向前光学系７０は、主走査方向と直交する副走査方向（ポリゴンミラーの回転軸方向）において互いに異なる位置に配置されるとともに、それぞれが独立に点滅可能な４つのＬＤからなるＬＤアレイ７１と、ＬＤアレイ７１からの発散光を収束光、平行光もしくは緩い拡散光とする有限レンズ（またはコリメータレンズ）７２と、図示しないアパーチャと、光束をポリゴンミラー３５近傍で集光させるシリンダレンズ７４Ａおよび７４Ｂとを備えている。
【００３７】
偏向前光学系７０は、このような構成により、ＬＤアレイ７１からの光を主走査方向に長い断面形状の光束となるように整形してポリゴンミラー３５に向けて導くとともに、ポリゴンミラー３５の反射面近傍で副走査方向に光束を集光させる。
【００３８】
偏向後光学系３７は、プラスチック等の樹脂材料からなる複数の光学素子により構成されている。具体的には、偏向後光学系３７は、連続的にパワーが変化するようなパワー分布の自由曲面を有するｆθ１レンズ３７Ａと、それぞれの感光体ドラムに対応して設けられたｆθ２レンズ３７Ｙ，３７Ｍ、３７Ｃおよび３７Ｋと、カバーガラス３８Ｙ，３８Ｍ、３８Ｃおよび３８Ｋとを有している。
【００３９】
このような構成により、偏向後光学系は、ポリゴンミラー３５における複数の反射面３５Ｙ〜３５Ｋそれぞれにより反射偏向される光束を、それぞれ異なる光路で、各反射面に対応する感光体ドラム２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂおよび２４Ｂの感光面に導く。
【００４０】
具体的には、各反射面３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃおよび３５Ｋによって反射された光束は、第一の折り返しミラー３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃおよび３３Ｋに導かれ、更に対応する感光体ドラムに到達するよう、第二の折り返しミラー３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃおよび３４Ｋにより折り返される。このようにして折り返された光束は、ｆθ２レンズ３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃおよび３７Ｋを通過した後に、カバーガラス３８Ｙ、３８Ｍ、３８Ｃおよび３８Ｋを通過して、各感光体ドラムに導かれる。この際、各光束と、各折り返しミラー等の光学素子とが干渉しないように配置することが重要である。
【００４１】
また、本実施の形態では、ポリゴンミラー３５の反射面が８面であるため、ポリゴンミラーに入射される光束が１本の場合、ポリゴンミラー３５が１回転することで４色の色情報を２ライン分各感光体に書き込むことができる。ここではＬＤアレイ７１が４本の光束を出射する、いわゆる「マルチビーム光学系」を採用しているため、ポリゴンミラー３５が１回転することで４色の色情報を８ライン分、各感光体に書き込むことができる。
【００４２】
ｆθ１レンズ３７Ａおよびｆθ２レンズ３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃおよび３７Ｋは、主走査方向と副走査方向の二方向において独立に曲率が変化している。ここでのｆθ１レンズ３７Ａは、共有光学素子に相当するものである。ｆθ１レンズ３７Ａおよびｆθ２レンズ３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃおよび３７Ｋそれぞれのパワー分布は、ポリゴンミラー３５にて反射偏向され複数の感光体ドラム２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂおよび２４Ｂそれぞれに導かれるべき光束に対して、該光束の入射位置に応じて、偏向後光学系３７により感光面に導かれる光束が該感光面上において所定の光学特性（例えば、光束のビーム径、走査線の曲がり方の度合、走査範囲に対する光束の位置などについての所定条件を満たす特性）となるようなパワーを与えるパワー分布に設定されている。このように、共有光学素子は、ポリゴンミラー３５における複数の反射面それぞれにより反射偏向される光束すべてに作用する滑らかなレンズ面を有している。
【００４３】
このように、従来感光体毎に独立に設けられていた光学素子の一部を共有光学素子にまとめて、複数の感光体に導かれるべき全ての光束に対して該共有光学素子によってパワーを与えることで、副走査方向における光学部品の配置スペースの削減に寄与することができる。また、配置すべき光学部品の点数を削減することができるため、各光学部品の配置誤差等に起因する光学特性の劣化を回避することができるとともに、低コスト化にも寄与することができる。
【００４４】
また、感光体毎に独立に設けられていた光学素子の一部を共有光学素子にまとめることで、ポリゴンミラーの各反射面の傾斜角度を小さい角度に設定することが可能となり、光学系の副走査方向における配置スペースを小さくすることができる。また、ポリゴンミラーの反射面の傾斜角度が大きい場合に増大してしまう非対称型の波面収差の発生を抑制することができ、ひいては結像特性の改善も実現することができる。さらに、このような構成の光走査装置を画像形成装置に適用することにより、画像形成装置のコンパクト化および画像形成処理における画質の安定化に寄与することが可能となる。
【００４５】
なお、ここでの「所定の光学特性」とは、感光体の感光面上に静電潜像を形成する上で望ましい光学特性を意味している。また、偏向前光学系からのポリゴンミラーへの入射光束を反射面近傍で集光させる（ポリゴンミラーの反射面上と感光体の感光面上とで副走査方向において共役な関係にする）構成とすることにより、ポリゴンミラーの各反射面の傾斜に起因する副走査方向におけるビーム位置のずれを抑制している（面倒れ補正）。
【００４６】
ポリゴンミラー３５は、ポリゴンモータ３６の軸に固定されたロータ上の座面に固定されている。このポリゴンモータ３６は、偏向走査のために、所定の速度（回転数）で回転駆動される。ポリゴンミラー３５に設けられる反射面の数や回転数は、出力要求（すなわち、画像形成装置１に求められる解像度や印字速度など）に応じて規定される。
【００４７】
図４は、本発明の第１の実施の形態におけるポリゴンミラーの平面形状と各反射面を側面から見た形状を示す図である。
【００４８】
同図において、基準面Ａの側が、ポリゴンモータ３６の台座部に設置される面を示している。図４では、ポリゴンミラー３５の面ａと面ｅがそれぞれポリゴンミラー３５の回転軸に対してθ1の傾きに設定され、面ｄと面ｈがそれぞれθ2の傾きに設定され、面ｃと面ｇがθ3の傾きに設定され、面ｂと面ｆがθ4の傾きに設定されていることを示している。
【００４９】
