JP2014002335A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有効走査領域の広画角化と装置の小型化を図る。
【解決手段】光偏向器の回転軸を挟んで両側に配置された第１走査光学系と第２走査光学系とが含まれ、第１走査光学系に向う光ビームと第２走査光学系に向う光ビームとは、光偏向器の異なる偏向反射面で偏向され、第１走査光学系は、第１走査光学系の第１有効走査領域の外側で、第１有効走査領域の走査開始端に配置された、第１同期検知部を備え、第２走査光学系は、第２走査光学系の第２有効走査領域の外側で、第２有効走査領域の走査開始端に配置された、第２同期検知部を備え、第１同期検知部は、光源側に配置され、複数の光ビームのうち走査方向について先行する光ビームを検知し、第２同期検知部は、光源と反対側に配置され、複数の光ビームのうち走査方向について後行する光ビームを検知する。
【選択図】図１

Description

本発明は、デジタル複写機、プリンタ、プロッタ、ファクシミリなどの画像形成装置と、これに用いられる光走査装置に関するものである。

光ビームを光偏向器などの偏向手段で偏向させて、偏向された光ビーム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。近年は、小型、省スペースの光走査装置を実現するために、広画角の光学系が求められてきている。

これまでにも、広画角の光学系が提案されている。例えば、有効走査領域を走査する画角を広げるために、複数の光ビームのうち、有効走査領域から遠い側を走行する光ビームで同期をとるものがある（例えば、特許文献１参照）。つまり、走査開始端では後行ビーム、走査終了端では先行ビームでそれぞれ同期をとる。この構成によれば、同期をとる光ビーム（同期光）が光偏向器であるポリゴンミラーでけられにくくなり、かつ、有効走査領域を走査する画角を広くすることができる。

また、複数の光ビームの同期をとる際に、ポリゴンミラーの偏向面の主走査方向中央部に近い光ビームから先に発光させることで、同期光がポリゴンミラーでけられることなく画角を広くするものがある（例えば、特許文献２参照）。

なお、偏向器を挟んで配置された２つの走査光学系を備えた光走査装置において、一方の走査光学系から他方の走査光学系に入射するゴースト光束を低減するために、２つの走査光学系の画角を非対称にしたものがある（例えば、特許文献３参照）。

特許文献１，２に記載された発明では、複数の光ビームの中から同期をとる光ビームを選択するか、もしくは、発光させる順番を規定することにより、広画角化を狙っている。しかし、より広画角化を狙う際に、光源側の同期光が光偏向器への入射光学系を構成する光学素子によってけられることが考慮されていない。すなわち、特許文献１，２の構成では、光源側の同期光が入射光学系によりけられやすくなるため、より広画角にすることが困難となる。

また、特許文献３には、有効走査領域を走査する画角を非対称にすることは記載されている。これは、広画角化のためではなく、走査レンズ面で反射した光ビームが、対向する光走査装置に向かうゴースト光となるのを効果的に抑制するためである。そのため、特許文献３には、被走査面を複数の光ビームで光走査する際の、同期光のとり方に関しては、記載も示唆もされていない。

本発明は、以上のような従来技術の問題点を解消するためになされたもので、光偏向器を挟んで両側に配置された２つの走査光学系を備え、各走査光学系が対応する被走査面を複数の光ビームで光走査する方式において、有効走査領域の広画角化と装置の小型化を図ることができる光走査装置と画像形成装置を提供する。

本発明は、複数の光ビームを射出する光源と、光源からの光ビームを偏向する多面鏡式の光偏向器と、光偏向器により偏向された光ビームを被走査面に結像させる複数の走査光学系と、を有してなり、複数の走査光学系には、光偏向器の回転軸を挟んで両側に配置された第１走査光学系と第２走査光学系とが含まれ、第１走査光学系に向う光ビームと第２走査光学系に向う光ビームとは、光偏向器の異なる偏向反射面で偏向され、第１走査光学系は、第１走査光学系の第１有効走査領域の外側で、第１有効走査領域の走査開始端に配置された、第１同期検知部を備え、第２走査光学系は、第２走査光学系の第２有効走査領域の外側で、第２有効走査領域の走査開始端に配置された、第２同期検知部を備え、第１同期検知部は、光源側に配置され、複数の光ビームのうち走査方向について先行する光ビームを検知し、第２同期検知部は、光源と反対側に配置され、複数の光ビームのうち走査方向について後行する光ビームを検知する、ことを特徴とする。

本発明によれば、有効走査領域の広画角化と装置の小型化を図ることができる。

本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す主走査断面内の光学配置図である。 上記光走査装置の光源装置が、射出する光ビームの射出方向の軸周りに傾けて配置されている様子を示す模式図である。 上記光源装置から射出される光ビームのうち、有効走査領域の開始端に先に到達する先行ビームと、後に到達する後行ビームと、の光路の例を示す、上記光走査装置の光偏向器以前の主走査断面内の光学配置図である。 上記光走査装置が備える複数の走査光学系のうち、１の走査光学系における光源装置から射出される複数の光ビームのタイミングチャートである。 上記光走査装置の光偏向器から上記光源装置への戻り光の例を示す、上記光走査装置の光偏向器以前の主走査断面内の光学配置図である。 上記戻り光の別の例を示す、上記光走査装置の光偏向器以前の主走査断面内の光学配置図である。 本発明にかかる光走査装置の別の実施の形態を示す主走査断面内の光学配置図である。 本発明にかかる光走査装置のさらに別の実施の形態を示す主走査断面内の光学配置図である。 本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明にかかる光走査装置および画像形成装置の実施の形態について説明する。

