光走査装置および画像形成装置
【課題】アパーチャによるビームの光量の減衰を低減できる光走査装置を提供する。
【解決手段】光走査装置２３は、光源６１から出射されたビームＬＢを光偏光器６８によって偏光し、偏光されたビームＬＢで被走査体（感光体ドラム２１）を走査する。光走査装置２３は、ビームＬＢを出射する光源６１と、光源６１から出射されたビームＬＢを整形する開口部６３ａが設けられたアパーチャ６３と、アパーチャ６３で成形されたビームＬＢを縮小する縮小光学部６４と、光源６１から縮小光学部６４までの間に配置され、ビームＬＢを平行化するコリメータ６２とを備える。縮小光学部６４は、入射したビームＬＢを平行光として出射する。アパーチャ６３および縮小光学部６４は、光源６１から光偏光器６８までの間に配置されている。
【解決手段】光走査装置２３は、光源６１から出射されたビームＬＢを光偏光器６８によって偏光し、偏光されたビームＬＢで被走査体（感光体ドラム２１）を走査する。光走査装置２３は、ビームＬＢを出射する光源６１と、光源６１から出射されたビームＬＢを整形する開口部６３ａが設けられたアパーチャ６３と、アパーチャ６３で成形されたビームＬＢを縮小する縮小光学部６４と、光源６１から縮小光学部６４までの間に配置され、ビームＬＢを平行化するコリメータ６２とを備える。縮小光学部６４は、入射したビームＬＢを平行光として出射する。アパーチャ６３および縮小光学部６４は、光源６１から光偏光器６８までの間に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置に関し、また、光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置では、感光体を露光するため、光走査装置が用いられている。この光走査装置では、光源から出射されたビームがコリメータにより平行光に変換され、アパーチャによってビームが整形される。アパーチャの開口部のサイズは、感光体に対してビームを収束するレンズの焦点距離と、感光体の表面でのビーム径とで決定される。ここで、アパーチャの開口部のサイズを小さくしたとき、ビームが大きく遮られていた。それに伴い、減衰したビームの光量を確保するため、高出力の光源を採用するなどしていた。
【０００３】
また、光走査装置について、光源の取り付けずれによって生じるビームピッチずれを補正するため、シリンドリカルレンズを移動可能にする技術が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、光源からの光をフィードバックして光量制御を行う技術が考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１０７６０号公報
【特許文献１】特開２００６−９１１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の画像形成装置において、光源の高出力化には限界があるため、露光するための光量を確保できなくなるという課題がある。
【０００７】
また、特許文献１に開示されている技術は、絞り（アパーチャ）によって減衰されたビームの光量をいかにして確保するかについての記載がなく、上記の課題を解決することができない。
【０００８】
また、特許文献２に記載された光走査装置は、アパーチャで整形された後のビームの光量を検出して光量の制御を行っている。そして、アパーチャで減衰された光量を確保するために光源の出力を増加している。特許文献２に記載された光走査装置では、光源の高出力化を避けることができない。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、アパーチャによるビームの光量の減衰を低減できる光走査装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、光量の減衰を低減できる光走査装置を備えることによって、画像を形成する際に必要な光量が確保された画像形成装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光走査装置は、光源から出射されたビームを光偏光器によって偏光し、偏光されたビームで被走査体を走査する光走査装置であって、ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームを整形する開口部が設けられたアパーチャと、前記アパーチャで成形されたビームを縮小する縮小光学部とを備え、前記アパーチャおよび前記縮小光学部は、前記光源から前記光偏光器までの間に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、縮小光学部によって、最適な大きさのビーム径を得ることができる。つまり、アパーチャでビームを縮小する必要が無いので、アパーチャの開口部のサイズを大きくしてビームの光量の減衰を低減できる。
【００１３】
本発明に係る光走査装置では、前記開口部のサイズは、前記縮小光学部の縮小倍率に基づいて決定されることを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、アパーチャの開口部を最適な大きさのビーム径を得られるサイズとすることができる。
【００１５】
本発明に係る光走査装置は、光源から出射されたビームを光偏光器によって偏光し、偏光されたビームで被走査体を走査する光走査装置であって、ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームを縮小する縮小光学部と、前記縮小光学部で縮小されたビームを成形する開口部が設けられたアパーチャとを備え、前記縮小光学部および前記アパーチャは、前記光源から前記光偏光器までの間に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、縮小光学部によって、ビームの光量を減衰させずにビーム径を縮小することができる。また、ビーム径が縮小されているので、サイズの小さいアパーチャを適用することができ、装置を小型化する際に有効となる。
【００１７】
本発明に係る光走査装置は、前記縮小光学部は、凸レンズと凹レンズとを備える構成とされ、入射したビームを平行光として出射することを特徴とする。
【００１８】
この構成によると、ビームを平行光として出射する単純な構成とすることができ、省スペース化が可能となる。また、平行光とされたビームを出射することで、焦点の位置を容易に調整でき、設計における自由度が向上する。
【００１９】
本発明に係る光走査装置では、前記光源から前記縮小光学部までの間に配置され、前記ビームを平行化するコリメータを備えることを特徴とする。
【００２０】
この構成によると、ビームを平行光として出射するための単純な構成とすることができる。
【００２１】
本発明に係る光走査装置では、前記縮小光学部の縮小倍率は、ビームで被走査体を走査する第１走査方向と、前記第１走査方向と直交する第２走査方向とで異なることを特徴とする。
【００２２】
この構成によると、被走査体に照射するビームの断面の形状に応じて、適切な縮小倍率とすることができる。
【００２３】
本発明に係る画像形成装置装置は、前記光走査装置により走査される光に基づいて画像を形成する構成とされていることを特徴とする。
【００２４】
この構成によると、光量の減衰を低減できる光走査装置を備えることによって、画像を形成する際に必要な光量が確保された画像形成装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によると、縮小光学部によって、最適な大きさのビーム径を得ることができる。つまり、アパーチャでビームを縮小する必要が無いので、アパーチャの開口部のサイズを大きくしてビームの光量の減衰を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る光走査装置の構成を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る光走査装置の変形例の構成を示す概略斜視図である。
