JP2012113011A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】同期検知精度の低下を招くことなく、低価格化及び小型化を図ることができる光走査装置を提供する。
【解決手段】 ２つの光源、２つの偏光器前光学系、ポリゴンミラー２１０４Ａ、２つの走査光学系、１つの同期検知系などを備えている。２つの光源及び受光器１５は同一の回路基板１１に実装されている。ポリゴンミラーで偏向された２つの光束のうち、ポリゴンミラーからの光路長が最も短い折り返しミラー２１０６ａによって折り返された光束であって、該折り返しミラーにおける２つの光源から遠いほうの端部近傍で折り返された光束を同期光束とし、該同期光束を同期検知用ミラー１３によって受光器に向かう方向に反射している。この場合は、回路基板を大型化することなく、基板の数を削減することができる。また、同期光束の光路のレイアウトに関する自由度を向上させることができる。
【選択図】図５

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光によって被走査面を走査する光走査装置、及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、光源から射出されたレーザ光を光偏向器を用いて偏向し、感光性を有するドラム（以下では、「感光体ドラム」という）の表面を軸方向（主走査方向）に走査しつつ、感光体ドラムを回転させ、感光体ドラムの表面に潜像を形成する方法が一般的である。

近年、画像形成装置において、出力画像の多色化が進み、感光体ドラムを複数（通常は４つ）有するタンデム方式の画像形成装置が普及してきている。

そして、各感光体ドラムへの書込開始タイミングを得るために、少なくとも１つの同期検知光学系を備えている。

例えば、特許文献１及び特許文献２には、光偏向器で偏向された光束を走査レンズを介さずに同期検知用の光検出器で受光する光学系が開示されている。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２に開示されている光学系では、複数の光源と同期検知用の光検出器とを同一基板上に実装させようとすると、光偏向器での偏向角を大きく、すなわち、ポリゴンミラーの面数を少なくする必要があった。面数を少なくしても同じ周期を維持するには、面数に反比例した高速化が必要である。高速回転に対応したポリゴンミラーは、高価であり、光走査装置のコストアップを招くという不都合があった。

また、走査レンズを通過した光を直接、複数の光源と同一基板上に実装されている同期検知用で受光させようとすると、基板が大型化し、光走査装置及び画像形成装置の大型化を招くという不都合があった。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、同期検知精度の低下を招くことなく、低価格化及び小型化を図ることができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、画像品質を低下させることなく、低価格化及び小型化を図ることができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、複数の被走査面をそれぞれ光束により主走査方向に走査する光走査装置であって、複数の光源と；前記主走査方向に直交する副走査方向に平行な軸回りに偏向反射面を回転させ、前記複数の光源からの光束を偏向する光偏向器と；少なくとも１つの走査レンズ及び複数の折り返しミラーを含み、前記光偏向器で偏向された前記複数の光源からの光束をそれぞれ対応する被走査面上に集光する走査光学系と；前記複数の光源と同一の基板上に配置された受光器、及び前記複数の折り返しミラーのうち前記光偏向器からの光路長が最も短い折り返しミラーにおける前記複数の光源から遠いほうの端部近傍で折り返された光束を前記受光器に向かう方向に反射する同期検知用ミラーを含み、前記走査の同期信号を出力する単一の同期検知系と；を備える光走査装置である。

