(57)【要約】【課題】シェーディングを有効に軽減する光走査装置を提供する。【解決手段】光束を発する光源と、前記光源からの光束を偏向する偏向器と、前記偏向器により偏向走査された光束を被走査面上に結像させる走査結像光学系と、前記偏向器と前記被走査面との間に配設されてなり前記光束を屈曲するための複数の反射部材と、を有する光走査装置は、偏向器に向かう光束は偏向方向と直交する直線偏光であり、かつ、（ｍ２−ｍ１）×（θｍａｘ−θｍｉｎ）＞０の条件（但し、θｍａｘは、反射部材への光束の入射角θの最大値であり、θｍｉｎは、反射部材への光束の入射角θの最小値であり、ｍ１は、入射角がθｍｉｎの場合の反射部材へのコーティングの層数であり、ｍ２は、入射角がθｍａｘの場合の反射部材へのコーティングの層数である）を満たすこととする。【選択図】        図２
2004279581.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光束を発する光源と、前記光源からの光束を偏向する偏向器と、前記偏向器により偏向走査された光束を被走査面上に結像させる走査結像光学系と、前記偏向器と前記被走査面との間に配設されてなり前記光束を屈曲するための複数の反射部材と、を有する光走査装置であって、
前記偏向器に向かう光束は偏向方向と直交する直線偏光であり、かつ、（ｍ２−ｍ１）×（θｍａｘ−θｍｉｎ）＞０の条件（但し、θｍａｘは、前記反射部材への光束の入射角θの最大値であり、θｍｉｎは、前記反射部材への光束の入射角θの最小値であり、ｍ１は、入射角θがθｍｉｎの場合の前記反射部材へのコーティングの層数であり、ｍ２は、入射角θがθｍａｘの場合の前記反射部材へのコーティングの層数である）を満たすことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記反射部材への光束の入射角θがθ＜４５ｄｅｇの場合は、
前記反射部材へのコーティングの層数は１層とす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】
前記反射部材への光束の入射角θがθ＞４５ｄｅｇの場合は、
前記反射部材へのコーティングの層数は４層以上とすることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項４】
前記偏向器に向かう光束の主走査対応方向長さが偏向器の偏向反射面の主走査対応方向長さより長いことを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項５】
前記走査結像光学系は、複数からなり、
各走査結像光学系に対応する被走査面を有することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項６】
前記走査結像光学系の各々は、
コーティングの層数が異なる複数の反射部材を有することを特徴とする請求項５記載の光走査装置。
【請求項７】
前記走査結像光学系の各々は、
等しい数の反射部材を有することを特徴とする請求項５または６記載の光走査装置。
【請求項８】
前記光源は、複数から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９】
請求項１から８の何れか１項に記載の光走査装置を具備する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）、普通紙ファクシミリ（ＰＰＦ）、デジタル複写機等の画像形成装置に用いられる光走査装置に関し、特に、複数の感光体を有する画像形成装置に好適な光走査装置、該光走査装置を具備する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、光源からの光束を、回転多面鏡などからなる光偏向器の偏向反射面により等角速度的に偏向させ、該偏向させた光束を走査結像光学系により被走査面上に光スポットとして集光して、被走査面を等速的に光走査する光走査装置がある。また、一般的な光走査装置は、光源の発散角のばらつきによる被走査面でのビームスポット径の変動を低減するために、カップリングレンズ後に光束を規制するアパーチャが配備されている。
【０００３】
このような光走査装置を搭載した画像形成装置としては、レーザプリンタ、ファクシミリ、デジタル複写機等が広く知られている。
【０００４】
なお、光走査装置は、光走査により書き込まれる画像の更なる高品質化と、装置の低コスト化が求められており、光走査装置で書き込まれた画像の品質における改良すべき点としては、シェーディングに起因する「濃度むら」の問題がある。
