JP2017049416A - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】分割方式の光走査装置において、光源の光量制御を省スペースで実現すること。
【解決手段】ハーフミラー153と回転多面鏡2との間に設けられ、第一の光線L1を第三の光線L3と第四の光線L4に分割し、第四の光線L4をPD158により検知した結果に基づき光源ユニット161から出射される光の光量をCPU501により制御するために、第四の光線L4をPD158に導くためのハーフミラー156を備える。
【選択図】図4
【解決手段】ハーフミラー153と回転多面鏡2との間に設けられ、第一の光線L1を第三の光線L3と第四の光線L4に分割し、第四の光線L4をPD158により検知した結果に基づき光源ユニット161から出射される光の光量をCPU501により制御するために、第四の光線L4をPD158に導くためのハーフミラー156を備える。
【選択図】図4
Description
本発明は、光走査装置及び画像形成装置に関し、特に、レーザプリンタやデジタル複写機等に使用され、レーザユニットからのレーザ光を偏向し、感光体に結像する光走査装置に関する。
レーザビームプリンタやデジタル複写機等の画像形成装置では、光走査装置と呼ばれる露光装置によって感光ドラムを走査し、感光ドラム上に潜像を形成する構成がよく知られている。近年、画像形成装置には市場から高速なカラープリント出力への対応が求められており、感光ドラムを含むプロセスユニットをカラー分(Y、M、C、Kの4色)備えるタンデム方式と呼ばれる構成が一般的になってきている。このようなタンデム方式の画像形成装置に搭載される光走査装置の例として、一つのユニットから2系統の走査光を出射するユニットを画像形成装置内に二つ並べ、それぞれがY、M、C、Kのうちの2色の感光ドラムを走査する光走査装置がある。このような光走査装置は2in1方式と呼ばれている。尚、一つのユニットから1系統の走査を出射する構成の光走査装置を、1in1方式という。
2in1方式の光走査装置では、光源から出射された光束は回転多面鏡の回転によって偏向され、fθレンズによって被走査面上に結像して等速度走査を行い、被走査面上に潜像を形成する。このような光学系においては回転多面鏡を挟んで対称に第1の走査光路と第2の走査光路の二つの走査光路が設けられている(後述する図1参照)。光走査装置の小型化のために、それぞれの走査光路を進む光束は、反射ミラーによって折り返されている。
また、高速化、高画質化を実現するため、光源からのビーム数を増やすという手段が知られている。近年では、垂直共振器型面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)(VCSEL)(以下、面発光レーザという)を用いることで飛躍的にビーム数が増加している。しかし、面発光レーザは高価であることや小型化、省資源化等のニーズから光源ユニットの削減が求められている。光源ユニットを削減する手段として、例えば、2in1方式において、第1の走査光路と第2の走査光路の走査タイミングが重ならないようにすることで光源ユニットを共通化する構成が提案されている(例えば、特許文献1参照)。以下、このような方式の光走査装置を分割方式と呼ぶ。
面発光レーザを用いる場合、デバイスの特性上、高精度の光量制御を実施するためには、発光点から出射したレーザ光の一部を取り出し、光量を検知してフィードバックする構成(以下、F−APCと呼ぶ)が必要である。しかし、上述した分割方式の光走査装置では、入射光学系が複雑となり光走査装置が大型化するという課題がある。
本発明は、このような状況のもとでなされたもので、分割方式の光走査装置において、光源の光量制御を省スペースで実現することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本発明は、以下の構成を備える。
