JP2008304607A - 光走査装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明では、同期検出センサ７２の受光面上に入射する光束の結像位置ずれの調整工程を煩雑にすることなく同期検出用光学系のコンパクト化を実現した光走査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】 そこで、本発明の光走査装置では、
同期検出用光学素子７を副走査断面内において直角を成す２つの平面である反射面が一体化され且つ副走査方向にパワーを有するプリズムとし、
且つ、副走査断面内において、プリズム７により前記光偏向器５の偏向面と前記同期検出素子７２の受光面とを光学的に共役関係とする構成とした。
【選択図】 図１

Description

本発明は光走査装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、電子写真プロセスを有するレーザービームプリンター（ＬＢＰ）やデジタル複写機やマルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等の画像形成装置に好適なものである。

従来のレーザービームプリンター（ＬＢＰ）等の画像形成装置に搭載される光走査装置は、画像信号に応じて光源手段１から放射した光束を光変調している。

そして、ポリゴンミラーから成る光偏向器５により光源手段１から放射された光束を周期的に偏向走査させている。

ｆθ特性を有する結像光学系によって光偏向器にて偏向走査された光束を感光体面８上にスポット状に結像させて画像記録を行っている。

図９は、従来の光走査装置の概略図である。

図９において、光源手段１から放射した発散光束はコリメーターレンズ２により平行光に変換される。

そして、開口絞り３によって平行光束に変換された光束は光束幅が制限され、シリンドリカルレンズ４に入射する。

主走査断面内において、副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ４に入射した光束は、平行光束の状態で射出する。

また、副走査断面内において、シリンドリカルレンズ４から射出された光束は、光偏向器５の偏向面５ａに線像として結像する。

光偏向器にて偏向走査された光束は、ｆθ特性を有する結像レンズ６を介して感光体面８上に結像される。

そして、主走査断面内において、光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって感光体面８上を光束により走査している。

光偏向器５により偏向走査された光束の一部は結像レンズ６で集光され、同期検出用ミラー７１を介して同期検出素子７２へと導かれる。

そして、同期検出素子（同期検出センサ）７２で検出された光束から同期信号を生成し、感光体面８上において、光束の主走査方向の画像書き出しタイミングの同期をとっている。

なお、同期検出用ミラー７１の面倒れを補正するために、副走査断面内において、同期検出用ミラー７１と同期検出素子７２を共役関係とする同期検出用倒れ補正レンズ７３が同期検出素子７２の前方の光路中に配置されている（特許文献１参照）。
特登録２８３０６７０号公報 段落番号００１９、００２６、図１ 特開平９−２０３８７６号公報 段落番号００４１〜００４６、図４

近年、光走査装置は、レーザービームプリンター（ＬＢＰ）等の画像形成装置本体の小型化、高画質化の流れに伴い、コンパクト、高精度な光学系が求められている。

とりわけ、光束の主走査方向の画像書き出しタイミングを検出するための同期検出用光学系は、同期検出素子７２の電気配線の取り回しや、光走査装置（光学箱）内での配置上の制約から、特にコンパクト、高精度の要望が強い。

そこで、特許文献１では、光偏向器と同期検出素子の間の光路中に別体の複数の反射ミラー（同期検出用ミラー）を設けて、光偏向器と同期検出素子の間の光路を折り曲げ、同期検出用光学系のコンパクト化を実現している。

しかしながら、複数の反射ミラーを光路中に設けているので、１枚の反射ミラーを光路中に設ける場合に比べて、複数の反射ミラーの各反射ミラーの配置誤差が増大され、同期検出精度が低下する問題が起る。

複数の反射面の各々の反射面の配置誤差により同期検出センサ７２の受光面上に入射する光束の結像位置ずれ量が増大する問題が起る。

この問題は、同期検出精度の低下に繋がる。

複数の反射面を光路中に空間分離して別体で配置すると、同期検出センサ７２の受光面上に入射する光束の結像位置ずれを調整する場合、個々に反射面を調整しなければならず、調整工程に煩雑さを伴う問題起る。

また、反射ミラーを光走査装置内の複数箇所に配置することになるので、反射ミラーの配置上の制約から設計自由度が少ない問題も起る。

その問題を解決するために、特許文献２では、同期検出用光学素子が副走査断面内において直交する２つの反射面が一体化され且つ副走査方向にパワーを有するプリズムとしている。

特許文献２において、プリズムの入射面、直交する２つの反射面は、平面であり、射出面は、正のパワーのトーリック面である。

しかし、特許文献２には、副走査断面内において、回転多面鏡の各偏向面で偏向された光束が各偏向面の面倒れ量が異なることが原因で同期検出センサの受光面上において照射位置が変動することを問題とする記載がない。

