JP2010122248A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】偏向器を小型化して、その騒音・消費電力を抑えて画像品質を向上させ、かつ有効画像領域においてはケラレのない設定として光束径や光量の均一化をはかる。
【解決手段】入射角θが大きくなると偏向器（マイクロミラー１０６）の反射面上の光束幅ｒｍが大きくなり、偏向器の反射面上でケラレが発生する。入射角θｄよりも入射角が小さな有効画像領域においては、ケラレが発生せず全域にて像高間での光量や光束径偏差がなく、良好な画像を形成できる。入射角θｄより大きな光束を同期検知センサに導光するとき、偏向器の反射面上でケラレるようにして、偏向器を小型化する。偏向器の小型化により、偏向器の騒音・消費電力の低減、慣性モーメント低減による共振周波数向上や振幅の広角化、駆動時の面変形の低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、光走査装置や、その光走査装置を用いたデジタル複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。

従来の光走査装置としては、光束を光偏向器などの偏向手段で偏向させて、その偏向された光束を被走査面に微小なスポット光として結像させ、被走査面上を主走査方向に等速走査させる光走査装置が知られている。この光走査装置は、レーザビームプリンタ、レーザビームプロッタ、ファクシミリ、デジタル複写機等の画像形成装置の潜像書込手段等に応用されている。

そして、光走査装置により、例えばレーザ光源から射出されたレーザ光を光偏向器で偏向反射することによって像担持体等の被走査面上を走査させ、これと同時に、レーザ光を画像信号に応じて強度変調（例えばオン、オフ）させることにより、被走査面に画像を書き込むようになっている。

前述の光偏向器としては、等速回転する回転多面鏡（以下、ポリゴンミラーという）が広く用いられている。このポリゴンミラーでは、高速回転時に振動や温度上昇、騒音、消費電力が大きくなるという課題があり、小型化が望まれている。

また、ポリゴンミラーでは、複数の反射面で被走査面を走査することが一般的であるが、その形状精度（各面での面精度ばらつき、有効径ばらつき、ロータの周期的な回転速度ばらつきなど）に起因する光束のケラレや照射位置ずれを補正することは難しく、書き出しタイミングのずれから画像の劣化につながってしまうという恐れがあった。

このため、特許文献１，２では、同期検知手段上で光束のケラレがある場合は、複数の光束の積分光量を均一にし、書き出しタイミングを精度良く決定するために、同期検知手段の前にスリットを配置することが記載されている。

さらに、ポリゴンミラーを偏向器に用いた場合、温度変化時の走査レンズの屈折率変化や膨張・収縮などのため、主走査方向の倍率が変化してしまうという課題がある。これを解決するために、有効画像領域外で光束を検出する必要があり、ケラレがない光走査装置を構成しようとすると、ポリゴンミラーの大型化につながってしまう。しかし、騒音、消費電力、温度上昇などの低減をはかるためにはポリゴンミラーに関しても小型であることが望ましい。

次に、ポリゴンミラーの形状精度により、各走査ライン間での発生する書き出しタイミングのずれについて説明する。

図９〜図１１は、ポリゴンミラーを用いた光走査装置を示し、ポリゴンミラー近傍のみを拡大した主走査方向の断面模式図である。図９において、１０ｐは偏向手段であるポリゴンミラー、１１は光源部（図示せず）からポリゴンミラー１０ｐへ入射する入射光束、１２はポリゴンミラー１０ｐで偏向された後の出射光束を示す。

図９は有効画像領域の中央部を走査する時点での模式図を示している。また、図１０は図９の状態からポリゴンミラー１０ｐが所定回転角θｓだけ回転し、入射光束１１を同期検知センサ（図示せず）に導光されるよう偏向している時点での模式図である。このときの、同期検知センサへ導光される出射光束を１２ｓの符号で示している。図１０に丸で囲って示した、ポリゴンミラー１０ｐの各反射面間のＣ部において、入射光束１１がケラレている状態を示している。

このとき、図１１（ａ），（ｂ）のように各反射面の回転中心軸までの距離が異なるポリゴンミラー１０ｐ’を用いると、ポリゴンミラー１０ｐ’の一の面１０ｐ’−１にて同期検知センサへ導光される出射光束１２ｓ−１（図１１（ａ））と、ポリゴンミラー１０ｐ’の一の面１０ｐ’−１とは回転中心軸までの距離が異なる他の面１０ｐ’−２にて同期検知センサへ導光される出射光束１２ｓ−２（図１１（ｂ））とでは、それぞれ反射面上での光束のケラレが異なり、それぞれの出射光束１２ｓ−１，１２ｓ−２の光束径が異なる。これにより同期検知センサ上の光束径が反射面ごとに周期的に変化し、結果として画像を形成する各ラインの書き出しタイミングが周期的に変化する、つまり縦線がゆがんでしまい画像劣化が起こってしまう。