これによれば、同期検知精度の低下を招くことなく、低価格化及び小型化を図ることができる。

本発明は、第２の観点からすると、複数の像担持体と；前記複数の像担持体を、それぞれ対応する画像情報に応じて変調された光束により走査する本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、画像品質を低下させることなく、低価格化及び小型化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置２０１０Ａの構成を説明するための図（その１）である。 図１における光走査装置２０１０Ａの構成を説明するための図（その２）である。 光走査装置２０１０Ａによる感光体ドラム表面での走査方向を説明するための図である。 光走査装置２０１０Ａの同期検知系を説明するための図（その１）である。 光走査装置２０１０Ａの同期検知系を説明するための図（その２）である。 同期検知系の各光学素子の配置位置及び姿勢を説明するための図である。 同期光束におけるねじれを説明するための図である。 同期光束におけるねじれの解消を説明するための図である。 図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は、それぞれ感光体ピッチと走査光学系との関係を説明するための図である。 図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、それぞれ感光体ピッチと走査光学系との関係の比較例を説明するための図である。 回路基板の大型化を説明するための図である。 図１３（Ａ）は、斜入射の場合の偏向反射面の高さｄ１を説明するための図であり、図１３（Ｂ）は、水平入射の場合の偏向反射面の高さｄ２を説明するための図である。 図１における光走査装置２０１０Ｂの構成を説明するための図（その１）である。 図１における光走査装置２０１０Ｂの構成を説明するための図（その２）である。 光走査装置２０１０Ｂによる感光体ドラム表面での走査方向を説明するための図である。 光走査装置２０１０Ｂの同期検知系を説明するための図（その１）である。 光走査装置２０１０Ｂの同期検知系を説明するための図（その２）である。 光走査装置２０１０Ａの変形例を説明するための図（その１）である。 光走査装置２０１０Ａの変形例を説明するための図（その２）である。 光走査装置２０１０Ａの変形例における同期検知系を説明するための図（その１）である。 光走査装置２０１０Ａの変形例における同期検知系を説明するための図（その２）である。 対向走査方式に対応した光走査装置を説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１８に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、２つの光走査装置（２０１０Ａ、２０１０Ｂ）、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及びプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、上位装置からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置からの画像情報を各光走査装置に送る。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転するものとする。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０Ａは、プリンタ制御装置２０９０からのブラック画像情報に基づいて変調された光ビームを、帯電装置２０３２ａによって帯電された感光体ドラム２０３０ａの表面に照射するとともに、プリンタ制御装置２０９０からのシアン画像情報に基づいて変調された光ビームを、帯電装置２０３２ｂによって帯電された感光体ドラム２０３０ｂの表面に照射する。

光走査装置２０１０Ｂは、プリンタ制御装置２０９０からのマゼンタ画像情報に基づいて変調された光ビームを、帯電装置２０３２ｃによって帯電された感光体ドラム２０３０ｃの表面に照射するとともに、プリンタ制御装置２０９０からのイエロー画像情報に基づいて変調された光ビームを、帯電装置２０３２ｄによって帯電された感光体ドラム２０３０ｄの表面に照射する。

これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、光走査装置２０１０Ａ及び光走査装置２０１０Ｂの構成については後述する。

トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｂに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｃにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｄに供給される。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされて多色のカラー画像が形成される。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。

定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次スタックされる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置２０１０Ａの構成について説明する。

光走査装置２０１０Ａは、一例として図２及び図３に示されるように、２つの光源（２２００ａ、２２００ｂ）、２つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ）、２つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ）、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ）、ポリゴンミラー２１０４Ａ、偏向器側走査レンズ２１０５Ａ、３枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０７ａ）、２つの像面側走査レンズ（２１０８ａ、２１０８ｂ）、２枚の防塵ガラス（２１１０ａ、２１１０ｂ）、及び走査制御装置１２などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング２３００Ａ（図２では図示省略、図３参照）の所定位置に組み付けられている。

なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をＹ軸方向、ポリゴンミラーの回転軸に平行な方向をＺ軸方向として説明する。また、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

光源２２００ａと光源２２００ｂは、Ｚ軸方向に関して離れた位置に配置されている。そして、各光源は、発振波長が６５９ｎｍの複数の発光部を有する半導体レーザアレイを含んでいる。

光源２２００ａと光源２２００ｂは、同一の回路基板１１に実装されている。そして、走査制御装置１２は、ＩＣチップ化されて、回路基板１１に実装されている。

カップリングレンズ２２０１ａは、光源２２００ａから射出された光束（以下では、「光束ＬＢａ」ともいう。）の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１ｂは、光源２２００ｂから射出された光束（以下では、「光束ＬＢｂ」ともいう。）の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

開口板２２０２ａは、長方形状あるいは楕円形状の開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ａを介した光束ＬＢａを整形する。

開口板２２０２ｂは、長方形状あるいは楕円形状の開口部を有し、カップリングレンズ２２０１ｂを介した光束ＬＢｂを整形する。

シリンドリカルレンズ２２０４ａは、開口板２２０２ａの開口部を通過した光束ＬＢａを、ポリゴンミラー２１０４Ａの偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、開口板２２０２ｂの開口部を通過した光束ＬＢｂを、ポリゴンミラー２１０４Ａの偏向反射面近傍にＺ軸方向に関して結像する。

