JP2008309924A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同期検出素子のコストアップを招来することなく、複数の光束であっても安定した同期検出信号を得ることのできる光走査装置を得る。
【解決手段】複数の光束を同時に放射するＬＤアレイ２と、複数の光束を主走査方向Ｙに偏向するポリゴンミラー１０と、ポリゴンミラー１０にて偏向された光束を被走査面（感光体ドラム）上に結像する走査レンズ１５，１６と、画像の主走査方向Ｙの書込み位置を検出するための同期検出用光センサ２３と、を備えた光走査装置。ＬＤアレイ２とポリゴンミラー１０との間に、光センサ２３に至る光路での絞りの像４ａが光センサ２３の近傍に位置するように絞り４が配置されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、光走査装置、特に、電子写真法による画像形成装置に搭載され、感光体上に静電潜像を形成するための光走査装置に関する。

従来、この種の光走査装置においては、１ラインずつ書き込まれる画像の主走査方向の書込み位置（書込み開始位置及び／又は書込み終了位置）を検出するために、偏向器にて主走査方向に偏向された光束を受光するセンサ（以下、同期センサとも記す）が配置されている。一方、近年において、光走査装置は高速・高密度化が要請されており、同時に複数の光束を走査するマルチビーム化が実現されている。

従来、特許文献１には、偏向器による偏向光束の偏向起点から結像点までの距離と、絞りの共役像から結像点までの距離を規定した光走査装置が記載されている。特許文献２には、開口絞りから出射した光束を副走査方向に集光する光学系の前側焦点位置よりも光源に近い位置に配置する際の条件式で規定した光走査装置が記載されている。また、特許文献３には、同期検出センサを収束光の集光点から偏向器寄りに配置する際の条件式を規定した光走査装置が記載されている。

ところで、マルチビームを用いた光走査装置では、一つの同期検出素子にて複数の光束をそれぞれ検出する場合、複数の光束の副走査方向のピッチだけ光束の通過位置が広がることになり、温度などの環境変化や配置誤差などで光束の副走査方向の通過位置が変化した場合、外側の光束ほど同期検出素子の受光面から離れてしまい、誤検出のおそれがあった。同期検出素子の受光面を広げることが考えられるが、同期検出素子のコストアップを招来する。
特開平７−１１０４５１号公報 特開２００６−２５９５７４号公報 特開平１０−２１３７５７号公報

そこで、本発明の目的は、同期検出素子のコストアップを招来することなく、複数の光束であっても安定した同期検出信号を得ることのできる光走査装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、
複数の光束を同時に放射する光源と、該光源から放射された複数の光束を規制する単一の絞りと、前記光源から放射された複数の光束を主走査方向に偏向する偏向器と、該偏向器にて偏向された光束を被走査面上に結像する走査光学素子と、画像の主走査方向の書込み位置を検出するための同期検出素子と、を備えた光走査装置において、
前記絞りは、前記光源と前記偏向器との間に、前記同期検出素子へ至る光路での絞りの像が同期検出素子の近傍に位置するように配置されていること、
を特徴とする。

本発明に係る光走査装置では、同時に走査される複数の光束が通過する単一の絞りを、該絞りの像が同期検出素子の近傍に位置するように配置している。換言すれば、単一の絞りの共役像位置に同期検出素子を配置しているため、同時に走査される複数の光束はそれぞれの主光線が副走査方向に同じ位置（同じ高さ）で同期検出素子に入射する。それゆえ、光束の副走査方向の通過位置が変化した場合にあっても、各光束は同期検出素子の受光面に確実に入射することになり、誤検出のおそれは解消する。また、誤検出を防止するために、同期検出素子の受光面を必要以上に大きくする必要はなく、コストアップを招来することはない。

本発明に係る光走査装置においては、単一の同期検出素子にて複数の光束を検出することができる。同期検出素子に入射する光束は主走査方向の径が副走査方向の径よりも小さいことが好ましい。光束は主走査方向への走査によって同期検出素子にて検出されるため、光束の主走査方向の径は小さいことが好ましい。光束の副走査方向の径は大きくても不都合を生じることはなく、むしろ、副走査方向の径を大きくした方が、各種光学素子のコストを削減できる。

