JP2012018337A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高速・高品位な画像出力を維持しつつコストダウンを可能とし、偏向器への光束入射側の同期検知を行いつつ高画角化を達成することが可能な光走査装置を実現する。
【解決手段】本発明の光走査装置では、偏向手段は４面の反射面を有する偏向器７であり、アパーチャ部材１２、１２’と偏向器の間に配置され光束を２方向に分離する光束分割手段４と、光束分割手段で分離された光束を互いに略π／２の開き角を有して偏向器の回転軸に対して斜めに入射させる入射ミラー２、２’とを有する入射光学系と、偏向器から入射ミラー２へ反射した戻り光束で同期検知を行う同期検知手段１０ａとを有し、アパーチャ部材１２’は、光束に対して直交する方向から主走査方向に傾いて設置され、光源からの光束を透過する開口部と該開口部の周囲の枠形状の遮光部とからなり、アパーチャ部材１２’の偏向器側の遮光部が反射面となっており、該反射面で反射された戻り光束を同期検知手段で受光して同期検知を行う構成とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に具備される光走査装置、及び、その光走査装置を備えたレーザプリンタ、レーザプロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の画像形成装置に関する。

レーザプリンタ、レーザープロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等で用いられる電子写真方式の画像形成装置においては、カラー化、高速化が進み、像担持体である感光体を複数（通常は４つ）有するタンデム方式対応の画像形成装置が普及してきている。このタンデム方式の画像形成装置では、記録材を搬送する転写ベルト（または中間転写ベルト）に沿って例えば４つの感光体を並設し、各感光体を帯電手段で帯電した後、書込ユニットで書く感光体上に潜像を形成し、各感光体上の潜像を現像手段で色の異なる現像剤（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー）で各々現像して顕像化し、この各色の顕像を転写ベルトで搬送される記録材（または中間転写ベルト）に重ね合わせて転写し、カラー画像を形成する。

また、電子写真方式のカラー画像形成装置としては、感光体を１つのみ有し、色の数だけ感光体を回転して中間転写体に順次重ね合わせて転写し、中間転写体上にカラー画像を形成した後、記録材に一括して転写するという所謂１ドラム−中間転写方式のものもあるが、この場合には、４色、１ドラムだと、1枚の画像形成ごとに感光体を４回転する必要があり、タンデム方式に比べて生産性が劣る。

このようにタンデム方式の画像形成装置では、１ドラム−中間転写方式に比べて高速化が図れ、カラー画像形成の生産性を向上することができるが、タンデム方式の画像形性装置の場合、光走査装置を用いた書込ユニットで複数の感光体に光書込みを行うために、どうしても光走査装置の光源数が増えてしまい（例えば感光体が４つの場合には、通常４つの光源が必要となる）、それに伴い、部品点数の増加、複数光源間の波長差に起因する色ずれ、コストアップ等の問題が生じてしまう。
また、書込ユニットの故障の原因として半導体レーザの劣化が挙げられる。このため光源数が多くなると、故障の確率が増え、リサイクル性が劣化する。

そこで、タンデム方式の画像形成装置に用いる光走査装置で光源の数を増やさない工夫がなされた例がある（例えば、特許文献１（特開２００２−２３０８５号公報）参照）。この従来技術ではピラミダルミラー又は平板ミラーを用いて、共通の光源からのビームが異なる被走査面を走査するようにしている。しかし、この方法では、光源数は低減できるが、偏向ミラーの面数は最大２面までになり、高速化に対して課題が残る。

また、上記の問題を解決するため、光源からの１本の光束を光束分割手段で副走査方向にずらした２本の光束に分割し、互いに角度をずらして重ねた２枚のポリゴンミラーを同軸に回転させる偏向手段で走査し、相異なる２本の被走査面を走査する構成の光走査装置が提案されている（例えば、特許文献２（特開２００６−２８４８２２号公報）参照）。
この従来技術では、共通の光源からのビームが異なる被走査面を走査する手段として位相をずらして２段に重ねたポリゴンミラーを用いようとするものであるが、位相をずらしたポリゴンミラーは汎用品ではなく、コストアップが懸念される。また、ポリゴンミラーの加工性も要求され、それぞれの段の面倒れが異なることや面精度も異なることから画像品質の劣化が懸念される。

