JP2008257158A - 光ビーム走査位置検出モジュール、光ビーム走査位置検出方法、光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光走査装置の光走査において短い主走査領域で正確に安価に光走査ビームの副走査位置の変動が検出できる光ビーム走査位置検出モジュールの提供。
【解決手段】光源からの光ビームを偏向走査しながら被走査面上に結像させる光走査装置において光ビームの光走査における被走査面上での副走査方向に対する走査位置を検出する光ビーム走査位置検出モジュールであって、光ビーム４００を回折させて複数の回折ビーム１４０，１４１を発生させる回折光学素子５１と、前記複数の回折ビームをそれぞれ受光する複数の受光素子４０２，４０３とを備えた光ビーム走査位置検出モジュール１０１。
【選択図】図７

Description

本発明は、光ビーム走査位置検出モジュール、光ビーム走査位置検出方法、光走査装置及び画像形成装置に関する。

カラーレーザプリンタ等のカラー画像形成装置には、駆動機構により回転駆動される複数の感光体上に、複数の走査結像レンズを含む光走査手段により複数の異なった色の情報をそれぞれレーザビームで走査して書込み、静電潜像を形成し、これらの静電潜像を複数の顕像化手段により異なった色の顕像にそれぞれ顕像化して記録媒体上に重ね合わせて転写しカラー画像を得るタンデム型のカラー画像形成装置が知られている。

上記光走査手段においては、書き込まれる各色の画像情報信号に応じて駆動制御される半導体レーザからレーザビームが出射されている。レーザビームは、ポリゴンミラー、レンズ等の光学部品を介して、光走査手段の被走査面である一様に帯電された感光体面に結像されるとともに主走査方向に走査される。そして回転する感光体面上には、走査ビームに対応した画像信号が書き込まれ、静電潜像が形成される。なお、カラーレーザプリンタの場合には、静電潜像の形成は複数の光源からのレーザビームを利用して同時に複数の画像信号を書き込む場合が多い。

このようなタンデム型のカラー画像形成装置においては、各色毎に別々の感光体に画像形成し、これらの画像を一つの記録媒体に転写して合体させることによりカラー画像としているため、それぞれの感光体に形成する静電潜像の位置を各色毎に正確に調整しておかなければ、記録媒体上で正確に合体してカラー表示できない。特に、走査ビームの結像が感光体上で副走査方向にずれると、レジスト位置ずれ（副走査レジストずれ）による色ずれの要因となる。

このような走査位置のずれは転写体に記録されたレジスト位置ずれ検出パターンによりカラー画像形成装置の立上げ時やジョブ中断期間等で定期的に点検し補正を行われている。しかし、カラー画像形成装置が設置されている環境温度や装置内の温度上昇の影響により走査結像レンズなどが熱変形し、走査ビームの結像位置が変動することがある。特に、樹脂製レンズを使用している場合、その熱膨張や屈折率の変化により走査ビームの結像位置のずれが大きくなりやすい。カラー画像形成装置に使用される光走査装置においては、各色毎の感光体へと向かうレーザビームは、各々異なる経路を通るよう構成部品が配置されるため、それぞれ異なった変動を起こしやすい。長期連続プリント動作時は定着器やポリゴンモータの発熱によってそれぞれの感光体への走査位置の変動誤差がさらに増大してしまうため、１ジョブのプリント枚数が多いと徐々に色ずれが増大するという不具合があった。

走査位置のずれは光走査装置内に光走査位置検出モジュールを配置して検出し調整する方法があるが、従来の方法では専用の特殊なフォトＩＣ（受光素子とコンパレータ回路が内蔵されたＩＣ、以下同じ。）を設ける必要があった。

例えば、特許文献１に開示される光走査装置およびカラー画像形成装置においては、レーザビームの副走査位置を検出するために走査位置検出モジュールが配置され、レーザビームを検出する受光素子の受光面が主走査方向に沿って複数に分離され、分離された受光面の一つが副走査方向に角度をもって配置されている。そして、受光面の受光位置が副走査方向にずれると副走査方向に角度をもって配置されている受光面の受光タイミングがずれることにより、副走査方向のずれを検出している。

特許文献２には、光走査装置において、副走査方向に沿って受光部の大きさの異なる受光面を持った受光素子を備えた光ビーム走査位置検出モジュールを主走査方向に沿って配置し、一回の光走査による光走査ビームからの受光面の受光量を検出することにより、光走査ビームの副走査方向の位置ずれを検出する光ビーム走査位置検出モジュールが開示されている。
特開２００５−３７５７５号公報 特開平１０−２３５９２８号公報

特許文献１に記載の発明は、受光素子の受光面が複雑な形状で受光面積が大きいため、汎用品の受光素子では間に合わない。また、２つの受光面からの受光信号を処理するコンパレータ回路が必要なためコスト高となる。

特許文献２に記載の発明は、受光素子の受光量により副走査方向の位置ずれを検出しているので、受光量を正確に測定できる受光素子が必要である。また、受光素子に照射する光ビームの光量を常に一定に保つ必要がある。このため、ポリゴンミラーが６面である場合のように走査画角が狭く、光ビーム走査位置検出モジュールが配置される被走査面の光学特性（ｆθ特性）が劣化していると画像領域と同等の光学特性を満足できないため検出精度が劣化することがある。さらに、特許文献１に記載の受光素子ほどではないにしても、特殊な形状の受光面を備えた受光素子が必要であり、汎用の安価な受光素子を使用できない。

図１８は、別の光ビーム走査位置検出モジュールの例を示す図である。すなわち、被走査面の主走査線上に２つの受光素子を並べ、一方の受光素子はその受光面の長手方向を副走査方向とし、他方の受光素子の受光面の長手方向は主走査方向に対し斜めになるように配置している。そして、光ビーム走査位置検出モジュールは、光走査装置の光ビームの被走査面上の非画像形成部に配置する。

この図１８に示す光ビーム走査位置検出モジュールの例においては、同じ特性仕様の二つのフォトＩＣを主走査方向に並べているため、有効な光学特性を持つ走査領域は画像書込幅よりも広げる延長幅として、少なくとも２つの受光素子の受光領域の存在幅（図１８におけるＷ２）の分だけ余計に必要となる。具体的には、市販フォトＩＣを使用すれば、Ｗ２は最小でも１０ｍｍ以上となってしまう（実際には、２つのフォトＩＣが重ならないように配置するためのスペースも必要になる。）。図１８に示す走査位置検出モジュールにおいて、１０ｍｍ以上も余計に有効な光学特性（特にｆθ特性）の走査領域を高画角化すると光学特性の劣化、または性能を向上するための光学素子への部品形状精度および取り付け精度が厳しくなるといった不都合があることもある。また、レンズの形状精度のばらつきを高精度にする必要があるなどコストについて問題となることもある。

このように、簡単な形状の受光面を有する汎用の安価なフォトＩＣを用いる場合には、光偏向器の走査画角が狭いと、走査ビームのｆθ特性などの光学特性が光ビーム走査位置検出領域と画像形成領域とで大きく異なり、光ビームの検出精度が低くなることが多い。一方、光学特性を広画角で確保するため、レンズや光走査装置が大型化したりレンズの形状精度のばらつきを小さくしたりする必要があるなどコストアップの問題もある。

さらに、派生的な問題として、汎用の安価なフォトＩＣを用いる場合、受光量の変化も検出精度に影響するため、光源出力の変化、光源温度の変動、光学素子の反射率や透過率の経時劣化などによる光ビームの光量の制御も重要である。被走査面に達する光ビームの光量変化としては、このほか画像形成時の画素密度変化対応による光偏向器の回転数変化の際にも生ずることがあり、この点についても考慮が必要である。

