(57)【要約】【課題】感光体ドラム上の波面収差を好適に補正するとともに、感光体ドラム上において好適なビーム径やビームプロファイルを得ることができるようにする。【解決手段】本発明に係る光走査装置２１を備える画像形成装置においては、半導体レーザ素子４１と、偏向前光学系４０と、偏向前光学系４０により結像された光束を走査対象物である感光体ドラム２３に対して走査するポリゴンミラー５０と、走査された光束を感光体ドラム２３に結像させる偏向後光学系６０とを備え、偏向前光学系４０からポリゴンミラーに入射される光束が有する幅がポリゴンミラー５０を形成する１つの反射面が有する幅よりも広いオーバーイルミネーション走査光学系の光走査装置２１において、ポリゴンミラー５０により走査された光束を透過する平板が少なくとも２枚以上設けられる。【選択図】  図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つまたは複数の光束を出射する光源と、
前記光源から出射された光束を形成して主走査方向と対応する方向に線像として結像させる偏向前光学系と、
前記偏向前光学系により結像された光束を走査対象物に対して走査する走査手段と、
前記走査手段により走査された光束を前記走査対象物に結像させる偏向後光学系とを備え、
前記偏向前光学系から前記走査手段に入射される光束が有する幅が前記走査手段を形成する１つの反射面が有する幅よりも広い光走査装置において、
前記偏向後光学系には、前記走査手段により走査された光束を透過する平板が少なくとも２枚以上設けられることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記偏向後光学系に設けられる前記平板は、ガラス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】
前記偏向後光学系のうちの前記走査手段と前記走査対象物との間に、少なくとも１枚以上の前記平板が設けられ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４】
前記偏向後光学系に設けられる前記平板は、偏向後光学系における所定の光軸に対して主走査方向軸回りに所要の角度で傾けられ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５】
前記偏向後光学系には、前記走査手段により走査された光束を前記走査対象物に結像させるための光学部品が含まれてい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６】
前記偏向後光学系のうちの前記光学部品と前記走査対象物との間に、少なくとも１枚以上の前記平板が設けられることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記偏向後光学系に含まれる前記光学部品は、偏向後光学系における所定の光軸に対して主走査方向軸回りに所要の角度で傾けられることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記偏向後光学系に含まれる前記光学部品は、１枚構成のレンズであることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記偏向後光学系に含まれる前記光学部品は、レンズまたはミラーであることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記偏向後光学系に含まれる前記光学部品の少なくとも１面が回折光学素子により構成されることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
【請求項１１】
１つまたは複数の光束を出射する光源と、
前記光源から出射された光束を形成して主走査方向と対応する方向に線像として結像させる偏向前光学系と、
前記偏向前光学系により結像された光束を走査対象物に対して走査する走査手段と、
前記走査手段により走査された光束を前記走査対象物に結像させる偏向後光学系とを備え、
前記偏向前光学系から前記走査手段に入射される光束が有する幅が前記走査手段を形成する１つの反射面が有する幅よりも広い光走査装置を備える画像形成装置において、
前記偏向後光学系には、前記走査手段により走査された光束を透過する平板が少なくとも２枚以上設けられることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
前記偏向後光学系に設けられる前記平板は、ガラスであることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記偏向後光学系のうちの前記走査手段と前記走査対象物との間に、少なくとも１枚以上の前記平板が設けられることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記偏向後光学系に設けられる前記平板は、偏向後光学系における所定の光軸に対して主走査方向軸回りに所要の角度で傾けられることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１５】
前記偏向後光学系には、前記走査手段により走査された光束を前記走査対象物に結像させるための光学部品が含まれていることを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１６】
前記偏向後光学系のうちの前記光学部品と前記走査対象物との間に、少なくとも１枚以上の前記平板が設けられることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】
前記偏向後光学系に含まれる前記光学部品は、偏向後光学系における所定の光軸に対して主走査方向軸回りに所要の角度で傾けられることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１８】
前記偏向後光学系に含まれる前記光学部品は、１枚構成のレンズであることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１９】
