(57)【要約】【課題】被走査面上に小さなビームスポットを安定して形成する。【解決手段】光源１０４ａから射出された光束を略平行光とするカップリングレンズ１０５ａ、及び光源１０４ｂから射出された光束を略平行光とするカップリングレンズ１０５ｂは、それぞれ回折面を有し、被走査面と、回折面の位置の直前に仮想光源を配置したときの前記仮想光源からの光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定する。【選択図】図２
2008107581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束により被走査面上を走査する光走査装置であって、
少なくとも１つの光源と；
前記少なくとも１つの光源からの光束を偏向する偏向器と；
前記少なくとも１つの光源と前記偏向器との間の光路上に配置され、前記少なくとも１つの光源からの光束を前記偏向器に導く第１光学系と；
前記偏向器で偏向された光束を前記被走査面に導く第２光学系と；を備え、
前記第１光学系は、少なくとも１つの回折面を有し、
前記被走査面と、前記回折面の位置の直前に仮想光源を配置したときの前記仮想光源からの光束の結像位置との間隔が、前記第２光学系の焦点距離よりも大きいことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記結像位置は、主走査方向あるいは副走査方向のいずれか一方の方向に関して結像するときの結像位置であり、
前記第２光学系の焦点距離は、前記いずれか一方の方向と同じ方向に関して集光するときの焦点距離であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記第２光学系は、少なくとも１つの樹脂製の光学素子を含み、
前記第１光学系は、球面あるいは非球面を有する少なくとも１つのレンズを含み、
前記少なくとも１つのレンズは、軸対称の前記回折面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記第２光学系は、少なくとも１つの樹脂製の光学素子を含み、
前記第１光学系は、アナモルフィック面を有する少なくとも１つのレンズを含み、
前記少なくとも１つのレンズは、副走査方向の断面形状が主走査方向の位置によらずに同一である前記回折面を有することを特徴とする請求項１または２に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第１光学系と前記第２光学系とからなる光学系は、前記回折面の後方に配置され、前記回折面による散乱光を遮光する開口板を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの光源は、複数の光源であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項７】
少なくとも１つの像担持体と；
前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる複数の光束を走査する少なくとも１つの請求項１〜６のいずれか一項に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
【請求項８】
前記画像情報は、カラー画像情報であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光源からの光束により被走査面上を走査する光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、光プリンタ装置、デジタル複写機、及び光プロッタ等の画像形成装置には、更なる低価格化が求められている。また、これらの画像形成装置は、一般的に光源からの光束により被走査面上を走査する光走査装置を備えている。
【０００３】
画像形成装置の低価格化の代表的な方法として、光走査装置に用いられる光学素子の樹脂化がある。しかしながら、樹脂製レンズでは、温度変化によるレンズの曲率、厚さ、及び屈折率の変動や、光源である半導体レーザの波長変化による屈折率の変動が、ガラスレンズに比べて大きいため、ピント位置の変動が生じ、スポット径が増大して画像品質が劣化するおそれがある。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１では、光源と偏向器との間の光路上に回折面を有する樹脂製レンズを配置し、温度変化によるビームスポットの変動を低減している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１５４７０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、画像形成速度を高速化するために、いわゆるマルチビーム光源を用いる場合には、光源からの光束が回折面により散乱し、この散乱光が本来のビームスポットと重なり合うことによって、ビームスポット径が大きくなって他の光源からの光束と干渉を起こし、ビームスポット形状を劣化させるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、被走査面上に小さなビームスポットを安定して形成することができる光走査装置を提供することにある。
