JP2014016414A - 光走査装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型化・低コスト化が可能で、同期光に対する検知精度を向上させる光走査装置を提供する。
【解決手段】光走査装置は、発光部ＬＳと、発光部の近傍に配設される光検知部ＰＤとを備える半導体レーザ光源１０Ａと、発光部からのレーザ光束を反射させて偏向走査する光偏向器と、発光部からの発散性のレーザ光束を、光偏向器の偏向反射面に導光する集光光学系と、光偏向器により偏向される偏向レーザ光束を、被走査面上に導光して光スポットを形成する走査光学系と、を備え、偏向反射面により反射されたレーザ光束を光検知部によって検知して、光走査の同期信号を得る光走査装置において、光偏向器により反射され、集光光学系を介して光源装置へ向かうレーザ光束Ｌ２が、光検知部ＰＤの受光部の近傍で副走査方向に結像し、副走査方向に発散もしくは集束しつつ光検知部に入射するように、半導体レーザ光源１０Ａから光偏向器までの光学配置を設定した。
【選択図】図１

Description

この発明は、光走査装置および画像形成装置に関する。

光走査により画像書込みを行なう画像形成装置は、アナログやデジタルの電子複写装置や、光プリンタ、ファクシミリ装置、プロッタ装置等として知られている。

また、これ等の装置の機能を複合的に有するＭＦＰ（マルチ・ファンクション・プリンタ）も画像形成装置として知られている。

このような画像形成装置では、従来から、光走査による画像書込位置を一定にするため、同期検知が行なわれている。

即ち一般に、画像書込開始側の「画像書込領域外」に、偏向レーザ光束を検出する同期検知センサを設置して、画像書込開始部へ向かって偏向する偏向レーザ光束を受光する。

そして、同期検知センサにより同期検知信号を発生させ、発生した同期検知信号を基準として光源（一般にＬＤである。）の書込開始の点灯タイミングを規定している。

近来、画像形成装置の小型化・低コスト化が求められ、光走査装置にも小型化・低コスト化が求められている。

上記同期検知方式は、同期検知センサ設置用の空間や、該センサへ偏向レーザ光束を導光する導光光学系の配置用空間が必要で、このことが小型化に対する阻害要因となる。

また、同期検知センサおよび「導光光学系」に個別に発生するコストが、低コスト化に対する阻害要因となる。

このような状況を鑑み、偏向反射面により反射されたレーザ光束を、光源の発光部であるレーザ発振部で受光し、同期検知信号とすることが知られている（特許文献１）。

また、半導体レーザのレーザ発振部に近接して設けた受光手段で、偏向反射面により反射されたレーザ光束を受光して同期検知信号とすることが知られている（特許文献２）。

このようにすると、光源と同期検知信号発生部が同一であるか「互いに極く近接」しているので、偏向レーザ光束を受光手段へ導光する「専用の導光光学系」を要しない。

光偏向器としてはポリゴンミラーや振動鏡が良く知られているが、これらの光偏向器には所謂「面倒れ」や「軸倒れ」が不可避的に存在する。

面倒れや軸倒れは、受光部へ向かう偏向レーザ光束の「副走査方向における向き」に誤差を発生させ、受光部による検知精度を低下させる原因となる。

このような問題は、上記特許文献１、２の同期検知方式においても発生する。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、小型化・低コスト化が可能でありながら、同期検知精度を向上させうる光走査装置の実現を課題とする。

また、かかる光走査装置を用いる画像形成装置の実現を課題とする。

この発明の光走査装置は、発光部と、この発光部の近傍に配設される光検知部とを備える半導体レーザ光源と、発光部からのレーザ光束を反射させて偏向走査する光偏向器と、発光部からの発散性のレーザ光束を、光偏向器の偏向反射面に導光する集光光学系と、光偏向器により偏向される偏向レーザ光束を、被走査面上に導光して光スポットを形成する走査光学系と、を備え、偏向反射面により反射されたレーザ光束を光検知部によって検知して、光走査の同期検知信号を得る光走査装置において、光偏向器により反射され、集光光学系を介して半導体レーザ光源へ向かうレーザ光束が、光検知部の受光部の近傍で副走査方向に結像し、副走査方向に発散もしくは集束しつつ受光部に入射するように、半導体レーザ光源から光偏向器までの光学配置を設定したことを特徴とする。

この発明の光走査装置では、上記の如く、半導体レーザ光源の発光部近傍の光検知部で同期検知を行なうので、光走査装置の小型化・低コスト化を容易に実現できる。
偏向反射面により反射されたレーザ光束は、集光光学系を介して、発散もしくは集束しつつ光検知部の受光部に入射する。
即ち、光検知部の受光部において「光束幅」を有するので、入射するレーザ光束の向きが副走査方向に変動しても、レーザ光束を確実に受光でき、同期検知精度が向上する。