(1)光源と、前記光源から出射された光を第一の光線と第二の光線に分割する第一の分割手段と、前記第一の光線を反射して第一の被走査面に走査し、前記第二の光線を反射して第二の被走査面に走査する偏向手段と、前記偏向手段により反射された前記第二の光線を検知する検知手段と、前記検知手段による検知結果に基づいて、前記被走査面を走査するタイミングを制御する制御手段と、を備える光走査装置であって、前記第一の分割手段と前記偏向手段との間に設けられ、前記第一の光線を第三の光線と第四の光線に分割し、前記第四の光線を前記検知手段により検知した結果に基づき前記光源から出射される光の光量を前記制御手段により制御するために、前記第四の光線を前記検知手段に導くための第二の分割手段を備えることを特徴とすることを特徴とする光走査装置。
(2)前記(1)に記載の光走査装置を備え、前記被走査面は、前記光走査装置により潜像が形成される像担持体面であることを特徴とする画像形成装置。
本発明によれば、分割方式の光走査装置において、光源の光量制御を省スペースで実現することができる。
以下、本発明を実施するための形態を、実施例により図面を参照しながら詳しく説明する。
[光走査装置と画像形成装置]
図1は、実施例の光走査装置の構成を示す断面図である。図1に示す光走査装置100YMは、2系統の走査光を出射するユニットであり、以下、このような方式を2in1方式という。図1に示すように、光源から出射された光束は、偏向手段である回転多面鏡2の回転によって走査され、fθレンズ6、7によって被走査面上に結像して等速度走査を行い、被走査面上に潜像を形成する。この光学系においては、回転多面鏡2を挟んで対称に第1の走査光路と第2の走査光路の二つの走査光路が設けられている。第1の走査光路を進んだ光束は被走査面である感光ドラム310Mの表面(像担持体面)を走査し、第2の走査光路を進んだ光束は被走査面である感光ドラム310Yの表面を走査する。光走査装置100YMの小型化のために、それぞれの走査光路を進む光束は、反射ミラー8、9によって折り返されている。尚、後述するように、本実施例の画像形成装置には、光走査装置100YMと光走査装置100CKが設けられている。光走査装置100CKの構成は光走査装置100YMと同様であるため、説明を省略する。
図1は、実施例の光走査装置の構成を示す断面図である。図1に示す光走査装置100YMは、2系統の走査光を出射するユニットであり、以下、このような方式を2in1方式という。図1に示すように、光源から出射された光束は、偏向手段である回転多面鏡2の回転によって走査され、fθレンズ6、7によって被走査面上に結像して等速度走査を行い、被走査面上に潜像を形成する。この光学系においては、回転多面鏡2を挟んで対称に第1の走査光路と第2の走査光路の二つの走査光路が設けられている。第1の走査光路を進んだ光束は被走査面である感光ドラム310Mの表面(像担持体面)を走査し、第2の走査光路を進んだ光束は被走査面である感光ドラム310Yの表面を走査する。光走査装置100YMの小型化のために、それぞれの走査光路を進む光束は、反射ミラー8、9によって折り返されている。尚、後述するように、本実施例の画像形成装置には、光走査装置100YMと光走査装置100CKが設けられている。光走査装置100CKの構成は光走査装置100YMと同様であるため、説明を省略する。
図2は、画像形成装置の一例を示す断面図であり、画像形成動作に関わる要部のみ示す。画像形成装置は、給紙部200と、プロセスユニット300Y、300M、300C、300Kと、光走査装置100YM、100CKと、中間転写ベルト400と、定着部500とで構成されている。給紙部200は、記録媒体である用紙を搬送路へ供給する。プロセスユニット300Y、300M、300C、300Kは、トナー像を形成する。光走査装置100YMは、プロセスユニット300Y、300M内の感光ドラム310Y、310Mをそれぞれ走査して潜像を形成する。光走査装置100CKは、プロセスユニット300C、300K内の感光ドラム310C、310Kを走査して潜像を形成する。中間転写ベルト400上には、4色のプロセスユニット300Y、300M、300C、300Kのトナー像が重ね合わせられ、中間転写ベルト400上に形成された4色のトナー像は、用紙に一括転写される。定着部500は、用紙上に転写された未定着のトナー像を定着させる。