また、カラー画像形成装置の高速、高密度化の方向にあって、タンデム方式の画像形成装置では一つの感光体に走査する光ビーム数の増加が望まれ、それに伴い発光源をはじめとする部品点数が増加してコスト上昇が生じ易い。また光走査を行う部分での故障の原因の大きな部分として発光源に関係する故障が挙げられるが、発光源数が多くなると故障の確率も高くなるといった不具合も懸念される。

本発明の目的は、上記問題点を踏まえ、光走査装置の光走査において短い主走査領域で正確に安価に光走査ビームの副走査位置の変動が検出できる光ビーム走査位置検出モジュール、及び光ビーム走査位置検出方法、並びにこの光ビーム走査位置検出モジュールを備えた光走査装置及び画像形成装置を提供することである。

本発明者等は、上述の課題を解決するため、タンデム方式のカラー画像形成装置において、被走査面上における各色に対応するレーザビームの副走査位置の変化を高精度かつ安価に検知し、その検出結果を用いて走査ビームを所定の位置に調整、補正することにより、被走査面上におけるビームスポットの副走査方向への位置ずれの発生を抑え、カラー画像形成装置の高画質化を実現するとともに発光源数を減らし、光源系に起因する故障を抑止し、高速かつ高密度な画像出力を安定して形成することを可能にした。以下に、本発明を列記する。

本発明は、光源からの光ビームを偏向走査しながら被走査面上に結像させる光走査装置において光ビームの光走査における被走査面上での副走査方向に対する走査位置を検出する光ビーム走査位置検出モジュールであって、光ビームを回折させて複数の回折ビームを発生させる回折光学素子と、前記複数の回折ビームをそれぞれ受光する複数の受光素子とを備えたことを特徴とする光ビーム走査位置検出モジュールである。

好ましい本発明は、前記受光素子が、長手方向を持つ受光面を有し、各々の受光素子の受光面を光ビームの主走査方向及び副走査方向に対して重ならない位置に、且つ、受光面の長手方向を主走査方向に対して異なった角度で配置したことを特徴とする前記光ビーム走査位置検出モジュールである。

好ましい本発明は、前記受光素子は２個であり、一方の受光素子は、受光面の長手方向が光ビームの副走査方向であることを特徴とする前記光ビーム走査位置検出モジュールである。

好ましい本発明は、前記回折光学素子が、光ビームの波長オーダのピッチの凹凸構造部を有する回折格子であることを特徴とする前記光ビーム走査位置検出モジュールである。

好ましい本発明は、前記回折光学素子からそれぞれの受光素子までの光路長を等しくしたことを特徴とする前記光ビーム走査位置検出モジュールである。

好ましい本発明は、それぞれの受光素子に入射する光ビームの入射角を等しくしたことを特徴とする前記光ビーム走査位置検出モジュールである。

好ましい本発明は、前記回折光学素子の回折面と受光素子の受光面とを平行に配置したことを特徴とする前記光ビーム走査位置検出モジュールである。

好ましい本発明は、それぞれの受光素子は受光信号を出力する駆動回路を有し、一つの受光素子の受光面は、長手方向を副走査方向に合わせて配置し、他の受光素子の受光面は、長手方向を主走査方向と副走査方向との間の方向に向けて配置したことを特徴とする前記光ビーム走査位置検出モジュールである。

本発明は、光源からの光ビームを偏向走査しながら被走査面上に結像させる光走査装置において光ビームの光走査における被走査面上での副走査方向に対する走査位置を検出する光ビーム走査位置検出方法であって、回折光学素子により光ビームを回折して複数の回折ビームを発生させるステップと、前記複数の回折ビームを、被走査面上における主走査方向及び副走査方向に対して重ならない位置に配置した複数の受光素子により、それぞれ受光するステップとを備えたことを特徴とする光ビーム走査位置検出方法である。

好ましい本発明は、前記複数の受光素子によりそれぞれ受光された回折ビームの受光時刻を測定するステップを備えたことを特徴とする前記光ビーム走査位置検出方法である。

本発明は、光源と、光源から放射された光ビームを主走査方向に偏向走査する偏向器と、偏向器で偏向走査された光ビームを所定の被走査面上に結像させる結像光学系と、被走査面上に結像した光ビームの被走査面上における副走査方向の位置を検出する光ビーム走査位置検出モジュールと、光ビームを副走査方向に偏向する光ビーム偏向手段とを備えた光走査装置であって、前記光ビーム走査位置検出モジュールは、前記本発明の光ビーム走査位置検出モジュールであることを特徴とする光走査装置である。

好ましい本発明は、前記光ビーム偏向手段が、光源と偏向器との間の光ビームの光路中に配置された液晶偏向素子を備えることを特徴とする前記光走査装置である。

好ましい本発明は、前記光ビーム走査位置検出モジュールの受光面に照射する光ビームの光量を調整する光量制御手段をさらに備えたことを特徴とする前記光走査装置である。

好ましい本発明は、光源からの光ビームを副走査方向に分割する光ビーム分割手段と、分割された光ビームを偏向走査する複数の偏向手段と、偏向走査されたそれぞれの光ビームを所定の被走査面上に結像させる複数の結像光学系と、被走査面上に結像した光ビームの被走査面上における副走査方向の位置を検出する複数の光ビーム走査位置検出モジュールと、副走査方向に分割されたそれぞれの光ビームをさらに副走査方向に偏向する光ビーム偏向手段とを備えたことを特徴とする前記光走査装置である。

本発明は、潜像担持体と、潜像担持体表面を帯電させる耐電装置と、帯電した潜像担持体表面に光走査して静電潜像を形成する光走査装置と、形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像とする現像装置と、潜像担持体表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置とを備えた画像形成装置であって、前記光走査装置は、前記本発明の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、光走査装置の光走査において短い主走査領域で正確に安価に光走査ビームの副走査位置の変動が検出できる光ビーム走査位置検出モジュール、及び光ビーム走査位置検出方法、並びにこの光ビーム走査位置検出モジュールを備えた光走査装置及び画像形成装置を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態を必要に応じて図面を参照にして説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明の好ましい形態における例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図１に本発明の光走査装置の実施形態例の概略を示す。図１においては、発光源である２つの半導体レーザ１、１'から放射され、ハーフミラープリズム４により副走査方向にそれぞれ２分割されたレーザビームのうち、ハーフミラープリズム４の半透鏡４ａを直進的に透過したレーザビーム（図２に示すレーザビームＬ１１参照）は、上下に並んだシリンドリカルレンズのうち上側にあるシリンドリカルレンズ５ａに入射する。一方、半透鏡４ａにより反射され、更に反射面４ｂで反射されたレーザビーム（図２に示すレーザビームＬ１２参照）は、下側にあるシリンドリカルレンズ５ｂに入射する。そして４本のレーザビームが光偏向器７に向かう。

符号６はポリゴンミラーからなる光偏向器７の防音ハウジングの窓に設けられた「防音ガラス」を示す。光源側からの４本のレーザビーム（半導体レーザ１から射出しハーフミラープリズム４で副走査方向（上下方向）に分割された２本のレーザビームと半導体レーザ１'から射出して同様に副走査方向（上下方向）に分割されたレーザビーム２本を合わせて計４本）は、防音ガラス６を介して、光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａには上側に分割された２本のレーザビームが、下ポリゴンミラー７ｂには下側に分割された２本のレーザビームが入射し偏向走査する。偏向走査された４本のレーザビームは、再度防音ガラス６を介して結像光学系へ射出される。