更に、本実施の形態においては、ポリゴンミラー面のポリゴンモータ回転中心軸３５ｐ（ポリゴンミラーの穴中心軸）に対する傾き角絶対値はθ1とθ3が最大で等しく、両者の傾き角の符号は反対になっている（すなわち、θ1＝−θ3の関係）。ここで、傾き角θの値の符合が「−（マイナス）」であることは、基準面Ａから離れるに従い、面が回転軸（ポリゴンミラーの穴部中心軸）３５ｐに近づいてゆく方向に傾いていることを示している。
【００５０】
つまり、本実施の形態では、ポリゴンミラーの回転軸に対して傾斜している反射面を含むポリゴンミラーにおいて、複数の反射面の内に、回転軸に対する傾斜角度が最大の反射面ａ、ｅと、回転軸からの角度の絶対値が反射面ａと同じで傾き方向が逆である反射面ｃ、ｇが存在するような構成となっている（傾き角の絶対値が最大の一対の面の傾斜角度が±θ1に設定されている）。この場合、反射面ａ、ｅおよび反射面ｃ、ｇの内のいずれか一方が、他方の面にて受ける空気抵抗により生ずるスラスト方向力を相殺あるいは低減するための受風面としての役割を有する。また、傾き角の絶対値が最大の一対の面の傾斜角度が±θ1に設定することにより、ポリゴンミラーの反射面の傾斜角度が大きい場合に増大してしまう非対称型の波面収差の発生を抑制することができ、ひいては結像特性の改善も実現することができる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、ポリゴンミラーの回転軸に対して一方の側に傾斜している反射面にて受ける空気抵抗により生ずるスラスト方向力を、回転軸に対して他方の側に傾斜している反射面にて受ける空気抵抗により生ずるスラスト方向力によってほぼ完全に相殺する例を挙げたが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、ポリゴンミラーの回転軸に対して一方の側に傾斜している複数の反射面の内の一部の反射面により生ずるスラスト方向力のみを相殺できればよい場合には（多少のスラスト方向力の偏りは許容できるような場合）、当該一部の反射面により生ずるスラスト方向力を相殺できるだけの反対方向のスラスト方向力を生じさせるような反射面（回転軸に対して、当該一部の反射面とは逆方向に傾斜している受風面）を設ければよい。ここでは、この受風面を構成する反射面が、光束を反射偏向させる役割とともに、スラスト方向力相殺部としての役割も有している。
【００５２】
また、ある反射面にて空気抵抗を受けることにより生ずる第１のスラスト方向力を相殺するための第２のスラスト方向力は、必ずしも上記反射面と同数の同じ絶対値の傾斜角度の反射面により生成する必要は無い。すなわち、受風面としての役割を有する反射面にて受ける空気抵抗により、結果として第１のスラスト方向力の少なくとも一部を相殺する第２のスラスト方向力を発生させることができればよい。例えば、ある傾斜角度の反射面により発生する第１のスラスト方向力を、当該反射面とは逆方向に傾斜し、且つ当該反射面よりも傾斜角度の緩い複数の反射面により発生する第２のスラスト方向力により相殺あるいは低減させる構成とすることもできる。このように、第２のスラスト方向力を、例えば相殺あるいは低減すべき第１のスラスト方向力を発生させる反射面の面数よりも多い（もしくは少ない）面数の反射面により生成することもできる。
【００５３】
なお、ポリゴンミラーにおける複数の反射面の内の一部の反射面のみを逆方向に傾斜する対とする場合、回転軸に対する傾斜角が最も大きい面同士を対とすることが好ましい。一般に、回転軸に対する傾斜角が最も大きい面は、ポリゴンミラーの回転時に最も大きいスラスト方向力を発生させるため、当該スラスト方向力を相殺あるいは低減させることにより、回転時のポリゴンミラーに加わるスラスト方向力の絶対値を低減させることができる。
【００５４】
このように、本実施の形態による光走査装置は、ポリゴンミラー３５の回転方向に配列され、ポリゴンミラー３５の回転軸３５ｐに対して傾斜する反射面の内の少なくとも１つの面（例えば反射面ａ）で受ける空気抵抗により生ずる第１のスラスト方向力の少なくとも一部を、該第１のスラスト方向力を発生させる面とは回転軸３５ｐに対して逆方向に傾斜する面（例えば反射面ｃ）で受ける空気抵抗により生ずる第２のスラスト方向力により相殺させる（スラスト方向力相殺方法）構成となっている。
【００５５】
このような構成のポリゴンミラーを採用することで、ポリゴンミラーが回転する際に、反射面にて受ける空気抵抗の影響により偏ったスラスト方向力が発生してポリゴンミラーが軸方向に移動することを抑制し、異なる印字速度に対応するためにポリゴンモータを何通りかの回転速度で回転させる場合でも、軸方向にかかる力の変化を少なく抑えることができる。これにより、ポリゴンミラーの回転軸方向における位置が変動し、光学特性が変化してしまうといった問題を回避することができる。
【００５６】
また、図４において、更にθ2＝−θ4に設定し、反射面ｄおよびｈにて受ける空気抵抗により生ずるスラスト方向力を、反射面ｂ、ｆおよびｄ、ｈにて受ける空気抵抗により生ずるスラスト方向力によって相殺することにより、ポリゴンミラー３５に偏ったスラスト方向力が加わることを回避し、ポリゴンミラーの回転に伴う回転軸方向での位置変動を抑制することができる。すなわち、高価または複雑な支持機構を用いずとも、ポリゴンミラーの回転軸方向における位置を、その回転運動に拘らず安定的に保持させることが可能となる。
【００５７】
また、本実施の形態の構成によれば、光走査装置としての光学特性を安定させることができるとともに、ポリゴンミラーの軸方向での位置が変動することを見込んでポリゴンミラーの回転軸方向における反射面の反射有効範囲を広く設定する必要が無く、ポリゴンミラーの回転軸方向におけるサイズを小さくすることができる。これにより、ポリゴンミラー回転時における風損を抑え、モータ負荷および騒音の増大を抑えることができる。
【００５８】
また、回転開始時や停止時にも、軸方向にかかる力の変化を抑えることができるため、軸方向の力を支える軸受けを設けたり、磁力を用いて支持機構の剛性を高めたりする必要がなく、装置の低コスト化に寄与することができる。
【００５９】
また、本実施の形態では、回転軸に対する角度の差が最大になるθ1の角度を持つ反射面ａおよび反射面ｅと、θ3の角度を持つ反射面ｃおよび反射面ｇとは互いに隣接しないように配置されており、ポリゴンミラーが回転した際に、軸方向の風の流れが大きく変化することを防ぐことにより、風損および騒音を防いでいる。すなわち、複数の反射面ａ〜ｈは、隣接する反射面間における回転軸３５ｐに対する傾斜角度の角度差が、複数の反射面ａ〜ｈの組み合わせから生じ得る最大の角度差（θ1−θ3）よりも小さくなるような組み合わせで配列されている。
【００６０】
上述したようなポリゴンミラー３５は、ＤＣブラスレスモータ等からなるポリゴンモータ３６上に配置され、板ばねやウエーブワッシャ等を用いてＤＣブラスレスモータのロータと一体に形成される座面に固定されている。
【００６１】