前記偏向後光学系に含まれる前記光学部品は、レンズまたはミラーであることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項２０】
前記偏向後光学系に含まれる前記光学部品の少なくとも１面が回折光学素子により構成されることを特徴とする請求項１５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およびこの光走査装置を備える画像形成装置に係り、特に、ポリゴンミラーに入射される光束が有する幅がポリゴンミラーを形成する１つの反射面が有する幅よりも広いオーバーイルミネーション走査光学系において、光束を感光体ドラムに走査することができるようにした光走査装置およびこの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、例えばレーザプリンタ、ディジタル複写機、レーザファックスなどの電子写真方式の画像形成装置においては、レーザ光（光ビーム）を感光体ドラムの表面に照射してそのレーザ光を走査することにより感光体ドラム上に静電潜像を形成する光走査装置が備えられている。
【０００３】
最近では、感光体ドラムの表面での走査の高速化を図るため、例えば１つのレーザユニットに複数の光源（レーザダイオード）を設けて、１回に走査するレーザ光の本数を増やす方法（マルチビーム方法）が提案されている。このマルチビーム方法においては、各光源から出射された色成分（例えば、イエロー、マゼンダ、シアン、およびブラック）ごとの複数のビームは、偏向前光学系での処理が施されるとともに、１ビーム化されてポリゴンミラーに入射する。ポリゴンミラーで偏向されたビームは、偏向後光学系を構成するｆθレンズを介した後、色成分ごとのビームに分離されて色成分ごとの感光体ドラムに照射される。
【０００４】
ここで、偏向器であるポリゴンミラーの回転軸方向を「副走査方向」と定義し、光学系の光軸方向および偏向器（ポリゴンミラー）の回転軸方向のそれぞれに対して垂直な方向を「主走査方向」と定義する。なお、光学系での副走査方向は、画像形成装置における転写材の搬送方向に対応しており、光学系での主走査方向は、画像形成装置における転写材面内での搬送方向に垂直な方向に対応している。また、像面は感光体ドラムの面を示しており、結像面は実際に光束（レーザ光）が結像する面を示している。
【０００５】
一般に、画像プロセス速度（紙搬送速度）、画像解像度、モータ回転速度、およびポリゴンミラー面数には［数１］に示される関係が存在する。
【数１】
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【０００６】
ここで、上記の式においては、Ｐ（ｍｍ／ｓ）はプロセス速度（紙搬送速度）を示しており、Ｒ（ｄｐｉ）は画像解像度（１インチ当たりのドット数）を示している。また、Ｖｒ（ｒｐｍ）はポリゴンモータ回転数を示しており、Ｎはポリゴンミラー面数を示している。
【０００７】
上記の［数１］の式に示されるように、画像形成装置における印字速度や解像度は、ポリゴンミラー回転数（Ｖｒ）とポリゴンミラー面数（Ｎ）とに比例する。従って、画像形成装置において高速化とともに高解像度化の実現を図るためには、ポリゴンミラー面数（Ｎ）を増やすか、あるいは、ポリゴンミラー回転数（Ｖｒ）を上げることが必要である。
【０００８】
しかし、従来の一般的なアンダーイルミネーション走査光学系においては、ポリゴンミラーに入射される光束（レーザ光）が有する主走査方向の幅を、ポリゴンミラーを形成する１つの反射面が有する主走査方向の幅（反射幅）よりも小さくするようにして、ポリゴンミラーに入射される光束（レーザ光）をすべて反射させるようにしている。
【０００９】
ところが、像面でのビーム径はＦナンバーに比例するとともに、ＦナンバーＦｎは結像光学系の焦点距離をｆとし、ポリゴンミラー面上での主走査方向のビーム径をＤとするとＦｎ＝ｆ／Ｄで表されることから、高画質化を図るために像面でのビーム径を小さくしようとすると、ポリゴンミラー面上の主走査方向のビーム径を大きくしなければいけない。
【００１０】
換言すれば、ある一定上の高画質を得るためには、ポリゴンミラー面上の主走査方向のビーム径を一定の大きさ以上にしなければならないという制約が存在する。
【００１１】
それにもかかわらず、高速化とともに高解像度化の実現を図るためにポリゴンミラー面数（Ｎ）を多くしようとすると、ポリゴンミラー自体を大型化しなければならず、その結果、大型化したポリゴンミラーを高速回転させようとすると、ポリゴンミラーを駆動するためのモータへの負荷が大きくなり、モータコストが上がってしまう。また、同時に、モータの騒音や振動、熱の発生が大きくなってしまい、これらへの対策が別途必要となってしまう。
【００１２】
そこで、アンダーイルミネーション走査光学系の代わりに、オーバーイルミネーション走査光学系を用いた画像形成装置が提案されている。オーバーイルミネーション走査光学系では、ポリゴンミラーに入射される光束が有する幅がポリゴンミラーを形成する１つの反射面が有する幅よりも広くするようにしている。
【００１３】
これにより、ポリゴンミラーを形成する反射面の全面（または複数の反射面）を用いて光束を反射させることができ、高速化とともに高解像度化を図るためにポリゴンミラーの反射面数（Ｎ）を増やしつつ、かつ、ポリゴンミラー面上のビーム径を確保するようにした場合であっても、ポリゴンミラー自体の径を小さくすることができる。従って、ポリゴンミラーを駆動するためのモータに対する負荷を低減することができ、モータコストを低減することが可能となる。また、ポリゴンミラー自体の径を小径にするとともに、反射面数を多くすることができるために、ポリゴンミラーの形状を円形に近づけることができ、ポリゴンミラー駆動時における空気抵抗を小さくすることができ、その結果、ポリゴンミラーを高速で回転させたとしても騒音や振動、熱の発生を低減することができる。
【００１４】
さらに、騒音や振動、熱の発生の低減に伴い、騒音や振動を低減するためのガラスなどの対策部品の全部または一部が不必要となり、画像形成装置を製造する際のコストを低下させることができる。また、高デューティーサイクル（Duty Cycle）が可能となる。