光偏向器７を詳しく説明すると、図１に示すように上ポリゴンミラー７ａ、下ポリゴンミラー７ｂを副走査方向（レーザビームの偏向走査面に対して略垂直の方向、この場合はポリゴンミラーの回転軸方向）に上下２段に積層して、図示されない駆動モータにより回転軸の周りに回転してレーザビームを偏向走査するようになっている。上ポリゴンミラー７ａ、下ポリゴンミラー７ｂは、この例においては、共に「４面の偏向反射面」をもつ同一形状であり、上ポリゴンミラー７ａの偏向反射面に対し、下ポリゴンミラー７ｂの偏向反射面が、回転方向へ所定角θｐ（この実施形態では、θｐ＝４５度としている。）だけずれている。

結像光学系は二組になっており、符号８ａ、８ｂは「第１走査レンズ」、符号１０ａ、１０ｂは「第２走査レンズ」、符号９ａ、９ｂは「光路折り曲げミラー」を示している。また、符号１１ａ、１１ｂは「感光体」を示している。第１走査レンズ８ａ、第２走査レンズ１０ａと光路折り曲げミラー９ａとは、光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａにより偏向される２本のレーザビームを、対応する光走査位置である感光体１１ａ上に導光して、２つの光スポットを形成する１組の結像光学系を構成する。

同様に第１走査レンズ８ｂ、第２走査レンズ１０ｂと、光路折り曲げミラー９ｂとは、光偏向器７の下ポリゴンミラー７ｂにより偏向される２本のレーザビームを、対応する光走査位置である感光体１１ｂ上に導光して、２つの光スポットを形成する１組の結像光学系を構成する。

半導体レーザ１、１'から放射された二組のレーザビームは、上下のポリゴンミラー７ａ、７ｂの偏向反射面位置の近傍においてそれぞれ主光線が交差するように半導体レーザ１、１'から光偏向器７までの光学系の配置が定められており、従って、偏向反射面に入射してくる上下それぞれの光束の対は、「開き角（偏向反射面の側から光源側を見たとき、２本のレーザビームの回転軸に直交する面への射影がなす角をいう。）」を有することになる。このようにして、光偏向器７の上ポリゴンミラー７ａにより偏向される２本のレーザビームにより、感光体１１ａ面上に「開き角」に応じた間隔でマルチビーム走査され、同様に光偏向器７の下ポリゴンミラー７ｂにより偏向される２本のレーザビームにより、感光体１１ｂ面上にマルチビーム走査される。

光偏向器７のそれぞれ４面構造の上ポリゴンミラー７ａと下ポリゴンミラー７ｂの偏向反射面は互いに回転方向に４５度ずれているので、上ポリゴンミラー７ａによる偏向レーザビームが感光体１１ａの光走査を行うとき、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向レーザビームは、感光体１１ｂには導光されず、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向レーザビームが感光体１１ｂの光走査を行うとき、上ポリゴンミラー７ａによる偏向レーザビームは、感光体１１ａには導光されないような光学配置になっている。即ち、感光体１１ａ、１１ｂへの光走査は「時間的にずれて交互」に行われることになる。

図３は、この状況を説明する図である。説明図であるので、煩雑を避け、光偏向器へ入射するレーザビーム（実際には４本である）を「入射光」、上ポリゴンミラー７ａで偏向されるレーザビームを「偏向光ａ」、下ポリゴンミラー７ｂで偏向されるレーザビームを「偏向光ｂ」として示している。図３（ａ）は、入射光が光偏向器７に入射し、上ポリゴンミラー７ａで反射されて偏向された「偏向光ａ」が光走査位置へ導光されるときの状況を示している。このとき、下ポリゴンミラー７ｂによる偏向光ｂは光走査位置へは向かわない。図３（ｂ）は、下ポリゴンミラー７ｂで反射されて偏向された「偏向光ｂ」が光走査位置へ導光されるときの状況を示している。このとき、上ポリゴンミラー７ａによる偏向光ａは光走査位置へは向かわない。

なお、一方のポリゴンミラーによる偏向光が光走査位置へ導光されている間に、他方のポリゴンミラーによる偏向光が「ゴースト光」として作用しないように、図３に示す如き適宜の遮光手段ＳＤを用いて、光走査位置へ導光されない偏向光を遮光する構造とすることが好ましい。

液晶偏向素子１０２は図示していない駆動回路で矩形波または正弦波電圧を入力することにより、入射するレーザビームを図５に示すように副走査方向に偏向する（非動作の場合、偏向せず直線的に透過する）機能を有する光学素子である。この液晶偏向素子１０２は、後述する走査位置検出モジュール１０１ａ、１０１ｂで検出された検出位置に基づいて、走査レーザビームを所望の副走査位置へ補正する機能を有する。液晶偏向素子１０２は、４本のレーザビームに対応するように４つの、独立して制御できる液晶偏向領域を有しており各々のレーザビームを独立に制御することが可能としている。液晶偏向素子１０２は、光路中の光源と偏向器との間に配置し、例えばハーフミラープリズム４の出射側に配置することが好適である。図４は、液晶偏向素子１０２の具体的構造例を示している。

上記の如く、図１に示す実施形態の光走査装置を備えた画像形成装置において、感光体１１ａ、１１ｂへのマルチビーム方式の光走査は時間的に交互に行われるので、例えば、感光体１１ａの光走査が行われるときは光源の光強度を「ブラック画像の画像信号」で変調し、感光体１１ｂの光走査が行われるときは光源の光強度を「シアン画像の画像信号」で変調すれば、感光体１１ａには黒画像の静電潜像を、感光体１１ｂにはシアン画像の静電潜像を書込むことができる（例えば、図１７参照）。

図６は「共通の光源（例えば、図１における半導体レーザ１，１'）」によりブラック画像とシアン画像の書込みを行う場合において、「有効走査領域において光源が全点灯する場合」のタイムチャートを示している。実線はブラック画像の書込みに相当する部分、破線はシアン画像の書込みに相当する部分を示す。ブラック画像、シアン画像の書き出しの主走査タイミングは、前述の如く、有効走査領域外に配備される同期検知手段で光走査開始位置へ向かうレーザビームを検知することにより決定される。ブラック画像を書込む時間領域とシアン画像を書込む時間領域での「光源の発光強度」を同じに設定すると光源から感光体１１ａ、１１ｂに至る各光路において、光学素子の透過率や反射率に相対的な差異が存在する場合には、図６に示すように、各感光体に到達するレーザビームの光量が異なる（この例では、ブラック画像ｋ１〜ｋ３の受光量がシアン画像ｃ１〜ｃ３の受光量より多い。）。それぞれの感光体面を光走査するときに光源における発光強度を予め調整しておく光量制御手段を設けることにより、途中の光学系の影響を相殺して異なる感光体面上に到達する光量を等しくすることができる。

図１に示した符合１０１ａ（１０１ｂ）は光ビーム走査位置検出モジュール（走査位置検出モジュールと略称する。）であり、走査されるレーザビームの副走査方向の位置を検出する。図７は走査位置検出モジュール１０１ａ（１０１ｂも同じ）の実施形態例である。図１に示したように感光体面上を走査するレーザビームと光学的（特にｆθ特性）に等価となる位置に配置されている。より、具体的には後述の受光素子面が感光体面上と光学的に等価となうような位置に配置されている。図１に示したような感光体面の走査延長上が望ましいが、レイアウトの都合上、追加の反射ミラーを用いて走査位置検出モジュールに感光体面上と光学的に等価レーザビームを導光する構成としてもよい。

図７において、走査するレーザビーム４００は走査位置検出モジュール１０１ａの回折光学素子５１上を走査すると副走査方向に０次光（透過光）と−１次光（回折光）に光路分岐しながら各々受光素子面上を走査する（詳細は後述）。フォトＩＣ４０２と４０３は基板４０１の表面に形成された回路パターンにより電気的に接続され受光信号を出力する。基板４０１は金属製の板金からなり熱膨張の小さい亜鉛鋼板（アルミ合金は熱膨張が亜鉛鋼板の２倍以上有り不可）でフォトＩＣが実装される部分と回折光学素子が固定される延在部分４０１ａ部とフォトＩＣと回折光学素子との光学的な間隔を保持する間隔保持手段（当該間隔は図中Ｄ１０で表す。）としての部分４０１ｂを有し、各々部分は基板４０１の一部の４０１ｃ部と４０１ｄ部を略直角に折り曲げて形成されている。