図５は、本発明の第１の実施の形態による光走査装置における光路を示す平面図である。図６は、本発明の第１の実施の形態による光走査装置における光路を副走査方向に拡大した縦断面図である。図７は、レンズ面の形状を定義する際の座標系の一例を示す図である。図８は、レンズ面の形状定義式の一例を示す図である。また、図９は、本発明の第１の実施の形態による光走査装置における光学配置データを示す表である。図１０は、本発明の第１の実施の形態による光走査装置における近軸特性データを示す表である。図１１は、本発明の第１の実施の形態による光走査装置における偏芯、傾きデータを示す表である。図１２は、本発明の第１の実施の形態による光走査装置におけるレンズ形状等を表す係数データを示す表である。
【００６２】
図９〜図１２には、本実施の形態にかかる光走査装置の諸元が記載されている。
【００６３】
本実施の形態による光走査装置における各光学素子のレンズ面形状は、レンズ面の形状を図７に示すような座標系で表現する場合、例えば、図８に示すような形状定義式で表現される。同図に示す定義式において、本実施例では、ａｙ＝１，ａｚ＝１としている。また、図７におけるＯRは光軸を示している。
【００６４】
図９は、本実施の形態において、ポリゴンミラー３５の内接円直径が４０．０ｍｍであることを示している。また、主走査方向をＹ方向、副走査方向をＺ方向、光軸方向をＸ方向（偏向前は＋、偏向後は−）とするとき、ポリゴンミラー３５の回転中心位置がポリゴンミラー３５の反射面の局所座標系で、Ｘ方向（偏向前光学系の光軸の光が進む方向）に１７．５ｍｍ  、Ｙ方向（偏向前光学系の光軸の光が進む方向とポリゴンミラー回転軸方向に垂直な方向）に９．８ｍｍに位置することを示している。
【００６５】
また、図９では、ポリゴンミラーの回転中心からの傾き角度θ1〜θ4が示されている。同図から、ポリゴンミラーの反射面の傾き角が±θ1と±θ2に設定されていることが分かる。更に、有限焦点レンズ７２は、結像位置までの距離が、有限レンズの感光体側の主点位置から８１４．３ｍｍに設定されている。
【００６６】
また図９では、各光学素子の各面（入射面および出射面）での光軸上での曲率や間隔（ＴＨ）、および各光学素子の屈折率などを示している。同図では、隣接する光学素子間での距離（ＴＨ）を、レーザビームＬＹ（  表１ではＲＡＹ１と表記）、ＬＭ（表１ではＲＡＹ２と表記）、ＬＣ（表１ではＲＡＹ４と表記）およびＬＫ（表１ではＲＡＹ３と表記）で共通する部分と、レーザビームＬＹ（ＲＡＹ１）、ＬＭ（ＲＡＹ２）、ＬＣ（ＲＡＹ４）およびＬＫ（ＲＡＹ３）によって異なる部分とを区別して表記している。
【００６７】
図１０は、第１の実施の形態におけるｆθ１レンズ３７Ａと、ｆθ２レンズ３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃおよび３７Ｋの近軸パワーを示す図である。
【００６８】
図１１は、各光学素子における局所座標系での偏芯および傾き角を示す図である。本実施の形態における各光学素子は、図１１に示される偏芯および傾きの状態で配置される。ここで、図５、図６、図９および図１１において、使用されている面Ｎｏは共通しているものとする。
【００６９】
図５、図６、図９および図１１における面Ｎｏとは、ＬＤアレイ７１から出射された光が、各光学素子の面を通過する順番を示すものである。ここで、面Ｎｏ１は有限レンズ７２の像側主点位置を示し、面Ｎｏ２がシリンダレンズ７４Ａの入射面（ＬＤアレイ７１側）を示している。
【００７０】
図９において、面Ｎｏ１の欄では、距離ＴＨは３３．３であり、屈折率Ｎは１である。これは、有限レンズ７２の感光体側の主点位置を出射した光は屈折率１の媒体（空気中）を３３．３ｍｍ伝播して面Ｎｏ２の面に到達することを示している。
【００７１】
また、同図に示す表の面Ｎｏ２の欄では、面Ｎｏ２の面は副走査方向における曲率が０．０２０７８であること、面Ｎｏ３の面までの伝播距離が５．０ｍｍであること、屈折率が１．５１１である（すなわち、この媒体がガラスからなる）ことが示されている。具体的に、面Ｎｏ２は、シリンダレンズ７４Ａの入射面側を示しており、シリンダレンズ７４Ａはガラス製で厚みが５．０ｍｍであり、シリンダレンズ７４Ａの出射面は曲率の無い平面であることがわかる。
【００７２】
面Ｎｏ３の面を出射した光束は、空気中を６２．７ｍｍだけ伝播すると、シリンダレンズ７４Ｂの入射面（面Ｎｏ４）に入射する。シリンダレンズ７４Ｂに入射した光束は、厚さ５．０ｍｍで屈折率１．５１１のガラス中を伝播すると、副走査方向に０．０８９５７の曲率を有する出射面（面Ｎｏ５）に到達する。面Ｎｏ５の面を出射した光束は、屈折率１の空気中を２４．０ｍｍ伝播すると、図示しないポリゴンカバーガラスの入射面（面Ｎｏ６）に到達する。図９から、このポリゴンカバーガラスは、屈折率１．５１１のガラス製であり、厚みが１．９ｍｍであることが分かる。
【００７３】
ポリゴンカバーガラスを通過した光束は、２０ｍｍ伝播すると偏向面であるポリゴンミラー３５の反射面に到達する。
【００７４】
続いて、面Ｎｏ９の面以降での光束の伝播の様子を図５、図６、図９および図１２を用いて説明する。
【００７５】
偏向面であるポリゴンミラー３５の反射面３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃおよび３５Ｋにて反射偏向された光束は空気中を６．８ｍｍ伝播すると、厚み１．９ｍｍであるガラス製のポリゴンカバーガラスに到達する。面Ｎｏ１０はポリゴンカバーガラスの入射面を示し、面Ｎｏ１１は出射面を示している。ポリゴンカバーガラスを通過した光束は、空気中を２５．１ｍｍ伝播するとｆθ１レンズ３７Ａに到達する。面Ｎｏ１２はｆθ１レンズ３７Ａの入射面を示し、面Ｎｏ１３はｆθ１レンズ３７Ａの出射面を示している。図９に示すように、このｆθ１レンズ３７Ａは屈折率が１．５０３のプラスチック製であり、厚みは９．８ｍｍであることがわかる。ここで、ｆθ１レンズ３７Ａの入射面のレンズ面形状係数は図１２の係数テーブル１に示され、ｆθ１レンズ３７Ａの出射面のレンズ面形状係数は図１２の係数テーブル２に示される。
【００７６】
上述のようにして導かれた光束は、それぞれの感光体ドラム（２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ、２４Ｂ）に対応する距離（２７５．５ｍｍ、２７５．４ｍｍ、２７５．１ｍｍ、２７４．６ｍｍ）だけ空気中を伝播した後、ｆθ２レンズ３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃおよび３７Ｋに到達する。面Ｎｏ１４はｆθ２レンズの入射面を示し、面Ｎｏ１５はｆθ２レンズの出射面を示している。図９から、ｆθ２レンズは、屈折率１．５０３のプラスチック製であり、厚さが４．５ｍｍであることがわかる。
【００７７】