さらに、上記問題を解決するために、光源からの１本の光束を光束分割手段で主走査方向に分割し、４面の反射面を有する偏向器に開き角９０度を有して入射するように、入射ミラーを介して分割した２本の光束を入射させ、共通の光源からのビームが相異なる被走査面を走査する構成の光走査が提案されている（例えば、特許文献３（特開２００８−２５７１６９号公報）参照）。この従来技術では汎用の４面の反射面を持つポリゴンミラーを用いることが出来るため前記問題は解決されているが、偏向器に開き角９０度を有して２本の光束が入射するようにするために、偏向器に対し走査画像中心と入射ビームの角度が略４５度に限定される。入射ビームの角度が４５度に限定されると、走査画像中心から入射ビーム側の画像端部まで、画像を走査可能な角度が４５度以内に限定される。すなわち画角が減ってしまうと言える。さらに入射ビームと画像端部の間で、画像書き出しタイミングを検知する同期検知を行うと、さらに画角が減ってしまう。
近年、書込ユニットのコンパクト化のために画角拡大が求められており、上記方式においても画角の減少が課題となっている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高速・高品位な画像出力を維持しつつコストダウンを可能とし、さらに偏向器への光束入射側の同期検知を行いつつ高画角化を達成することが可能な構成の光走査装置を提供することを目的とし、さらには、その光走査装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明では以下のような解決手段を採っている。
本発明の第１の解決手段は、光源と、該光源からの光束を整形するアパーチャ部材と、多面の反射面を有し前記光源からの光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段により偏向走査された光束を被走査面に導く走査光学系と、を有する光走査装置において、前記偏向手段は４面の反射面を有する偏向器であり、前記アパーチャ部材と前記偏向器の間に配置され光束を２方向に分離する光束分割手段と、該光束分割手段で分離された光束を互いに略π／２の開き角を有して前記偏向器の回転軸に対して斜めに入射させる入射ミラーとを有する入射光学系と、前記偏向器から前記入射ミラーへ反射した戻り光束で同期検知を行う同期検知手段とを有し、前記アパーチャ部材は、前記光束に対して直交する方向から主走査方向に傾いて設置され、かつ前記アパーチャ部材は、前記光源からの光束を透過する開口部と該開口部の周囲の枠形状の遮光部とからなり、該アパーチャ部材の前記偏向器側の遮光部が反射面となっており、該反射面で反射された戻り光束を前記同期検知手段で受光して同期検知を行うことを特徴とする（請求項１）。

本発明の第２の解決手段は、第１の解決手段の光走査装置において、前記アパーチャ部材の枠形状の遮光部が非対称であることを特徴とする（請求項２）。
また、本発明の第３の解決手段は、第１または第２の解決手段の光走査装置において、前記アパーチャ部材を、光軸に対して垂直な方向から主走査方向に傾けて配置することを特徴とする（請求項３）。
さらに本発明の第４の解決手段は、第１〜第３のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記アパーチャ部材の枠形状の遮光部の反射率が表裏で異なり、
光源側の遮光部の反射率＜偏向器側の遮光部の反射率
であることを特徴とする（請求項４）。

本発明の第５の解決手段は、第１〜第４のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、独立した２つの基板上に配置された光源を有し、該２つの光源からのそれぞれの光束が前記光束分割手段のハーフミラー入射面で開き角がπ／２であることを特徴とする（請求項５）。
また、本発明の第６の解決手段は、第１〜第５のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記同期検知手段の前に戻り光束分離用の開口部を設けることを特徴とする（請求項６）。
さらに本発明の第７の解決手段は、第１〜第６のいずれか一つの解決手段の光走査装置において、前記光源とは反対側に配置された同期検知手段を有し、該同期検知手段の前に減光手段を配置することを特徴とする（請求項７）。

本発明の第８の解決手段は、光源からの光束を被走査面である像担持体に照射して潜像を形成する書込ユニットを備えた画像形成装置において、前記像担持体を複数備え、前記書込ユニットに第１〜第７のいずれか一つの解決手段の光走査装置を備え、該光走査装置で複数の像担持体にそれぞれ形成した潜像を色の異なる現像剤で現像して顕像化し、前記複数の像担持体に形成した各色の顕像を直接又は中間転写体を介して記録材に重ね合わせて転写して多色またはフルカラー画像を形成することを特徴とする（請求項８）。

本発明の第１の解決手段の光走査装置では、偏向手段は４面の反射面を有する偏向器であり、アパーチャ部材と偏向器の間に配置され光束を２方向に分離する光束分割手段と、該光束分割手段で分離された光束を互いに略π／２の開き角を有して前記偏向器の回転軸に対して斜めに入射させる入射ミラーとを有する入射光学系と、前記偏向器から前記入射ミラーへ反射した戻り光束で同期検知を行う同期検知手段とを有し、前記アパーチャ部材は、前記光束に対して直交する方向から主走査方向に傾いて設置され、かつ前記アパーチャ部材は、前記光源からの光束を透過する開口部と該開口部の周囲の枠形状の遮光部とからなり、該アパーチャ部材の前記偏向器側の遮光部が反射面となっており、該反射面で反射された戻り光束を前記同期検知手段で受光して同期検知を行うことを特徴とするので、光源から偏向器へ向かう入射光束と、偏向器から入射ミラーへ反射して戻ってくる同期検知用の戻り光束が近接していても、アパーチャ部材の偏向器側の遮光部に設けた反射面で反射された戻り光束を同期検知に用いることにより、同期検知用の戻り光束のみを分離して同期検知を行うことが可能となる。

本発明の第２の解決手段の光走査装置では、第１の解決手段の構成及び効果に加え、前記アパーチャ部材の枠形状の遮光部が非対称であることにより、アパーチャ部材の枠外形のサイズを小さくすることが可能となり、書込ユニットの小型化に寄与することができる。

本発明の第３の解決手段の光走査装置では、第１または第２の解決手段の構成及び効果に加え、前記アパーチャ部材を、光軸に対して垂直な方向から主走査方向に傾けて配置することにより、光源からの入射光束と、同期検知用の戻り光束の分離が容易になり、同期検知手段のレイアウト自由度が高まる。

