JP2010262245A - 光走査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光学性能を劣化させることがなく、かつ、画像書出し位置を制御するための光束検出光学系をコストダウンすることのできる光走査装置を得る。
【解決手段】光源１ｙ，１ｍと光源１ｃ，１ｋからなる２組の光源部から放射された光束を単一の回転多面鏡６の異なる反射面で同時に偏向させ、それぞれの被走査面上に結像させる光走査装置。画像の書出し位置を制御するための光束検出光学系（２１，２２，２３）と受光センサ２４とが配置されている。光源部から回転多面鏡６に向かう光束と、走査光学系の最も回転多面鏡６に近い光学素子１１は、回転多面鏡６の回転軸６ａに対して点対称に配置されており、回転多面鏡６の面数は奇数であり、受光センサ２４に入射する二つの光束の偏向角γの差は５°以内である。
【選択図】図３

Description

本発明は、光走査装置、特に、画像データに基づいて変調された複数の光束を単一の偏向器を用いて複数の被走査面上をそれぞれ走査する光走査装置に関する。

近年、デジタル複写機やレーザビームプリンタなどの画像形成装置にあっては、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応して四つの感光体を並置し、各感光体上に形成された各色の画像を中間転写ベルトなどに転写して合成するタンデム方式が主流となっている。そして、この種のタンデム方式の画像形成装置には、例えば、各感光体上に単一の偏向器（ポリゴンミラー）を用いて４本の光束を同時に走査して画像を描画する光走査装置が搭載されている。

この種のカラー画像形成装置に搭載される光走査装置では、光源も４個必要になる。一つの光源を備えた四つの光走査装置を搭載することもあり得るが、比較的高価な偏向手段を４個必要とするために、コスト面で不利である。そこで、単一の偏向手段で複数の光束を走査するようにした光走査装置が種々提案されている。

単一の偏向手段で四つの光束を走査する場合、回転多面鏡からなる偏向手段の一つの反射面に同時に四つの光束を入射させる片側偏向走査タイプと、回転多面鏡の二つの反射面のそれぞれに二つの光束を入射させる両側偏向走査タイプがある。なお、本発明は両側偏向走査タイプを採用している。

また、感光体上に所望の画像を形成するには、画像データに応じて各光源を変調制御すること、１ライン分の画像データの書出しタイミングを制御することが必要である。この書出しタイミングの制御は、通常、光走査装置内に走査光を受光するセンサを配置し、該センサの受光タイミングに基づいて行う。回転多面鏡からセンサに光束を導くための光束検出光学系と該センサは、感光体と同じ数を設置することが理想的ではあるが、回転多面鏡を複数の感光体で共有している場合、コストダウンのために必要最低限の個数に減らすことが可能である。

両側偏向走査タイプで、１ライン分の画像データの書出し位置を検出するための光束検出光学系とセンサを感光体の数よりも減らした例としては、特許文献１，２，３が挙げられる。

特許文献１では、１本の回転軸に二つの回転多面鏡を配置し、一つの回転多面鏡の両側に２本の光束を入射している。これでは、四つの感光体に対して、光束検出光学系やセンサを一つにまとめた場合、４本の光束は全て異なる面で走査するので、回転多面鏡や走査レンズの製造誤差、配置誤差、及び、光走査装置内部の温度などの環境条件の差などによって色ずれが発生しやすいという問題点を有している。このような誤差の影響を抑えるには、光源から同時に回転多面鏡に入射する面数に応じた光束検出光学系が必要と考えられる。その中でコストダウンを図るには、複数の光束検出光学系に対してセンサが搭載されている基板を一つにまとめる方法、単一のセンサを共通に用いる方法が考えられ、特許文献２，３はこのような方法を提案している。

しかし、単一のセンサを二つの光束検出光学系で共通使用するには、二つの光束検出光学系からの光束をセンサが受光するタイミングがずれていることが必要になる。この点に関して、特許文献２には具体的な記載がない。また、特許文献３では、走査レンズの光軸と光源部の光軸とがなす角度（入射開角）を四つの光束で変えてタイミングをずらすことを提案している。しかし、この手法では、角度差が微小であると、タイミングをあまりずらすことができず、逆に、角度差が大きくなると、走査光学系の光学性能（主に、像面湾曲）に悪影響がでるので好ましくない。