ここで、ｆθ２レンズの入射面のレンズ面形状係数は図１２の係数テーブル３に示され、ｆθ２レンズ３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃおよび３７Ｋの出射面のレンズ面形状係数は図１２の係数テーブル４に示される。
【００７８】
そして、ｆθ２レンズを通過した光束は、空気中を２７．２ｍｍだけ伝播すると、厚さ１．９ｍｍのカバーガラス（３８Ｙ、３８Ｍ、３８Ｃ、３８Ｋ）に到達する。カバーガラスの入射面は面Ｎｏ１７で示され、出射面は面Ｎｏ１８で示される。
【００７９】
そして、カバーガラスを通過した各光束は、空気中を所定の距離（ＲＡＹ１：３８ｍｍ、ＲＡＹ２：３８ｍｍ、ＲＡＹ３：３８.３ｍｍ、ＲＡＹ４：３８．６ｍｍ）だけ伝播し、各感光体ドラムの表面に到達する。
【００８０】
図６は、本発明の第１の実施の形態による光走査装置を副走査方向に拡大した縦断面図が示されている。より具体的には、感光体の感光面（像面）側のカバーガラスを除き、折り返しミラーによる光路の折り返しを展開した状態で、振り角中心時の光路を実線で、振り角最大、最小の光線を点線と２点鎖線で示している。図６において、感光面側のレンズの幾何図形は、感光面側のレンズの光軸の位置を示している。また、左側の太い２点鎖線は、ｆθレンズ３７Ａの副走査方向物点側焦点位置を示している。偏向後光学系では、ｆθ１レンズ３７Ａには、１枚のレンズに全ての光線が通り、ｆθ２レンズ３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃおよび３７Ｋには、それぞれのポリゴンミラー反射面の傾斜角度（光線ＬＹ（ＲＡＹ１）：θ3、ＬＭ（ＲＡＹ２）：θ2、ＬＣ（ＲＡＹ４）：θ1、ＬＫ（ＲＡＹ３）：θ4）に対応する光線が通る。
【００８１】
図６からもわかるように、副走査方向（上下方向）における両端に位置する光線（ポリゴンミラーの回転中心軸からの傾き角の絶対値が最大となるθ1とθ3に対応する光線ＬＹ、ＬＣ）の隣の光線との間隔は、内側の光線（ポリゴンミラーの回転中心軸からの傾き角の絶対値が最大でないθ2とθ4に対応する光線ＬＭ、ＬＫ）同士の間隔に比べ、大きくなっている。
【００８２】
光線間距離は、光線の下流に進むに従い大きくなっていくため、隣り合うビーム間隔の大きい光線（ポリゴンミラーの回転中心軸からの傾き角の絶対値が最大となるθ1とθ3に対応する光線ＬＹ、ＬＣ）は、光線の上流側で他の光線と分離することができる。
【００８３】
また、図３においては、光線ＬＣと光線ＬＹが副走査方向における両端に位置する光線であり、光線ＬＹは一番上流側、ＬＣは最も上流目から３番目の位置で他の光線から分離されている。このようにすることにより、後述の図２０に示す構成のように副走査方向における両端に位置する光線の内の一方が光線ＬＫである場合に対し、光線ＬＣの２番目の折り返しミラー３４Ｃと一番外側を通るＬＫとが干渉するのを防ぐことができる。
【００８４】
従って、４つの走査線を提供する走査光学系において、偏向後光学系で副走査方向において両端に位置する光線を分離する位置が、光路の一番上流側（ポリゴンミラー側）と一番上流側から３番目に位置する構成を採用することにより、実装スペースを低減させることができる。また、光線と折り返しミラーとの干渉を回避するために折り返しミラーに対して面取り加工を施す必要もない。
【００８５】
図１３は、本発明の第１の実施の形態による光走査装置における迷光と光線の主走査方向での位置との関係を示すグラフである。
【００８６】
図１３において、書き込み光線の主走査方向での位置を横軸に、ｆθ２レンズの出射面で反射した迷光がｆθ２レンズの入射面で再度反射し、感光面に達した際の主走査方向での位置を縦軸にプロットしたグラフを示す。点線は、有効領域の境界を示している。
【００８７】
図１３から、（１）有効領域内では書き込み光線の位置がプラス側に移動するにつれ、迷光は単調に増加していること、また、（２）その最大値および最小値が有効領域の外側にあること、がわかる。
【００８８】
上記（１）からは、書き込み光が移動するに従って迷光の位置も動くことがわかる。一般に、最も感光面に近いレンズ内部で発生する迷光を遮光部材でさえぎることは難しいため、書き込み光線が移動している際に迷光が動かずにエネルギーが蓄積されて画像に表れてしまうのを防ぐために本実施の形態の構成は有効であることがわかる。
【００８９】
また、上記（２）からは、書き込み光線よりも、迷光の方が、有効領域のより外側に位置していることがわかる。さらに、書き込み光が感光体ドラム上の有効領域の両端に到達した際には、迷光は主走査方向の有効領域外に位置していることがわかる。
【００９０】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上述の第１の実施の形態の変形例である。以下、本実施の形態において、第１の実施の形態にてすでに説明した部分と同様な機能を有する部分には同一符号を付し、説明は割愛する。
【００９１】
第２の実施の形態においては、第１の実施の形態と比較し、ポリゴンミラー３５における回転軸に対する傾き角の絶対値が一番大きな反射面についてはθ1＝−θ3の関係となっているが、θ2≠−θ4である場合を示している。また、本実施の形態による光走査装置におけるレンズ系は、第１の実施の形態と同等の構成となっている。
【００９２】
図１４は、本発明の第２の実施の形態による光走査装置における光路を示す平面図である。図１５は、本発明の第２の実施の形態による光走査装置における光路を副走査方向に拡大した縦断面図である。図１６は、本発明の第２の実施の形態による光走査装置における光学配置データを示す表である。図１７は、本発明の第２の実施の形態による光走査装置における近軸特性データを示す表である。図１８は、本発明の第２の実施の形態による光走査装置における偏芯、傾きデータを示す表である。図１９は、本発明の第２の実施の形態による光走査装置におけるレンズ形状を表す係数データを示す表である。
【００９３】
ここで、図１６は第１の実施の形態の図９に対応し、図１７は第１の実施の形態の図１０に対応し、図１８は第１の実施の形態の図１１に対応し、図１９は第１の実施の形態の図１２に対応している。また、図１４は第１の実施の形態の図５、図１５は第１の実施の形態の図６に対応している。
【００９４】
図１５では、振り角中心時の光路を実線で、振り角最大、最小の光線を点線と２点鎖線で示している。図１５において、感光面側のレンズの幾何図形は、光軸の位置を示している。左側の太い２点鎖線は、ｆθ１レンズ３７Ａの副走査方向物点側焦点位置を示す。
【００９５】
図１５からもわかるように、隣接する光線間の間隔は、図７における上側に位置する光線間の方が、大きくなっている。
【００９６】
図２０は、本発明の第２の実施の形態による光走査装置にて走査される光線の光路を上方から見た平面図である。図２１は、本発明の第２の実施の形態による光走査装置を備える画像形成装置にて走査される光線の光路を側面から見た側面図である。
