(57)【要約】【課題】光学樹脂の内部吸収による光量分布ムラを低く抑え、画像濃度の均一性を補償した光走査装置を提供する。【解決手段】本発明によれば、光源の波長が５００ｎｍ以下で且つプラスチックレンズを少なくとも１枚備えた走査光学系において、プラスチックレンズの肉厚差に制限を加える。【選択図】　　　図１０
2004029830.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源からの光ビームを偏向する偏向光学系と、この偏向光学系からの光ビームを被走査面上に結像させる走査結像レンズ系とを備え、
前記光源の波長は５００ｎｍ以下であり、
前記走査結像レンズ系は少なくとも１枚のプラスチックレンズを有し、このプラスチックレンズの光軸からの偏向角に応じた光線通過距離の合計の最大値をＬｍａｘ、最小値をＬｍｉｎとしたとき、
Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜３・ｌｏｇ１００．９３／Ｓ
Ｓ＝ｌｏｇ１０（１−３．５５×１０８／λ４）、λ：前記光ビームの波長（ｎｍ）
であることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記偏向光学系と被走査面との間に、被走査面上での光量分布ムラを補正する補正部材を配置してい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】
前記補正部材は、入射角に応じて反射率が変化する反射鏡であることを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記補正部材は、光軸からの距離に応じて透過率が変化するフィルターであることを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
【請求項５】
前記補正部材は、光軸からの距離に応じて透過率が変化する光学薄膜であることを特徴とする請求項２記載の光走査装置。
【請求項６】
前記走査結像レンズで走査される光ビームの被走査面上での光量分布ムラを、７％以下にしたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項７】
前記光源は窒化ガリウム系青紫半導体レーザーであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項８】
前記走査結像レンズ系は少なくとも１枚のプラスチックレンズを有し、このプラスチックレンズの光軸からの偏向角に応じた光線通過距離の合計の最大値をＬｍａｘ、最小値をＬｍｉｎとしたとき、Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜１０ｍｍを満たすことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の光走査装置。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の光走査装置と、
この光走査装置の被走査面に配置された感光体と、
前記光走査装置で走査された光束によって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、
この現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、
この転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力するプリンタコントローラをさらに備えることを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザープリンター、デジタル複写機、マルチファンクションプリンタ等の画像形成装置に使用される光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、この種の光走査装置はレーザー光源からの光ビームをポリゴンミラーによって偏向し、結像レンズ系によって被走査面上に光スポットとして結像させるようになっている。
【０００３】