【０００５】
光走査装置の光学系では、光偏向器の偏向反射面による光束の偏向が行われ、偏向した光束が走査結像光学系に入射する入射角は、１回の偏向が行われる間に連続的に変化することとなる。
また、光装置装置の光学系において、偏向反射面と被走査面との間には、光学系のレイアウトに応じて、偏向光束の光路を屈曲させるための折り曲げミラーまたは折り返しミラー等の反射光学系が配備される。
【０００６】
また、偏向反射面の回転音が装置外部に漏れないようにするための防音ガラスや、光学系内部に塵等が入り込まないようにするための防塵ガラスなど、透明な平行平板が配備されることも多い。
【０００７】
また、光の反射率は入射角に応じて変化するため、防音ガラス、防塵ガラスや、折り返しミラー等による偏向光束の反射率も偏向光束の偏向に伴い変動することになる。これにより、被走査面に到達する偏向光束の光強度が１回の偏向内で変動することになる。
【０００８】
このような１回の偏向内で、すなわち１ラインの光走査内で生じる光スポットの光強度の変動は「シェーディング」と呼ばれている。光走査光学系による光走査にシェーディングがあると、書き込まれる画像を可視化した記録画像に「濃度むら」が現われる。このような濃度むらは、特に、ハーフトーンの画像において目立ちやすく、形成画像の品質を低下させる１つの要因となっている。
【０００９】
上記問題を解決するために、本発明の先行技術文献として、偏向器の偏向反射面と被走査面との間に少なくとも１つの反射部材を配設し、該配設した反射部材の入射光束に垂直な面に対する傾きを、偏向反射面への光束の入射側から副走査断面を見て時計回りを正としてこれをΘ（°）とし、関数ｆ（ｉ）を、ｉが偶数のとき、ｆ（ｉ）＝１，ｉが奇数のとき、ｆ（ｉ）＝−１と定義し、光源後方から見て時計回りを正として、光源から出射直後の光束の、偏光方向の主走査方向に対する角度θが、０°＜θ＜４５°、又は、−９０°＜θ＜−４５°を条件１とし、あるいは、−４５°＜θ＜０°、又は、４５°＜θ＜９０°を条件２とした場合において、条件１に該当する場合は、光源から光束の進行方向に数えて偏向反射面を除きｎ個目にあり、ｆ（ｎ）×Θ＞０を満たし、条件２に該当する場合は、光源から光束の進行方向に数えて偏向反射面を除きｎ個目にありｆ（ｎ）×Θ＜０を満たす光走査装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００２―１３１６７１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１は光源後方から見て、光源から出射直後における光束の偏光方向の主走査方向に対する角度θを発生させていたが、角度θの変化に応じて、図３−（ｃ）に示すように光束のケラレが発生することとなる。
また、図３−（ｂ）に示すように、一般的な書込光学系ではアパーチャの開口寸法が主走査対応方向に長く、副走査対応方向に短い矩形形状が多く用いられるので、光源から出射直後における光束の、偏光方向の主走査方向に対する角度θは直角（９０°、−９０°）に近いほど光束のケラレが少なくなる。
【００１２】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、シェーディングを有効に軽減する光走査装置、該光走査装置を具備する画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するために本発明は以下のような特徴を有する。
請求項１記載の発明は、光束を発する光源と、光源からの光束を偏向する偏向器と、偏向器により偏向走査された光束を被走査面上に結像させる走査結像光学系と、偏向器と被走査面との間に配設されてなり光束を屈曲するための複数の反射部材と、を有する光走査装置であって、偏向器に向かう光束は偏向方向と直交する直線偏光であり、かつ、（ｍ２−ｍ１）×（θｍａｘ−θｍｉｎ）＞０の条件（但し、θｍａｘは、反射部材への光束の入射角θの最大値であり、θｍｉｎは、反射部材への光束の入射角θの最小値であり、ｍ１は、入射角θがθｍｉｎの場合の反射部材へのコーティングの層数であり、ｍ２は、入射角θがθｍａｘの場合の反射部材へのコーティングの層数である）を満たすことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、反射部材への光束の入射角θがθ＜４５ｄｅｇの場合は、反射部材へのコーティングの層数は１層とすることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、反射部材への光束の入射角θがθ＞