特開平４−３１３７７６号公報 特開２００５−１７６８０号公報 特開２００７−１４７８２６号公報

そこで、本発明の目的は、光学性能を劣化させることがなく、かつ、画像書出し位置を制御するための光束検出光学系をコストダウンすることのできる、両側偏向タイプの光走査装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明の一形態である光走査装置は、
それぞれ１以上の光源を有する２組の光源部と、
前記２組の光源部から放射された光束を同時に異なる面で偏向する単一の回転多面鏡と、
前記回転多面鏡の両側に配置され、該回転多面鏡によって偏向された光束を複数の被走査面上に結像させる２組の走査光学系と、
画像の書出し位置を制御するための二つの光束検出光学系と、
前記光束検出光学系による光束の走査面上に配置された少なくとも一つの受光センサと、
を備え、
２組の光源部から回転多面鏡に向かう光束と、２組の走査光学系の回転多面鏡に最も近いレンズは、回転多面鏡の回転軸に対して点対称に配置されており、
回転多面鏡の面数が奇数であり、
二つの光束検出光学系は、回転多面鏡の異なる面でそれぞれの光源側に偏向された二つの光束をほぼ同じ位置を走査するように配置され、かつ、前記受光センサに入射する光束の偏向角の差は５°以内であること、
を特徴とする。

前記光走査装置においては、回転多面鏡の異なる面で偏向された二つの光束を、異なったタイミングで一つの受光センサに入射させることができる。従って、画像書出し位置を制御するための二つの光束検出光学系に対して、センサを一つ設置すればよいのでコストダウンを図ることができる。四つの光束で書出し位置を制御する場合には、回転多面鏡の同じ面で偏向された副走査方向に異なる角度をもつ二つの光束が、一つの光束検出光学系を通り、副走査方向に高さの異なる位置に配置された二つのセンサに入射させればよい。残りの二つの光束も同様の構成にすればよいので、二つの光束検出光学系と二つのセンサで、四つの光束の書出し位置制御が可能となる。

特に、前記光走査装置においては、受光センサを単一とし、二つの光束検出光学系で導かれて受光センサに入射する光束の偏向角の差は０であること、回転多面鏡の反射位置から受光センサまでの光路長をほぼ等しくすることが好ましい。

前記二つの光束検出光学系で導かれる光束は、合成されて単一の集光レンズを透過した後に受光センサに入射する構成、光束検出光学系で導かれる光束が走査光学系のレンズの一部を透過する構成、あるいは、光束検出光学系で導かれる光束が透過する前記レンズの一部を、光束を被走査面上に結像させるレンズ面とは異なる面形状とする構成のいずれかを採用することにより、さらなるコストダウンを図ることができる。また、前述した、光束検出光学系で導かれる光束が走査光学系のレンズの一部を透過する構成、あるいは、光束検出光学系で導かれる光束が透過する前記レンズの一部を、光束を被走査面上に結像させるレンズ面とは異なる面形状とする構成にすれば、走査レンズの配置や加工誤差などに影響されることなく画像の書出し位置を制御することができる。

さらに、被走査面へ書込みを開始する前に、２組の光源部の一方の光源のみを発光させ、該光源部と受光センサへの入射光束との対応を付けるようにすれば、受光センサが受光したときに、いずれの側の光源部からの光束かを識別することができ、誤って他方の光源部からの光束のセンサ部への受光で、もう一方の光源側が画像データを書き出すことを未然に防止できる。