プロセスユニット300Y、300M、300C、300Kは、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、K(ブラック)の4色分設けられている。プロセスユニット300Yは、感光ドラム310Y、現像部320Y、及び帯電部330Yで構成されている。帯電部330Yが感光ドラム310Yを帯電させた後、光走査装置100YMが感光ドラム310Yを露光して潜像を形成し、現像部320Yが感光ドラム310Y上の潜像にトナーを付着させて可視像として顕在化させる。尚、プロセスユニット300Mについても同様であり、説明を省略する。また、プロセスユニット300C、300Kについても、光走査装置100CKによって潜像が形成される点を除き同様であり、説明を省略する。更に、符号の添え字Y、M、C、Kは、必要な場合を除き省略する。
図2に示すように、本実施例の画像形成装置は、2系統の走査光を出射するユニットである光走査装置100YMと光走査装置100CKの二つを並べた構成である。光走査装置100YMはYの感光ドラム310YとMの感光ドラム310Mを走査する。光走査装置100CKはCの感光ドラム310CとKの感光ドラム310Kを走査する。
各色のトナー像は、感光ドラム310と中間転写ベルト400とが接する第1転写部340で中間転写ベルト400上に重ね合わされ、第2転写部350において給紙部200から搬送されてきた用紙へ一括転写される。4色のトナー像が転写された用紙は定着部500へと搬送され、定着ローラ510で挟持して熱と圧力をかけて用紙にトナー像を定着させる。
[画像形成装置の制御構成]
図3は、本実施例の画像形成装置の制御ブロック図である。尚、本実施例の各色の画像形成部における構成要素は同一のものであるため、以下では、画像形成部101Yの制御ブロック図を例に説明する。CPU501はメモリ502に記憶された制御プログラムに基づいて各要素に所定の制御を実行させる制御部である。図3に示すプロセスユニット300は、感光ドラム310を駆動する不図示の駆動部、帯電部330、現像部320、第1転写部340、及び不図示のドラムクリーニング部を総称したものであり、その詳細な制御については説明を省略する。また、CPU501は、第2転写部350、用紙上のトナー像を定着するための定着部500を制御するが、詳細な制御については説明を省略する。
図3は、本実施例の画像形成装置の制御ブロック図である。尚、本実施例の各色の画像形成部における構成要素は同一のものであるため、以下では、画像形成部101Yの制御ブロック図を例に説明する。CPU501はメモリ502に記憶された制御プログラムに基づいて各要素に所定の制御を実行させる制御部である。図3に示すプロセスユニット300は、感光ドラム310を駆動する不図示の駆動部、帯電部330、現像部320、第1転写部340、及び不図示のドラムクリーニング部を総称したものであり、その詳細な制御については説明を省略する。また、CPU501は、第2転写部350、用紙上のトナー像を定着するための定着部500を制御するが、詳細な制御については説明を省略する。
メモリ502には、制御プログラムの他、自動光量制御(Automatic Power Control:以下、APCという)を実行する際に用いる参照値データ、各発光素子の出射タイミングを規定するタイミングデータ等が記憶されている。CPU501は、同期信号よりも高い周波数のクロック信号を生成する水晶発振器などのクロック信号生成部とクロック信号をカウントするカウンタを内蔵している。
CPU501には、後述する第二の光線L2が走査されることにより第二の光線L2を検知した検知手段であるフォトダイオード(以下、PDとする)158から出力される同期信号が入力される。また、CPU501には、後述する第四の光線L4を検知したPD158から出力される検知信号が入力される。CPU501は、PD158から入力された同期信号に基づいてレーザドライバ503に制御信号を出力し、レーザドライバ503は入力された制御信号に基づいて光源150に駆動信号を送信する。より詳細には、例えばレーザドライバ503Yは、入力された制御信号に基づいて光源150Yに駆動信号を送信し、レーザドライバ503Mは、入力された制御信号に基づいて光源150Mに駆動信号を送信する。ここで、光源150Y、150Mは、上述したように、垂直共振器型面発光レーザ(Vertical Cavity Surface Emitting LASER)(VCSEL)である。尚、光走査装置100CKについても、上述した光走査装置100YMと同様の構成であり、説明を省略する。