【００１５】
以上のようなオーバーイルミネーション走査光学系に関しては、例えばLaser Scanning Notebook （Leo Beiser 著 , SPIE OPTICAL ENGINEERING PRESS）（非特許文献１）に記述されている。
【非特許文献１】Laser Scanning Notebook （Leo Beiser 著 , SPIE OPTICAL ENGINEERING PRESS）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
一般に、アンダーイルミネーション走査光学系では、半導体レーザ素子から出射された光束を感光体ドラムに走査する際に、ポリゴンミラーのエッジ部は使用されないが、オーバーイルミネーション走査光学系では、ポリゴンミラーのエッジ部は使用される。
【００１７】
そのため、ポリゴンミラーの主走査方向のエッジ部において形状の誤差が大きいことから、エッジ部を用いて光束を偏向（走査）すると、偏向（走査）される光束がだれてしまい、感光体ドラム上の全走査領域で波面収差が悪化してしまう。その結果、像面である感光体ドラム上でのビーム径が増大し、ビームプロファイルが悪化してしまうという課題があった。
【００１８】
本発明は、このような状況に鑑みてなされてものであり、感光体ドラム上の波面収差を好適に補正するとともに、感光体ドラム上において好適なビーム径やビームプロファイルを得ることができる光走査装置および画像形成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】
【００１９】
本発明の光走査装置は、上述した課題を解決するために、光束を出射する光源と、光源から出射された光束を形成して主走査方向と対応する所定の方向に線像として結像させる偏向前光学系と、偏向前光学系により結像された光束を走査対象物に対して走査する走査手段と、走査手段により走査された光束を走査対象物に結像させる偏向後光学系とを備え、偏向前光学系から走査手段に入射される光束が有する幅が走査手段を形成する１つの反射面が有する幅よりも広い光走査装置において、偏向後光学系には、走査手段により走査された光束を透過する平板が少なくとも２枚以上設けられることを特徴とする。
【００２０】
本発明の画像形成装置は、上述した課題を解決するために、光束を出射する光源と、光源から出射された光束を形成して主走査方向と対応する所定の方向に線像として結像させる偏向前光学系と、偏向前光学系により結像された光束を走査対象物に対して走査する走査手段と、走査手段により走査された光束を走査対象物に結像させる偏向後光学系とを備え、偏向前光学系から走査手段に入射される光束が有する幅が走査手段を形成する１つの反射面が有する幅よりも広い光走査装置を備える画像形成装置において、偏向後光学系には、走査手段により走査された光束を透過する平板が少なくとも２枚以上設けられることを特徴とする。
【００２１】
本発明の光走査装置においては、光束を出射する光源と、光源から出射された光束を形成して主走査方向と対応する所定の方向に線像として結像させる偏向前光学系と、偏向前光学系により結像された光束を走査対象物に対して走査する走査手段と、走査手段により走査された光束を走査対象物に結像させる偏向後光学系とを備え、偏向前光学系から走査手段に入射される光束が有する幅が走査手段を形成する１つの反射面が有する幅よりも広い光走査装置において、偏向後光学系には、走査手段により走査された光束を透過する平板が少なくとも２枚以上設けられる。
【００２２】
本発明の画像形成装置においては、光束を出射する光源と、光源から出射された光束を形成して主走査方向と対応する所定の方向に線像として結像させる偏向前光学系と、偏向前光学系により結像された光束を走査対象物に対して走査する走査手段と、走査手段により走査された光束を走査対象物に結像させる偏向後光学系とを備え、偏向前光学系から走査手段に入射される光束が有する幅が走査手段を形成する１つの反射面が有する幅よりも広い光走査装置を備える画像形成装置において、偏向後光学系には、走査手段により走査された光束を透過する平板が少なくとも２枚以上設けられる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、感光体ドラム上の波面収差を好適に補正するとともに、感光体ドラム上において好適なビーム径やビームプロファイルを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２５】
図１は、本発明に係る光走査装置２１を備えた画像形成装置１の構成を表している。
【００２６】
図１に示されるように、画像形成装置１は、例えば画像読取手段としてのスキャナ部１０と、画像形成手段としてのプリンタ部２０を備えている。
【００２７】
スキャナ部１０は、矢印の方向に移動可能に形成された第１キャリッジ１１、第１キャリッジ１１に従って移動される第２キャリッジ１２、第２キャリッジ１２からの光に所定の結像特性を与える光学レンズ１３、光学レンズ１３により所定の結像特性が与えられた光を光電変換するとともに、光電変換後の電気信号を出力する光電変換素子１４、原稿Ｄを保持する原稿台１５、原稿台１５に原稿Ｄを押し付けることで固定する原稿固定カバー１６などを有している。
【００２８】
第１キャリッジ１１には、原稿Ｄを照明する光源１７、光源１７が放射する光により照明されることで原稿Ｄから反射された反射光を、第２キャリッジ１２に向けて反射するミラー１８ａが設けられている。
【００２９】
第２キャリッジ１２には、第１キャリッジ１１のミラー１８ａから案内された光を９０゜折り曲げるミラー１８ｂ、ミラー１８ｂで折り曲げられた光をさらに９０゜折り曲げるミラー１８ｃを有している。
【００３０】
原稿台１５に載置された原稿Ｄは、光源１７によって照明され、画像の有無に対応する光の明暗が分布する反射光を反射する。この原稿Ｄによる反射光は、原稿Ｄの画像情報として、ミラー１８ａ，１８ｂおよび１８ｃを経由して光学レンズ１３に入射されて案内される。
【００３１】