【図４】アパーチャから出射したビームと縮小光学部との関係を示す説明図であって、（ａ）は、縮小光学部を備えない場合のビームを示す模式平面図であり、（ｂ）は、縮小光学部を備える場合のビームを示す模式平面図である。
【図５】ビーム径と焦点深度との関係を示す説明図であって、（ａ）は、ビーム径が大きい場合を示す模式平面図であり、（ｂ）は、ビーム径が小さい場合を示す模式平面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る光走査装置の構成を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態１に係る光走査装置を備える画像形成装置について説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【００２９】
画像形成装置１００は、原稿用紙搬送部１０１、画像読取部１０２、画像形成部１０３、記録用紙搬送部１０４、および給紙部１０５を備える構成とされ、例えば、複写機などである。画像形成装置１００は、画像読取部１０２または外部から受信した画像データに応じて、用紙にモノクロ画像を形成する。
【００３０】
原稿用紙搬送部１０１は、セットされた原稿を画像読取部１０２に搬送する。
【００３１】
画像読取部１０２は、原稿の画像を読み取って、画像データとして画像形成部１０３に出力する。なお、画像データに対して、マイクロコンピュータ等の制御回路により各種の画像処理を施してから出力してもよい。
【００３２】
画像形成部１０３は、画像データによって示される原稿を用紙に記録する。画像形成部１０３は、感光体ドラム２１、帯電器２２、光走査装置２３、現像器２４、転写ユニット２５、クリーニングユニット２６、および定着装置２７等を備える構成とされている。
【００３３】
感光体ドラム２１は、表面が有機感光体である。感光体ドラム２１の表面は、クリーニングユニット２６によりクリーニングされ、帯電器２２により均一に帯電される。
【００３４】
帯電器２２は、チャージャー型であっても、感光体ドラム２１に接触するローラ型やブラシ型であっても良い。
【００３５】
光走査装置２３は、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。光走査装置２３は、入力された画像データに応じて、レーザ光を感光体ドラム２１に照射して、均一に帯電された感光体ドラム２１の表面を露光し、感光体ドラム２１の表面に静電潜像を形成する。つまり、画像形成装置１００は、光走査装置２３により走査されるレーザ光に基づいて画像を形成する構成とされている。この構成によると、画像を形成する際に必要な光量が確保された画像形成装置１００を提供することができる。なお、光走査装置２３の構成については、実施の形態２および実施の形態３で詳述する。
【００３６】
現像器２４は、トナーを感光体ドラム２１の表面に供給して、静電潜像を現像し、トナー像（可視像）を感光体ドラム２１の表面に形成する。
【００３７】
転写ユニット２５は、感光体ドラム２１の表面のトナー像を用紙搬送部１０４により搬送されてきた記録用紙に転写する。転写ユニット２５は、転写ベルト３１、駆動ローラ３２、従動ローラ３３、および弾性導電性ローラ３４等を備えており、転写ベルト３１を該各ローラ３２〜３４と他のローラに張架して回転させている。
【００３８】
転写ベルト３１は、所定の体積抵抗値（例えば、１×１０9〜１×１０13Ω／ｃｍ）のベルト部材である。また、感光体ドラム２１と転写ベルト３１とが接触している領域（画像転写部５７）の近傍には、転写電界を印加するための弾性導電性ローラ３４が配置されている。
【００３９】
弾性導電性ローラ３４は、転写ベルト３１を感光体ドラム２１に押し付けるように転写ベルト３１および感光体ドラム２１を押圧している。これによって、画像転写部５７は、線形状ではなく、所定幅を有する面形状となっている。そのため、搬送される記録用紙への転写効率を向上することができる。
【００４０】
弾性導電性ローラ３４には、感光体ドラム２１の表面に形成されたトナー像の電荷とは逆極性の転写電界が印加されており、この逆極性の転写電界により感光体ドラム２１の表面のトナー像が記録用紙に転写される。例えば、トナー像がマイナス極性の電荷を帯びている場合、弾性導電性ローラ３４に印加される転写電界の極性はプラス極性となる。
【００４１】
さらに、画像転写部５７よりも用紙搬送方向下流側には、除電ローラ５４が配置されている。除電ローラ５４は、画像転写部５７を通過する際に帯電した用紙に対して除電処理を行う。除電処理によって、定着装置２７への記録用紙の搬送をスムーズにすることができる。本実施の形態において、除電ローラ５４は、転写ベルト３１の背面に配置されている。
【００４２】
また、転写ユニット２５は、転写ベルト３１のトナー汚れを除去するベルトクリーニングユニット５６と、転写ベルト３１に除電処理を施す除電ユニット５５とを備える。
【００４３】
除電ユニット５５の除電方法は、例えば、装置を介して転写ベルト３１を接地する方法、転写電界の極性とは逆極性の電界を転写ベルト３１に印加する方法などである。
【００４４】
クリーニングユニット２６は、現像、転写後に感光体ドラム２１の表面に残留したトナーを除去して回収する。
【００４５】
定着装置２７は、加熱ローラ３５および加圧ローラ３６を備え、記録用紙を加熱及び加圧して、記録用紙上のトナー像を定着させる。
【００４６】
加熱ローラ３５の内部には、外周面を所定温度（例えば、１６０〜２００℃）に加熱するための熱源が配置されている。
【００４７】
加圧ローラ３６は、軸方向両端部に荷重バネ等の機構を備え、この機構によって、加圧ローラ３６が加熱ローラ３５に対して所定の荷重で圧接する構成とされている。また、加圧ローラ３６の周囲には、用紙剥離爪、ローラ表面クリーニング部材が配置されている。
【００４８】
定着装置２７において、加熱ローラ３５と加圧ローラ３６との圧接部である定着処理部で、記録用紙上の未定着トナー像が加熱融解され加圧されて、トナー像が記録用紙に定着される。
【００４９】
記録用紙搬送部１０４は、記録用紙を搬送するための搬送経路４３、レジストローラ４２、排紙ローラ４６を備えている。
【００５０】
搬送経路４３では、記録用紙を給紙部１０５から受け取り、記録用紙の先端がレジストローラ４２に達するまで記録用紙を搬送する。
【００５１】
レジストローラ４２は、記録用紙を転写ユニット２５へと搬送する。
【００５２】
排紙ローラ４６は、定着装置２７でトナー像が定着された記録用紙を排紙トレイ４７へと搬送する。
【００５３】
給紙部１０５は、複数の給紙トレイ５１を備えている。
【００５４】
給紙トレイ５１は、記録用紙を蓄積しておくためのトレイであり、画像形成装置１００の下方に設けられている。また、給紙トレイ５１は、記録用紙を一枚ずつ引き出すためのピックアップローラ等を備えており、引き出した記録用紙を用紙搬送部１０４の搬送経路４３へと送り出す。なお、本実施の形態の画像形成装置１００は、高速印字処理を可能にするため、定型サイズの用紙を５００〜１５００枚収納可能な給紙トレイ５１を複数備えている。
【００５５】
また、画像形成装置１００の側面には、主として不定型サイズの記録用紙を供給するための手差しトレイ５３が設けられ、さらに、複数種の記録用紙を多量に収納可能な大容量給紙カセット（ＬＣＣ）５２を設けてもよい。
【００５６】
排紙トレイ４７は、手差しトレイ５３とは反対側の側面に配置されている。この排紙トレイ４７に代えて、排紙用紙の後処理装置（ステープル、パンチ処理等々）や、複数段の排紙トレイをオプションとして配置することも可能な構成となっている。
【００５７】
＜実施の形態２＞
図２は、本発明の実施の形態２に係る光走査装置の構成を示す概略斜視図である。
【００５８】