[光走査装置]
次に、光走査装置100について詳しく説明する。図4は光走査装置100内の光学部品の配置から反射ミラー8、9を除いて図1のような交差した走査光路を交差しないように展開した展開図であり、光走査装置100の上部から見た図である。以下、被走査面上(即ち、感光ドラム310面上)を光束が走査する向きを主走査方向、主走査方向及び光軸方向と直交する方向を副走査方向と呼ぶ。尚、図4の展開図では、回転多面鏡2の回転軸の方向が副走査方向となる。一方、図1のように光路が反射ミラー8、9によって折りたたまれている状態では、fθレンズ6、7の各々の光軸方向に応じて回転多面鏡2の回転軸の方向に対して副走査方向も傾く。光源150から回転多面鏡2までの光路を入射光路、回転多面鏡2から被走査面までの光路を出射光路と呼ぶ。また、図4中左側の出射光路を第1の走査光路(Ast)とし、図4中右側の出射光路を第2の走査光路(Bst)とする。第1の走査光路と第2の走査光路上に配置されるfθレンズ6、7は同じものである。また、実際には、図1に示すように反射ミラー8、9によって走査光路が折りたたまれ、光走査装置100の筐体内に格納されている。
次に、光走査装置100について詳しく説明する。図4は光走査装置100内の光学部品の配置から反射ミラー8、9を除いて図1のような交差した走査光路を交差しないように展開した展開図であり、光走査装置100の上部から見た図である。以下、被走査面上(即ち、感光ドラム310面上)を光束が走査する向きを主走査方向、主走査方向及び光軸方向と直交する方向を副走査方向と呼ぶ。尚、図4の展開図では、回転多面鏡2の回転軸の方向が副走査方向となる。一方、図1のように光路が反射ミラー8、9によって折りたたまれている状態では、fθレンズ6、7の各々の光軸方向に応じて回転多面鏡2の回転軸の方向に対して副走査方向も傾く。光源150から回転多面鏡2までの光路を入射光路、回転多面鏡2から被走査面までの光路を出射光路と呼ぶ。また、図4中左側の出射光路を第1の走査光路(Ast)とし、図4中右側の出射光路を第2の走査光路(Bst)とする。第1の走査光路と第2の走査光路上に配置されるfθレンズ6、7は同じものである。また、実際には、図1に示すように反射ミラー8、9によって走査光路が折りたたまれ、光走査装置100の筐体内に格納されている。
以下に入射光路の詳細を説明する。光源150から出射した光ビームはコリメータレンズ151を通過し平行光へと変換される。光源150とコリメータレンズ151はユニット化されており、以下、光源ユニット161とする。コリメータレンズ151によって平行光となった光線は、アパーチャ152を通過した後に、第一の分割手段である第一のハーフミラー153(以下、単にハーフミラー153とする)によって二つの光線へと分けられる。以下、ハーフミラー153により反射された光線を第一の光線L1とし、ハーフミラー153を透過した光線を第二の光線L2と呼ぶ。
ハーフミラー153を透過した第二の光線L2は、シリンダレンズ159、反射ミラー160を経て回転多面鏡2へと入射する。回転多面鏡2は、図4中、矢印方向に回転し、本実施例では5つの反射面を有しているが(図4参照)、反射面の数は5面に限定されない。回転多面鏡2により偏向された第二の光線L2は、fθレンズ6、7によって被走査面(感光ドラム310表面)上に結像して等速度で走査を行い、感光ドラム310上に潜像を形成する。ハーフミラー153により反射された第一の光線L1は、第一のシリンダレンズ154−1と第二のシリンダレンズ154−2、反射ミラー155を経て第二の分割手段である第二のハーフミラー156(以下、単にハーフミラー156とする)へと到達する。以下、第一のシリンダレンズ154−1を単にシリンダレンズ154−1、第二のシリンダレンズ154−2を単にシリンダレンズ154−2という。ハーフミラー156に到達した第一の光線L1は、ハーフミラー156によって第三の光線L3と第四の光線L4に分割される。