また、特許文献１，２に記載されている同期検知センサ前にスリットを設ける構成例の模式図を図１２に示す。ここで、符号１３はスリット、１４は同期検知用レンズ、１５は同期検知センサであり、その他は図９〜図１１と同様の符号を付している。

図１２に示すように、ポリゴンミラー１０ｐ’のどの反射面で偏向された光束よりも小さい幅のスリット１３を設けることにより、ポリゴンミラー１０ｐ’の反射面ごとのばらつきに起因して光束径のばらつきがある場合においても、同期検知用レンズ１４上での光束径は一定となり、同期検知センサ１５上での光束径における反射面ごとのばらつきをある程度低減することができる。しかし、スリット１３を設ける分、レイアウトの制約や、部品点数の増大となってしまう。

また、入射光束１１は光量分布を持つので、そのケラレ方が各反射面で異なると、同期検知センサ上の光束径は均一でも、光量がばらついてしまい、積分光量であるスレッシュレベルに達したタイミングで信号を発生させる一般的な同期検知センサでは、書き出しタイミングのばらつきを完全に免れることができない。

光偏向器としては、ポリゴンミラーに比べて振動によるバンディング（濃度むら）、温度上昇、騒音、消費電力等を大幅に低減することができるマイクロマシン技術（ＭＥＭＳ）を用いた、共振構造の正弦波振動を行うマイクロミラーも採用されている（特許文献３参照）。

このマイクロミラーは、騒音・消費電力の低減に加えて、慣性モーメント低減による共振周波数向上や振幅の広角化などの効果があり、反射面の小型化が望まれている。

共振現象を利用して振動するマイクロミラー特有の課題として、温度変化によるトーションバーのバネ定数の変化などによって、共振周波数が変化してしまうこと、可動部周辺の外気の粘性や対流などにより可動部にかかる負荷が変化すること、振幅が変化してしまうということが挙げられる。このため、経時的にも良好な画像形成を行うには、マイクロミラーの振幅や走査速度を一定に保たなければならず、振幅をリアルタイムに検出してマイクロミラーの挙動を制御することが必要不可欠である。

以上の理由により、有効画像領域外でマイクロミラーにより偏向された光束を検知することが必須となる。

図１３は偏向器にマイクロミラーを用いた光走査装置で主走査方向の断面を示す模式図である。

光源部１７からの光束を、振幅φ_０で振動しているマイクロミラー１０により、偏向走査している。振れ角±φ_ｄのとき、つまり画角が２φ_ｄのときに、走査レンズ１６を通過した光束が有効画像領域Ｌを走査しており、振れ角±φ_Ｓのとき、つまり画角が２φ_Ｓのときに、同期検知用レンズ１４を通過した光束が同期検知センサ１５に導光される。同期検知センサ１５は前述した理由により、有効画像領域Ｌの外に配置されており、特に、走査レンズ１６の光軸（もしくはマイクロミラー１０の振幅中心）に対して、光源部１７とは反対側に配置している同期検知センサ１５−ｅを走査する際にマイクロミラー１０の必要有効径が最も大きくなる。

以下にその理由を説明する。図１４は主走査方向の断面における偏向器にマイクロミラー１０を用いた場合、入射光束１１の光束幅ｒと入射角θを示したものである。

図１４において、主走査方向の光束幅ｒ、入射角θで入射してくる光束を、マイクロミラー１０で偏向する際の、マイクロミラー１０上の光束幅ｒｍは、「ｒｍ＝ｒ／ｃｏｓθ」で表される。これより、入射角θが大きいほど光束幅ｒｍは大きくなることが明らかである。

被走査面を走査する任意の振れ角において、常に光束幅ｒｍがマイクロミラー１０の主走査方向の幅Ａよりも大きくなるオーバーフィルド光学系で発生する像高間での光量偏差や光束径偏差は望ましくないので、光束幅ｒｍが幅Ａよりも小さくなるように設定するのがより好ましい。しかし、この場合、入射角θが大きく、光束幅ｒｍが大きくなった際にもケラレがないように幅Ａを大きく設定しなければならないので、マイクロミラー１０の有効径が大型化してしまう。

特に、光源とは反対側の有効画像領域外に配置される同期検知センサ１５−ｅ（図１３参照）を走査するときに、最大となる光束幅ｒｍに対してもケラレのないようにするため、マイクロミラー１０の有効径の大型化は必要不可欠であるが、より騒音・消費電力の低減、慣性モーメント低減による共振周波数向上や振幅の広角化、駆動時の面変形の低減をはかるために反射面の小型化が望まれている。
特開２００３−１５６７０１号公報 特許第２９７１００５号公報 特開２００８−１０２４８７号公報