●光走査装置（１）●
先ず、本発明にかかる光走査装置について説明する。

図１は、本発明にかかる光走査装置の実施の形態を示す主走査断面内の光学配置図である。この光走査装置は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像を、不図示の感光体（像担持体）に形成する。すなわち、光走査装置の被走査面は、感光体の表面である。

符号１０１は、４チャネルのマルチビーム半導体レーザを実装した光源装置（ＬＤ）である。符号１０２は、ＬＤ１０１から射出された光ビームを光偏向器に導くカップリングレンズである。符号１０３は、光束分割素子としてのハーフミラーキューブである。符号１０４（１０４ａ、１０４ｂ）は、線像結像光学系としてのシリンドリカルレンズである。符号１０５（１０５ａ、１０５ｂ）は、光ビームのビーム幅を規制するアパーチャである。符号１０６（１０６ａ、１０６ｂ）は、光ビームの光路を変更する入射ミラーである。 符号１０７（１０７ａ、１０７ｂ）は、光偏向器からの騒音を遮蔽するための防音ガラスである。

符号１１０は、ＬＤ１０１から射出された光ビーム（光束）を偏向走査する光偏向器であり、駆動機構（不図示）により回転軸を中心に、時計回り（図１の矢印方向）に等角速度回転している。なお、図１には、光偏向器１１０の一部の偏向反射面のみを示している。

符号１２１（１２１ａ、１２１ｂ）は、光偏向器１１０により偏向された光ビームを被走査面である感光体の表面に集光する走査レンズである。

ここで、以下の説明において、ＬＤ１０１から射出された光ビームが光偏向器１１０で偏向走査される方向を主走査方向とし、主走査方向と直交する方向を副走査方向とする。

光走査装置は、各色に対応する４つの走査光学系（画像形成ステーション）を備えている。各走査レンズ１２１は、各走査光学系を構成する光学素子である。

図１には、各色に対応する４つの走査光学系のうち、例えば２色、ブラック用の走査光学系（ステーションａ：ステーションａ）とイエロー用の走査光学系（ステーションｂ：ステーションｂ）とが図示されていて、他の２色（シアンとマゼンタ）用のステーションの図示は省略してある。また、ＬＤ１０１は４チャネルのマルチビーム半導体レーザを実装した光源装置であるが、図示の煩雑さを避けるため、ＬＤ１０１から射出された４本の光ビームは、図１には１本の光路で示されている。

ステーションａとステーションｂとは、主走査断面内において、光偏向器１１０の回転軸を挟んで両側に対向するように配置されている。

ここで、図示が省略されている２つのステーションは、ステーションａとステーションｂと同様に、光偏向器１１０の回転軸を挟んで両側に配置され、ステーションａとステーションｂとは副走査方向に並んで配置されている。すなわち、光偏向器１１０は、副走査方向に並んで配置されている２つの光源装置からの光ビームを、各光源装置に対応する２つのステーションに偏向するよう、４つのステーションで共用されている。図示が省略されている２つのステーションの構成や動作は、以下に説明するステーションａとステーションｂと同様である。

なお、本発明にかかる光走査装置が備えるステーションの数は４つに限らず、少なくとも、光偏向器の回転軸を挟んで両側の対向する位置に配置された２つの走査光学系を備えていればよい。

ＬＤ１０１から射出された発散性の光ビームは、カップリングレンズ１０２により以後の光学系に適したビーム形態にカップリングされる。なお、カップリングされた各光ビームは、同じビーム形態であり、「平行ビーム」とすることも「収束性もしくは発散性のビーム」とすることもできる。カップリングレンズ１０２を通過した光ビームは、ハーフミラーキューブ１０３の作用により、主走査断面内で透過光と反射光に２分割される。２分割された光ビームの光路は、９０°異なる。２本の光ビームのうち、透過光はステーションｂ用の光ビームであり、反射光はステーションａ用の光ビームである。

ハーフミラーキューブ１０３で分割された２本の光ビームのそれぞれは、シリンドリカルレンズ１０４（１０４ａ、１０４ｂ）の作用により副走査方向に集光されて、アパーチャ１０５（１０５ａ、１０５ｂ）の開口部を通過して光束幅を規制されてビーム整形された後に、入射ミラー１０６（１０６ａ、１０６ｂ）に入射する。入射ミラー１０６（１０６ａ、１０６ｂ）に入射した光ビームは、光路が９０°変更されて、防音ガラス１０７（１０７ａ、１０７ｂ）を通過し、光偏向器１１０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。

光偏向器１１０は、入射ミラー１０６（１０６ａ、１０６ｂ）からの２本の光ビームを等角速度的に偏向する。ここで、光偏向器１１０は、複数面（例えば４面）の偏向反射面を備えた同一形状の２つの回転多面鏡が副走査方向に重ねて配置されて構成されている。ステーションａの光ビームとステーションｂの光ビームは、一方の回転多面鏡が備える複数の偏向反射面のうち異なる偏向反射面にそれぞれ入射する。また、図示されていない他の２色用のステーションからのそれぞれの光ビームは、他方の回転多面鏡が備える複数の偏向反射面のうち異なる偏向反射面に入射する。

ステーションａにおいて、ＬＤ１０１から射出されて光偏向器１１０で偏向された光ビームは、防音ガラス１０７ａと走査レンズ１２１ａを通過した後に感光体に入射し、感光体の表面にビームスポットとして結像する。結像したビームスポットは，光偏向器１１０の偏向反射面の回転により被走査面上を光走査される。ビームスポットの大きさは、アパーチャ１０５ａにより決定される。