本発明に係る光走査装置の第１実施例を示す立体配置図である。 前記第１実施例の回転多面鏡から被走査面までの光路構成を示すＸ−Ｚ側面図である。 前記第１実施例の光源部から回転多面鏡を含めて走査レンズまでの光路構成を示すＸ−Ｙ平面図である。 回転多面鏡の面数が偶数の場合（比較例）を示す説明図である。 回転多面鏡の面数が奇数の場合（本発明例）を示す説明図である。 回転多面鏡の面数が偶数の場合（比較例）における光源の発光タイミングと受光センサでの受光タイミングを示すチャート図である。 回転多面鏡の面数が奇数の場合（本発明例）における光源の発光タイミングと受光センサでの受光タイミングを示すチャート図である。 本発明に係る光走査装置の第２実施例において、光源部から回転多面鏡を含めて走査レンズまでの光路構成を示すＸ−Ｙ平面図である。

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。なお、各図において同じ部材、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１実施例の構成、図１〜図３参照）
図１、図２及び図３に、本発明に係る光走査装置の第１実施例を示す。この光走査装置は、タンデム方式の電子写真法による画像形成装置の露光ユニットとして構成され、図１に示すように、四つの感光体ドラム５０（５０ｙ，５０ｍ，５０ｃ，５０ｋ）上にそれぞれの色の画像を形成するように構成されている。なお、感光体ドラム５０上に形成された４色の画像（静電潜像）はトナーにて現像された後、図示しない中間転写ベルト上に１次転写／合成され、記録材上に２次転写される。この種の画像形成プロセスは周知であり、その説明は省略する。

図３に示すように、光源部は四つのレーザダイオード１（１ｙ，１ｍ，１ｃ，１ｋ）、コリメータレンズ２、アパーチャ３、ミラー４から構成され、光束Ｂ（Ｂｙ，Ｂｍ，Ｂｃ，Ｂｋ）はシリンドリカルレンズ５を介して単一の回転多面鏡６に入射する。即ち、各レーザダイオード１から放射された光束（発散光）Ｂはコリメータレンズ２により略平行光とされ、アパーチャ３を通過した後、シリンドリカルレンズ５により副走査方向Ｚに回転多面鏡６の二つの反射面上で副走査方向Ｚに集光される。２組ずつの光束Ｂｙ，Ｂｍと光束Ｂｃ，Ｂｋが、それぞれ回転多面鏡６の異なる面に入射する。同一反射面に入射する光束Ｂｙ，Ｂｍと光束Ｂｃ，Ｂｋは、それぞれ主走査方向Ｙには同じ角度・位置であるが、副走査方向Ｚには異なる角度で斜入射する。そのため、レーザダイオード１ｙ，１ｍと１ｃ，１ｋを互いに直交するように配置し、光束Ｂｍ，Ｂｃはミラー４で光路を折り曲げている。

図１及び図２に示すように、回転多面鏡６で主走査方向Ｙに偏向された各光束を各感光体ドラム５０上に結像するための第１走査レンズ１１、第２走査レンズ１２と、該走査レンズ１１，１２を透過した光束を各感光体ドラム５０に導くための複数枚の光路折返しミラー１３ｙ，１３ｍ，１３ｃ，１３ｋ，１４ｙ，１４ｍ，１４ｃ，１５ｍと、各光路に個別に配置された第３走査レンズ１６（１６ｙ，１６ｍ，１６ｃ，１６ｋ）、及び、防塵用のウインドウガラス１７が配置されている。回転多面鏡６の後段の光学系を走査光学系と称する。

図３に示すように、前記光源部と第１及び第２走査レンズ１１，１２とは、回転多面鏡６の回転軸６ａに対して点対称に配置されており、回転多面鏡６の面数は５（奇数）である。光源部からの光束は、光束Ｂｙ，Ｂｍが回転多面鏡６の一の反射面で、光束Ｂｃ，Ｂｋが他の反射面で同時に左右両側に偏向され、左右両側において、斜入射角度に応じて上側光束Ｂｍ，Ｂｃと下側光束Ｂｙ，Ｂｋに分離され、第１走査レンズ１１，１２を透過し、かつ、各種折返しミラーで折り返され、第３走査レンズ１６及び各ウインドウガラス１７を透過し、各感光体ドラム５０上で結像し、主走査方向Ｙに走査される。

