JP2008265127A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高コスト化を招くことなく、同期信号を精度良く検知する。
【解決手段】複数の発光部を有する光源と、光源からの光を偏向するポリゴンミラーと、該ポリゴンミラーで偏向された光を感光体ドラムに集光する走査光学系と、ポリゴンミラーで偏向され走査光学系を介した同期検知用の複数の光束を受光する同期検知センサとを備えている。そして、同期検知用の複数の光束（ｃｈ１０、ｃｈ４０）の主光線は、副走査方向に関して走査光学系１１と像面に等価な面Ｐｚｍとの間で互いに交差し、同期検知センサ１８の受光面は、像面に等価な面Ｐｚｍから交差位置側にシフトした位置に配置されている。
【選択図】図９

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光束により被走査面を走査する光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、感光性を有するドラムの軸方向にポリゴンスキャナ（例えば、ポリゴンミラー）を用いてレーザ光を走査しつつ、ドラムを回転させ潜像を形成する方法が一般的である。このような電子写真の分野では、画像品質を向上させるために画像の高密度化、及び操作性を向上させるために画像出力の高速化が画像形成装置に求められている。

上記高密度化と高速化を両立させる方法の一つとして、ドラム表面を複数の光束で同時に走査するいわゆるマルチビーム化が考えられた。

例えば、特許文献１には、２次元に配置された複数の発光素子を有する光源と、光源から射出され被走査面上を走査するように偏向手段によって偏向された光ビームを、光ビームの走査範囲内の特定の位置で検知可能とされた光センサと、光センサの受光エネルギー量に応じて信号レベルが変化する同期信号を生成する生成手段と、同期信号の生成に用いる発光素子として予め選択された、射出した光ビームによって被走査面上に形成される光スポットの走査方向に沿った位置が互いに略等しい複数の発光素子を、該複数の発光素子から射出された光ビームが光センサの受光面を横切る期間に各々点灯させる制御手段と、を含む光走査装置が開示されている。

また、特許文献２には、複数の光束を射出する光源と、複数の光束を後続の光学系にカップリングするカップリング光学系と、複数の光束を主走査方向に偏向する光偏向装置と、偏向装置によって偏向された複数の光束を被走査面上に結像する走査光学系と、を有し、光源は複数の発光領域が二次元アレイ状に配備された面発光レーザーで複数の発光領域を制限する複数の開口部を有し、複数の開口部は各発光領域に対応して１対１で配備されており、Ｄｍを開口部の主走査方向の幅、Ｄｓを開口部の副走査方向の幅、βｍを全光学系の主走査方向倍率、βｓを全光学系の副走査方向倍率、ωｍを被走査面上に形成される主走査方向の光スポットサイズ、ωｓを被走査面上に形成される副走査方向の光スポットサイズ、とすると、走査光学系はＤｍ・｜βｍ｜＜ωｍ かつ Ｄｓ・｜βｓ｜＜ωｓ、の条件を満たす光走査装置が開示されている。

特開２００２−１３１６６２号公報 特開２００６−３５０１６７号公報

ところで、複数の光束からなる同期用光束を受光素子で受光して走査開始等の同期信号を得ている光走査装置では、光学素子の加工誤差や組み付け誤差により同期用光束の走査位置が副走査方向にずれて、受光素子での同期用光束の受光光量が減少し、所定の同期信号が得られなかったり、同期信号が不安定になるおそれがあった。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、高コスト化を招くことなく、同期信号を精度良く検知することができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、光束により被走査面を走査する光走査装置であって、複数の発光部を有する光源と；前記光源からの光束を偏向する偏向器と；前記偏向器で偏向された同期検知用の複数の光束を受光する光検出器と；を備え、前記同期検知用の複数の光束の各主光線は、副走査方向に関して互いの間隔が拡大あるいは縮小しながら前記光検出器に向かい、前記光検出器の受光面は、副走査方向に関して、前記同期検知用の複数の光束のビームウエスト位置に対して、前記各主光線の間隔が小さくなる方向にシフトした位置に配置されていることを特徴とする光走査装置である。

これによれば、同期検知用の複数の光束の各主光線は、副走査方向に関して互いの間隔が拡大あるいは縮小しながら光検出器に向かい、光検出器の受光面は、副走査方向に関して、同期検知用の複数の光束のビームウエスト位置に対して、各主光線の間隔が小さくなる方向にシフトした位置に配置されている。この場合には、光学素子の加工誤差や組み付け誤差に対する許容度が従来よりも大きくなり、前記誤差に起因して同期検知用の複数の光束の走査位置が副走査方向にずれても、受光素子では同期検知用の複数の光束を受光することができる。従って、高コスト化を招くことなく、同期信号を精度良く検出することが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、少なくとも１つの本発明の光走査装置を備えているために、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１２に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタ１０００の概略構成が示されている。

このプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングブレード１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。

通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した外部機器との双方向の通信を制御する。

感光体ドラム１０３０の表面には、感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。ここでは、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。

帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングブレード１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングブレード１０３５の順に配置されている。

帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。

光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０の表面に、上位装置（例えばパソコン）からの画像情報に基づいて変調された光束を照射する。これにより、感光体ドラム１０３０の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム１０３０の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。

現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給されたトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。

給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面上のトナーを電気的に記録紙１０４０に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。

この定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

クリーニングブレード１０３５は、感光体ドラム１０３０の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１の位置に戻る。

次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。

この光走査装置１０１０は、図２に示されるように、光源１４、カップリングレンズ１５、開口板１６、シリンドリカルレンズ１７、ポリゴンミラー１３、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、同期検知センサ１８、同期検知用ミラー１９、液晶偏向素子２０及び不図示の走査制御装置などを備えている。なお、本明細書では、感光体ドラム１０３０の長手方向をＹ軸方向、このＹ軸方向に垂直な平面内で互いに直交する２つの方向をＺ軸方向及びＸ軸方向として説明する。

光源１４は、一例として４０個の発光部が１つの基板上に形成された２次元アレイ（２次元アレイ１００とする）を有している。

この２次元アレイ１００は、一例として図３（Ａ）に示されるように、主走査方向に対応する方向（以下では、便宜上「Ｍ方向」ともいう）から副走査方向に対応する方向（以下では、便宜上「Ｓ方向」ともいう）に向かって傾斜角αをなす方向（以下では、便宜上「Ｔ方向」という）に沿って１０個の発光部が等間隔に配置された発光部列を４列有している。そして、これら４列の発光部列は、Ｓ方向に等間隔に配置されている。すなわち、４０個の発光部は、Ｔ方向とＳ方向とにそれぞれ沿って２次元的に配列されている。ここでは、便宜上、図３（Ａ）における紙面の上から下に向かって、第１発光部列、第２発光部列、第３発光部列、第４発光部列ということとする。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいうものとする。

また、各発光部を特定するために、便宜上、図３（Ｂ）に示されるように、図３（Ｂ）における紙面左下から右上に向かって、第１発光部列を構成する１０個の発光部をｖ１〜ｖ１０、第２発光部列を構成する１０個の発光部をｖ１１〜ｖ２０、第３発光部列を構成する１０個の発光部をｖ２１〜ｖ３０、第４発光部列を構成する１０個の発光部をｖ３１〜ｖ４０とする。

また、各発光部は、７８０ｎｍ帯の垂直共振器型面発光半導体レーザ（ＶＣＳＥＬ：Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ）である。

図２に戻り、カップリングレンズ１５は、光源１４から射出された光束を略平行光とする。

開口板１６は、開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束のビーム径を規定する。

液晶偏向素子２０は、開口板１６の開口部を通過した光束の光路上に配置され、印加電圧に応じて、入射光を副走査方向に関して偏向することができる。

シリンドリカルレンズ１７は、液晶偏向素子２０を介した光束をポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍に副走査方向に関して結像する。

光源１４とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と開口板１６と液晶偏向素子２０とシリンドリカルレンズ１７とから構成されている。

ポリゴンミラー１３は、４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１３は、Ｚ軸方向に平行な軸の周りに等速回転し、シリンドリカルレンズ１７からの光束を偏向する。

偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光束の光路上に配置されている。

像面側走査レンズ１１ｂは、偏向器側走査レンズ１１ａを介した光束の光路上に配置されている。そして、この像面側走査レンズ１１ｂを介した光束が感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が主走査方向である。

偏向器側走査レンズ１１ａ及び像面側走査レンズ１１ｂの各面（入射面、射出面）は次の（１）式及び次の（２）式で表現される非球面である。ここで、ＸはＸ軸方向の座標、ＹはＹ軸方向の座標を示す。また、入射面の中央をＹ＝０とする。Ｃ_ｍ０はＹ＝０における主走査方向の曲率を示し、曲率半径Ｒ_ｍの逆数である。ａ_００，ａ_０１，ａ_０２，・・・は主走査形状の非球面係数である。また、Ｃｓ（Ｙ）はＹに関する副走査方向の曲率、Ｒ_ｓ０は副走査方向の光軸上の曲率半径、ｂ_００，ｂ_０１，ｂ_０２，・・・は副走査方向の非球面係数である。なお、光軸は、Ｙ＝０で副走査方向における中央の点を通る軸をいう。