光学レンズ１３に案内された原稿Ｄからの反射光は、光学レンズ１３により、光電変換素子（例えばＣＣＤセンサ）１４の受光面に集光される。
【００３２】
以下、図示しない操作パネルまたは外部装置から画像形成を開始するとの指示が入力されると、図示しないキャリッジ駆動用モータの駆動により、第１キャリッジ１１と第２キャリッジ１２が、原稿台１５に対して所定の位置関係となるように予め定められているホーム位置に一旦移動される。
【００３３】
その後、第１キャリッジ１１と第２キャリッジ１２が原稿台１５に沿って所定の速度で移動されることで、原稿Ｄの画像情報すなわち原稿Ｄから反射された反射光（画像光）は、ミラー１８ａが延出されている方向すなわち主走査方向に沿った所定の幅で切り出されて、ミラー１８ｂに向けて反射されるとともに、ミラー１８ａが延出されている方向と直交する方向すなわち副走査方向に関してミラー１８ａにより切り出された幅を単位として、原稿Ｄから反射された反射光は順次取り出される。これにより、原稿Ｄのすべての画像情報が光電変換素子１４に案内される。なお、光電変換素子１４から出力される電気信号はアナログ信号であり、図示しないＡ／Ｄコンバータによりディジタル信号に変換されて、画像信号として図示しない画像メモリに一時的に記憶される。
【００３４】
以上のようにして、原稿台１５上に載置された原稿Ｄの画像は、光電変換素子１４により、ミラー１８ａが延出されている第１の方向に沿った１ラインごとに図示しない画像処理部において画像の濃淡を示す例えば８ビットのディジタル画像信号に変換される。
【００３５】
プリンタ部２０は、図２および図３を用いて後段に説明する露光装置としての光走査装置２１および被画像形成媒体である記録用紙Ｐ上に画像形成が可能な電子写真方式の画像形成部２２を有している。
【００３６】
画像形成部２２は、図３を用いて説明するメインモータ２３Ａにより外周面が所定の速度で移動するように回転される。画像形成部２２は、光走査装置２１からレーザビーム（レーザ光）Ｌが照射されることで画像データすなわち原稿Ｄの画像に対応する静電潜像が形成されるドラム状の感光体（以下、「感光体ドラム」という）２３、感光体ドラム２３の表面に所定の極性の表面電位を与える帯電装置２４、光走査装置によって形成された感光体ドラム２３上の静電潜像に可視化材としてのトナーを選択的に供給して現像する現像装置２５、現像装置２５により感光体ドラム２３の外周に形成されたトナー像に所定の電界を与えて記録用紙Ｐに転写する転写装置２６、転写装置２６によりトナー像が転写された記録用紙Ｐおよび記録用紙Ｐと感光体ドラム２３との間のトナーを、感光体ドラム２３との静電吸着から解放して感光体ドラム２３から分離する分離装置２７、および感光体ドラム２３の外周面に残った転写残りトナーを除去し、感光体ドラム２３の電位分布を帯電装置２４により表面電位が供給される前の状態に戻すクリーニング装置２８などを有している。
【００３７】
なお、帯電装置２４、現像装置２５、転写装置２６、分離装置２７およびクリーニング装置２８は、感光体ドラム２３が回転される矢印方向に沿って、順に配列されている。また、光走査装置２１からのレーザビームＬは、帯電装置２４と現像装置２５と間の感光体ドラム２３上の所定位置Ｘに照射される。
【００３８】
スキャナ部１０において原稿Ｄから読み取られた画像信号は、図示しない画像処理部において、例えば輪郭補正あるいは中間調表示のための階調処理などの処理により印字信号に変換されるとともに、さらに、光走査装置２１の以下に説明する半導体レーザ素子（図２の半導体レーザ素子４１）から放射されるレーザビームＬの光強度を、帯電装置２４により所定の表面電位が与えられている感光体ドラム２３の外周に静電潜像を記録可能な強度と潜像を記録しない強度とのいずれかに変化させるためのレーザ変調信号に変換される。
【００３９】
光走査装置２１に設けられる各半導本レーザ素子（図２の半導体レーザ素子４１）は、上述したレーザ変調信号に基づいて強度変調され、所定の画像データに対応して感光体ドラム２３の所定位置に静電潜像を記録するように発光する。この半導本レーザ素子からのレーザ光は、光走査装置２１内の偏向器（図２の偏向器であるポリゴンミラー５０）によりスキャナ部１０の読み取りラインと同一の方向である第１の方向に偏向されて、感光体ドラム２３の外周上の所定位置Ｘに照射される。
【００４０】
以下、感光体ドラム２３が所定速度で矢印方向に回転されることで、スキャナ部１０の第１キャリッジ１１および第２キャリッジ１２が原稿台１５に沿って移動されると同様に、光走査装置２１内の偏向器（図２の偏向器であるポリゴンミラー５０）により順次偏向される半導体レーザ素子からのレーザビームが１ライン毎に、感光体ドラム２３上の外周に所定間隔で露光される。
【００４１】
このようにして、感光体ドラム２３の外周上に、画像信号に応じた静電潜像が形成される。
【００４２】
感光体ドラム２３の外周に形成ざれた静電潜像は、現像装置２５からのトナーにより現像される。トナーにより現像されたトナー像は、感光体ドラム２３の回転により転写装置２６と対向する位置に搬送されるとともに、給紙ローラ３０および分離ローラ３１により用紙カセット２９から１枚取り出された後にアライニングローラ３２でタイミングが整合されて供給される記録用紙Ｐ上に、転写装置２６からの電界によって転写される。
【００４３】
トナー像が転写された記録用紙Ｐは、分離装置２７によりトナーとともに分離され、搬送装置３３により定着装置３４に案内される。
【００４４】
定着装置３４に案内された記録用紙Ｐは、定着装置３４からの熱と圧力によりトナー（トナー像）が定着されたのち、排紙ローラ３５によりトレイ３６に排出される。
【００４５】
一方、転写装置２６によってトナー像（トナー）を記録用紙Ｐに転写させた後の感光体ドラム２３は、その後の継続的な回転によってクリーニング装置２８と対向される。そして、感光体ドラム２３の外周に残っている転写残りトナー（残留トナー）が、クリーニング装置２８により除去される。さらに、感光体ドラム２３は、帯電装置２４により表面電位が供給される前の状態に初期状態に戻される。これにより、次の画像形成が可能となる。
【００４６】