本発明の第４の解決手段の光走査装置では、第１〜第３のいずれか一つの解決手段の構成及び効果に加え、前記アパーチャ部材の枠形状の遮光部の反射率が表裏で異なり、
光源側の遮光部の反射率＜偏向器側の遮光部の反射率
であることにより、アパーチャ部材の枠形状の遮光部の光源側の反射率が低いので、光源からの入射光束の反射が抑えられ、ゴースト光の発生を抑えることができる。

本発明の第５の解決手段の光走査装置では、第１〜第４のいずれか一つの解決手段の構成及び効果に加え、独立した２つの基板上に配置された光源を有し、該２つの光源からのそれぞれの光束が前記光束分割手段のハーフミラー入射面で開き角がπ／２であることにより、２つの光源からの光束がハーフミラー入射面で開き角がπ／２であるため、光束分割手段のハーフミラーを共用することができる。

本発明の第６の解決手段の光走査装置では、第１〜第５のいずれか一つの解決手段の構成及び効果に加え、前記同期検知手段の前に戻り光束分離用の開口部を設けることにより、光束分割手段で分割された各々の光束が、偏向器から戻って、同期検知手段に戻る前に開口部で分離されることにより、精度良く同期検知を行うことができる。

本発明の第７の解決手段の光走査装置では、第１〜第６のいずれか一つの解決手段の構成及び効果に加え、前記光源とは反対側に配置された同期検知手段を有し、該同期検知手段の前に減光手段を配置することにより、光源側に配置された同期検知手段と、光源とは反対側に配置された同期検知手段の光量を揃えることが可能となる。
ここで、具体的に説明すると、偏向器で偏向走査される光束は、偏向器を挟んで一方側では、光源側から光源とは反対側に向けて走査されるが、偏向器を挟んで他方側では、光源とは反対側から光源側に向けて走査される。このため偏向器を挟んで一方側では、同期検知手段は、光源側の走査開始位置に配置され、偏向器を挟んで他方側では、同期検知手段は、光源とは反対側の走査開始位置に配置される。そして、光源とは反対側の走査開始位置に配置された同期検知手段には、偏向器により走査される光束が入射されるが、光源側の走査開始位置に配置された同期検知手段では、偏向器から入射ミラーへ反射して戻ってくる光束を用い、光束分割手段で反射され、アパーチャ部材の反射面で反射された戻り光束を入射させるので、光源側に配置された同期検知手段に戻ってくる同期検知用の戻り光束の光量は、２度光束分割手段で分割されているので光量が少ない。さらに、アパーチャ部材の遮光部に設けた反射面で反射される際にも光束が蹴られるため、光量のロスがさらに大きい。それに反して、光源と反対側に配置された同期検知手段は、光束分割手段で１度分割されただけの光束を用いるので、相対的に光量が多い。そこで、同期検知手段に入る光量を揃えるために、光源とは反対側に配置された同期検知手段の前に減光手段（例えばＮＤフィルタ）を配置することにより、減光手段で光量を下げる。その結果、光源側に配置された同期検知手段と、光源とは反対側に配置された同期検知手段の光量を揃えることが可能となる。

本発明の第８の解決手段の画像形成装置では、像担持体を複数備え、書込ユニットに第１〜第７のいずれか一つの解決手段の光走査装置を備え、該光走査装置で複数の像担持体にそれぞれ形成した潜像を色の異なる現像剤で現像して顕像化し、前記複数の像担持体に形成した各色の顕像を直接又は中間転写体を介して記録材に重ね合わせて転写して多色またはフルカラー画像を形成することを特徴とするので、高画角でコンパクトなカラー画像形成装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施例を示す光走査装置の概略斜視図である。 図１に示す光走査装置を書込ユニットに用いる多色画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。 本発明の光束分割手段の一実施例であるハーフミラープリズムを拡大して示す図である。 分割光による光走査を説明するための図である。 複数色用の露光のタイミングチャートを示す図である。 色によって露光量を異ならせるためのタイミングチャートを示す図である。 多面鏡式偏向器への入射角を−１°とした例を示す図である。

以下、本発明の実施形態を、図示の実施例に基いて詳細に説明する。

図１は本発明の一実施例を示す光走査装置の概略斜視図であり、図２は図１に示す光走査装置を書込ユニットに用いる多色画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。
まず、図２に示す多色画像形成装置について説明する。同図において符号３１は像担持体である感光体、３２は感光体を帯電する帯電器、３３は帯電された各感光体に画像信号に応じて変調されたビームを露光して静電潜像を形成する光走査装置を用いた書込ユニット、３４は感光体上の潜像を各色のトナーで現像して顕像化する現像器、３５は感光体上の転写残トナーを清掃するクリーニング手段、３６は感光体上の顕像を記録材に転写するための転写用帯電手段、３７は記録材を担持搬送する転写ベルト、３８ａ，３８ｂは転写ベルトが架張される駆動ローラと従動ローラ、３９は記録材に転写された画像を定着する定着手段、４０はシート状の記録材（例えば記録紙）Ｓが収容された給紙カセット、４１は記録材Ｓを給紙する給紙ローラ、４２は給紙ローラで給紙される記録材Ｓを１枚づつに分離する分離ローラ、４３，４４は記録材を搬送する搬送ローラ、４５は各感光体上での画像形成にタイミングを合せて記録材Ｓを転写ベルト３７に送り出すレジストローラをそれぞれ示している。また、符号に付けたＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋは画像の色を表し、それぞれＹ：イエロー、Ｍ：マゼンダ、Ｃ：シアン、Ｋ：ブラックを示している。