従って、このような光走査装置を用いる画像形成装置は、光走査による画像書込位置を正しく揃えて、良好な画像を形成できる。

発明の実施の１形態における半導体レーザ光源の部分を説明する図である。 光走査装置の概略を説明するための図である。 発明の実施の別形態における半導体レーザ光源の部分を説明する図である。 発明の実施の他形態における半導体レーザ光源の部分を説明する図である。 発明の特徴部分を説明するための図である。 発明の特徴部分を説明するための図である。 発明の特徴部分を説明するための図である。 アパーチャを用いる実施の形態の１例を説明するための図である。 アパーチャを用いる実施の形態の別例を説明するための図である。 アパーチャを用いる実施の形態を説明するための図である。 アパーチャを用いる実施の形態の１例を説明するための図である。 実施例における戻り光束と光検知部の関係を説明するための図である。 戻り光束と光検知部の関係を説明するための図である。 光走査装置の実施の１形態を示す図である。 画像形成装置の実施の１形態を示す図である。

以下、実施の形態を説明する。
光走査装置は、従来から種々のものが提案されているが、その概略は広く知られているので、以下には、図２を参照して、光走査の概略を説明する。
図２に示すのは、この発明を実施する光走査装置の実施の１形態例である。
図２において、符号１０は「半導体レーザ光源」、符号２０は「集光光学系」、符号３０は「光偏向器」、符号４０は「走査光学系」、符号５０は「被走査面」を、それぞれ示す。

半導体レーザ光源１０については後に詳述するが、半導体レーザ光源１０の発光部からは、周対の如く「発散性のレーザ光束」が放射される。
この発散性のレーザ光束は、集光光学系２０により集束光束に変換され、光偏向器３０の偏向反射面に入射する。
光偏向器３０は、この例では、４面の偏向反射面を有する「ポリゴンミラー」であり、光走査が行われるときは、所定の向き、例えば時計回りに等速回転する。

偏向反射面に入射したレーザ光束は、偏向反射面により反射され、ポリゴンミラー３０の等速回転に伴い、等角速度的に偏向される。

偏向される偏向レーザ光束は、走査光学系４０に入射し、走査光学系４０により、被走査面５０上に導光されて光スポットを形成する。

被走査面５０は、上記光スポットにより主走査方向に走査され、被走査面５０が副走査方向に等速的に移動することにより、副走査方向において主走査が繰り返される。

「主走査方向」は、被走査面５０上において、図２の「上下方向」および「半導体レーザ光源１０から被走査面５０に到る光路上で、上記上下方向に対応する方向」である。

「副走査方向」は、半導体レーザ光源１０から被走査面５０に到る光路上で、主走査方向に直交する方向である。

このようにして画像が書込まれる。被走査面５０の実体は、光導電性の感光体の感光面であり、光走査されるときは均一帯電されている。
上記光走査による画像書き込みで、感光体には「書込まれた画像に対応する静電潜像」が形成される。

この静電潜像は、現像されてトナー画像として可視化される。得られたトナー画像は、転写紙等のシート状記録媒体に転写され、同媒体上に定着される。

このようにして、画像形成が実行される。
若干補足する。
集光光学系２０は通常、主走査方向と副走査方向において、正の屈折力が異なる「アナモルフィック」な光学系である。
そして、一般に、ポリゴンミラー３０の「面倒れ」を補正するために、レーザ光束を、偏向反射面近傍の位置において「主走査方向に長い線像」として結像させる。

これに応じて、走査光学系４０も「アナモルフィックな光学系」で、上記線像の結像位置と被走査面位置とを「副走査方向に関して共役な関係」とする。

走査光学系４０はまた、光スポットによる光走査（主走査）を等速化するための機能である「ｆθ特性」を有している。
図２に示す、集光光学系２０は１枚のレンズで構成されることもあるし、２枚以上のレンズで構成されることもある。

走査光学系４０も「１枚もしくは複数枚のレンズ」で構成される。また、レーザ光束の光路を屈曲させるために、図示されない「光路屈曲ミラー」が適宜に用いられる。

光偏向器には、ポリゴンミラー３０に代えて「振動鏡」が用いられることもある。振動鏡が用いられるときは、走査光学系の特性は「ｆ・ｓｉｎ^−１θ特性」になる。

さて、図２に示す光走査装置において、この発明は、以下の点に用いられている。
即ち、半導体レーザ光源１０からの射出光束Ｌ１が、光偏向器３０の偏向反射面で反射されて半導体レーザ光源１０に戻るとき、これを戻り光束Ｌ２として検知する。