図８には、走査位置検出モジュール１０１ａの他の実施形態を示す。図８に示す走査位置検出モジュール１０１ａは、図７に示す走査位置検出モジュール１０１ａの略コの字形に折り曲げられた基板に代えて、側板４０１ｅを追加して略ロの字形の基板とした形態である。この場合、回折光学素子５１とフォトＩＣ４０２，４０３との間隔の変動がなく、外部からの光の侵入も少ない。

図９は走査位置検出モジュールの副走査断面（要部）の説明図である。回折光学素子５１の表面には光の分岐方向と垂直となる方向に平行となる微細な凹凸部５１ａが形成され、後述する諸元のように凹凸構造に最適化することにより光学特性として、高い回折効率や高次回折光の抑制や大きな回折角を得ることができる。

本実施例では入射レーザビーム４００に対して、透過光である０次光１４０と−１次光である回折光１４１の２本の光路に分岐する。入射するレーザビーム４００は回折光学素子５１の面に対する法線４００ａに対して所定の入射角４００ｂを有して入射されている。入射角４００ｂは−１次の方向に回折光が集中（いわゆるブラッグ回折）するように設定された角度であり、図９に示すように当該角度４００ｂは回折角の1／２となっている。

図１０は走査位置検出モジュール１０１ａ（１０１ｂも同じ）のフォトＩＣの動作説明図である。図１０ａにおいて、走査位置検出モジュール１０１ａは２つのフォトＩＣ備えている。それぞれのフォトＩＣは、受光素子と受光素子からの出力信号を波形整形するコンパレータ回路とを備え、樹脂からなるレーザビーム透過部材によりパッケージ化されている。符号４０２、４０３はフォトＩＣを、符号４０２ａ、４０３ａは受光素子を、符号４０２ｂ，４０３ｂはコンパレータ回路部を、符号４０２ｃ，４０３ｃはＩＣリードをそれぞれ表している。

受光素子４０２ａの受光面は走査ビームの副走査方向（走査面上の走査ビームの走査方向に直交する方向）が長手方向となる長方形であり、副走査方向に１〜３ｍｍ、主走査方向（走査面上の走査ビームの走査方向）に０．１〜３ｍｍ程度の大きさとすることが好適である。副走査方向が１ｍｍ未満の場合、受光素子の幅が狭く初期状態（調整しない状態での組立初期時）で走査ビームを受光素子範囲内に走査することが困難（調整しない状態では光学素子の部品寸法交差や取り付け寸法公差ばらつきの影響で走査ビームの副走査位置が１ｍｍ以上初期的なずれが発生する）。また３ｍｍを超える場合は受光素子のサイズが大きすぎ、受光素子全面において感度品質の均一性を確保することが困難で歩留まり低下し、かつＩＣパッケージが大型化しコストアップとなる。

一方、主走査方向は、走査されるレーザビームの径である０．１ｍｍ以下（ピーク光量の１／ｅ^２に相当する）よりも広い必要がある。これより狭いと走査レーザビームの単位時間当りの光量を正確に検知できなくなる。また、３ｍｍを超える場合は上記と同じ理由で不具合がある。

フォトＩＣは、回折光の０次光及び−１次光を受光する位置に、図１０（ａ）に示すような配置で走査位置検出モジュール１０１ａを構成している。すなわち、フォトＩＣ４０２、４０３は、受光素子の受光面が主走査方向に対しても副走査方向に対しても互いに間隔を置いてフォトＩＣ同士が重ならない位置に配置されている。そして、フォトＩＣ４０２は受光素子４０２ａの長方形の受光面の長辺が走査ビームの副走査方向に沿う（主走査方向に対して直交する）ように配置され、他方フォトＩＣ４０３は受光素子４０３ａの受光面の長辺が副走査方向に対して角度（θｄ（０°＜θｄ＜９０°））をもって配置されている。したがって、２つの受光素子の受光面の長辺が角度（θｄ）をもって配置されている。

なお、この実施形態では、−１次光を検出するフォトＩＣ４０２が副走査方向に沿って配置されているが、これは以下の理由による効果を得るための好ましい実施形態である。走査位置検出モジュールが搭載される光走査装置内が定着ユニットの影響や光偏向器の発熱等により温度上昇すると回折光学素子の回折角度が小さくなる（回折角をきめる微細凹凸構造のピッチが熱膨張により広がることによる。）。回折角度の変化は、−１次光の副走査位置（受光面の長手方向位置）に変化を与えるが、前記フォトＩＣ４０２の出力信号の立ち上がり開始タイミングには影響しない（変化させない）ため、検出誤差への問題とはならない。また間隔保持手段である間隔保持部４０１ｂ部の間隔Ｄ１０が温度変化により熱膨張して広がっても、同様に問題とはならない。さらに、温度上昇により光源の波長が微小変化して回折角度が変化しても、同様に出力信号の立ち上がり開始タイミングには影響しない。すなわち、走査位置検出モジュールへの温度変化等の環境変化が、−１次光を検出するフォトＩＣ４０２の受光素子４０２ａの回折光受光タイミングには影響しない構成となっている。

フォトＩＣ４０２、４０３は、受光素子４０２ａ、４０３ａ上を走査ビームが通過することにより、図１０（ｂ）のタイミングチャートに示す出力信号を発生する。走査ビームの通過によりフォトＩＣ４０２、４０３から各々コンパレータ信号が出力される。受光素子４０２ａの受光面は、副走査方に対して角度がない（副走査方と同じ方向を向いている。）ので走査ビームが副走査方向にずれても、主走査方向の受光位置は変化しない。一方、受光素子４０３ａの受光面は、副走査方に対して角度（θｄ）をもっているので走査ビームが副走査方向にずれると、主走査方向の受光位置も変化する。すなわち、走査ビームが副走査方向に変動すると、受光素子４０２ａの受光面と受光素子４０３ａ受光面との主走査方向の間隔が変化する。

一方、走査ビームの走査速度が同じであれば、フォトＩＣ４０２とフォトＩＣ４０３の出力信号パルスの立ち上がりタイミングのずれ時間である時間間隔Ｔは、フォトＩＣ４０２とフォトＩＣ４０３の主走査方向の間隔に依存する。そこで、この関係を定量的に整理すると、時間間隔Ｔのときにレーザビームの副走査方向の位置Ｐは以下の式（１）から求めることができる。
Ｐ＝（ｖ×Ｔ）／ｔａｎ(θｄ) ・・・・式（１）
ここで、ｖは走査されるレーザビームの受光面上の走査速度を表す。

このようにして、２つのフォトＩＣ４０２、４０３からの受光信号の出力パルスの時間間隔Ｔの変化から、被走査面上に走査されるレーザビームの副走査方向に対する変動を定量的に測定することができる。なお、時間間隔Ｔの計測精度確保の必要性などから、受光素子４０２ａ、４０３ａの副走査方向の検出可能領域ｈは１〜３ｍｍとし、角度(θｄ)は１５〜７５°、さらには３０〜４５°とすることが好適である。

時間間隔Ｔの出力パルスを得るために、受光素子４０３ａの受光面は、受光素子４０２ａの受光面の主走査領域４０２ｗと重ならないように主走査方向の位置をずらして配置する。２つの受光素子の受光面の離間距離４０３ｘは時間間隔Ｔが少なくとも１ｎｓ以上確保できる位置に配置している。１ｎｓ以下のタイミングを測定するためには１０ＧＨｚ以上のクロックを有する超高速カウンタが必要であり、かつ外乱の電気ノイズの影響が顕著となるため高精度測定が困難となるめである。