【０００８】
また、本発明の第２の目的は、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、第１の観点からすると、光束により被走査面上を走査する光走査装置であって、少なくとも１つの光源と；前記少なくとも１つの光源からの光束を偏向する偏向器と；前記少なくとも１つの光源と前記偏向器との間の光路上に配置され、前記少なくとも１つの光源からの光束を前記偏向器に導く第１光学系と；前記偏向器で偏向された光束を前記被走査面に導く第２光学系と；を備え、前記第１光学系は、少なくとも１つの回折面を有し、前記被走査面と、前記回折面の位置の直前に仮想光源を配置したときの前記仮想光源からの光束の結像位置との間隔が、前記第２光学系の焦点距離よりも大きいことを特徴とする光走査装置である。
【００１０】
これによれば、少なくとも１つの光源からの光束を偏向器に導く第１光学系は、少なくとも１つの回折面を有し、被走査面と、回折面の位置の直前に仮想光源を配置したときの仮想光源からの光束の結像位置との間隔が、第２光学系の焦点距離よりも大きくなるように設定されている。従って、被走査面上に小さなビームスポットを安定して形成することが可能となる。
【００１１】
なお、本明細書では、仮想光源からの光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置は、光学素子によって仮想光源からの光束における主走査方向の拡がりが収束する位置であり、仮想光源からの光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置は、光学素子によって仮想光源からの光束における副走査方向の拡がりが収束する位置である。また、第２光学系の主走査方向に関して集光するときの焦点距離は、第２光学系を介した光束における主走査方向の拡がりが収束する位置から得られる第２光学系の焦点距離であり、第２光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離は、第２光学系を介した光束における副走査方向の拡がりが収束する位置から得られる第２光学系の焦点距離である。
【００１２】
本発明は、第２の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる複数の光束を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。
【００１３】
これによれば、被走査面上に小さなビームスポットを安定して形成することができる少なくとも１つの本発明の光走査装置を備えているため、高品質の画像を形成することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
《第１の実施形態》
以下、本発明の第１の実施形態を図１〜図６（Ｂ）に基づいて説明する。図１には、本発明の第１の実施形態に係るレーザプリンタ５００の概略構成が示されている。
【００１５】
図１に示されるレーザプリンタ５００は、光走査装置９００、感光体ドラム９０１、帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、トナーカートリッジ９０４、クリーニングブレード９０５、給紙トレイ９０６、給紙コロ９０７、レジストローラ対９０８、転写チャージャ９１１、定着ローラ９０９、排紙ローラ９１２、及び排紙トレイ９１０などを備えている。
【００１６】
上記帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、転写チャージャ９１１及びクリーニングブレード９０５は、それぞれ感光体ドラム９０１の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム９０１の回転方向（図１における矢印方向）に関して、帯電チャージャ９０２→現像ローラ９０３→転写チャージャ９１１→クリーニングブレード９０５の順に配置されている。
【００１７】
前記感光体ドラム９０１の表面には、感光層が形成されている。この感光体ドラム９０１の表面が被走査面である。
【００１８】
前記帯電チャージャ９０２は、感光体ドラム９０１の表面を均一に帯電させる。
【００１９】
前記光走査装置９００は、帯電チャージャ９０２で帯電された感光体ドラム９０１の表面に、上位装置（例えばパソコン）からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、感光体ドラム９０１の表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム９０１の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って前記現像ローラ９０３の方向に移動する。なお、感光体ドラム９０１の長手方向（回転軸に沿った方向）は「主走査方向」と呼ばれている。この光走査装置９００の構成については後述する。
【００２０】
前記トナーカートリッジ９０４にはトナーが格納されており、該トナーは前記現像ローラ９０３に供給される。このトナーカートリッジ９０４内のトナー量は、電源投入時や印刷終了時などにチェックされ、残量が少ないときには不図示の表示部に交換を促すメッセージが表示される。
【００２１】