以上が、光走査装置の概略である。

以下、具体的な実施の形態を説明する。

図１、図３、図４に、半導体レーザ光源の形態例を３例示す。繁雑を避けるため、混同の恐れが無いと思われるものについては、各図において符号を共通化する。

図１に形態を示す半導体レーザ光源１０Ａは、リードピンＬＰが配設されたプレートＰＴと、カンパッケージＣＰと、カバーガラスＣＧにより「閉空間」を構成している。

この閉空間内に、支持体ＳＰが固定的に設けられ、支持体ＳＰに、発光部ＬＳとフォトダイオードＰＤを有する支持基板ＳＢが設けられている。
発光部ＬＳは「レーザ発振部」である。
リードピンＬＰは、図示されない光源制御手段（電子基盤）に接続されている。

発光部ＬＳを発光させると、発散性のレーザ光束が射出光束Ｌ１として、Ｘ方向の正の向きに放射され、カバーガラスＣＧを透過して射出する。
フォトダイオードＰＤはこの形態例において「光検知部」である。
フォトダイオードＰＤは、この形態例においては、発光部ＬＳから、Ｘ方向の負の向きに射出する所謂「バックライト」を受光し、レーザ光束の強度の自動制御に供する。

即ち、半導体レーザ光源１０Ａは、オートパワーコントロール（ＡＰＣと略記する。）機能を兼備している。

図１において、Ｚ方向は「副走査方向」に対応する。「主走査方向」をＹ方向とすると、Ｙ方向は、図１において「図面に直交する方向」である。

図１に符号Ｌ２で示す「戻り光束」は、図の如く「Ｚ方向（副走査方向）において集束光束」である。戻り光束Ｌ２は、図面に直交する方向に偏向する。

戻り光束Ｌ２は、副走査方向において「フォトダイオードＰＤの位置よりも後方（Ｘ方向の負の向きの側）」に集光する。

従って、戻り光束Ｌ２は、光検知部であるフォトダイオードＰＤの受光部を「集束しつつ全体的に照射」する。
フォトダイオードＰＤは、このように照射される戻り光束Ｌ２を検知し、同期検知信号を発する。

光検知部ＰＤを照射する戻り光束Ｌ２が、受光部全体を照射するので、製造誤差や経時的誤差により戻り光束Ｌ２の向きがずれても、検知光量の変化が小さく抑えられる。

このため、フォトダイオードＰＤが発する同期検知信号の「強度の変動」が軽減され、検出精度の劣化を有効に防止できる。

また、信号が安定するので、複雑な信号検出処理も不要である。

図３に示す実施の形態において、図１におけると同一の符号は、図１におけると同様のものを示す。符号１０Ｂが半導体レーザ光源を示す。

図３に示す実施の形態例では、光検知部を成すフォトダイオードＰＤは、プレートＰＴに支持層ＳＰ１を介して固定され、受光面（受光部）はＸ方向に直交する。

図３においては、戻り光束Ｌ２は、副走査方向（Ｚ方向）に集束しつつ半導体レーザ光源に向かい、カバーガラスＣＧの若干手前側で集束し、発散しつつフォトダイオードＰＤの受光部を照射する。

従って、この例でも、光検知部ＰＤを照射する戻り光束Ｌ２が、受光部全体を照射するので、図１の実施の形態と同様、検知光量の変動が小さく抑えられる。

即ち、フォトダイオードＰＤが発する同期検知信号の「強度の変動」が軽減され、検出精度の劣化を有効に軽減できる。

図３の形態例では、戻り光束Ｌ２の光束径を、カバーガラスＣＧの位置で小さく出来るので、戻り光束Ｌ２を半導体レーザ光源１０Ｂ内に、効率よく入射させることができる。

即ち、戻り光束Ｌ２の向きがずれても、カンパッケージＣＰの開口部が、戻り光束Ｌ２を遮光することが少なく、検出精度の劣化をより有効に軽減できる。

図４に示す実施の形態例は、図１に示した形態例の変形例であり、図１に示した構成をＸ軸の回りに９０度回転させた例である。

この場合には、戻り光束Ｌ２の偏向方向は、図の上下方向（Ｙ方向、即ち主走査方向）になる。

この場合にも、上述した「フォトダイオードＰＤが発する同期検知信号の「強度変化」が軽減され、検出精度の劣化を有効に防止できる」という効果が得られる。

同様に、図３に示す形態例を、Ｘ軸の回りに９０度回転させても良いことは言うまでも無い。
図１や図３に示す形態例で、半導体レーザ光源を、Ｘ軸の回りに回転させる角度は９０度に限らず、適宜の角度に設定できる。