以上のプロセスが繰り返されることで、連続した画像形成動作が可能となる。
【００４７】
このように、原稿台１５にセットされた原稿Ｄは、スキャナ部１０で画像情報が読み取られ、読み取られた画像情報がプリンタ部２０でトナー像に変換されて記録用紙Ｐに出力されることで、複写される。
【００４８】
なお、上述した画像形成装置１は、ディジタル複写機などに適用するようにしたが、このような場合に限られず、例えば画像読取部が存在しないプリンタ装置などに適用するようにしてよい。
【００４９】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、図１の光走査装置２１の詳細な構成を表している。なお、図２（ａ）は、光走査装置２１に含まれる光源（半導体レーザ素子４１）と感光体ドラム２３（「走査対象物」と定義慰する）との間に配列される複数の光学要素を、偏向器であるポリゴンミラー５０から感光体ドラム２３に向かうレーザ光がポリゴンミラー５０によって走査される方向と平行な方向である主走査方向と直交する方向（副走査方向）から見た場合における概略的な平面図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）のＸ―Ｘ´線上における光走査装置２１の概略的な断面図である。
【００５０】
図２（ａ）および図２（ｂ）に示されるように、光走査装置２１は、例えば６５８ｎｍのレーザビーム（レーザ光）Ｌを出射する半導体レーザ素子４１、半導体レーザ素子４１から出射されたレーザビームＬの断面ビーム形状を集束光又は平行光又は発散光に変換するコリメートレンズ４２、コリメートレンズ４２を通過されたレーザビームＬの光量（光束幅）を所定の大きさに制限するアパーチャ４３、アパーチャ４３により光量が制限されたレーザビームＬの断面形状を所定の断面ビーム形状に整えるために副走査方向のみに正のパワーが与えられたシリンドリカルレンズ４４、および有限焦点レンズもしくはコリメートレンズ４２、アパーチャ４３、およびシリンドリカルレンズ４４により所定の断面ビーム形状に整えられた半導体レーザ素子４１からのレーザビームＬを、所定の方向に折り曲げるミラー４５などを有する偏向前光学系４０を有している。
【００５１】
偏向前光学系４０により所定の断面ビーム形状が与えられたレーザビームＬが進行する方向には、所定の速度で回転するポリゴンミラーモータ５０Ａと一体に形成されるポリゴンミラー５０が設けられている。ポリゴンミラー５０は、シリンドリカルレンズ４４によって断面ビーム形状が所定の形状に整えられたレーザビームＬを、後段に位置する感光体ドラム２３に向けて走査する。
【００５２】
ポリゴンミラー５０と感光体ドラム２３との間には、ポリゴンミラー５０の各反射面で連続して反射されたレーザビームＬを、感光体ドラム２３の軸線方向に沿って、概ね直線状に結像する偏向後光学系６０が設けられている。なお、本発明の実施形態における「偏向後光学系」は、ポリゴンミラー５０と感光体ドラム２３との間のすべての光学系を意味しており、ポリゴンミラー５０と結像レンズ６１との間の光学系や、結像レンズ６１と感光体ドラム２３との間の光学系などが含まれる。
【００５３】
偏向後光学系６０は、結像レンズ（一般的にｆθレンズと呼ばれる）６１と、画像形成部２２内を浮遊するトナー、塵あるいは紙粉等が光走査装置２１の図示しないハウジング内に回り込むことを防止する防塵ガラス６２などからなる。結像レンズ６１は、ポリゴンミラー５０の個々の反射面で連続して反射されるレーザビームＬを、感光体ドラム２３に照射される際の感光体ドラム２３上での位置とポリゴンミラー５０の各反射面の回転角とを比例させながら、図１に示される露光位置Ｘで感光体ドラム２３の長手（軸線）方向の一端から他端に照射するとともに、感光体ドラム２３上の長手方向のどの位置においても所定の断面ビーム径となるように、ポリゴンミラー５０が回転される角度に基づいて所定の関係が与えられた集束性を提供することが可能である。
【００５４】
なお、光走査装置２１内の半導体レーザ素子４１から感光体ドラム２３までのレーザビームＬの光路では、図示しない複数のミラーなどにより、光走査装置２１の図示しないハウジング内で折り曲げられている。また、結像レンズ６１の主走査方向および副走査方向の曲率とポリゴンミラー５０および感光体ドラム２３との間の光路とが最適化されることにより、結像レンズ６１と図示しないミラーの少なくとも１つが予め一体に形成されるようにしてもよい。
【００５５】
また、図２（ａ）および図２（ｂ）に示される光走査装置２１においては、ポリゴンミラー５０の各反射面に入射されるレーザビームＬの主光線が沿う軸ＯＩと偏向後光学系６０の光軸ＯＲをそれぞれ感光体ドラム２３上の主走査平面に投影したときに両者が成す角度αが５°であり、一方、半画像領域の走査角度βは２６°である。また、図２（ａ）および図２（ｂ）に示される光走査装置２１においては、入射されるレーザビームＬと偏向後光学系６０の光軸ＯＲとがなす角度は２°である。
【００５６】
次に、図３は、図２（ａ）および図２（ｂ）に示される光走査装置２１を含む画像形成装置１の制御系の概略的な内部の構成を表している。
【００５７】
主制御装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１には、所定の動作規則やイニシャルデータが記憶されているＲＯＭ（Read Only Memory：読み出し専用メモリ）１０２、入力された制御データやＣＰＵ１０１による演算処理の結果などを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）１０３、光電変換素子１４からの画像データまたは外部装置から供給される画像データを保持するとともに、画像処理回路１０６に対して画像データを出力する画像ＲＡＭ１０４、バッテリバックアップにより画像形成装置１への通電が遮断された場合であってもそれまでに記憶されたデータを保持するＮＶＭ（不揮発性メモリ）１０５、および画像ＲＡＭ１０４に記憶されている画像データに所定の画像処理を行ってレーザドライバ１２１に出力する画像処理回路１０６などが接続されている。
【００５８】