各走査レンズの各面（入射面、射出面）におけるＲ_ｍ、Ｒ_ｓ０及び各非球面係数の値の一例が表１に示されている。

ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂとから構成されている。

ところで、上記各光学素子の位置関係が図４に示されている。そして、図４における符号ｄ１〜ｄ１１の具体的な値（単位ｍｍ）の一例が表２に示されている。

また、シリンドリカルレンズ１７からの光束の入射方向と、ポリゴンミラー１３の偏向反射面により感光体ドラム１０３０の表面における像高０の位置（図４における符号ｐ０の位置）へ向けて反射される光束の進行方向とのなす角（図４におけるθｒ）は６０度である。

ところで、本実施形態では、２次元アレイ１００の４０個の発光部のなかから選択された複数の発光部からの複数の光束が、同期検知用に用いられる。

図２に戻り、ポリゴンミラー１３で偏向された同期検知用の複数の光束は、走査光学系及び同期検知用ミラー１９を介して、主走査方向に移動しながら同期検知センサ１８に入射する。同期検知センサ１８は、受光量に応じた信号（光電変換信号）を出力する。

同期検知センサ１８は、一例として図５に示されるように、受光面が光学的に像面に略平行となるように配置されている。なお、図５における符号１８´は、同期検知用ミラー１９がないと仮定したときの同期検知センサ１８の位置を示している。

また、同期検知センサ１８の受光面の法線方向は、同期検知用の光束の入射方向に対して傾斜している（図５参照）。

この同期検知センサ１８は、一例として図６に示されるように、第１受光部１８_１と第２受光部１８_２とを有する受光素子、該受光素子からの受光量に応じた信号（光電変換信号）を増幅するアンプ（ＡＭＰ）１８_３、該アンプ１８_３の出力信号レベルと予め設定されている基準レベルＶｓとを比較し、その比較結果を出力する比較器（ＣＭＰ）１８_４を有している。比較器１８_４の出力信号は走査制御装置及びプリンタ制御装置１０６０に供給される。なお、アンプ１８_３では、入力信号の反転が行われる。従って、受光素子の受光量が多いほど、アンプ１８_３の出力信号レベルは低くなる。また、同期検知センサ１８の受光範囲は規格により決められている。

同期検知センサ１８は、感光体ドラム１０３０における走査開始、及び感光体ドラム１０３０の表面に形成される光スポットの副走査方向に関する位置ずれ量（以下、便宜上「副走査ずれ量」ともいう）を検知するために用いられる。

本実施形態では、同期検知用の複数の光束を射出する複数の発光部（以下、便宜上「検知用発光部」ともいう）として、図７（Ａ）に示されるように、Ｓ方向に沿って１列に並んでいる４個の発光部（ｖ１０、ｖ２０、ｖ３０、ｖ４０）が選択されるものとする。この場合の同期検知センサ１８の受光面における同期検知用の複数の光束の光スポットが図７（Ｂ）に示されている。

前記第１受光部１８_１は、一例として長方形状の受光部であり、長手方向が受光面内において同期検知用の複数の光束の移動方向に直交するように配置されている。すなわち、同期検知用の複数の光束が通過する２辺が主走査方向に直交している。また、第１受光部１８_１の大きさは、一例として図８（Ａ）に示されるように、受光面における同期検知用の複数の光束の光スポットを取り囲む四角形状の仮想的な領域ＡＲの全体を含むことができる大きさである。

前記第２受光部１８_２は、一例として平行四辺形状の受光部であり、前記第１受光部１８_１の、同期検知用の複数の光束の移動方向側に配置されている。そして、第２受光部１８_２の長手方向は、受光面内において第１受光部１８_１の長手方向に対して角度θ（０＜θ＜９０°）だけ傾斜している。すなわち、同期検知用の複数の光束が通過する２辺が主走査方向に対して傾斜している。また、第２受光部１８_２の大きさは、一例として図８（Ｂ）に示されるように、上記仮想的な領域ＡＲの全体を含むことができる大きさである。

すなわち、第２受光部１８_２は、受光面における同期検知用の複数の光束の光スポットの間隔Ｐｓ、該光スポットの数ｎ、第２受光部１８_２の主走査方向に関する幅Ｄを用いて、（ｎ−１）×Ｐｓ×ｔａｎθ ＜ Ｄ、の関係が満足されるように設定されている。