カップリングレンズ２２０１ａと開口板２２０２ａとシリンドリカルレンズ２２０４ａとからなる光学系は、Ｋステーションの偏向器前光学系である。

カップリングレンズ２２０１ｂと開口板２２０２ｂとシリンドリカルレンズ２２０４ｂとからなる光学系は、Ｃステーションの偏向器前光学系である。

ポリゴンミラー２１０４Ａは、その中心を通る軸まわりに、反時計方向に回転する６面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。すなわち、ポリゴンミラー２１０４Ａは、６枚の偏向反射面を有している。

ここでは、各シリンドリカルレンズからの光束は、ポリゴンミラー２１０４Ａの回転中心よりも＋Ｘ側に位置する同一の偏向反射面に入射する。

このとき、シリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束ＬＢａは、ポリゴンミラー２１０４Ａの回転軸に直交する平面（ＸＹ平面）に対して＋Ｚ側に２．５°傾斜した方向から偏向反射面に入射する。また、シリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束ＬＢｂは、ポリゴンミラー２１０４Ａの回転軸に直交する平面（ＸＹ平面）に対して−Ｚ側に２．５°傾斜した方向から偏向反射面に入射する。すなわち、図２における角度θａ及び角度θｂの値（絶対値）は２．５°である。

なお、以下では、光束が偏向反射面に入射する際に、ポリゴンミラー２１０４Ａの回転軸に直交する面に対して傾斜した方向から入射することを「斜入射」といい、ポリゴンミラー２１０４Ａの回転軸に直交する面に平行な方向から入射することを「水平入射」という。そして、上記角度θａ及び角度θｂを「斜入射角」という。

偏向器側走査レンズ２１０５Ａは、ポリゴンミラー２１０４Ａで偏向された光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路上に配置されている。この偏向器側走査レンズ２１０５Ａは、波長６５８ｎｍの光に対する屈折率が１．５２７１５３の樹脂製のレンズである。また、偏向器側走査レンズ２１０５Ａは、主走査対応方向にのみパワーを持ち、副走査対応方向にはパワーを持たない。

折り返しミラー２１０６ａは、偏向器側走査レンズ２１０５Ａを介した光束ＬＢａの光路上に配置され、該光束ＬＢａの光路を−Ｘ方向に折り返す。

折り返しミラー２１０７ａは、折り返しミラー２１０６ａで折り返された光束ＬＢａの光路上に配置され、該光束ＬＢａの光路を感光体ドラム２０３０ａに向かう方向に折り返す。

像面側走査レンズ２１０８ａは、折り返しミラー２１０７ａで折り返された光束ＬＢａの光路上に配置されている。

そこで、ポリゴンミラー２１０４Ａで偏向された光束ＬＢａは、偏向器側走査レンズ２１０５Ａ、折り返しミラー２１０６ａ、折り返しミラー２１０７ａ、像面側走査レンズ２１０８ａ及び防塵ガラス２１１０ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４Ａの回転に伴って＋Ｙ方向に移動する（図４参照）。すなわち、感光体ドラム２０３０ａ上を２つの光源に近づく向きに走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ａの回転方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「副走査方向」である。

また、折り返しミラー２１０６ｂは、偏向器側走査レンズ２１０５Ａを介した光束ＬＢｂの光路上に配置され、該光束ＬＢｂの光路を感光体ドラム２０３０ｂに向かう方向に折り返す。

像面側走査レンズ２１０８ｂは、折り返しミラー２１０６ｂで折り返された光束ＬＢｂの光路上に配置されている。

そこで、ポリゴンミラー２１０４Ａで偏向された光束ＬＢｂは、偏向器側走査レンズ２１０５Ａ、折り返しミラー２１０６ｂ、像面側走査レンズ２１０８ｂ及び防塵ガラス２１１０ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４Ａの回転に伴って＋Ｙ方向に移動する（図４参照）。すなわち、感光体ドラム２０３０ｂ上を２つの光源に近づく向きに走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「副走査方向」である。

ところで、各感光体ドラムにおける画像情報が書き込まれる主走査方向の走査領域は「有効走査領域」、「画像形成領域」、あるいは「有効画像領域」などと呼ばれている。

また、ポリゴンミラー２１０４Ａと各感光体ドラムとの間の光路上に配置されている光学系は、走査光学系とも呼ばれている。

本実施形態では、偏向器側走査レンズ２１０５Ａと２枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０７ａ）と像面側走査レンズ２１０８ａと防塵ガラス２１１０ａとからＫステーションの走査光学系が構成されている。