ステーションｂにおいて、ＬＤ１０１から射出されて光偏向器１１０で偏向された光ビームは、防音ガラス１０７ｂと走査レンズ１２１ｂを通過した後に感光体に入射し、感光体の表面にビームスポットとして結像する。結像したビームスポットは，光偏向器１１０の偏向反射面の回転により被走査面上を光走査される。ビームスポットの大きさは、アパーチャ１０５ｂにより決定される。

このように、走査レンズ１２１ａは、ＬＤ１０１から射出された４本の光ビームを感光体の表面に導光して、副走査方向に分離した４つのビームスポットを形成するブラック用の走査結像光学系を構成する。

また、走査レンズ１２１ｂは、ＬＤ１０１から射出された４本の光ビームを感光体の表面に導光して、副走査方向に分離した４つのビームスポットを形成するイエロー用の走査結像光学系を構成する。

このように、光走査装置は、４本の光ビームを射出する光源装置からの光ビームを２分割したうえで、感光体の表面に、４つのビームスポットを形成して各色の静電潜像を書き込むことができる。

なお、ＬＤ１０１は、４本の光ビーム射出するレーザダイオードアレイを用いることで、１の被走査面を一度の走査で４本の走査線を描くことができるため、走査速度の高速化や画素密度の高密度化を図ることができる。

ここで、ＬＤ１０１はモノリシックなレーザダイオードアレイであるが、これに代えて、例えば、１本の光ビームを射出するレーザダイオードを複数備えたものを光走査装置として用いてもよい。

次に、各ステーションが備える同期検知光学系について説明をする。各ステーションは、被走査面上における光ビームの書き出しタイミングを決定するための同期検知光学系を有している。各同期検知光学系は、光偏向器１１０により偏向反射された光ビームの光路を変更する光路変更素子である同期ミラー１３４（１３４ａ、１３４ｂ）と、同期レンズ１３５（１３５ａ、１３５ｂ）をそれぞれ備え、単一の同期検知センサ１３６に入射するように光学配置されている。

ステーションａにおいて、光偏向器１１０で偏向反射された光ビームは、同期ミラー１３４ａで反射されて同期レンズ１３５ａにて後述する基準面Ａと直交する主走査平面の方向で、同期検知センサ１３６に結像される。一方、ステーションｂにおいて、光偏向器１１０で偏向反射された光ビームは、同期ミラー１３４ｂで反射されて同期レンズ１３５ｂにて基準面Ａと直交する主走査平面の方向で、同期検知センサ１３６に結像される。光走査装置は、同期検知センサ１３６が出力する同期検知信号に基づいて、有効走査領域の発光開始タイミングを決定する。

ここで、基準面とは、説明の便宜上に定義する面であり、光走査装置が光走査する感光体の回転軸の軸方向（図１の紙面上下方向）と直交する方向（図１の紙面左右方向）の面であって、かつ、光偏向器１１０の回転軸を含む面である。換言すれば、基準面とは、ステーションａの有効走査領域とステーションｂの有効走査領域のいずれとも垂直な面であって、かつ、光偏向器１１０の回転軸を含む面である。

光偏向器１１０は、紙面時計回りに回転するため、図１において光偏向器１１０の右側に配置されたステーションａの走査開始端は、基準面Ａに対して光源側（紙面上側）となる。一方、図１において光偏向器１１０の左側に配置されたステーションｂの走査開始端は、基準面Ａに対して反光源側（紙面下側）となる。

図２は、ＬＤ１０１が、ＬＤ１０１から射出される光ビームの射出方向の軸周りに傾けて配置されている様子を示す模式図である。符号２０１ａ、２０１ｄは、ＬＤ１０１から射出される主走査方向に並んだ４本の光ビームのうち、主走査方向両端の光ビームを示している。ＬＤ１０１は、被走査面上での走査線の間隔（走査線ピッチ）が所望の値となるように、光ビームを射出する方向の軸周りに傾けて配置されている。ＬＤ１０１上での発光点間隔ｐは、放熱特性などに鑑みて決定される。なお、発光点間隔ｐは、発光点間隔ｐの副走査方向の成分ｐｓ（＝ｐ×ｓｉｎγ）が所望の値となるように、ＬＤ１０１の傾け角である図２中γの値を設定して決定する。被走査面上での走査線ピッチは、ＬＤ１０１上での発光点間隔の副走査方向成分ｐｓに、光走査装置全系での副走査方向の横倍率を乗じた値である。

図３は、ＬＤ１０１から射出された複数の光ビームが光偏向器１１０で偏向される様子を示す主走査断面図である。ＬＤ１０１には傾け角γが設定されているため、発光点同士は主走査方向にも間隔を持つこととなる。同図には、ＬＤ１０１から射出される４本の光ビームのうち２本の光ビーム２０１ａと２０１ｄが、アパーチャ１０５の中心を通る主光線で示されている。また、ステーションａとステーションｂの光偏向器１１０の同期回転角時の光ビームのみを示している。

ステーションａでは、光ビーム２０１ａの光偏向器１１０後の角度が基準面Ａの角度に近くなっている。光ビーム２０１ａは、光偏向器１１０が時計回りに回転すると、先に有効走査領域の開始端に到達する画角となるため、先行ビームと定義する。これに対して、光ビーム２０１ｄは、後行ビームと定義する。

また、角度だけでなく、同じポリゴンミラー回転角のときに、先行ビームである光ビーム２０１ａの方が、反光源側に位置している。このため、入射ミラー１０６ａとの干渉を考慮すると、光ビーム２０１ａの方が、より早いタイミングで、入射ミラー１０６ａでけられずに走査レンズ１２１ａ側に向かう。