【００９７】
図２１では、折り返しミラーを使い、４つの感光体ドラムに光線を導く構成を示している。本実施の形態では、図２１において上側に位置する光線から上流側で順に分離している。即ち、ポリゴンミラー３５にて反射偏向された各光線は、光線ＬＹ、光線ＬＭ、光線ＬＣ、光線ＬＫの順に分離され、第一の折り返しミラー３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋに到達する。続いて、各光線ＬＹ、ＬＭ、ＬＣおよびＬＫは、第二の折り返しミラー３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃおよび３４Ｋに到達し、それぞれの感光体ドラムに対応するｆθ２レンズ３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃおよび３７Ｋを通り、カバーガラス３８Ｙ、３８Ｍ、３８Ｃおよび３８Ｋを通過して各感光体ドラムに導かれる。
【００９８】
この構成では、光線ＬＣの２番目の折り返しミラーと一番外側を通る光線ＬＫとが干渉するのを防ぐために、光線ＬＣの２番目の折り返しミラーには光線ＬＫに近い側に面取りを施している。
【００９９】
図２２は、本発明の第２の実施の形態による光走査装置における迷光と走査光の主走査方向位置との関係を示すグラフである。
【０１００】
図２２において、書き込み光線の主走査方向での位置を横軸に、ｆθ２レンズの出射面で反射した迷光がｆθ２レンズの入射面で再度反射し、像面に達した際の主走査方向での位置を縦軸にプロットしたグラフを示す。点線は、有効領域の境界を示している。
【０１０１】
図２２から、第１の実施の形態に示される図１３と同様に、（１）有効領域内では書き込み光線の位置がプラス側に移動するにつれ、迷光は単調に増加していること、また、（２）その最大値および最小値が有効領域の外側にあること、がわかる。
【０１０２】
上記（１）からは、書き込み光が移動するに従って迷光の位置も動くことがわかる。一般に、最も感光面に近いレンズ内部で発生する迷光を遮光部材でさえぎることは難しいため、書き込み光線が移動している際に迷光が動かずにエネルギーが蓄積されて画像に表れてしまうのを防ぐために本実施の形態の構成は有効であることがわかる。
【０１０３】
また、上記（２）からは、書き込み光線よりも、迷光の方が、有効領域のより外側に位置していることがわかる。さらに、書き込み光が感光体ドラム上の有効領の両端に到達した際には、迷光は主走査方向の有効領域外に位置していることがわかる。
【０１０４】
本実施の形態による光走査装置において上記機能を実現するために、上述の最も感光面側に位置するレンズは、主走査方向における端部側ほど厚さが厚くなる形状となっている。
【０１０５】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上述の第１の実施の形態の変形例である。以下、本実施の形態において、第１の実施の形態にてすでに説明した部分と同様な機能を有する部分には同一符号を付し、説明は割愛する。
【０１０６】
第３の実施の形態は、第１の実施の形態と同様な構成のポリゴンミラー３５および走査光学系を用い、更に４つのｆθ２レンズ３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃ、３７Ｋの出射面側に、回折素子面を付加して光学特性の最適化を行っている。
【０１０７】
図２３は、本発明の第３の実施の形態による光走査装置における光路を示す平面図である。図２４は、本発明の第３の実施の形態による光走査装置における光路を副走査方向に拡大した縦断面図である。図２５は、本発明の第３の実施の形態による光走査装置における光学配置データを示す表である。図２６は、本発明の第３の実施の形態による光走査装置における近軸特性データを示す表である。図２７は、本発明の第３の実施の形態による光走査装置における偏芯、傾きデータを示す表である。図２８は、本発明の第３の実施の形態による光走査装置におけるレンズ形状を表す係数データを示す表である。
【０１０８】
ここで、図２５は第１の実施の形態の図９に対応し、図２６は第１の実施の形態の図１０に対応し、図２７は第１の実施の形態の図１１に対応し、図２８は第１の実施の形態の図１２に対応している。さらに、図２３は第１の実施の形態の図５、図２４は第１の実施の形態の図６に対応している。
【０１０９】
図２３に示す構成は、第１の実施の形態における図５に示した構成と殆ど同一となっているが、第３の実施の形態と第１の実施の形態とは、ｆθ２レンズ３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃおよび３７Ｋの出射面側に回折素子面を設けている点で異なっている。
【０１１０】
上述のように回折素子面を設けたことにより、ｆθ２レンズ３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃおよび３７Ｋの光学係数が変化する。なお、第３の実施の形態による光走査装置での装置全体としての光学諸係数および特性は、図２６〜図２８に示されるような値になっている。
【０１１１】
図２４からもわかるように、副走査方向（上下方向）における両端に位置する光線（ポリゴンミラーの回転中心軸からの傾き角の絶対値が最大となるθ1とθ3に対応する光線）の隣接する光線との間隔は、ポリゴンミラーの回転中心軸からの傾き角の絶対値が最大でないθ2とθ4に対応する光線間での間隔に比べ、大きくなっている。この点は、第１の実施の形態と同様である。
【０１１２】
また、各光線間での間隔は、光線の進行方向下流側に進むに従って大きくなってゆくため、ポリゴンミラーの回転中心軸からの傾き角の絶対値が最大となるθ1とθ3に対応する光線は、光線の上流側で他の光線から分離することができる。
【０１１３】
従って、ｆθ２レンズ３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃおよび３７Ｋの出射面に回折素子面を設けた場合でも、各光線を、第１の実施の形態における図２および図３と同様の光路で各感光体ドラムに導くことができる。
【０１１４】
即ち、ＬＣとＬＹが副走査方向における両端に位置する光線であり、光線ＬＹは一番上流側、光線ＬＣは最も上流目から３番目に他の光線から分離されている。このようにすることにより、光線ＬＫを片方の端の光線とする図２１のような構成に比して、光線ＬＣの２番目の折り返しミラー３４Ｃと副走査方向において最も外側を通る光線ＬＫとが干渉するのを防ぐことができる。
【０１１５】
従って、本実施の形態のように、ｆθ２レンズの出射面に回折素子面を設ける構成においても、４つの走査線を生成する走査光学系において、偏向後光学系で副走査方向において両端に位置する光線を分離する位置が、光路の一番上流側（ポリゴンミラー側）と一番上流側から３番目に位置する構成を採用することにより、実装スペースを低減させることができる。また、光線と折り返しミラーとの干渉を回避するために折り返しミラーに対して面取り加工を施す必要もない。