前述したように、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical System）を用いたマイクロミラーの場合、騒音・消費電力の低減に加えて慣性モーメント低減による共振周波数向上や振幅の広角化、動作時の反射面変形低減などの効果があることから、さらに反射面の小型化が望まれている。

また、ポリゴンミラーのように、複数の反射面で被走査面を走査する場合、それぞれの面の精度や傾き、回転軸からの距離などがばらついてしまうので、同期光束でも画像の一部が欠けるケラレがないように光束幅を設定しないと、光量むらに起因する書き出しタイミングのばらつきが発生し、縦線がゆがむなどの画像劣化につながる恐れがあった。

また、有効画像領域において反射面上で光束のケラレがあると、像高ごとに光束径が変化し、光束径や光量が不均一となる等の課題を有している。

本発明は、前述の事情に鑑みなされたものであって、画像を劣化させることなく、偏向器の小型化をはかることができ、偏向器の騒音・消費電力の低減に加えて慣性モーメント低減による共振周波数向上や振幅の広角化、動作時の反射面変形低減など、品質向上を実現する。

前記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載した光走査装置は、光源部と、光源部から射出された光束を反射する少なくとも１つの反射面を備え、可動部により光束を偏向走査する偏向手段と、偏向手段の単一の反射面により偏向走査される光束を結像する走査結像手段と、走査結像手段を透過した光束が走査される主走査方向で被走査面内の画像を形成する有効画像領域と、主走査方向の有効画像領域外に設けられ、反射面により偏向された光束を検知する検知手段と、を有し、有効画像領域を偏向走査するとき光束の偏向手段の反射面への入射角をθ、検知手段に光束を偏向するとき光束の偏向手段の反射面への入射角をθｓ、光束の主走査方向の幅をｒ、反射面の主走査方向の幅をＡとしたとき、（数１）

を満足することを特徴とする。

この構成により、書き出しタイミングがずれることによる画像の劣化を低減しながら、反射面の小型化をはかることができ、かつ、有効画像領域においてケラレがなく光束径や光量の均一化をはかることができる。

また、請求項２に記載した発明は、請求項１の光走査装置において、光源部が主走査方向に離間した複数の発光点を有し、複数の発光点からの発散光束を少なくとも主走査方向に走査する平行な光束に変換する光学素子をさらに有することを特徴とする。

この構成により、書込高速化のため主走査方向に離間した複数の発光点からの光束により被走査面を走査する場合に、偏向反射点の中心と偏向手段の回転軸とが一致せず、偏向角度によって偏向位置が変化することで発生するサグ（歪み）の影響による、被走査面上での主走査方向の位置ずれを低減することができる。

また、請求項３に記載した発明は、請求項１、２の光走査装置において、検知手段を、走査結像手段の透過光束が走査される主走査方向で有効画像領域外に配置された光源部とは有効画像領域を挟み反対側に設けたことを特徴とする。

この構成により、光源からの入射光束と走査結像手段を走査される光軸との角度である平均入射角を小さくでき、より偏向手段の反射面を小型化することができる。

また、請求項４に記載した発明は、請求項３の光走査装置において、水平同期に用いる検知信号を発生させる検知手段を、走査結像手段の透過光束が走査される主走査方向で有効画像領域外に配置された光源部と同じ側にさらに設けたことを特徴とする。

この構成により、ケラレにくい光源部側に配置した検知手段によって水平同期の検知信号を得ることができ、書き出しタイミングを均一にして画像の劣化を低減できる。

また、請求項５、６に記載した発明は、請求項１、２の光走査装置において、検知手段として、走査結像手段の透過光束が走査される主走査方向で有効画像領域外の一方の位置に第１検知手段を、他方の位置に第２検知手段を設け、第１検知手段が検知する検知レベル光量ｔｈｌと、第２検知手段が検知する検知レベル光量ｔｈｏｌに差を設けたこと、さらに、有効画像領域外に配置された光源部側の第１検知手段が検知する検知レベル光量ｔｈｌと、第２検知手段が検知する検知レベル光量ｔｈｏｌが、（数２）

を満足することを特徴とする。

この構成により、偏向手段によってケラレで導光される光束で検知信号を発生する、第２検知手段の検知レベル光量を低く設定して、光束がケラレた少ない光量の光束入射であっても、検知信号を発生しやすく確実な検知ができる。

また、請求項７、８に記載した発明は、請求項１、２の光走査装置において、検知手段として、走査結像手段の透過光束が走査される主走査方向で有効画像領域外の一方の位置に第１検知手段を、他方の位置に第２検知手段を設け、第１検知手段を走査する際の光源部が発光する光量Ｐｌと、第２検知手段を走査する際の光源部が発光する光量Ｐｏｌに差を設けたこと、さらに、有効画像領域外に配置された光源部側の第１検知手段を走査する際の光源部が発光する光量Ｐｌと、第２検知手段を走査する際の光源部が発光する光量Ｐｏｌが、（数３）