また、偏向器側走査レンズ２１０５Ａと折り返しミラー２１０６ｂと像面側走査レンズ２１０８ｂと防塵ガラス２１１０ｂとからＣステーションの走査光学系が構成されている。

すなわち、偏向器側走査レンズ２１０５Ａは、２つのステーションで共用されている。

各像面側走査レンズは、主として副走査対応方向に関してパワーを有し、面倒れ補正機能を有している。そこで、各像面側走査レンズは、走査光学系のうちで副走査対応方向に関して最も強いパワーを有しているといえる。

ところで、光走査装置２０１０Ａは、更に、一例として図５及び図６に示されるように、同期検知用ミラー１３、集光レンズ１４、及び受光器１５を有する同期検知系を備えている。

受光器１５は、回路基板１１に実装されている。すなわち、光源２２００ａ、光源２２００ｂ、走査制御装置１２、及び受光器１５は、同一の回路基板１１に実装されている。これにより、基板の数を削減することができ、コストダウンと光走査装置の小型化を図ることが可能となる。

このとき、副走査対応方向に関して、複数の発光部の間に受光器１５が設けられるのが好ましい。この場合は、副走査対応方向の高さを低くすることができるとともに、回路基板１１の小型化を促進することができる。

同期検知用ミラー１３は、ポリゴンミラー２１０４Ａで偏向され、偏向器側走査レンズ２１０５Ａを通過し、折り返しミラー２１０６ａで折り返された光束ＬＢａであって、書込開始前の光束の一部を受光器１５に向かう方向に反射する。なお、折り返しミラー２１０６ａは、複数の折り返しミラーのうちポリゴンミラー２１０４Ａからの光路長が最も短い折り返しミラーである。そして、以下では、便宜上、受光器１５で受光される光束を「同期光束」ともいう。

集光レンズ１４は、同期検知用ミラー１３で反射された同期光束の光路上に配置され、該同期光束を受光器１５の受光面近傍に集光する。

この集光レンズ１４の入射光学面は、主走査対応方向の曲率半径及び副走査対応方向の曲率半径が、いずれも５５ｍｍである。また、集光レンズ１４の射出光学面は、主走査対応方向の曲率半径が∞（無限大）であり、副走査対応方向の曲率半径が−２４ｍｍである。そして、集光レンズ１４は、波長６５８ｎｍの光に対する屈折率が１．４８７５５３である。

受光器１５は、受光光量に応じた電気信号を出力する。受光器１５の出力信号は、「先端同期信号」と呼ばれている。走査制御装置１２は、該先端同期信号に基づいて、各ステーションにおける書込開始タイミングを決定する。

偏向器側走査レンズ２１０５Ａ、折り返しミラー２１０６ａ、及び同期検知系の配置例が図７に示されている。

集光レンズ１４を介した同期光束は、ＸＹ面に関して、入射角α（図５参照）が約１３°で受光器１５に入射する。これにより、受光器１５の表面で反射された光が光源２２００ａに戻るのを抑制することができる。仮に、同期光束が入射角０°で受光器１５に入射すると、受光器１５の表面で反射された光が光源２２００ａに戻り、光源２２００ａにおける半導体レーザの発振を不安定にするおそれがある。但し、同期光束の入射角があまり大きいと、同期光束が受光器１５の受光面からはみ出し、受光器１５での受光光量が少なくなって、いわゆる感度不足を招くおそれがある。そこで、同期光束の入射角αとして、５°〜１８°が好ましい。

ここでは、同期光束は、光学的に最もポリゴンミラー２１０４Ａに近い折り返しミラーで折り返されてから分離されているため、受光器１５を２つの光源に近い位置に配置することが可能となり、回路基板１１の小型化を促進することができる。

また、偏向反射面における偏向点と同期検知用ミラー１３までの光路長をＬｍ、偏向点から受光器１５までの光路長をＬとすると、次の（１）式が満足されるように設定されている。

仮に、Ｌｍが（１／３）Ｌより小さいと、同期検知用ミラー１３が偏向点に近すぎることとなり、同期光束を分離するために必要な偏向角が大きくなり、偏向反射面の数を少なくしなければならないという不都合が生じる。