本発明の実施の形態に係る光走査装置２３は、光源６１から出射されたビームＬＢを光偏光器６８によって偏光し、偏光されたビームＬＢで被走査体（感光体ドラム２１）を走査する。光走査装置２３は、ビームＬＢを出射する光源６１と、光源６１から出射されたビームＬＢを整形する開口部６３ａが設けられたアパーチャ６３と、アパーチャ６３で成形されたビームＬＢを縮小する縮小光学部６４とを備える。アパーチャ６３および縮小光学部６４は、光源６１から光偏光器６８までの間に配置されている。
【００５９】
この構成によると、縮小光学部６４によって、最適な大きさのビーム径を得ることができる。つまり、アパーチャ６３でビームＬＢを縮小する必要が無いので、アパーチャ６３の開口部６３ａのサイズを大きくしてビームＬＢの光量の減衰を低減できる。
【００６０】
光走査装置２３では、ビームＬＢの進行方向の上流から下流に向けて、光源６１、コリメータ６２、アパーチャ６３、縮小光学部６４、第１シリンドリカルレンズ６６、ミラー６７、光偏光器６８、走査レンズ６９、７０、第２シリンドリカルレンズ７１、および折り返しミラー７２が順に配置されている。
【００６１】
光走査装置２３から出射されたビームＬＢは、感光体ドラム２１の表面に照射される。なお、以下では、感光体ドラム２１の表面に照射されたビームＬＢが走査する方向を第１走査方向Ｈと呼び、ビームＬＢの光軸に直交し第１走査方向Ｈに対して直交する方向を第２走査方向Ｖと呼ぶ。
【００６２】
光走査装置２３は、光源６１から縮小光学部６４までの間に配置され、ビームＬＢを平行化するコリメータ６２を備える。この構成によると、ビームＬＢを平行光として出射するための単純な構成とすることができる。なお、コリメータ６２は、アパーチャ６３より上流側に配置されている。
【００６３】
光源６１は、例えば、レーザダイオードなどである。光源６１から出射されるビームＬＢにおける光軸に垂直な断面（ビーム断面）は、円形状とされている。
【００６４】
コリメータ６２は、光源６１から拡散するように出射される円錐状のビームＬＢを平行状のビームＬＢに整形する光学部品である。
【００６５】
アパーチャ６３は、中央に矩形状の開口部６３ａが形成された板状部材であり、ビームＬＢが通過するとき、ビーム断面を楕円形状から矩形状に整形する光学部品である。
【００６６】
縮小光学部６４は、凸レンズ６４ａと凹レンズ６４ｂとを備える構成とされ、入射したビームＬＢを平行光として出射する。この構成によると、ビームを平行光として出射する単純な構成とすることができ、省スペース化が可能となる。また、平行光とされたビームを出射することで、焦点の位置を容易に調整でき、設計における自由度が向上する。
【００６７】
本実施の形態において、凸レンズ６４ａは、第２走査方向Ｖに対してのみビームＬＢを収束するものとされている。凹レンズ６４ｂは、凸レンズ６４ａによって第２走査方向Ｖに対して収束されたビームＬＢを平行光とするものである。縮小光学部６４の縮小倍率は、例えば、第１走査方向Ｈに対して１倍（等倍）とされ、第２走査方向Ｖに対して１／５倍とされている。
【００６８】
上述したように、縮小光学部６４の縮小倍率は、第１走査方向Ｈと、第２走査方向Ｖとで異なる構成であってもよい。この構成によると、被走査体（感光体ドラム２１）に照射するビームＬＢの断面の形状に応じて、適切な縮小倍率とすることができる。
【００６９】
開口部６３ａのサイズは、縮小光学部６４の縮小倍率に基づいて決定される。この構成によると、アパーチャ６３の開口部６３ａを最適な大きさのビーム径を得られるサイズとすることができる。また、アパーチャ６３の開口部６３ａのサイズを大きくすることによって、開口部６３ａを形成する加工が容易となる。なお、開口部６３ａのサイズとは、第１走査方向Ｈまたは第２走査方向Ｖに対する開口幅のことであって、ビーム径とは、第１走査方向Ｈまたは第２走査方向Ｖに対するビームＬＢの幅のことである。
【００７０】
また、開口部６３ａのサイズは、第１走査方向Ｈおよび第２走査方向Ｖにおいて、アパーチャ６３に入射するビーム径より小さいことが望ましい。この構成によると、アパーチャ６３によって、ビーム断面の形状を確実に整形することができる。
【００７１】
第１シリンドリカルレンズ６６およびミラー６７は、光偏光器６８の反射面に対してビームＬＢを収束させるための光学部品である。
【００７２】
光偏光器６８は、複数の反射面が形成されたポリゴンミラーであり、図示しないドライバにより回転駆動される。光偏光器６８は、反射したビームＬＢが第１走査方向Ｈに沿って走査されるように回転駆動する。以下では、第１走査方向ＨでビームＬＢが走査される範囲を走査範囲と呼ぶ。また、第１走査方向Ｈは、感光体ドラム２１の回転軸と平行な方向である。
【００７３】
上述したように、光走査装置２３は、光源６１から出射されたビームＬＢを偏光して、被走査体（感光体ドラム２１）における第１走査方向Ｈに走査する光偏光器６８を備える。この構成によると、被走査体（感光体ドラム２１）にビームＬＢを走査して静電潜像を形成する光走査装置２３とすることができる。
【００７４】
走査レンズ６９、７０は、走査範囲の端部に照射されるビームＬＢの光路長と、走査範囲の中央に照射されるビームＬＢの光路長との相違に起因して生じる画像の歪みを補正するための光学部品である。つまり、走査レンズ６９、７０は、光偏光器６８で走査されたビームＬＢを感光体ドラム２１上で等速走査させる光学部品であり、ｆθレンズとも呼ばれている。
【００７５】
第２シリンドリカルレンズ７１は、第１シリンドリカルレンズ６６との相互作用によって、光偏光器６８の面倒れを補正するための光学部品である。
【００７６】
折り返しミラー７２は、光反射部材であり、照射されたビームＬＢを反射して感光体ドラム２１の表面へ導く。
【００７７】
また、光走査装置２３は、さらに、反射ミラー７３、およびＢＤ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）センサ７４を備えている。
【００７８】
反射ミラー７３は、光偏光器６８から走査範囲の端部に照射されるビームＬＢを反射してＢＤセンサ７４に導く。
【００７９】
ＢＤセンサ７４は、ビームＬＢを受光し感光体ドラム２１へのラインごとの走査開始または走査終了のタイミングを検知して、その結果を信号として出力する。
【００８０】
本実施の形態において、凸レンズ６４ａは、第２走査方向Ｖに対してのみビームＬＢを収束するものとしたが、凸レンズ６４ａを第１走査方向Ｈおよび第２走査方向Ｖに対してビームＬＢを収束するものとしてもよい。
【００８１】
図３は、本発明の実施の形態１に係る光走査装置の変形例の構成を示す概略斜視図である。なお、図２と機能、構造が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
変形例では、凸レンズ６４ｃを第１走査方向Ｈおよび第２走査方向Ｖに対してビームＬＢを収束するものとしている。また、凹レンズ６４ｄは、凸レンズ６４ｃによって第１走査方向Ｈおよび第２走査方向Ｖに対して収束されたビームＬＢを平行光とするものである。なお、縮小光学部６４の縮小倍率は、第１走査方向Ｈと、第２走査方向Ｖとで異なる構成であってもよい。この構成によると、被走査体に照射するビームの断面の形状に応じて、適切な縮小倍率とすることができる。
【００８３】
図４は、アパーチャから出射したビームと縮小光学部との関係を示す説明図であって、（ａ）は、縮小光学部を備えない場合のビームを示す模式平面図であり、（ｂ）は、縮小光学部を備える場合のビームを示す模式平面図である。
【００８４】
図４（ａ）のように縮小光学部を備えない場合では、アパーチャ１６３の開口部１６３ａは、狭い開口幅ＡＷ１とされている。光源１６１から出射されたビームＬＢは、コリメータ１６２によって照射ビーム幅ＢＷの平行光とされる。ビームＬＢは、アパーチャ１６３を通過した際に、開口幅ＡＷ１と等しいビーム幅Ｄの平行光とされる。ここで、ビームＬＢは、アパーチャ１６３で遮られることによって、ビームＬＢの光量が減衰する。照射ビーム幅ＢＷと開口幅ＡＷ１との差が大きくなるにつれて、光量は大きく減衰する。
【００８５】