前記現像ローラ９０３は、回転に伴ってその表面にトナーカートリッジ９０４から供給されたトナーが帯電されて薄く均一に付着される。また、この現像ローラ９０３には、感光体ドラム９０１における帯電している部分（光が照射されなかった部分）と帯電していない部分（光が照射された部分）とで互いに逆方向の電界が生じるような電圧が印加されている。そして、この電圧によって、現像ローラ９０３の表面に付着しているトナーは、感光体ドラム９０１の表面の光が照射された部分にだけ付着する。すなわち、現像ローラ９０３は、感光体ドラム９０１の表面に形成された潜像にトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。トナーが付着された潜像（以下、便宜上「トナー画像」という）は、感光体ドラム９０１の回転に伴って前記転写チャージャ９１１の方向に移動する。
【００２２】
前記給紙トレイ９０６には記録紙９１３が格納されている。この給紙トレイ９０６の近傍には前記給紙コロ９０７が配置されており、該給紙コロ９０７は、記録紙９１３を給紙トレイ９０６から１枚づつ取り出し、前記レジストローラ対９０８に搬送する。該レジストローラ対９０８は、前記転写ローラ９１１の近傍に配置され、給紙コロ９０７によって取り出された記録紙９１３を一旦保持するとともに、該記録紙９１３を感光体ドラム９０１の回転に合わせて感光体ドラム９０１と転写チャージャ９１１との間隙部に向けて送り出す。
【００２３】
前記転写チャージャ９１１には、感光体ドラム９０１の表面上のトナーを電気的に記録紙９１３に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム９０１の表面のトナー画像が記録紙９１３に転写される。ここで転写された記録紙９１３は、前記定着ローラ９０９に送られる。
【００２４】
この定着ローラ９０９では、熱と圧力とが記録紙９１３に加えられ、これによってトナーが記録紙９１３上に定着される。ここで定着された記録紙９１３は、前記排紙ローラ９１２を介して前記排紙トレイ９１０に送られ、排紙トレイ９１０上に順次スタックされる。
【００２５】
前記クリーニングブレード９０５は、感光体ドラム９０１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム９０１の表面は、再度帯電チャージャ９０２の位置に戻る。
【００２６】
次に、前記光走査装置９００の構成について図２を用いて説明する。
【００２７】
この光走査装置９００は、２個の光源（１０４ａ、１０４ｂ）、２個のカップリングレンズ（１０５ａ、１０５ｂ）、開口板１０６、アナモフィックレンズ１０７、反射ミラー１０８、ポリゴンミラー１０３、該ポリゴンミラー１０３を回転させる不図示のポリゴンモータ、及び走査レンズ１０１などを備えている。図２では、紙面上下方向が主走査方向であり、紙面に垂直な方向が副走査方向である。
【００２８】
光源１０４ａ及び光源１０４ｂは、いずれも単一のレーザ光を射出する半導体レーザを有している。そして、各半導体レーザの前面には、それぞれ厚さ０．３ｍｍのカバーガラスが配置されている。
【００２９】
各半導体レーザは、２５℃での発光波長が７８５ｎｍの半導体レーザである。なお、各半導体レーザは、温度が４５℃になると、発光波長が７９０ｎｍに変化する特性を有している。
【００３０】
カップリングレンズ１０５ａは、光源１０４ａから射出された光束の光路上に配置され、光源１０４ａから射出された光束を略平行光とする。また、カップリングレンズ１０５ｂは、光源１０４ｂから射出された光束の光路上に配置され、光源１０４ｂから射出された光束を略平行光とする。
【００３１】
ここでは、各カップリングレンズは、一例として、いずれも厚さ（図３における符号ｄ２）が３．０ｍｍの樹脂製のレンズであり、各光源からの光路長（図３における符号ｄ１）が１２．６８６ｍｍの位置に配置されている。各カップリングレンズの素材の樹脂は、２５℃における波長７８５ｎｍの光束の屈折率が１．５２３８６７であり、線膨張係数が７．０×１０−５Ｋ−１である。
【００３２】
カップリングレンズ１０５ａの形状が、一例として図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示されている。カップリングレンズ１０５ｂの形状もカップリングレンズ１０５ａの形状と同じである。
【００３３】
各カップリングレンズの光源側の面（第１面）は、次の（１）式で示される非球面上に同心円の回折格子が形成された回折面である。ここで、ｘは光軸方向のデプス（ｍｍ）、ｈは光軸からの距離（ｍｍ）、Ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐定数である。本第１の実施形態では、Ｒ＝−８．９２３９ｍｍ、Ｋ＝−１．０である。このように、各カップリングレンズの第１面には、いずれも軸対称な回折面が形成されている。
【００３４】
【数１】
2008107581.tif 000003
【００３５】
また、回折面の位相関数φ（ｈ）は、次の（２）式で示される。ここで、Ｃ１は位相係数であり、本第１の実施形態では、Ｃ１＝−２．９３５×１０−２である。
【００３６】
φ（ｈ）＝Ｃ１・ｈ２  ……（２）
【００３７】