レーザー光源には半導体レーザー等が多用され、レーザー光源から射出された発散光は、コリメータレンズにより略平行な光ビームに変換され、アパーチャーにより光ビームの外形が制限される。外形が制限された光ビームは、定角速度で回転するポリゴンミラーにより偏向されて結象レンズ系に入射する。結像レンズ系は定角速度で偏向された光ビームを所定の間隔で配置された被走査面上に等距離速度で走査させるｆθ特性を有し、全走査域にわたって微小な光スポットを形成するように像面湾曲が良好に補正されることが必要とされている。
【０００４】
また、ポリゴンミラーがミラー面の加工誤差や回転軸の振動等を有するため、多くの結像レンズ系には主走査方向と垂直な方向つまり副走査方向の走査位置のずれを補正するための倒れ補正機能が与えられている。このため、結像レンズ系は主走査方向と副走査方向とで異なる結像特性を有するアナモフィクレンズ系とされている。
【０００５】
従来、結像レンズ系はガラス材料によりトーリック面とシリンドリカル面を有するように加工され、この種のガラスレンズには反射防止膜が蒸着等により施されている。一方、ガラスレンズの加工は困難で高コストとなるため、近年ではコストが低く、自由な形状で収差を補正できるプラスチックレンズが多用されている。
【０００６】
また、従来光源として使用される半導体レーザーは赤外レーザー（７８０ｎｍ）または可視レーザー（６７５ｎｍ）であるため、ポリゴンミラーや折り返しミラーなどには、反射率が高く且つ波長依存性と角度依存性が少ない銅ミラーが使用されてきた。
【０００７】
図８には銅膜そのものの反射率特性を示し、図９には従来使用されてきた銅ミラーの反射率特性を示してある。この従来のミラーは、アルミ母材上に銅膜を形成し、その上に更にアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とＳｉＯ２を蒸着させたものである。赤外レーザー及び可視レーザーの波長帯で優れた反射特性を示していることが分かる。
【０００８】
更に、最近では高解像度化の要求から短波長の光源を用い、微小スポット形状が得られる光走査装置の開発が進められている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
（問題点１）
しかしながら、図８及び図９から明らかなように、銅ミラーは短波長になるに従い反射率が低下し、反射率の波長依存性と角度依存性も悪化する。従来同様銅ミラーを短波長レーザーで使用した場合、所定の光量を確保するためにはレーザーのパワーを上げるか、Ｆナンバーの明るいコリメータレンズを使用しなければならなかった。よって、レーザーそのものに負担がかかる他、収差を良好に補正するためにコリメータレンズの枚数を増やすなどのコストアップの要因が存在していた。
【００１０】
また、光源である半導体レーザーには発振波長の温度特性のため、使用環境下での波長変化が避けられない。そのため、走査光学系に用いられる光学部品の透過率及び反射率などの光学特性は、レーザーの発振波長近傍で変化が少ないことが要求される。銅ミラーは赤外レーザー及び可視レーザーにおいては良好な特性を示す反面、６００ｎｍ以下の波長においては、反射率の波長依存性のため、環境変動による光量ムラ、すなわち画像濃度ムラが問題となっていた。
【００１１】
さらに、反射率の角度依存性のため、走査中央と走査端とで画像濃度が均一にならず、高品位な画像からかけ離れたものとなっていた。
【００１２】
そこで本発明は、５００ｎｍ以下の短波長光源を用いた光走査装置において、絶対反射率が高く、波長依存性と角度依存性が少ない反射ミラーを用いた光走査装置を提供することを目的とする。
【００１３】
（問題点２）
しかしながら、プラスチックレンズとして用いられる光学材料は、短波長になるに従い材料中の内部吸収により透過率が減少することが一般的であるために、短波長光源を用いた光走査装置においては、高コストなガラスレンズが使用されてきた。
【００１４】
図１５は一般的な光学樹脂の透過率を示したグラフである。従来、光源として用いられてきた赤外レーザー（７８０ｎｍ）及び可視レーザー（６７５ｎｍ）の発振波長近傍では内部吸収による透過率の変化はほとんど無視できるレベルであるが、４００ｎｍ近傍の短波長光源を用いた場合、内部吸収による透過率の減少は無視できなくなる。また、各像高においてプラスチックレンズ内の光線通過距離が変化するため、絶対光量の減少よりむしろ走査像面位置での光量分布ムラによる画像劣化が問題となっていた。
【００１５】