４つの感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋは転写ベルト３７に沿って並設され、それぞれ時計回り方向に回転し、回転方向の順に帯電器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ、現像器３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ、転写用帯電手段３６Ｙ、３６Ｍ、３６Ｃ、３６Ｋ、クリーニング手段３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋが配備されている。

帯電器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋは、感光体表面を均一に帯電するための帯電装置を構成するものであり、この帯電器には、ローラ状やブラシ状等の接触帯電方式の帯電部材や、帯電チャージャ等の非接触帯電方式のもの等がある。この帯電器３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋと現像器３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋの間の感光体表面に書込ユニット（後述する光走査装置）３３によりそれぞれビームが照射され、感光体３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋに静電潜像が形成されるようになっている。そして、静電潜像に基づき、現像器３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋにより感光体面上にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像が形成される。さらに、転写用帯電手段３６Ｙ、３６Ｍ、３６Ｃ、３６Ｋにより、転写ベルト３７で搬送される記録材Ｓに各色のトナー像が順次重ね合わせて転写された後、最終的に定着手段３９により記録材Ｓに画像が定着される。

次に図２に示した画像形成装置の書込ユニット３３に用いられる光走査装置の一実施例を図１に基いて説明する。
同図において、符号１、１’は光源としての半導体レーザ（図では直接見える位置には無いが基板にハンダ付けされている。また、端面発光型や面発光型のマルチビーム半導体レーザを用いても良い）、３、３’はカップリングレンズ、４は光束分割手段としてのハーフミラープリズム、５ａ、５ｂはシリンドリカルレンズ、７は偏向手段としての４面の反射面を有するポリゴンミラーを用いた多面鏡式偏向器、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは走査レンズ、９は光路折り曲げ用のミラー、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは被走査面としての像担持体（本実施例では光導電性の感光体）、１２、１２’はアパーチャ部材をそれぞれ示している。
本実施例では、多面鏡式偏向器７のポリゴンミラーの回転軸方向を副走査方向、副走査方向及び光軸に直交する方向で感光体の軸に平行な方向を主走査方向として説明する。

光源（半導体レーザ）１、１’から出射した各２本の発散光束はカップリングレンズ３、３’により、ビーム状の弱い収束光束、または平行光束、または弱い発散光束に変換される。カップリングレンズ３、３’を出たビーム状の光束（光ビームと言う）は、光束を整形して被走査面上でのビーム径を安定させるためのアパーチャ部材１２、１２’を通過し、ハーフミラープリズム４に入射する。アパーチャ部材１２、１２’は、板状の高輝度アルミニウムを用いており、光ビームを透過する矩形状の開口部（アパーチャ部）と、その開口部の周囲の枠形状の遮光部とからなり、遮光部の光源側は墨塗りされており光源側からの入射ビームに対して反射しないようにしている。これは、入射ビームが感光体１１への光走査中に光源側へ反射すると、ノイズとなり感光体へ入射する光ビームの光量が変化する不具合があるからである。また、アパーチャ部材１２の多面鏡式偏向器７側の遮光部は墨塗りをせず、多面鏡式偏向器７側からの光ビームが反射するように反射面としている。すなわち、アパーチャ部材１２、１２’は、
光源側の遮光部の反射率＜偏向器側の遮光部の反射率
となっている。

本実施例の光走査装置では、アパーチャ部材１２、１２’と多面鏡式偏向器７の間に配置され光束を２方向に分離する光束分割手段であるハーフミラープリズム４と、該ハーフミラープリズム４で分離された光束を互いに略π／２の開き角を有して多面鏡式偏向器７の回転軸に対して斜めに入射させる入射ミラー２、２’とを有する入射光学系を有している。

ハーフミラープリズム４に入射した共通の光源１，１’からの光ビームは、プリズム内のハーフミラーによりそれぞれ２つに分割され、ハーフミラープリズム４を出射する光ビームは全部で４本の光ビームとなる。この場合、光源１，１’とハーフミラーの開き角がπ／２異なるため、ハーフミラープリズム４は共通で使用でき、副走査方向に異なる２本の光ビームを４本の光ビームに分割することとなる。
これら４本の光ビームはシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂに入射し、これらシリンドリカルレンズ５ａ、５ｂの作用により副走査方向へ集光され、多面鏡式偏向器７の偏向反射面近傍に「主走査方向に長い線像」として結像する。また、入射ビームは、多面鏡式偏向器７の前に配置された入射ミラー２、２’で反射され、多面鏡式偏向器７の回転軸に対して斜めに入射される。

多面鏡式偏向器７は、駆動モータにより時計回りの回転方向に回転軸の周りに回転させられるようになっている。
そして、光源１，１’側からの４本の光ビームは、多面鏡式偏向器７で偏向走査され、走査光学系側へ射出する。
ここで、符号８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは走査レンズ、符号９は光路折り曲げミラーを示している。また符合１１ａ〜１１ｄは、被走査面となる像担持体（光導電性の感光体）を示しており、図２の画像形成装置と対応させると、１１ａはイエロー用感光体、１１ｂはマゼンタ用感光体、１１ｃはシアン用感光体、１１ｄはブラック用感光体である。