また、光源は複数の発光点を有する単一のＬＤアレイであってもよい。さらに、同期検出素子は画像の主走査方向の書込み開始位置又は書込み終了位置の少なくともいずれか一方を検出すればよい。

以下、本発明に係る光走査装置の実施例について添付図面を参照して説明する。

図１は、本発明に係る光走査装置の一実施例の概略構成を平面的に示し、図２は光路の副走査方向の断面を示す。この光走査装置は、光源ユニット１と、ポリゴンミラー１０と、第１及び第２ウインドウガラス１１，１２と、第１、第２及び第３走査レンズ１５，１６，１７と、第３ウインドウガラス１３とを備え、これらをハウジング（図示せず）に収容したものである。光源ユニット１はＬＤ（レーザダイオード）アレイ２とコリメータレンズ３と絞り４とシリンドリカルレンズ５とで構成されている。さらに、画像の主走査方向Ｙの書込み位置（本実施例では書込み開始位置）を検出するための同期検出手段２０を備えている。

ＬＤアレイ２は、複数の光束を同時に放射するタイプが用いられ、例えば、四つの光束を放射するものでは、図３に示すように、それぞれの発光点２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄは、副走査方向Ｚに対して所定の角度θをもって配置されている。ＬＤアレイ２から放射された光束（拡散光）は、コリメータレンズ３で集光され、各光束に共通の絞り４を通過し、シリンドリカルレンズ５を経て、ポリゴンミラー１０に入射する。これらの光束はポリゴンミラー１０の回転に基づいて七つの反射面によって等角速度で主走査方向Ｙに偏向され、走査レンズ１５，１６，１７にて感光体ドラム４０上に結像し、等速走査される。

同期検出手段２０は、折返しミラー２１と集光レンズ２２と光センサ（光電変換素子）２３とで構成されている。走査レンズ１５，１６を透過した光束の一部はミラー２１で折り返され、集光レンズ２２を経て光センサ２３で受光され、画像書込み開始位置が検出される。

また、本実施例において、同期検出手段２０を構成する集光レンズ２２は、副走査方向Ｚにパワーを持ち、光センサ２３の受光面２３ａ上で光束を集光させる作用を有している。

光センサ２３に入射する複数の光束Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄは、従来では、図４（Ａ）に示すように、副走査方向Ｚに所定のピッチで広がっている。光センサ２３の受光面２３ａにおいては、光束が副走査方向Ｚに広がっているため、光路の余裕はＤ１であって狭く、環境温度の変化などで光束が副走査方向Ｚにずれると、誤検出のおそれがあった。

本実施例において、図２に示すように、絞り４は、ＬＤアレイ２とポリゴンミラー１０との間に、光センサ２３へ至る光路での絞り４の像４ａが光センサ２３の近傍、好ましくは受光面２３ａ上に位置するように配置されている。

物面（光源）から出射された各光束は絞り４を通過する。絞り４は各光束に共通に配置され、各光束の主光線は絞り４の中心を通過する。絞り４を通過した各光束はポリゴンミラー１０で主走査方向Ｙに偏向され、前述のごとく、折返しミラー２１、集光レンズ２２を経て光センサ２３の受光面２３ａ上を主走査方向Ｙに走査する。この場合、光センサ２３の受光面２３ａ上に絞り４の像４ａが位置するように絞り４が配置されているため、図４（Ｂ）に示すように、各光束Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄは主走査方向Ｙに一直線上に揃って受光面２３ａに入射する。それゆえ、受光面２３ａが従来と同じ寸法であっても光路にＤ２の余裕を生じる。仮に、環境温度の変化などで光束が副走査方向Ｚに多少ずれたとしても、誤検出のおそれはない。