また、光源である半導体レーザーには発振波長の温度特性のため、使用環境下での波長変化が避けられない。そのため、走査光学系に用いられる光学部品の透過率及び反射率などの光学特性は、レーザーの発振波長近傍で変化が少ないことが要求される。プラスチックレンズを４００ｎｍ近傍の短波長領域で使用した場合、図１５から分かる通り、透過率の波長依存性のため、被走査面上での光量変動による画像濃度ムラが問題となっていた。
【００１６】
そこで本発明は、光量分布ムラを低く抑え、画像濃度の均一な光走査装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上述の課題を解決するため、本発明は、光源からの光ビームを偏向する偏向光学系と、この偏向光学系からの光ビームを被走査面上に結像させる走査結像レンズ系とを備え、前記光源の波長は５００ｎｍ以下であり、前記走査結像レンズ系は少なくとも１枚のプラスチックレンズを有し、このプラスチックレンズの光軸からの偏向角に応じた光線通過距離の合計の最大値をＬｍａｘ、最小値をＬｍｉｎとしたとき、
Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜３・ｌｏｇ１００．９３／Ｓ
Ｓ＝ｌｏｇ１０（１−３．５５×１０８／λ４）、λ：前記光ビームの波長（ｎｍ）
であることを特徴とする。
【００１８】
すなわち本発明は、光源の波長が５００ｎｍ以下で且つプラスチックレンズを少なくとも１枚備えた走査光学系において、プラスチックレンズの肉厚差に制限を加えることにより、光学樹脂の内部吸収による光量分布ムラを低く抑え、画像濃度の均一性を補償するものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００２０】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の特徴を最もよく表わす光走査装置の要部断面図である。光源である半導体レーザー１からの発散光をコリメータレンズ２により略平行な光ビームに変換した後、絞り３により所望のスポット径が得られるように光束径が制限される。本実施の形態で使用する半導体レーザーは窒化ガリウム系の半導体レーザーであり、その発振波長は４０８ｎｍである。５は光源からの光ビームを被走査面に向かって走査する回転多面鏡（ポリゴンミラー）であり、ポリゴンミラー５からの反射光を走査結像レンズ６及び７により、全走査域にわたって微小な光スポットに成形する。また、走査結像レンズ６及び７はポリゴンミラー５で偏向される等角速度な光ビームを等距離速度な光ビームに変換するｆθ特性を持たせることが必要とされる。
【００２１】
本実施の形態で用いられる走査結像レンズ６及び７は、ガラス製でもプラスチック製でも良いが、プラスチック製のレンズの場合、第４の実施の形態、第５の実施の形態の記載されたＬｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜３・ｌｏｇ１００．９３／Ｓ、Ｓ＝ｌｏｇ１０（１−３．５５×１０８／λ４）、λ：光ビームの波長（ｎｍ）を満たすレンズを用いることが好ましい。
【００２２】
又は、Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜１０．０（ｍｍ）を満たすレンズを用いることが好ましい。
【００２３】
また、第６の実施の形態の光量分布ムラを補正する補正部材である折り返しミラーやフィルターや光学部材に蒸着された光学薄膜の少なくとも１つを本実施の形態に用いても良い。
【００２４】
更に、第７の実施の形態の光学樹脂の透過率分光特性と逆特性の光学部材（例えば折り返しミラーの反射率ｂなど）を用いても良い。この光学樹脂の透過率分光特性と逆特性の光学部材として、折り返しミラーの他にも、フィルターや光学部材に蒸着された光学薄膜などでも良い。
【００２５】
更に、シリンドリカルレンズ４により平行な光ビームを一旦ポリゴンミラー５上で副走査方向に集光させ、且つ副走査断面においてポリゴンミラー５と被走査面８を光学的共役関係にすることで、ポリゴンミラー５の面倒れを補正することが可能となる。
【００２６】
ここで、金属膜反射鏡の複素屈折率と反射率の関係について述べる。金属膜の複素屈折率Ｎを以下のように定義したとき、
Ｎ（λ）＝ｎ（λ）−ｉｋ（λ）　　ただし、ｎ，ｋ＞０
ｎ（λ）：複素屈折率の実数部
ｉ＝√−１
ｋ（λ）：複素屈折率の虚数部（消衰係数）
λ：波長
反射率Ｒは、
Ｒ＝｛（ｎ０−ｎ）２＋ｋ２｝／｛（ｎ０＋ｎ）２＋ｋ２｝