４５ｄｅｇの場合は、反射部材へのコーティングの層数は４層以上とすることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、偏向器に向かう光束の主走査対応方向長さが偏向器の偏向反射面の主走査対応方向長さより長いことを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、走査結像光学系は、複数からなり、各走査結像光学系に対応する被走査面を有することを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項５記載の光走査装置において、走査結像光学系の各々は、コーティングの層数が異なる複数の反射部材を有することを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項５または６記載の光走査装置において、走査結像光学系の各々は、等しい数の反射部材を有することを特徴とする。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、光源は、複数からなることを特徴とする。
【００２１】
請求項９記載の発明は、請求項１から８の何れか１項に記載の光走査装置を画像形成装置に搭載することを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（発明の特徴）
まず、本発明にかかる光走査装置の特徴について説明する。
本発明にかかる光走査装置は、図３−（ｂ）に示すように、光束のケラレを少なくするために偏向器５に向かう光束は偏向方向と直交する直線偏光としている。このとき、偏向方向と直交する方向に直線偏光となっている場合は、図１に示すように、偏向器５と被走査面８との間に透過光学素子（防音ガラス、走査結像レンズ、防塵ガラス）があると、周辺像高に対応する光束は透過光学素子への入射角が大きくなるため、透過率が中心部に比べ低減し、トータルとして被走査面８での光量が周辺部で低減することとなる。
【００２３】
また、走査結像素子に走査結像ミラーを用いると、周辺像高での光量が増大するが、走査結像ミラーは面形状誤差の影響を受けるため、高画質な画像への対応が困難である。
そこで、折り返しミラー１１、１２、１３を用いて反射率が周辺部で増大するように、折り返しミラー１１、１２、１３への入射角θに応じてコート条件を設定する。
なお、シェーディングは走査光学系において、必ずどこかで発生する。そこで、本実施の形態における光走査装置では、反射特性の異なる折り返しミラー１１、１２、１３を適材適所に配設することで、光学系全体でシェーディングを低減させることとする。
【００２４】
以下、添付図面を参照しながら本発明にかかる実施の形態について詳細に説明する。
まず、図１、図２を参照しながら、本発明にかかる光走査装置の原理について説明する。
なお、図１は、光走査装置の主走査平面図であり、図２は、光走査装置の副走査断面図である。また、図１は、折り返しミラーを省略し、解かり易く展開した図である。
【００２５】
光走査装置は、図１、図２に示すように、光源１と、カップリングレンズ２と、アパーチャ３と、シリンドリカルレンズ４と、偏向器５と、走査結像レンズ（Ｌ１）６と、走査結像レンズ（Ｌ２）７と、被走査面８と、防音ガラス９と、紡塵ガラス１０と、第１折り返しミラー１１と、第２折り返しミラー１２と、第３折り返しミラー１３と、を有して構成される。なお、被走査面８としては、感光体ドラム等が挙げられる。
【００２６】
上記構成からなる光走査装置は、光源１から発した光束はカップリングレンズ２によって略平行光束となり、アパーチャ３を通過後に副走査方向に屈折力を持つシリンドリカルレンズ４にて副走査対応方向に長い線像を偏向器５の反射面上に形成する。偏向器５によって偏向された光束は走査結像レンズ（Ｌ１）６と走査結像レンズ（Ｌ２）７により、被走査面８上に結像する。
【００２７】
なお、偏向器５と被走査面８上の間には、図２に示すように、３枚の折り返しミラー１１、１２、１３を配設して構成され、副走査対応方向へ走査光束を折り曲げる。
【００２８】
なお、折り返しミラー１１、１２、１３には、反射材となるアルミ材等が適用され、この反射材の上にコーティング層が積層される。なお、このコーティング層を複数積層することも可能である。
【００２９】
なお、本実施の形態における光走査装置は、副走査断面内における各折り返しミラー１１、１２、１３への入射角をθとした時、以下の式（１）を満たすこととする。
（ｍ２−ｍ１）×（θｍａｘ−θｍｉｎ）＞０・・・（式１）
【００３０】