また、仮に、Ｌｍが（１／２）Ｌより大きいと、折り返しミラー２１０７ａまでの光路長が長くなりすぎてしまい、光走査装置の大型化を招くという不都合が生じる。

ここでは、Ｌ＝２７０．４ｍｍ、Ｌｍ＝１０３．１ｍｍであり、上記（１）式を満足している。このため、小型化とレイアウトの自由度の拡大との両立が可能となる。

ところで、偏向反射面に光束が斜入射すると、該偏向反射面で偏向された光束は偏向器側走査レンズ２１０５Ａにねじれて入射することとなり、波面収差が大きくなる。特に、有効走査領域における端部近傍（周辺像高）に向かう光束が著しく劣化し、いわゆる「ビームスポット径の太り」を生じる。同期光束は、有効走査領域の外側に向かう光束であるため、さらにねじれが大きい。

そこで、本実施形態では、一例として図８に示されるように、同期検知用ミラー１３における走査対応方向と、同期光束の中心を通り該同期光束の走査方向（長手方向）の両端のマージナル光線を結んだ軸とのなす角βは、約２度となっている。これは斜入射による波面のねじれに起因している。

一方、集光レンズ１４及び受光器１５上では、主走査対応方向と、同期光束の中心を通り該同期光束の走査方向（長手方向）の両端のマージナル光線を結んだ軸とのなす角γは約０．６度となっている（図９参照）。

ここで、同期検知用ミラー１３は、副走査対応方向に関して、＋Ｚ方向に折り返している。すなわち、折り返しミラー２１０６ａ及び同期検知用ミラー１３の副走査対応方向に関する偏心角をそれぞれβＭ１、βＤＭとすると、｜βＭ１｜＜｜βＤＭ｜としている。これにより、斜入射光学系特有の波面のねじれによるビームスポット径の太りを低減し、同期光束の小径化を図ることができる。そこで、より高精度の同期検知を行うことができる。

また、本実施形態では、偏向器側走査レンズ２１０５Ａを通過した光束ＬＢａの光路を、折り返しミラー２１０６ａによって、副走査断面（ＸＺ面）内で感光体ドラム側（−Ｚ側）に折り返している。この場合、２つの感光体ドラムの間隔（「ドラムピッチ」ともいう）の変更に対する適用性が高くなり、副走査断面内でポリゴンミラー２１０４Ａの感光体ドラム側（−Ｚ側）のスペースにも光束を通すことができる（図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）参照）。そこで、例えば、よりドラムピッチの狭い画像形成装置に対応することができる。

仮に、一例として図１１（Ａ）に示されるように、偏向器側走査レンズ２１０５Ａを通過した光束ＬＢａの光路を、折り返しミラー２１０６ａによって、副走査断面（ＸＺ面）内で感光体ドラムから遠ざかる方向（＋Ｚ側）に折り返した場合、さらに折り返しミラー２１０７ａによって折り返された光束ＬＢａの光路は、感光体ドラム２０３０ａに向かうため、偏向点を含むＸＹ面（以下、「基準面」という）を２度通過する。この基準面近傍には、偏向器側走査レンズ２１０５Ａやポリゴンミラー２１０４Ａが存在する。光束ＬＢａの光路は、偏向器側走査レンズ２１０５Ａやポリゴンミラー２１０４Ａを避ける必要があるため、光路レイアウトに対する自由度が低くなってしまう（図１１（Ｂ）参照）。このため、折り返しミラー２１０６ａによる折り返しは、感光体ドラム側（−Ｚ側）に折り返すのが好ましい。なお、図１１（Ｂ）では、光束ＬＢａの光路上に、偏向器側走査レンズ２１０５Ａ及びポリゴンミラー２１０４Ａの一部が存在することとなり、ドラムピッチがＰ４の画像形成装置に用いることはできない。

また、仮に、偏向器側走査レンズの＋Ｙ側端部近傍を通過した光束を直接、受光器で受光させようとすると、一例として図１２に示されるように、回路基板の大型化を招く。

また、本実施形態では、偏向反射面に２つの光束がそれぞれ斜入射しているために、水平入射する場合に比べて、偏向反射面のＺ軸方向に関する長さ（高さ）を短くすることができる（図１３（Ａ）及び図１３（Ｂ）参照）。なお、偏向反射面のＺ軸方向に関する長さ（高さ）が長いと、加工コストが上昇したり、動作時の風損が大きくなりエネルギ消費量の増大や高騒音化を招くという不都合がある。

また、本実施形態では、異なるステーションの光束が、同一偏向反射面で同時に偏向されるため、６つの偏向反射面における面精度のばらつきに起因する色ずれを抑制することができる。さらに、２つのステーションで、１つの同期検知系を共用しても、それぞれの書込開始位置の精度を高く維持することができる。