光走査装置の例として所謂マルチビーム方式が広く知られている。この場合には、半導体レーザ光源として「ＬＤアレイ」が用いられることが多い。

ＬＤアレイを用いる場合、被走査面を同時に走査する複数レーザ光束の「副走査方向の間隔」を調整するために、ＬＤアレイを「副走査方向に傾ける」ことが行なわれる。

このようにＬＤアレイを傾ける光走査装置の場合には、図１、図３の形態例において、ＬＤアレイを用いる半導体レーザ光源を、Ｘ軸の回りに回転させることができる。

この回転により、ＬＤアレイにおける各発光部からのレーザ光束に対して、戻り光束の良好な検知が可能となる。

なお、図３、図４の形態例も、図１の形態例と同様に「オートパワーコントロール（ＡＰＣと略記する。）機能」を兼備していることは言うまでも無い。

上には「カンパッケージ型の半導体レーザ光源」を例示したが、半導体レーザ光源は、これに限らず周知の「フレームパッケージ型」のものを用いることもできる。
光偏向器としてポリゴンミラーを用いる場合、フォトダイオードへの戻り光束の「入射位置のずれ」の大きな原因としては、前述の如く「偏向反射面の面倒れ」がある。

上記「入射位置ずれ」の別の原因となりうるものとして、集光光学系２０における「加工・組付け誤差」が考えられる。

この場合「戻り光束の入射位置ずれ」を調整するために、集光光学系の位置や態位を調整すると「光スポット径や走査線曲がり」などが劣化する。
しかし、この発明では「光検知部の受光部上で戻り光束の光束径が広がる」構成であるので、上記「集光光学系における加工・組付け誤差」に起因する上記問題を回避できる。

図５には、半導体レーザ光源１０と光偏向器（ポリゴンミラーまたは振動鏡）の偏向反射面との間の射出光束Ｌ１と戻り光束Ｌ２の様子を示す。

図５の上図は主走査方向、下図は副走査方向に関するものである。
集光光学系２０は「アナモルフィックな光学系」であり、主走査方向においては図５上図のように、発散性のレーザ光束として射出される射出光束を「平行光束」とする。