ここで、ハーフミラー156に到達した第一の光線L1のうち、ハーフミラー156を透過した光線を第三の光線L3、ハーフミラー156により反射され、APCレンズ157を通過し、PD158へと導かれた光線を第四の光線L4とする。APCレンズ157は、第四の光線L4をPD158上に所定のスポットで結像させるためのレンズである。PD158は、受光面に入射する光量に応じた電圧を出力するセンサであり、例えばフォトダイオードである。ハーフミラー156、APCレンズ157、PD158により、入射光路の光線の一部(第四の光線L4)を取り出して光量を検知する。このように、PD158により第四の光線L4を検知した結果に基づいて、光源150の発光量にフィードバックする構成を、以下、F−APC(Front Monitor Auto Power Contro)構成と呼ぶ。尚、本実施例のPD158は、F−APCにも用いられるため、APCセンサとしても機能する。また、第三の光線L3は、ハーフミラー156を透過した後、回転多面鏡2により偏向され、fθレンズ6、7によって被走査面(感光ドラム310表面)上に結像して等速度で走査を行い、感光ドラム310上に潜像を形成する。
本実施例では、アパーチャ152は、入射光路が分割される前に配置されており、第一の光線L1と第二の光線L2の光束径は略等しくなる。そのため、第一の光線L1の光路と第二の光線L2の光路の光学効率が略等しい。このため、PD158を用いたF−APCは、第一の光線L1又は第二の光線L2のいずれか一方の入射光路で実施すればよく、F−APC機構は1か所に配置すればよい。
第2の走査光路における画像データが出力される領域(以下、画像形成領域という)の前(主走査方向の走査開始側)には、同期検知のためにPD158の前(入射側)にBDレンズ163が配置されている。ここで、同期検知は、PD158による第二の光線L2の検知結果に基づき、CPU501が主走査方向の走査開始のタイミングを判断するために用いられる。図4に示すように、2つのハーフミラー153、156により分割された第二の光線L2、第三の光線L3、第四の光線L4の光量比は、49:49:2に設定されている。そのため、同期検知の際には、PD158には、F−APC動作時に入射される光線(第四の光線L4(2%))よりも強い光線(第二の光線L2(49%))が入射されることになる。そこで、センサの性能を最適化するため、PD158の入射側に減少手段であるNDフィルタ162を配置して、PD158に入射される光線の光量を調節している。尚、NDフィルタ162を使用せずにPD158の感度を電気的に切り替えることにより感度を調整する手段によって、同様の効果を得ることも可能である。
[副走査方向の間隔、スポット径の調整]
次に各光路の副走査方向の間隔及び副走査方向のスポット径の調整について説明する。複数のレーザ光により被走査面を走査する際、各ビームの副走査方向の間隔を調整する必要がある。本実施例のような2in1方式の光走査装置100では、出射光路上の光学素子のばらつきがあるため、各出射光路についてそれぞれ副走査方向の間隔を調整する必要がある。
次に各光路の副走査方向の間隔及び副走査方向のスポット径の調整について説明する。複数のレーザ光により被走査面を走査する際、各ビームの副走査方向の間隔を調整する必要がある。本実施例のような2in1方式の光走査装置100では、出射光路上の光学素子のばらつきがあるため、各出射光路についてそれぞれ副走査方向の間隔を調整する必要がある。
(第二の光線L2についての調整)
第二の光線L2について、副走査方向のスポット径の調整は、ハーフミラー153の出射側に設けられたシリンダレンズ159の位置を光軸方向(図4中、矢印α)に調整することで行う。シリンダレンズ159を光軸方向に変位させた際の被走査面位置でのスポット径を検知し、スポット径が最小となる位置でシリンダレンズ159を固定する。シリンダレンズ159の光軸方向の調整を行った後に、光源ユニット161を光軸周りに回転させて(図4中、矢印β)調整することで副走査方向の間隔の調整を行う。ここで、図5(a)は光源ユニット161の要部拡大図であり、図5(b)は光源150のVCSELの拡大図である。図5に示すように、本実施例の光源150は、図5(b)に黒点で示す複数の発光素子がアレイ状に1列に配列されている。このため、光源ユニット161を回転させることで各ビームの副走査方向の間隔を変化させることができる。尚、光源150の発光素子が2列以上の2次元配列であっても同様の方法で副走査方向の間隔の調整を行うことが可能である。