図４は、ステーションａにおける光ビーム２０１ａと光ビーム２０１ｄのタイミングチャートである。図中の斜線部は、入射ミラー１０６などでけられて、走査レンズ１２１ａ側に光ビームが到達しない時間を示しており、この時間内に光量制御（Auto Power Control：ＡＰＣ）が行われることを示している。

前述したように、先行ビームである光ビーム２０１ａの方が、早いタイミングで走査レンズ１２１ａ側に向かうことを示している。

同期光は、同期検知光学系に導かれる必要があるため、有効走査領域の開始端を走査する光ビームと分離されなければならない。そのため、同期光と有効走査領域の開始端を走査する光ビームとの間には、所定の発光時間間隔が必要となる。図４の符号ｔは、この発行時間間隔を示している。

ここで、走査レンズ１２１の主走査方向の端部には、有効走査領域を走査する光ビームが通過する走査部と、同期光が通過する同期部が設けられている。それぞれの有効範囲の形状が異なるため、走査部と同期部との間には非有効範囲部を設けて、一体化して成型されている。このように構成すると、同期光を、走査レンズ１２１を通過させない構成での、走査レンズ１２１の長手方向（主走査方向）のリブ部での同期光のけられを考慮せずにすむため、同期光と有効走査領域の開始端との時間間隔を短くすることができる。

同期タイミングの異なる図４（ａ）と図４（ｂ）のタイミングチャートを比較すると、同じ発光時間間隔ｔを考慮した場合には、早いタイミングで同期をとる方が、有効走査領域の開始端をより光源側とする、つまり、有効走査領域に用いる画角を広く設定できることが分かる。このため、ステーションａでは、先行ビームとなる光ビーム２０１ａで同期をとることで、広画角化を図ることができる。

また、図４（ｃ）のように、所定の発光時間間隔を、ｔより短いｔ’とすることも考えられる。しかし、この場合、同期光学系と走査光学系とを分離することが難しくなる。

同期光学系と走査光学系とを走査レンズ１２１ａ上で分離するのに代えて、走査レンズ１２１の走査部を通過した後に分離することもできる。しかし、有効走査領域の開始端の一点のみで同期検知を行い、かつ、対向ステーションでは反光源部側での一点で同期検知を行うため、走査レンズの熱膨張などの経時的な変化があったとき、色間の主走査方向の位置ずれが大きく発生してしまい、好ましくない。この色間の主走査方向の位置ずれを回避するために、有効走査領域の開始端と終了端の２点で同期検知を行う方法では、有効走査領域に用いる画角が小さく制限されてしまう。

また、ステーションａでは有効走査領域の開始端で、ステーションｂでは有効走査領域の終了端で同期検知を行うことも考えられる。しかし、この場合、光偏向器１１０の偏向反射面間の形状ばらつきを考慮すると、偏向反射面の面数分の同期検知タイミングを、それぞれ次に同じ面で走査するまで記憶しておく必要がある。その結果、エレキ制御が複雑化してしまい、また、メモリなどの増設によるコストアップとなるため、好ましくない。

次に、ステーションｂについて考える。ステーションｂの有効走査領域の開始端は、基準面Ａに対して反光源側となるため、入射ミラー１０６ｂの干渉を考慮しなくてもよい。ここで、ステーションｂにおいては、光ビーム２０１ｄが先行ビーム、光ビーム２０１ａが後行ビームとなる。光ビームが光偏向器１１０の偏向反射面上でのけられがない所定のポリゴンミラー回転角のとき、後行ビームの方が、より基準面Ａから離れた位置を走査する。このため、後行ビームとなる光ビーム２０１ａで同期をとることで、ステーションｂｓｈでの有効走査領域の開始端を基準面Ａから離れた位置に設定することができる。その結果、ステーションａの有効走査領域の終了端を、より基準面Ａから離れた位置に設定することもでき、ステーションａとステーションｂのいずれにおいても有効走査領域に用いる画角を広く設定することができる。

このように、ステーションａでは光ビーム２０１ａで同期をとり、ステーションｂでは光ビーム２０１ｄで同期をとる、つまり、ステーションごとに異なる光ビームで同期をとる構成である。

図１に示したように、光源側の最周辺像高に向かう光ビームの基準面Ａに対する角度θｌに比べて、反光源側の最周辺像高に向かう光ビームの基準面Ａに対する角度θｏを大きく設定することが好ましい。なぜなら、光源側では光偏向器１１０で偏向された光ビームが入射ミラー１０６と干渉することを避けなければならないが、反光源側ではその必要がなく、θｏを広くとる余裕があり、有効走査領域を走査する画角を広くとることができるからである。

ここで、ステーションａについて、光源側の最周辺像高に向う光ビームの基準面Ａに対する角度をθｌ（１）、反光源側の最周辺像高に向う光ビームの基準面Ａに対する角度をθｏ（１）、とすると、以下のとおりとなる。
θｌ（１）＜θｏ（１）

同様に、ステーションｂについて、光源側の最周辺像高に向う光ビームの基準面Ａに対する角度をθｌ（２）、反光源側の最周辺像高に向う光ビームの基準面Ａに対する角度をθｏ（２）、とすると、以下のとおりとなる。
θｌ（２）＜θｏ（２）
θｌ（１）＝θｌ（２）
θｏ（１）＝θｏ（２）
ここで、仮に、θｌ（１）≠θｌ（２）、θｏ（１）≠θｏ（２）としてしまうと、被走査面における有効走査領域の位置がステーションａとステーションｂとで異なってしまう。その結果、各ステーションの有効走査領域が重なる領域のみ画像が形成されてしまう、換言すれば、各ステーションの有効走査領域が重ならない領域では画像が形成されない。そのため、θｌ（１）＝θｌ（２）、θｏ（１）＝θｏ（２）が必要となる。