一方、離間距離４０３ｘの最大値は走査光学系の特性により決定される。走査光学系として感光体への画像形成領域の外側に、２つの受光素子の受光のための有効なレーザビームを走査する領域である有効走査領域Ｗ１を確保するため、その分、走査レンズの有効長さが必要となり、ビーム径、ｆθ特性の両立確保、かつ光学素子への部品形状精度および取り付け精度の高精度化が必要となる（あるいは、高精度レンズを必要とし、コストアップとなる）ので、有効走査領域Ｗ１はできる限り小さくする必要がある。有効走査領域Ｗ１は３ｍｍ以下とすれば上記不具合も無く、光学特性の確保の観点から好適である。

図１８に示す走査位置検出モジュールでは、回折光学素子を設けず走査レーザビームを直接受光素子へ入射している。この形態では同じ特性仕様のフォトＩＣを主走査方向に沿って２つ並べて配置しているため、光学特性の有効なレーザビームの走査領域は画像形成走査領域よりも延長幅として有効走査領域Ｗ２の分だけ余計に必要となっているが、本発明の走査位置検出モジュールでは、一方のフォトＩＣ４０２ａを副走査方向にずらして配置しているので必要走査領域をＷ１に短縮できる。具体的には、図１８に示す走査位置検出モジュールでは、必要走査領域Ｗ２は最小でも１０ｍｍ以上となってしまうが、本発明の走査位置検出モジュールでは、必要走査領域Ｗ１を最大でも３ｍｍ以内とすることが可能となり光学特性の延長幅を１／３以下にすることができ、顕著な効果がある。

図１に示した光走査装置のように、同じ感光体上に走査するレーザビームが複数本同時に走査されるような場合、レーザビームが走査位置検出モジュールを走査するときのみ１つのレーザビームのみが走査するようにして、他のレーザビームはその時は走査位置検出モジュールが検知できない程度に減光するか又は消光する。この走査位置検出モジュールによる副走査位置の検出は、それぞれのレーザビームについて順次実施する。複数のレーザビームが走査位置検出モジュールの受光部を走査してしまうと受光素子の出力信号に影響を与え検出位置を誤る恐れがあるためである。

なお、図１０（ｃ）に示した受光素子の出力波形（実線）において、時間間隔Ｔに影響を与える場合がある。例えば光学素子の反射率や透過率の低下（経時劣化）のほか画像形成時の画素密度変化対応による光偏向器の回転数低減（１２００ｄｐｉから６００ｄｐｉの変化により光偏向器は５０％減の回転数で回転する）の際に点線で示す出力波形となってしまう。コンパレータ出力を決定するスレッシュ電圧への立ち上がり時間が長くなる（傾きが緩くなる）ため、時間間隔Ｔ'となり、副走査位置が変化したものとして誤った検出を行ってしまう。

そこで、前記立ち上がり時間は単位時間当りの受光量と相関があるので、単位時間当りの受光量が一定となるように制御することにより、立ち上がり時間を制御することが可能となる。単位時間当りの受光量は光走査装置を製造（組立）する過程で設定した初期値（工場出荷時）を維持するように補正制御することが最も好適であるが、検出精度への影響を実用上問題とならない範囲として±１０％内に制御することが好適である。具体的には受光素子の出力信号を微分回路に入力し、微分回路出力のレベルが一定となるように制御する。制御タイミングは図６において、ブラック画像の書込みがｋ１の部分で行われ（感光体面上）、ｋ１の部分が完了すると、感光体の走査終端側に配置している走査位置検出モジュール１０１ａ内を走査する（図１参照）、この走査位置検出モジュール内を走査するとき（図６におけるＬｋ１の間）に前記微分回路からの出力をモニタし、次回の走査位置検出モジュール内を走査する直前（Ｌｋ２の直前）までに単位時間当りの受光量が一定となるように補正制御する。シアンの場合も同様（Ｌｃ１，Ｌｃ２のタイミングを利用する。）のタイミングで補正制御を行う。

本実施形態は走査位置検出モジュールの受光素子を使用して受光量を検出するので、特別に別個の受光素子を配置する必要がない。従来は、光源に使用している半導体レーザのモニタＰＤの出力を用いていたが、この方法は光学素子の経時劣化により発生する走査位置検出モジュールの受光量変化は検知できないため不適である。

図１０に示した波形のステータスはロジック反転しても同様の効果を奏するので、ステータスを反転する場合は立ち下がり時間としてもよい。なお、立ち上がり時間または立ち下がり時間はステータスが"Ｈ"のときの値の１０〜９０％までに要する時間とする。

また、走査位置検出モジュールは画像形成の走査領域外に配置されるため、従来のような偏向反射面が６面のような場合、走査画角が狭く、光学特性が劣化する問題があった。本実施形態の走査画角が広く確保できる４面では光学特性の劣化が少ないものの、劣化がないわけではないのでできる限り画像の走査領域内に近づくようにすることが望ましい。

なお、走査位置検出モジュール１０１ａ（１０１ｂ）は副走査方向に移動可能となっている。走査位置検出モジュールは図示しない光学ハウジングに固定され、当該光学ハウジングに対してネジ機構などにより副走査方向に移動可能となっている。移動調整は光走査装置の製造（組立）過程で走査ビームが、図１０に示すように、走査位置検出モジュール内の受光素子の副走査方向の検出領域ｈの略中央となるように初期調整する。略中央とする理由は走査ビームの副走査方向の位置が副走査上側、下側の両側に変化する可能性があるため、できるだけ検出範囲を副走査上側、下側を同程度に確保しておくためである。なお、略中央とは厳密に中央というのは調整工程の工数がアップするので、中央部に対して副走査検出可能領域ｈの１／１０の領域範囲内に調整することが実用上好適である。

図９について、更に詳述する。レーザビーム４００の０次回折光１４０、−１次光１４１は受光素子４０２ａ、４０３ａに入射し、レーザビーム４００の副走査位置を検出することを可能とする。なお、図９中で受光素子４０３ａの形状サイズが受光素子４０２ａと異なっているように見えるが、同じ形状サイズのものである。図９の受光素子４０３ａは、副走査方向の断面の投影サイズを図示したものであり、図１０（ａ）の副走査検出可能領域ｈの長さに対応している。

具体的寸法としては、回折角を４５°〜６０°とすることにより、間隔保持部材の間隔（図７の間隔Ｄ１０）を光走査装置内に配置するスペースを確保し易い寸法（２０ｍｍ以下）にまで小型化することが可能となる。小型化のためだけであれば回折角は６０°以上でも良いが、回折角が大きすぎると受光素子に対する斜め入射の角度が大きくなるため受光時のレーザビーム径（ピーク光量の１／ｅ^２）が太くなる。回折光学素子５１の回折角が６０°のときに、例えば一方の受光素子４０３ａの受光面に対して垂直に０次光を入射させると、他方の受光素子４０３ｂの受光面には６０°の入射角で−１次光が入射する。そうすると、受光素子４０３ｂの受光面では、ビームの投影スポットの長径が２倍（１／ｃｏｓ６０°）にも太径化する（以下に示す３０〜１００μｍの２倍で６０〜２００μｍとなる）ため受光検出精度が劣化するといった不具合や実質的な検出範囲狭小化（ビームの投影スポット径が太くなると検出範囲の上下端が狭くなるため）してしまう。

