JP2009145569A - 走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents

走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】 各走査ユニット間での書き出し位置ずれの少ない、高品位な画像を得ることができる走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置を得ること。
【解決手段】 複数の光源手段と、単一の偏向手段と、複数の光源手段毎に設けた複数の入射光学系と、被走査面上において、光束の書き出しタイミングを制御する少なくとも１つの同期検出用光学系とを有し、同期検出用光学系は、同期検出素子と、少なくとも１つの光路変更手段と、少なくとも１つの同期検出用光学素子とを有し、被走査面上の書き出しタイミングを制御しており、同期検出素子は、光源手段に対して、偏向手段を挟み対向側に位置する他の光源手段の回路基板の上に一体的に取り付けられており、少なくとも１つの同期検出用光学素子と、同期検出素子は、偏向手段の偏向軸から結像光学系の光軸に下ろした垂線上の直線を挟んで配設されていること。
【選択図】 図１

Description

本発明は走査光学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。
従来よりレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の走査光学装置においては画像信号に応じて光源手段から光変調され出射した光束(ビーム）を、回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る偏向手段により周期的に偏向させている。そして偏向された光束をｆθ特性を有する結像光学系によって感光性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状に集束させ、その面上を光走査して画像記録を行っている。
上記の走査光学装置においては感光ドラム面上を光スポットで走査する前に前記感光ドラム面上における画像形成を開始するタイミングを調整するために、光検出器としての同期検出用センサ−（同期検出素子）が設けられている。
この同期検出用センサ−は偏向手段で偏向走査された光束の一部である同期検出用光束を受光する。そしてこの同期検出用センサ−の出力信号から同期検出用信号を検出し、この同期検出用信号に基づいて感光ドラム面における画像記録の開始タイミングを調整している。
近年、装置全体の小型化の要求に応える形の１つとして、１つの光偏向器の異なる２つの偏向面に光束を入射させ、同時に複数の光束を偏向走査させて複数の感光ドラム面上を光走査する構成の走査光学装置が種々と提案されている（特許文献１参照）。
この走査光学装置では、従来１つの光束に１つ必要であった光偏向器の個数を装置全体で半減させることができ、装置全体の小型化を図ることができる。
また、上記の走査光学装置において、更なる小型化を図るために、同期検出素子と光源手段とを同一の基板上に一体的に取り付ける手法も種々と提案されている（特許文献２，３参照）。
図１４は特許文献３で開示されている従来の走査光学装置の要部概略図である。
同図の走査光学装置では、光学箱２００内において、複数の独立したレーザ発光器１２１，１２２、単一の光偏向器１４０、そして単一の同期検出素子１７１等を有している。
同図において、レーザ発光器１２１から発せられる光束は、反射ミラー１５６、光偏向器１４０、そして反射ミラー１６３を介して、同期検出用光学系１６４により、共通の同期検出素子１７１上に導光される。一方、他方のレーザ発光器１２２から発せられる光束は、反射ミラー１５５、光偏向器１４０、そして再度反射ミラー１５５を介して、同期検出用光学系１６１により、共通の同期検出素子１７１上に導光される。そして同期検出素子１７１により、各々のレーザ発光器１２１，１２２から発せられる光束を独立に検出して、光束の書き出しタイミングを制御している。
尚、同図において、１５１，１６２は各々ｆθ特性を有する結像光学系である。
同図においては、１つの光偏向器１４０の異なる２つの偏向面に光束を入射させる構成としたことで装置全体を小型化することができる。且つ、同期検出素子１７１とレーザ発光器１２２が同一の基板に取り付けたことで、部品共通化による更なる小型化が可能となっている。
特開２００２−０５５２９２号公報 特開２００３−２２２８１２号公報 特開２００５−０１７６８０号公報
電子写真プロセスを有する画像形成装置（印字装置）に要求される画像品質も年々高度なものとなってきており、特にカラー複写機では色ずれが画像品質上、重要な問題となる。
この色ずれの原因の一つに、各色の書き出し位置ずれがある。これは装置内での部品取り付け誤差、或いは部品取り付け先である筐体自体の形状誤差等に起因したものであり、結果として各色の書き出しタイミングが相対的にずれてしまうため、各色の書き出し位置もずれる。
この書き出し位置のずれ量を小さくするには、同期検出用光学系の焦点距離を長くして、同期検出誤差が結像光学系に及ぼす影響（敏感度）を小さくする方法が有用である。
しかしながら、従来における走査光学装置においては、同期検出精度に関して十分に考慮がなされていなかった。
本発明は各走査ユニット間での書き出し位置ずれの少ない高品位な画像を得ることができる走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
請求項１の発明の走査光学装置は、
複数の光源手段と、
前記複数の光源手段から出射される複数の光束を各々異なる偏向面により偏向走査する単一の偏向手段と、
前記複数の光源手段から出射される複数の光束を、前記単一の偏向手段に導光する前記複数の光源手段毎に設けた複数の入射光学系と、
前記単一の偏向手段の異なる偏向面により偏向走査された複数の光束の各光路上に配設され、前記複数の光束を各々互いに異なった複数の被走査面上に結像させる複数の結像光学系と、
前記被走査面上における光束の書き出しタイミングを決定するための少なくとも１つの同期検出用光学系と、を有する走査光学装置において、
前記同期検出用光学系は、前記単一の偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を検出する同期検出素子と、
前記単一の偏向手段と前記結像光学系の中で前記偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子との間に配設され、前記被走査面上における有効画像領域外の光束の光路を変更して前記同期検出素子に導光する少なくとも１つの光路変更手段と、
前記少なくとも１つの光路変更手段と前記同期検出素子との間に配設され、少なくとも主走査方向に屈折力を持つ少なくとも１つの同期検出用光学素子と、を有し、
前記同期検出素子からの信号を用いて、前記被走査面上における光束の書き出しタイミングを制御しており、
主走査断面内において、前記同期検出素子は、同期検出に用いる光束を出射する光源手段に対して、前記偏向手段を挟み対向側に位置する他の光源手段の回路基板の上に一体的に取り付けられており、
前記単一の偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を検出する前記少なくとも１つの同期検出用光学素子と、前記同期検出素子は、前記偏向手段の偏向軸から前記結像光学系の光軸に下ろした垂線上の直線を挟んで配設されていることを特徴としている。
請求項２の発明の走査光学装置は、
複数の光源手段と、
前記複数の光源手段から出射される複数の光束を各々異なる偏向面により偏向走査する単一の偏向手段と、
前記複数の光源手段から出射される複数の光束を、前記単一の偏向手段に導光する前記複数の光源手段毎に設けた複数の入射光学系と、
前記単一の偏向手段の異なる偏向面により偏向走査された複数の光束の各光路上に配設され、前記複数の光束を各々互いに異なった複数の被走査面上に結像させる複数の結像光学系と、
前記被走査面上における光束の書き出しタイミングを決定するための少なくとも１つの同期検出用光学系と、を有する走査光学装置において、
前記同期検出用光学系は、前記単一の偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を検出する同期検出素子と、
前記単一の偏向手段と前記結像光学系の中で前記偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子との間に配設され、前記被走査面上における有効画像領域外の光束の光路を変更して前記同期検出素子に導光する少なくとも１つの光路変更手段と、
前記少なくとも１つの光路変更手段と前記同期検出素子との間に配設され、少なくとも主走査方向に屈折力を持つ少なくとも１つの同期検出用光学素子と、を有し、
前記同期検出素子からの信号を用いて、前記被走査面上における光束の書き出しタイミングを制御しており、
主走査断面内において、前記同期検出素子は、同期検出に用いる光束を出射する光源手段に対して、前記偏向手段を挟み対向側に位置する他の光源手段の回路基板の上に一体的に取り付けられており、