前記基準レベルＶｓは、同期検知用の複数の光束の全てが受光素子で受光されたときのアンプ１８_３の出力信号レベルよりも若干高いレベルに設定されている。そこで、一例として図９に示されるように、各受光部が同期検知用の複数の光束の全てを受光したときに、比較器１８_４での判断結果が変化し、それに応じて比較器１８_４の出力信号が変化する。

例えば、比較器１８_４の出力信号における立下りから次の立下りまでの時間Ｔｓの基準値との差をΔＴｓとすると、ΔＴｓと副走査ずれ量Δｈとの間には次の（３）式の関係がある。ここで、Ｖは同期検知用の複数の光束の移動速度である。

Δｈ＝（Ｖ／ｔａｎθ）×ΔＴｓ ……（３）

なお、第１受光部１８_１が同期検知用の複数の光束を受光したときの、比較器１８_４の出力信号における立下りは、副走査ずれの影響を受けない。

発光部ｖ１０から射出された光（ｃｈ１０）の主光線の光路、及び発光部ｖ４０から射出された光束（ｃｈ４０）の主光線の光路が一例として図１０に示されている。この図１０における符号１１は走査光学系を示し、符号Ｐｚｍは副走査方向における同期検知用の複数の光束のビームウエスト位置（像面に等価な面）を示している。

ここでは、図１０に示されるように、ｃｈ１０の主光線とｃｈ４０の主光線は、副走査方向に関して走査光学系と像面に等価な面との間で互いに交差している。そして、同期検知センサ１８の受光面は、像面に等価な面の位置から交差位置側にｄｓだけシフトした位置に配置されている。これにより、副走査方向に関するｃｈ１０の主光線とｃｈ４０の主光線との間隔は、像面に等価な面の位置での間隔Ａよりも受光面位置での間隔Ａ´のほうが小さい。従って、副走査方向に関する仮想的な領域ＡＲの大きさは、像面に等価な面の位置での大きさよりも受光面位置での大きさのほうが小さい。

そして、走査制御装置は、第１受光部１８_１が検知用光を受光したときの、比較器１８_４の出力信号における立下りから走査開始のタイミングを求める。

また、プリンタ制御装置１０６０は、前記副走査ずれ量に応じて、該ずれを補正するための電圧を液晶偏向素子２０に印加する。例えば、プリンタ制御装置１０６０は、感光体ドラム１０３０において前記ΔＴｓが０となるように、液晶偏向素子２０の印加電圧を決定する。なお、ΔＴｓと印加電圧との関係は予め求められ、不図示のメモリに格納されている。

ところで、プリンタ制御装置１０６０は、副走査ずれ量が感光体ドラム１０３０における走査線の間隔の１／２以上の場合は、発光対象の発光部を、該発光部から副走査方向に対応する方向に走査線の間隔に対応した距離だけ離れた位置にある発光部に変更することによって、副走査ずれを補正する。

また、同期検知センサ１８は、一例として図１１（Ａ）及び該図１１（Ａ）のＡ−Ａ断面図である図１１（Ｂ）に示されるように、矩形板状の支持部材１８ａを介して光走査装置１０１０のハウジング３００に固定されている。

この支持部材１８ａは、４隅の１つに貫通孔があけられており、ハウジング３００から突出しているピン３０１が貫通している。また、この貫通孔の対角位置には長孔１８ｂが形成されており、ハウジング３００から突出しているピン３０２が貫通している。このピン３０２の表面にはネジ溝が形成され、ナット１８ｃを締めると支持部材１８ａがハウジング３００に押し付けられるようになっている。また、ナット１８ｃを緩めると、一例として図１２に示されるように、支持部材１８ａを、長孔１８ｂの長さ分だけ、ピン３０１を軸として該軸回りに回動させることができる。これにより、同期検知センサ１８において、第１受光部２０５_１の長手方向が同期検知用の複数の光束の移動方向に直交するように調整することが可能となる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置１０１０では、ポリゴンミラー１３によって偏向器が構成され、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂとによって走査光学系が構成され、同期検知センサ１８によって光検出器が構成されている。

また、プリンタ制御装置１０６０によって位置補正装置が構成されている。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、複数の発光部を有する光源１４と、光源１４からの光束を偏向するポリゴンミラー１３と、該ポリゴンミラー１３で偏向された光束を感光体ドラム１０３０に集光する走査光学系と、ポリゴンミラー１３で偏向された同期検知用の複数の光束を受光する同期検知センサ１８とを備えている。そして、同期検知用の複数の光束の主光線は、副走査方向に関して走査光学系と像面に等価な面との間で互いに交差し、同期検知センサ１８の受光面は、像面に等価な面の位置から交差位置側にシフトした位置に配置されている。これにより、受光面を像面に等価な面の位置に配置した場合に比べて、副走査方向に関する仮想的な領域ＡＲの大きさが小さくなる。そこで、光学系の加工誤差や組付け誤差等に起因して同期検知用の複数の光束の通過位置が副走査方向に関して設計値からずれたとしても、同期検知センサ１８は同期検知用の複数の光束を設計通りに受光することができ、いわゆる同期外れを防止することができる。従って、高コスト化を招くことなく、同期信号を精度良く検知することが可能となる。