なお、図９に示すように、受光素子４０２ａ、４０３ａの受光面と回折光学素子５１の回折面とが平行に配置している。そして、各々受光素子４０２ａ、４０３ａまでの光路長（１４１と１４０）及び受光素子への入射角度（図は副走査方向を開示しているが、図示していない主走査方向も含まれる）を等しくなるように配置している。この場合、レーザビーム４００の回折光学素子５１への入射角４００ｂが、回折角の１／２となっており、レーザビーム４００と０次回折光１４０は一直線上にある。このような配置とすることにより、受光素子面上でのレーザビーム径を同じとなるようにして、上記のようなビーム径の違いによる検出精度の劣化防止や検出範囲の狭小化防止を可能にしている。なお、回折光の光量は０次光１４０、−１次光１４１ともに受光素子の入射光（レーザビーム４００）の３０％以上の光量とすることが好ましい。例えば、入射光１５０μＷのとき、４５μＷ以上とすることが好ましい。

また、図１２に示す光ビーム走査位置検出モジュールにおいても、受光素子４０２ａ、４０３ａまでの光路長（１４１と１４０）及び受光素子への入射角度を等しくなるように配置している。この場合は、受光素子４０２ａ、４０３ａの受光面をそれぞれ受光する回折光に垂直に構成している。このようにすれば、ビームの投影スポットはビーム径に対し同じ円形であり、径を最小にすることができる。

図１１（図１２に示すように５０１、５０２は同一平面に配置されていないが便宜的に各々１４１、１４０方向から見た展開図を同一平面状に記載している。）に示すように受光素子４０２ａ、４０３ａは同じ形状の各々別々の基板５０１、５０２に実装されている。基板５０１と基板５０２は同一形状の基板であり、基板５０２は基板５０１に対して副走査方向に傾斜角θｄをもたせて配置している。同じ形状の基板であるので１枚当りの基板面積を小型化し、定形サイズの基板からの切り出し枚数が多数取れるので、図１０に示した基板４０１のような大型化基板と比較すると切り出し効率が高く、安価となる。基板５０１と５０２は上記のように受光面がレーザビームに対してそれぞれ垂直となるように、平板ではない支持部材５０３に固定されている。

図１３は回折光学素子の微細凹凸部の一部を図示した形態例である。微細な凹凸形状は回折光学素子５１の表面に形成されている。光回折機能を有する有効領域（微細凹凸部）は、主走査方向には受光素子の受光面を走査するのに必要な幅、すなわち図１０、１１に記載のＷ１であり、具体的には５ｍｍ程度で、副走査方向には走査位置検出範囲、すなわち図１０，１１に記載の副走査位置検出可能領域ｈ以上となる２ｍｍ以上としている。回折光学素子は前記有効領域と光走査装置内に配置固定するための余裕部分が必要であるため上記長さよりも主走査、副走査ともに２ｍｍ以上の周辺部を有して光学素子として構成している。前記周辺部は以下に示す微細凹凸構造が形成されていない。必要以上に前記有効領域に微細凹凸構造を形成しようとすると構造のばらつきが生じ易く、また加工装置が大型化しコストアップの要因となるので好ましくない。

回折光学素子へ入射するレーザビーム径は主走査方向、副走査方向ともに３０〜１００μｍの範囲内であり、かつ光源装置、ポリゴンスキャナ、走査レンズ各々の配置精度を考慮して前記有効領域を設定している。図１３における４１は板状の部材４２の表面に形成されたレーザビームの波長オーダ（波長λ以下〜数λ）のピッチｐを有する周期的な微細凹凸構造であり、ピッチｐ、凸幅ｄ、溝深さＨおよび材料の屈折率、使用波長により回折角度、回折効率が決定される。前記微細凹凸構造は一次元の周期性構造により光学的には０次光（透過）と−１次光（回折光）のみを回折し、回折角度や回折次数を制御する回折光学素子としての特性を有する。本形態例における波長は可視光〜近赤外領域（４００ｎｍ以上８００ｎｍ以下）であり、光走査装置におけるレーザビーム径および感光体の波長感度の特性に応じて設定されている。

具体的には波長は６５０ｎｍで、屈折率１．５３の樹脂材料にピッチｐは４００〜８００ｎｍ（波長λ以下〜数λの範囲）、溝深さＨ／凸幅ｄの比率（Ｈ／ｄ＝１〜２）の範囲内でピッチｐおよび溝深さＨ／凸幅ｄの比率を形成することにより、回折効率を９０％以上で達成することができる。回折効率９０％以上とは、入射レーザビーム４００を１００％としたとき０次光が４５%以上、−１次光が４５%以上確保できることをいう。

図１３（ａ）は微細凹凸構造部４１と基板４２が樹脂材により一体化された形態例であり、光走査装置内に配置する際に図示しない板バネによる固定時のたわみ変形による光学特性劣化の影響がないように、基板厚さｔは１ｍｍ以上として機械的強度を確保しているなお、これはヤング率３０００Ｍｐａ以下である樹脂製のレーザ透過部材の場合である。

図１３（ｂ）はレーザ透過部材、例えば高いヤング率７３０００Ｍｐａを有する石英、からなる基板４４上に微細凹凸構造部４３を形成した形態例であり、樹脂よりも強度が高いので、厚さｔが０．３〜０．５ｍｍでも機械的強度を確保でき、かつ石英基板４４と屈折率の差が大きく異なる樹脂材料等を微細凹凸構造部４３に形成することにより、回折効率を向上することが可能となる。ちなみに、石英の屈折率１．５２に対して屈折率０．５以上の樹脂材料が好ましい。

図１３（ｃ）は図１３（ｂ）で示した微細凹凸構造部のみの形成を容易にするために図１３（ａ）に示した形態における基板部４２を薄いフィルム状にして微細凹凸構造部を一体構造としたフィルム状部材４５を基板４６上に接着等により積層した形態例であり、図１３（ｂ）に示した形態と比較して製作コストの低減、及び微細凹凸構造部の形成精度劣化のない安定した特性を有する回折光学素子が製作できる。

図１４は樹脂材料からなる回折光学素子の形成方法の形態例である。台座に固定された樹脂材料からなる回折光学素子の母材１５２に対して、型１５１が矢印方向（図面下方）へ移動する（図１５ａ）。母材１５２は、型１５１の移動、プレスにより微細凹凸構造を転写される（図１５ｂ）。その際樹脂の硬化特性により以下のように適宜設定される。熱可塑性樹脂（アクリル樹脂、ポリスチレン，ポリカーボネート，ＣＯＰ：シクロオレフィンポリマ、ＣＯＣ：シクロオレフィンコポリマなど）の場合は、樹脂材料を予めガラス転移点以上に加熱して変形容易な状態にしておき、その状態で型１５１でプレスし微細凹凸構造を転写する。熱硬化性樹脂（熱硬化性ポリイミドなど）の場合は、完全に硬化していない粘度の低い状態の樹脂材料に型１５１をプレスし、その後、熱硬化温度まで加熱することにより微細凹凸構造を転写する。紫外線硬化性樹脂（ＴＢ３０７８（(株)スリーボンド製）など）の場合は、紫外線硬化前の粘度の低い状態の樹脂材料に型１５１をプレスし、その後、紫外線を照射することにより硬化させ、微細凹凸構造を転写する。その後、型１５１を材料から離し（離型）、微細凹凸構造が完成する（図１５Ｃ）。本方法の加工を行うことにより、エッチングによる高価で生産性の低い加工方法を必要とせず、加工コストの低減が図れる。なお、型１５１は大量生産にも対応可能とするため、形状精度かつ摩耗による形状精度劣化の少ない材料、例えば石英材料にＥＢ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｂｅａｍ）描画、エッチングによって加工した微細構造のマスタを型として使用することができる。