と表せる。ここで、ｎ０は入射媒質の屈折率で、通常はｎ０＝１．０である。
【００２７】
更に式を展開すると、
Ｒ＝１−４ｎ／（ｋ２＋ｎ２＋２ｎ＋１）となり、光走査装置に用いられる金属反射鏡の反射率の下限値を０．８としたとき、
１−４ｎ／（ｋ２＋ｎ２＋２ｎ＋１）＞０．８
ｋ２＞−ｎ２＋１８ｎ−１
ｋ＞√（−ｎ２＋１８ｎ−１）
と導かれる。ここで上記右辺をＡと置き、代表的な金属膜の複素屈折率とＡを表１にまとめた。
【００２８】
【表１】
2004029830.tif 000003
【００２９】
表１より、銅（Ｃｕ）は６００ｎｍより長波長側でｋ＞Ａとなり反射率が８０％を超えるが、６００ｎｍより短波長側ではｋ＜Ａとなり、反射率が８０％を超えないことがわかる。また、アルミニウム（Ａｌ）や銀（Ａｇ）は４００〜８００ｎｍにおいて、ｋ＞Ａとなるので５００ｎｍ以下の光源を用いたときでも、十分な光量を確保することが可能となる。
【００３０】
また、表２に各金属膜の反射率Ｒをまとめた。波長λの光束が入射面に垂直に入射する場合の反射率Ｒである。
【００３１】
【表２】
2004029830.tif 000004
【００３２】
図２は、アルミニウム（Ａｌ）膜の反射率Ｒを、入射面に垂直に振動する成分波であるＳ偏光と、入射面に平行に振動する成分波であるＰ偏光とに分けて、入射角２０°、４０°、６０°と振って表示した。
【００３３】
ここで、アルミニウム母材表面上に陽極酸化膜を成膜する一般的な工程を説明する。
【００３４】
本実施例で使用するポリゴンミラーはアルミニウムを母材としたものであり、そのようなポリゴンブランクを十数個まとめたものを陽極にし、一定の条件を満たした電解液（ホウ酸など）中において、３０〜４０Ｖの電圧で５〜１０秒電解すると、表面に酸化皮膜を生成する。このアルマイト皮膜は、密着性、均一性に優れており、電解条件と時間によって制御できるため、膜厚の管理は容易である。本実施例では４０８ｎｍ近傍で角度特性が最小となるように、電解条件を設定している。更に、陽極酸化膜の上に保護層として誘電体膜を形成するには、既知の蒸着又はディッピングなどにより成膜を施せばよい。
【００３５】
本実施の形態ではポリゴンミラー５の第１層目の金属膜にアルミニウムを用いただけでなく、その母材にもアルミニウムを用いた。こうすることで、母材に金属反射膜を成膜する工程を省くことが可能なため、コストダウンが達成できる。また、銀膜でも上記反射率を満足することは可能であるが、銀はコストが高い上、環境劣化が激しいため、アルミニウムを用いることが望ましい。
【００３６】
但し、本発明では、母材はアルミニウム、等の金属に限定されない。ポリゴンミラーに必要とされる諸特性を満たせば絶縁物でも良い。
【００３７】
図３は、アルミニウム膜に角度依存性を少なくする機能を有するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を蒸着し、更にその上に保護膜（誘電体膜）を成膜したポリゴンミラーの反射特性を示す。このような膜構成にすることで、Ｐ偏光、Ｓ偏光においてポリゴンミラーの角度依存性が少なくなるとともに耐久性も向上する。
【００３８】
（第２の実施の形態）
図４は本発明の第２の実施の形態を表す光走査装置の副走査方向の要部断面図である。ここでは図示していないが、半導体レーザーからポリゴンミラーまでの入射光学系は第１の実施の形態と同じである。画像形成装置に光走査装置を用いた場合、画像形成装置の各ユニットの配置の関係上、走査光を副走査方向で折り曲げることが多々ある。本実施の形態ではポリゴンミラー５により水平に走査された光ビームが走査結像レンズ６，７を通過し、折り返しミラー９で垂直方向へ一回折り曲げられて感光体ドラム１０に導かれている。折り返しミラー９はガラス母材の表面に金属膜を蒸着させたものが一般的であり、本実施の形態では上述のようにアルミニウムを蒸着させ、５００ｎｍ以下の光源を用いた場合でも十分な光量を確保することに成功している。
【００３９】
更に、反射率を上げるには、その上に誘電体膜を蒸着することが有効である。図５にアルミニウム膜の上に、ＭｇＦ２膜とＺｒＯ２膜を蒸着させたミラーの分光反射率を示した。図２に示したアルミニウム膜単層の場合に比較して、数％反射率が上昇している。更に、反射率を上げたミラーを作成するためには、低屈折率膜と高屈折率膜を交互に複数層形成するとよい。
【００４０】