ところで、同期検知センサ１８の受光面での反射光が戻り光として光源１４まで到達すると、光量制御が不安定になるおそれがある。しかしながら、本実施形態では、同期検知センサ１８の受光面の法線方向が、同期検知用の複数の光束の入射方向に対して傾斜しているため、同期検知センサ１８の受光面での反射光が戻り光として光源１４まで到達するのを抑制できる。

また、本実施形態によると、同期検知センサ１８の受光面は、光学的に像面に略平行であるため、像面上での走査速度と受光面での走査速度とを等価にすることができる。なお、同期検知センサ１８の受光面の位置をシフトさせているため、受光面での走査速度は像面上と異なるが、シフト量に応じた係数を掛けることにより、像面上での走査速度と同じとすることができる。

また、本実施形態によると、同期検知センサ１８は、同期検知用の複数の光束が通過する２辺が主走査方向に直交している形状の第１受光部１８_１と、同期検知用の複数の光束が通過する２辺が主走査方向に対して傾斜している形状の第２受光部１８_２とを有する受光素子を含んでいる。そして、第１及び第２受光部の大きさはいずれも、受光面における複数の光スポットを取り囲む四角形状の仮想的な領域の全体を含むことができる大きさである。これにより、各受光部では十分な光量を確保することが可能となり、同期検知センサ１８はＳ／Ｎ比に優れた信号を出力することができる。従って、感光体ドラム１０３０の表面に形成される光スポットの副走査方向に関する位置ずれを精度良く検知することが可能となる。

また、本実施形態によると、検知用発光部として、Ｓ方向に沿って１列に並んでいる複数の発光部が選択されているため、同期検知センサ１８の各受光部を小さくすることができる。その結果、同期検知センサ１８の小型化を図ることができる。

また、本実施形態によると、同期検知センサ１８を受光面内において回動する回動機構を備えているため、検知誤差の低減を図ることができる。

そして、本実施形態によると、組付け誤差に対する余裕度が向上し、組み付け工程及び検査工程を簡略化することができ、低コスト化を図ることができる。

また、本実施形態に係るプリンタ１０００によると、光走査装置１０１０を備えているため、結果として、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。

また、本実施形態によると、プリント制御装置１０６０は、感光体ドラム１０３０における副走査ずれ量に応じて、該ずれを補正するための電圧を液晶偏向素子２０に印加している。これにより、初期の画像品質を維持することができ、環境変動等による画像劣化を防ぐことが可能となる。

また、ネットワークを介して、プリンタ１０００と、電子演算装置（コンピュータ等）、画像情報通信システム（ファクシミリ等）等とを接続することにより、1台の画像形成装置で複数の機器からの出力を処理することができる情報処理システムを形成することができる。また、ネットワーク上に複数の画像形成装置を接続すれば、各出力要求から各画像形成装置の状態（ジョブの混み具合、電源が入っているかどうか、故障しているかどうか等）を知ることができ、一番状態の良い（使用者の希望に一番適した）画像形成装置を選択し、画像形成を行うことができる。

なお、上記実施形態では、走査開始を検知するための同期検知センサ１８が副走査ずれ量の検知機能を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、走査終了を検知するためのセンサが設けられているときには、該センサに副走査ずれ量の検知機能を持たせても良い。また、走査の前後で副走査ずれ量を求めても良い。この場合には、走査線の曲がりの情報を得ることが可能となる。

また、上記実施形態では、前記第１受光部１８_１が長方形状の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同期検知用の複数の光束が通過する２辺が主走査方向に直交している形状であれば良い。

また、上記実施形態では、前記第２受光部１８_２が、平行四辺形状の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同期検知用の複数の光束が通過する２辺が主走査方向に対して傾斜している形状であれば良い。