次に、前記光走査装置２０１０Ｂの構成について説明する。

光走査装置２０１０Ｂは、一例として図１４及び図１５に示されるように、２つの光源（２２００ｃ、２２００ｄ）、２つのカップリングレンズ（２２０１ｃ、２２０１ｄ）、２つの開口板（２２０２ｃ、２２０２ｄ）、２つのシリンドリカルレンズ（２２０４ｃ、２２０４ｄ）、ポリゴンミラー２１０４Ｂ、偏向器側走査レンズ２１０５Ｂ、３枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０７ｃ）、２つの像面側走査レンズ（２１０８ｃ、２１０８ｄ）、２枚の防塵ガラス（２１１０ｃ、２１１０ｄ）、及び走査制御装置２２などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング２３００Ｂ（図１４では図示省略、図１５参照）の所定位置に組み付けられている。

すなわち、前述した光走査装置２０１０Ａと同様な構成である。そして、各光学部材は、光走査装置２０１０Ａと同様な位置関係でそれぞれ配置されている。

光源２２００ｃから射出された光束（以下では、「光束ＬＢｃ」ともいう。）は、カップリングレンズ２２０１ｃ、開口板２２０２ｃ、シリンドリカルレンズ２２０４ｃを介して、ポリゴンミラー２１０４Ｂに斜入射される。

また、光源２２００ｄから射出された光束（以下では、「光束ＬＢｄ」ともいう。）は、カップリングレンズ２２０１ｄ、開口板２２０２ｄ、シリンドリカルレンズ２２０４ｄを介して、ポリゴンミラー２１０４Ｂに斜入射される。

斜入射角θｃ及び斜入射角θｄは、いずれも２．５°である。

ポリゴンミラー２１０４Ｂで偏向された光束ＬＢｃは、偏向器側走査レンズ２１０５Ｂ、折り返しミラー２１０６ｃ、折り返しミラー２１０７ｃ、像面側走査レンズ２１０８ｃ及び防塵ガラス２１１０ｃを介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４Ｂの回転に伴って＋Ｙ方向に移動する（図１６参照）。すなわち、感光体ドラム２０３０ｃ上を２つの光源に近づく向きに走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｃの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「副走査方向」である。

また、ポリゴンミラー２１０４Ｂで偏向された光束ＬＢｄは、偏向器側走査レンズ２１０５Ｂ、折り返しミラー２１０６ｄ、像面側走査レンズ２１０８ｄ及び防塵ガラス２１１０ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー２１０４Ｂの回転に伴って＋Ｙ方向に移動する（図１６参照）。すなわち、感光体ドラム２０３０ｄ上を２つの光源に近づく向きに走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「副走査方向」である。

ここでは、偏向器側走査レンズ２１０５Ｂと２枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０７ｃ）と像面側走査レンズ２１０８ｃと防塵ガラス２１１０ｃとからＭステーションの走査光学系が構成されている。

また、偏向器側走査レンズ２１０５Ｂと折り返しミラー２１０６ｄと像面側走査レンズ２１０８ｄと防塵ガラス２１１０ｄとからＹステーションの走査光学系が構成されている。

すなわち、偏向器側走査レンズ２１０５Ｂは、２つのステーションで共用されている。

また、光走査装置２０１０Ｂは、一例として図１７及び図１８に示されるように、同期検知用ミラー２３、集光レンズ２４、及び受光器２５を有する同期検知系を備えている。

光源２２００ｃ、光源２２００ｄ、走査制御装置２２、及び受光器２５は、同一の回路基板２１に実装されている。これにより、基板の数を削減することができ、コストダウンと光走査装置の小型化を図ることが可能となる。

同期検知用ミラー２３は、ポリゴンミラー２１０４Ｂで偏向され、偏向器側走査レンズ２１０５Ｂを通過し、折り返しミラー２１０６ｃで折り返された光束ＬＢｃであって、書込開始前の光束の一部（同期光束）を受光器２５に向かう方向に反射する。なお、折り返しミラー２１０６ｃは、複数の折り返しミラーのうちポリゴンミラー２１０４Ｂからの光路長が最も短い折り返しミラーである。

また、同期検知用ミラー２３は、光走査装置２０１０Ａにおける同期検知用ミラー１３と同様に、受光器２５で受光される際の同期光束において、斜入射に起因する前記ねじれが解消されるように配置されている。