なお、同期検出には一つの光束の入射タイミングを検出してもよく、あるいは、各光束それぞれの入射タイミングを検出してもよい。

図５に絞り４の位置（絞り４とシリンドリカルレンズ５との距離）に対する光センサ２３の受光面２３ａの中心からの高さを示す。ここでは、ＬＤアレイ２から１６本の光束（Ｂ１〜Ｂ１６）が放射される場合を示している。全ての光束が副走査方向Ｚにおいて一致するのは、シリンドリカルレンズ５の面から８８．４ｍｍ離れた位置であり、この位置に絞り４を配置することにより、絞り４の像４ａも副走査方向Ｚにおいて高さが一致する。従って、この位置に光センサ２３の受光面２３ａを配置することで、図４（Ｂ）に示したように、各光束が主走査方向Ｙに一直線上に揃って受光面２３ａに入射することになる。

なお、絞り４はＬＤアレイ２とポリゴンミラー１０との間に、各光束が副走査方向Ｚで揃う位置に配置することが望ましい。但し、各光学素子の配置などの制約によって、絞り４を各光束が副走査方向Ｚで揃う位置の近傍に配置しても、実質的に前記同様の効果を得ることができる。

本実施例において、光センサ２３の受光面２３ａ上での各光束の大きさは、主走査方向Ｙに４６μｍ、副走査方向Ｚに３２９μｍとされている。光束の主走査方向Ｙの径は、同期検出信号を主走査方向Ｙの変化で取得するため、受光面２３ａの幅寸法との関係から規定され、比較的小さい数値になる。しかし、副走査方向Ｚの径は、主走査方向の径より大きくても不都合を生じることはなく、むしろ、副走査方向Ｚの径を大きくしたほうが、各種光学素子のコストを削減できる。

ここで、本実施例における光学系の構成データを表１及び表２に示す。また、第１１面（第１走査レンズ１５の第１面）の自由曲面係数データを表３に示し、第１２面（第１走査レンズ１５の第２面）の自由曲面係数データを表４に示し、第１５面（第３走査レンズ１７の第１面）の自由曲面係数データを表５に示す。さらに、コリメータレンズ３の第２面の非球面係数データを表６に示す。自由曲面は式（１）に示す自由曲面式にて算出される。また、非球面は式（２）に示す軸対称非球面式にて算出される。

（他の実施例）
なお、本発明に係る光走査装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

特に、光源ユニットの構成や走査レンズの構成、形状などは任意である。光源としては、前記実施例に示した複数の発光点を有するアレイ状のもの以外に、一つの発光点を有するレーザダイオードを複数個配置したものであってもよい。

本発明に係る光走査装置の概略構成を示す平面図である。 同期検出用光路の副走査方向断面を示す光路図である。 四つの発光点を有するＬＤアレイを示す斜視図である。 同期検出用光センサの受光面上を通過する光束を示す説明図であり、（Ａ）は従来例を示し、（Ｂ）は本発明例を示す。 絞りの位置に対して光束が同期検出用光センサを通過する高さを示すグラフである。

符号の説明

１…光源ユニット
２…ＬＤアレイ
４…絞り
１０…ポリゴンミラー
１５，１６，１７…走査レンズ
２０…同期検出手段
２３…光センサ
４０…感光体ドラム（被走査面）
Ｂａ，Ｂｂ，Ｂｃ，Ｂｄ…光束
Ｘ…光軸方向
Ｙ…主走査方向
Ｚ…副走査方向

Claims (5)

1. 複数の光束を同時に放射する光源と、該光源から放射された複数の光束を規制する単一の絞りと、前記光源から放射された複数の光束を主走査方向に偏向する偏向器と、該偏向器にて偏向された光束を被走査面上に結像する走査光学素子と、画像の主走査方向の書込み位置を検出するための同期検出素子と、を備えた光走査装置において、
   前記絞りは、前記光源と前記偏向器との間に、前記同期検出素子へ至る光路での絞りの像が同期検出素子の近傍に位置するように配置されていること、
   を特徴とする光走査装置。
2. 単一の同期検出素子にて複数の光束を検出することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記同期検出素子に入射する光束は主走査方向の径が副走査方向の径よりも小さいことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記光源は複数の発光点を有する単一のＬＤアレイからなることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記同期検出素子は画像の主走査方向の書込み開始位置及び／又は書込み終了位置を検出することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載の光走査装置。

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