また、各感光体ドラム５０上における画像の書出し位置を制御するための光束検出光学系は、光束Ｂｙ，Ｂｃを単一の受光センサ２４に導くように、光路折り返しミラー２１ｙ，２１ｃ、光路を合成するハーフミラー２２、集光レンズ２３で構成されている。

ところで、本第１実施例において、回転多面鏡６の面数は５（奇数）であり、二つの光束検出光学系は、回転多面鏡６の異なる面でそれぞれの光源側に偏向された二つの光束Ｂｙ，Ｂｃをほぼ同じ位置を走査するように配置され、かつ、受光センサ２４に入射する光束Ｂｙ，Ｂｃの偏向角γ（受光センサ２４に入射する光束の回転多面鏡６での反射光束と走査光学系の光軸との角度）の差は５°以内とされている。

（回転多面鏡の面数による作用効果、図４〜図７参照）
ここで、図４〜図７を参照して回転多面鏡６の面数が偶数の場合及び奇数の場合の作用効果を説明する。図４及び図６は面数が６（偶数、比較例）の場合を示し、図５及び図７は面数が５（本発明例）の場合を示している。比較例及び本発明例のいずれにおいても、回転多面鏡６の面数以外は同じ構成であり、いずれも、回転多面鏡６の回転軸６ａに対して光源からの入射光束と第１及び第２走査レンズ１１，１２の光軸が点対称に配置されている。

光源からの入射光束と走査レンズ１１，１２の光軸とがなす角度をθとする。両側で光束検出光学系に導かれる光束の偏向角γは等しい。また、いずれの場合においても、回転多面鏡６のある面での画像の書出し位置の制御に、同じ面で偏向された光束が光束検出光学系を通って受光センサ２４に入射したタイミングを使っているので、いずれも光束は光源側に反射する。

図４の比較例のように、回転多面鏡６の面数が偶数の場合、光束が入射する二つの反射面は常に平行である。従って、２組の光源からの入射光束と、光源からの光束が入射する回転多面鏡６の反射面の角度が同じになるので、反射光の角度も同じになる。ゆえに、光束検出光学系に導かれる光束の偏向角γを同じにすると、図６に示すように受光センサ２４への入射タイミングが同じになる。なお、図６にＬＤ発光タイミングとして示す「ＳＯＩ」は書込み開始タイミング、「ＥＯＩ」は書込み終了タイミングであり、図７においても同様である。

一方、図５の本発明例のように、回転多面鏡６の面数が奇数の場合、光束が入射する二つの反射面は平行ではない。従って、２組の光源からの入射光束と、光源からの光束が入射する回転多面鏡６の反射面の角度は常に同じにならないので、反射光の角度も同じにならない。ゆえに、光束検出光学系に導かれる光束の偏向角γを同じにすると、図７に示すように受光センサ２４への入射タイミングが異なる。二つの偏向角γが完全に一致する場合には、レーザダイオード１ｙからの光束Ｂｙが、回転多面鏡６の隣り合った反射面で反射し、受光センサ２４に２回入射するタイミングの中間のタイミングで、レーザダイオード１ｃからの光束Ｂｃが受光センサ２４に入射する。

（第２実施例、図８参照）
次に、図８を参照して本発明に係る光走査装置の第２実施例を説明する。本第２実施例は、回転多面鏡６の一方の反射面で反射された光束Ｂｙを第１走査レンズ１１の端部を透過させた後、光路折り返しミラー２１ｙで折り返し、ハーフミラー２２及び集光レンズ２３を介して受光センサ２４に導き、他方の反射面で反射された光束Ｂｃを第１走査レンズ１１の端部を透過させた後、光路折り返しミラー２１ｃで折り返し、ハーフミラー２２及び集光レンズ２３を介して受光センサ２４に導くようにしたものである。他の構成及びその作用効果は前記第１実施例と同様である。