また、特許文献２では、副走査断面内において、プリズムにより回転多面鏡の偏向面と同期検出センサの受光面とを光学的に共役関係とする開示もない。

そこで、本発明では、同期検出センサの受光面上に入射する光束の照射位置ずれの調整工程を煩雑にすることなく同期検出用光学系のコンパクト化を実現した光走査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、光源手段と、前記光源手段から出射した光束を偏向走査する光偏向器と、前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、光束を検出して前記被走査面上での光束の主走査方向の画像書き出し位置を決定する同期信号を生成する同期検出素子と、前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された光束の一部を前記同期検出素子に導光する同期検出用光学素子と、を有する光走査装置であって、前記同期検出用光学素子は、副走査断面内において直角を成す平面である２つの反射面が一体化され且つ副走査方向にパワーを有するプリズムであり、
且つ、副走査断面内において、前記プリズムにより前記光偏向器の偏向面と前記同期検出素子の受光面とを光学的に共役関係とした構成をとった。

本発明では、同期検出用光学素子は、副走査断面内において直角を成す２つの反射面が一体化され且つ副走査方向にパワーを有するプリズムであり、且つ、副走査断面内において、前記プリズムにより前記光偏向器の偏向面と前記同期検出素子の受光面とを光学的に共役関係とした構成であるため、同期検出精度を低下させることなく同期検出用光学系のコンパクト化を実現できる効果を得ている。

本発明において、主走査方向とは、光偏向器の回転軸及び結像光学系の光軸に垂直な方向（光偏向器の偏向面にて光束が偏向走査される方向）と定義される。

副走査方向とは、光偏向器の回転軸と平行な方向と定義される。

また、主走査断面とは、主走査方向に平行で且つ結像光学系の光軸に平行な平面と定義される。

また、副走査断面とは、主走査断面と垂直な断面と定義される。

また、偏向走査面とは、光偏向器の偏向面にて光束が偏向走査される面と定義される。

図１は、本発明の実施例１の光走査装置の主走査断面図である。

図１において、光源手段である半導体レーザ１から出射した発散光束は、コリメータレンズ２によって平行光に変換される。

平行光に変換された光束は、絞り３によって光束の幅（光量）が制限され、副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ４に入射する。

シリンドリカルレンズ４を出射した光束は、シリンドリカルレンズ４は主走査方向にパワーがないので、主走査断面内において平行光束で光偏向器である回転多面鏡５に入射する。

また、副走査断面内において、シリンドリカルレンズ４を出射した光束は、副走査方向にパワーを有するシリンドリカルレンズ４によって光偏向器である回転多面鏡５の偏向面上で結像させられる。

コリメータレンズ２、絞り３、シリンドリカルレンズ４により入射光学系を構成している。

よって、光偏向器である回転多面鏡５に入射する光束は主走査方向に長手の線像となる。

光偏向器である回転多面鏡５に入射した光束は、モ−タ−による回転多面鏡５の矢印Ａ方向の回動によって偏向走査される。

光偏向器である回転多面鏡５の偏向面により偏向された光束は、結像光学系を構成するｆθ特性を有する結像光学素子６に入射する。

本実施例において、結像光学系を構成する結像光学素子は１枚のプラスチック製のトーリックレンズ６であるが、本発明はこれに限定されるものではない。

プラスチック製のトーリックレンズ６は、主走査方向と副走査方向に異なるパワーをもっており、回転多面鏡５の偏向面にて偏向走査された光束を被走査面８上に結像させている。

但し、トーリックレンズ６は、主走査方向及び副走査方向共に正のパワーを有するレンズである。

そして、プラスチック製のトーリックレンズ６は、副走査断面内において、回転多面鏡５の偏向面と感光ドラムが配置される被走査面８を光学的に共役関係としている。

よって、４つの偏向面を備えた回転多面鏡５の各偏向面間の面倒れを補正している。

回転多面鏡５の矢印Ａ方向の回動によって、回転多面鏡５の偏向面にて偏向走査された光束は、感光ドラム（感光体）が配置される被走査面上を矢印Ｂ方向に走査される。

一方、回転多面鏡（ポリゴンミラー）５の偏向面により偏向走査された光束の一部の同期検出用光束は、トーリックレンズ６を通過することなく同期検出用光学素子７に入射される。

同期検出用光学素子７は、２つの屈折面及び２つの反射面とからなる反射型プリズムである。

反射プリズム７の２つの反射面は、副走査断面内において直角を成している。

図２のように、反射型プリズム７は、２つの屈折面及び２つの反射面が一体化された構造である。

同期検出用光学素子である反射型プリズム７は、２つの屈折面及び２つの反射面により光束を偏向させ、同期検出素子である同期検出センサ７２の受光面上に光束を導光させている。

プリズム７に入射した光束は、主走査方向と副走査方向に異なるパワーを有するプリズム７のアナモフィックなパワーにより主走査方向及び副走査方向共に同期検出センサ７２の受光面上に結像される。

但し、反射型プリズム７は、主走査方向及び副走査方向共に正のパワーを有する。

同期検出素子である同期検出センサ７２にて検出された同期検出用光束を用いて、同期検出センサ７２は、被走査面８上での光束の主走査方向の画像書き出し位置を決定する同期信号を生成している。