各カップリングレンズの像側の面（第２面）は、いずれも正のパワーを持ち、次の（３）式で示される非球面形状の屈折面である。ここで、ｘは光軸方向のデプス（ｍｍ）、ｈは光軸からの距離（ｍｍ）、Ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、…はそれぞれ係数である。
【００３８】
【数２】
2008107581.tif 000004
【００３９】
本第１の実施形態では、Ｒ＝−７．６８５６０ｍｍ、Ｋ＝−０．７８１４６、Ａ４＝−６．２９０９６×１０−６、Ａ６＝−７．６６２８６×１０−５、Ａ８＝２．４４６８５×１０−５、Ａ１０＝−２．５３３５１×１０−６、である。
【００４０】
さらに、各カップリングレンズは、入射光の波長変化による屈折角変化の方向（傾向）が、第１面と第２面とで互いに逆の方向（傾向）となるように設定されている。
【００４１】
そして、各光源と各カップリングレンズは、アルミニウム製の同一の保持部材に固定されている。この保持部材の線膨張係数は４．０×１０−５Ｋ−１である。
【００４２】
開口板１０６は、各カップリングレンズとアナモフィックレンズ１０７との間の光路上に配置され、各カップリングレンズを介した光束のビーム径を規定する。
【００４３】
アナモフィックレンズ１０７は、開口板１０６と反射ミラー１０８との間の光路上に配置され、開口板１０６の開口部を通過した光束を、反射ミラー１０８を介してポリゴンミラー１０３の偏向反射面近傍に副走査方向に関して結像する。
【００４４】
ここでは、アナモフィックレンズ１０７は、一例として、厚さ（図３における符号ｄ４）が３．０ｍｍのガラス製のレンズであり、各カップリングレンズの第２面からの光路長（図３における符号ｄ３）が１８．０ｍｍの位置に配置されている。アナモフィックレンズ１０７の素材のガラスは、２５℃における波長７８５ｎｍの光束の屈折率が１．５１４３７１、４５℃における波長６５９ｎｍの光束の屈折率が１．５１４２９１、２５℃における波長６５６ｎｍの光束の屈折率が１．５１１０８４であり、線膨張係数が７．５×１０−６Ｋ−１である。
【００４５】
また、アナモフィックレンズ１０７の第１面は、主走査方向に関しては平面であり、副走査方向に関しては半径１９．２５ｍｍの円弧形状をしている。そして、アナモフィックレンズ１０７の第２面は平面である。
【００４６】
さらに、アナモフィックレンズ１０７とポリゴンミラー１０３との間、及びポリゴンミラー１０３と走査レンズ１０１との間には、厚さ１．９ｍｍ（２５℃）の防音ガラス２０１が配置されている（図２参照）。この防音ガラス２０１の素材のガラスは、アナモフィックレンズ１０７の素材と同じガラスである。
【００４７】
ところで、各光源とポリゴンミラー１０３との間の光路上に配置される光学系は、カップリング光学系とも呼ばれている。本第１の実施形態では、カップリング光学系は、カップリングレンズ１０５ａとカップリングレンズ１０５ｂと開口板１０６とアナモフィックレンズ１０７と反射ミラー１０８とから構成されている。
【００４８】
ポリゴンミラー１０３は、４つの偏向反射面を有し、副走査方向に平行な回転軸の周りに等速回転する。ここでは、一例として、ポリゴンミラー１０３は、アナモフィックレンズ１０７の第２面から回転軸までの光路長が３７．７ｍｍの位置に配置されている。
【００４９】
走査レンズ１０１は、ポリゴンミラー１０３で偏向された光束の光路上に配置され、ポリゴンミラー１０３で偏向された光束を感光体ドラム９０１の表面に集光する。
【００５０】
ここでは、一例として、走査レンズ１０１は、中心（光軸上）肉厚（図３における符号ｄ７）が１３．５ｍｍの樹脂製レンズであり、ポリゴンミラー１３の回転軸から走査レンズ１０１の第１面までの光路長（図３における符号ｄ６）が３１．５ｍｍの位置に配置されている。走査レンズ１０１の素材の樹脂は、各カップリングレンズの素材と同じ樹脂である。
【００５１】
また、走査レンズ１０１の主走査方向に関する焦点距離は１６０．０ｍｍであり、副走査方向に関する焦点距離は３１．６ｍｍである。
【００５２】
走査レンズ１０１の第１面は、主走査方向及び副走査方向のいずれとも平行な仮想的断面（以下、「主走査断面」という）内における面形状が、次の（４）式で示される非円弧形状をなしている。ここで、ｘは光軸方向のデプス（ｍｍ）、ｙは光軸からの主走査方向の距離（ｍｍ）、Ｒｍは主走査方向の近軸曲率半径、Ｋは円錐定数、Ａ４、Ａ６、Ａ８、Ａ１０、…はそれぞれ係数である。なお、光軸方向及び副走査方向のいずれとも平行な仮想的断面（以下、「副走査断面」という）内の曲率半径は９６．３９９ｍｍで一定である。
【００５３】
【数３】
2008107581.tif 000005
【００５４】
本第１の実施形態では、Ｒｍ＝１７９．０ｍｍ、Ｋ＝−５．３５５４８×１０、Ａ４＝−１．３８４６９×１０−６、Ａ６＝−１．５７９１６×１０−９、Ａ８＝３．６５５３１×１０−１２、Ａ１０＝−８．３０６８５×１０−１５、Ａ１２＝１．１２８４４×１０−１７、Ａ１４＝−５．９８１７３×１０−２１、である。
【００５５】
走査レンズ１０１の第２面は、主走査断面内における面形状が、上記（４）式で示される非円弧形状をなしている。また、副走査断面内の曲率Ｃｓ（ｍｍ−１）は、次の（５）式に従って主走査方向に変化している。ここで、ｙは光軸からの主走査方向の距離、Ｒｓは副走査方向の近軸曲率半径、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、…はそれぞれ係数である。