主走査断面内において、前記少なくとも１つの光路変更手段で光路変更された同期検出用の光束は、前記偏向手段の偏向軸から前記結像光学系の光軸に下ろした垂線の延長線と交差しており、
前記同期検出を行う光源手段と、前記結像光学系の中で前記偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子の外形との最短距離をＬｇ、前記少なくとも１つの同期検出用光学素子の焦点距離をｆｂとしたとき、
０．６×Ｌｇ≦ｆｂ≦８．０×Ｌｇ
なる条件を満足することを特徴としている。
請求項３の発明の走査光学装置は、
複数の光源手段と、
前記複数の光源手段から出射される複数の光束を各々異なる偏向面により偏向走査する単一の偏向手段と、
前記複数の光源手段から出射される複数の光束を、前記単一の偏向手段に導光する前記複数の光源手段毎に設けた複数の入射光学系と、
前記単一の偏向手段の異なる偏向面により偏向走査された複数の光束の各光路上に配設され、前記複数の光束を各々互いに異なった複数の被走査面上に結像させる複数の結像光学系と、
前記被走査面上における光束の書き出しタイミングを決定するための少なくとも１つの同期検出用光学系と、を有する走査光学装置において、
前記同期検出用光学系は、前記単一の偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を検出する同期検出素子と、
前記結像光学系の中で前記偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子と前記少なくとも１つの前記被走査面との間に配設され、少なくとも１つの被走査面上における有効画像領域から外れた領域の光束の光路を変更して前記同期検出素子に導光する少なくとも１つの光路変更手段と、
前記少なくとも１つの光路変更手段と前記同期検出素子との間に配設され、少なくとも主走査方向に屈折力を持つ少なくとも１つの同期検出用光学素子と、を有し、
前記同期検出素子からの信号を用いて、前記被走査面上の書き出しタイミングを制御しており、
主走査断面内において、前記同期検出素子は、同期検出に用いる光束を出射する光源手段に対して、前記偏向手段を挟み対向側に位置する他の光源手段の回路基板の上に一体的に取り付けられており、
主走査断面内において、前記少なくとも１つの同期検出用光学素子と、前記同期検出素子は、前記偏向手段の偏向軸から前記結像光学系の光軸に下ろした垂線上の直線を挟んで配設されていることを特徴としている。
請求項４の発明の走査光学装置は、
複数の光源手段と、
前記複数の光源手段から出射される複数の光束を各々異なる偏向面により偏向走査する単一の偏向手段と、
前記複数の光源手段から出射される複数の光束を、前記単一の偏向手段に導光する前記複数の光源手段毎に設けた複数の入射光学系と、
前記単一の偏向手段の異なる偏向面により偏向走査された複数の光束の各光路上に配設され、前記複数の光束を各々互いに異なった複数の被走査面上に結像させる複数の結像光学系と、
前記被走査面上における光束の書き出しタイミングを決定するための少なくとも１つの同期検出用光学系と、を有する走査光学装置において、
前記同期検出用光学系は、前記単一の偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を検出する同期検出素子と、
前記結像光学系の中で前記偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子と前記少なくとも１つの前記被走査面との間に配設され、少なくとも１つの被走査面上における有効画像領域から外れた領域の光束の光路を変更して前記同期検出素子に導光する少なくとも１つの光路変更手段と、
前記少なくとも１つの光路変更手段と前記同期検出素子との間に配設され、少なくとも主走査方向に屈折力を持つ少なくとも１つの同期検出用光学素子と、を有し、
前記同期検出素子からの信号を用いて、前記被走査面上における光束の書き出しタイミングを制御しており、
主走査断面内において、前記同期検出素子は、同期検出に用いる光束を出射する光源手段に対して、前記偏向手段を挟み対向側に位置する他の光源手段の回路基板の上に一体的に取り付けられており、
主走査断面内において、前記少なくとも１つの光路変更手段で光路変更された同期検出用の光束は、前記偏向手段の偏向軸から前記結像光学系の光軸に下ろした垂線の延長線と交差しており、
前記同期検出を行う光源手段と、前記結像光学系の中で前記偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子の外形との最短距離をＬｇ、前記同期検出用光束が通過した全ての前記結像光学素子と前記同期検出用光学素子の合成焦点距離をｆｇとしたとき、
０．６×Ｌｇ≦ｆｇ≦８．０×Ｌｇ
なる条件を満足することを特徴としている。
請求項５の発明は請求項１乃至４のいずれか１項の発明において、
前記入射光学系の中心軸と、前記結像光学系の光軸との交点と、前記結像光学系の中で前記偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子における外形端部上の任意の１点とを結ぶ線分の中で、前記結像光学系の光軸との為す角度が最大となる線分を前記結像光学系の中心軸方向に分解した距離成分をＬ［ｍｍ］、主走査断面内において前記結像光学系の光軸に対して垂直となる方向に分解した距離成分をＨ［ｍｍ］、前記偏向手段により偏向走査された光束の主光線の中で、前記被走査面上で有効画像領域の端部位置に対応する主光線と前記結像光学系の光軸との為す角度をθ［ｄｅｇ］、及び前記同期検出素子上で同期検出を行うタイミングに対応する主光線と前記結像光学系の光軸との為す同期検出角をθｂ［ｄｅｇ］とするとき、
θ＜θｂ≦ｔａｎ−１（Ｈ／Ｌ）
なる条件を満足することを特徴としている。
請求項６の発明は請求項１乃至５のいずれか１項の発明において、
前記同期検出用光学系は、１つのみ配設されていることを特徴としている。
請求項７の発明は請求項１乃至６のいずれか１項の発明において、
前記複数の光源手段は、各々が複数の光束を出射するマルチビーム光源であることを特徴としている。
請求項８の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学装置で走査された光束によって前記感光体の上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している。
請求項９の発明の画像形成装置は、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の走査光学装置と、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走査光学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している。
請求項１０の発明のカラー画像形成装置は、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の走査光学装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴としている。
請求項１１の発明は請求項１０の発明において、
外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴としている。
本発明によれば各走査ユニット間での書き出し位置ずれの少ない高品位な画像を得ることができる走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。
以下、図面を用いて本発明の実施例を説明する。
本実施例の走査光学装置は、複数の光源手段と、複数の光源手段から出射される複数の光束を各々異なる偏向面により偏向走査する単一の偏向手段とを有している。さらに複数の光源手段から出射される複数の光束を、単一の偏向手段に導光する複数の光源手段毎に設けた複数の入射光学系を有している。
さらに単一の偏向手段の異なる偏向面により偏向走査された複数の光束の各光路上に配設され、前記複数の光束を各々互いに異なった複数の被走査面上に結像させる複数の結像光学系を有している。さらに被走査面上における光束の書き出しタイミングを決定するための少なくとも１つの同期検出用光学系を有している。
同期検出用光学系は、単一の偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を検出する同期検出素子を有している。さらに単一の偏向手段と結像光学系の中で偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子との間に配設され、被走査面上における有効画像領域外の光束の光路を変更して同期検出素子に導光する少なくとも１つの光路変更手段を有している。さらに少なくとも１つの光路変更手段と同期検出素子との間に配設され、少なくとも主走査方向に屈折力を持つ少なくとも１つの同期検出用光学素子とを有している。
このとき同期検出素子からの信号を用いて、被走査面上における光束の書き出しタイミングを制御している。