但し、θｍａｘ：反射部材（折り返しミラー）への光束の入射角θの最大値。
θｍｉｎ：反射部材（折り返しミラー）への光束の入射角θの最小値。
ｍ１：入射角がθｍｉｎのときの反射部材（折り返しミラー）のコーティング層数。
ｍ２：入射角がθｍａｘのときの反射部材（折り返しミラー）のコーティング層数。
【００３１】
ここで、上記式（１）において、θ＜４５ｄｅｇの場合は、コーティング層数を少なくすることにより、周辺部での反射率を向上させることができる。
なお、θ＞４５ｄｅｇの場合に、コーティング層数を少なくすると、周辺部での反射率が逆に低減するだけでなく、全体的な反射率も著しく低減してしまうこととなる。
【００３２】
従って、偏向器５と被走査面８との間に配備される複数の折り返しミラー１１、１２、１３のコーティング層数を、光束の折り返しミラー１１、１２、１３への副走査方向の入射角θから規定するものとする。これは、入射角θが大きくなるように配設する折り返しミラーのコーティングを、入射角θが小さくなるように配設する折り返しミラーのコーティングよりも蒸着層数を多くすることとする。
【００３３】
より詳細には、入射角θに応じてコーティング層数を以下のように規定する。
θ＜４５ｄｅｇの場合には、反射部材（折り返しミラー）へのコーティングは１層とする。
θ＞４５ｄｅｇの場合には、反射部材（折り返しミラー）へのコーティングは４層以上とする。
【００３４】
ここで、図４は、偏向器５へ入射する光束の模式図であり、いわゆるオーバーフィルド光学系である。
図４に示すように、中心像高付近では偏向器５に入射する光束のうち、１つの偏向反射面における主走査方向幅の光線のみが反射し、該反射した光線が図１に示す走査結像光学系へ走査される。
逆に、周辺像高になると反射光線の主走査方向の幅が減少し、走査幅に対する周辺での光量が減少し、書き込まれる画像を可視化した記録画像に「濃度むら」が現われる。
【００３５】
なお、図５、図６は、複数の走査光学系から構成され、各走査光学系に対応する被走査面を具備する光走査装置の模式図であり、各走査光学系が共通に１つの偏向器５を利用する構成となっている。
【００３６】
また、図６に示すように、偏向器５と被走査面８との間には、光束を屈曲するための複数の折り返しミラー（反射部材）が配備されており、各走査光学系が１つの偏向器５を共通に利用し、各走査光学系はそれぞれの被走査面８へ結像している。このように構成することで、ステーション毎のシェーディング偏差を低減することが可能となる。
【００３７】
なお、図７は、光走査装置を搭載した画像形成装置であり、上記構成からなる光走査装置は、小型化が可能となるため、この光走査装置を具備することで、画像形成装置自体も小型化することが可能となる。
【００３８】
なお、反射部材にコーティングされる反射防止コート層数が多いほどシェーディングの発生は低減されるため、偏向器（ポリゴンミラー）５で発生するシェーディングと同じ方向にシェーディングを発生する折り返しミラー（反射部材）では、反射防止コート層数を増やして折り返しミラー（反射部材）でのシェーディング発生を抑える。
【００３９】
また、偏向器（ポリゴンミラー）５で発生するシェーディングと逆方向にシェーディングを発生する折り返しミラー（反射部材）では反射防止コート層数を減らして偏向器（ポリゴンミラー）５で発生するシェーディングを相殺させることが望ましい。
【００４０】
次に、本発明にかかる実施例の１つを以下に示す。
偏向器後の光学系データを表１に示す。
【００４１】
【表１】
2004279581.tif 000003
【００４２】
なお、＊で示される面は共軸非球面であり、次の式（２）で表される。
【００４３】
【数１】
2004279581.tif 000004
【００４４】
なお、面番号１の面は、Ｋ＝２．６６７，Ａ＝１．７９Ｅ−０７，Ｂ＝−１．０８Ｅ−１２，Ｃ＝−３．１８Ｅ−１４，Ｄ＝３．７４Ｅ−１８，である。
【００４５】
また、面番号２の面は、Ｋ＝０．０２，Ａ＝２．５０Ｅ−０７，Ｂ＝９．６１Ｅ−１２，Ｃ＝４．５４Ｅ−１５，Ｄ＝−３．０３Ｅ−１８，である。
【００４６】
また、＊＊で示される面は、主走査方向の形状が非円弧形状であり、副走査方向の曲率半径はレンズ高さにより連続的に変化する。
面番号３の主走査形状は上記式（２）で表現され、Ｋ＝−７１．７３，Ａ＝−４．３３Ｅ−０８，Ｂ＝−５．９７Ｅ−１３，Ｃ＝−１．２８Ｅ−１６，Ｄ＝５．７３Ｅ−２１，である。
【００４７】
面番号３の面は、主走査対応方向における光軸からの距離：Ｙを変数とする偏向直交面内の曲率半径：Ｒｓ（Ｙ）とした時、これらＲｓ（Ｙ）を特定するのに、多項式：Ｒｓ（Ｙ）＝Ｒｓ（０）＋Σｂｊ・Ｙｊ（ｊ＝１，２，３，・・・）で表すことにする。