を満足することを特徴とする。

この構成により、偏向手段によってケラレで導光される光束で検知信号を発生する、第２検知手段を走査する際の発光光量を高く設定して、光束がケラレたとしても、確実な検知を行うことができる。

また、請求項９に記載した発明は、請求項１〜８の光走査装置において、検知手段が主走査方向の幅ｗ、検知レベル光量ｔｈの受光部を有し、受光部を走査する際の平均走査速度をｖｓ、偏向手段に入射する光束の光量をＰ、偏向手段から受光部に導光される光束の光利用効率をＴｓとしたとき、反射面への光束の入射角θｓが、（数４）

を満たすことを特徴とする。

この構成により、入射角θｓを設定することによって、検知手段に導光する際のケラレ量を規定し、確実な検知を行うことができる。

また、請求項１０、１１に記載した発明は、請求項１〜９の光走査装置において、偏向手段が光束を偏向するために行う往復振動の振幅が一定となるよう制御する制御手段を有したこと、さらに、制御手段が検知手段から得られた検知信号に基づき制御を行うことを特徴とする。

この構成により、有効走査領域を走査する走査時間や検知信号から書き出しタイミングまでの時間を経時的に一定に保つことができ、安定した画像形成や偏向手段の制御ができる。

また、請求項１２に記載した発明は、請求項１〜１１の光走査装置において、走査結像手段がｆ・ａｒｃｓｉｎ特性を有する光学素子であり、検知手段に導光される光束が、走査結像手段の光束が走査される主走査方向で走査結像手段の有効範囲外を通過する光束であることを特徴とする。

この構成により、特に、ｆ・ａｒｃｓｉｎ特性の走査結像手段は、正弦揺動する走査光束を被走査面上で等速に変換するために周辺像高において画角を広げる機能があり、周辺像高での偏向手段の角度ぶれなどが発生した際に、その影響を受けることから、検知手段に導光される光束を走査結像手段の有効範囲外を通過させて、偏向手段の角度ぶれなどがあるときでも精度良く書き出しタイミングを決定できる。

また、請求項１３に記載した画像形成装置は、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光走査装置を用いて画像形成することを特徴とする。

この構成により、光走査装置における偏向手段の制御によって、安定した画像形成ができる。

本発明によれば、書き出しタイミングのずれによる画像の劣化を低減しながら、偏向器の小型化をはかることができ、偏向器の騒音・消費電力の低減に加えて慣性モーメント低減による共振周波数向上や振幅の広角化、動作時の反射面変形低減など、品質向上を実現し、かつ有効画像領域においてケラレがないように設定することで光束径や光量の均一化がはかることができ、環境に適合した光走査装置および画像形成装置を提供することができるという効果を奏する。

以下、図面を参照して本発明における実施の形態を詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態に係る実施例１の光走査装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す斜視図であり、この光走査装置は４ステーションを単一のマイクロミラーにより走査する方式である。図１に示すように各感光体ドラムを走査する光走査装置は一体的に構成され、転写体（転写ベルト１０５）の移動方向に沿って等間隔で配列された４つの感光体ドラム１０１〜１０４（ステーション）に対し、各々に対応した光源部１０７，１０８の各光源ユニットからの光束２０１〜２０４を、マイクロミラー１０６で主走査方向に偏向後に再度分離して導き、４つの感光体ドラムがそれぞれ副走査方向に回転することにより２次元画像を形成する。

各光源ユニットからの光束を、マイクロミラー１０６に対して副走査方向に異なる入射角で斜入射させることで、各光源ユニットからの光束を一括して偏向、走査するようにしている。１枚のマイクロミラー１０６により複数の走査領域を走査することにより、低コスト化をはかる上に、複数のマイクロミラーを用いる際に必要不可欠となる、共振振動数や駆動周波数、振幅や振れ角の合わせこみが不要となり、製造工程の短縮化、光学性能を向上させることができる。

各光束はシリンドリカルレンズ１１３によってマイクロミラー１０６の反射面の近傍で副走査方向に収束され、偏向後は光束同士が分離するように間隔を広げつつ第１走査レンズ１２０に入射される。

第１走査レンズ１２０を通った各光源ユニットからの光束は、折り返しミラー１２６〜１３２、第２走査レンズ１２２〜１２５を介して感光体ドラム１０１〜１０４上にスポット状に結像し、画像情報に基づいた潜像を形成する。感光体ドラム１０１〜１０４を走査する速度を有効画像領域上の全域で均一に保つため、第１走査レンズ１２０および第２走査レンズ１２２〜１２５をｆ・ａｒｃｓｉｎ特性としている。