主走査断面内において、同期検出素子は、同期検出に用いる光束を出射する光源手段に対して、偏向手段を挟み対向側に位置する他の光源手段の回路基板の上に一体的に取り付けられている。また単一の偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を検出する少なくとも１つの同期検出用光学素子と、同期検出素子は、偏向手段の偏向軸から結像光学系の光軸に下ろした垂線上の直線を挟んで配設されている。
図１は本発明の実施例１の走査光学装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図２は副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
尚、以下の説明において、副走査方向（Ｚ方向）とは、偏向手段の回転軸と平行な方向である。主走査断面とは、副走査方向（偏向手段の回転軸と平行な方向）を法線とする断面である。主走査方向（Ｙ方向）とは、偏向手段で偏向走査される光束を主走査断面に投射した方向である。副走査断面とは、主走査方向を法線とする断面である。
図中、Ｓ１，Ｓ２は各々第１、第２の走査ユニット（以下、「ステーション」とも称す。）である。
本実施例における第１、第２の走査ユニットＳ１、Ｓ２の構成及び光学的作用はほぼ同一のため(後述する同期検出用ミラーの数が異なる。）、以下、第１の走査ユニットＳ１を中心に述べる。そして第２の走査ユニットＳ２の各部材のうち第１の走査ユニットＳ１と同じ部材については括弧を付して示す。
第１（第２）の走査ユニットＳ１（Ｓ２）は光源手段１ａ（１ｂ）、第１の光学素子３ａ（３ｂ）、第２の光学素子４ａ（４ｂ）、開口絞り２ａ（２ｂ）、偏向手段としての光偏向器５を有している。さらに第１（第２）の走査ユニットＳ１（Ｓ２）は光偏向器５からの光束を被走査面８ａ（８ｂ）にスポットを形成する結像光学系１５ａ（１５ｂ）を有している。
本実施例においては第１、第２の走査ユニットＳ１、Ｓ２が同一の光偏向器５を併用しており、かつ第１、第２の走査ユニットＳ１、Ｓ２は、前記光偏向器５の異なった偏向面５ａ，５ｂで偏向走査（偏向反射）した光束を用いている。
また、光源手段１ａ（１ｂ）は、光走査用の光束を出射するもので、半導体レーザや発光ダイオード等を光源とするものを好適に用いることができる。
第１の光学素子３ａ（３ｂ）は、光源手段１ａ（１ｂ）からの光束をカップリングして光源手段１ａ（１ｂ）から出射された光束を平行光束もしくは弱い収束性の光束あるいは、弱い発散性の光束に変換している。以下、第１の光学素子を「コリメータレンズ」と記す。
第２の光学素子４ａ（４ｂ）は、コリメータレンズ３ａ（３ｂ）によりカップリングされた光束を、副走査方向のみに屈折させる屈折力（パワー）を持つ。以下、第２の光学素子を「シリンドリカルレンズ」と記す。
開口絞り２ａ（２ｂ）は、シリンドリカルレンズ４ａ（４ｂ）から出射された光束のビーム形状を成形している。
尚、コリメータレンズ３ａ（３ｂ）、シリンドリカルレンズ４ａ（４ｂ）、開口絞り２ａ（２ｂ）等の各要素は入射光学系１８ａ（１８ｂ）の一要素を構成している。
光偏向器５は、例えば６面より成る回転多面鏡（ポリゴンミラー）であり、その外接円の半径が４０ｍｍのものを用いた。モータ等の駆動手段（不図示）により、一定速度で回転する。
本実施例においては、第１、第２の走査ユニットＳ１、Ｓ２がこの光偏向器５を併用しており、かつ第１、第２の走査ユニットＳ１、Ｓ２は、前記光偏向器５の異なった偏向面５ａ，５ｂで偏向走査した光束を用いている。
結像光学系１５ａ（１５ｂ）は結像光学素子としての第１の結像レンズ６ａ（６ｂ），と第２の結像レンズ７ａ（７ｂ）より成り、光偏向器５により偏向走査された光束を被走査面８ａ（８ｂ）上にスポット状に結像させている。また結像光学系１５ａ（１５ｂ）は副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａ（５ｂ）と被走査面８ａ（８ｂ）との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。第１の結像レンズ６ａ（６ｂ）と第２の結像レンズ７ａ（７ｂ）は各々設計自由度の高い非球面プラスチックレンズで構成されている。
１９ａ（１９ｂ）は第１（第２）の走査ユニットＳ１（Ｓ２）の同期検出手段（以下、「同期検出用光学系」と記す。）である。
同期検出用光学系１９ａ（１９ｂ）は、少なくとも主走査方向に屈折力を有する同期検出用光学素子（以下、「同期検出用レンズ」と記す。）９ａ（９ｂ）と、同期検出素子（以下、「同期検出用センサ」と記す。）１０ａ（１０ｂ）を有している。さらに、同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）の前方に配置したスリット（以下、「同期検出用スリット」と記す。）１１ａ（１１ｂ）を有している。さらに、被走査面８ａ（８ｂ）上における有効画像領域外の光束を同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）に導光する光路変更手段（以下、「同期検出用ミラー」と記す。）１３ａ（１３ｂ，１４ｂ）を有している。
１２ａ（１２ｂ）は、回路基板であり、光源手段１ａ（１ｂ）と、同期検出用光学系１９ｂ（１９ａ）の同期検出用センサ１０ｂ（１０ａ）とを、その基板１２ａ（１２ｂ）上に一体的に取り付けている。
本実施例における同期検出用光学系１９ａ（１９ｂ）は、同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）からの信号を用いて第１（第２）の走査ユニットＳ１（Ｓ２）の被走査面８ａ（８ｂ）への書き出し（同期検出）タイミングを決定(制御）している。
同期検出用光学系１９ａ（１９ｂ）の構成は、偏向面５ａ（５ｂ）で偏向走査された同期検出用の光束（以下、「同期検出用光束」と記す。）を同期検出用スリット１１ａ（１１ｂ）面上に結像させる。そして主走査断面内では同期検出用スリット１１ａ（１１ｂ）上を走査し、副走査断面上では偏向面５ａ（５ｂ）と同期検出用スリット１１ａ（１１ｂ）とが共役であるため、偏向面の面倒れ補償系となっている。同期検出用スリット１１ａ（１１ｂ）は端部がナイフエッジ状になっており、同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）上に入射するタイミングを計ることで画像の書き出し位置を決定している。また同期検出用光束は主走査方向、副走査方向共に同期検出用スリット１１ａ（１１ｂ）面上に結像しているため、同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）面上でのスポット径は、前記同期検出用スリット１１ａ（１１ｂ）面上の径より大きくなるようにしている。これにより、同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）の製造誤差による感度ムラやごみ等の付着物による感度ムラを拾いにくい構成としている。
本実施例においては、２つの走査ユニットＳ１，Ｓ２に対して２つの同期検出用センサ１０ａ、１０ｂが存在し、各走査ユニットＳ１，Ｓ２で同期検出タイミングを決定することができる。
また、２つの走査ユニットＳ１，Ｓ２は、光偏向器５に対して同一方向から光源手段１ａ（１ｂ）からの光束が入射するように構成されている。
尚、本実施例では２つの光源手段１ａ、１ｂを用いた場合を示したが、これに限らず、３つ以上の光源手段であっても良い。
また、光源手段１ａ（１ｂ）から出射された光束の主光線は結像光学系１５ａ（１５ｂ）の光軸Ｌａ（Ｌｂ）に対して７０°の角度を持って光偏向器５に入射している。
尚、光束の主光線とは、開口絞り２ａ（２ｂ）の中心を通過する光線をいう。
次に本実施例の走査光学装置の動作(光学的作用）について説明する。
本実施例においては、第１（第２）の走査ユニットＳ１（Ｓ２）において、画像情報に応じて光源手段１ａ（１ｂ）から光変調され出射した光束がコリメータレンズ３ａ（３ｂ）により平行光束もしくは弱い収束性の光束あるいは弱い発散性の光束に変換される。そして変換された光束は、シリンドリカルレンズ４ａ（４ｂ）に入射する。シリンドリカルレンズ４ａ（４ｂ）に入射した光束のうち、主走査断面内においてはそのままの状態で通過する。
一方、副走査断面内においては収束して、光偏向器５の偏向面５ａ（５ｂ）に線像（主走査方向に長手の線像）として結像する。そして光偏向器５の偏向面５ａ（５ｂ）で偏向走査された光束は結像光学系１５ａ（１５ｂ）により感光ドラム面８ａ（８ｂ）上にスポット状に結像される。そして光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、感光ドラム面８ａ（８ｂ）上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより、記録媒体である感光ドラム８ａ（８ｂ）上に画像記録を行っている。