一定の光量で画像形成を行うために、光量制御（ＡＰＣ）を行うことが必要であり、光量制御を行うタイミングは、有効走査領域外でなければならない。前述のように、θｏをθｌより大きくする場合、ステーションｂの有効走査領域の終了端の走査タイミングとステーションａの有効走査領域の開始端の走査タイミングとの間の有効走査領域外の時間と、ステーションａの有効走査領域の終了端の走査タイミングとステーションｂの有効走査領域の開始端の走査タイミングとの間の有効走査領域外の時間を比較すると、前者の方が長くなる。そこで、時間に余裕がある側で光量制御を行うことで、光量制御にかかる時間を勘案しても、画角を大きく保つことができる。

以上説明した構成が奏する効果は、偏向反射面の面数が４面のポリゴンミラーを用い、かつ、１つの光源からの光ビームを光束分割素子（ハーフミラーキューブ１０３）で分割して、２つの有効走査領域を走査する方式において、より大きくなる。以下、その理由を２点、説明する。

先ず、１つ目の理由を説明する。光ビームを分割する方式は、光源部のコストを半減できることや、部品点数の削減によるレイアウトの自由度の向上を図ることができる。しかし、１つの光源で２つの有効走査領域を走査するため、偏向反射面が４面であるポリゴンミラーが１回転（３６０ｄｅｇ）回転する間に、有効走査領域を８ライン分走査することになる。これは、１つの光源で１つの有効走査領域を走査する通常の方式の４ライン分に比べて２倍となり、有効走査領域を走査する画角に用いられるポリゴンミラー回転角の上限が狭くなる。そのため、被走査面までの光路長が長い構成となりやすい。

しかし、これまで説明した本発明に係る光走査装置によれば、有効走査領域を走査する画角を広げることができ、光路長が短い、つまり、光走査装置の小型化を実現しやすくなる。

次に、２つ目の理由を説明する。同じ光源（ＬＤ１０１）から射出された光ビームで２つの有効走査領域を走査するため、光偏向器１１０からの正反射光がＬＤ１０１に戻ってくる戻り光について注意を払う必要がある。

図５は、光偏向器１１０からの正反射光がＬＤ１０１に戻る戻り光の例を示す光走査装置の光偏向器以前の主走査断面内の光学配置図である。ここで、同図において、光ビームの光偏向器１１０への入射光と基準面Ａとがなす角θｉは、６０ｄｅｇとし、ステーションａの有効走査領域を走査しているときに、ステーションｂ側において偏向反射面で正反射するようなタイミングがあるときを考える。このとき、ＬＤ１０１内の光量をモニタする光量検知素子に戻り光が入射してしまい、光量検知の精度が劣化してしまう。その結果、出力の光量を安定的に保つことが困難となり、ステーションａの有効走査領域を走査する光量が走査位置によって大きくばらついてしまうため、画質の劣化につながる。

そこで、このような光量検知の精度の劣化を回避するために、正反射光が光量検知素子に入射するタイミングまでに、ステーションａの有効走査領域の光走査を終えてしまうように光走査装置の光学配置を設定することが考えられる。しかし、このような設定においては、有効走査領域に用いる画角を狭くするか、もしくは、走査レンズに入射する基準面Ａに対する角度が大きい領域で収差補正を行わなければならず、光学特性の劣化につながり、いずれも好ましくない。

また、先に示したように、θｉを小さく設定すると、先に説明した光量検知の精度の劣化は起こりにくくなる。しかし、この場合、入射ミラーが偏光反射面に近づいてしまうため、偏光反射面で偏向された光ビームとの干渉に留意しなければならない。このとき、先に説明したとおり、光源側で同期検知するステーションでは先行ビームを同期光として用いることで、有効走査領域に用いる画角の広角化の効果が顕著になる。

図６は、θｉが４５ｄｅｇ近傍に設定されている光走査装置の光偏向器以前の主走査断面内の光学配置図である。同図に示すように、ステーションａとステーションｂともに、略同じタイミングでＬＤ１０１への戻り光が発生する。戻り光が発生するタイミングでは前述した理由でＬＤ１０１を消灯させておく必要がある。しかし、そのタイミングが２つのステーションで１点のみとなることで、消灯せねばならない時間を短くし、有効走査領域に用いる画角をより効果的に広げることができる。

また、前述のように、θｏをθｌより大きくする場合、主走査方向のユニットサイズが反光源部側に大きくなる。偏向反射面への入射角を大きくし過ぎないことで、光源部側の主走査方向のユニットサイズを抑えて、ユニット全体として主走査方向のサイズを抑えている。また、偏向反射面への入射角を小さくし過ぎないことで、θｏとθｌとの非対称性が大きくなり、光学特性が劣化することを抑えている。

ここで、主走査平面において、ステーションａに導光される光ビームは、ハーフミラーキューブ１０３と入射ミラー１０６ａで２回（偶数回）折り返されて、光偏向器１１０に到達する。一方、ステーションｂに導光される光ビームは、入射ミラー１０６ｂで１回（奇数回）折り返されて光偏向器１１０に到達する。このように設定することで、ステーションａとステーションｂのどちらの同期検知も、図３における光ビーム２０１ａでとることになる。このような、いずれのステーションでも同じ光ビームで同期検知をとる構成は、エレキ制御の観点で構成を単純化できるため、好ましい。

以上説明した実施の形態では、基準面Ａに対してＬＤ１０１側で同期をとるステーションａでは先行ビームで同期をとり、基準面Ａに対してＬＤ１０１と反対側で同期をとるステーションｂでは後行ビームで同期をとるように構成されているため、有効走査領域に用いる画角をより広くとることができる。