また、本実施形態でアルミニウム膜を使用したが、本発明はそれに限定したものではなく、ｋ＞√（−ｎ２＋１８ｎ−１）を満足する金属膜であれば、その効果を発揮できる。
【００４１】
本実施の形態で用いられる走査結像レンズ６及び７は、ガラス製でもプラスチック製でも良いが、プラスチック製のレンズの場合、第４の実施の形態、第５の実施の形態の記載されたＬｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜３・ｌｏｇ１００．９３／Ｓ、Ｓ＝ｌｏｇ１０（１−３．５５×１０８／λ４）、λ：光ビームの波長（ｎｍ）を満たすレンズを用いることが好ましい。
【００４２】
又は、Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜１０．０（ｍｍ）を満たすレンズを用いることが好ましい。
【００４３】
また、第６の実施の形態の光量分布ムラを補正する補正部材である折り返しミラーやフィルターや光学部材に蒸着された光学薄膜の少なくとも１つを本実施の形態に用いても良い。
【００４４】
更に、第７の実施の形態の光学樹脂の透過率分光特性と逆特性の光学部材（例えば折り返しミラーの反射率ｂなど）を用いても良い。この光学樹脂の透過率分光特性と逆特性の光学部材として、折り返しミラーの他にも、フィルターや光学部材に蒸着された光学薄膜などでも良い。
【００４５】
（第３の実施の形態）
図６は本発明の第３の実施の形態を表す光走査装置の斜視図である。本実施の形態では走査結像レンズ７の代わりに走査結像ミラー１１を用いたことが第１、第２の実施の形態との相違点である。走査結像ミラー１１はシリンドリカルミラーや球面ミラーの他、最近ではプラスチック成形技術の向上とともに自由曲面ミラーが使用されている。走査結像系に走査結像ミラー１１を用いるメリットは、結像レンズの効果と折り返しミラーの効果を同時に合わせ持つ点である。よって、第２の実施の形態で述べた折り返しミラーを廃止することが可能となり、部品点数の削減によるコストダウンが期待できる。
【００４６】
本実施の形態で用いられる走査結像レンズ６は、ガラス製でもプラスチック製でも良いが、プラスチック製のレンズの場合、第４の実施の形態、第５の実施の形態の記載されたＬｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜３・ｌｏｇ１００．９３／Ｓ、Ｓ＝ｌｏｇ１０（１−３．５５×１０８／λ４）、λ：光ビームの波長（ｎｍ）を満たすレンズを用いることが好ましい。
【００４７】
又は、Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜１０．０（ｍｍ）を満たすレンズを用いることが好ましい。
【００４８】
また、第６の実施の形態の光量分布ムラを補正する補正部材である折り返しミラーやフィルターや光学部材に蒸着された光学薄膜の少なくとも１つを本実施の形態に用いても良い。
【００４９】
更に、第７の実施の形態の光学樹脂の透過率分光特性と逆特性の光学部材（例えば折り返しミラーの反射率ｂなど）を用いても良い。この光学樹脂の透過率分光特性と逆特性の光学部材として、折り返しミラーの他にも、フィルターや光学部材に蒸着された光学薄膜などでも良い。
【００５０】
本実施の形態においても、走査結像ミラーにアルミニウム膜を使用したことで５００ｎｍ以下の光源を用いたにもかかわらず、十分な光量が確保できている。
【００５１】
また、それぞれの実施の形態でアルミニウム膜を使用したが、本発明はそれに限定したものではなく、ｋ＞√（−ｎ２＋１８ｎ−１）を満足する金属膜であれば、その効果を発揮できる。
【００５２】
図２、図３、図５の反射率特性を考えて、本発明の第１〜３の実施形態に用いられる光源の波長の下限値は、３８０ｎｍ以上が好ましい。
【００５３】
また、本発明の実施形態に用いられる光源である半導体レーザー１は、２本以上のマルチビームでも良い。
【００５４】
（第４の実施の形態）