このとき感光ドラム面８ａ（８ｂ）上を光走査する前に前記感光ドラム面８ａ（８ｂ）上の走査開始位置のタイミングを調整する。そのために光偏向器５の偏向面５ａ（５ｂ）で偏向走査される光束の一部（同期検出用光束）を同期検出用ミラー１３ａ（１３ｂ，１４ｂ）で折り返し、同期検出用レンズ９ａ（９ｂ）により同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）に導光している。同期検出用光束は被走査面８ａ（８ｂ）上で結像されたスポットが走査される方向Ｂに対して「上流側」、つまり画像書き始め側における、画像形成用の光束から外れた部分を同期検出用光束として用いている。
本実施例においては、第１の走査ユニットＳ１の光源手段１ａから出射された光束が、同期検出用ミラー１３ａを介して、光偏向器５に対して対向側に位置する第２の走査ユニットＳ２のレーザ基板１２ｂ上に配設された同期検出用センサ１０ａに導光される。
また、第２の走査ユニットＳ２においても第１の走査ユニットＳ１と同様である。つまり第２の走査ユニットＳ２の光源手段１ｂから出射された光束は、同期検出用ミラー１３ｂ，１４ｂを介して、光偏向器５に対して対向側に位置する第１の走査ユニットＳ１のレーザ基板１２ａ上に配設された同期検出用センサ１０ｂに導光される。
本実施例における同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）は、上述した如くレーザ基板１２ｂ（１２ａ）上に光源手段１ｂ（１ａ）と共に一体的に取り付けられている。
これにより、本実施例では、回路基板の部品点数の低減ができ、制御装置への配線手段をより少なく、小さな面積で出来るようになり、小型化が図れる。同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）とレーザ基板１２ｂ（１２ａ）の一体取り付けの副次的な影響として、配線の接続箇所が減り、ノイズの乗りにくい構成となることで、より信頼性を高まるメリットも存在する。
さらに、本実施例では、第１（第２）の走査ユニットＳ１（Ｓ２）の同期検出用光学系１９ａ（１９ｂ）において、同期検出用ミラー１３ａ（１３ｂ，１４ｂ）により偏向された同期検出用光束は、以下のように導光されている。つまり前記同期検出用光束は、光偏向器５の回転中心点(偏向軸）から結像光学系１５ａ（１５ｂ）の主走査断面における中心軸（光軸）Ｌａ（Ｌｂ）に下ろした垂線上の延長線Ｌ０（以下、「センターライン」と記す。）を交差する。さらに同期検出用光束は、光源手段１ａ（１ｂ）が取り付けられているレーザ基板１２ａ（１２ｂ）とは、光偏向器５を挟んで対向側に位置するレーザ基板１２ｂ（１２ａ）上の同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）に導光される。
その際、同期検出用光学系１９ａ（１９ｂ）において、同期検出用レンズ９ａ（９ｂ）と同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）は、センターラインＬ０を挟んで左右両側に配置されている。
このように、同期検出用光学系１９ａ（１９ｂ）は、センターラインＬ０を跨いで対向側の第２(第１）の走査ユニットＳ２（Ｓ１）のレーザ基板１２ｂ（１２ａ）上の同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）に同期検出用光束を導光している。これにより対向側ではない第１(第２）の走査ユニットＳ１（Ｓ２）のレーザ基板１２ａ（１２ｂ）上に導光させる場合より同期検出用ミラー１３ａ（１３ｂ，１４ｂ）以降の光路長を増加させることができる。これにより同期検出用レンズ９ａ（９ｂ）の第２面(出射面）の面頂点と同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）が、センターラインＬ０を挟んで左右両側に配置でき、結果として同期検出用光学系１９ａ（１９ｂ）の焦点距離をより長くすることができる。
同期検出用光学系１９ａ（１９ｂ）の焦点距離を長くすることは、つまり同期検出用光学系１９ａ（１９ｂ）の検出誤差がもたらす結像光学系１５ａ（１５ｂ）への影響（敏感度）を小さくできることである。その結果、各走査ユニットＳ１、Ｓ２間での書き出し位置ずれの少ない、高品位な画像を得ることができる。
また、本実施例においては、同期検出用光束がセンターラインＬ０を越えて対向側の走査ユニットのレーザ基板上にある同期検出用センサに到達する過程において、同期検出用光束がセンターラインＬ０を越えるタイミングは、以下のように設定している。つまり同期検出用光束がセンターラインＬ０を越えるタイミングは、光偏向器５により偏向走査された後側のタイミングとしている。
このような構成にすることで、特許文献３で提案されている光源手段と光偏向器との間に位置する反射光学素子を設けることなく、対向側の走査ユニットのレーザ基板上にある同期検出用センサに導光することができる。
光学素子の部品点数を減らすことのメリットには、取り付け誤差として加わってしまう要因を減らせることが考えられ、結果として各走査ユニットＳ１、Ｓ２間での照射位置ずれ（色ずれ）を減少させることが出来る。
図３に本実施例における同期検出用光学系の要部概略図を示す。図３においては、煩雑を避けるため、光源手段１ａから出射される同期検出用光束のみを示し、第２の走査ユニットＳ２側の同期検出用光束は省略している。
このとき、同期検出用光学系１９ａの検出誤差による結像光学系への影響を小さくするためには、以下の条件式(1)を満たすことが望ましい。つまり光源手段１ａと結像レンズ６ａの外形端部を結ぶ線分の中で最短となる距離（最短距離）をＬｇ、同期検出用レンズ９ａの主走査方向の焦点距離をｆｂとするとき、
０．６×Ｌｇ≦ｆｂ≦８．０×Ｌｇ ‥‥‥(1)
なる条件を満たすことが良い。
上記条件式(1)において下限値は、同期検出用光学系の検出誤差による結像光学系への敏感度が高くなり過ぎないための条件(数値規定）である。一方、条件式(1)において上限値は、走査ユニットの筐体が大きくなり過ぎない現実的な条件(数値規定）である。
本実施例における光源手段１ａ（１ｂ）と結像レンズ６ａ（６ｂ）の外形端部を結ぶ線分の中で最短となる距離Ｌｇ、同期検出用レンズ９ａ（９ｂ）の主走査方向の焦点距離ｆｂは、それぞれ
ｆｂ＝９０ｍｍ
Ｌｇ＝８９ｍｍ
である。これは条件式（1）を満足している。
さらに望ましくは上記条件式（1）を次の如く設定するのが良い。
０．８×Ｌｇ≦ｆｂ≦７．０×Ｌｇ ‥‥‥(1a)
また近年、レンズ成形安定性の向上を目的として、結像レンズの主走査断面内における結像光学系の光軸に対して垂直な方向（以下「結像レンズ長手方向」と記す。）に長くする設計が行われている。その影響として、入射光学系の中心軸（光軸）と結像光学系の光軸との為す角が（以下、「入射角」と記す。）６０度〜７０度といった鋭角の場合は、入射光学系の光束と同期検出用光束及び結像レンズが共に配置上、干渉しやすい条件にある。
このときの同期検出用光学系として考えられる２つのパターンを図４Ａ、図４Ｂに各々示す。尚、図４Ａ、図４Ｂにおいて、何れも煩雑を避けるため、光源手段１ａから出射される同期検出用光束のみを示し、第２の走査ユニットＳ２側の同期検出用光束は省略している。
図４Ｂは、光偏向器５により偏向走査された同期検出用光束が結像レンズ６ａには触れずに通過するパターンである。これは入射光学系の中心軸と結像光学系の光軸との交点（軸上偏向点）Ｐと結像レンズ６ａの外形端部上を結ぶ線分の中で、結像光学系の光軸との為す角度が最大となる線分を結像光学系の中心軸方向（光軸方向）に分解した距離成分をＬ（ｍｍ）とする。さらに結像レンズ長手方向に分解した距離成分をＨ（ｍｍ）、入射角をα（ｄｅｇ）とする。さらに光偏向器５によって偏向走査された光束の中で、同期検出素子上（同期検出用センサ上）で同期検出を行うタイミングに対応する同期検出用光束の主光線と結像レンズの光軸との為す同期検出角をθｂ（ｄｅｇ）とする。そのとき、以下の関係式と同義となる。
ｔａｎ−１（Ｈ／Ｌ）≦θｂ≦α
しかしながら、この場合は図４Ｂからも判るように、同期検出用光束は開口絞り２ａのような他部材と干渉し易く、配置自由度が小さくなってしまうデメリットが存在する。また、この傾向は結像レンズ６ａを長手方向に伸ばすにつれ顕著となり、結像レンズ６ａの成形安定性と配置自由度の両立が困難となる。
一方、もう一つのパターンとして、光偏向器５により偏向走査された同期検出用光束が結像レンズ６ａに触れる、もしくは触れる方向で進み同期検出用ミラー１３ａで折り返されるパターンである。
この構成にすれば、開口絞り２ａのような他部材との干渉も少ないため、本実施例では、この構成を取る事としている。図４Ａは、この構成における同期検出用光学系の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。
図４Ａにおいて、光偏向器５により偏向走査された同期検出用光束の主光線を延長すると、結像レンズ６ａに当たる配置関係にある。これは光偏向器５によって偏向走査された光束の中で、有効画像領域の端部位置に対応する主光線と結像レンズ６ａの光軸Ｌａとの為す角度をθ（ｄｅｇ）（不図示）とすれば、以下の条件式(2)と同義となる。
θ＜θｂ≦ｔａｎ−１（Ｈ／Ｌ） ‥‥‥(2)
本実施例においては、条件式(2)の各パラメータの値を、それぞれ
θ＝３９ｄｅｇ
θｂ＝５４ｄｅｇ
Ｌ＝２５．５ｍｍ
Ｈ＝４０．７ｍｍ