第二の光線L2について、副走査方向のスポット径の調整は、ハーフミラー153の出射側に設けられたシリンダレンズ159の位置を光軸方向(図4中、矢印α)に調整することで行う。シリンダレンズ159を光軸方向に変位させた際の被走査面位置でのスポット径を検知し、スポット径が最小となる位置でシリンダレンズ159を固定する。シリンダレンズ159の光軸方向の調整を行った後に、光源ユニット161を光軸周りに回転させて(図4中、矢印β)調整することで副走査方向の間隔の調整を行う。ここで、図5(a)は光源ユニット161の要部拡大図であり、図5(b)は光源150のVCSELの拡大図である。図5に示すように、本実施例の光源150は、図5(b)に黒点で示す複数の発光素子がアレイ状に1列に配列されている。このため、光源ユニット161を回転させることで各ビームの副走査方向の間隔を変化させることができる。尚、光源150の発光素子が2列以上の2次元配列であっても同様の方法で副走査方向の間隔の調整を行うことが可能である。
(第三の光線L3についての調整)
第三の光線L3(第一の光線)については副走査方向の間隔の調整及びスポット径の調整は、シリンダレンズ154−1及びシリンダレンズ154−2によって行う。シリンダレンズ154−1とシリンダレンズ154−2の間隔(矢印γ)を調整し、ズームレンズのように倍率を変化させることで、被走査面上での副走査方向の間隔を調整する。また、二つのシリンダレンズ154−1、154−2の間隔を一定に保ったまま光軸方向に変位させる(矢印δ)ことで、被走査面上での副走査方向のスポット径を調整する。即ち、シリンダレンズ154−1及びシリンダレンズ154−2の間隔を一定に保ったままで、光軸方向に変位させた際の被走査面位置での光線のスポット径を検知し、スポット径が最小となる位置においてシリンダレンズ154−1、154−2を固定する。
第三の光線L3(第一の光線)については副走査方向の間隔の調整及びスポット径の調整は、シリンダレンズ154−1及びシリンダレンズ154−2によって行う。シリンダレンズ154−1とシリンダレンズ154−2の間隔(矢印γ)を調整し、ズームレンズのように倍率を変化させることで、被走査面上での副走査方向の間隔を調整する。また、二つのシリンダレンズ154−1、154−2の間隔を一定に保ったまま光軸方向に変位させる(矢印δ)ことで、被走査面上での副走査方向のスポット径を調整する。即ち、シリンダレンズ154−1及びシリンダレンズ154−2の間隔を一定に保ったままで、光軸方向に変位させた際の被走査面位置での光線のスポット径を検知し、スポット径が最小となる位置においてシリンダレンズ154−1、154−2を固定する。
APCを行うために入射される光線(第四の光線L4)の光路を確保するために、本実施例では、第一の光線L1の光路上にハーフミラー156を配置し、第二の光線L2の光路と交差する形で第四の光線L4をPD158へと導いている。そして、本実施例では、回転多面鏡2を挟んで、光源ユニット161が図4の第1の走査光路側(Ast)に、PD158が図4の第2の走査光路側(Bst)に、配置されている。言い換えれば、PD158は、主走査方向に平行で、且つ、回転多面鏡2の回転軸を通る軸に対して光源ユニット161と反対側に設けられている。これにより、光源ユニット161と対向する側にPD158が配置され、光走査装置100の大型化を招くことなくAPCを行うことができる。また、第二の光線L2の光路は、シリンダレンズの数が第一の光線L1の光路と比較して少ない、即ち、第二の光線L2の光路上ではシリンダレンズ159のみなので、光学素子や光路の配置が容易である。尚、第二の光線L2の光路上に設けられたシリンダレンズ159を、154−1、154−2のように2つ設ける構成としてもよい。
[分割方式について]