図１５（ａ），（ｂ）は、樹脂材料からなる回折光学素子の形成方法の他の実施形態例である。台座に固定された回折光学素子の母材に対して、ローラ表面の円周方向に溝を有するように微細凹凸構造を有する型６１が矢印方向（図１５（ｂ）において下方）に押圧しながら回転軸中心に回転することにより微細凹凸構造が樹脂材料６０に転写される。この加工方法は、型の押圧力が図１４に示した加工方法と比較して小さくてすむので、加工装置の小型化に効果がある。

なお、図１５（ａ）に示したローラ移動方向は相対的な移動方向を示したものであり、ローラが回転して移動するか、母材が移動するかどちらでもよい。転写する樹脂材料によって、図１４で説明した材料（熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂）と同様に適宜選択されるが、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂は転写時に加熱または紫外線を照射し、転写前は熱または紫外線を遮断する必要があることから、装置（加熱装置、紫外線照射装置）が固定できる方法である母材が移動するほうが好適である。一方、母材全体を加熱してよい熱可塑性樹脂についてはローラが回転する方が、装置が簡単で好適である。

図１６は、図１に示した二組の光走査装置を、光偏向器７を共有するように配置したものであり、４色対応でタンデム型の光走査装置である。図は光走査装置の光学系部分を、副走査方向、即ち、光偏向器７の回転軸方向から見た状態を示している。図示の簡略化のため、光偏向器７から光走査位置に至る光路上の光路屈曲用のミラーを省略し、光路が平面上にあるように描いている。

この光走査装置は、４つの光走査位置をそれぞれ１本のレーザビームで光走査する例としている。また、光走査位置に個々には、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが配置され、これら４個の感光体に形成される静電潜像は、画像形成装置によってマゼンタ、イエロー、シアン、黒のトナーで個別に可視化し、カラー画像を形成することができる。

符号１ＹＭ、１ＣＫはそれぞれ半導体レーザを示す。これら半導体レーザ１ＹＭ、１ＣＫはそれぞれが１本のレーザビームを放射する。半導体レーザ１ＹＭは「イエロー画像に対応する画像信号」と「マゼンタ画像に対応する画像信号」で交互に強度変調されて放射される。半導体レーザ１ＣＫは「シアン画像に対応する画像信号」と「黒画像に対応する画像信号」で交互に強度変調されて放射される。

半導体レーザ１ＹＭから放射されたレーザビームはカップリングレンズ３ＹＭにより平行光束化され、アパーチュア１２ＹＭを通過してビーム整形されたのち、ハーフミラープリズム４ＹＭに入射して、副走査方向に分離した２本のレーザビームにビーム分割される。ハーフミラープリズム４ＹＭは、図２に即して説明したハーフミラープリズム４と同様のものである。分割されたレーザビームの１本はイエロー画像を書込むのに使用され、他の１本はマゼンタ画像を書込むのに使用される。

副走査方向に分割された２本のレーザビームは、液晶偏向素子１０２ＹＭにより必要に応じて副走査位置を補正するように制御され、副走査方向に配列されたシリンドリカルレンズ５Ｙ、５Ｍ（副走査方向に重なり合うように配置されている。）により、それぞれ副走査方向へ集光され、光偏向器７に入射する。光偏向器７は、図１、図３に即して説明したものと同様のものであり、４面の偏向反射面を持つポリゴンミラーを回転軸方向へ２段に積設し、ポリゴンミラー相互の偏向反射面を回転方向へずらして一体化したものである。シリンドリカルレンズ５Ｙ、５Ｍによる主走査方向に長い線像は、各ポリゴンの偏向反射面位置近傍に結像する。

光偏向器７により偏向されるレーザビームは、それぞれ第１走査レンズ８Ｙ、８Ｍ、第２走査レンズ１０Ｙ、１０Ｍを透過し、これらレンズの作用により光走査位置１１Ｙ、１１Ｍに光スポットを形成し、これら光走査位置を光走査する。

同様に、半導体レーザ１ＣＫから放射されたレーザビームはカップリングレンズ３ＣＫにより平行光束化され、アパーチュア１２ＣＫを通過してビーム整形されたのち、ハーフミラープリズム４ＣＫにより、副走査方向に分離した２本のレーザビームにビーム分割される。ハーフミラープリズム４ＣＫは、ハーフミラープリズム４ＹＭと同様のものである。分割されたレーザビームの１本はシアン画像を書込むのに使用され、他の１本は黒画像を書込むのに使用される。

副走査方向に分割された２本のレーザビームは、副走査方向に配列されたシリンドリカルレンズ５Ｃ、５Ｋ（副走査方向に重なり合うように配置されている。）によりそれぞれ、副走査方向へ集光され、光偏向器７に入射して偏向され、それぞれ第１走査レンズ８Ｃ、８Ｋ、第２走査レンズ１０Ｃ、１０Ｋを透過し、これらレンズの作用により光走査位置１１Ｃ、１１Ｋに光スポットを形成し、これら光走査位置を光走査する。

図１７に示す画像形成装置において、符号２０で示す部分が上述の光走査装置で、カラー画像形成装置用として４色分（イエロ、マゼンダ、シアン、ブラック）の走査結像光学系をもち、各色に相当するレーザビームが感光体に集光する。

光偏向器７の上段のポリゴンミラーにより偏向されるレーザビームのうち一方は、光路折り曲げミラーｍＭ１、ｍＭ２、ｍＭ３により屈曲された光路により光走査位置の実体をなす感光体１１Ｍに導光され、他方のレーザビームは、光路折り曲げミラーｍＣ１、ｍＣ２、ｍＣ３により屈曲された光路により光走査位置の実体をなす感光体１１Ｃに導光される。

また、光偏向器７の下段のポリゴンミラーにより偏向されるレーザビームのうち一方は、光路折り曲げミラーｍＹにより屈曲された光路により光走査位置の実体をなす感光体１１Ｙに導光され、他方のレーザビームは、光路折り曲げミラーｍＫにより屈曲された光路により光走査位置の実体をなす感光体１１Ｋに導光される。

従って、２個の半導体レーザ１ＹＭ、１ＣＫからのレーザビームがそれぞれハーフミラープリズム４ＹＭ、４ＣＫで２本のレーザビームに分割されて４本のレーザビームとなり、これら４本のレーザビームにより、４個の感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが光走査される。感光体１１Ｙと１１Ｍとは半導体レーザ１ＹＭからのレーザビームを２分割した各レーザビームにより、光偏向器７の回転に伴い交互に光走査され、感光体１１Ｃと１１Ｋとは半導体レーザ１ＣＫからのレーザビームを２分割した各レーザビームにより、光偏向器７の回転に伴い交互に光走査される。

感光体１１Ｙ〜１１Ｋは、何れも時計回りに等速回転され、帯電手段をなす帯電ローラＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにより均一帯電され、それぞれ対応するレーザビームの光走査を受けてイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色画像を書込まれ対応する静電潜像（ネガ潜像）を形成される。

これら静電潜像はそれぞれ現像装置ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫにより反転現像され、感光体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上にそれぞれイエロートナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像が形成される。

これら各色トナー画像は、図示されない「転写シート」上に転写される。即ち、転写シートは搬送ベルト１７により搬送され、転写器１５Ｙにより感光体１１Ｙ上からイエロートナー画像を転写され、転写器１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋによりそれぞれ、感光体１１Ｍ、１１Ｃ、１１ｋから、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像を順次に転写される。

このようにして転写シート上において上記４色のトナー画像が重ね合わせられてカラー画像を合成的に構成する。このカラー画像は定着装置１９により転写シート上に定着されてカラー画像が得られる。