主走査方向において平行光束とされた射出光束Ｌ１（主）は、偏向反射面３０Ａにより反射されると戻り光束Ｌ２（主）となる。

戻り光束Ｌ２（主）は、射出光束Ｌ１（主）の光路を逆進し、偏向反射面３０Ａに面倒れがなければ、半導体レーザ光源１０の発光源位置に集光する。

なお、主走査方向に関しては、射出光束Ｌ１（主）は、集光光学系２０により「弱い発散性もしくは弱い集束性」の光束に変換されてもよい。

主走査方向における射出光束Ｌ１（主）が、弱い発散性もしくは弱い集束性であっても、同期検知精度に影響を与えない程度であれば問題ではない。

戻り光束Ｌ２（主）は、発光位置近傍に集光しており、その近傍に配置された光検知部の受光部にも光束径が狭まった状態で入射する。

このため、受光部を戻り光束Ｌ２（主）が横切る際の光強度が増し、同期信号を精度よく発生できる。

一方、副走査方向に関しては、図５下図に示すように、集光光学系２０は射出光束Ｌ１（副）を集光光束に変換し、偏向反射面３０Ａに対して僅かにずれた位置に集光させる。

偏向反射面３０Ａにより反射された戻り光束Ｌ２（副）は、図５の例では、副走査方向に集束しつつ、半導体レーザ光源１０に入射する。

この場合、戻り光束Ｌ２（副）の半導体レーザ光源１０に対する状態は、図１に示すごとくになる。

図６、図７は、偏向反射面３０Ａ、３０Ｂと、射出光束Ｌ１（副）の関係を説明図的に示す。

図６において、偏向反射面３０Ａは「ポリゴンミラーの偏向反射面」であり、図７における偏向反射面３０Ｂは「振動鏡の偏向反射面」である。

図６において、偏向反射面３０Ａは、ポリゴンミラーの回転に伴い、図の如くに回転変位する。

図７において、偏向反射面３０Ｂは、振動鏡の揺動に伴い「揺動軸の回り」に振動的に揺動変位する。

図６、図７において、射出光束Ｌ１（副）は偏向反射面３０Ａ、３０Ｂの若干手前（光源側）もしくは後方に集光する。

この集光点を、図６、図７において符号Ｐ１、Ｐ２により示す。これら集光点Ｐ１、Ｐ２は、射出光束Ｌ１（副）に関して「半導体レーザ光源の発光部の共役点」である。

集光点Ｐ１に集光した射出光束Ｌ１（副）は、偏向反射面３０Ａ、３０Ｂで反射すると、図１や図４に示す場合にように、発光部よりもフォトダイオードよりで集光する。

集光点Ｐ２に集光した射出光束Ｌ１（副）は、図３の場合のように「発光部より手前」で集光する。

そして、上記の如く、光検知部の受光部には戻り光束Ｌ２（副）が「副走査方向に発散もしくは集束しつつ入射」し、同期検知の精度を向上させる。

即ち、偏向反射面３０Ａの面倒れや、偏向反射面３０Ｂの揺動軸の倒れや、「集光光学系における加工・組付け誤差」に起因する問題を回避できる。

ところで、光走査装置においては、被走査面上に所望のスポット径の光スポットを得ることと、偏向反射面と被走査面を共役にすることの両立が求められる。

この発明では、集光光学系による射出光束の「副走査方向の集光点」が、偏向反射面に対してずれるので、上記両立性のバランスが劣化する恐れはある。

しかし、近年の「ポリゴンミラーや走査光学系などの加工精度の向上」は目覚しい。

このため、上記両立性のバランスの多少の劣化は、画像上問題とならない程度の誤差に抑えられるようになっている。

この発明の構成によっても、光走査性能・画像形成性能に関して悪影響を与えない。
また、面倒れ補正を最適化してビームウエスト位置をずらすなり、ビームウエスト位置を最適化して「被走査面と偏向反射面」を共役関係からずらすなどしてもよい。

このようにして、両特性とも許容できる程度の誤差に抑えられるよう設定可能である。

ところで、光走査装置においては、一般的に、光源と光偏向器との間に「開口部によりビーム整形を行なうアパーチャ」が用いられる。

この発明の場合、戻り光束の一部が「アパーチャにより遮光されない」ようにすることが好ましい。

図８以下を参照して、このような工夫をした実施の形態を説明する。
図８ないし図１１において符号を共通化する。

これ等の図において、符号１０は半導体レーザ光源、符号２０Ａはカップリングレンズ、符号２０Ｂはシリンドリカルレンズ、符号ＡＰはアパーチャを示している。

符号３０Ａは偏向反射面を示す。偏向反射面３０Ａは、ポリゴンミラーの偏向反射面を想定しているが、これに限らず、振動鏡の偏向反射面３０Ｂでも説明は同様である。

カップリングレンズ２０Ａとシリンドリカルレンズ２０Ｂは「集光光学系」を構成している。シリンドリカルレンズ２０Ｂは「副走査方向にのみ正のパワー」を持つ。

図８、図９においては「上下方向が副走査方向（Ｚ方向）」である。
半導体レーザ光源１０から放射された発散性の射出光束Ｌ１（副）は、カップリングレンズ２０Ａにより平行光束化される。

そして、アパーチャＡＰにより光束の周辺部をカットされてビーム整形される。
ビーム整形された射出光束Ｌ１（副）は、シリンドリカルレンズ２０Ｂにより副走査方向に集光される。

射出光束Ｌ１（副）の副走査方向の集光位置は、偏向反射面３０Ａの若干後方である。

偏向反射面３０Ａにより反射された戻り光束Ｌ２（副）は、破線で示すように、アパーチャＡＰよりも小さい光束径となる。

そして、アパーチャＡＰにより遮光されることなくカップリングレンズ２０Ａに入射し、集光光束に変換されて半導体レーザ光源１０に入射する。

このとき図８に示すように、半導体レーザ光源１０に入射する戻り光束Ｌ２（副）は集束途上であり、光検知部の受光部には「光束径を持った戻り光束」として入射する。

従って、偏向反射面３０Ａの面倒れや（偏向反射面３０Ｂの揺動軸の倒れ）や「集光光学系における加工・組付け誤差」に起因する問題を回避できる。

また、アパーチュアＡＰによる「戻り光束Ｌ２（副）の光量のロス」がないため、同期検知精度の劣化がない。
図９の形態例では、半導体レーザ光源１０から射出する発散性の射出光束Ｌ１（副）は、カップリングレンズ２０Ａにより「弱い集束性の光束」に変換され、アパーチャＡＰによりビーム整形され、シリンドリカルレンズ２０Ｂにより副走査方向に集光される。