図４（ｂ）に示す縮小光学部を備える場合では、アパーチャ６３の開口部６３ａは、図４（ａ）の開口幅ＡＷ１より広い開口幅ＡＷ２とされている。つまり、開口幅ＡＷ２と照射ビーム幅ＢＷとの差を小さくすることによって、ビームＬＢの光量の減衰を低減している。
【００８６】
光源６１から出射されたビームＬＢは、コリメータ６２によって照射ビーム幅ＢＷの平行光とされる。ビームＬＢは、開口幅ＡＷ２とされたアパーチャ６３を通過した際に、開口幅ＡＷ２と等しいビーム幅の平行光とされる。アパーチャ６３を通過したビームＬＢは、縮小光学部６４によってビーム幅Ｄの平行光とされる。
【００８７】
図４（ａ）に示す場合では、照射ビーム幅ＢＷに比べて開口幅ＡＷ１が狭いため、ビームＬＢは大きく遮られて、光量が大きく減衰する。本実施の形態では、図４（ｂ）に示すように、開口幅ＡＷ２を広くしてビームＬＢの光量の減衰を低減している。また、縮小光学部６４によって、下流側で要求される最適なビーム幅Ｄとしている。
【００８８】
図５は、ビーム径と焦点深度との関係を示す説明図であって、（ａ）は、ビーム径が大きい場合を示す模式平面図であり、（ｂ）は、ビーム径が小さい場合を示す模式平面図である。
【００８９】
上述したように、光源６１から出射されたビームＬＢは、第１シリンドリカルレンズ６６およびミラー６７によって光偏光器６８の反射面に収束され、収束されたビームＬＢによって感光体ドラム２１の表面を露光する。このとき、ビームＬＢが充分に収束されていなければ、感光体ドラム２１を露光するのに必要な光量が得られない。
【００９０】
一般的に、焦点深度は、レンズに入射するビーム幅によって変化する。ここで、焦点深度とは、一定の解像力を維持できる光軸上の範囲のことである。つまり、像面（感光体ドラム２１の表面）が焦点深度に含まれていれば、露光に必要な光量を確保することができる。ビーム幅と焦点深度との関係について、次のような式で表すことができる。
【００９１】
ｄ＝２．４４×（λ×ｆ）／Ｄ
Ａ＝２×（λ×ｆ2）／Ｄ2
ここで、λはビームの波長、ｆは焦点距離（レンズから焦点までの距離）、Ｄは入射ビーム幅、ｄはスポット径（焦点でのビーム幅）、Ａは焦点深度を示す。
【００９２】
上記の式から、入射ビーム幅Ｄが小さくなるにつれて、スポット径ｄおよび焦点深度Ａが大きくなることがわかる。
【００９３】
図５（ａ）では、アパーチャ８１によって大きい入射ビーム幅ＤａとされたビームＬＢをレンズ８２で収束している。入射ビーム幅Ｄａが大きいときは、スポット径ｄａを小さく絞ることができるが、焦点深度Ａａが狭くなる。また、像面が焦点からずれたとき、ビーム径の変化が大きくなる。
【００９４】
図５（ｂ）では、アパーチャ８１によって小さい入射ビーム幅ＤｂとされたビームＬＢをレンズ８２で収束している。入射ビーム幅Ｄｂが小さいときは、図５（ａ）の場合と比較して、スポット径ｄｂは大きくなり、焦点深度Ａｂが広くなる。また、像面が焦点からずれてもビーム径の変化は小さい。
【００９５】
上述したように、入射ビーム幅Ｄを小さくすれば焦点深度Ａが広くなるため、像面のずれなどに容易に対処できる。図５（ａ）に示すように、縮小光学部６４によって縮小せずに入射ビーム幅ＤａのビームＬＢを収束する場合、像面のずれに対処することが困難となる。本実施の形態では、縮小光学部６４でビームＬＢを縮小することによって、最適な大きさのビーム径としている。
【００９６】
＜実施の形態３＞
図６は、本発明の実施の形態３に係る光走査装置の構成を示す概略斜視図である。なお、実施の形態２と機能、構造が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９７】
本発明の実施の形態に係る光走査装置２３ａは、光源６１から出射されたビームＬＢを光偏光器６８によって偏光し、偏光されたビームＬＢで被走査体（感光体ドラム２１）を走査する。光走査装置２３ａは、ビームＬＢを出射する光源６１と、光源６１から出射されたビームＬＢを縮小する縮小光学部６４と、縮小光学部６４で縮小されたビームＬＢを成形する開口部６５ａが設けられたアパーチャ６５とを備える。縮小光学部６４およびアパーチャ６５は、光源６１から光偏光器６８までの間に配置されている。
【００９８】
この構成によると、縮小光学部６４によって、ビームＬＢの光量を減衰させずにビーム径を縮小することができる。また、ビーム径が縮小されているので、サイズの小さいアパーチャ６５を適用することができ、装置を小型化する際に有効となる。
【００９９】
光走査装置２３ａでは、ビームの進行方向の上流から下流に向けて、光源６１、コリメータ６２、縮小光学部６４、アパーチャ６５、第１シリンドリカルレンズ６６、ミラー６７、光偏光器６８、走査レンズ６９、７０、第２シリンドリカルレンズ７１、および折り返しミラー７２が順に配置されている。光走査装置２３ａから出射されたビームＬＢは、感光体ドラム２１の表面に照射される。つまり、実施の形態３は、縮小光学部６４をアパーチャ６５の上流に配置している点で、実施の形態２と異なる。
【０１００】
縮小光学部６４は、凸レンズ６４ａと凹レンズ６４ｂとを備える構成とされ、入射したビームＬＢを平行光として出射する。この構成によると、ビームを平行光として出射する単純な構成とすることができ、省スペース化が可能となる。また、平行光とされたビームを出射することで、焦点の位置を容易に調整でき、設計における自由度が向上する。
【０１０１】
光走査装置２３は、光源６１から縮小光学部６４までの間に配置され、ビームＬＢを平行化するコリメータ６２を備える。この構成によると、ビームＬＢを平行光として出射するための単純な構成とすることができる。なお、コリメータ６２は、アパーチャ６５より上流側に配置されている。
【符号の説明】
【０１０２】
１０、１０ａ 光走査装置
２１ 感光体ドラム（被走査体）
６１ 光源
６２ コリメータ
６３、６５ アパーチャ
６３ａ、６５ａ 開口部
６４ 縮小光学部
６４ａ、６４ｃ 凸レンズ
６４ｂ、６４ｄ 凹レンズ
６６ 第１シリンドリカルレンズ
６７ ミラー
６８ 光偏光器
６９、７０ 走査レンズ
７１ 第２シリンドリカルレンズ
７２ 折り返しミラー
７３ 反射ミラー
７４ ＢＤセンサ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置に関し、また、光走査装置を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置では、感光体を露光するため、光走査装置が用いられている。この光走査装置では、光源から出射されたビームがコリメータにより平行光に変換され、アパーチャによってビームが整形される。アパーチャの開口部のサイズは、感光体に対してビームを収束するレンズの焦点距離と、感光体の表面でのビーム径とで決定される。ここで、アパーチャの開口部のサイズを小さくしたとき、ビームが大きく遮られていた。それに伴い、減衰したビームの光量を確保するため、高出力の光源を採用するなどしていた。
【０００３】
また、光走査装置について、光源の取り付けずれによって生じるビームピッチずれを補正するため、シリンドリカルレンズを移動可能にする技術が考えられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、光源からの光をフィードバックして光量制御を行う技術が考えられている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２１０７６０号公報
【特許文献１】特開２００６−９１１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の画像形成装置において、光源の高出力化には限界があるため、露光するための光量を確保できなくなるという課題がある。
【０００７】
また、特許文献１に開示されている技術は、絞り（アパーチャ）によって減衰されたビームの光量をいかにして確保するかについての記載がなく、上記の課題を解決することができない。
【０００８】