としている。これは上記条件式(2)を満足する。
これにより本実施例では、開口絞りのような他部材との干渉も少なく、また結像レンズの成形安定性と配置自由度の両立を良好に維持することができる。
本実施例においては２色の画像形成装置に用いる場合には、本装置を１つだけ用いれば良く、４色のカラー画像形成装置を用いる場合には、後述するように本装置を２つ用いて画像を形成すれば良い。
図５は本発明の走査光学装置を２つ用いたときのカラー画像形成装置の要部概略図である。同図において図1に示した要素と同一要素には同符番を付している。
図５においては、図１に示す走査光学装置を２組並列にして配置し、２つの光偏向器５により合計４本の走査線をそれぞれ感光ドラム８ａ、８ｂ、８ｃ，８ｄ面上に形成している。
図５において、Ｍ１，Ｍ２は各々第１、第２の走査光学装置である。そして第１、第２の走査光学装置Ｍ１，Ｍ２の構成及び光学的作用は同一のため、以下、第１の走査光学装置Ｍ１を中心に述べる。そして第２の走査光学装置Ｍ２の各部材のうち第１の走査光学装置Ｍ１と同じ部材については括弧を付して示す。
同図においては、ポリゴンミラー（光偏向器）５で偏向走査されて第１の結像レンズ６ａ、６ｂ（６ｃ，６ｄ）を通過した後の２つの光束を、第１の反射ミラー１６ａ，１６ｂ（１６ｃ，１６ｄ）に対し入射角を７度で入射させる。その後、第２の結像レンズ７ａ，７ｂ（７ｃ，７ｄ）を介し、第２の反射ミラー１７ａ（１７ｃ）に対し入射角を４２度、第３の反射ミラー１７ｂ（１７ｄ）に対しては入射角を６２度で入射させ、対応する感光ドラム８ａ、８ｂ（８ｃ，８ｄ）面上に導光している。
このように図５においては、上記の如く走査光学装置Ｍ１，Ｍ２を２組並列にして配置し、２つの光偏向器５により合計４本の走査線をそれぞれ感光ドラム８ａ、８ｂ、８ｃ，８ｄ面上に形成し、カラー画像情報の記録を行なっている。
また、本実施例においては、第１、第２の走査ユニットＳ１、Ｓ２のシリンドリカルレンズ４ａ、４ｂを各々独立に設けたが、これに限らず、例えばプラスチックモールド等で一体的に成形しても良い。また、第１（第２）の走査ユニットＳ１（Ｓ２）においてはコリメータレンズ３ａ（３ｂ）とシリンドリカルレンズ４ａ（４ｂ）等を用いずに光源手段１ａ（１ｂ）からの光束を直接開口絞り２ａ（２ｂ）を通過させて回転多面体より成る光偏向器５に導光しても良い。また、本実施例では結像光学系１５ａ（１５ｂ）を２枚の結像レンズより構成したが、１枚或いは３枚以上のレンズより構成しても良い。また、本実施例においてはポリゴンミラーの偏向面数が６面の場合について説明したが、これに限らず、偏向面数が３面以上の場合（例えば４面、５面、７面等）であっても同様の効果を得ることができる。
また本実施例においては同期検出用光学素子を主走査方向にパワーを持つレンズより構成したが、副走査方向にもパワーを持つレンズより構成しても良い。また同期検出用光学素子は1枚のレンズに限らず、複数枚のレンズより構成しても良い。
尚、本実施例における偏向手段５はポリゴンミラー（回転多面鏡）を用いたが、偏向面が軸を回動軸として往復運動することにより、光束を被走査面へ向け偏向走査（偏向反射）する、両面に鏡面部を有した往復型の偏向素子を用いても良い。
さらに、本実施例においては、入射光束を同一の方向から隣接していない偏向面に対して入射させたが、これに限らず、入射方向が異なる場合や隣接する偏向面に対して入射させる場合であっても同様の効果を得ることができる。
また、本実施例においては、光偏向器を時計回りで回転させているが、これに限らず、反時計回りでも同様の効果を得ることができる。但し、その際も同期検出用光束は被走査面上で結像されたスポットが走査される方向Ｂに対して上流側、つまり画像書き始め側における、画像形成用の光束から外れた部分を同期検出用光束として用いる必要がある。
このように本実施例は上述した如く装置全体の小型化に有利である、異なる２面の偏向面を利用した走査光学装置において、小型化の特徴を活かしたまま、同期検出誤差がもたらす結像光学系への影響（敏感度）が小さな構成とすることができる。これにより各走査ユニット間での書き出し位置ずれの少ない、高品位な画像を得ることができる。
図６は本発明の実施例２における走査光学装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
尚、第１（第２）の走査ユニットＳ１（Ｓ２）の構成及び光学的作用は同一のため、以下、第１の走査ユニットＳ１を中心に述べる。そして第２の走査ユニットＳ２の各部材のうち第１の走査ユニットＳ１と同じ部材については括弧を付して示す。
本実施例において前述の実施例１と異なる点は、第１の結像レンズ６ａ（６ｂ）と被走査面８ａ（８ｂ）との間に同期検出用ミラー１３ａ（１３ｂ，１４ｂ）を配置したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
つまり本実施例では、光偏向器５の偏向面５ａ（５ｂ）で偏向走査される同期検出用光束が結像レンズ６ａ（６ｂ）の走査有効領域外を通過する。その後、同期検出用光束は、同期検出用ミラー１３ａ（１３ｂ，１４ｂ）を介して対向側の第２(第１）の走査ユニットＳ２（Ｓ１）のレーザ基板１２ｂ（１２ａ）上の同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）に導光される。
本実施例においては、同期検出用スリット１１ａ（１１ｂ）が被走査面８ａ（８ｂ）と光学的に等価な位置に配置されている。また、このとき同期検出用光学系１９ａ（１９ｂ）の検出誤差による結像光学系１５ａ（１５ｂ）への影響を小さくするためには、以下の条件式(3)を満たすことが望ましい。つまり光源手段１ａ（１ｂ）と結像レンズ６ａ（６ｂ）の外形端部を結ぶ線分の中で最短となる距離をＬｇ、結像レンズ６ａ（６ｂ）と同期検出用レンズ９ａ（９ｂ）の両者に関しての主走査方向の合成焦点距離をｆｇとするとき、
０．６×Ｌｇ≦ｆｇ≦８．０×Ｌｇ ‥‥‥(3)
なる条件を満たすことが良い。
上記条件式(3)において下限値は、同期検出用光学系の検出誤差による結像光学系への敏感度が高くなり過ぎないための条件(数値規定）である。一方、条件式(3)において上限値は、走査ユニットの筐体が大きくなり過ぎない現実的な条件(数値規定）である。
ここでの合成焦点距離ｆｇの求め方を以下に示す。なお、簡便のため第1の走査ユニットＳ１の同期検出用光学系１９ａのみで説明する。
第１の走査ユニットＳ１において、光偏向器５から偏向走査された同期検出用光束が結像レンズ６ａを通過して、同期検出用ミラー１３ａで同期検出用センサ１０ａに向かって反射される概略図を図７ａに示す。
図７ａにおいて、点Ｃは同期検出用スリット(不図示）のナイフエッジ部と同期検出用レンズ９ａの中心を結ぶ直線Ｌ１（同期検出用ミラー１３ａで反射後の同期検出用光束の主光線）と同期検出用ミラー１３ａ面との交点とする。
さらに、直線Ｌ１を同期検出用ミラー１３ａ面で反射させて作られる直線をＬ２とする。そのとき、直線Ｌ２上での任意の点のうち、結像レンズ６ａの第１面６ａ１に対しての結像レンズ６ａの光軸方向の距離Ｄ１と第２面６ａ２に対しての結像レンズ６ａの光軸方向の距離Ｄ２の関係が以下の関係を満たす点をＤとする。
Ｄ１＝Ｄ２
さらに図７ｂに示す通り、点Ｄと軸上偏向点Ｏを結ぶ線分と結像レンズ６ａの第１面６ａ１との交点を点Ｅ、点Ｄと点Ｃと結ぶ線分と結像レンズ６ａの第２面６ａ２との交点を点Ｆとおく。
本実施例における合成焦点距離の求める上では、同期検出用光束の主光線は便宜上、軸上偏向点である点Ｏから点Ｅ、点Ｄ、点Ｆ、点Ｃの順に同期検出用ミラー１３ａに導光されるものとする。
また、同期検出用光束の主光線と結像レンズ６ａの第１面６ａ１との交点である点Ｅ上での、主走査方向の曲率半径の求め方を以下に示す。
図７ｃは主走査方向の曲率半径の求め方を示す概略図である。図７ｃにおいて、点Ｅを中心として、結像レンズ６ａの長手方向（Ｙ軸方向）に０．５ｍｍ刻みでプラス方向とマイナス方向に各々５点ずつ、レンズ面に沿わせる形で点をプロットする。この計１１点からなる点列を点列Ｇとおく。
そこで、点列Ｇを以下の２次関数により多項式近似する（図７ｄを参照）。
Ｘ＝αＹ２＋βＹ＋γ
上記のように、点列Ｇを多項式近似できれば、点Ｅの主走査断面における局所的な曲率半径ｒ１は以下の式により求まる。
また上述と同様に、結像レンズ６ａの第２面６ａ２上の主光線の通過点である点Ｆ周りの点列もプロットし、多項式近似を導入することで点Ｆの主走査断面における局所的な曲率半径ｒ２も求まる。
このとき、同期検出用光束が通過する領域での結像レンズ６ａの主走査方向の焦点距離ｆｓは近軸理論より以下のように求められる。尚、ここで、結像レンズ６ａの材料の屈折率をＮ、点Ｅと点Ｆが結ぶ線分の距離を｜ＥＦ｜とした。
さらに、同期検出用ミラー１３ａで反射後の同期検出用光束の主光線Ｌ１と同期検出用レンズ９ａの第１面９ａ１との交点を点Ｈとおくと、本実施例における結像レンズ６ａと同期検出用レンズ９ａの合成焦点距離ｆｇは以下の式で求められる。
尚、本実施例における光学系の各要素の配置及び光学特性に関する各パラメータの数値は以下の通りである。
ｒ１＝−１２０ｍｍ
ｒ２＝−６０ｍｍ
Ｎ＝１．５３１
｜ＥＦ｜＝６ｍｍ
｜ＦＣ｜＝３０ｍｍ
｜ＣＨ｜＝６５ｍｍ