副走査方向における集光位置は、図９の例では偏向反射面３０Ａの若干手前側である。

偏向反射面３０Ａにより反射された戻り光束Ｌ２（副）は、シリンドリカルレンズ２０Ａにより副走査方向に集光する光束に変換される。

この戻り光束Ｌ２（副）は、アパーチャＡＰの開口幅より小さい光束径を持った光束としてアパーチャＡＰで遮光されることなく、カップリングレンズ２０Ａに入射する。

そして、半導体レーザ光源１０の手前側で集光し、発散しつつ光検出部の受光部に入射する。

従って、この例でも、偏向反射面３０Ａの面倒れや（偏向反射面３０Ｂの揺動軸の倒れ）や「集光光学系における加工・組付け誤差」に起因する問題を回避できる。

また、アパーチュアＡＰによる「戻り光束Ｌ２（副）の光量のロス」がないため、同期検知精度の劣化がない。
図１０は、上下方向を主走査方向として、射出光束Ｌ１（主）と戻り光束Ｌ２（主）の状態を描いている。

半導体レーザ光源１０から放射された射出光束Ｌ１（主）は、カップリングレンズ２０Ａにより弱い集束性の光束に変換され、アパーチャＡＰによりビーム整形される。

ビーム整形された射出光束Ｌ１（主）は、シリンドリカルレンズ２０Ｂを透過し、弱い集束性を保ったまま、偏向反射面３０Ａに入射する。

偏向反射面３０Ａにより反射された戻り光束Ｌ２（主）は、破線で示すように、光束幅を狭めつつシリンドリカルレンズ２０Ｂを透過する。

そして、アパーチャＡＰの開口部で遮光されることなく、アパーチャＡＰを通過し、カップリングレンズ２０Ａにより集光されて、半導体レーザ光源１０の手前側で集光する。

そして、発散しつつ光検知部の受光部に入射する。

このようにすると、主走査方向においてもアパーチャＡＰによる「戻り光束Ｌ２（副）の光量ロス」がないため、同期検知精度の劣化がない。
半導体レーザ光源１０と、集光光学系２０Ａ、２０Ｂと偏向反射面３０ＡとアパーチャＡＰとは、図８と図１０、または図９と図１０のよるに組合せることが好ましい。

以下に、具体的な数値実施例を挙げる。

この数値実施例は、図８の光学配置と図１０の光学配置を組合せた例である。
半導体レーザ光源１０の発光波長：６５５ｎｍ
カップリングレンズ２０Ａの焦点距離：１４．５ｍｍ
カップリングレンズ２０Ａによる射出光束の変換状態：平行光
カップリングレンズ２０Ａの肉厚：３ｍｍ
シリンドリカルレンズ２０Ｂの副走査方向の焦点距離：４７ｍｍ
カップリングレンズ２０Ａの射出面からアパーチャＡＰまでの距離：３３ｍｍ
アパーチャＡＰの開口部の副走査方向の幅：１．７ｍｍ
アパーチャＡＰからシリンドリカルレンズ２０Ｂの入射面までの距離：１８ｍｍ
シリンドリカルレンズ２０Ｂの肉厚：３ｍｍ
シリンドリカルレンズ２０Ｂの射出面から偏向反射面３０Ａまでの距離：４３ｍｍ
光検知部の受光部の有効範囲：０．３ｍｍ×０．３ｍｍ（矩形）
図１１は、この数値実施例における「副走査方向における光束の形態」を説明図的に示している。

図１１においては、偏向反射面３０Ａ以下の反射光束の光路を、入射側に対して逆側に展開して示している。

太線は、射出光束Ｌ１（副）、戻り光束Ｌ２（副）のマージナル光線を表している。

半導体レーザ光源１０への戻り光束Ｌ２（副）は、光検知部の受光部の位置では＋２．７ｍｍだけデフォーカスさせている。

図１２は、戻り光束Ｌ２（副）と光検知部ＰＤの受光部との関係を示している。
図の如く、受光部における戻り光束Ｌ２（副）の光束径は４００μｍである。
光検知部ＰＤの受光部の有効範囲は副走査方向に３００μｍであるため、１００μｍまでの位置ずれが許容可能であり、十分な余裕を確保できる。
図１３は、受光部が「副走査方向に平行」である。