本第２実施例のように、光束検出光学系で導かれる光束が走査レンズ１１の一部を透過していてもセンサ２４の受光タイミングには影響しない。光束検出光学系で導かれる光束が透過する走査レンズ１１の一部は光束を感光体ドラム５０上に結像させるレンズ面とは異なる面形状であってもよい。例えば、走査レンズ１１の一部に集光レンズとしての機能を持たせてもよい。

（偏向角γについて）
前記第１及び第２実施例ともに、光束検出光学系に導かれる光束の偏向角γが完全に一致する場合を示しており、この条件は二つの光束の受光センサ２４に入射するタイミングが最もずれる例である。しかし、単一のセンサ２４に対して二つの光源からの光束を異なるタイミングで受光させればよいので、偏向角γが完全に一致しなくてもよい。

但し、偏向角γの差を大きくすると、少なくとも一方の偏向角γが大きくなるため、回転多面鏡６の有効域を大きくすることになり、回転多面鏡６の内接円径を大きくしなければならない。また、第２実施例のように、光束検出光学系に導かれる光束が走査レンズ１１の一部を透過する場合には、走査レンズ１１も大きくしなければならず、あまり好ましいものではない。従って、以上の制約に鑑みると、偏向角γの差は５°以内が好ましい。

（受光センサによる光束の識別）
前記第１及び第２実施例では、単一の受光センサ２４に二つの光束を異なるタイミングで入射させている。従って、いずれの光束が入射したのか識別することが必要となる。そのためには、感光体ドラム５０へ書込みを開始する前に、一方の光源のみを発光させ、発光タイミングからセンサ２４に入射するまでの時間を検出することで、入射タイミングとそのとき入射した光束との対応を付けることができる。

（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できることは勿論である。

以上のように、本発明は、電子写真複写機などに搭載される光走査装置に有用であり、特に、光学性能を劣化させることがなく、かつ、画像書出し位置を制御するための光束検出光学系をコストダウンすることができる点で優れている。

１…レーザダイオード
６…回転多面鏡
６ａ…回転軸
１１，１２…走査レンズ
２１…折返しミラー
２３…集光レンズ
２４…受光センサ
Ｂ…光束
５０…感光体ドラム（被走査面）

Claims (8)

1. それぞれ１以上の光源を有する２組の光源部と、
   前記２組の光源部から放射された光束を同時に異なる面で偏向する単一の回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡の両側に配置され、該回転多面鏡によって偏向された光束を複数の被走査面上に結像させる２組の走査光学系と、
   画像の書出し位置を制御するための二つの光束検出光学系と、
   前記光束検出光学系による光束の走査面上に配置された少なくとも一つの受光センサと、
   を備え、
   ２組の光源部から回転多面鏡に向かう光束と、２組の走査光学系の回転多面鏡に最も近いレンズは、回転多面鏡の回転軸に対して点対称に配置されており、
   回転多面鏡の面数が奇数であり、
   二つの光束検出光学系は、回転多面鏡の異なる面でそれぞれの光源側に偏向された二つの光束をほぼ同じ位置を走査するように配置され、かつ、前記受光センサに入射する光束の偏向角の差は５°以内であること、
   を特徴とする光走査装置。
2. 二つの光束検出光学系の走査面に配置された前記受光センサは単一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. 二つの光束検出光学系で導かれて前記受光センサに入射する光束の偏向角の差は０である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. 二つの光束検出光学系の回転多面鏡の反射位置から前記受光センサまでの光路長がほぼ等しい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. 二つの光束検出光学系で導かれる光束は、合成されて単一の集光レンズを透過した後に前記受光センサに入射すること、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。
6. 光束検出光学系で導かれる光束が走査光学系のレンズの一部を透過することを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３、請求項４又は請求項５に記載の光走査装置。
7. 光束検出光学系で導かれる光束が透過する前記レンズの一部は、光束を被走査面上に結像させるレンズ面とは異なる面形状であること、を特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
8. 被走査面へ書込みを開始する前に、２組の光源部の一方の光源のみを発光させ、該光源部と前記受光センサへの入射光束との対応を付けること、を特徴とする請求項２に記載の光走査装置。

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