同期検知センサ１３７へはマイクロミラー１０６で偏向された光束が第１走査レンズ１２０の脇をすり抜け、結像レンズ（同期検知用レンズ１３６）により集束され、同期検知センサ１３７へ入射されるようにしており、その検出信号を基にステーションごとの同期検知信号を生成している。

本実施例１では同期検知用レンズ１３６は主走査方向と副走査方向に異なる曲率を有するアナモフィックレンズを用いて主走査方向、副走査方向ともに同期検知センサ１３７上に結像するようにしている。しかし、水平同期検知信号の発生という機能上、副走査方向には必ずしも結像させる必要はないのでレイアウトなどの制約を優先して副走査方向に結像しない構成としても良い。

転写ベルト１０５の出口ローラ部には、各ステーションで形成され重ね合わされた各色画像の重ね合わせ精度を検出するための検出手段が配備される。検出手段は転写ベルト１０５上に形成したトナー像の検出パターン１４１を読み取ることで、主走査レジスト、副走査レジストを基準となるステーションからのずれとして検出し、定期的に補正制御が行われる。

実施例１では、照明用のＬＥＤ素子１５４と反射光を受光するフォトセンサ１５５および一対の集光レンズ１５６とからなり、画像の左右両端と中央の３ヵ所に配備され、転写ベルトの移動に応じて基準色であるブラックとの検出時間差を読み取っていく。

次に、図１に示すマイクロミラー１０６上での光束について詳しく説明する。図２（ａ），（ｂ）は本実施例１におけるマイクロミラー近傍の主走査方向の断面拡大図である。

ここでは、マイクロミラー１０６に入射する光束のうち１つの光束２０１のみ代表して図示している。図２（ａ）は光束２０１が有効画像領域の反光源側（図１の同期検知センサ１３７の配置側）の最大像高部を走査するときを示しており、マイクロミラー１０６へ入射角θｄと、図示しないアパーチャにより制限される光束幅ｒで入射している。つまり、光束幅ｒはアパーチャの主走査方向の径と略同等の値となっている。また、図２（ｂ）は光束２０１が、同期検知センサ１３７を走査するときを示すもので、マイクロミラー１０６に、入射角θｓｏｌ、光束幅ｒで入射している。

前述したが、入射角θが大きくなるほどマイクロミラー１０６上の光束幅ｒｍが大きくなり、マイクロミラー１０６上でケラレが発生する。図２（ａ）のときはマイクロミラー１０６上でケラレがないように設定されているので、このときの入射角θｄよりも入射角が小さくなる任意の有効画像領域においては、マイクロミラー１０６上でケラレが発生していない。このように設定することにより、有効画像領域全域にて像高間での光量偏差や光束径偏差がなく、良好な画像を形成可能な光走査装置としている。

また、同時に、入射角θｄよりも入射角が大きな光束２０１を同期検知センサ１３７に導光する、図２（ｂ）のときはマイクロミラー１０６上の両側部でケラレるように設定することにより、マイクロミラー１０６の主走査方向の幅Ａを小型化することを可能にしている。これは、同期検知センサ１３７に光束２０１を導光するときもケラレを発生させないように設定した比較例を示す図３（ａ），（ｂ）を参照すると明らかである。このように設定し、マイクロミラー１０６を小型化することにより、騒音・消費電力の低減、慣性モーメント低減による共振周波数向上や振幅の広角化、駆動時の面変形の低減をはかることができる。

また、同期検知手段についての詳細を説明する。本実施例１では、同期光学系（同期検知センサ１３７等）を反光源側に配置し、光源部１０７，１０８からマイクロミラー１０６への平均入射角を小さく設定することによっても、マイクロミラー１０６の反射面の小型化をはかっている。

同期検知センサ１３７からの信号を水平同期検知信号に用いて有効画像領域の書き出しタイミングを設定していると同時に、マイクロミラー１０６の振幅制御にも用いており、共振周波数や振幅の経時的な変動が起こった場合にも駆動電圧などを制御することにより振幅を一定に保ち、有効画像領域内の走査速度の均一化をはかり、安定的に画像形成が行えるようにしている。

さらに、光書込の高速化のために、各光源にレーザアレイを用いても良い。図１では感光体ドラム１０１〜１０４の書込は、それぞれの光源ユニットに対応するシングルビームの光束２０１〜２０４となっていたが、これをマルチビーム化した例の説明を以下に示す。

図４に一例として２ｃｈ−ＬＤＡを光源部に用いたときの、偏向器前光学系の主走査方向における断面の概略図を示す。

２ｃｈ−ＬＤＡである光源部１０７’から出射する２つの光束２０１−１，２０１−２が、カップリングレンズ１０７’ｃに入射し、主走査方向に平行な光束としてマイクロミラー１０６に入射している。ここでは簡単のためにアパーチャやシリンドリカルレンズなどは図から省いて説明している。