なお、回転多面鏡（ポリゴンミラー）５から同期検出素子である同期検出センサ７２までの光路中に配置された光学系を同期検出光学系と定義する。

図２は、本実施例の同期検出光学系を副走査断面内における図である。

図３は、同期検出光学素子であるプリズム７の斜視図である。

図２、図３を用いて本実施例の同期検出光学系を詳述する。

回転多面鏡５の偏向面にて偏向走査された光束の一部である同期検出用光束は、同期検出用光学素子であるプリズム７の入射面７ａに入射する。

プリズム７の入射面７ａは球面形状であり、主走査断面内において同期検出用光束を同期検出用センサ７２の受光面上に結像させる役割を担っている。

その後、プリズム７の入射面７ａを通過した同期検出用光束は、副走査断面内において互いに直角（９０度）に配置された一対の反射面７ｂ及び反射面７ｃに入射する。

反射面７ｂ及び反射面７ｃは、共に平面であり、反射面７ｂ及び反射面７ｃは、主走査方向及び副走査方向にパワーを持たない反射面である。

プリズム７の入射面７ａを通過した同期検出用光束は、平面である反射面７ｂで主走査断面に垂直方向に偏向された後、平面である反射面７ｃで主走査断面と平行方向に偏向される。

その後、主走査断面と平行方向に偏向された同期検出用光束は、副走査方向にのみ正のパワーを有するシリンドリカル面である出射面７ｄに入射する。

プリズム７の出射面７ｄで集光された同期検出用光束は、副走査断面内において同期検出用センサ７２の受光面上に結像している。

つまり、回転多面鏡５の偏向面と同期検出センサ７２の受光面は、プリズム７の入射面７ａ及び出射面７ｄの副走査方向の合成パワーにより、副走査断面内において光学的に共役関係となっている。

２つの屈折面及び２つの反射面が一体化された同期検出用光学素子であるプリズム７を用いたことにより、本発明の同期検出光学系は以下の効果を得ることができる。

第一に、複数の反射面を一体化したことにより、複数の反射面の各々の反射面の配置誤差により発生する同期検出センサ７２の受光面上に入射する光束の照射位置ずれの調整工程を簡易にできる効果を得ている。

複数の反射面を光路中に配置すると、１枚の反射面を光路中に配置する場合に比べて、複数の反射面の各々の反射面の配置誤差により発生する同期検出センサ７２の受光面上に入射する光束の照射位置ずれ量が増大する問題が起る。

この問題は、同期検出精度の低下に繋がる。

複数の反射面を光路中に空間分離して別体で配置すると、同期検出センサ７２の受光面上に入射する光束の照射位置ずれを調整する場合、個々に反射面を調整しなければならず、調整工程に煩雑さを伴う問題が起る。

それに対して、複数の反射面を一体化すると、調整する部材は１点となるので、調整工程は簡易になる。

第二に、本実施例では、２つの屈折面及び２つの平面である反射面が一体化された同期検出用光学素子であるプリズム７を用いたことにより、部品点数を削減できる効果を得ている。

図９のように、従来の光走査装置に搭載された同期検出光学系は、結像性能を備えた結像レンズ６と偏向機能を備えた同期検出用ミラー７１を光路中に空間分離して別体で設けているので、最低、２点の部品が必要になる。

第三に、本実施例では、２つの平面である反射面を全反射面としたプリズムなので、反射面に特別な金属膜をつけることなく光量損失もなく容易に光束を偏向させることが可能となり、低コスト化を実現できる効果を得ている。

第四に、回転多面鏡５の各偏向面の面倒れ補正機能及びプリズム７自体の面倒れ補正機能の両機能をプリズム７に持たせたことである。

まず、回転多面鏡５の各偏向面の面倒れ補正機能の詳細な説明を行う。

回転多面鏡５の４つの偏向面の各々は、副走査断面内において、製造誤差により面倒れ量が異なる。

副走査断面内において、回転多面鏡５の各偏向面で偏向された光束は、面倒れ量が異なることが原因で同期検出センサ７２の受光面上において照射位置が変動する問題が起る。

その問題を解決するために、本実施例では、副走査断面内において、プリズム７により回転多面鏡５の偏向面と同期検出素子７２の受光面とを光学的に共役関係としている。

次に、プリズム７自体の面倒れ補正機能の詳細な説明を行う。

図９のように、従来の同期検出用ミラーを用いた同期検出光学系は、環境変動や製造誤差による同期検出用ミラー自体が傾くことで起る反射面の面倒れの問題が発生していた。

そこで、従来の同期検出光学系では、その問題が原因で光束が同期検出センサ７３の受光面を外れ同期検出エラーとならないような対策が必要であった。

そこで、従来の同期検出光学系では、同期検出用ミラー７１の面倒れを補正するために、副走査断面内において、同期検出用ミラー７１と同期検出素子７２を光学的に共役関係とする同期検出用倒れ補正レンズ７３が同期検出素子７２の前方の光路中に設けていた。