また、上記実施形態において、一例として図１３に示されるように、同期検知用の複数の光束のスポット径が太くなり、アンプ１８_３の出力信号の最小レベルが基準レベルＶｓよりも高い場合には、一例として図１４に示されるように、同期検知用ミラー１９と同期検知センサ１８との間に、少なくとも主走査方向にパワーを有する集光光学素子２１を配置しても良い。この集光光学素子２１として、レンズあるいはミラーなどを用いることができる。これにより、少なくとも主走査方向に関して同期検知用の複数の光束のスポット径が細くなり、アンプ１８_３の出力信号の最小レベルを基準レベルＶｓよりも低くすることができる。なお、集光光学素子２１のパワーは、同期検知センサ１８の受光面のシフト量ｄｓに応じて決定される。そして、同期検知用の複数の光束の結像位置が適切な位置に補正される。

また、上記実施形態では、光源１４が４０個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、複数の発光部を有していれば良い。そして、複数の発光部が１次元的に配列されていても良い。

また、上記実施形態では、検知用発光部として、Ｓ方向に沿って１列に並んでいる４個の発光部（ｖ１０、ｖ２０、ｖ３０、ｖ４０）が選択される場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態では、同期検知用の複数の光束の主光線が、副走査方向に関して走査光学系と像面に等価な面との間で互いに交差する場合について説明したが、同期検知用の複数の光束の主光線が、副走査方向に関して走査光学系と像面に等価な面との間で互いに交差しなくても良い。例えば、同期検知用の複数の光束の主光線が、副走査方向に関して互いの間隔が拡大しながら同期検知センサ１８に向かう場合には、同期検知センサ１８の受光面を、像面に等価な面の位置からポリゴンミラー１３に近づく方向にシフトした位置に配置することにより、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。

また、例えば、同期検知用の複数の光束の主光線が、副走査方向に関して互いの間隔が縮小しながら同期検知センサ１８に向かう場合には、同期検知センサ１８の受光面を、像面に等価な面の位置に対してポリゴンミラー１３から遠ざかる方向にシフトした位置に配置することにより、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。

要するに、同期検知センサ１８の受光面は、副走査方向に関して、像面に等価な面の位置に対して、同期検知用の複数の光束の主光線の間隔が小さくなる方向にシフトした位置に配置されていれば良い。これにより、受光面を像面に等価な面の位置に配置した場合に比べて、副走査方向に関する仮想的な領域ＡＲの大きさが小さくなる。

なお、上記実施形態では、画像形成装置としてプリンタ１０００の場合について説明したが、これに限定されるものではない。要するに、光走査装置１０１０を備えた画像形成装置であれば、結果として、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。

例えば、前記光走査装置１０１０を備え、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

また、多色のカラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高品質の画像を高速で形成することが可能となる。

例えば、図１５に示されるように、カラー画像に対応し、複数の感光体ドラムを備えるプリンタ２０００であっても良い。

このプリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４個の感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４個の帯電チャージャ（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ）、４個の現像ローラ（３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄ）、４個のトナーカートリッジ（３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄ）、４個のクリーニングケース（３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄ）、転写ベルト４０、給紙トレイ６０、給紙コロ５４、レジストローラ対５６、定着ローラ５０、排紙トレイ７０、排紙ローラ５８、通信制御装置２０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０６０などを備えている。

光走査装置２０１０は、一例として図１６及び図１７に示されるように、２個の光源ユニット（２００ａ、２００ｂ）、２個の開口板（２０１ａ、２０１ｂ）、２個の光束分割プリズム（２０２ａ、２０２ｂ）、ポリゴンミラー１０４、４個の液晶偏向素子（２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃ、２０３ｄ）、４個のシリンダレンズ（２０４ａ、２０４ｂ、２０４ｃ、２０４ｄ）、４個のｆθレンズ（１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ、１０５ｄ）、８個の折り返しミラー（１０６ａ、１０６ｂ、１０６ｃ、１０６ｄ、１０８ａ、１０８ｂ、１０８ｃ、１０８ｄ）、４個のトロイダルレンズ（１０７ａ、１０７ｂ、１０７ｃ、１０７ｄ）、４個の同期検知センサ（２０５ａ、２０５ｂ、２０５ｃ、２０５ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電チャージャ３２ａ、現像ローラ３３ａ、トナーカートリッジ３４ａ、クリーニングケース３１ａ、液晶偏向素子２０３ａ、シリンダレンズ２０４ａ、ｆθレンズ１０５ａ、折り返しミラー１０６ａ、トロイダルレンズ１０７ａ、折り返しミラー１０８ａ、同期検知センサ２０５ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電チャージャ３２ｂ、現像ローラ３３ｂ、トナーカートリッジ３４ｂ、クリーニングケース３１ｂ、液晶偏向素子２０３ｂ、シリンダレンズ２０４ｂ、ｆθレンズ１０５ｂ、折り返しミラー１０６ｂ、トロイダルレンズ１０７ｂ、折り返しミラー１０８ｂ、同期検知センサ２０５ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電チャージャ３２ｃ、現像ローラ３３ｃ、トナーカートリッジ３４ｃ、クリーニングケース３１ｃ、液晶偏向素子２０３ｃ、シリンダレンズ２０４ｃ、ｆθレンズ１０５ｃ、折り返しミラー１０６ｃ、トロイダルレンズ１０７ｃ、折り返しミラー１０８ｃ、同期検知センサ２０５ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電チャージャ３２ｄ、現像ローラ３３ｄ、トナーカートリッジ３４ｄ、クリーニングケース３１ｄ、液晶偏向素子２０３ｄ、シリンダレンズ２０４ｄ、ｆθレンズ１０５ｄ、折り返しミラー１０６ｄ、トロイダルレンズ１０７ｄ、折り返しミラー１０８ｄ、同期検知センサ２０５ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各光源ユニットはいずれも、前記２次元アレイ１００を有している。