２つの光束２０１−１，２０１−２はカップリングレンズ１０７’ｃの焦点距離ｆｃｏｌの位置で交わり、その後離れていき、マイクロミラー１０６上で所定のピッチｐを持つ。マイクロミラー１０６の回転中心とは異なる位置に入射することになるので、シングルビームのときは無視できた２つの光束２０１−１，２０１−２間で偏向点位置の差が発生することになる。マイクロミラー１０６上に入射する光束が、主走査方向に平行光でない場合（収束光、もしくは発散光）、この偏向点位置の差によって光束２０１−１、光束２０１−２の間で書込倍率の差が発生してしまうため、ここではカップリングレンズ１０７’ｃにて平行光にすることによりその課題を回避するように設計している。

図５は本実施の形態に係る実施例２の２点同期を用いた光走査装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す斜視図である。図５において、同期光学系以外は前述した実施例１と同様なので、同じ番号を付し示しており、またマイクロミラー１０６上での光束のケラレなど、その構成も同様である。

図５では、光源側（光源部１０７，１０８）に同期検知用レンズ１３８、同期検知センサ１３９、反光源側に同期検知用レンズ１３６、同期検知センサ１３７の同期光学系を配置している。２点同期の場合は、振幅制御に用いる信号を振幅の両端部近傍から得ることができ、１周期でのサンプリング周波数が倍となり、振幅制御の精度向上がはかれて良い。このように構成することにより、マイクロミラー１０６自身の経時的な振幅変動が大きい場合でも、均一な画像書込が可能となる。

さらに、反光源側の同期検知センサ１３７を走査するときのみ、マイクロミラー１０６上で光束がケラレるように設定することと、２つの同期検知センサ１３７，１３９が振幅中心に対して対称な位置に配置するときは、それぞれの受光部を通過する走査時間はほぼ同等であることから、反光源側の同期検知センサ１３７を走査する際の積分光量の方が少なくなる。そこで、本実施例２では、同期検知センサ１３７，１３９の同期検知信号を発生する積分光量閾値（以下、検知レベル光量という）に差を設けている。

図６は、同期検知センサ（反光源側と光源側）それぞれの受光部を走査する時間ｔｓと、受光部での積分光量Ｐｓを示した図である。本実施例２では、反光源側の検知レベル光量ｔｈｏｌを光源側の検知レベル光量ｔｈｌより低く設定しており、反光源側の同期検知センサ１３７を走査するときにマイクロミラー１０６上での光束のケラレがあっても、積分光量が検知レベル光量ｔｈｏｌを超えるような値となり、確実に検知信号を発生することができる。

また、２つの同期検知センサ１３７、同期検知センサ１３９の検知レベル光量は同じでも、光束がケラレる反光源側の同期検知センサ１３７を走査する際には光源部１０７，１０８の発光光量を高くして、検知レベル光量を超えるように設定して良い。

このとき、検知手段（同期検知センサ）は、主走査方向の幅ｗ、検知レベル光量ｔｈの受光部を有しており、受光部を走査する際の平均走査速度をｖｓ、偏向器（マイクロミラー１０６）に入射する光束の光量をＰ、光束の主走査方向の幅ｒ、反射面の主走査方向の幅Ａ、受光部に導光される光束の偏向器以降の光利用効率をＴｓとしたとき、偏向器の反射面への入射角θｓは、（数５）

の関係があるように構成しており、確実に検知信号を発生できるように設定している。

画像書込の高精度化などのために、単一方向の走査により書込を行う場合は、図５の感光体ドラム１０１〜１０４に示した矢印のような、光源側から反光源側への走査時に画像書込を行う。書き出しタイミングは、光源側の同期検知センサ１３９からの同期検知信号に基づき所定の遅延時間の経過後とされる。光束のケラレがない光源側の同期検知センサ１３９からの信号を水平同期の検知信号とすることにより、より高精度な書き出しタイミング決定を行うことができる。

図７は本実施の形態に係る実施例３の偏向器としてポリゴンミラーを用いた光走査装置の概略構成を示す斜視図である。

図７に示すように、光源１０７からの光束２０１は入射ミラー１１１により反射され、シリンドリカルレンズ１１３により副走査方向にのみ収束光に変換されて、ポリゴンミラー１０６ｐに入射する。ここで、入射光束は、有効画像領域の中央部を走査する光路と、主走査方向の断面図内で略平行な方向となっている。