走査レンズ８ａ、８ｃ、光路折り曲げミラー９は、多面鏡式偏向器７のポリゴンミラーにより偏向される２本の光ビームを、対応する光走査位置である感光体１１ａ、１１ｂに導光して、光スポットを形成する。なお、多面鏡式偏向器７へ入射する光ビームは回転軸に対して斜めに入射するため、多面鏡式偏向器７から反射され走査レンズ８ａ、８ｃに向かう２本の光ビームは副走査方向に分離され、光路折り曲げミラー９で副走査方向に分離されて、それぞれ対応する感光体１１ａ、１１ｂに導光される。多面鏡式偏向器７を挟んで反対側の２本の光ビームも同様に副走査方向へ分離され、それぞれ対応する感光体１１ｃ、１１ｄへ導光される。

尚、本実施例では、多面鏡式偏向器７は、駆動モータにより時計回りの回転方向に回転軸の周りに回転させられるようになっているため、偏向器７を挟んで一方側の感光体１１ａ、１１ｂの走査ビームは光源と反対側から光源側に向かって走査され、他方側の感光体１１ｃ、１１ｄの走査ビームは光源側から光源と反対側に向かって走査される。従って、走査開始のタイミングを検知する同期検知手段（後述する同期検知板１０ａ、１０ｂ）のうち、一方の同期検知板１０ａは光源側に配置され、他方の同期検知板１０ｂは光源と反対側に配置されている。

図３は本発明の光束分割手段の一実施例であるハーフミラープリズムを拡大して示す図である。
ハーフミラープリズム４は光束分割手段として働き、４ａがハーフミラー（分離面）となっており、透過光と反射光を１：１の割合で分離する。尚、ハーフミラー４ａの分離の割合は１：１で有る必要はなく、他の光学系の条件に合わせて設定してももちろん構わない。
光源１および１’からの光束がπ／２の開き角を有しているため、図３の様に２つの光源の光束分割機能を一つハーフミラープリズム４で共用することができる。

図４は分割光による光走査を説明するための図である。
同図（ａ）に示すように、ハーフミラープリズム４で分割された共通の光源からの入射光（図中の入射光ｘ，入射光ｙ）は、それぞれ図１に示す入射ミラー２，２’で光路を調節して偏向器（図示の例では４つの偏向反射面を有するポリゴンミラー）７の異なる面に入射するようにしており、互いの入射光の角度差を９０°（π／２の位相差）つけている。互いの入射光の角度差が９０°（π／２の位相差）近傍であれば分割された光束が同時に有効走査領域を走査することがない。

ここでは一例として、図４（ａ）に示す上側の有効走査領域ｘを走査している時（反射光ａが反射光ｂ、反射光ｃへと走査される時）の下側の反射光について説明する。
上側の入射光ｘが反射光ａとなる時は、図４（ｂ）に示すように下側の反射光ａ’は入射光ｘと入射光ｙの角度差が９０°なので走査領域に入らない。偏向器７が回転して上側の入射光が反射光ｂとなる時は、図４（ｃ）に示すように下側の反射光はｂ’となり走査領域に入らない。また、さらに偏向器７が回転して、上側の入射光が反射光ｃとなる時も、図４（ｄ）に示すように下側の反射光はｃ’となり走査領域に入らない。すなわち、図４（ｂ）から図４（ｃ）を経て図４（ｄ）まで下側の反射光は、走査領域に入らないことが分かる。これは、入射光ｘと入射光ｙの角度差が９０°であり、偏向器７のポリゴンミラーの反射面数が４面であるため、反射光の角度差が必ず９０°になることで上記関係が成立するのである。この上側の入射光（入射光ｘ）が有効走査領域内を走査している時は、下側の入射光は有効走査領域外を走査しており、感光体面上を走査しない関係は、角度差が９０°より少しずれても成立するのは上記関係から自明である。逆に下側の入射光が有効走査領域内を走査している時は、上側の入射光は有効走査領域外を走査しており感光体面上を走査しないことも上下対称配置となっているため自明である。

光源１の変調駆動は上側の入射光が有効走査領域内を走査している時は対応する色（例えばブラック）の画像情報に基づき光源の変調駆動を行う。さらに、下側の入射光が有効走査領域内を走査している時は対応する色（例えばイエロー）の画像情報に光源の変調駆動を行うことで、共通の光源１で２色分の画像を走査することが可能となる。
また、光源１’についても上記と同様であり、対応するマゼンタとシアンの２色分の画像を走査することが可能である。

図５は複数色用の露光のタイミングチャートである。同図において縦軸は光量、横軸は時間をそれぞれ表す。
共通の光源１によりブラックとイエローの露光を行い、なおかつ、有効走査領域において、それぞれ全点灯する場合のタイミングチャートを同図に示す。実線がブラックに相当する部分、点線がイエローに相当する部分を示す。ブラック、イエローにおける、書き出しのタイミングは、有効走査幅外の走査開始端に配備される同期検知手段で走査ビームを検知することにより決定される。なお、同期検知手段は図示されていないが、通常はフォトダイオード等からなる同期検知センサが用いられ、同期検知板１０ａ、１０ｂに設置されている。