ＣＰＵ１０１にはまた、光走査装置２１の半導体レーザ素子４１を発光させるためのレーザドライバ１２１、ポリゴンミラー５０を回転させるポリゴンミラーモータ５０Ａを駆動するためのポリゴンモータドライバ１２２、および感光体ドラム２３や記録用紙Ｐの搬送機構などを駆動するメインモータ２３Ａを駆動するためのメインモータドライバ１２３などが接続されている。
【００５９】
光走査装置２１では、半導体レーザ素子４１から出射された発散性のレーザビームＬは、コリメートレンズ４２により断面ビーム形状が集束光、平行光、または発散光に変換される。
【００６０】
断面ビーム形状が所定形状に変換されたレーザビームＬは、アパーチャ４３により通過されて光束幅および光量が最適に設定されるとともに、シリンドリカルレンズ４４によって副走査方向にのみ所定の収束性が与えられる。これにより、レーザビームＬは、ポリゴンミラー５０の各反射面上で主走査方向に延びた線状（線像）となる。
【００６１】
ポリゴンミラー５０は例えば正１２面体などであり、その内接円直径Ｄｐは約２５ｍｍに形成されている。ポリゴンミラー５０の各反射面（１２面）の主走査方向の幅Ｗｐは、ポリゴンミラー５０の反射面の数をＮとすると、［数２］に示されるように求めることができる。  
［数２］
Ｗｐ＝ｔａｎ（π／Ｎ）×Ｄｐ
【００６２】
本発明の実施形態の場合、ポリゴンミラー５０の各反射面（１２面）の主走査方向の幅Ｗｐは、Ｗｐ＝ｔａｎ（π／１２）×２５＝６．７０ｍｍとなる。
【００６３】
これに対して、ポリゴンミラー５０の各反射面に照射されるレーザビームＬの主走査方向のビーム幅ＤＬは、概ね３２ｍｍであり、ポリゴンミラー５０の個々の反射面の主走査方向の幅Ｗｐ＝６．７０ｍｍに比較して広く設定されている。レーザビームＬの主走査方向のビーム幅ＤＬを主走査方向に広くすることにより、像面（感光体ドラム２３）での走査端と走査中心との光量ばらつきを低減することができる。
【００６４】
ポリゴンミラー５０の各反射面に案内された後、ポリゴンミラー５０の回転によって連続して反射されることで直線状に走査（偏向）されたレーザビームＬは、偏向後光学系６０の結像レンズ６１によって、感光体ドラム２３（像面）上で、断面ビーム径が少なくとも主走査方向で概ね均一になるように所定の結像特性が与えられ、感光体ドラム２３の表面に概ね直線状に結像される。
【００６５】
また、ポリゴンミラー５０の個々の反射面の回転角度と感光体ドラム２３上に結像された光ビームの走査位置（結像位置）が、結像レンズ６１により比例関係を持つように補正される。従って、感光体ドラム２３上に直線状に走査される光ビームの速度は、結像レンズ６１によって全走査域で一定となる。なお、結像レンズ６１は、ポリゴンミラー５０の各反射面が副走査方向に対して個々に非平行であり、すなわち、各反射面に倒れが生じている影響による副走査方向の走査位置のずれも補正できる曲率（副走査方向曲率）が与えられている。さらに、副走査方向の像面湾曲も補正している。これら光学特性を補正するために、副走査方向の曲率は走査位置により変化させている。
【００６６】
結像レンズ６１のレンズ面の形状は、例えば図４に示されるような数値とともに、［数３］により定義される。
【数３】
2008257195.tif 000004
【００６７】
このような結像レンズ６１を用いることで、ポリゴンミラー５０の個々の反射面の回転角θと感光体ドラム２３上に結像されるレーザビームＬの位置とが概ね比例されるため、レーザビームＬが感光体ドラム２３上に結像される際の位置を補正することが可能となる。
【００６８】
結像レンズ６１は、また、ポリゴンミラー５０の各反射面相互の副走査方向の傾きの偏差、すなわち面倒れ量のばらつきによって生じる副走査方向の位置ずれを補正することが可能である。
【００６９】
具体的には、結像レンズ６１のレーザビーム入射面（ポリゴンミラー５０側）と出射面（感光体ドラム２３側）とにおいて、概ね光学的に共役の関係とすることで、ポリゴンミラー５０の任意の反射面とポリゴンミラー５０の回転軸との間に定義される傾きが個々の反射面ごとに異なる場合であっても、感光体ドラム２３上に案内されるレーザビームＬの副走査方向の走査位置のずれを補正することができる。
【００７０】
なお、レーザビームＬの断面ビーム径は、半導体レーザ素子４１から出射される光ビームＬの波長に依存することから、レーザビームＬの波長を７８５ｎｍとしてレーザビームＬの断面ビーム径を大きくすることは可能であり、または６３０ｎｍもしくはより短い波長とすることにより、レーザビームＬの断面ビーム径を一層小径化することも可能である。偏向後の折り返しミラーは平面で構成されており、面倒れ補正は結像レンズ６１のみで行っている。
【００７１】
勿論、結像レンズ６１の面形状は、主走査軸に対して回転対称軸をもち走査位置により副走査方向の曲率が異なる例えばトーリックレンズであってもよい。これにより、副走査方向の屈折力が走査位置により異なり、走査線曲がりを補正することが可能となる。さらに、副走査方向の曲面が回転対称軸をもつ場合に、副走査方向の曲率の自由度が広がりより精度よく補正することが可能となる。
【００７２】
また、結像レンズ６１の代わりに、例えば図５（ａ）および（ｂ）に示されるように、パワーをもつ結像ミラー６５−１および６５−２を用いるようにしてもよい。
【００７３】
ここで、偏向後光学系６０に含まれる結像レンズ６１は、例えば図６（ａ）および（ｂ）に示される結像レンズ６６のように、回折面（回折光学素子）をもつ面を含むようにしてもよい。これにより、環境変動の影響を低減することができる。なお、図６（ａ）および（ｂ）に示される結像レンズ６６の場合、出射面側のみに回折面をもつようにしているが、入射面側または両面に回折面をもつようにしてもよい。勿論、結像レンズの枚数が複数の場合も同様である。また、結像レンズのみでなく他の光学素子でもよい。
【００７４】
また、一般に、回折面は例えば図７（ａ）および（ｂ）に示される結像レンズ６７のように平面に付けるようにするが、例えば図６（ａ）および（ｂ）に示される結像レンズ６６のようにパワーを持つ面に付与することで、レンズ枚数を減らすことが可能になる。さらに、回折光学素子によりパワーを持たせることで肉厚変動の低減化や薄肉化が可能となり、製造性の向上とともに精度の向上、そして成形時間の短縮によるコスト低減化が可能になる。