集光レンズ２４は、前記集光レンズ１４と同等のレンズであり、同期検知用ミラー２３で反射された同期光束の光路上に配置され、該同期光束を受光器２５の受光面近傍に集光する。集光レンズ２４を介した同期光束は、入射角が約１３°で受光器２５に入射する。

受光器２５は、受光光量に応じた電気信号（先端同期信号）を出力する。走査制御装置２２は、該先端同期信号に基づいて、各ステーションにおける書込開始タイミングを決定する。

そこで、光走査装置２０１０Ｂは、光走査装置２０１０Ａと同様な利点を有している。

以上説明したように、本実施形態に係る各光走査装置によると、２つの光源、２つの偏光器前光学系、ポリゴンミラー、２つの走査光学系、単一の同期検知系、及び走査制御装置などをそれぞれ備えている。

２つの光源、走査制御装置、及び受光器は、同一の回路基板に実装されている。そして、ポリゴンミラーの各偏向反射面は、感光体ドラム表面を光束が２つの光源に近づく向きに走査するように回転している。

また、ポリゴンミラーで偏向された２つの光束のうち、ポリゴンミラーからの光路長が最も短い折り返しミラーによって折り返された光束であって、該折り返しミラーにおける２つの光源から遠いほうの端部近傍で折り返された光束を同期光束とし、該同期光束を同期検知用ミラーによって受光器に向かう方向に反射している。

この場合は、回路基板を大型化することなく、２つの光源と同期検知系の受光器とを同一回路基板上に実装させることができ、基板の数を削減することができる。また、同期光束の光路のレイアウトに関する自由度を向上させることができる。そこで、同期検知精度の低下を招くことなく、低価格化及び小型化を図ることが可能となる。

さらに、感光体ピッチが互いに異なる複数機種の画像形成装置にも容易に対応することができる。すなわち、高い汎用性を有している。

また、偏向反射面に光束が斜入射されても、該斜入射に特有の光束のねじれによる同期検知精度の低下を抑制することができる。

また、走査光学系の偏向器側走査レンズ及び像面側走査レンズのうち、偏向器側走査レンズのみを通過した光束が同期光束として同期検知系に入射している。この場合は、組み付け誤差により、副走査対応方向に関する同期光束の入射位置が設計位置と異なっていても、同期検知精度の低下を抑制することができる。

そして、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０Ａ及び光走査装置２０１０Ｂを備えているため、結果として、画像品質を低下させることなく、低価格化及び小型化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、各偏向器前光学系からの光束が、ポリゴンミラーの偏向反射面に斜入射される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、各偏向器前光学系からの光束が、ポリゴンミラーの偏向反射面に水平入射されても良い（図１９及び図２０参照）。

この場合においても、ポリゴンミラーで偏向された２つの光束のうち、ポリゴンミラーからの光路長が最も短い折り返しミラーによって折り返された光束であって、該折り返しミラーにおける２つの光源から遠いほうの端部近傍で折り返された光束を同期光束とし、該同期光束を同期検知用ミラーによって受光器に向かう方向に反射する（図２１及び図２２参照）。

また、上記実施形態では、同期光束が書込開始前の光束の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同期光束が書込終了後の光束であっても良い。この場合は、ポリゴンミラーの各偏向反射面は、感光体ドラム表面を光束が２つの光源から遠ざかる向きに走査するように回転する。このとき同期検知系の受光器から出力される信号は、「後端同期信号」と呼ばれている。

また、上記実施形態では、偏向器側走査レンズが副走査対応方向にパワーを持たない場合について説明したが、これに限定されるものではない。偏向器側走査レンズの光学面が副走査対応方向にパワーを持っていても、主走査方向の端部近傍の副走査対応方向にパワーを持たない部分を通過した光束を同期光束とすれば良い。

また、上記実施形態において、前記光走査装置２０１０Ａ及び光走査装置２０１０Ｂに代えて、いわゆる対向走査方式に対応した１つの光走査装置を用いても良い（図２３参照）。

また、上記実施形態では、トナー像が感光体ドラムから転写ベルトを介して記録紙に転写される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、記録紙に直接転写されても良い。

また、上記実施形態における各光源の半導体レーザアレイは、垂直共振器型の面発光レーザアレイであっても良い。

また、上記実施形態では、各光源が複数の発光部を有する場合について説明したが、これに限らず、各光源が１つの発光部のみを有していても良い。

なお、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタ２０００の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光プロッタやデジタル複写装置であっても良い。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で転写対象物としての印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。