よって、同期検出用倒れ補正レンズ７３を光路中に設ける分だけコストアップの問題が発生していた。

本実施例の光走査装置においても、環境変動や製造誤差によるプリズム７自体が傾くことで起る反射面の面倒れの問題が発生する。

そこで、本実施例でも、その問題が原因で光束が同期検出センサ７３の受光面を外れ同期検出エラーとならないような対策が必要となる。

そのため、本実施例では、同期検出用光学素子に２つの反射面をもたせ、副走査断面内において互いに２つの反射面を直角になるよう配置した。

図４に光走査装置（光学箱）に取り付けられた同期検出用光学素子であるプリズム７の倒れが光束に与える影響を示した。

図４において、実線が倒れ無し、破線が倒れ有りのときの光束である。

先程、述べたように、プリズム７は、同期検出センサ７２の受光面に主走査断面及び副走査断面内において光束を結像させるために主走査方向及び副走査方向にパワーを備えている。

入射面７ａは、球面形状とし、主走査方向及び副走査方向にパワーを持たせ、出射面７ｄは、副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカル面としている。

そして、回転多面鏡５の偏向面と同期検出センサ７２の受光面は、プリズム７の入射面７ａ及び出射面７ｄの副走査方向の合成パワーにより、副走査断面内において光学的に共役関係としている。

説明を簡略化するため、入射面７ａ及び出射面７ｄを平面としたモデルで示している。

副走査断面内において、直角を成した２つの反射面がその角度を変えずに倒れた場合、光束はその角度を変えず出射するので、同期検出センサ７２の受光面上に導光される光束の照射位置は殆どずれない。

本実施例では、このようなプリズム７自体の倒れ補正機能を安易な手段で達成することができ、従来の同期検出光学系に必要とされていた同期検出用倒れ補正レンズ７３を廃することが可能となり、低コスト化の効果を得ている。

第五に、本実施例では、回転多面鏡５の各偏向面の面倒れ補正機能及びプリズム７自体の面倒れ補正機能の両立を図るために、回転多面鏡５の偏向面と同期検出センサ７２の受光面との間の副走査方向の結像倍率の範囲を規定した。

同期検出用光学素子（プリズム７）自体が倒れると、副走査方向のパワーを有する入射面７ａ及び出射面７ｄの同期検出光学系の光軸方向の位置も変化する。

よって、副走査断面内において定義される回転多面鏡５の偏向面と同期検出センサ７２の受光面との間の光学的な共役関係が崩れる問題が発生する。

この共役関係の崩れは、回転多面鏡５の偏向面と同期検出センサ７２の受光面との間の副走査方向の結像倍率を等倍に近づけることで、緩和することが可能である。

よって、本実施例では、副走査方向の結像倍率βｂｄの範囲を以下のように規定する。
０．５＜｜βｂｄ｜＜１．５ ・・・（１）
上記条件式（１）の数値範囲の上限または下限を越えると、回転多面鏡５の偏向面と同期検出センサ７２の受光面との間の光学的な共役関係の崩れが大きくり、偏向面の倒れによる受光面での照射位置変化が大きくなる問題が起る。

上記条件式（１）を満たすことによる作用・効果を以下に詳細に説明する。

説明を簡単にするために、同期検出用光学素子（プリズム７）を肉厚＝０のレンズとして扱い近軸計算を行う。

回転多面鏡５の偏向面から同期検出用光学素子（プリズム７）までの光路中の距離をＬ１、プリズム７から同期検出センサ７２の受光面までの光路中の距離をＬ２とする。

その時、偏向面と受光面上を副走査断面内において光学的に共役関係とするために必要なプリズム７の副走査方向のパワーφｏｒｇは、以下のように表される、
φｏｒｇ＝１／Ｌ１＋１／Ｌ２＝（Ｌ１＋Ｌ２）／（Ｌ１×Ｌ２）
この関係を満足するように、同期検出用光学素子（プリズム７）の副走査方向のパワーが設定されている。

ここで、プリズム７の位置が光路方向にΔだけ移動したとする。

そのときに回転多面鏡５の偏向面と同期検出センサ７２の受光面上を副走査断面内において光学的に共役関係を保つために必要なプリズム７の副走査方向のパワーφｍｏｖｅは、以下のように表される。

φｍｏｖｅ＝１／（Ｌ１＋Δ）＋１／（Ｌ２−Δ）
＝（Ｌ１＋Ｌ２）／｛Ｌ１×Ｌ２−（Ｌ１−Ｌ２）×Δ｝
となり、プリズム７の光路方向の位置変化により光学的な共役関係が崩れることになる。

しかしながら、回転多面鏡５の偏向面と同期検出センサ７２の受光面の間の結像倍率βｂｄが等倍の場合、上記の条件式の分母の最終項が消えるため、
｜βｂｄ｜＝Ｌ２／Ｌ１＝１
φｍｏｖｅ＝（Ｌ１＋Ｌ２）／（Ｌ１×Ｌ２）
＝φｏｒｇ
となる。