【００７５】
すなわち、例えば図８に示されるように、従来の結像レンズ６１のパワーをもつレンズの曲率だけを並べることで、レンズ作用を有しながら肉厚変動の低減化とともに薄肉化が可能になる。これにより、図９に示される結像レンズ６８のように、レンズの肉厚変動を低減できる。また、偏向後の光学素子が複数により構成される場合には、光学素子の枚数を削減することも可能となる。
【００７６】
なお、ポリゴンミラー５０と反対側に図示しない水平同期センサが設けられている。
【００７７】
ところで、一般に、アンダーイルミネーション走査光学系では、半導体レーザ素子４１から出射された光束を感光体ドラム２３に走査する際に、ポリゴンミラー５０のエッジ部は使用されないが、オーバーイルミネーション走査光学系では、ポリゴンミラーのエッジ部は使用される。
【００７８】
具体的には、例えば図１０（ａ）に示されるように、アンダーイルミネーション走査光学系では、半導体レーザ素子４１から出射された光束を感光体ドラム２３に走査する際に、ポリゴンミラー５０の主走査方向のエッジ部ｘ１およびｘ２は使用されない。しかし、例えば図１０（ｂ）に示されるように、オーバーイルミネーション走査光学系では、半導体レーザ素子４１から出射された光束を感光体ドラム２３に走査する際に、ポリゴンミラー５０の主走査方向のエッジ部ｙ１およびｙ２は使用される。
【００７９】
ここで、ポリゴンミラー５０の主走査方向のエッジ部ｙ１およびｙ２においては、その形状の誤差が大きい。そのために、エッジ部ｙ１およびｙ２を用いて光束を偏向（走査）すると、偏向（走査）される光束がだれてしまい、感光体ドラム２３上の全走査領域で波面収差が悪化してしまう。その結果、像面である感光体ドラム２３上でのビーム径が増大し、ビームプロファイルが悪化してしまう。
【００８０】
ところが、偏向後光学系６０に設けられる結像レンズ６１が１枚構成のｆθレンズである場合も同様に、波面収差の補正に利用することが可能な面数は入射面と出射面の２面のみであるために、感光体ドラム２３上の全走査領域における波面収差を補正することは困難である。
【００８１】
また、一般に、例えば図２に示されるように、偏向後光学系６０には、画像形成部２２内を浮遊するトナーや塵あるいは紙粉などが光走査装置２１の図示しないハウジング内に回り込むことを防止するための平板ガラスとしての防塵ガラス６２が設けられる一方、感光体ドラム２３上の全走査領域における波面収差を補正しようとしても、波面収差の補正に利用することが可能な枚数は１枚のみであるために、結像レンズ６１と平板ガラスで感光体ドラム２３上の全走査領域における波面収差を補正することは困難である。
【００８２】
ここで、例えば図１１に示されるように、一般に、偏向後光学系６０のうちの特にポリゴンミラー５０と結像レンズ６１との間には、ポリゴンミラー５０の騒音対策のために平板ガラス６９が設けられる。
【００８３】
そこで、感光体ドラム２３上の全走査領域における波面収差の補正を容易にしつつ、波面収差を好適に補正するために、例えば図１２に示されるように、偏向後光学系６０のうちの特に結像レンズ６１と感光体ドラム２３との間には、平板ガラスとしての防塵ガラス６２を設けると同時に、偏向後光学系６０のうちの特にポリゴンミラー５０と結像レンズ６１との間には、ポリゴンミラー５０の騒音対策のために平板ガラス６９を設けるようにする。
【００８４】
これにより、感光体ドラム２３上の全走査領域における波面収差の補正を容易にしつつ、波面収差を好適に補正することが可能となる。従って、感光体ドラム２３上の波面収差を好適に補正するとともに、感光体ドラム２３上において好適なビーム径やビームプロファイルを得ることができる。
【００８５】
図１３（ａ）は、図２または図１１に示される１枚の平板ガラス（防塵ガラス６２または平板ガラス６９）を用いて波面収差を補正した場合におけるシミュレーション結果であり、図１３（ｂ）は、図１２に示される２枚の平板ガラス（防塵ガラス６２と平板ガラス６９）を用いて波面収差を補正した場合におけるシミュレーション結果を示している。
【００８６】
なお、図１３（ａ）と（ｂ）においては、いずれも縦軸の数値が高いほど、波面収差が悪いことを示している。
【００８７】
例えば図１３（ａ）および（ｂ）に示されるように、１枚の平板ガラスを用いて波面収差を補正した場合には、最も悪い波面収差は０．０３２λであるのに対して、２枚の平板ガラスを用いて波面収差を補正した場合には、最も悪い波面収差は０．０２８λである。このことは、１枚の平板ガラスを用いて波面収差を補正した場合に比べて、２枚の平板ガラスを用いて波面収差を補正した場合の方が、最も悪い波面収差が小さくなっていることを示している。
【００８８】
なお、偏向後光学系６０のうちの特にポリゴンミラー５０と結像レンズ６１との間に設けられる、ポリゴンミラー５０の騒音対策のために平板ガラス６９は、光束の透過率を悪化させるために、透過率の悪化を抑制するために平板ガラス６９にコーティングを施すようにしてもよい。これにより、感光体ドラム２３上の全走査領域における波面収差の補正を容易にしつつ、波面収差をより好適に補正することができる。
【００８９】
また、通常、防塵ガラス６２は、偏向後光学系６０のうちの特に結像レンズ６１と感光体ドラム２３との間の光軸に対してほぼ９０°になるように設けられ、同様に、平板ガラス６９も、偏向後光学系６０のうちの特にポリゴンミラー５０と結像レンズ６１との間の光軸に対してほぼ９０°の位置関係になるように設けられるが、光軸防塵ガラス６２や平板ガラス６９を所要の角度でそれぞれの光軸に対して主走査方向軸回り（すなわち、図１４の矢印Ｍに示される感光体ドラム２３の長手方向の軸回り）にさらに傾けるようにした方がよい。具体的には、例えば図１４に示されるように、防塵ガラス６２を、偏向後光学系６０のうちの特に結像レンズ６１と感光体ドラム２３との間の光軸に対して主走査方向軸回りにさらに例えば３°傾け、平板ガラス６９を、偏向後光学系６０のうちの特にポリゴンミラー５０と結像レンズ６１との間の光軸に対して主走査方向軸回りにさらに例えば９．６１°傾けるようにする。なお、このときの２つのガラス（防塵ガラス６２と平板ガラス６９）の傾ける方向は逆向きになっている。