【０１１６】
なお、回折格子面の光路差関数は、ΣＣLM＊ＹL＊ｚMで表される。
【０１１７】
ここでのｆθ２レンズは、偏向後光学系を構成する複数の光学素子の内、ポリゴンミラー３５にて反射偏向される各光束が主走査方向と直交する副走査方向における互いに異なる入射位置に入射されるプラスチックレンズ（光束毎に個別の光学素子を使用するか、全ての光束に共通の光学素子を使用するかは問わない。）となっている。なお、ｆθ２レンズに対して入射する各光束は、副走査方向において互いに異なる入射位置で入射していればよく、複数の光束の内のいずれか１つが偏向後光学系の光軸上を通って入射される構成であってもよい。このように、各光源からの光束が副走査方向において異なる位置に入射する光学素子に回折格子を形成することにより、温度変化に応じた各光束間での相対的な間隔調整および角度調整が可能となる。
【０１１８】
また、回折格子を形成すべき光学素子は、偏向後光学系を構成する複数の光学素子の内、光源からの光束が主走査方向と直交する副走査方向において偏向後光学系の光軸の光路とは異なる入射位置に入射される光学素子である構成とすることもできる。基本的に、光軸上を通って入射する光束に対しては、光路を曲げる機能を付与することができないため、回折格子による温度変化に応じた色収差の補正を行うためには、少なくとも光軸とは異なる位置に光束を入射させることが望ましい。
【０１１９】
また、ｆθ２レンズの出射面に形成されている回折格子は、副走査方向においてパワーを有するものであり、これによって「縦色収差」および「横色収差」の発生を抑制することができる。ここで、「横色収差」とは、倍率色収差に相当し、「縦色収差」とは、光軸方向に生じる色収差（すなわち、波長により焦点もしくは軸上像点の位置が異なること）に相当する。
【０１２０】
なお、ｆθ２レンズに形成される回折格子は、常に副走査方向においてパワーを有するものである必要はなく、主走査方向にのみパワーを有するものであってもよい。このように、ｆθ２レンズに形成される回折格子を、主走査方向にのみパワーを有する回折格子とした場合、「縦色収差」の発生を抑制する（温度が変化した際のデフォーカス変動を低減させる）ことができる。また、波長変動によるｆθ特性のｆの変動を抑制することも可能となる。
【０１２１】
もちろん、製造コストおよび工数を考慮し、ｆθ２レンズに形成される回折格子を、主走査方向および副走査方向の両方においてパワーを付与する構成としてもよい。
【０１２２】
また、回折格子面が形成されている光学素子を、入射面および出射面が曲面に形成されているｆθ２レンズとすることにより、温度変化に応じてビーム位置やデフォーカスを補正しつつ(温度補償)、像面での波面収差を改善することができるようになる。
【０１２３】
なお、ここでは、感光体毎に設けられたｆθ２レンズそれぞれの出射面に回折格子面を形成する例を挙げたが、これに限られるものではなく、複数の感光体で共有されるｆθ２レンズ（共有光学素子）においても同様に回折素子面を設ける構成とすることができることは言うまでもない。また、ここではｆθ２レンズに回折格子面を形成する例を述べたが、これに限られるものではなく、例えば、ｆθ１レンズなどの光走査装置を構成する複数の光学素子の内の上記条件を満たす任意の光学素子の任意の面に対して形成することも可能である。
【０１２４】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。本実施の形態は、上述の第１の実施の形態の変形例である。以下、本実施の形態において、第１の実施の形態にてすでに説明した部分と同様な機能を有する部分には同一符号を付し、説明は割愛する。
【０１２５】
第４の実施の形態は、第１の実施の形態による光走査装置におけるｆθ１レンズの出射面側に、回折素子面を付加して最適化を行ったものである。
【０１２６】
図２９は、本発明の第４の実施の形態による光走査装置における光路を示す平面図である。図３０は、本発明の第４の実施の形態による光走査装置における光路を副走査方向に拡大した縦断面図である。図３１は、本発明の第４の実施の形態による光走査装置における光学配置データを示す表である。図３２は、本発明の第４の実施の形態による光走査装置における近軸特性データを示す表である。図３３は、本発明の第４の実施の形態による光走査装置における偏芯、傾きデータを示す表である。図３４は、本発明の第４の実施の形態による光走査装置におけるレンズ形状を表す係数データを示す表である。
【０１２７】
ここで、図３１は第１の実施の形態の図９に対応し、図３２は第１の実施の形態の図１０に対応し、図３３は第１の実施の形態の図１１に対応し、図３４は第１の実施の形態の図１２に対応している。また、図２９は第１の実施の形態の図５、図３０は第１の実施の形態の図６に対応している。
【０１２８】
図２９に示す構成は、第１の実施の形態における図５に示した構成と殆ど同一となっているが、第４の実施の形態と第１の実施の形態とは、ｆθ１レンズの出射面側に回折素子面を設けている点で異なっている。
【０１２９】
本実施の形態のように回折素子を設けることにより、ｆθ２レンズ３７Ｙ、３７Ｍ、３７Ｃおよび３７Ｋの光学係数が変化する。なお、第４の実施の形態による光走査装置での装置全体としての光学諸係数および特性は図３１〜図３４に示されるような値になっている。
【０１３０】
図３０からもわかるように、副走査方向（上下方向）における両端に位置する光線（ポリゴンミラーの回転中心軸からの傾き角の絶対値が最大となるθ1とθ3に対応する光線）の隣の光線との間隔は、ポリゴンミラーの回転中心軸からの傾き角の絶対値が最大でないθ2とθ4に対応する光線間での間隔に比べ、大きくなっている。この点は、第１の実施の形態と同様である。
【０１３１】
また、各光線間での間隔は、光線の進行方向下流側に進むに従って大きくなってゆくため、ポリゴンミラーの回転中心軸からの傾き角の絶対値が最大となるθ1とθ3に対応する光線は、光線の上流側で他の光線から分離することができる。
【０１３２】
従って、ｆθ１レンズ３７Ａの出射面に回折素子面を設けた場合でも、各光線を、第１の実施の形態における図２および図３と同様の光路で各感光体ドラムに導くことができる。
【０１３３】
即ち、ＬＣとＬＹが副走査方向における両端に位置する光線であり、光線ＬＹは一番上流側、光線ＬＣは最も上流目から３番目に他の光線から分離されている。このようにすることにより、光線ＬＫを片方の端の光線とする図２１のような構成に比して、光線ＬＣの２番目の折り返しミラー３４Ｃと副走査方向において最も外側を通る光線ＬＫとが干渉するのを防ぐことができる。
【０１３４】