また、特許文献２に記載された光走査装置は、アパーチャで整形された後のビームの光量を検出して光量の制御を行っている。そして、アパーチャで減衰された光量を確保するために光源の出力を増加している。特許文献２に記載された光走査装置では、光源の高出力化を避けることができない。
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、アパーチャによるビームの光量の減衰を低減できる光走査装置を提供することを目的とする。
【００１０】
また、本発明は、光量の減衰を低減できる光走査装置を備えることによって、画像を形成する際に必要な光量が確保された画像形成装置を提供することを他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る光走査装置は、光源から出射されたビームを光偏光器によって偏光し、偏光されたビームで被走査体を走査する光走査装置であって、ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームを整形する開口部が設けられたアパーチャと、前記アパーチャで成形されたビームを縮小する縮小光学部とを備え、前記アパーチャおよび前記縮小光学部は、前記光源から前記光偏光器までの間に配置されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成によると、縮小光学部によって、最適な大きさのビーム径を得ることができる。つまり、アパーチャでビームを縮小する必要が無いので、アパーチャの開口部のサイズを大きくしてビームの光量の減衰を低減できる。
【００１３】
本発明に係る光走査装置では、前記開口部のサイズは、前記縮小光学部の縮小倍率に基づいて決定されることを特徴とする。
【００１４】
この構成によると、アパーチャの開口部を最適な大きさのビーム径を得られるサイズとすることができる。
【００１５】
本発明に係る光走査装置は、光源から出射されたビームを光偏光器によって偏光し、偏光されたビームで被走査体を走査する光走査装置であって、ビームを出射する光源と、前記光源から出射されたビームを縮小する縮小光学部と、前記縮小光学部で縮小されたビームを成形する開口部が設けられたアパーチャとを備え、前記縮小光学部および前記アパーチャは、前記光源から前記光偏光器までの間に配置されていることを特徴とする。
【００１６】
この構成によると、縮小光学部によって、ビームの光量を減衰させずにビーム径を縮小することができる。また、ビーム径が縮小されているので、サイズの小さいアパーチャを適用することができ、装置を小型化する際に有効となる。
【００１７】
本発明に係る光走査装置は、前記縮小光学部は、凸レンズと凹レンズとを備える構成とされ、入射したビームを平行光として出射することを特徴とする。
【００１８】
この構成によると、ビームを平行光として出射する単純な構成とすることができ、省スペース化が可能となる。また、平行光とされたビームを出射することで、焦点の位置を容易に調整でき、設計における自由度が向上する。
【００１９】
本発明に係る光走査装置では、前記光源から前記縮小光学部までの間に配置され、前記ビームを平行化するコリメータを備えることを特徴とする。
【００２０】
この構成によると、ビームを平行光として出射するための単純な構成とすることができる。
【００２１】
本発明に係る光走査装置では、前記縮小光学部の縮小倍率は、ビームで被走査体を走査する第１走査方向と、前記第１走査方向と直交する第２走査方向とで異なることを特徴とする。
【００２２】
この構成によると、被走査体に照射するビームの断面の形状に応じて、適切な縮小倍率とすることができる。
【００２３】
本発明に係る画像形成装置装置は、前記光走査装置により走査される光に基づいて画像を形成する構成とされていることを特徴とする。
【００２４】
この構成によると、光量の減衰を低減できる光走査装置を備えることによって、画像を形成する際に必要な光量が確保された画像形成装置を提供することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によると、縮小光学部によって、最適な大きさのビーム径を得ることができる。つまり、アパーチャでビームを縮小する必要が無いので、アパーチャの開口部のサイズを大きくしてビームの光量の減衰を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る光走査装置の構成を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態２に係る光走査装置の変形例の構成を示す概略斜視図である。
【図４】アパーチャから出射したビームと縮小光学部との関係を示す説明図であって、（ａ）は、縮小光学部を備えない場合のビームを示す模式平面図であり、（ｂ）は、縮小光学部を備える場合のビームを示す模式平面図である。
【図５】ビーム径と焦点深度との関係を示す説明図であって、（ａ）は、ビーム径が大きい場合を示す模式平面図であり、（ｂ）は、ビーム径が小さい場合を示す模式平面図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る光走査装置の構成を示す概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態１に係る光走査装置を備える画像形成装置について説明する。
【００２８】
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【００２９】
画像形成装置１００は、原稿用紙搬送部１０１、画像読取部１０２、画像形成部１０３、記録用紙搬送部１０４、および給紙部１０５を備える構成とされ、例えば、複写機などである。画像形成装置１００は、画像読取部１０２または外部から受信した画像データに応じて、用紙にモノクロ画像を形成する。
【００３０】
原稿用紙搬送部１０１は、セットされた原稿を画像読取部１０２に搬送する。
【００３１】
画像読取部１０２は、原稿の画像を読み取って、画像データとして画像形成部１０３に出力する。なお、画像データに対して、マイクロコンピュータ等の制御回路により各種の画像処理を施してから出力してもよい。
【００３２】
画像形成部１０３は、画像データによって示される原稿を用紙に記録する。画像形成部１０３は、感光体ドラム２１、帯電器２２、光走査装置２３、現像器２４、転写ユニット２５、クリーニングユニット２６、および定着装置２７等を備える構成とされている。
【００３３】
感光体ドラム２１は、表面が有機感光体である。感光体ドラム２１の表面は、クリーニングユニット２６によりクリーニングされ、帯電器２２により均一に帯電される。
【００３４】
帯電器２２は、チャージャー型であっても、感光体ドラム２１に接触するローラ型やブラシ型であっても良い。
【００３５】
光走査装置２３は、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。光走査装置２３は、入力された画像データに応じて、レーザ光を感光体ドラム２１に照射して、均一に帯電された感光体ドラム２１の表面を露光し、感光体ドラム２１の表面に静電潜像を形成する。つまり、画像形成装置１００は、光走査装置２３により走査されるレーザ光に基づいて画像を形成する構成とされている。この構成によると、画像を形成する際に必要な光量が確保された画像形成装置１００を提供することができる。なお、光走査装置２３の構成については、実施の形態２および実施の形態３で詳述する。
【００３６】
現像器２４は、トナーを感光体ドラム２１の表面に供給して、静電潜像を現像し、トナー像（可視像）を感光体ドラム２１の表面に形成する。
【００３７】
転写ユニット２５は、感光体ドラム２１の表面のトナー像を用紙搬送部１０４により搬送されてきた記録用紙に転写する。転写ユニット２５は、転写ベルト３１、駆動ローラ３２、従動ローラ３３、および弾性導電性ローラ３４等を備えており、転写ベルト３１を該各ローラ３２〜３４と他のローラに張架して回転させている。
【００３８】