図６は色によって露光量を異ならせるためのタイミングチャートである。
図５ではブラックとイエローの領域での光量を同じに設定しているが、実際には光学素子の透過率、反射率が相対的に異なるため、光源の光量を同じにしてしまうと、感光体に到達するビームの光量が異なってしまう。そこで、図６に示すように、異なる感光体面を走査するときに互いの設定光量を異ならせることにより、異なる感光体面上に到達するビーム光量を等しくできる。

通常、画像形成装置に用いる半導体レーザは光量自動制御（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｒｏｌ：以下ＡＰＣと称す）を行い、光出力の安定化を図っている。ＡＰＣとは半導体レーザの光出力を受光素子によりモニタし、半導体レーザの光出力に比例する受光電流の検出信号により、半導体レーザの順方向電流を所望の値に制御する方式のことである。

半導体レーザが端面発光半導体レーザの場合、上記受光素子はカップリングレンズに向かって出射する方向と逆方向に出射した光をモニタするフォトダイオードを用いることが多いが、ＡＰＣを行なう際に、余計なゴースト光が入射すると、上記受光素子で検出する光量が増加してしまう。
例えば、上段の反射鏡へのビームの入射角が０のとき、その反射鏡の反射面が光源方向に正対しているので、この位置でＡＰＣを行なうと、反射ビームが光源に戻り、受光素子で検出する光量が増加してしまう。そこで、入射角が０であるときはＡＰＣを行なわないように設定しておく。この構成をとることにより、適切な濃度で、濃度むらの少ない画像出力が可能となる。

前述したように、本実施例では、多面鏡式偏向器７は、駆動モータにより時計回りの回転方向に回転軸の周りに回転させられるようになっているため、偏向器７を挟んで一方側の感光体１１ａ、１１ｂの走査方向は光源と反対側から光源側に向かって走査され、他方側の感光体１１ｃ、１１ｄは光源側から光源と反対側に向かって走査される。
このため、同期検知手段としては、光源と反対側から走査を開始する場合（感光体１１ａ、１１ｂ側）は、走査開始側の有効走査領域外にフォトダイオード等の同期検知センサを有する同期検知板１０ｂを置いて走査光を検知することが可能であるが、光源側から走査を開始する場合（感光体１１ｃ、１１ｄ側）は有効走査領域近傍に入射光があるため、同期検知板を設置する余裕がない。

そこで本実施例では、多面鏡式偏向器７から入射ミラー２へ反射する光ビームを利用して同期検知を行う。具体的には、図１に示す光源（半導体レーザ）１から射出された光ビームは、カップリングレンズ３へ入射後、アパーチャ部材１２で整形され、ハーフミラープリズム４でイエロー用の感光体１１ａへ導光される光ビームとブラック用の感光体１１ｄへ導光される光ビームに分離され、ブラック用の感光体１１ｄへ導光される光ビームはシリンドリカルレンズ５ｂへ入射し、入射ミラー２で反射され、多面鏡式偏向器７へ入射する。そして、多面鏡式偏向器７への入射角が１°の時、多面鏡式偏向器７からの反射光は入射ミラー２へ戻る。入射ミラー２で再反射された光ビームは入射時と副走査方向にずれた状態でシリンドリカルレンズ５ｂへ入射しハーフミラープリズム４へ戻る。ハーフミラープリズム４へ再入射した光ビームは光源側へ副走査方向にずれた状態で光源１’側へ向かう光ビームと、光源１側へ戻る光ビームに分割される。光源１’側へ向かう光ビームは、アパーチャ部材１２’上で光源１’から射出される光ビームとは副走査方向にずれた位置に向かい、アパーチャ部材１２’の光源と反対側の遮光部の反射面で反射した後、同期検知板１０ａへ入射する。アパーチャ部材１２’は光源１’から射出される光ビームの光軸とは主走査方向に傾いて設置されている。この構成とすることで、光源１’から射出される光ビーム（入射光）とアパーチャ部材１２’へ戻り、遮光部の反射面で反射されて同期検知に使用される光ビーム（戻り光）の分離が、角度差が大きくなるため容易となる。

また、アパーチャ部材１２’の枠形状の遮光部（外枠）の主走査方向の長さは、走査レンズ８ｂ側のみ長くなっている。外枠が長いことにより反射面を大きく取ることができ、同期検知板１０ａへ確実に光ビームが反射される。また、アパーチャ部材１２’の走査レンズ８ｂと反対側の外枠は短くすること（アパーチャ部材の外枠非対称形状）で、不要なスペースを省略することができ、光走査装置の小型化が図れる。
なお、同期検知板１０ａは多面鏡式偏向器７への入射角が０°で戻ってくる光（図中の破線）よりずれた位置に配置する。すなわち、本実施例では、多面鏡式偏向器７への入射角が０°で戻ってくる光でなく、少しずれた１°で戻ってくる光を利用して同期検知を行う。