この条件下においては、プリズム７の光路方向の位置変化が回転多面鏡５の偏向面と同期検出センサ７２の受光面上を副走査断面内において光学的に共役関係に影響を及ぼさないことになる。

上記問題をより一層緩和するためには、下記の条件式を満たすことが好ましい。

０．８＜｜βｂｄ｜＜１．２ ・・・（２）
なお、下記の表１に基き、本実施例１における｜βｂｄ｜を計算すると、｜βｂｄ｜＝１．１となり、上記条件式（２）の数値範囲内となっている。

第六に、本実施例では、反射型プリズム７の入射面７ａを通過した同期検出用光束は、反射面７ｂで主走査断面に垂直方向に偏向された後、反射面７ｃで主走査断面と平行方向に偏向される構成をとっている。

よって、回転多面鏡５の偏向面にて偏向走査され感光ドラムが配置される被走査面８上に到達する光束と同期検出用光束を副走査断面内において空間分離することを可能とした。

偏向走査光束と同期検出用光束が副走査断面内において空間分離されていれば、同期検出センサ７２の配置自由度が増す。

例えば、偏向走査面の下部に同期検出センサ７２を配置することが可能である。

よって、同期検出用光束は偏向走査面上を走査されないので、同期検出用光束を走査しても偏向走査面上に配置された結像光学素子６に光束が当らない。

よって、同期検出用光束が結像光学素子６に光束が当らないので、不要なゴースト光による同期信号の誤検知防止の効果も得られる。

表１に本実施例の設計パラメータを示す。

本実施例では、主走査断面内において、２つの屈折面及び２つの反射面が一体化された同期検出用光学素子である反射型プリズム７が画像有効域外に配置されている。

主走査断面内において、結像光学系の光軸方向に見て回転多面鏡５と結像光学素子６の間に配置されている。

また、同期検出用光束は、結像光学系の光軸方向に見て回転多面鏡５と結像光学素子６の間で副走査方向に折り曲げられ、同期検出センサ７２は、偏向走査面の下部５ｍｍの位置に配置されている。

同期検出光学系は、環境変動時（例えば、温度変動時）に起る半導体レーザ１から出射される光束の波長変動による同期検出光学系で起る倍率色収差を無くすために、同期検出用光束は、結像光学素子６の端部を通過していない。

そして、主走査断面内において、反射型プリズム７の光軸と同期検出センサ７２に到達する同期検出用光束の主光線を一致させている。

言い方を換えると、プリズム７の光軸を同期検出センサ７２に到達する同期検出用光束の主光線に対して正対させている。

同期検出用光学素子であるプリズム７の主走査方向の焦点距離を５０ｍｍとしている。プリズム７の主走査方向の焦点距離は、結像光学素子であるトーリックレンズ６の主走査方向の焦点距離の１／３となっており、同期検出精度の高精度化と同期検出光学系の小型化の両立を実現している。

表１において、Ｒｍ（単位：ｍｍ）は、主走査方向の曲率半径を示す。Ｒｓ（単位：ｍｍ）は、副走査方向の曲率半径を示す。ｄ（単位：ｍｍ）は、面間隔を示す。ｎは、屈折率を示す。

図１において、主走査断面内において、入射光学系の光軸と同期検出用光学素子７に入射する同期検出用光束の主光線のなす角度は、２０度である。

図５に、本実施例において、実線は、副走査断面内において同期検出用光学素子７が倒れたときの同期検出センサ７２の受光面上での光束の照射位置を示す。

ここで、受光面上での光束の照射位置とは、光束の副走査方向の結像位置を意味する。

図５の縦軸は、受光面上での光束の照射位置ずれ（光束の副走査方向の結像位置ずれ）を示す。

図５の横軸は、同期検出用光学素子であるプリズム７の副走査断面内における倒れ角を示す。

破線は、従来の図９（比較例）の光走査装置内に配置された同期検出用ミラー７１が副走査断面内において倒れたときの同期検出センサ７２の受光面上での光束の照射位置ずれ（光束の副走査方向の結像位置ずれ）を示す。

図９より同期検出用光学素子であるプリズム７の倒れ補正が機能しており、プリズム７が副走査断面内において倒れても同期検出センサ７２の受光面上での光束の照射位置変動が殆ど無いことが読み取れる。

さらに、本実施例では、副走査断面内において、回転多面鏡５の偏向面と同期検出センサ７２の受光面を光学的に共役関係としているため、４つの偏向面を有する回転多面鏡５の各偏向面に面倒れが発生していても同期検出センサ７２の受光面上での光束の照射位置が変動しない。

なお、本実施例では、光源手段である半導体レーザ１を単一の発光点を有するシングルビームレーザとしている。

しかし、本発明では、独立に変調可能な複数の発光点を有するモノリシックマルチビームレーザであっても良い。

モノリシックマルチビームレーザは、主走査方向及び副走査方向に離間している。

モノリシックマルチビームレーザの場合、同期検出センサの受光面上で光束が副走査方向に離間していることから受光面上での光束の照射位置変動（光束の副走査方向の結像位置変動）に対する許容度も厳しくなる。