光源ユニット２００ａから射出され、開口板２０１ａの開口部を通過した光束は、光束分割プリズム２０２ａでＫステーション用の光束とＣステーション用の光束とに分割される。また、光源ユニット２００ｂから射出され、開口板２０１ｂの開口部を通過した光束は、光束分割プリズム２０２ｂでＭステーション用の光束とＹステーション用の光束とに分割される。

各同期検知センサはいずれも、前記同期検知センサ１８と同様なセンサであり、対応する像面に等価な面に対して前記同期検知センサ１８と同様な位置に配置され、対応する感光体ドラムにおける走査開始、及び光スポットの副走査ずれ量を検知するために用いられる。ここでも、上記実施形態と同様に、２次元アレイ１００の４０個の発光部のなかから選択された複数の発光部からの複数の光束が、同期検知用に用いられる。

走査制御装置は、同期検知センサ２０５ａの出力信号から感光体ドラム２０３０ａにおける走査開始を検知し、同期検知センサ２０５ｂの出力信号から感光体ドラム２０３０ｂにおける走査開始を検知し、同期検知センサ２０５ｃの出力信号から感光体ドラム２０３０ｃにおける走査開始を検知し、同期検知センサ２０５ｄの出力信号から感光体ドラム２０３０ｄにおける走査開始を検知する。

プリンタ制御装置２０６０は、同期検知センサ２０５ａの出力信号から得られた感光体ドラム２０３０ａにおける副走査ずれ量に応じて、該ずれを補正するための電圧を液晶偏向素子２０３ａに印加し、同期検知センサ２０５ｂの出力信号から得られた感光体ドラム２０３０ｂにおける副走査ずれ量に応じて、該ずれを補正するための電圧を液晶偏向素子２０３ｂに印加し、同期検知センサ２０５ｃの出力信号から得られた感光体ドラム２０３０ｃにおける副走査ずれ量に応じて、該ずれを補正するための電圧を液晶偏向素子２０３ｃに印加し、同期検知センサ２０５ｄの出力信号から得られた感光体ドラム２０３０ｄにおける副走査ずれ量に応じて、該ずれを補正するための電圧を液晶偏向素子２０３ｄに印加する。

また、プリンタ制御装置２０６０は、副走査ずれ量が感光体ドラムにおける走査線の間隔の１／２以上の場合は、発光対象の発光部を、該発光部から副走査方向に対応する方向に走査線の間隔に対応した距離だけ離れた位置にある発光部に変更することによって、副走査ずれを補正する。

このプリンタ２０００では、各同期検知センサがいずれも、前記同期検知センサ１８と同様なセンサであり、対応する像面に等価な面に対して前記同期検知センサ１８と同様な位置に配置されているため、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、高コスト化を招くことなく、同期信号を精度良く検知するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成するのに適している。

本発明の一実施形態に係るレーザプリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置を示す概略図である。 図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、いずれも図２における光源に含まれるＶＣＳＥＬの２次元アレイを説明するための図である。 図２の光走査装置における主要な光学素子の位置関係を説明するための図である。 光学的に像面に略平行な面を説明するための図である。 同期検知センサを説明するための図である。 図７（Ａ）は検知用発光部を説明するための図であり、図７（Ｂ）は受光面における同期検知用の複数の光束の光スポットを説明するための図である。 図８（Ａ）は同期検知センサの第１受光部を説明するための図であり、図８（Ｂ）は同期検知センサの第２受光部を説明するための図である。 同期検知センサの動作を説明するための図である。 同期検知センサの受光面位置を説明するための図である。 図１１（Ａ）は支持部材を説明するための図であり、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＡ−Ａ断面図である。 支持部材の回動を説明するための図である。 同期検知用の複数の光束の太りを説明するための図である。 同期検知用の複数の光束を集光する集光光学素子を有する光走査装置を説明するための図である。 タンデムカラー機の概略構成を示す図である。 図１５における光走査装置を示す斜視図である。 図１５における光走査装置を示す側面図である。