本発明の光走査装置の例を示す図 光走査装置におけるハーフミラープリズムを通過するレーザビームを示す図 光走査装置において二つの感光体を時間的にずれて交互に光走査することを説明する図 光走査装置における副走査方向での液晶偏向素子の断面図 液晶偏向素子による副走査方向での光ビームの偏向を示す図 光走査装置における二つの感光体にそれぞれの静電潜像を書き込む光の変調を説明する図 光走査装置における走査位置検出モジュールの一つの例を示す図 光走査装置における走査位置検出モジュールの別の例を示す図 光走査装置における副走査方向での走査位置検出モジュールの主要部の断面図 走査位置検出モジュールの例のフォトＩＣを説明する図 走査位置検出モジュールの別の例のフォトＩＣを説明する図 光走査装置における副走査方向での走査位置検出モジュールの別の例の主要部の断面図 回折光学素子の微細凹凸構造部の一部を示す図 樹脂材料からなる回折光学素子の形成方法の一つの例を説明する図 樹脂材料からなる回折光学素子の形成方法の別の例を説明する図 本発明の実施形態によるタンデム型の光走査装置の例を示す図 本発明の実施形態による画像形成装置の例を説明する図 受光素子が主走査方向に並んだ走査位置検出モジュールの例を示す図

符号の説明

１，１'，１ＹＭ，１ＣＫ 半導体レーザ光源
３，３ＹＭ，３ＣＫ カップリングレンズ
４，４ＹＭ，４ＣＫ ハーフミラープリズム
４ａ 半透鏡
４ｂ 反射面
５ａ，５ｂ，５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ シリンドリカルレンズ
６ 防音ガラス
７ 光偏向器
７ａ 上ポリゴンミラー
７ｂ 下ポリゴンミラー
８ａ，８ｂ，８Ｙ，８Ｍ，８Ｃ，８Ｋ 第１走査レンズ
９ａ，９ｂ 光路折り曲げミラー
１０ａ，１０ｂ，１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ 第２走査レンズ
１１ａ，１１ｂ，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ 感光体
１２，１２ＹＭ，１２ＣＫ アパーチュア
１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ 転写器
１７ 搬送ベルト
１９ 定着装置
２０ 光走査装置
５１ 回折光学素子
５１ａ 凹凸部
１０１ａ，１０１ｂ 走査位置検出モジュール
１０２，１０２ＹＭ 液晶偏向素子
１４０ ０次光
１４１ −１次光
４００，Ｌ１１，Ｌ１２ レーザビーム
４０１ 基板
４０２，４０３
４０２ａ，４０３ａ 受光素子
４０２ｂ，４０３ｂ コンパレータ回路
１０１１ 基板
１０１１ａ 延在部分
１０１１ｂ 間隔保持手段
１０１１ｃ，１０１１ｄ 基板の一部
１０１１ｅ 折り曲げ部
１０１２，１０１３ フォトＩＣ
１０１２ａ，１０１３ａ 受光素子
１０１２ｂ，１０１３ｂ コンパレータ回路部
１０１２ｃ，１０１３ｃ ＩＣリード
１０１４ 回折光学素子
１０１４ａ 微細凹凸構造部
１０１４ｂ 基板
１０２１ 駆動回路
１０２２ レーザ透過部材
１０２３ 液晶層
１０２４ 透明電極
１０２５ 配向膜
１０２６ スペーサ
１５１，１６１ 型
１５２，１６２ 母材
ＳＤ 遮光手段
ｍＭ１，ｍＭ２，ｍＭ３，ｍＣ１，ｍＣ２，ｍＣ３，ｍＹ，ｍＫ 光路折り曲げミラー
ＴＹ，ＴＭ，ＴＣ，ＴＫ 帯電ローラ
ＧＹ，ＧＭ，ＧＣ，ＧＫ 現像装置

Claims (15)

1. 光源からの光ビームを偏向走査しながら被走査面上に結像させる光走査装置において光ビームの光走査における被走査面上での副走査方向に対する走査位置を検出する光ビーム走査位置検出モジュールであって、
   光ビームを回折させて複数の回折ビームを発生させる回折光学素子と、
   前記複数の回折ビームをそれぞれ受光する複数の受光素子とを備えたことを特徴とする光ビーム走査位置検出モジュール。
2. 前記受光素子は、長手方向を持つ受光面を有し、
   各々の受光素子の受光面を光ビームの主走査方向及び副走査方向に対して重ならない位置に、且つ、受光面の長手方向を主走査方向に対して異なった角度で配置したことを特徴とする請求項１に記載の光ビーム走査位置検出モジュール。
3. 前記受光素子は２個であり、一方の受光素子は、受光面の長手方向が光ビームの副走査方向であることを特徴とする請求項２に記載の光ビーム走査位置検出モジュール。
4. 前記回折光学素子は、光ビームの波長オーダのピッチの凹凸構造部を有する回折格子であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光ビーム走査位置検出モジュール。
5. 前記回折光学素子からそれぞれの受光素子までの光路長を等しくした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ビーム走査位置検出モジュール。
6. それぞれの受光素子に入射する光ビームの入射角を等しくした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ビーム走査位置検出モジュール。
7. 前記回折光学素子の回折面と受光素子の受光面とを平行に配置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の光ビーム走査位置検出モジュール。
8. それぞれの受光素子は受光信号を出力する駆動回路を有し、
   一つの受光素子の受光面は、長手方向を副走査方向に合わせて配置し、他の受光素子の受光面は、長手方向を主走査方向と副走査方向との間の方向に向けて配置したことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光ビーム走査位置検出モジュール。
9. 光源からの光ビームを偏向走査しながら被走査面上に結像させる光走査装置において光ビームの光走査における被走査面上での副走査方向に対する走査位置を検出する光ビーム走査位置検出方法であって、
   回折光学素子により光ビームを回折して複数の回折ビームを発生させるステップと、
   前記複数の回折ビームを、被走査面上における主走査方向及び副走査方向に対して重ならない位置に配置した複数の受光素子により、それぞれ受光するステップとを備えたことを特徴とする光ビーム走査位置検出方法。
10. 前記複数の受光素子によりそれぞれ受光された回折ビームの受光時刻を測定するステップを備えたことを特徴とする請求項９に記載の光ビーム走査位置検出方法。
11. 光源と、光源から放射された光ビームを主走査方向に偏向走査する偏向器と、偏向器で偏向走査された光ビームを所定の被走査面上に結像させる結像光学系と、被走査面上に結像した光ビームの被走査面上における副走査方向の位置を検出する光ビーム走査位置検出モジュールと、光ビームを副走査方向に偏向する光ビーム偏向手段とを備えた光走査装置であって、
    前記光ビーム走査位置検出モジュールは、請求項１〜８のいずれか一項に記載の光ビーム走査位置検出モジュールであることを特徴とする光走査装置。
12. 前記光ビーム偏向手段は、光源と偏向器との間の光ビームの光路中に配置された液晶偏向素子を備えることを特徴とする請求項１１に記載の光走査装置。
13. 前記光ビーム走査位置検出モジュールの受光面に照射する光ビームの光量を調整する光量制御手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の光走査装置。
14. 光源からの光ビームを副走査方向に分割する光ビーム分割手段と、分割された光ビームを偏向走査する複数の偏向手段と、偏向走査されたそれぞれの光ビームを所定の被走査面上に結像させる複数の結像光学系と、被走査面上に結像した光ビームの被走査面上における副走査方向の位置を検出する複数の光ビーム走査位置検出モジュールと、副走査方向に分割されたそれぞれの光ビームをさらに副走査方向に偏向する光ビーム偏向手段とを備えたことを特徴とする請求項１１〜１３のいずれか一項に記載の光走査装置。
15. 潜像担持体と、潜像担持体表面を帯電させる耐電装置と、帯電した潜像担持体表面に光走査して静電潜像を形成する光走査装置と、形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像とする現像装置と、潜像担持体表面のトナー像を記録媒体に転写する転写装置とを備えた画像形成装置であって、
    前記光走査装置は、請求項請求項１１〜１４のいずれか一項に記載の光走査装置であることを特徴とする画像形成装置。

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