よって、モノリシックマルチビームレーザの場合、本発明の効果である同期検出用光学素子の倒れ補正効果がより一層生かせることとなる。

図６は、本発明の画像形成装置の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。

図６において、符号１０４は、プリンタコントローラ１１１を搭載した画像形成装置を示す。

この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７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、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像信号である画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換される。

プリンタコントローラ１１１によってコードデータＤｃから変換された画像データＤｉは、実施例１に示した構成を有する図１の光走査装置１００に入力される。

そして、この光走査装置１００からは、画像信号である画像データＤｉに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、この光ビーム１０３によって感光体（感光ドラム）１０１の感光体面が主走査方向に走査される。

静電潜像担持体たる表面に静電潜像が形成される感光体（感光ドラム）１０１は、モータ１１５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、感光体（感光ドラム）１０１の感光面が光ビーム１０３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せしめる帯電ローラ１０２が表面に当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、光走査装置１００によって走査される光ビーム１０３が照射されるようになっている。

先に説明したように、光ビーム１０３は、画像信号である画像データＤｉに基づいて変調されており、この光ビーム１０３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せしめる。

この静電潜像は、光ビーム１０３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に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。

現像器１０７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設された転写ローラ１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。

用紙１１２は感光ドラム１０１の前方の用紙カセット１０９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１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。

以上のようにして、未定着トナー像を転写器１０８にて転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図において左側）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１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されている。

転写部から搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せしめる。

図６において、プリンタコントローラ１１１は、先に説明したコードデータＤｃから画像データＤｉを変換するだけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、光走査装置内の回転多面鏡のモータなどの制御を行う。

図７は、本発明の実施例２の光走査装置の主走査断面図である。

図８は、本発明の実施例２の同期検出光学系の副走査断面図である。

実施例２が実施例１と異なる第一の部分は、同期検出用光学素子７４Ｓ、７４Ｅを画像有効域外の画像書き出し位置側（走査開始側）及び画像書き終わり位置側（走査終了側）の両側に配置した点である。

第１の同期信号を生成する同期検出用光学素子７４Ｓを第１の同期検出用光学素子とする。

また、第２の同期信号を生成する同期検出用光学素子７４Ｅを第２の同期検出用光学素子とする。

また、第二の部分は、光偏向器である回転多面鏡を共振型光偏向器（カルバノミラー）に変更した点である。

その他の部分は、実施例２は実施例１と同様である。

本実施例２でも、回転多面鏡５の各偏向面の面倒れ補正機能及びプリズム７４Ｓ、７４Ｅ自体の面倒れ補正機能の両立を図るために、回転多面鏡５の偏向面と同期検出センサ７２の受光面との間の副走査方向の結像倍率｜βｂｄ｜＝１．１としている。

光源手段である半導体レーザ１から出射した光束はコリメータレンズ２により平行光に変換される。

平行光に変換された光束は、絞り３によって光束の幅（光量）が制限され、副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカルレンズ４に入射する。

シリンドリカルレンズ４を出射した光束は、シリンドリカルレンズ４は主走査方向にパワーがないので、主走査断面内において平行光束で光偏向器である共振型光偏向器５１に入射する。

共振型光偏向器５１は、副走査方向に平行な軸を回転軸として往復動作する偏向素子である。

共振型光偏向器５１を往復動作させることで光束が被走査面８上を往復走査することとなる。

また、副走査断面内において、シリンドリカルレンズ４を入射した光束は、副走査方向にパワーを有するシリンドリカルレンズ４によって共振型光偏向器５１の偏向面上で結像させられる。

そして、シリンドリカルレンズ４を出射した光束は、入射ミラー９１で偏向され共振型光偏向器５１に副走査断面内において結像光学系の光軸に対して有限の角度をもって入射される。

コリメータレンズ２、絞り３、シリンドリカルレンズ４により入射光学系を構成している。

よって、共振型光偏向器５１に入射する光束は、主走査方向に長手の線像となる。

共振型光偏向器５１の偏向面により偏向された光束は、結像光学系を構成するｆθ特性を有する結像光学素子６に入射する。

本実施例において、結像光学系を構成する結像光学素子は１枚のプラスチック製のトーリックレンズ６であるが、本発明はこれに限定されるものではない。

プラスチック製のトーリックレンズ６は、主走査方向と副走査方向に異なるパワーをもっており、共振型光偏向器５１の偏向面にて偏向走査された光束を被走査面上に結像させている。