なお、以上説明した実施の形態では、光偏向器１１０を挟んで対向する２つのステーションにＬＤ１０１から射出された光ビームを分割して入射させる構成を例として説明した。しかし、本発明にかかる光走査装置は、この構成に代えて、例えば、１つの光源装置からの光ビームを副走査方向に分割して、角度位相がずらして設定された２段の偏向反射面に入射させ、副走査方向の上下段構成の走査レンズを通す構成など、種々の変形例でも、前述と同様の効果を奏する。

●光走査装置（２）●
次に、本発明にかかる光走査装置の別の実施の形態について説明をする。

図７は、本実施の形態を示す主走査断面内の光学配置図であり、先に説明した実施の形態における光学素子と同様の光学素子には同じ符号を付してある。なお、本実施の形態は、先に説明した実施の形態と異なり、ステーションごとに光源装置が設けられていて、光源装置からの光ビームを分割する光束分割素子（図１のハーフミラーキューブ１０３）は用いない。

ステーションａ用の光源装置ＬＤ１０１ａと、ステーションｂ用の光源装置ＬＤ１０１ｂは、複数の光ビームを射出するレーザダイオードアレイであり、ここでは２本の光ビームを射出する素子を例に挙げている。また、光偏向器１１０は、図示はしていないが、６面の偏向反射面を有するポリゴンミラーである。

ステーションａにおいて、ＬＤ１０１ａから射出された発散性の光ビームは、カップリングレンズ１０２ａにより以後の光学系に適したビーム形態にカップリングされる。なお、カップリングされた各光ビームは、同じビーム形態であり、「平行ビーム」とすることも「収束性もしくは発散性のビーム」とすることもできる。カップリングレンズ１０２ａを通過した光ビームは、アパーチャ１０５ａの開口部を通過して光束幅を規制されてビーム整形された後に、シリンドリカルレンズ１０４ａの作用により副走査方向に集光されて、光偏向器１１０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。光偏向器１１０で偏向された光ビームは、走査レンズ１２１ａを通過した後に感光体に入射し、感光体の表面にビームスポットとして結像する。結像したビームスポットは，光偏向器１１０の偏向反射面の回転により被走査面上を光走査される。

また、ステーションａにおいて、光偏向器１１０で偏向反射された光ビームは、同期レンズ１３４ａで反射されて同期レンズ１３５ａにて基準面Ａと直交する主走査平面の方向で、同期検知センサ１３６に結像される。光走査装置は、同期検知センサ１３６が出力する同期検知信号に基づいて、ステーションａにおける有効走査領域の発光開始タイミングを決定する。

一方、ステーションｂにおいて、ＬＤ１０１ｂから射出された発散性の光ビームは、カップリングレンズ１０２ｂにより以後の光学系に適したビーム形態にカップリングされる。なお、カップリングされた各光ビームは、同じビーム形態であり、「平行ビーム」とすることも「収束性もしくは発散性のビーム」とすることもできる。カップリングレンズ１０２ｂを通過した光ビームは、アパーチャ１０５ｂの開口部を通過して光束幅を規制されてビーム整形された後に、シリンドリカルレンズ１０４ｂの作用により副走査方向に集光されて、光偏向器１１０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。光偏向器１１０で偏向された光ビームは、走査レンズ１２１ｂを通過した後に感光体に入射し、感光体の表面にビームスポットとして結像する。結像したビームスポットは，光偏向器１１０の偏向反射面の回転により被走査面上を光走査される。

また、ステーションｂにおいて、光偏向器１１０で偏向反射された光ビームは、同期レンズ１３４ｂで反射されて同期レンズ１３５ｂにて基準面Ａと直交する主走査平面の方向で、同期検知センサ１３６に結像される。光走査装置は、同期検知センサ１３６が出力する同期検知信号に基づいて、ステーションｂにおける有効走査領域の発光開始タイミングを決定する。

ここで、ステーションａにおいては、基準面Ａに対して光源側で有効走査領域の開始端の同期をとっている。また、ステーションｂにおいては、基準面Ａに対して反光源側で有効走査領域の開始端の同期をとっている。

以上説明した実施の形態において、先に説明した実施の形態と同様、基準面Ａに対してＬＤ１０１ａ側で同期をとるステーションａでは先行ビームで同期をとり、基準面Ａに対してＬＤ１０１ｂと反対側で同期をとるステーションｂでは後行ビームで同期をとることで、有効走査領域に用いる画角をより広くとることができる。

ここで、ＬＤ１０１ａと光偏向器１１０までの光路中に、ＬＤ１０１ａからの光ビームを光偏向器１１０に導光する入射ミラーを設けてもよい。同様に、ＬＤ１０１ｂと光偏向器１１０までの光路中に、ＬＤ１０１ｂからの光ビームを光偏向器１１０に導光する入射ミラーを設けてもよい。入射ミラーが用いられるのは、例えば、光走査の高速化や高密度化を狙って、複数の光ビームで書き込むときに、モノリシックで、かつ複数の発光点を有する半導体レーザを使わずに、１つの発光点を持つ半導体レーザを複数用いて、各発光点からの光ビームを合成するような構成のときに、半導体レーザ同士などの干渉を避ける場合である。

このような、光源からの光ビームを分割せずに光偏向器に入射させる構成の光走査装置において配置される入射ミラーの配置位置としては、走査レンズの長手方向の光源側の端部に程近い領域とすることも考えられる。このとき、先の実施の形態（光走査装置（１））で説明したように、光源側で走査開始端となるステーションにおいては、走査開始端側の有効走査領域の外側にて同期検知信号を取得する場合、前述の位置に配置する入射ミラーによる同期光のメカ的な干渉が起こりやすい。このため、ここで取得する同期光を先行ビームとすることで、画角の広角化、ひいては光走査装置全体の小型化の効果を得ることができる。