本実施例３では、前述の実施例１、２で説明したように、同期検知センサ１３７，１３９に入る光束がともにポリゴンミラー１０６ｐ上でケラレる構成としており、ポリゴンミラー１０６ｐの小型化を実現している。これにより、ポリゴンミラーを用いた場合であっても騒音、消費電力、温度上昇などの低減した光走査装置を提供することができる。

また、特定の面でのみ同期検知を行うように設定しており、これにより異なる面での面精度や角度のばらつきに起因する書き出しタイミングのずれを抑制できる。

図８は本実施の形態に係る実施例４の光走査装置を搭載した画像形成装置の構成例を示す図である。感光体ドラム９０１の周囲には感光体ドラム９０１を高圧に帯電する帯電チャージャ９０２、光走査装置９００により記録された静電潜像に帯電したトナーを付着して顕像化する現像ローラ９０３、現像ローラ９０３にトナーを補給するトナーカートリッジ９０４、感光体ドラム９０１に残ったトナーを掻き取って備蓄するクリーニングケース９０５が配置される。感光体ドラム９０１へはマイクロミラーの往復走査により１周期で２ラインごとの画像記録が行われる。

前述した画像形成ステーションは転写ベルト９０６の移動方向に並列され、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が転写ベルト９０６上にタイミングを合わせて順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。各画像形成ステーションはトナー色が異なるだけで、基本的には同一構成である。

一方、記録紙は給紙トレイ９０７から給紙コロ９０８により供給され、レジストローラ対９０９により副走査方向の記録開始のタイミングに合わせて送りだされ、転写ベルト９０６からトナー画像が転写されて、定着ローラ９１０で定着して排紙ローラ９１２により排紙トレイ９１１に排出される。

また、図８はフルカラータンデム方式の画像形成装置の例を示しているが、モノクロ機においても、本発明の光走査装置を光書込手段に適用することができる。

前述の光走査装置を画像形成装置に用いることにより、画像を劣化させることなく、マイクロミラーの反射面の小型化をはかることができ、マイクロミラーの騒音・消費電力の低減に加えて慣性モーメント低減による共振周波数向上や振幅の広角化、動作時の反射面変形を低減するなど、品質向上を実現する画像形成装置を提供することができる。

本発明に係る光走査装置および画像形成装置は、書き出しタイミングのずれによる画像の劣化を低減しながら、反射面の小型化をはかることができ、マイクロミラーの騒音・消費電力の低減に加えて慣性モーメント低減による共振周波数向上や振幅の広角化、動作時の反射面変形低減などの品質向上を実現して、かつ有効画像領域においてケラレがないように設定することで光束径や光量の均一化がはかることができ、デジタル複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリ等の光走査によって画像形成する装置に有用である。

本発明の実施の形態に係る実施例１の光走査装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す斜視図 本実施例１におけるマイクロミラー近傍の主走査方向の断面で（ａ）は入射角θd、（ｂ）は入射角θsolの拡大図 図２のケラレの発生を抑えたマイクロミラー近傍の主走査方向の断面で（ａ）は入射角θd、（ｂ）は入射角θsolの拡大図 ２ｃｈ−ＬＤＡ（光源部）の偏向器前光学系で主走査方向における断面の概略図を示す。 本実施の形態に係る実施例２の２点同期を用いた光走査装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す斜視図 同期検知センサ（反光源側と光源側）それぞれの受光部を走査する時間ｔｓと、受光部での積分光量Ｐｓを示した図 本実施の形態に係る実施例３の偏向器としてポリゴンミラーを用いた光走査装置の概略構成を示す斜視図 本実施の形態に係る実施例４の光走査装置を搭載した画像形成装置の構成例を示す図 光走査装置に用いたポリゴンミラー近傍のみを拡大した主走査方向の断面を示す模式図 図９のポリゴンミラーが所定回転角θｓだけ回転し、入射光束を同期検知センサに導光される偏向時点での模式図 反射面の回転中心軸まで距離の異なるポリゴンミラーで、（ａ）は反射面の一の面、（ｂ）は反射面の他の面で同期検知センサへ導光される出射光束を示す図 同期検知センサ前にスリットを設けた構成例を示す模式図 偏向器にマイクロミラーを用いた光走査装置で主走査方向の断面を示す模式図 主走査方向断面で偏向器（マイクロミラー）の入射光束の光束幅ｒと入射角θを示す図