転写ベルト３１は、所定の体積抵抗値（例えば、１×１０9〜１×１０13Ω／ｃｍ）のベルト部材である。また、感光体ドラム２１と転写ベルト３１とが接触している領域（画像転写部５７）の近傍には、転写電界を印加するための弾性導電性ローラ３４が配置されている。
【００３９】
弾性導電性ローラ３４は、転写ベルト３１を感光体ドラム２１に押し付けるように転写ベルト３１および感光体ドラム２１を押圧している。これによって、画像転写部５７は、線形状ではなく、所定幅を有する面形状となっている。そのため、搬送される記録用紙への転写効率を向上することができる。
【００４０】
弾性導電性ローラ３４には、感光体ドラム２１の表面に形成されたトナー像の電荷とは逆極性の転写電界が印加されており、この逆極性の転写電界により感光体ドラム２１の表面のトナー像が記録用紙に転写される。例えば、トナー像がマイナス極性の電荷を帯びている場合、弾性導電性ローラ３４に印加される転写電界の極性はプラス極性となる。
【００４１】
さらに、画像転写部５７よりも用紙搬送方向下流側には、除電ローラ５４が配置されている。除電ローラ５４は、画像転写部５７を通過する際に帯電した用紙に対して除電処理を行う。除電処理によって、定着装置２７への記録用紙の搬送をスムーズにすることができる。本実施の形態において、除電ローラ５４は、転写ベルト３１の背面に配置されている。
【００４２】
また、転写ユニット２５は、転写ベルト３１のトナー汚れを除去するベルトクリーニングユニット５６と、転写ベルト３１に除電処理を施す除電ユニット５５とを備える。
【００４３】
除電ユニット５５の除電方法は、例えば、装置を介して転写ベルト３１を接地する方法、転写電界の極性とは逆極性の電界を転写ベルト３１に印加する方法などである。
【００４４】
クリーニングユニット２６は、現像、転写後に感光体ドラム２１の表面に残留したトナーを除去して回収する。
【００４５】
定着装置２７は、加熱ローラ３５および加圧ローラ３６を備え、記録用紙を加熱及び加圧して、記録用紙上のトナー像を定着させる。
【００４６】
加熱ローラ３５の内部には、外周面を所定温度（例えば、１６０〜２００℃）に加熱するための熱源が配置されている。
【００４７】
加圧ローラ３６は、軸方向両端部に荷重バネ等の機構を備え、この機構によって、加圧ローラ３６が加熱ローラ３５に対して所定の荷重で圧接する構成とされている。また、加圧ローラ３６の周囲には、用紙剥離爪、ローラ表面クリーニング部材が配置されている。
【００４８】
定着装置２７において、加熱ローラ３５と加圧ローラ３６との圧接部である定着処理部で、記録用紙上の未定着トナー像が加熱融解され加圧されて、トナー像が記録用紙に定着される。
【００４９】
記録用紙搬送部１０４は、記録用紙を搬送するための搬送経路４３、レジストローラ４２、排紙ローラ４６を備えている。
【００５０】
搬送経路４３では、記録用紙を給紙部１０５から受け取り、記録用紙の先端がレジストローラ４２に達するまで記録用紙を搬送する。
【００５１】
レジストローラ４２は、記録用紙を転写ユニット２５へと搬送する。
【００５２】
排紙ローラ４６は、定着装置２７でトナー像が定着された記録用紙を排紙トレイ４７へと搬送する。
【００５３】
給紙部１０５は、複数の給紙トレイ５１を備えている。
【００５４】
給紙トレイ５１は、記録用紙を蓄積しておくためのトレイであり、画像形成装置１００の下方に設けられている。また、給紙トレイ５１は、記録用紙を一枚ずつ引き出すためのピックアップローラ等を備えており、引き出した記録用紙を用紙搬送部１０４の搬送経路４３へと送り出す。なお、本実施の形態の画像形成装置１００は、高速印字処理を可能にするため、定型サイズの用紙を５００〜１５００枚収納可能な給紙トレイ５１を複数備えている。
【００５５】
また、画像形成装置１００の側面には、主として不定型サイズの記録用紙を供給するための手差しトレイ５３が設けられ、さらに、複数種の記録用紙を多量に収納可能な大容量給紙カセット（ＬＣＣ）５２を設けてもよい。
【００５６】
排紙トレイ４７は、手差しトレイ５３とは反対側の側面に配置されている。この排紙トレイ４７に代えて、排紙用紙の後処理装置（ステープル、パンチ処理等々）や、複数段の排紙トレイをオプションとして配置することも可能な構成となっている。
【００５７】
＜実施の形態２＞
図２は、本発明の実施の形態２に係る光走査装置の構成を示す概略斜視図である。
【００５８】
本発明の実施の形態に係る光走査装置２３は、光源６１から出射されたビームＬＢを光偏光器６８によって偏光し、偏光されたビームＬＢで被走査体（感光体ドラム２１）を走査する。光走査装置２３は、ビームＬＢを出射する光源６１と、光源６１から出射されたビームＬＢを整形する開口部６３ａが設けられたアパーチャ６３と、アパーチャ６３で成形されたビームＬＢを縮小する縮小光学部６４とを備える。アパーチャ６３および縮小光学部６４は、光源６１から光偏光器６８までの間に配置されている。
【００５９】
この構成によると、縮小光学部６４によって、最適な大きさのビーム径を得ることができる。つまり、アパーチャ６３でビームＬＢを縮小する必要が無いので、アパーチャ６３の開口部６３ａのサイズを大きくしてビームＬＢの光量の減衰を低減できる。
【００６０】
光走査装置２３では、ビームＬＢの進行方向の上流から下流に向けて、光源６１、コリメータ６２、アパーチャ６３、縮小光学部６４、第１シリンドリカルレンズ６６、ミラー６７、光偏光器６８、走査レンズ６９、７０、第２シリンドリカルレンズ７１、および折り返しミラー７２が順に配置されている。
【００６１】
光走査装置２３から出射されたビームＬＢは、感光体ドラム２１の表面に照射される。なお、以下では、感光体ドラム２１の表面に照射されたビームＬＢが走査する方向を第１走査方向Ｈと呼び、ビームＬＢの光軸に直交し第１走査方向Ｈに対して直交する方向を第２走査方向Ｖと呼ぶ。
【００６２】
光走査装置２３は、光源６１から縮小光学部６４までの間に配置され、ビームＬＢを平行化するコリメータ６２を備える。この構成によると、ビームＬＢを平行光として出射するための単純な構成とすることができる。なお、コリメータ６２は、アパーチャ６３より上流側に配置されている。
【００６３】
光源６１は、例えば、レーザダイオードなどである。光源６１から出射されるビームＬＢにおける光軸に垂直な断面（ビーム断面）は、円形状とされている。
【００６４】
コリメータ６２は、光源６１から拡散するように出射される円錐状のビームＬＢを平行状のビームＬＢに整形する光学部品である。
【００６５】
アパーチャ６３は、中央に矩形状の開口部６３ａが形成された板状部材であり、ビームＬＢが通過するとき、ビーム断面を楕円形状から矩形状に整形する光学部品である。
【００６６】
縮小光学部６４は、凸レンズ６４ａと凹レンズ６４ｂとを備える構成とされ、入射したビームＬＢを平行光として出射する。この構成によると、ビームを平行光として出射する単純な構成とすることができ、省スペース化が可能となる。また、平行光とされたビームを出射することで、焦点の位置を容易に調整でき、設計における自由度が向上する。
【００６７】
本実施の形態において、凸レンズ６４ａは、第２走査方向Ｖに対してのみビームＬＢを収束するものとされている。凹レンズ６４ｂは、凸レンズ６４ａによって第２走査方向Ｖに対して収束されたビームＬＢを平行光とするものである。縮小光学部６４の縮小倍率は、例えば、第１走査方向Ｈに対して１倍（等倍）とされ、第２走査方向Ｖに対して１／５倍とされている。
【００６８】
上述したように、縮小光学部６４の縮小倍率は、第１走査方向Ｈと、第２走査方向Ｖとで異なる構成であってもよい。この構成によると、被走査体（感光体ドラム２１）に照射するビームＬＢの断面の形状に応じて、適切な縮小倍率とすることができる。
【００６９】
開口部６３ａのサイズは、縮小光学部６４の縮小倍率に基づいて決定される。この構成によると、アパーチャ６３の開口部６３ａを最適な大きさのビーム径を得られるサイズとすることができる。また、アパーチャ６３の開口部６３ａのサイズを大きくすることによって、開口部６３ａを形成する加工が容易となる。なお、開口部６３ａのサイズとは、第１走査方向Ｈまたは第２走査方向Ｖに対する開口幅のことであって、ビーム径とは、第１走査方向Ｈまたは第２走査方向Ｖに対するビームＬＢの幅のことである。