図１０は本発明の特徴を最もよく表わす光走査装置の要部断面図である。光源である半導体レーザー１からの発散光をコリメータレンズ２により略平行な光ビームに変換した後、絞り３により所望のスポット径が得られるように光束径を制限する。本実施の形態で使用する半導体レーザー１は窒化ガリウム系の半導体レーザーであり、その発振波長は４０８ｎｍである。５は光源からの光ビームを被走査面に向かって走査する回転多面鏡（ポリゴンミラー）であり、ポリゴンミラー５からの反射光を走査結像レンズ６及び７により、全走査域にわたって微少な光スポットに形成する。また、走査結像レンズ６及び７はポリゴンミラー５で偏向される等角速度な光ビームを等距離速度な光ビームに変換するｆθ特性を持たせることが必要とされる。更に、シリンドリカルレンズ４により平行な光ビームを一旦ポリゴンミラー５上で副走査方向に集光させ、且つ副走査断面においてポリゴンミラー５と被走査面８を光学的共役関係にすることで、ポリゴンミラー５の面倒れを補正することが可能となる。
【００５５】
ここで、使用している走査結像レンズ６及び７について詳しく述べる。走査結像レンズ６はガラス材料ＢＳＬ−７（ＯＨＡＲＡ社製）からなるガラスレンズであり、光ビームが通過する６ａ面および６ｂ面に反射防止膜を蒸着させたものである。走査結像レンズ７は光学樹脂であるＺＥＯＮＥＸ４８０（日本ゼオン社製）からなる射出成形のプラスチックレンズである。
【００５６】
光学部材の透過率は、その表面反射成分Ｐ（反射係数）と内部透過率τとに分けて考えられる。
全透過率Ｔ（λ）＝Ｐ（λ）×τ（λ）・・・（式１）
反射係数Ｐは光学部材の屈折率ｎ（λ）に依存し、以下の式で表現できる。
反射係数Ｐ（λ）＝２・ｎ（λ）／（ｎ（λ）２＋１）・・・（式２）
また、内部透過率は光学部材の肉厚ｔに依存し、ランバートの法則より次の式が成立する。
内部透過率τ２（λ）＝τ１（λ）ｔ２／ｔ１・・・（式３）
ＺＥＯＮＥＸ４８０は屈折率ｎ（４０８ｎｍ）＝１．５４０２、肉厚３ｍｍでの全透過率は図７のグラフよりＴ０（４０８ｎｍ）＝０．９０２であるため、内部透過率はτ０（４０８ｎｍ）＝０．９８７となる。
【００５７】
プラスチックレンズの最大光線通過距離をＬｍａｘ、最小光線通過距離をＬｍｉｎとすると、
τ１（４０８ｎｍ）＝τ０（４０８ｎｍ）Ｌｍａｘ／３
τ２（４０８ｎｍ）＝τ０（４０８ｎｍ）Ｌｍｉｎ／３
Ｔ１／Ｔ２＝τ１（４０８ｎｍ）／τ２（４０８ｎｍ）＝τ０（４０８ｎｍ）（Ｌｍａｘ―Ｌｍｉｎ）／３
であるため、透過率の比は光線通過距離の差に依存する。本実施の形態ではＬｍａｘ＝７．５０（ｍｍ）、Ｌｍｉｎ＝３．２１（ｍｍ）であるため、Ｔ１／Ｔ２＝０．９８１となり、内部吸収による光量変動量を１．９％と小さく抑えることが可能である。
【００５８】
発明者が検証した結果によると、
Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜３・ｌｏｇ１００．９３／Ｓ
Ｓ＝ｌｏｇ１０（１−３．５５×１０８／λ４）、λ：光ビームの波長（ｎｍ）
であれば、プラスチックレンズの内部吸収による光量変動量を、実用上充分に小さく抑えることができる。
【００５９】
更に、発明者が検証した結果によると、Ｌｍａｘ−Ｌｍｉｎ＜１０．０（ｍｍ）であれば、プラスチックレンズの内部吸収による光量変動量を、実用上充分に小さく抑えることができる。
【００６０】
（第５の実施の形態）
図１１は本発明の第５の実施形態を表す図である。第４の実施形態との相違点は射出成形のプラスチックレンズを２枚用いた事である。近年、レーザープリンターの低価格化の流れを受け、レーザースキャナーユニットとしても更なるコストダウンが図られている。プラスチックレンズは低コストである上に、ガラスレンズでは不可能であった自由な曲面形状を形成できるため、収差補正の観点からもガラスレンズより優位である。
【００６１】
本実施の形態では２枚のプラスチックレンズの形状を最適化する事で、ポリゴンミラーと被走査面を共役関係にし、走査ビームにｆθ特性をもたせ、且つ像面湾曲も良好に補正することに成功している。しかし、プラスチックレンズを２枚用いたことで、第４の実施形態のようなプラスチックレンズを１枚用いた時より、光線がプラスチックレンズ内を通過する距離が増大している。
【００６２】
本実施の形態では、上述の光線通過距離の差に関する条件式を満足するように各プラスチックレンズの肉厚を設定した。なお、本実施の形態ではＬｍａｘ＝Ｌ１０＋Ｌ２０、Ｌｍｉｎ＝Ｌ１１＋Ｌ２１である。これにより、２枚のプラスチックレンズ（材質：ＺＥＯＮＥＸ４８０）の光線通過距離の合計の最大値はＬｍａｘ＝１８．１０（ｍｍ）、光線通過距離の合計の最小値はＬｍｉｎ＝１２．３３（ｍｍ）、Ｔ１／Ｔ２＝０．９７６となり、プラスチックレンズを２枚用いたにも関わらず、内部吸収による光量変動量を２．４％と小さく抑えることが可能である。
【００６３】
（第６の実施の形態）