【００５６】
【数４】
2008107581.tif 000006
【００５７】
本第１の実施形態では、Ｒｍ＝−１５７．２５８ｍｍ、Ｒｓ＝−１９．３２７ｍｍ、Ｋ＝１．９４５２４、Ａ４＝−９．０４０３５×１０−７、Ａ６＝−１．０３６０８×１０−９、Ａ８＝１．３２７００×１０−１２、Ａ１０＝−３．０７７０７×１０−１５、Ａ１２＝３．３９５１６×１０−１８、Ａ１４＝−１．３８７１９×１０−２１、Ｂ１＝−２．０８４８４×１０−５、Ｂ２＝１．６７６２６×１０−５、Ｂ３＝−１．０８１８７×１０−８、Ｂ４＝−１．０１６６１×１０−８、Ｂ５＝４．９５９３１×１０−１２、Ｂ６＝９．７６９４６×１０−１４、である。
【００５８】
なお、走査レンズ１０１は、光軸方向及び主走査方向が含まれる面内において、その長手方向が主走査方向に対して反時計方向に０．６８°傾斜して配置されている。
【００５９】
ところで、ポリゴンミラー１０３と感光体ドラム９０１との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本第１の実施形態では、走査光学系は、走査レンズ１０１から構成されている。
【００６０】
そして、本第１の実施形態では、走査レンズ１０１の第２面から感光体ドラム９０１までの光路長（図３における符号ｄ８）が１７６．０ｍｍとなるように、光走査装置９００が配置されている。なお、走査レンズ１０１と感光体ドラム９０１との間には、肉厚１．９ｍｍ（２５℃）の防塵ガラス２０２が配置されている。この防塵ガラス２０２の素材のガラスは、アナモフィックレンズ１０７の素材と同じガラスである。
【００６１】
ところで、回折面では製造誤差により光が散乱することがある。特に表面の凹凸により回折効果を得るレリーフ型の回折格子では、角部分のだれや段差部分の傾きにより散乱光が発生しやすい。
【００６２】
本第１の実施形態では、一例として図５に示されるように、カップリングレンズ１０５ａの回折面の直前（図５における符号Ｐの位置）に仮想光源を配置したときに、該仮想光源から射出された光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置と、被走査面との間隔が、走査光学系の主走査方向に関して集光するときの焦点距離より大きくなるように設定されている。また、前記仮想光源から射出された光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置と、被走査面との間隔が、走査光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離より大きくなるように設定されている。
【００６３】
具体的には、仮想光源から射出された光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置は、被走査面から光源方向に４０６．０ｍｍの位置であり、仮想光源から射出された光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置は、被走査面から光源方向に１３３．６ｍｍの位置である。すなわち、主走査方向に関する結像位置と被走査面との間隔（図６（Ａ）における符号ｄｍ１）は４０６．０ｍｍであり、副走査方向に関して結像するときの結像位置と被走査面との間隔（図６（Ｂ）における符号ｄｓ１）は１３３．６ｍｍである。なお、走査レンズ１０１の主走査方向に関して集光するときの焦点距離は１６０．０ｍｍであり、副走査方向に関して集光するときの焦点距離は３１．６ｍｍである。
【００６４】
これにより、被走査面では散乱光は大きく広がるため、被走査面上での散乱光の単位面積当たりの強度は無視できるほど小さくなり、本来のビームスポットに散乱光が重なり合うことによるビームスポット径の太りが防止でき、ビームスポット径を小さくすることができる。
【００６５】
以上説明したように、本第１の実施形態に係る光走査装置９００によると、光源１０４ａから射出された光束を略平行光とするカップリングレンズ１０５ａ、及び光源１０４ｂから射出された光束を略平行光とするカップリングレンズ１０５ｂは、それぞれ回折面を有し、被走査面と、回折面の位置の直前に仮想光源を配置したときの前記仮想光源からの光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定されている。
【００６６】
また、前記被走査面と、前記仮想光源からの光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の主走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定されている。
【００６７】
従って、本来のビームスポットに散乱光が重なり合うことによるビームスポット径の太りが防止でき、感光体ドラム９０１の表面上に小さなビームスポットを安定して形成することが可能となる。
【００６８】
また、本第１の実施形態に係るレーザプリンタ５００によると、感光体ドラム９０１の表面上に小さなビームスポットを安定して形成することができる光走査装置９００を備えているため、高品質の画像を形成することが可能となる。