但し、トーリックレンズ６は、主走査方向及び副走査方向共に正のパワーを有するレンズである。

そして、プラスチック製のトーリックレンズ６は、副走査断面内において、共振型光偏向器５１の偏向面と感光ドラムが配置される被走査面８を光学的に共役関係としている。

共振型光偏向器５１の往復動作により共振型光偏向器５１の偏向面にて偏向走査された光束は被走査面８上を往復走査することとなる。

但し、本実施例において、被走査面上の画像有効域内への光束による画像書込みは、往復走査のうち往路走査の光束又は復路走査の光束の一方のみが使用される。

しかし、本発明では、被走査面上の画像有効域内への光束による画像書込みは、一方向走査に限定されない。本発明では、被走査面上の画像有効域内への光束による画像書込みは、往復走査でも良い。

共振型光偏向器５１の偏向面にて偏向走査された被走査面８上の画像有効域外に到達する両側の光束の各々を同一の同期検出センサ７５にて検出し、同期検出センサ７５から２つの同期信号を発生させる。

第１の同期信号及び第２の同期信号は、被走査面上での光束の主走査方向の画像書き出し位置や被走査面上での光束の書きこみ画像幅、等を決定する信号である。

光偏向器として共振型光偏向器５１を用いた場合、２つの同期信号を検知する必要がある理由を以下に説明する。

共振型光偏向器５１は、ポリゴンミラー等の回転型光偏向器と異なり、その往復運動の振幅中心が存在し、振幅自体の調整も必要である。

そこで、主走査断面内において、画像有効域外の両側に設けられた同期検出用光学素子７４Ｓ、７４Ｅからの同期信号に基づき、偏向面の振幅、周波数等が所定の値となるように光偏向器を駆動制御している。

また、２つの同期検出用光学素子７４Ｓ、７４Ｅからの同期信号に基づき、光源手段から出射する光束の波長変化による倍率変化や光偏向器のジッターが低減するように被走査面上での光束の書き込み画像幅を変化させて補正することも可能である。

そして、同期検出素子である同期検出センサ７５から発生した第１の同期信号及び第２の同期信号により共振型光偏向器５１の往復動作状態（例えば、共振型光偏向器５１の共振周波数、等）を制御し、被走査面上での光束の主走査方向の画像書き出し位置や被走査面上での光束の書きこみ画像幅、等を制御している。

したがって、本実施例では、主走査断面内において、画像有効域外の両側に同期検出用光学素子７４Ｓ、７４Ｅを配置し、画像書き出し位置側（走査開始側）の第１の同期信号と画像書き終わり位置側（走査終了側）の第２の同期信号を得ている。

主走査断面内において、共振型光偏向器５１の偏向面にて偏向走査された光束のうち画像書き出し側の光束の一部を同期検出用光学素子７４Ｓを介し共振型光偏向器５１の背面に位置する同期検出用センサ７５の受光面上に導光させている。

つまり、主走査断面内において、結像光学系の光軸方向に見て、同期検出用センサ７５は、共振型光偏向器５１に対しトーリックレンズ６と反対側に位置している。

同じく、主走査断面内において、共振型光偏向器５１の偏向面にて偏向走査された光束のうち画像書き終わり側の光束の一部を同期検出用光学素子７４Ｅを介し共振型光偏向器５１の背面に位置する同期検出用センサ７５の受光面上に結像させている。

つまり、第１の同期検出用光学素子である反射型プリズム７４Ｓを通過した光束及び第２の同期検出用光学素子である反射型プリズム７４Ｅを通過した光束は同一の同期検出用センサ７５に入射している。

よって、同期検出用センサ７５は、被走査面８上での光束の画像書き出し位置や書きこみ画像幅を決定する第１の同期信号及び画像書き出し位置や書きこみ画像幅を決定する第２の同期信号を生成することになる。

主走査断面内において、結像光学系の光軸方向に見て、同期検出用センサ７５は、共振型光偏向器５１に対して結像光学素子であるトーリックレンズ６と反対側の画像有効域外に位置されている。

よって、主走査断面内において、図７のように、画像書き出し位置側（走査開始側）と画像書き終わり位置側（走査終了側）の両側の同期検出光学系をコンパクトかつ対称に配置できる効果を得ている。

更に、主走査断面内において、同一の同期検出センサ７５へ入射する２本の光束の入射角を低減できるという効果も得られる。

ここで、同期検出センサ７５へ入射する光束の入射角とは、結像光学系の光軸と同期検出センサ７５へ入射する光束の主光線の成す主走査方向の角度と定義される。

２つの同期検出用光学素子７４Ｓ、７４Ｅの各々は、実施例１と同様に、２つの屈折面７ａ、７ｄ及び副走査断面内において直角を成す２つの平面である反射面７ｂ、７ｃが一体化された反射型プリズムである。

反射面７ｂ及び反射面７ｃは、共に平面であり、反射面７ｂ及び反射面７ｃは、主走査方向及び副走査方向にパワーを持たない反射面である。

本実施例の第１の同期検出用光学素子である反射型プリズム７４Ｓ及び第２の同期検出用光学素子である反射型プリズム７４Ｅの各々は、図３の構造をとる。

つまり、２つの同期検出用光学素子７４Ｓ、７４Ｅの各々の入射面７ａは、球面形状とし、主走査方向及び副走査方向にパワーを持たせている。

２つの同期検出用光学素子７４Ｓ、７４Ｅの各々の出射面７ｄは、副走査方向にのみパワーを有するシリンドリカル面としている。

そして、回転多面鏡５の偏向面と同期検出センサ７２の受光面は、反射型プリズム７４Ｓ、７４Ｅの各々の入射面７ａ及び出射面７ｄの副走査方向の合成パワーにより、副走査断面内において光学的に共役関係としている。