【００７０】
また、開口部６３ａのサイズは、第１走査方向Ｈおよび第２走査方向Ｖにおいて、アパーチャ６３に入射するビーム径より小さいことが望ましい。この構成によると、アパーチャ６３によって、ビーム断面の形状を確実に整形することができる。
【００７１】
第１シリンドリカルレンズ６６およびミラー６７は、光偏光器６８の反射面に対してビームＬＢを収束させるための光学部品である。
【００７２】
光偏光器６８は、複数の反射面が形成されたポリゴンミラーであり、図示しないドライバにより回転駆動される。光偏光器６８は、反射したビームＬＢが第１走査方向Ｈに沿って走査されるように回転駆動する。以下では、第１走査方向ＨでビームＬＢが走査される範囲を走査範囲と呼ぶ。また、第１走査方向Ｈは、感光体ドラム２１の回転軸と平行な方向である。
【００７３】
上述したように、光走査装置２３は、光源６１から出射されたビームＬＢを偏光して、被走査体（感光体ドラム２１）における第１走査方向Ｈに走査する光偏光器６８を備える。この構成によると、被走査体（感光体ドラム２１）にビームＬＢを走査して静電潜像を形成する光走査装置２３とすることができる。
【００７４】
走査レンズ６９、７０は、走査範囲の端部に照射されるビームＬＢの光路長と、走査範囲の中央に照射されるビームＬＢの光路長との相違に起因して生じる画像の歪みを補正するための光学部品である。つまり、走査レンズ６９、７０は、光偏光器６８で走査されたビームＬＢを感光体ドラム２１上で等速走査させる光学部品であり、ｆθレンズとも呼ばれている。
【００７５】
第２シリンドリカルレンズ７１は、第１シリンドリカルレンズ６６との相互作用によって、光偏光器６８の面倒れを補正するための光学部品である。
【００７６】
折り返しミラー７２は、光反射部材であり、照射されたビームＬＢを反射して感光体ドラム２１の表面へ導く。
【００７７】
また、光走査装置２３は、さらに、反射ミラー７３、およびＢＤ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔｏｒ）センサ７４を備えている。
【００７８】
反射ミラー７３は、光偏光器６８から走査範囲の端部に照射されるビームＬＢを反射してＢＤセンサ７４に導く。
【００７９】
ＢＤセンサ７４は、ビームＬＢを受光し感光体ドラム２１へのラインごとの走査開始または走査終了のタイミングを検知して、その結果を信号として出力する。
【００８０】
本実施の形態において、凸レンズ６４ａは、第２走査方向Ｖに対してのみビームＬＢを収束するものとしたが、凸レンズ６４ａを第１走査方向Ｈおよび第２走査方向Ｖに対してビームＬＢを収束するものとしてもよい。
【００８１】
図３は、本発明の実施の形態１に係る光走査装置の変形例の構成を示す概略斜視図である。なお、図２と機能、構造が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
変形例では、凸レンズ６４ｃを第１走査方向Ｈおよび第２走査方向Ｖに対してビームＬＢを収束するものとしている。また、凹レンズ６４ｄは、凸レンズ６４ｃによって第１走査方向Ｈおよび第２走査方向Ｖに対して収束されたビームＬＢを平行光とするものである。なお、縮小光学部６４の縮小倍率は、第１走査方向Ｈと、第２走査方向Ｖとで異なる構成であってもよい。この構成によると、被走査体に照射するビームの断面の形状に応じて、適切な縮小倍率とすることができる。
【００８３】
図４は、アパーチャから出射したビームと縮小光学部との関係を示す説明図であって、（ａ）は、縮小光学部を備えない場合のビームを示す模式平面図であり、（ｂ）は、縮小光学部を備える場合のビームを示す模式平面図である。
【００８４】
図４（ａ）のように縮小光学部を備えない場合では、アパーチャ１６３の開口部１６３ａは、狭い開口幅ＡＷ１とされている。光源１６１から出射されたビームＬＢは、コリメータ１６２によって照射ビーム幅ＢＷの平行光とされる。ビームＬＢは、アパーチャ１６３を通過した際に、開口幅ＡＷ１と等しいビーム幅Ｄの平行光とされる。ここで、ビームＬＢは、アパーチャ１６３で遮られることによって、ビームＬＢの光量が減衰する。照射ビーム幅ＢＷと開口幅ＡＷ１との差が大きくなるにつれて、光量は大きく減衰する。
【００８５】
図４（ｂ）に示す縮小光学部を備える場合では、アパーチャ６３の開口部６３ａは、図４（ａ）の開口幅ＡＷ１より広い開口幅ＡＷ２とされている。つまり、開口幅ＡＷ２と照射ビーム幅ＢＷとの差を小さくすることによって、ビームＬＢの光量の減衰を低減している。
【００８６】
光源６１から出射されたビームＬＢは、コリメータ６２によって照射ビーム幅ＢＷの平行光とされる。ビームＬＢは、開口幅ＡＷ２とされたアパーチャ６３を通過した際に、開口幅ＡＷ２と等しいビーム幅の平行光とされる。アパーチャ６３を通過したビームＬＢは、縮小光学部６４によってビーム幅Ｄの平行光とされる。
【００８７】
図４（ａ）に示す場合では、照射ビーム幅ＢＷに比べて開口幅ＡＷ１が狭いため、ビームＬＢは大きく遮られて、光量が大きく減衰する。本実施の形態では、図４（ｂ）に示すように、開口幅ＡＷ２を広くしてビームＬＢの光量の減衰を低減している。また、縮小光学部６４によって、下流側で要求される最適なビーム幅Ｄとしている。
【００８８】
図５は、ビーム径と焦点深度との関係を示す説明図であって、（ａ）は、ビーム径が大きい場合を示す模式平面図であり、（ｂ）は、ビーム径が小さい場合を示す模式平面図である。
【００８９】
上述したように、光源６１から出射されたビームＬＢは、第１シリンドリカルレンズ６６およびミラー６７によって光偏光器６８の反射面に収束され、収束されたビームＬＢによって感光体ドラム２１の表面を露光する。このとき、ビームＬＢが充分に収束されていなければ、感光体ドラム２１を露光するのに必要な光量が得られない。
【００９０】
一般的に、焦点深度は、レンズに入射するビーム幅によって変化する。ここで、焦点深度とは、一定の解像力を維持できる光軸上の範囲のことである。つまり、像面（感光体ドラム２１の表面）が焦点深度に含まれていれば、露光に必要な光量を確保することができる。ビーム幅と焦点深度との関係について、次のような式で表すことができる。
【００９１】
ｄ＝２．４４×（λ×ｆ）／Ｄ
Ａ＝２×（λ×ｆ2）／Ｄ2
ここで、λはビームの波長、ｆは焦点距離（レンズから焦点までの距離）、Ｄは入射ビーム幅、ｄはスポット径（焦点でのビーム幅）、Ａは焦点深度を示す。
【００９２】
上記の式から、入射ビーム幅Ｄが小さくなるにつれて、スポット径ｄおよび焦点深度Ａが大きくなることがわかる。
【００９３】
図５（ａ）では、アパーチャ８１によって大きい入射ビーム幅ＤａとされたビームＬＢをレンズ８２で収束している。入射ビーム幅Ｄａが大きいときは、スポット径ｄａを小さく絞ることができるが、焦点深度Ａａが狭くなる。また、像面が焦点からずれたとき、ビーム径の変化が大きくなる。
【００９４】
図５（ｂ）では、アパーチャ８１によって小さい入射ビーム幅ＤｂとされたビームＬＢをレンズ８２で収束している。入射ビーム幅Ｄｂが小さいときは、図５（ａ）の場合と比較して、スポット径ｄｂは大きくなり、焦点深度Ａｂが広くなる。また、像面が焦点からずれてもビーム径の変化は小さい。
【００９５】
上述したように、入射ビーム幅Ｄを小さくすれば焦点深度Ａが広くなるため、像面のずれなどに容易に対処できる。図５（ａ）に示すように、縮小光学部６４によって縮小せずに入射ビーム幅ＤａのビームＬＢを収束する場合、像面のずれに対処することが困難となる。本実施の形態では、縮小光学部６４でビームＬＢを縮小することによって、最適な大きさのビーム径としている。
【００９６】
＜実施の形態３＞
図６は、本発明の実施の形態３に係る光走査装置の構成を示す概略斜視図である。なお、実施の形態２と機能、構造が実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００９７】