しかし、図１３に示すように、光検知部であるフォトダイオードＰＤの受光部が「Ｘ方向に平行な面」であっても、受光部よりも十分に大きな面積領域を照射できる。

図１３は、図１、図４に示した場合である。このような場合、戻り光束ＬＢ（副）の集光点は、受光部よりも後方にずらすのが良い。

なお、図１３において、発光部ＬＳ、フォトダイオードＰＤを保持する部分は、レーザ光束に対して透明である。

図１２、図１３においては、Ｘ方向の「負の向き」が、図の右方を向いている。

図１４に、光走査装置の実施の１形態を示す。
この光走査装置では、４つの被走査面１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋをそれぞれ偏向レーザ光束で光走査する。
４個の被走査面１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの実体をなす像担持体は「光導電性の感光体ドラム」である。
これら４個の感光体ドラムに形成される静電潜像をマゼンタ、イエロー、シアン、黒のトナーで個別に可視化する。
そして、得られる４色のトナー画像を重ね合わせてカラー画像を形成する。従って、以下において被走査面と、その実態をなす感光体ドラムには共通の符号を付する。

図１４において、符号１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは「半導体レーザ光源」を示す。
半導体レーザ光源１Ｙ、１Ｍは、図面に直交する方向である副走査方向に重なりあうように配置されている。
半導体レーザ光源１Ｍは「マゼンタ画像に対応する画像信号」により強度変調され、半導体レーザ光源１Ｙは「イエロー画像に対応する画像信号」により強度変調される。

同様に、半導体レーザ光源１Ｃ、１Ｋも、副走査方向に重なりあうように配置されている。
半導体レーザ光源１Ｃは「シアン画像に対応する画像信号」により強度変調され、半導体レーザ光源１Ｋは「黒画像に対応する画像信号」により強度変調される。

半導体レーザ光源１Ｙ、１Ｍの個々から放射された光束は、カップリングレンズ３Ｙ、３Ｍにより弱い集束性の光束に変換される。

カップリングレンズ３Ｙ、３Ｍは副走査方向に重ねて配置されている。

アパーチャ１２Ｙ、１２Ｍも、副走査方向に重なりあうように配置され、前述のビーム整形を行なう。

アパーチャ１２Ｙ、１２Ｍを通過したレーザ光束は、シリンドリカルレンズ５Ｙ、５Ｍ（副走査方向に重なり合うように配置されている。）により、副走査方向へ集光される。

副走査方向に集光されたレーザ光束は、光偏向器であるポリゴンミラー７に入射する。

シリンダレンズ５Ｙ、５Ｍによる「主走査方向に長い線像」はポリゴンミラー７の偏向反射面の近傍に結像する。

ポリゴンミラー７により偏向される光ビームは、それぞれ走査レンズ８Ｙ、８Ｍ、１０Ｙ、１０Ｍを透過し、被走査面１１Ｙ、１１Ｍに光スポットを形成する。
これら光スポットにより被走査面１１Ｙ、１１Ｍが光走査される。

同様に、半導体レーザ光源１Ｃ、１Ｋから放射された光束は、カップリングレンズ３Ｃ、３Ｋにより平行光束化され、アパーチャ１２Ｃ、１２Ｋを通過する。
そして、副走査方向に配列されたシリンドリカルレンズ５Ｃ、５Ｋによりそれぞれ、副走査方向へ集光され、ポリゴンミラー７に入射して偏向される。

偏向された光束は、それぞれ走査レンズ８Ｃ、８Ｋ、１０Ｃ、１０Ｋを透過し、被走査面１１Ｃ、１１Ｋに光スポットを形成し、これら被走査面を光走査する。

図１４の光走査装置において、カップリングレンズ３Ｙ〜３Ｋと、これ等と組合せられるシリンドリカルレンズ５Ｙ〜５Ｋは、４組の「集光光学系」をなす。

また、走査レンズ８Ｙ〜８Ｋ、１０Ｙ〜１０Ｋは、４組の「走査光学系」をなす。

図１５は、図１４に示す光走査装置を用いた画像形成装置の構成を示す図である。
図１５において「符号２００で示す部分」が、図１４に即して説明した光走査装置の部分である。
図１５に示すように、ポリゴンミラー７は偏向反射面を４面有し、２段構成となっている。
ポリゴンミラー７の上段で偏向される光束のうち一方は、光路折り曲げミラーｍＭ１、ｍＭ２、ｍＭ３により屈曲された光路により感光体ドラム１１Ｍに導光される。

他方の光束は、光路折り曲げミラーｍＣ１、ｍＣ２、ｍＣ３により屈曲された光路により感光体ドラム１１Ｃに導光される。

また、ポリゴンミラー７の下段側で偏向される光束のうち一方は、光路折り曲げミラーｍＹにより屈曲された光路により感光体ドラム１１Ｙに導光される。
他方の光束は、光路折り曲げミラーｍＫにより屈曲された光路により感光体ドラム１１Ｋに導光される。