●光走査装置（３）●
次に、本発明にかかる光走査装置のさらに別の実施の形態について説明をする。

図８は、本実施の形態を示す主走査断面内の光学配置図であり、先に説明した実施の形態における光学素子と同様の光学素子には同じ符号を付してある。なお、本実施の形態は、図１に示した実施の形態と同様、１つの光源装置ＬＤ１０１からの光ビームを、ハーフミラーキューブ１０３でステーションａ用の光ビームとステーションｂ用の光ビームに分割する。ただし、本実施の形態は、図１に示した実施の形態と異なり、ハーフミラーキューブ１０３で分割された２つの光ビームのうち、ステーションａ用の光ビームのみが入射ミラー１０６に入射して光路が変更される。

ＬＤ１０１は、複数の光ビームを射出するレーザダイオードアレイであり、ここでは２本の光ビームを射出する素子を例に挙げている。また、光偏向器１１０は、図示はしていないが、６面の偏向反射面を有するポリゴンミラーである。

ＬＤ１０１から射出された発散性の光ビームは、カップリングレンズ１０２により以後の光学系に適したビーム形態にカップリングされる。なお、カップリングされた各光ビームは、同じビーム形態であり、「平行ビーム」とすることも「収束性もしくは発散性のビーム」とすることもできる。カップリングレンズ１０２を通過した光ビームは、ハーフミラーキューブ１０３の作用により、主走査断面内で透過光と反射光に２分割される。２分割された光ビームの光路は、９０°異なる。２本の光ビームのうち、透過光はステーションｂ用の光ビームであり、反射光はステーションａ用の光ビームである。

ステーションａにおいて、ハーフミラーキューブ１０３で分割された光ビームは、入射ミラー１０６に入射して光路が９０°変更される。その後、光ビームは、シリンドリカルレンズ１０４ａの作用により副走査方向に集光されて、アパーチャ１０５ａの開口部を通過して光束幅を規制されてビーム整形された後に、光偏向器１１０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。光偏向器１１０で偏向された光ビームは、走査レンズ１２１ａを通過した後に感光体に入射し、感光体の表面にビームスポットとして結像する。結像したビームスポットは，光偏向器１１０の偏向反射面の回転により被走査面上を光走査される。

一方、ステーションｂにおいて、ハーフミラーキューブ１０３を透過した光ビームは、シリンドリカルレンズ１０４ｂの作用により副走査方向に集光されて、アパーチャ１０５ｂの開口部を通過して光束幅を規制されてビーム整形された後に、光偏向器１１０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。光偏向器１１０で偏向された光ビームは、走査レンズ１２１ｂを通過した後に感光体に入射し、感光体の表面にビームスポットとして結像する。結像したビームスポットは，光偏向器１１０の偏向反射面の回転により被走査面上を光走査される。

ここで、ステーションａとステーションｂのいずれにおいても、ＬＤ１０１から射出された光ビーム２０１ａと２０１ｄのうち、光ビーム２０１ａが先行する構成である。なお、ステーションａにおいては、基準面Ａに対して光源側で、光ビーム２０１ａで有効走査領域の開始端の同期をとっている。また、ステーションｂにおいては、基準面Ａに対して反光源側で、光ビーム２０１ｄで有効走査領域の開始端の同期をとっている。このように、ステーションごとに、同期に用いる光ビームは異なる。

以上説明した実施の形態では、基準面Ａに対してＬＤ１０１側で同期をとるステーションａでは先行ビームで同期をとり、基準面Ａに対してＬＤ１０１と反対側で同期をとるステーションｂでは後行ビームで同期をとるように構成されているため、有効走査領域に用いる画角をより広くとることができる。

●画像形成装置●
次に、本発明にかかる画像形成装置について説明する。

図９は、本発明にかかる画像形成装置の実施の形態を示す中央断面図である。画像形成装置は、像担持体である感光体の周囲に電子写真プロセスにしたがう各手段を備えていて、露光プロセスを実行する光書込装置としての光走査装置から感光体に光書込みを行い、電子写真法により、感光体の表面上に静電潜像を形成する。

画像形成装置としてのレーザプリンタは、光走査装置９００、画像形成ステーション、転写ベルト９０６、給紙トレイ９０７、給紙コロ９０８、レジストローラ対９０９、定着ローラ９１０、排紙トレイ９１１、排紙ローラ９１２などを備えている。ここで、光走査装置９００は、先に説明した本発明に係る光走査装置である。

ここで、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する４つの画像形成ステーションが転写ベルト９０６の移動方向に並列されている。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。各画像形成ステーションからのイエロー、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（多色）画像が形成される。

画像形成ステーションは、感光体ドラム９０１と、感光体９０１の表面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の表面に残ったトナーを掻き取り備蓄するクリーニングケース９０５などで構成されている。感光体ドラム９０１は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム９０１の表面が被走査面である。感光体ドラム９０１は、紙面時計回りに回転し、この回転方向に沿って、帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、クリーニングケース９０５が配置されている。

光走査装置９００は、帯電チャージャ９０２で帯電された感光体ドラム９０１の表面を、上位装置（例えばパーソナルコンピュータ）からの画像情報に基づいて変調された光束により走査し、感光体ドラム９０１の表面に画像情報に対応した潜像を形成する。ここで形成された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って現像ローラ９０３の方向に移動する。