【００６９】
《第２の実施形態》
次に、本発明の第２の実施形態を図７〜図１１（Ｂ）に基づいて説明する。
【００７０】
この第２の実施形態は、図７に示されるように、前述した第１の実施形態の光走査装置９００において、前記カップリングレンズ１０５ａ、１０５ｂに代えてカップリングレンズ１１５ａ、１１５ｂを用い、前記アナモフィックレンズ１０７に代えてアナモフィックレンズ１１７を用い、開口板１１６を追加した点に特徴を有する。その他の構成は、第１の実施形態と同様である。従って、以下においては、第１の実施形態との相違点を中心に説明するとともに、第１の実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一の符号を用い、その説明を簡略化し若しくは省略するものとする。
【００７１】
カップリングレンズ１１５ａは、光源１０４ａから射出された光束の光路上に配置され、光源１０４ａから射出された光束を略平行光とする。また、カップリングレンズ１１５ｂは、光源１０４ｂから射出された光束の光路上に配置され、光源１０４ｂから射出された光束を略平行光とする。
【００７２】
ここでは、各カップリングレンズは、一例として、いずれも厚さ（図８における符号ｄ１２）が３．０ｍｍのガラス製のレンズであり、各光源からの光路長（図８における符号ｄ１１）が１２．６６９ｍｍの位置に配置されている。各カップリングレンズの素材のガラスは、第１の実施形態におけるアナモフィックレンズ１０７の素材と同じガラスである。
【００７３】
各カップリングレンズの第１面は、平面である。
【００７４】
各カップリングレンズの第２面は、上記（３）式で示される非球面形状の屈折面である。本第２の実施形態では、Ｒ＝−７．４９９ｍｍ、Ｋ＝−０．７８１４６、Ａ４＝−６．２９０９６×１０−６、Ａ６＝−７．６６２８６×１０−５、Ａ８＝２．４４６８５×１０−５、Ａ１０＝−２．５３３５１×１０−６、である。
【００７５】
アナモフィックレンズ１１７は、開口板１０６と反射ミラー１０８との間の光路上に配置され、開口板１０６の開口部を通過した光束を、反射ミラー１０８を介してポリゴンミラー１０３の偏向反射面近傍に副走査方向に関して結像する。
【００７６】
ここでは、アナモフィックレンズ１１７は、一例として、厚さ（図８における符号ｄ１４）が３．０ｍｍの樹脂製のレンズであり、各カップリングレンズの第２面からの光路長（図８における符号ｄ１３）が１８．０ｍｍの位置に配置されている。アナモフィックレンズ１１７の素材の樹脂は、第１の実施形態における各カップリングレンズの素材と同じ樹脂である。
【００７７】
アナモフィックレンズ１１７の第１面の形状は、主走査方向に関しては平面であり、副走査方向に関しては半径１９．７２ｍｍの円弧形状である。
【００７８】
アナモフィックレンズ１１７の第２面の形状は、一例として図９（Ａ）及び図９（Ｂ）に示されるように、次の（６）式で示される副走査方向の非円弧上に副走査方向に延びる複数の線状の回折格子が形成された回折面である。ここで、ｘは光軸方向のデプス（ｍｍ）、ｚは光軸からの副走査方向の距離（ｍｍ）、Ｒは近軸曲率半径、Ｋは円錐定数である。本第２の実施形態では、Ｒ＝１６．７７４ｍｍ、Ｋ＝−１．０である。このように、アナモフィックレンズ１１７の第２面には、副走査方向の断面形状が主走査方向の位置によらずに同一である回折面が形成されている。
【００７９】
【数５】
2008107581.tif 000007
【００８０】
また、回折面の位相関数φ（ｚ）は、次の（７）式で示される。ここで、Ｃ１は位相係数であり、本第２の実施形態では、Ｃ１＝−１．５６２×１０−２である。
【００８１】
φ（ｚ）＝Ｃ１・ｚ２  ……（７）
【００８２】
ここでは、一例として、ポリゴンミラー１０３は、アナモフィックレンズ１１７の第２面から回転軸までの光路長が３７．７ｍｍの位置に配置されている。また、図８におけるｄ１６＝３１．５ｍｍ、ｄ１７＝１３．５ｍｍ、ｄ１８＝１７６．０ｍｍである。
【００８３】
本第２の実施形態では、一例として図１０に示されるように、アナモフィックレンズ１１７の回折面の直前（図１０における符号Ｐ´の位置）に仮想光源を配置したときに、該仮想光源から射出された光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置と、被走査面との間隔が、走査光学系の主走査方向に関して集光するときの焦点距離より大きくなるように設定されている。また、前記仮想光源から射出された光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置と、被走査面との間隔が、走査光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離より大きくなるように設定されている。
【００８４】
具体的には、仮想光源から射出された光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置は、被走査面から光源方向に２７１．４ｍｍの位置であり、仮想光源から射出された光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置は、被走査面から光源方向に１１１．０ｍｍの位置である。すなわち、主走査方向に関して結像するときの結像位置と被走査面との間隔（図１１（Ａ）における符号ｄｍ２）は２７１．４ｍｍであり、副走査方向に関して結像するときの結像位置と被走査面との間隔（図１１（Ｂ）における符号ｄｓ２）は１１１．０ｍｍである。なお、走査レンズ１０１の主走査方向に関して集光するときの焦点距離は１６０．０ｍｍであり、副走査方向に関して集光するときの焦点距離は３１．６ｍｍである。