第１の同期検出用光学素子である反射型プリズム７４Ｓ及び第２の同期検出用光学素子である反射型プリズム７４Ｅの各々の２つの平面である反射面は、副走査断面内において直角を成している。

以上、本実施例においても実施例１と同様に、実施例１で記載した第一の効果、第二の効果、第三の効果、第四の効果、第五の効果、第六の効果を得ている。

更に、本実施例２では、図３の構造のプリズム７としたので、同期検出センサ７５の手前の光路中に従来の図９の同期検出用倒れ補正レンズ７３を配置する必要がない。

図７のように、主走査断面内において、同一の同期検出センサ７５へ２本の光束を入射させているので、同期検出センサ７５の手前の光路中に従来の図９の同期検出用倒れ補正レンズ７３を２本の光束の各々に対して配置することは不可能となる。

２本の光束の各々の同期検出センサ７５の手前の光路中に同期検出用倒れ補正レンズ７３を配置しようとすると、２つの同期検出用倒れ補正レンズ同士が干渉してしまう問題が起る。

よって、同期検出用光学系のコンパクト化を実現しつつ、２本の同期検出用光束を同一の同期検出センサ７５で受光できるという効果が得られるので、一層の低コスト化を実現できる効果が得られる。

本発明の実施例１における光走査装置の主走査断面図である。 本発明の実施例１における同期検出光学系の副走査断面図である。 本発明の実施例１における同期検出用光学素子の斜視図である。 本発明の実施例１における同期検出用光学素子の倒れの影響を示す図である。 本発明の実施例１における同期検出用光学素子が副走査断面内において倒れたときの照射位置を示す図である。 本発明の画像形成装置を示す図である。 本発明の実施例２における光走査装置の主走査断面図である。 本発明の実施例２における同期検出光学系の副走査断面図である。 従来例における光走査装置の斜視図である。

符号の説明

１ 光源手段
２ コリメーターレンズ
３ 絞り
４ シリンドリカルレンズ
５ 光偏向器
６ 結像光学素子
７ 同期検出用光学素子
８ 被走査面
５１ 共振型光偏向器
７２ 同期検出素子

Claims (6)

1. 光源手段と、前記光源手段から出射した光束を偏向走査する光偏向器と、前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された光束を被走査面上に結像させる結像光学系と、光束を検出して前記被走査面上での光束の主走査方向の画像書き出し位置を決定する同期信号を生成する同期検出素子と、前記光偏向器の偏向面にて偏向走査された光束の一部を前記同期検出素子に導光する同期検出用光学素子と、を有する光走査装置であって、
   前記同期検出用光学素子は、副走査断面内において直角を成す２つの平面である反射面が一体化され且つ副走査方向にパワーを有するプリズムであり、
   且つ、副走査断面内において、前記プリズムにより前記光偏向器の偏向面と前記同期検出素子の受光面とを光学的に共役関係としたことを特徴とする光走査装置。
2. 前記結像光学系を構成する結像光学素子と前記同期検出用光学素子は、空間分離しており、前記同期検出素子に導光される光束は、前記結像光学素子を通過していない請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記光偏向器の偏向面と前記同期検出素子の受光面との間の副走査方向の結像倍率をβｂｄとしたとき、
   ０．５＜｜βｂｄ｜＜１．５
   の関係を満たす請求項１又は２に記載の光走査装置。
4. 前記光偏向器は、前記被走査面上を主走査方向において往復走査する共振型光偏向器であり、
   前記同期検出用光学素子は、主走査断面内において画像有効域外の画像書き出し側及び画像書き終わり側の両側に各々配置され、
   前記光偏向器の偏向面にて偏向走査され主走査断面内において画像有効域外の画像書き出し側に配置された第１の同期検出用光学素子を通過し前記同期検出素子に入射した光束により、第１の同期信号を生成しており、
   前記光偏向器の偏向面にて偏向走査され主走査断面内において画像有効域外の画像書き終わり側に配置された第２の同期検出用光学素子を通過し前記同期検出素子に入射した光束により、第２の同期信号を生成しており、
   前記第１の同期検出用光学素子を通過した光束及び前記第２の同期検出用光学素子を通過した光束は同一の同期検出素子に入射している請求項１乃至３の何れか一項に記載の光走査装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の光走査装置と、前記被走査面に配置された感光ドラムと、前記光走査装置で走査された光束によって前記感光ドラムの表面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、現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、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有することを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の光走査装置と、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せしめるプリンタコントローラとを有していることを特徴とする画像形成装置。

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