符号の説明

１１ａ…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、１１ｂ…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、１３…ポリゴンミラー（偏向器）、１４…光源、１８…同期検知センサ（光検出器）、１８ａ…支持部材（板部材）、１８_１…第１受光部、１８_２…第２受光部、１８_４…比較器、１０４…ポリゴンミラー（偏向器）、１０５ａ〜１０５ｄ…ｆθレンズ（走査光学系の一部）、１０６ａ〜１０６ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、１０７ａ〜１０７ｄ…トロイダルレンズ（走査光学系の一部）、１０８ａ〜１０８ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２０５ａ〜２０５ｄ…同期検知センサ（光検出器）、１０００…プリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、１０５０…通信制御装置（通信装置）、１０６０…プリンタ制御装置（位置補正装置）、２０００…プリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ，２０３０ｂ，２０３０ｃ，２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２０５０…通信制御装置（通信装置）、２０６０…プリンタ制御装置（位置補正装置）、ＡＲ…仮想的な領域。

Claims (14)

1. 光束により被走査面を走査する光走査装置であって、
   複数の発光部を有する光源と；
   前記光源からの光束を偏向する偏向器と；
   前記偏向器で偏向された同期検知用の複数の光束を受光する光検出器と；を備え、
   前記同期検知用の複数の光束の各主光線は、副走査方向に関して互いの間隔が拡大あるいは縮小しながら前記光検出器に向かい、
   前記光検出器の受光面は、副走査方向に関して、前記同期検知用の複数の光束のビームウエスト位置に対して、前記各主光線の間隔が小さくなる方向にシフトした位置に配置されていることを特徴とする光走査装置。
2. 前記各主光線は、副走査方向に関して互いの間隔が拡大しながら前記光検出器に向かい、
   前記各主光線の間隔が小さくなる方向は、前記偏向器に近づく方向であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記各主光線は、副走査方向に関して互いの間隔が縮小しながら前記光検出器に向かい、
   前記各主光線の間隔が小さくなる方向は、前記偏向器から遠ざかる方向であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
4. 前記各主光線は、副走査方向に関して前記走査光学系と像面に等価な面との間で互いに交差し、
   前記各主光線の間隔が小さくなる方向は、前記偏向器に近づく方向であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
5. 前記偏向器と前記光検出器との間の、前記同期検知用の複数の光束の光路上に、少なくとも主走査方向にパワーを有する光学素子を更に備える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走査装置。
6. 前記光検出器の受光面の法線方向は、前記同期検知用の複数の光束の入射方向に対して傾斜している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走査装置。
7. 前記光検出器の受光面は、光学的に像面に略平行である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走査装置。
8. 前記同期検知用の複数の光束は、主走査方向に直交する方向に１列に並び、
   前記光検出器は、前記同期検知用の複数の光束が通過する２辺が主走査方向に直交する形状の第１受光部と、前記同期検知用の複数の光束が通過する２辺が主走査方向に対して傾斜している形状の第２受光部とを有する受光素子を含み、
   前記第１及び第２受光部の大きさはいずれも、前記光検出器の受光面における前記同期検知用の複数の光束の光スポットを取り囲む四角形状の仮想的な領域の全体を含むことができる大きさである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走査装置。
9. 前記受光素子を受光面内において回動する回動機構をさらに備えることを特徴とする請求項８に記載の光走査装置。
10. 少なくとも１つの像担持体と；
    前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも１つの請求項１〜９のいずれか一項に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。
11. 前記光走査装置の光検出器の出力信号に基づいて、前記被走査面における光スポットの副走査方向に関する位置ずれを補正する位置補正装置を、更に備えることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記位置補正装置は、前記位置ずれ量が前記被走査面における走査線間隔の１／２以上のときに、発光対象の発光部を、該発光部から副走査方向に対応する方向に前記走査線間隔に対応した距離だけ離れた位置にある発光部に変更することを特徴とする請求項１１に記載の画像形成装置。
13. 前記画像情報は、多色の画像情報であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
14. 前記画像情報を含む種々の情報の通信をネットワークを介して外部機器と行う通信装置を、更に備えることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の画像形成装置。