従って、本実施の形態のように、ｆθ１レンズの出射面に回折素子面を設ける場合においても、偏向後光学系で副走査方向における両端に位置する光線を分離する位置が、光路の一番上流側（ポリゴンミラー側）と一番上流側から３番目に位置する構成を採用することにより、実装スペースを低減させることができる。また、光線と折り返しミラーとの干渉を回避するための折り返しミラーに対して面取り加工を施す必要もない。
【０１３５】
図９〜図２８に示すように、上述のいずれの実施の形態においても、複数の感光体に導くべき複数の光線を通し、主走査方向および副走査方向において正のパワーを持つとともに、副走査方向におけるパワーの方が大きい共有光学素子と、ポリゴンミラーにおける複数の反射面それぞれにて反射偏向される各光束に作用する副走査方向に正のパワーを持つレンズと、を含む偏向後光学系を構成している。このような偏向後光学系において、当該偏向後光学系を構成する両方のレンズを、主走査方向における位置および副走査方向における位置に応じて主走査方向および副走査方向における曲率をそれぞれ独立に変化させることにより、走査光学系に必要なｆθ特性、面倒れ補正特性および結像特性を実現している。
【０１３６】
また、上述の各実施の形態では、偏向後光学系において全ての光線を通す光学素子が、１枚である例を挙げたが、これに限られるものではない。例えば、当該光学素子を複数枚のレンズから構成し、当該複数枚のレンズに対してパワーをもたせるような場合には、光学系全体として合成したパワーが前述の関係にあればよい。この場合は、主走査および副走査方向における位置により、曲率を変化させない構成を採用することもできる。
【０１３７】
また、ポリゴンミラーにおけるそれぞれの反射面にて反射偏向された光を、各反射面に対応する光線に作用する副走査方向に正のパワーを持つレンズに入射させる場合に、当該レンズ中央部に主走査方向における負のパワーを付与することにより、レンズ中央部での厚さが厚くなるのを防ぐことができる。また、レンズ端に近づくにつれてパワーを大きくしてゆく構成とすることにより、ｆθ特性と結像特性の性能を出すようにしている
【０１３８】
ポリゴンミラーにおける回転軸に対する傾斜角が互いに異なる各反射面にて反射偏向される光線に作用する副走査方向に正のパワーを持つレンズは、当該レンズ中央部が、主走査方向において負のパワーを有する構成となっている。これにより、レンズ中央部での厚さが厚くなるのを防ぐことができる。
【０１３９】
なお、上述の各実施の形態では、ポリゴンミラーの回転軸に対して傾斜する反射面の内の少なくとも１つの面で受ける空気抵抗により生ずる第１のスラスト方向力の少なくとも一部を、該第１のスラスト方向力を発生させる面とは回転軸に対して逆方向に傾斜する面で受ける空気抵抗により生ずる第２のスラスト方向力により相殺させる（第２のスラスト方向力を第１のスラスト方向力によって低減させることも含む）構成を示したが、必ずしもこれに限られるものではなく、例えば、ポリゴンミラーの回転に伴って上記第２のスラスト方向力を発生させるようなプロペラをポリゴンミラーの回転軸端部に設けるようにすることもできる。
【０１４０】
また、本発明の一実施の形態によれば、回転方向に複数配列された反射面によって入射光束を反射偏向させることにより、該入射光束を所定方向に走査させる回転偏向器であって、前記複数の反射面の内の少なくとも一面が前記回転偏向器の回転軸に対して傾斜している前記回転偏向器と、前記回転偏向器における前記複数の反射面と一体的に回転可能に支持され、前記回転軸に対して傾斜する反射面の内の少なくとも１つの面で受ける空気抵抗により生ずるスラスト方向の力とは反対方向の力を空気抵抗により発生させるためのスラスト方向力相殺手段と、を備えてなる光走査装置を提供することができる。
【０１４１】
上述のような構成の光走査装置において、前記スラスト方向力相殺手段は、前記回転偏向器の回転軸に対して傾斜する反射面の内の少なくとも１つの面により、該回転偏向器の回転時に空気抵抗によるスラスト方向力を発生させる構成とすることが望ましい。
【０１４２】
上述のような構成の光走査装置において、前記回転偏向器は、前記回転軸に対する傾斜角度が互いに異なる複数の反射面を有し、前記スラスト方向力相殺手段は、前記複数の反射面の内、前記回転軸に対する傾斜角度が最も大きい面により、該回転偏向器の回転時に空気抵抗によるスラスト方向力を発生させる構成とすることができる。
【０１４３】
上述のような構成の光走査装置において、前記スラスト方向力相殺手段は、前記回転軸に対して、前記複数の反射面の内の前記回転軸に対する傾斜角度が最も大きい反射面とは逆方向に該反射面と同じ角度だけ傾斜している面により、該回転偏向器の回転時に空気抵抗によるスラスト方向力を発生させる構成とすることが好ましい。
【０１４４】
上述のような構成の光走査装置において、前記複数の反射面は、隣接する反射面間における前記回転軸に対する傾斜角度の角度差が、前記複数の反射面の組み合わせから生じ得る最大の角度差よりも小さくなるような組み合わせで配列されている構成とすることができる。
【０１４５】
上述のような構成の光走査装置において、前記光走査装置は、光源からの光束を複数の感光体それぞれの感光面に対して主走査方向に走査するものであり、光源からの光を所定の断面形状の光束となるように整形して前記回転偏向器に向けて導くとともに、該回転偏向器の反射面近傍で副走査方向に光束を集光させる偏向前光学系と、複数の光学素子から構成され、前記回転偏向器における複数の反射面それぞれにより反射偏向される光束を、各反射面に対応する感光体の感光面に導く偏向後光学系とを備え、前記偏向後光学系は、前記回転偏向器にて反射偏向され前記複数の感光体それぞれに導かれるべき光束に対して、該光束の入射位置に応じて、前記偏向後光学系により前記感光面に導かれる光束が該感光面上において所定の光学特性となるようなパワーを与える共有光学素子を含む構成とすることが望ましい。
【０１４６】
上述のような構成の光走査装置において、所定の光学特性は、光束のビーム径、走査線の曲がり方の度合および走査範囲に対する光束の位置のうち少なくともいずれかであることが好ましい。
【０１４７】
上述のような構成の光走査装置において、前記偏向後光学系を構成する複数の光学素子の内、前記複数の感光体それぞれに導かれるべき光束が前記主走査方向と直交する副走査方向における互いに異なる入射位置に入射される少なくとも１つの光学素子においては、該光学素子における前記光束の入射面および出射面のうち少なくともいずれかに回折格子が形成されている構成とすることができる。
【０１４８】
上述のような構成の光走査装置において、前記偏向後光学系を構成する複数の光学素子の内、前記光源からの光束が前記主走査方向と直交する副走査方向において前記偏向前光学系の光軸の光路とは異なる入射位置に入射される少なくとも１つの光学素子においては、該光学素子における前記光束の入射面および出射面のうち少なくともいずれかに回折格子が形成されていることが望ましい。
【０１４９】