図１２は本発明の第６の実施形態を表す光走査装置の副走査系の断面図である。ここに用いられている走査光学系は２枚の走査結像レンズを用いたもので、少なくとも１枚はプラスチックレンズが使用されている。ここでは、各走査角において折り返しミラー９に入射する入射角ｉの違いに注目し、例えば、走査中央でのプラスチックレンズの光線通過距離が走査端でのそれより長い場合（第４の実施形態のような場合）、折り返しミラーの反射率を入斜角ｉが大きくなるに従い低下するように設計することで（図１３参照）、被走査面上でのトータルの光量分布変動をより小さく抑えることが可能となる。
【００６４】
図１３の縦軸は、入射角６０°の反射率を分母にとり、任意の入射角を分子とした場合の反射率比（％）である。
【００６５】
また、折り返しミラーの他にも光量分布ムラを補正する補正部材として、フィルターや光学部材に蒸着された光学薄膜などでも上記効果を有する。
【００６６】
（第７の実施の形態）
図１４は本発明の第７の実施形態を説明するための、光学樹脂及びミラーの分光特性を示したグラフである。前述したように、光源である半導体レーザーには発振波長の温度特性により、使用環境下での波長変化が避けられず、そのため走査光学系に用いられる光学部品の透過率及び反射率などの光学特性は、レーザーの発振波長近傍で変化が少ないことが要求される。
【００６７】
ここでは、帝人化成社製のＰＣ（ポリカーボネイト）を例に挙げて説明する。光源として使用する半導体レーザーは窒化ガリウム系のもので、その発振波長は４０８ｎｍである。使用環境下において４０８ｎｍを中心に±１０ｎｍ波長変動があったと仮定すると、図１４の樹脂透過率ａに示したように光学樹脂による光量変動は約１．０％となる。しかし、光学樹脂の透過率分光特性と逆特性の光学部材（例えば折り返しミラーの反射率ｂなど）を用いることでトータルの光量変動率ｃはその１／２０程度に低く抑えることが可能となる。この光学樹脂の透過率分光特性と逆特性の光学部材として、折り返しミラーの他にも、フィルターや光学部材に蒸着された光学薄膜などでも上記効果を有する。
【００６８】
また、第４〜７の実施形態で使用した光学樹脂は、樹脂材料のほんの一例に過ぎない。本発明は一部の光学樹脂に限定した話ではなく、その他の光学樹脂に対しても短波長になるに従い内部吸収による透過率の悪化がある場合は同様の効果を有する。
【００６９】
図１４、図１５の反射率特性を考えて、本発明の第４〜７の実施形態に用いられる光源の波長の下限値は、３８０ｎｍ以上が好ましい。
【００７０】
本発明の第４〜７の実施形態で用いられる走査光学系を構成するプラスチックレンズは３枚以上でも良い。
【００７１】
また、本発明の第４〜７の実施形態に用いられる光源である半導体レーザー１は、２本以上のマルチビームでも良い。走査光学系の合成系で主走査方向及び副走査方向において正パワーであれば（被走査面で結像させるため）、プラスチックレンズ単体は正パワーでも負パワーでも良い。
【００７２】
図７は、本発明の光走査装置を用いた画像形成装置の副走査方向の要部断面図である。この画像形成装置１００には、パーソナルコンピュータ等の外部機器２００からコードデータＤｃが入力される。このコードデータＤｃは、画像形成装置１００内のプリンタコントローラ１２１によって、画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換される。この画像データＤｉは、前述の実施形態１〜７に示した構成を有する光走査ユニット１２０に入力される。そして、この光走査ユニット１２０からは、画像データＤｉに応じて変調された光ビームＬｂが出射され、この光ビームＬｂによって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。
【００７３】
静電潜像担持体（感光体）である感光ドラム１０１は、モータ１０５によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の感光面が光ビームＬｂに対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム１０１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電させる帯電ローラ１０２が表面に接するように設けられている。そして、帯電ローラ１０２によって帯電された感光ドラム１０１の表面に、光走査ユニット１２０によって走査される光ビームＬｂが照射されるようになっている。