本発明の実施の形態に係る光走査装置２３ａは、光源６１から出射されたビームＬＢを光偏光器６８によって偏光し、偏光されたビームＬＢで被走査体（感光体ドラム２１）を走査する。光走査装置２３ａは、ビームＬＢを出射する光源６１と、光源６１から出射されたビームＬＢを縮小する縮小光学部６４と、縮小光学部６４で縮小されたビームＬＢを成形する開口部６５ａが設けられたアパーチャ６５とを備える。縮小光学部６４およびアパーチャ６５は、光源６１から光偏光器６８までの間に配置されている。
【００９８】
この構成によると、縮小光学部６４によって、ビームＬＢの光量を減衰させずにビーム径を縮小することができる。また、ビーム径が縮小されているので、サイズの小さいアパーチャ６５を適用することができ、装置を小型化する際に有効となる。
【００９９】
光走査装置２３ａでは、ビームの進行方向の上流から下流に向けて、光源６１、コリメータ６２、縮小光学部６４、アパーチャ６５、第１シリンドリカルレンズ６６、ミラー６７、光偏光器６８、走査レンズ６９、７０、第２シリンドリカルレンズ７１、および折り返しミラー７２が順に配置されている。光走査装置２３ａから出射されたビームＬＢは、感光体ドラム２１の表面に照射される。つまり、実施の形態３は、縮小光学部６４をアパーチャ６５の上流に配置している点で、実施の形態２と異なる。
【０１００】
縮小光学部６４は、凸レンズ６４ａと凹レンズ６４ｂとを備える構成とされ、入射したビームＬＢを平行光として出射する。この構成によると、ビームを平行光として出射する単純な構成とすることができ、省スペース化が可能となる。また、平行光とされたビームを出射することで、焦点の位置を容易に調整でき、設計における自由度が向上する。
【０１０１】
光走査装置２３は、光源６１から縮小光学部６４までの間に配置され、ビームＬＢを平行化するコリメータ６２を備える。この構成によると、ビームＬＢを平行光として出射するための単純な構成とすることができる。なお、コリメータ６２は、アパーチャ６５より上流側に配置されている。
【符号の説明】
【０１０２】
１０、１０ａ 光走査装置
２１ 感光体ドラム（被走査体）
６１ 光源
６２ コリメータ
６３、６５ アパーチャ
６３ａ、６５ａ 開口部
６４ 縮小光学部
６４ａ、６４ｃ 凸レンズ
６４ｂ、６４ｄ 凹レンズ
６６ 第１シリンドリカルレンズ
６７ ミラー
６８ 光偏光器
６９、７０ 走査レンズ
７１ 第２シリンドリカルレンズ
７２ 折り返しミラー
７３ 反射ミラー
７４ ＢＤセンサ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射されたビームを光偏光器によって偏光し、偏光されたビームで被走査体を走査する光走査装置であって、
ビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたビームを整形する開口部が設けられたアパーチャと、
前記アパーチャで成形されたビームを縮小する縮小光学部とを備え、
前記アパーチャおよび前記縮小光学部は、前記光源から前記光偏光器までの間に配置されていること
を特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記開口部のサイズは、前記縮小光学部の縮小倍率に基づいて決定されること
を特徴とする光走査装置。
【請求項３】
光源から出射されたビームを光偏光器によって偏光し、偏光されたビームで被走査体を走査する光走査装置であって、
ビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたビームを縮小する縮小光学部と、
前記縮小光学部で縮小されたビームを成形する開口部が設けられたアパーチャとを備え、
前記縮小光学部および前記アパーチャは、前記光源から前記光偏光器までの間に配置されていること
を特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の光走査装置であって、
前記縮小光学部は、凸レンズと凹レンズとを備える構成とされ、入射したビームを平行光として出射すること
を特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光走査装置であって、
前記光源から前記縮小光学部までの間に配置され、前記ビームを平行化するコリメータを備えること
を特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の光走査装置であって、
前記縮小光学部の縮小倍率は、ビームで被走査体を走査する第１走査方向と、前記第１走査方向と直交する第２走査方向とで異なること
を特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の光走査装置を備え、
前記光走査装置により走査される光に基づいて画像を形成する構成とされていること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
光源から出射されたビームを光偏光器によって偏光し、偏光されたビームで被走査体を走査する光走査装置であって、
ビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたビームを整形する開口部が設けられたアパーチャと、
前記アパーチャで成形されたビームを縮小する縮小光学部とを備え、
前記アパーチャおよび前記縮小光学部は、前記光源から前記光偏光器までの間に配置されていること
を特徴とする光走査装置。
【請求項２】
請求項１に記載の光走査装置であって、
前記開口部のサイズは、前記縮小光学部の縮小倍率に基づいて決定されること
を特徴とする光走査装置。
【請求項３】
光源から出射されたビームを光偏光器によって偏光し、偏光されたビームで被走査体を走査する光走査装置であって、
ビームを出射する光源と、
前記光源から出射されたビームを縮小する縮小光学部と、
前記縮小光学部で縮小されたビームを成形する開口部が設けられたアパーチャとを備え、
前記縮小光学部および前記アパーチャは、前記光源から前記光偏光器までの間に配置されていること
を特徴とする光走査装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか１つに記載の光走査装置であって、
前記縮小光学部は、凸レンズと凹レンズとを備える構成とされ、入射したビームを平行光として出射すること
を特徴とする光走査装置。
【請求項５】
請求項４に記載の光走査装置であって、
前記光源から前記縮小光学部までの間に配置され、前記ビームを平行化するコリメータを備えること
を特徴とする光走査装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５までのいずれか１つに記載の光走査装置であって、
前記縮小光学部の縮小倍率は、ビームで被走査体を走査する第１走査方向と、前記第１走査方向と直交する第２走査方向とで異なること
を特徴とする光走査装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６までのいずれか１つに記載の光走査装置を備え、
前記光走査装置により走査される光に基づいて画像を形成する構成とされていること
を特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−３２７０８（Ｐ２０１２−３２７０８Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７３７８０（Ｐ２０１０−１７３７８０）
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２日（２０１０．８．２）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【Ｆターム（参考）】
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