ｆｂ＝９０ｍｍ
Ｌｇ＝８９ｍｍ
以上より、結像レンズ６ａと同期検出用レンズ９ａの主走査方向の合成焦点距離ｆｇは
ｆｇ＝９２．１
となる。これは条件式(3)を満足する。
また、対向側の第２の走査ユニットＳ２に数値に関しては、合成焦点距離ｆｇを規定する数式上での｜ＦＣ｜＋｜ＣＨ｜で表現されるレンズ間の光路長のみが２７０（ｍｍ）に変更される。その他の数値は上記の第１の走査ユニットＳ１の数値と同様である。
このとき、第２の走査ユニットＳ２において、結像レンズ６ｂと同期検出用レンズ９ｂの主走査方向の合成焦点距離ｆｇは
ｆｇ＝５１１．７
となる。これは条件式(3)を満足する。
さらに望ましくは上記条件式（3）を次の如く設定するのが良い。
０．８×Ｌｇ≦ｆｇ≦７．０×Ｌｇ ‥‥‥(3a)
また、前述の実施例1と同様に第１（第２）の走査ユニットＳ１（Ｓ２）において、同期検出用レンズ９ａ（９ｂ）の第２面９ａ２の面頂点と同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）は、センターラインＬ０を挟んだ位置で配置されている。
このように、本実施例の特有の利点としては、同期検出用光学系１９ａ（１９ｂ）の焦点距離が同期検出用レンズ９ａ（９ｂ）と結像レンズ６ａ（６ｂ）の合成焦点距離ｆｇになることにより、焦点距離を長くすることが可能となったことである。つまり、同期検出用光学系１９ａ（１９ｂ）の検出誤差による結像光学系１５ａ（１５ｂ）への影響（敏感度）を、実施例１に比べて更に小さくすることができる。
図８は本発明の実施例３における走査光学装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
本実施例において前述の実施例１と異なる点は、第１（第２）の走査ユニットＳ１（Ｓ２）のうち、一方のみの走査ユニットに同期検出用光学系を配設したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
つまり本実施例においては、第１の走査ユニットＳ１のみが、同期検出用光学系１９ａを有している。
尚、本実施例における光学系の各要素の配置及び光学特性に関する各パラメータの数値は前述の実施例１と同一である。
また、本実施例においては、第１の走査ユニットＳ１側に配した同期検出用光学系１９ａを用いて、同期検出を行っているが、これに限らず、第２の走査ユニットＳ２側にのみ同期検出用光学系１９ｂを配して同期検出を行っても良い。その場合は、書き出しタイミングの上流側で同期検出が行えるように、図１に示した同期検出用光学系１９ｂのように同期検出用ミラーを２枚配設すれば良い(図１参照）。
本実施例の利点は、前述の実施例１に比べて走査光学装置１つにつき、同期検出用光学系を１つ削減することにより、装置全体の簡素化を図ることができる。
図９は本発明の実施例４における走査光学装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
本実施例において前述の実施例２と異なる点は、第１（第２）の走査ユニットＳ１（Ｓ２）のうち、一方のみの走査ユニットに同期検出用光学系を配設したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
つまり本実施例においては、第１の走査ユニットＳ１のみが、同期検出用光学系１９ａを有している。
尚、本実施例における光学系の各要素の配置及び光学特性に関する各パラメータの数値は前述の実施例２と同一である。
また、本実施例においては、第１の走査ユニットＳ１側に配した同期検出用光学系１９ａを用いて、同期検出を行っているが、これに限らず、第２の走査ユニットＳ２側にのみ同期検出用光学系１９ｂを配して同期検出を行っても良い。その場合は、書き出しタイミングの上流側で同期検出が行えるように、図６に示した同期検出用光学系１９ｂのように同期検出用ミラーを２枚配設すれば良い(図６参照）。
本実施例の利点は、前述の実施例２に比べて走査光学装置１つにつき、同期検出用光学系を１つ削減することにより、装置全体の簡素化を図ることができる。
図１０は本発明の実施例５における走査光学装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
本実施例において前述の実施例１〜４と異なる点は、レーザ基板１２ｂ上に配設されている同期検出用センサ１０ａと光源手段１ｂの配置関係を変更した点である。その他の構成及び光学的作用は実施例１〜４と同様であり、これにより同様な効果を得ている
尚、図１０においては、煩雑を避けるため、光源手段１ａから出射される同期検出用光束のみを示し、第２の走査ユニットＳ２側の同期検出用光束は省略している。
つまり、本実施例においては、図１０に示す通り、同期検出用ミラー１３ａで反射された同期検出用光束が対向側の第２の走査ユニットＳ２の光源手段１ｂから出射された光束と交差し、同期検出用センサ１０ａに導光している。
このとき、光源手段１ｂとセンターラインＬ０までの結像光学系１５ａの光軸方向（Ｘ軸方向）の距離をＸ１、同期検出用センサ１０ａとセンターラインＬ０までの結像光学系１５ａの光軸方向（Ｘ軸方向）の距離をＸ２とする。そのとき、以下の条件式(4)を満たす。
Ｘ１＜Ｘ２ ‥‥‥(4)
尚、本実施例における距離Ｘ１、Ｘ２はそれぞれ
Ｘ１＝６１ｍｍ
Ｘ２＝８２ｍｍ
としている。これは上記条件式(4)を満足する。
本実施例の利点は、同期検出用レンズ９ａと同期検出用センサ１０ａの距離をより長く取ることが可能となり、結果として同期検出用光学系１９ａの検出誤差による結像光学系１５ａへの影響（敏感度）をより小さくすることができる。
尚、図示はしていないが、第２の走査ユニットＳ２における同期検出用センサと光源手段との配置関係も上述した第１の走査ユニットＳ１と同様である。
次に本発明の実施例６について説明する。
本実施例において前述の実施例１〜５と異なる点は、第１の走査ユニットＳ１に存在するレーザ基板１２ａと第２の走査ユニットＳ２に存在するレーザ基板１２ｂを一体化にして構成したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１〜５と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
つまり本実施例においては、第１の走査ユニットＳ１に存在するレーザ基板１２ａと第２の走査ユニットＳ２に存在するレーザ基板１２ｂを一体化にして構成することにより、部品点数の削減による装置全体の小型化及び簡素化を図っている。
図１１は本発明の実施例７における同期検出素子の受光面の要部断面図である。
本実施例において前述の実施例１〜６と異なる点は、同期検出用素子に２つの受光面から成る同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）を用いたこと、それに伴い同期検出用スリットを削減したことである。その他の構成及び光学的作用は実施例１〜６と同様であり、これにより同様な効果を得ている。
つまり本実施例では図１１に示すように同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）を２つの受光面Ｊ１，Ｊ２から構成しており、前記２つの受光面Ｊ１，Ｊ２は同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）上で同期検出用光束が走査される向きに並んでいる。
ここで本実施例の同期検出用センサ１０ａ（１０ｂ）における、同期検出タイミングを検出する方法を以下に示す。本実施例において、例えば同期検出用光束が図１１中で示す向きで走査された場合、同期検出用光束は初めに受光面Ｊ１に到達し、その後、受光面Ｊ２に到達する。従って、時系列で両者が取り込んだ光量を考えた時、受光面Ｊ１及び受光面Ｊ２で取り込み光量が等しくなるタイミングが必ず１点存在する。このタイミングを本実施例では同期検出タイミングとしている。
本実施例の利点は、同期検出用スリットを削減できることから、装置全体の小型化及び簡素化を図ることができる。また、同期検出用スリットを用いて同期検出する場合と比較すると、同期検出用タイミングは同期検出用光束の走査速度に依存せず決定できるため、より高精度に同期検出ができる。
尚、以上、各実施例１〜７においては光源手段を単一の発光部より構成したが、これに限らず、複数の発光部を有するマルチビーム半導体レーザー（マルチビーム光源）より構成しても、本発明は前述の実施例１〜７と同様に適用することができる。
マルチビーム光源を用いることの利点の１つには、騒音や振動の原因となる光偏向器を高速化することなく、印字の高速、高精細化に対応できることが挙げられる。
［画像形成装置］
図１２は、本発明の画像形成装置の実施例を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号１０４は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が入力する。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、画像データ（ドットデータ）Dｉに変換される。この画像データDｉは、実施例１〜７のいずれかに示した構成を有する光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット１００からは、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によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。