【００７４】
先に説明したように、光ビームＬｂは、画像データＤｉに基づいて変調されており、この光ビームＬｂを照射することによって感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成させる。この静電潜像は、上記光ビームＬｂの照射位置よりもさらに感光ドラム１０１の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に接するように配置された現像器１０３によってトナー像として現像される。
【００７５】
現像器１０３によって現像されたトナー像は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対向するように配置された転写ローラ１０４によって被転写材たる用紙１１１上に転写される。用紙１１１は感光ドラム１０１の前方（図７において右側）の用紙カセット１０６内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット１０６端部には、給紙ローラ１０７が配置されており、用紙カセット１０６内の用紙１１１を搬送路へ送り込む。
【００７６】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１１はさらに感光ドラム１０１後方（図７において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１０８とこの定着ローラ１０８に圧接するように配置された加圧ローラ１０９とで構成されており、転写部から搬送されてきた用紙１１１を定着ローラ１０８と加圧ローラ１０９の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１１上の未定着トナー像を定着する。更に定着ローラ１０８の後方には排紙ローラ１１０が配置されており、定着された用紙１１１を画像形成装置１００の外に排出する。
【００７７】
図７においては図示していないが、プリントコントローラ１２１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ１０５を始め画像形成装置１００内の各部や、光走査ユニット１２０内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、光源の波長が５００ｎｍ以下で且つプラスチックレンズを少なくとも１枚備えた走査光学系において、プラスチックレンズの肉厚差に制限を加えることにより、光学樹脂の内部吸収による光量分布ムラを低く抑え、画像濃度の均一性を補償することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る第１の実施の形態の光走査装置の要部断面図。
【図２】アルミミラーの分光反射率を示す図。
【図３】アルミ＋アルミナ＋保護膜（誘電体膜）の分光反射率を示す図。
【図４】本発明に係る第２の実施の形態の光走査装置の要部断面図。
【図５】アルミ＋誘電体膜の分光反射率を示す図。
【図６】本発明に係る第３の実施の形態の光走査装置の斜視図。
【図７】本発明に係る画像形成装置の副走査方向の要部断面図。
【図８】銅ミラーの分光反射率を示す図。
【図９】銅＋アルミナ＋ＳｉＯ２の分光反射率を示す図。
【図１０】本発明に係る第１の実施の形態の光走査装置の要部断面図。
【図１１】本発明に係る第２の実施の形態の光走査装置の要部断面図。
【図１２】本発明に係る第３の実施の形態の光走査装置の副走査系断面図。
【図１３】折り返しミラーの反射率比角度特性を示す図。
【図１４】折り返しミラーの反射率波長特性を示す図。
【図１５】代表的な光学樹脂の透過率波長特性を示す図。
【符号の説明】
１　半導体レーザー
２　コリメータレンズ
３　絞り
４　シリンドリカルレンズ
５　ポリゴンミラー
６，７　走査結像レンズ
８　被走査面
９　折り返しミラー
１０　感光ドラム
１１　走査結像ミラー
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【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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