要するに、上記光走査装置２０１０Ａ（あるいは光走査装置２０１０Ｂ）を備えた画像形成装置であれば、結果として、画像品質を低下させることなく、低価格化及び小型化を図ることができる。

また、上記実施形態では、画像形成装置が４つの感光体ドラムを有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。画像形成装置が複数の感光体ドラムを有していれば良い。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、同期検知精度の低下を招くことなく、低価格化及び小型化を図るのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、画像品質を低下させることなく、低価格化及び小型化を図るのに適している。

１１…回路基板、１３…同期検知用ミラー、１４…集光レンズ（同期検知系の一部）、１５…受光器、２１…回路基板、２３…同期検知用ミラー、２４…集光レンズ（同期検知系の一部）、２５…受光器、２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０Ａ…光走査装置、２０１０Ｂ…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４Ａ…ポリゴンミラー（光偏向器）、２１０４Ｂ…ポリゴンミラー（光偏向器）、２１０５Ａ，２１０５Ｂ…偏向器側走査レンズ（第１走査レンズ）、２１０６ａ…折り返しミラー（光偏向器からの光路長が最も短い折り返しミラー）、２１０６ｂ…折り返しミラー、２１０６ｃ…折り返しミラー（光偏向器からの光路長が最も短い折り返しミラー）、２１０６ｄ…折り返しミラー、２１０７ａ，２１０７ｃ…折り返しミラー、２１０８ａ〜２１０８ｄ…像面側走査レンズ（第２走査レンズ）、２２００ａ〜２２００ｄ…光源。

特許第３２０５２６３号公報 特許第４３６６０７４号公報

Claims (10)

1. 複数の被走査面をそれぞれ光束により主走査方向に走査する光走査装置であって、
   複数の光源と；
   前記主走査方向に直交する副走査方向に平行な軸回りに偏向反射面を回転させ、前記複数の光源からの光束を偏向する光偏向器と；
   少なくとも１つの走査レンズ及び複数の折り返しミラーを含み、前記光偏向器で偏向された前記複数の光源からの光束をそれぞれ対応する被走査面上に集光する走査光学系と；
   前記複数の光源と同一の基板上に配置された受光器、及び前記複数の折り返しミラーのうち前記光偏向器からの光路長が最も短い折り返しミラーにおける前記複数の光源から遠いほうの端部近傍で折り返された光束を前記受光器に向かう方向に反射する同期検知用ミラーを含み、前記走査の同期信号を出力する単一の同期検知系と；を備える光走査装置。
2. 前記偏向反射面は、被走査面を光束が前記複数の光源に近づく向きに走査するように回転し、
   前記同期検知用ミラーで反射される光束は、書込開始前の光束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. 前記偏向反射面は、被走査面を光束が前記複数の光源から遠ざかる向きに走査するように回転し、
   前記同期検知用ミラーで反射される光束は、書込終了前の光束であることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
4. 前記複数の光源からの光束は、前記副走査方向に関して、前記偏向反射面に斜入射されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記同期検知用ミラーで反射される光束は、前記走査光学系の走査レンズにおける前記副走査方向に関してパワーを持たない部分を通過し、前記光偏向器からの光路長が最も短い折り返しミラーで折り返された光束であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記走査光学系は、前記副走査方向に関してパワーを持たない少なくとも１つの第１走査レンズ、及び前記副走査方向に関してパワーを持つ複数の第２走査レンズを含み、
   前記同期検知用ミラーで反射される光束は、前記少なくとも１つの第１走査レンズ及び前記複数の第２走査レンズのうち、前記少なくとも１つの第１走査レンズのみを通過し、前記光偏向器からの光路長が最も短い折り返しミラーで折り返された光束であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置。
7. 前記光偏向器からの光路長が最も短い折り返しミラーで折り返され、対応する被走査面に向かう光束は、前記複数の第２走査レンズのいずれかを通過して、対応する被走査面上に集光されることを特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
8. 前記光偏向器からの光路長が最も短い折り返しミラーは、前記副走査方向に関して、被走査面に近づく向きに光束を折り返すことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の光走査装置。
9. 前記偏向反射面における偏向点と前記同期検知用ミラーまでの光路長は、前記偏向点から前記受光器までの光路長の１／３倍以上、１／２倍以下であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 複数の像担持体と；
    前記複数の像担持体を、それぞれ対応する画像情報に応じて変調された光束により走査する請求項１〜９のいずれか一項に記載の光走査装置と；を備える画像形成装置。

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