静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム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、前記光走査ユニット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、上記光ビーム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上に転写器にて転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図１２において右側）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された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図１２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。そして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１２においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの制御を行う。
本発明で使用される画像形成装置の記録密度は、特に限定されない。しかし、記録密度が高くなればなるほど、高画質が求められることを考えると、１２００ｄｐｉ以上の画像形成装置において本発明の実施例１〜３の構成はより効果を発揮する。
［カラー画像形成装置］
図１３は本発明の実施例１〜７を適用できるカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施例は、走査光学装置を２個並べ各々並行して像担持体である感光体ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。同図において、７０はカラー画像形成装置、２１，２３は各々実施例１〜７に示した何れかの構成を有する走査光学装置、５１，５２，５３，５４は各々像担持体としての感光体ドラム、３１，３２，３３，３４は各々現像器、６１は搬送ベルトである。尚、図１３においては現像器で現像されたトナー像を被転写材に定着させる定着器（不図示）とを有している。
図１３において、カラー画像形成装置７０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器６２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ６３によって、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各画像データは、それぞれ走査光学装置２１，２３に入力される。そして、これらの走査光学装置からは、各画像データに応じて変調された光ビーム４１，４２，４３，４４が射出され、これらの光ビームによって感光体ドラム５１，５２，５３，５４の感光体ドラム面が主走査方向に走査される。
本実施例を適用できるカラー画像形成装置は走査光学装置２１，２３を２個並べ、各々がＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｂ（ブラック）の各色に対応する。そして各々並行して感光体ドラム５１，５２，５３，５４面上に画像信号（画像情報）を記録し、カラー画像を高速に印字するものである。
本実施例を適用できるカラー画像形成装置は上述の如く２つの走査光学装置２１，２３により各々の画像データに基づいた光ビームを用いて各色の潜像を各々対応する感光体ドラム５１，５２，５３，５４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
前記外部機器６２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられてもよい。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置７０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
尚、本発明ではカラー画像形成装置に実施例１〜７の何れかにおける走査光学装置を適用したが、もちろんモノクロ画像形成装置に適用しても良い。
本発明の実施例１の主走査断面図 本発明の実施例１の副走査断面図 本発明の実施例１における同期検出用光学系の主走査断面図 本発明の実施例１における同期検出用光学系の主走査断面図 本発明の実施例１における同期検出用光学系の主走査断面図 本発明の実施例１の副走査断面図 本発明の実施例２の主走査断面図 本発明の実施例２における合成焦点距離の求め方を説明する図 本発明の実施例２における合成焦点距離の求め方を説明する図 本発明の実施例２における合成焦点距離の求め方を説明する図 本発明の実施例２における合成焦点距離の求め方を説明する図 本発明の実施例３の主走査断面図 本発明の実施例４の主走査断面図 本発明の実施例５の主走査断面図 本発明の実施例７の同期検出用センサ受光面を示す図 本発明の実施例の画像形成装置の要部概略図 本発明の実施例のカラー画像形成装置の要部概略図 従来の走査光学装置の要部概略図
符号の説明
１ａ，１ｂ・・・光源手段
２ａ，２ｂ・・・開口絞り
３ａ，３ｂ・・・第１の光学素子（コリメータレンズ）
４ａ，４ｂ・・・第２の光学素子（シリンドリカルレンズ）
５・・・偏向手段（ポリゴンミラー）
５ａ，５ｂ・・・・偏向面
６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ・・・結像レンズ
８ａ，８ｂ・・・・被走査面（感光ドラム面）
９ａ，９ｂ・・・・同期検出用光学素子（同期検出用レンズ）
１０ａ，１０ｂ・・・・同期検出用受光手段（同期検出用センサ）
１１ａ，１１ｂ・・・・スリット
１２ａ，１２ｂ・・・・レーザ基板
１３ａ，１３ｂ，１４ｂ・・・光路変更手段（同期検出用ミラー）
２１，２３・・・走査光学装置
３１，３２，３３，３４・・・現像器
４１，４２，４３，４４・・・光ビーム
５１，５２，５３，５４・・・感光体ドラム
６１・・・搬送ベルト
６２・・・外部機器
６３・・・プリンタコントローラ
７０・・・カラー画像形成装置

Claims (11)

  1. 複数の光源手段と、
    前記複数の光源手段から出射される複数の光束を各々異なる偏向面により偏向走査する単一の偏向手段と、
    前記複数の光源手段から出射される複数の光束を、前記単一の偏向手段に導光する前記複数の光源手段毎に設けた複数の入射光学系と、
    前記単一の偏向手段の異なる偏向面により偏向走査された複数の光束の各光路上に配設され、前記複数の光束を各々互いに異なった複数の被走査面上に結像させる複数の結像光学系と、
    前記被走査面上における光束の書き出しタイミングを決定するための少なくとも１つの同期検出用光学系と、を有する走査光学装置において、
    前記同期検出用光学系は、前記単一の偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を検出する同期検出素子と、
    前記単一の偏向手段と前記結像光学系の中で前記偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子との間に配設され、前記被走査面上における有効画像領域外の光束の光路を変更して前記同期検出素子に導光する少なくとも１つの光路変更手段と、
    前記少なくとも１つの光路変更手段と前記同期検出素子との間に配設され、少なくとも主走査方向に屈折力を持つ少なくとも１つの同期検出用光学素子と、を有し、
    前記同期検出素子からの信号を用いて、前記被走査面上における光束の書き出しタイミングを制御しており、
    主走査断面内において、前記同期検出素子は、同期検出に用いる光束を出射する光源手段に対して、前記偏向手段を挟み対向側に位置する他の光源手段の回路基板の上に一体的に取り付けられており、
    前記単一の偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を検出する前記少なくとも１つの同期検出用光学素子と、前記同期検出素子は、前記偏向手段の偏向軸から前記結像光学系の光軸に下ろした垂線上の直線を挟んで配設されていることを特徴とする走査光学装置。
  2. 複数の光源手段と、
    前記複数の光源手段から出射される複数の光束を各々異なる偏向面により偏向走査する単一の偏向手段と、
    前記複数の光源手段から出射される複数の光束を、前記単一の偏向手段に導光する前記複数の光源手段毎に設けた複数の入射光学系と、