給紙トレイ９０７には記録紙が格納されている。この給紙トレイ９０７の近傍には給紙コロ９０８が配置されており、給紙コロ９０８は、記録紙を給紙トレイ９０７から１枚ずつ取り出してレジストローラ対９０９に搬送する。レジストローラ対９０９は、給紙コロ９０８によって取り出された記録紙を一旦保持するとともに、記録紙を感光体ドラム９０１の回転に合わせて感光体ドラム９０１と転写チャージャ（不図示）との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャには、感光体ドラム９０１の表面のトナーを電気的に記録紙に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム９０１の表面のトナー像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ９１０に送られる。

定着ローラ９１０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９１２を介して排紙トレイ９１１に送られて、排紙トレイ９１１上に順次スタックされる。

感光体ドラム９０１の表面は、除電ユニット（不図示）により除電され、クリーニングユニット９０５により残留トナーが除去された後に、再度帯電チャージャ９０２に対向する位置に戻る。

以上説明した実施の形態によれば、光走査装置９００として本発明に係る光走査装置を用いることで、有効走査領域の広画角化と装置の小型化を図ることができる。

なお、以上説明した実施の形態は、４ステーション構成のフルカラータンデム方式の画像形成装置を例とするものであった。これに代えて、５ステーション以上のタンデム方式の画像形成装置や、モノクロ機においても、本発明にかかる光走査装置を光書込装置として適用することで、前述の効果を得ることができる。

１０１ 光源（ＬＤ）
１０２ カップリングレンズ
１０３ ハーフミラーキューブ
１０４ シリンドリカルレンズ
１０５ アパーチャ
１０６ 入射ミラー
１０７ 防音ガラス
１１０ 多面鏡式光偏向器
１２１ 走査レンズ
１３４ 同期ミラー
１３５ 同期レンズ
１３６ 同期検知センサ
９００ 光走査装置
９０１ 感光体ドラム（感光体）
９０６ 転写ベルト

特開２００８‐２０３７６０ 特開２００４‐２３３８２４ 特開２００５‐３２１４７５

Claims (9)

1. 複数の光ビームを射出する光源と、
   上記光源からの光ビームを偏向する多面鏡式の光偏向器と、
   上記光偏向器により偏向された光ビームを上記被走査面に結像させる複数の走査光学系と、
   を有してなり、
   上記複数の走査光学系には、上記光偏向器の回転軸を挟んで両側に配置された第１走査光学系と第２走査光学系とが含まれ、
   上記第１走査光学系に向う光ビームと上記第２走査光学系に向う光ビームとは、上記光偏向器の異なる偏向反射面で偏向され、
   上記第１走査光学系は、上記第１走査光学系の第１有効走査領域の外側で、上記第１有効走査領域の走査開始端に配置された、第１同期検知部を備え、
   上記第２走査光学系は、上記第２走査光学系の第２有効走査領域の外側で、上記第２有効走査領域の走査開始端に配置された、第２同期検知部を備え、
   上記第１同期検知部は、上記光源側に配置され、上記複数の光ビームのうち走査方向について先行する光ビームを検知し、
   上記第２同期検知部は、上記光源と反対側に配置され、上記複数の光ビームのうち走査方向について後行する光ビームを検知する、
   ことを特徴とする光走査装置。
2. 上記第１有効走査領域の上記光源側の端部を走査する光ビームが、上記光偏向器の回転軸を含む基準面となす角度をθｌ（１）とし、
   上記第１有効走査領域の上記光源と反対側の端部を走査する光ビームが上記基準面となす角度をθｏ（１）としたとき、
   θｌ（１）＜θｏ（１）
   である請求項１記載の光走査装置。
3. 上記第２有効走査領域の上記光源側の端部を走査する光ビームが上記基準面となす角度をθｌ（２）とし、
   上記第２有効走査領域の上記光源と反対側の端部を走査する光ビームが上記基準面となす角度をθｏ（２）としたとき、
   θｌ（２）＜θｏ（２）
   θｌ（１）＝θｌ（２）
   θｏ（１）＝θｏ（２）
   である請求項２記載の光走査装置。
4. 上記光源の光量を制御する光量制御部を備え、
   上記光量制御部は、上記第２有効走査領域の終了端の走査タイミングと上記第１有効走査領域の開始端の走査タイミングとの間のタイミングで上記光量を制御する、
   請求項１乃至３のいずれかに記載の光走査装置。
5. 上記光源からの光ビームを上記光偏向器に導光する入射ミラーを備える、
   請求項１乃至４のいずれかに記載の光走査装置。
6. 上記入射ミラーは、少なくとも第１走査光学系に向う光ビームの光路中に設けられている、
   請求項５記載の光走査装置。
7. 上記光源と上記入射ミラーとの光路中に光束分割素子を備え、
   上記光束分割素子は、上記光源からの光ビームを上記第１走査光学系に向う光ビームと上記第２走査光学系に向う光ビームとに分割し、
   上記第１走査光学系と上記第２走査光学系の一方は、上記光源からの光ビームが奇数回折り返されて上記光偏向器に到達し、上記第１走査光学系と上記第２走査光学系の他方は、上記光源からの光ビームが偶数回折り返されて上記光偏向器に到達し、
   上記第１同期検知部と上記第２同期検知部とは、上記光源からの同じ光ビームを検知する、
   請求項５または６記載の光走査装置。
8. 上記光偏向器は、４つの偏向反射面を備え、
   上記入射ミラーを介して上記光偏向器に導光される光ビームが上記基準面となす角度は４５°近傍である、
   請求項５乃至７のいずれかに記載の光走査装置。
9. 電子写真プロセスを実行することによって画像を形成する画像形成装置であって、
   上記電子写真プロセスの露光プロセスを実行する手段は、請求項１乃至８のいずれかに記載の光走査装置である、
   ことを特徴とする画像形成装置。