従って、４個の半導体レーザ光源１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋからの光束により、４個の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが光走査される。
感光体ドラム１１Ｙ〜１１Ｋは何れも時計回りに等速回転され、帯電手段をなす帯電ローラＴＹ、ＴＭ、ＴＣ、ＴＫにより均一帯電される。
そして、それぞれ対応する光束の光走査を受けてイエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色画像を書込まれ対応する静電潜像（ネガ潜像）を形成される。

これら静電潜像はそれぞれ現像装置ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫにより反転現像される。

このようにして、感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上にそれぞれイエロートナー画像、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像が形成される。

これら各色トナー画像は、図示されない「転写シート」上に転写される。
即ち、転写シートは搬送ベルト１７により搬送され、転写器１５Ｙにより感光体ドラム１１Ｙ上からイエロートナー画像を転写される。
また、転写器１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｋにより、感光体ドラム１１Ｍ、１１Ｃ、１１ｋから、マゼンタトナー画像、シアントナー画像、黒トナー画像を順次に転写される。

このようにして転写シート上においてイエロートナー画像〜黒トナー画像が重ね合わせられてカラー画像が合成的に構成される。
カラー画像は定着装置１９により転写シート上に定着されてカラー画像が得られる。

図１５において、ポリゴンミラー７の右側に偏向される光ビームが入射する走査レンズ８Ｙ、８Ｍは、互いに２段に重ねて一体化してもよい。
図１５において、ポリゴンミラー７の左側に偏向される光ビームが入射する走査レンズ８Ｃ、８Ｋについても同様である。

図１５に示した画像形成装置に用いられる光走査装置２００において、半導体レーザ光源１Ｙ〜１Ｋとして、図１等に示したものを用いる。
また、集光光学系を成すカップリングレンズ３Ｙ〜３Ｋ、シリンドリカルレンズ５Ｙ〜５Ｋ、アパーチャ１２Ｙ〜１２Ｋ、偏向反射面との位置関係を、前述のように定める。

このようにすることにより、図１４に示す光走査装置を簡単化して、同期検知を精度良く行なうことができる。

そして、図１５に示す如き画像形成装置により、良好な画像形成を実現できる。

ＬＳ 発光部
ＰＤ フォトダイオード
Ｌ１ 射出光束
Ｌ２ 戻り光束
１０Ａ 半導体レーザ光源

特開平５−１８１０７６号公報 特開２００９−１６９３６２号公報

Claims (7)

1. 発光部と、この発光部の近傍に配設される光検知部とを備える半導体レーザ光源と、
   前記発光部からのレーザ光束を反射させて偏向走査する光偏向器と、
   前記発光部からの発散性のレーザ光束を、前記光偏向器の偏向反射面に導光する集光光学系と、
   前記光偏向器により偏向される偏向レーザ光束を、被走査面上に導光して光スポットを形成する走査光学系と、を備え、前記偏向反射面により反射されたレーザ光束を前記光検知部によって検知して、光走査の同期検知信号を得る光走査装置において、
   前記光偏向器により反射され、前記集光光学系を介して前記半導体レーザ光源へ向かうレーザ光束が、前記光検知部の受光部の近傍で副走査方向に結像し、副走査方向に発散もしくは集束しつつ前記受光部に入射するように、前記半導体レーザ光源から光偏向器までの光学配置を設定したことを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、
   光偏向器の偏向反射面により反射されて、光検知部に戻るレーザ光束の、受光部における副走査方向の光束幅が、前記光検知部の副走査方向の検知領域より大きいことを特徴とする光走査装置。
3. 請求項１または２記載の光走査装置において、
   光源部からの光が、主走査断面内において偏向反射面に対して直交するように入射するとき、光検知手段と偏向反射面が、副走査方向において共役でないことを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１〜３の任意の１に記載の光走査装置において、
   光検知部の受光部と偏向反射面が、光偏向器の動作中、副走査方向において共役となることがないことを特徴とする光走査装置。
5. 請求項１〜４の任意の１に記載の光走査装置において、
   光源部から光偏向器へ向かう光束を開口部によりビーム整形するアパーチャを有し、
   偏向反射面により反射された光束が、前記開口部を通過するとき、前記光束の光束幅が、主走査方向と副走査方向の少なくとも１方において、前記開口部の幅よりも小さいことを特徴とする光走査装置。
6. 請求項１〜５の任意の１に記載の光走査装置において、
   光検出部が、発光部からの後方射出レーザ光を受光し、発光部の発光強度を自動調整する機能を兼ねることを特徴とする光走査装置。
7. 光走査により画像形成を行なう画像形成装置であって、
   光走査を行う光走査装置として請求項１〜６の任意の１に記載の光走査装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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