    前記単一の偏向手段の異なる偏向面により偏向走査された複数の光束の各光路上に配設され、前記複数の光束を各々互いに異なった複数の被走査面上に結像させる複数の結像光学系と、
    前記被走査面上における光束の書き出しタイミングを決定するための少なくとも１つの同期検出用光学系と、を有する走査光学装置において、
    前記同期検出用光学系は、前記単一の偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を検出する同期検出素子と、
    前記単一の偏向手段と前記結像光学系の中で前記偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子との間に配設され、前記被走査面上における有効画像領域外の光束の光路を変更して前記同期検出素子に導光する少なくとも１つの光路変更手段と、
    前記少なくとも１つの光路変更手段と前記同期検出素子との間に配設され、少なくとも主走査方向に屈折力を持つ少なくとも１つの同期検出用光学素子と、を有し、
    前記同期検出素子からの信号を用いて、前記被走査面上における光束の書き出しタイミングを制御しており、
    主走査断面内において、前記同期検出素子は、同期検出に用いる光束を出射する光源手段に対して、前記偏向手段を挟み対向側に位置する他の光源手段の回路基板の上に一体的に取り付けられており、
    主走査断面内において、前記少なくとも１つの光路変更手段で光路変更された同期検出用の光束は、前記偏向手段の偏向軸から前記結像光学系の光軸に下ろした垂線の延長線と交差しており、
    前記同期検出を行う光源手段と、前記結像光学系の中で前記偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子の外形との最短距離をＬｇ、前記少なくとも１つの同期検出用光学素子の焦点距離をｆｂとしたとき、
    ０．６×Ｌｇ≦ｆｂ≦８．０×Ｌｇ
    なる条件を満足することを特徴とする走査光学装置。
  3. 複数の光源手段と、
    前記複数の光源手段から出射される複数の光束を各々異なる偏向面により偏向走査する単一の偏向手段と、
    前記複数の光源手段から出射される複数の光束を、前記単一の偏向手段に導光する前記複数の光源手段毎に設けた複数の入射光学系と、
    前記単一の偏向手段の異なる偏向面により偏向走査された複数の光束の各光路上に配設され、前記複数の光束を各々互いに異なった複数の被走査面上に結像させる複数の結像光学系と、
    前記被走査面上における光束の書き出しタイミングを決定するための少なくとも１つの同期検出用光学系と、を有する走査光学装置において、
    前記同期検出用光学系は、前記単一の偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を検出する同期検出素子と、
    前記結像光学系の中で前記偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子と前記少なくとも１つの前記被走査面との間に配設され、少なくとも１つの被走査面上における有効画像領域から外れた領域の光束の光路を変更して前記同期検出素子に導光する少なくとも１つの光路変更手段と、
    前記少なくとも１つの光路変更手段と前記同期検出素子との間に配設され、少なくとも主走査方向に屈折力を持つ少なくとも１つの同期検出用光学素子と、を有し、
    前記同期検出素子からの信号を用いて、前記被走査面上の書き出しタイミングを制御しており、
    主走査断面内において、前記同期検出素子は、同期検出に用いる光束を出射する光源手段に対して、前記偏向手段を挟み対向側に位置する他の光源手段の回路基板の上に一体的に取り付けられており、
    主走査断面内において、前記少なくとも１つの同期検出用光学素子と、前記同期検出素子は、前記偏向手段の偏向軸から前記結像光学系の光軸に下ろした垂線上の直線を挟んで配設されていることを特徴とする走査光学装置。
  4. 複数の光源手段と、
    前記複数の光源手段から出射される複数の光束を各々異なる偏向面により偏向走査する単一の偏向手段と、
    前記複数の光源手段から出射される複数の光束を、前記単一の偏向手段に導光する前記複数の光源手段毎に設けた複数の入射光学系と、
    前記単一の偏向手段の異なる偏向面により偏向走査された複数の光束の各光路上に配設され、前記複数の光束を各々互いに異なった複数の被走査面上に結像させる複数の結像光学系と、
    前記被走査面上における光束の書き出しタイミングを決定するための少なくとも１つの同期検出用光学系と、を有する走査光学装置において、
    前記同期検出用光学系は、前記単一の偏向手段の偏向面により偏向走査された光束を検出する同期検出素子と、
    前記結像光学系の中で前記偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子と前記少なくとも１つの前記被走査面との間に配設され、少なくとも１つの被走査面上における有効画像領域から外れた領域の光束の光路を変更して前記同期検出素子に導光する少なくとも１つの光路変更手段と、
    前記少なくとも１つの光路変更手段と前記同期検出素子との間に配設され、少なくとも主走査方向に屈折力を持つ少なくとも１つの同期検出用光学素子と、を有し、
    前記同期検出素子からの信号を用いて、前記被走査面上における光束の書き出しタイミングを制御しており、
    主走査断面内において、前記同期検出素子は、同期検出に用いる光束を出射する光源手段に対して、前記偏向手段を挟み対向側に位置する他の光源手段の回路基板の上に一体的に取り付けられており、
    主走査断面内において、前記少なくとも１つの光路変更手段で光路変更された同期検出用の光束は、前記偏向手段の偏向軸から前記結像光学系の光軸に下ろした垂線の延長線と交差しており、
    前記同期検出を行う光源手段と、前記結像光学系の中で前記偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子の外形との最短距離をＬｇ、前記同期検出用光束が通過した全ての前記結像光学素子と前記同期検出用光学素子の合成焦点距離をｆｇとしたとき、
    ０．６×Ｌｇ≦ｆｇ≦８．０×Ｌｇ
    なる条件を満足することを特徴とする走査光学装置。
  5. 前記入射光学系の中心軸と、前記結像光学系の光軸との交点と、前記結像光学系の中で前記偏向手段に最も近い位置に配設されている結像光学素子における外形端部上の任意の１点とを結ぶ線分の中で、前記結像光学系の光軸との為す角度が最大となる線分を前記結像光学系の中心軸方向に分解した距離成分をＬ［ｍｍ］、主走査断面内において前記結像光学系の光軸に対して垂直となる方向に分解した距離成分をＨ［ｍｍ］、前記偏向手段により偏向走査された光束の主光線の中で、前記被走査面上で有効画像領域の端部位置に対応する主光線と前記結像光学系の光軸との為す角度をθ［ｄｅｇ］、及び前記同期検出素子上で同期検出を行うタイミングに対応する主光線と前記結像光学系の光軸との為す同期検出角をθｂ［ｄｅｇ］とするとき、
    θ＜θｂ≦ｔａｎ−１（Ｈ／Ｌ）
    なる条件を満足することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の走査光学装置。
  6. 前記同期検出用光学系は、１つのみ配設されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の走査光学装置。
  7. 前記複数の光源手段は、各々が複数の光束を出射するマルチビーム光源であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の走査光学装置。
  8. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学装置で走査された光束によって前記感光体の上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。
  9. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の走査光学装置と、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走査光学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。
  10. 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の走査光学装置の被走査面に配置され、互いに異なった色の画像を形成する複数の像担持体とを有することを特徴とするカラー画像形成装置。
  11. 外部機器から入力した色信号を異なった色の画像データに変換して各々の走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラを有していることを特徴とする請求項１０に記載のカラー画像形成装置。
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