【００４８】
面番号３の面は、主走査対応方向において光軸対称で、Ｒｓ（０）＝−４７．７，ｂ２＝１．６０Ｅ−０３，ｂ４＝−２．３２Ｅ−０７，ｂ６＝１．６０Ｅ−１１，ｂ８＝−５．６１Ｅ−１６，ｂ１０＝２．１８Ｅ−２０，ｂ１２＝−１．２５Ｅ−２４，である。
【００４９】
なお、本光学系において、厚さ１．９ｍｍの防音ガラス（屈折率１．５１１）及び厚さ１．９ｍｍの防塵ガラス（屈折率１．５１１）を挿入し、計算している。光源の偏向は、光源後方から見て偏向面に対して直交する方向への直線偏向である。偏向器後の光学素子のコート条件は次の通りである。
【００５０】
【表２】
2004279581.tif 000005
【００５１】
【表３】
2004279581.tif 000006
【００５２】
【表４】
2004279581.tif 000007
【００５３】
上記条件における場合の全系のシェーディングを以下に示す。
光学系全系のシェーディングを５％前後に抑えることができるとともに、ステーション毎のシェーディング偏差を２％以下に低減できている。
【００５４】
【表５】
2004279581.tif 000008
【００５５】
なお、上述する実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更実施が可能である。
例えば、本実施の形態では、光源が半導体レーザの場合について説明したが、複数のＬＤアレイ、面発光レーザ等を光源に用いた光学系についても、各々に対して適用可能となる。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように本発明は以下のような効果を奏する。
本発明にかかる光走査装置は、偏向器に向かう光束は偏向方向と直交する直線偏光であり、かつ、（ｍ２−ｍ１）×（θｍａｘ−θｍｉｎ）＞０の条件（但し、θｍａｘは、反射部材への光束の入射角θの最大値であり、θｍｉｎは、反射部材への光束の入射角θの最小値であり、ｍ１は、入射角がθｍｉｎの場合の反射部材へのコーティングの層数であり、ｍ２は、入射角がθｍａｘの場合の反射部材へのコーティングの層数である）を満たすこととする。このとき、反射部材への光束の入射角θがθ＜４５ｄｅｇの場合は、反射部材へのコーティングの層数は１層とする。また、反射部材への光束の入射角θがθ＞４５ｄｅｇの場合は、反射部材へのコーティングの層数は４層以上とする。このように構成することで、光利用効率が向上することとなる。また、ビームスポットの小径化が可能となる。また、光学系全系のシェーディングを抑えることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる光走査装置の構成例を示す概略図（主走査平面図）である。
【図２】図１に示す光走査装置の詳細を示す（折り返しミラーを配設した）図（副走査断面図）である。
【図３】光源から出射直後の光束の、偏光方向の主走査方向に対する角度に対する光束のケラレを説明する図であり、（ａ）は、光束の偏光方向を示す図であり、（ｂ）は、アパーチャサイズにおける光束のケラレがない場合を示す図であり、（ｃ）は、アパーチャサイズにおける光束のケラレがある場合を示す図である。
【図４】オーバーフィルド光学系を示す図である。
【図５】本発明にかかる光走査装置の構成例を示す図（主走査平面図）であり、各走査光学系に対応する被走査面を有することを示す図である。
【図６】本発明にかかる光走査装置の構成例を示す図（副走査断面図）であり、各走査光学系に対応する複数の反射部材を有することを示す図である。
【図７】本発明にかかる光走査装置を搭載した画像形成装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
１  光源（半導体レーザ）
２  カップリングレンズ
３  アパーチャ
４  シリンドリカルレンズ
５  ポリゴンミラー
６  走査結像レンズ（Ｌ１）
７  走査結像レンズ（Ｌ２）
８  被走査面
９  防音ガラス
１０  防塵ガラス
１１  第１折り返しミラー
１２  第２折り返しミラー
１３  第３折り返しミラー
【図１】
2004279581.tif 000009
【図２】
2004279581.tif 000010
【図３】
2004279581.tif 000011
【図４】
2004279581.tif 000012
【図５】
2004279581.tif 000013
【図６】
2004279581.tif 000014
【図７】
2004279581.tif 000015