【００９０】
また、結像レンズ６１を偏向後光学系６０の光軸に対して主走査方向軸回りに例えば１．１６°傾けるようにする。これにより、各光学部品を傾けることで、波面収差を補正する際の自由度が大きくなり、波面収差がバランスよく、かつ、均一に低減することができる。なお、図５の場合においても、同様に、平板ガラス６９や防塵ガラス６２などを用いて波面収差を補正することができる。
【００９１】
なお、傾ける角度は、補正する感光体ドラム２３上の波面収差に応じて適宜変更することができる。
【００９２】
なお、本発明の実施形態においては、偏向後光学系６０のうちの特に結像レンズ６１と感光体ドラム２３との間には、平板ガラスとしての防塵ガラス６２を設けると同時に、偏向後光学系６０のうちの特にポリゴンミラー５０と結像レンズ６１との間には、ポリゴンミラー５０の騒音対策のために平板ガラス６９を設けるようにして、感光体ドラム２３上の全走査領域における波面収差を補正するようにしたが、このような場合に限られず、例えば偏向後光学系６０により多くの平板ガラス、すなわち、３枚以上の平板ガラスを設けるようにしてもよい。これにより、感光体ドラム２３上の全走査領域における波面収差の補正をより容易にしつつ、波面収差をより好適に補正することができる。従って、感光体ドラム２３上の波面収差をより好適に補正するとともに、感光体ドラム２３上においてより好適なビーム径やビームプロファイルを得ることができる。
【００９３】
また、勿論、本発明は、回折面（回折光学素子）をもつ面を含む結像レンズ（例えば図６乃至図９を用いて説明した結像レンズ６６乃至６８など）に対しても適用することができる。
【００９４】
さらに、本発明の実施形態においては、感光体ドラム２３上の波面収差を補正するために平板ガラス（防塵ガラス６２や平板ガラス６９）を用いるようにしたが、このような場合に限られず、その他の樹脂を用いた平板などを用いるようにしてもよい。すなわち、感光体ドラム２３上の波面収差を補正することが可能な平板であれば、いずれの材質の平板を用いても構わない。
【００９５】
なお、本発明の実施形態においては、オーバーイルミネーション走査光学系に本発明を適用するようにしたが、勿論、アンダーイルミネーション走査光学系に本発明を適用するようにしてもよい。
【００９６】
さらに、光源からの光束は１つでもよいし、複数でもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明に係る光走査装置を備えた画像形成装置の構成を示す図。
【図２】図１の光走査装置の詳細な構成を示す図。
【図３】図２の光走査装置を備えた画像形成装置の制御系の概略的な内部の構成を示す図。
【図４】結像レンズの面形状の各係数を示す図。
【図５】結像ミラーを用いた場合における光走査装置の詳細な構成を示す図。
【図６】回折面をもつ面を含む結像レンズを説明するための説明図。
【図７】回折面をもつ面を含む他の結像レンズを説明するための説明図。
【図８】レンズの曲率だけを並べた結像レンズを説明するための説明図。
【図９】回折面をもつ面を含む他の結像レンズを説明するための説明図。
【図１０】アンダーイルミネーション走査光学系またはオーバーイルミネーション走査光学系のポリゴンミラー面上の反射位置を示す概略図。
【図１１】偏向後光学系のうちの特にポリゴンミラーと結像レンズとの間には設けられた平板ガラスを説明するための説明図。
【図１２】本発明に係る感光体ドラム上の波面収差を補正する補正方法を説明するための説明図。
【図１３】本発明に係る感光体ドラム上の波面収差を補正する補正方法を用いて、感光体ドラム上の波面収差を補正した場合におけるシミュレーション結果を示す図。
【図１４】本発明に係る感光体ドラム上の波面収差を補正する際に、平板ガラスを光軸に対して主走査方向軸回りに傾ける傾け方法を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００９８】
１…画像形成装置、１０…スキャナ部、１１…第１キャリッジ、１２…第２キャリッジ、１３…光学レンズ、１４…光電変換素子、１５…原稿台、１６…原稿固定カバー、１７…光源、１８（１８ａ、１８ｂ、および１８ｃ）…ミラー、２０…プリンタ部、２１…光走査装置、２２…画像形成部、２３…感光体ドラム、２３Ａ…メインモータ、２４…帯電装置、２５…現像装置、２６…転写装置、２７…分離装置、２８…クリーニング装置、２９…用紙カセット、３０…給紙ローラ、３１…分離ローラ、３２…アライニングローラ、３３…搬送装置、３４…定着装置、３５…排紙ローラ、３６…トレイ、４０…偏向前光学系、４１…半導体レーザ素子、４２…コリメートレンズ、４３…アパーチャ、４４…シリンドリカルレンズ、４５…ミラー、５０…ポリゴンミラー、５０Ａ…ポリゴンミラーモータ、６０…偏向後光学系、６１…結像レンズ、６２…防塵ガラス、６６…結像レンズ、６７…結像レンズ、６８…結像レンズ、６９…平板ガラス、１０１…ＣＰＵ、１０２…ＲＯＭ、１０３…ＲＡＭ、１０４…画像ＲＡＭ、１０５…不揮発性メモリ、１０６…画像処理回路、１１１…基本クロック発生回路、１２１…レーザドライバ、１２２…ポリゴンモータドライバ、１２３…メインモータドライバ。
【図１】
2008257195.tif 000005
【図２】
2008257195.tif 000006
【図３】
2008257195.tif 000007
【図４】
2008257195.tif 000008
【図５】
2008257195.tif 000009
【図６】
2008257195.tif 000010
【図７】
2008257195.tif 000011
【図８】
2008257195.tif 000012
【図９】
2008257195.tif 000013
【図１０】
2008257195.tif 000014
【図１１】
2008257195.tif 000015
【図１２】
2008257195.tif 000016
【図１３】
2008257195.tif 000017
【図１４】
2008257195.tif 000018