また、本発明の一実施の形態によれば、上述のような構成の光走査装置と、前記光走査装置によって走査される光束により静電潜像が形成される感光体と、前記感光体上に形成された静電潜像を顕像化させる現像部とを備えてなる画像形成装置を提供することができる。
【０１５０】
また、本発明の一実施の形態によれば、回転方向に複数配列された反射面によって入射光束を反射偏向させることにより、該入射光束を所定方向に走査させる回転偏向器であって、回転方向に複数配列された反射面であって、該複数の反射面の内の少なくとも一面が回転軸に対して傾斜している複数の反射面と、前記複数の反射面と一体的に回転可能に支持され、前記回転偏向器の回転軸に対して、前記回転軸に対して傾斜する反射面の内の少なくとも１つの面とは逆方向に傾斜している受風面を有するスラスト方向力相殺部と、を備えてなる回転偏向器を提供することができる。
【０１５１】
本発明を特定の態様により詳細に説明したが、本発明の精神および範囲を逸脱しないかぎり、様々な変更および改質がなされ得ることは、当業者には自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【０１５２】
【図１】本発明の第１の実施の形態による光走査装置を備える画像形成装置の構成例を示す図である。
【図２】本実施の形態における光走査装置３の詳細について説明するための平面図である。
【図３】本実施の形態による画像形成装置１における光走査装置３周辺の構成について説明するための側面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態におけるポリゴンミラーの平面形状と各反射面を側面から見た形状を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態による光走査装置における光路を示す平面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態による光走査装置における光路を副走査方向に拡大した縦断面図である。
【図７】レンズ面の形状を定義する際の座標系の一例を示す図である。
【図８】レンズ面の形状定義式の一例を示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態による光走査装置における光学配置データを示す表である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態による光走査装置における近軸特性データを示す表である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態による光走査装置における偏芯、傾きデータを示す表である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態による光走査装置におけるレンズ形状等を表す係数データを示す表である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態による光走査装置における迷光と光線の主走査方向での位置との関係を示すグラフである。
【図１４】本発明の第２の実施の形態による光走査装置における光路を示す平面図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態による光走査装置における光路を副走査方向に拡大した縦断面図である。
【図１６】本発明の第２の実施の形態による光走査装置における光学配置データを示す表である。
【図１７】本発明の第２の実施の形態による光走査装置における近軸特性データを示す表である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態による光走査装置における偏芯、傾きデータを示す表である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態による光走査装置におけるレンズ形状を表す係数データを示す表である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態による光走査装置にて走査される光線の光路を上方から見た平面図である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態による光走査装置を備える画像形成装置にて走査される光線の光路を側面から見た側面図である。
【図２２】本発明の第２の実施の形態による光走査装置における迷光と走査光の主走査方向位置との関係を示すグラフである。
【図２３】本発明の第３の実施の形態による光走査装置における光路を示す平面図である。
【図２４】本発明の第３の実施の形態による光走査装置における光路を副走査方向に拡大した縦断面図である。
【図２５】本発明の第３の実施の形態による光走査装置における光学配置データを示す表である。
【図２６】本発明の第３の実施の形態による光走査装置におけるう近軸特性データを示す表である。
【図２７】本発明の第３の実施の形態による光走査装置における偏芯、傾きデータを示す表である。
【図２８】本発明の第３の実施の形態による光走査装置におけるレンズ形状を表す係数データを示す表である。
【図２９】本発明の第４の実施の形態による光走査装置における光路を示す平面図である。
【図３０】本発明の第４の実施の形態による光走査装置における光路を副走査方向に拡大した縦断面図である。
【図３１】本発明の第４の実施の形態による光走査装置における光学配置データを示す表である。
【図３２】本発明の第４の実施の形態による光走査装置における近軸特性データを示す表である。
【図３３】本発明の第４の実施の形態による光走査装置における偏芯、傾きデータを示す表である。
【図３４】本発明の第４の実施の形態による光走査装置におけるレンズ形状を表す係数データを示す表である。
【符号の説明】
【０１５３】
１  画像形成装置、１３  転写ベルト、３  光走査装置、３５  ポリゴンミラー、３５ｐ  回転軸、３７Ａ  ｆθ１レンズ、３７Ｙ〜３７Ｃ  ｆθ２レンズ、３１〜３４  転写ローラ、２１〜２４  画像形成ユニット、２１Ａ〜２４Ａ  現像装置、２１Ｂ〜２４Ｂ  感光体ドラム。
【図１】
2008191646.tif 000003
【図２】
2008191646.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2008191646.tif 000009
【図８】
2008191646.tif 000010
【図９】
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【図１０】
2008191646.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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