【００８５】
これにより、第１の実施形態と同様に、被走査面では散乱光は大きく広がるため、本来のビームスポットに散乱光が重なり合うことによるビームスポット径の太りが防止でき、ビームスポット径を小さくすることができる。
【００８６】
また、アナモフィックレンズ１１７と反射ミラー１０８の間の光路上に、回折面による散乱光を遮光する開口板１１６を配置している。これにより、更に回折面から散乱光がビームスポットに影響を与えないようにしている。
【００８７】
以上説明したように、本第２の実施形態に係る光走査装置９００によると、各光源から射出され、各カップリングレンズ及び開口板１０６を介した光束をポリゴンミラー１０３に導くアナモフィックレンズ１１７は、回折面を有し、被走査面と、回折面の位置の直前に仮想光源を配置したときの前記仮想光源からの光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定されている。
【００８８】
また、前記被走査面と、前記仮想光源からの光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の主走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定されている。
【００８９】
従って、第１の実施形態と同様に、本来のビームスポットに散乱光が重なり合うことによるビームスポット径の太りが防止でき、感光体ドラム９０１の表面上に小さなビームスポットを安定して形成することが可能となる。
【００９０】
また、本第２の実施形態に係るレーザプリンタ５００によると、感光体ドラム９０１の表面上に小さなビームスポットを安定して形成することができる光走査装置９００を備えているため、高品質の画像を形成することが可能となる。
【００９１】
なお、上記各実施形態では、光源１０４ａ及び光源１０４ｂが、いずれも単一のレーザ光を射出する半導体レーザを有している場合について説明したが、これに限定されるものではなく、光源１０４ａ及び光源１０４ｂの少なくとも一方が複数のレーザ光を射出することができる半導体レーザアレイを有していても良い。この場合には、複数のビームスポットの裾野が重なり合った部分に更に散乱光が重なることによるビームスポット径の太りを防止することができ、ビームスポット形状の劣化を抑制することが可能である。これにより、画像形成速度を高速化することができる。
【００９２】
また、上記各実施形態では、各半導体レーザから射出される光束の波長が７８５ｎｍ（２５℃）の場合について説明したが、これに限らず、感光体ドラム９０１の感度特性に応じた波長であれば良い。
【００９３】
また、上記各実施形態では、被走査面と仮想光源からの光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定され、かつ、被走査面と仮想光源からの光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の主走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定されている場合について説明したが、被走査面と仮想光源からの光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の副走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定されているか、あるいは被走査面と仮想光源からの光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置との間隔が、走査光学系の主走査方向に関して集光するときの焦点距離よりも大きくなるように設定されていても良い。
【００９４】
なお、上記各実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ５００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、光走査装置９００を備えた画像形成装置であれば、結果として高品質の画像を形成することが可能となる。
【００９５】
また、カラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高品質の画像を形成することが可能となる。
【００９６】
また、一例として図１２に示されるように、画像形成装置として、カラー画像に対応し、複数の感光体ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。この図１２に示されるタンデムカラー機は、ブラック（Ｋ）用の感光体ドラムＫ１、帯電器Ｋ２、現像器Ｋ４、クリーニング手段Ｋ５、及び転写用帯電手段Ｋ６と、シアン（Ｃ）用の感光体ドラムＣ１、帯電器Ｃ２、現像器Ｃ４、クリーニング手段Ｃ５、及び転写用帯電手段Ｃ６と、マゼンダ（Ｍ）用の感光体ドラムＭ１、帯電器Ｍ２、現像器Ｍ４、クリーニング手段Ｍ５、及び転写用帯電手段Ｍ６と、イエロー（Ｙ）用の感光体ドラムＹ１、帯電器Ｙ２、現像器Ｙ４、クリーニング手段Ｙ５、及び転写用帯電手段Ｙ６と、光走査装置９００と、転写ベルト８０と、定着手段３０などを備えている。