符号の説明

１０，１０６ マイクロミラー
１０ｐ，１０ｐ’，１０６ｐ ポリゴンミラー
１０ｐ’−１，１０ｐ’−２ 反射面
１１ 入射光束
１２，１２ｓ，１２ｓ−１，１２ｓ−２ 出射光束
１３ スリット
１４，１３６，１３８ 同期検知用レンズ
１５，１３７，１３９ 同期検知センサ
１６ 走査レンズ
１７，１０７，１０７’，１０８ 光源部
１０１，１０２，１０３，１０４，９０１ 感光体ドラム
１０５，９０６ 転写ベルト
１０７’ｃ カップリングレンズ
１１１ 入射レンズ
１１３ シリンドリカルレンズ
１２０ 第１走査レンズ
１２２，１２３，１２４，１２５ 第２走査レンズ
１２６，１２７，１２８，１２９，１３０，１３１，１３２ 折り返しミラー
１４１ 検出パターン
１５４ ＬＥＤ素子
１５５ フォトセンサ
１５６ 集光レンズ
２０１，２０１−１，２０１−２，２０２，２０３，２０４ 光束
９００ 光走査装置
９０２ 帯電チャージャ
９０３ 現像ローラ
９０４ トナーカートリッジ
９０５ クリーニングケース
９０７ 給紙トレイ
９０８ 給紙コロ
９０９ レジストローラ対
９１０ 定着ローラ
９１１ 排紙トレイ
９１２ 排紙ローラ

Claims (13)

1. 光源部と、前記光源部から射出された光束を反射する少なくとも１つの反射面を備え、可動部により光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段の単一の反射面により偏向走査される光束を結像する走査結像手段と、前記走査結像手段を透過した光束が走査される主走査方向で被走査面内の画像を形成する有効画像領域と、前記主走査方向の有効画像領域外に設けられ、前記反射面により偏向された光束を検知する検知手段と、を有し、
   前記有効画像領域を偏向走査するとき光束の前記偏向手段の反射面への入射角をθ、前記検知手段に光束を偏向するとき光束の前記偏向手段の反射面への入射角をθｓ、前記光束の主走査方向の幅をｒ、前記反射面の主走査方向の幅をＡとしたとき、（数１）
   

   

   を満足することを特徴とする光走査装置。
2. 前記光源部が主走査方向に離間した複数の発光点を有し、前記複数の発光点からの発散光束を少なくとも主走査方向に走査する平行な光束に変換する光学素子をさらに有することを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
3. 前記検知手段を、前記走査結像手段の透過光束が走査される主走査方向で有効画像領域外に配置された前記光源部とは前記有効画像領域を挟み反対側に設けたことを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
4. 水平同期に用いる検知信号を発生させる検知手段を、前記走査結像手段の透過光束が走査される主走査方向で有効画像領域外に配置された前記光源部と同じ側にさらに設けたことを特徴とする請求項３記載の光走査装置。
5. 前記検知手段として、前記走査結像手段の透過光束が走査される主走査方向で有効画像領域外の一方の位置に第１検知手段を、他方の位置に第２検知手段を設け、
   前記第１検知手段が検知する検知レベル光量ｔｈｌと、前記第２検知手段が検知する検知レベル光量ｔｈｏｌに差を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
6. 前記有効画像領域外に配置された光源部側の前記第１検知手段が検知する検知レベル光量ｔｈｌと、前記第２検知手段が検知する検知レベル光量ｔｈｏｌが、（数２）
   

   

   を満足することを特徴とする請求項５記載の光走査装置。
7. 前記検知手段として、前記走査結像手段の透過光束が走査される主走査方向で有効画像領域外の一方の位置に第１検知手段を、他方の位置に第２検知手段を設け、
   前記第１検知手段を走査する際の前記光源部が発光する光量Ｐｌと、前記第２検知手段を走査する際の前記光源部が発光する光量Ｐｏｌに差を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
8. 前記有効画像領域外に配置された光源部側の前記第１検知手段を走査する際の前記光源部が発光する光量Ｐｌと、前記第２検知手段を走査する際の前記光源部が発光する光量Ｐｏｌが、（数３）
   

   

   を満足することを特徴とする請求項７記載の光走査装置。
9. 前記検知手段が、主走査方向の幅ｗ、検知レベル光量ｔｈの受光部を有し、前記受光部を走査する際の平均走査速度をｖｓ、前記偏向手段に入射する光束の光量をＰ、前記偏向手段から前記受光部に導光される光束の光利用効率をＴｓとしたとき、反射面への光束の入射角θｓが、（数４）
   

   

   を満足することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の光走査装置。
10. 前記偏向手段が光束を偏向するために行う往復振動の振幅が一定となるよう制御する制御手段を有したことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の光走査装置。
11. 前記制御手段が、前記検知手段から得られた検知信号に基づき制御を行うことを特徴とする請求項１０記載の光走査装置。
12. 前記走査結像手段がｆ・ａｒｃｓｉｎ特性を有する光学素子であり、
    前記検知手段に導光される光束が、前記走査結像手段の光束が走査される主走査方向で走査結像手段の有効範囲外を通過する光束であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の光走査装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の光走査装置を用いて画像形成することを特徴とする画像形成装置。

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