本実施例で光源側で同期検知を行う光ビームが、多面鏡式偏向器７への入射角が０°で戻ってくる光でなく、少しずれた１°で戻ってくる光を利用している理由を説明する。
多面鏡式偏向器７への入射角が０°の光の場合、ブラック用の感光体１１ｄへ導光される光ビームの同期検知を行うためには、多面鏡式偏向器７の反射面のうち走査レンズ８ｂに向いた反射面からの反射光を使う必要がある。しかしながら、入射角が０°の場合は走査レンズ８ａに向いた反射面からの反射光も同期検知板１０ａに同時に戻ってきてしまう。以下にこのメカニズムを詳細に説明する。

光源１から射出された光ビームは、カップリングレンズ３へ入射後、アパーチャ部材１２で整形され、ハーフミラープリズム４でイエロー用の感光体１１ａへ導光される光ビームとブラック用の感光体１１ｄへ導光される光ビームに分離され、ブラック用の感光体１１ｄへ導光される光ビームはシリンドリカルレンズ５ｂへ入射し、入射ミラー２で反射され、多面鏡式偏向器７へ入射する。入射する多面鏡式偏向器７の反射面は、走査レンズ８ｂに向いた面である。
同時にイエロー用の感光体１１ａへ導光される光ビームもシリンドリカルレンズ５ａへ入射し、入射ミラー２’で反射し、多面鏡式偏向器７へ入射する。入射する多面鏡式偏向器７の反射面は、走査レンズ８ａに向いた面である。

入射角が０°の場合、ブラック用の感光体１１ｄへ導光される光ビームも、イエロー用の感光体１１ａへ導光される光ビームも、入射光に対して副走査方向のみにずれた状態で反射されてそれぞれ２および２’の入射ミラーで反射し、シリンドリカルレンズ５ａ、５ｂへ入射し、ハーフミラープリズム４へ戻ってくる。ハーフミラープリズム４へ戻ってくる光ビームは両者共に同じ位置に戻ってくる。そのためハーフミラープリズム４で分離された光ビームは光源１側へ戻る光ビームも両者の光ビームが重なり、光源１’側へ向かう光ビームも両者の光ビームが重なってしまう。すなわち、同期検知板１０ａの方向（図中の破線）にブラック用の光ビームと、イエロー用の光ビームが重なって戻ってしまう。

同期検知板１０ａには入射角０°の場合、ブラック用の光ビームからの（多面鏡式偏向器７の走査レンズ８ｂを向いた面からの）戻り光と、イエロー用の光ビームからの（多面鏡式偏向器７の走査レンズ８ａを向いた面からの）戻り光が重なって入射してしまい、多面鏡式偏向器７の反射面のうち走査レンズ８ｂに向いた反射面からの反射光のみを抽出することが出来ないため、ブラックの同期検知を行えない。

そこで、本実施例では、同期検知を行うブラック用の光ビームの多面鏡式偏向器７への入射角を１°とした（尚、イエロー用の光ビームの多面鏡式偏向器７への入射角は−１°となる）。入射角を０°からずらすことにより、入射ミラー２、２’へ戻る光ビームの入射角がブラック側とイエロー側で異なる様になる。そのため、入射ミラー２、２’からの戻り光はハーフミラープリズム４で主走査方向に異なる位置になるために、ブラックとイエローが分離可能となり、走査レンズ８ｂに向いた反射面からの反射光でブラック用の光ビームの同期検知を行うことが可能となる。

ここで、補足説明として多面鏡式偏向器７へのブラック用の光ビームの入射角を−１°とした例を図７に示す。この場合は、入射ミラー２、２’へ戻る光ビームの入射角がブラック（Ｂｋ）側とイエロー（Ｙ）側で異なる様になり、イエロー（Ｙ）の戻り光が同期検知板１０ａに入射する。このため、多面鏡式偏向器７への入射角を−１°とした場合はブラック（Ｂｋ）の反射光を同期検知板１０ａで検知できず、同期検知を行うことができない。従って、ブラック用の光ビームの多面鏡式偏向器７への入射角は１°とする必要があり、この場合には、イエロー用の光ビームの多面鏡式偏向器７への入射角は−１°となり、イエロー用の光ビームが同期検知板１０ａに入射することがなくなり、ブラック用の光ビームのみを検知することができる。

また、本実施例では、図１に示すように、同期検知板１０ａの前に戻り光束分離用の開口部となる開口絞り（別のアパーチャ部材）１４を配置しており、この開口絞り１４でイエローの反射光が同期検知板１０ａに入らないように規制することで、多面鏡式偏向器７の走査レンズ８ｂに向いた反射面からの反射光のみを同期検知板１０ａで抽出することが可能となる。