【００９７】
この場合には、光走査装置９００は、ブラック用の光源、シアン用の光源、マゼンダ用の光源、イエロー用の光源を備えることとなる。そして、ブラック用の光源からの光束は感光体ドラムＫ１に照射され、シアン用の光源からの光束は感光体ドラムＣ１に照射され、マゼンダ用の光源からの光束は感光体ドラムＭ１に照射され、イエロー用の光源からの光束は感光体ドラムＹ１に照射されるようになっている。なお、色毎に光走査装置９００を備えていても良い。
【００９８】
各感光体ドラムは、図１２中の矢印の方向に回転し、回転順にそれぞれ帯電器、現像器、転写用帯電手段、クリーニング手段が配置されている。各帯電器は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電器によって帯電された感光体ドラム表面に光走査装置９００により光束が照射され、感光体ドラムに静電潜像が形成されるようになっている。そして、対応する現像器により感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写用帯電手段により、記録紙に各色のトナー像が転写され、最終的に定着手段３０により記録紙に画像が定着される。
【００９９】
また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。
【０１００】
また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、被走査面上に小さなビームスポットを安定して形成するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を形成するのに適している。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。
【図２】図１における光走査装置を示す概略図である。
【図３】図２の光走査装置における各光学素子の位置を説明するための図である。
【図４】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）は、それぞれ図２の光走査装置におけるカップリングレンズの形状を説明するための図である。
【図５】仮想光源の位置を説明するための図である。
【図６】図６（Ａ）は仮想光源から射出された光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置を説明するための図であり、図６（Ｂ）は仮想光源から射出された光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置を説明するための図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における光走査装置を示す概略図である。
【図８】図７の光走査装置における各光学素子の位置を説明するための図である。
【図９】図９（Ａ）及び図９（Ｂ）は、それぞれ図７の光走査装置におけるアナモフィックレンズの形状を説明するための図である。
【図１０】仮想光源の位置を説明するための図である。
【図１１】図１１（Ａ）は仮想光源から射出された光束の主走査方向に関して結像するときの結像位置を説明するための図であり、図１１（Ｂ）は仮想光源から射出された光束の副走査方向に関して結像するときの結像位置を説明するための図である。
【図１２】タンデムカラー機の概略構成を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１０１…走査レンズ（第２光学系）、１０３…ポリゴンミラー（偏向器）、１０４ａ…光源、１０４ｂ…光源、１０５ａ…カップリングレンズ（第１光学系の一部）、１０５ｂ…カップリングレンズ（第１光学系の一部）、１０６…開口板（第１光学系の一部）、１０７…アナモフィックレンズ（第１光学系の一部）、１０８…反射ミラー（第１光学系の一部）、１１５ａ…カップリングレンズ（第１光学系の一部）、１１５ｂ…カップリングレンズ（第１光学系の一部）、１１６…開口板（第１光学系の一部）、１１７…アナモフィックレンズ（第１光学系の一部）、５００…レーザプリンタ（画像形成装置）、９００…光走査装置、９０１…感光体ドラム（像担持体）。
【図１】
2008107581.tif 000008
【図２】
2008107581.tif 000009
【図３】
2008107581.tif 000010
【図４】
2008107581.tif 000011
【図５】
2008107581.tif 000012
【図６】
2008107581.tif 000013
【図７】
2008107581.tif 000014
【図８】
2008107581.tif 000015
【図９】
2008107581.tif 000016
【図１０】
2008107581.tif 000017
【図１１】
2008107581.tif 000018
【図１２】
2008107581.tif 000019