さらに本実施例では、光源と反対側の走査開始位置に配置された同期検知板１０ｂの前に減光手段（例えばＮＤフィルタ）１３を配置している。この光源と反対側の走査開始位置に配置された同期検知板１０ｂは、例えばイエローの感光体１１ａの画像書き出しタイミングを決めるものである。この同期検知板１０ｂに入射するイエローの光ビームは、光源１からの光ビームがハーフミラープリズム４によって１回光量が分割されただけであり、光量ロスが少ない状態で同期検知板１０ｂに入射している。
これに対して、光源側の同期検知板１０ａに入射する光量は、偏向器７へ入射する時点で、ハーフミラープリズム４によって１回光量が分割されており、さらに偏向器７から反射され、入射ミラー２’とシリンドリカルレンズ５ｂを経て再度ハーフミラープリズム４に入射するため、ハーフミラープリズム４で２回光量が分割されている。そのため、光源とは反対側の走査開始位置に配置された同期検知板１０ｂに入射する光量は、分割数が１つ少ないために相対的に光量が多くなる。さらに、アパーチャ部材１２’の遮光部に設けた反射面で反射される光束が、アパーチャ部材１２’により蹴られてしまうため、さらに光量の相対差は大きくなる。
そのため本実施例では、光源と反対側の走査開始位置に配置された同期検知板１０ｂの前に減光手段としてＮＤフィルタ１３を配置して、同期検知板１０ｂに入射する光量を減らし、光源側に配置された同期検知板１０ａに入射する光量と等しくなるように揃えている。これにより、正確な同期検知を行うことができる。

尚、以上の実施例の説明では、イエロー用の感光体１１ａとブラック用の感光体１１ｄを走査して同期検知を行う場合を例に挙げて説明したが、マゼンタ用の感光体１１ｂとシアン用の感光体１１ｃを走査して同期検知を行う場合も上記と同様である。

１、１’：光源（半導体レーザ）
２，２’：入射ミラー、
３、３’ ：カップリングレンズ
４：ハーフミラープリズム（光束分割手段）
４ａ：ハーフミラー
５ａ、５ｂ：シリンドリカルレンズ
７：多面鏡式偏向器（偏向手段）
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ：走査レンズ
９：光路折曲げ用のミラー
１０ａ，１０ｂ：同期検知板（同期検知手段）
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ：感光体（被走査面）
１２、１２’：アパーチャ部材
１３：ＮＤフィルタ（減光手段）
１４：開口絞り（戻り光束分離用の開口部）
３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、３１Ｋ：感光体（像担持体）
３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ：帯電器
３３：書込ユニット
３４Ｙ、３４Ｍ、３４Ｃ、３４Ｋ：現像器
３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋ：クリーニング手段
３６Ｙ、３６Ｍ、３６Ｃ、３６Ｋ：転写用帯電手段
３７：転写ベルト
３８ａ：駆動ローラ
３８ｂ：従動ローラ
３９：定着手段
４０：給紙カセット
４１：給紙ローラ
４２：分離ローラ
４３，４４：搬送ローラ
４５：レジストローラ
Ｓ：記録材

特開２００２−２３０８５号公報 特開２００６−２８４８２２号公報 特開２００８−２５７１６９号公報

Claims (8)

1. 光源と、該光源からの光束を整形するアパーチャ部材と、多面の反射面を有し前記光源からの光束を偏向走査する偏向手段と、前記偏向手段により偏向走査された光束を被走査面に導く走査光学系と、を有する光走査装置において、
   前記偏向手段は４面の反射面を有する偏向器であり、
   前記アパーチャ部材と前記偏向器の間に配置され光束を２方向に分離する光束分割手段と、該光束分割手段で分離された光束を互いに略π／２の開き角を有して前記偏向器の回転軸に対して斜めに入射させる入射ミラーとを有する入射光学系と、
   前記偏向器から前記入射ミラーへ反射した戻り光束で同期検知を行う同期検知手段とを有し、
   前記アパーチャ部材は、前記光束に対して直交する方向から主走査方向に傾いて設置され、かつ前記アパーチャ部材は、前記光源からの光束を透過する開口部と該開口部の周囲の枠形状の遮光部とからなり、該アパーチャ部材の前記偏向器側の遮光部が反射面となっており、該反射面で反射された戻り光束を前記同期検知手段で受光して同期検知を行うことを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１に記載の光走査装置において、
   前記アパーチャ部材の枠形状の遮光部が非対称であることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１または２に記載の光走査装置において、
   前記アパーチャ部材を、光軸に対して垂直な方向から主走査方向に傾けて配置することを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一つに記載の光走査装置において、
   前記アパーチャ部材の枠形状の遮光部の反射率が表裏で異なり、
   光源側の遮光部の反射率＜偏向器側の遮光部の反射率
   であることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一つに記載の光走査装置において、
   独立した２つの基板上に配置された光源を有し、該２つの光源からのそれぞれの光束が前記光束分割手段のハーフミラー入射面で開き角がπ／２であることを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一つに記載の光走査装置において、
   前記同期検知手段の前に戻り光束分離用の開口部を設けることを特徴とする光走査装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一つに記載の光走査装置において、
   前記光源とは反対側に配置された同期検知手段を有し、該同期検知手段の前に減光手段を配置することを特徴とする光走査装置。
8. 光源からの光束を被走査面である像担持体に照射して潜像を形成する書込ユニットを備えた画像形成装置において、
   前記像担持体を複数備え、前記書込ユニットに請求項１〜７のいずれか一つに記載の光走査装置を備え、該光走査装置で複数の像担持体にそれぞれ形成した潜像を色の異なる現像剤で現像して顕像化し、前記複数の像担持体に形成した各色の顕像を直接又は中間転写体を介して記録材に重ね合わせて転写して多色またはフルカラー画像を形成することを特徴とする画像形成装置。

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