次に図6(a)及び図6(b)を用いて、分割方式のシーケンスについて説明する。本実施例の2in1方式の光走査装置100は、第1の走査光路と第2の走査光路の走査タイミングが重ならないようにすることで光源ユニット161を共通化している分割方式である。異なる二つの走査光路を一つの光源ユニット161から出射された光で走査するため、第1の走査光路と第2の走査光路の光が被走査面を走査するタイミングが完全に分離されていることが必要である。ここで、第1の走査光路の光が走査する被走査面を第1の被走査面、第2の走査光路の光が走査する被走査面を第2の被走査面という。
次に図6(a)及び図6(b)を用いて、分割方式のシーケンスについて説明する。本実施例の2in1方式の光走査装置100は、第1の走査光路と第2の走査光路の走査タイミングが重ならないようにすることで光源ユニット161を共通化している分割方式である。異なる二つの走査光路を一つの光源ユニット161から出射された光で走査するため、第1の走査光路と第2の走査光路の光が被走査面を走査するタイミングが完全に分離されていることが必要である。ここで、第1の走査光路の光が走査する被走査面を第1の被走査面、第2の走査光路の光が走査する被走査面を第2の被走査面という。
図6(a)のグラフは、横軸に回転多面鏡2の回転角度(度)を示し、縦軸に回転多面鏡2の反射面(走査面ともいう)の番号(面番号)を示したものである。図6(a)において、黒丸のプロットで示した回転角度となるタイミングで第1の被走査面を走査し(Ast走査露光)、白丸のプロットで示した回転角度となるタイミングで第2の被走査面を走査する(Bst走査露光)。光源ユニット161が共通であるので、第1の被走査面上を走査している際、第2の走査光路上にも回転多面鏡2からの反射光が反射されている。しかし、回転多面鏡2により第2の走査光路に反射された反射光は、第2の被走査面以外の領域へと反射されるため、画像形成には影響がない。これは、第2の被走査面上を走査している際に、回転多面鏡2により第1の走査光路上に反射される反射光についても同様である。
図6(b)は各被走査面1走査当たりのタイミングチャートであり、回転多面鏡2の1回転分(5走査面分)を図示している。より詳細には、図6(b)(i)はBst走査露光のタイミングを、図6(b)(ii)はAst走査露光のタイミングを、それぞれ示している。図6(b)の横軸は時間を示している。図6(b)では、同期検知のために第二の光線L2がPD158に入力されるタイミングには「BD」と、F−APCのために第四の光線L4がPD158に入力されるタイミングには「APC」と、それぞれ図示している。また、図6(b)では、第1の走査光路(Ast)の画像形成領域に画像データに応じた光線が照射されるタイミング、及び、第2の走査光路(Bst)の画像形成領域に画像データに応じた光線が照射されるタイミングに「画像」と図示している。
光量検知は画像形成以外の領域、即ち、図6(b)の「画像」と記載されている信号が出力されていないタイミングで行う必要がある。本実施例では、PD158の同期信号(BD)が出力されてから、より詳細には同期信号の立ち上がりエッジを基準として、T21経過した後に区間P1で第2の被走査面で画像形成を行っている。また、PD158の同期信号が出力されてからT22経過した後に区間P2で第1の被走査面で画像形成を行っている。本実施例では、PD158の同期信号が出力されてからT11のタイミングで光量検知を行っている。
前述のように、第1の走査光路及び第2の走査光路での光束径が略等しいので、各被走査面を一度ずつ走査する間に光量検知を行えばよい。また、光量検知を行うタイミングは、画像形成を開始する前や画像形成を終了した後でもよいし、第1の被走査面上を走査し終えてから第2の被走査面上の走査が始まるまでの間(T3)であってもよい。また、ハーフミラー156によりF−APCのために取り出す一部の光線及び出射光路のおける光学素子のばらつきにより、第一の光路と第二の光路の間には光量差が生じる。生じる光量差については、組立工程時にあらかじめ各光路の光量を測定しておき、走査する光路に対応した測定値に基づいて光量を変化させることでより高精細な画像形成が可能となる。
第一の走査光路と第二の走査光路には反射ミラー8、9が配置され、光路を折りたたむことで光走査装置100が小型化されている(図1参照)。反射ミラー8、9の反射膜のばらつきやレンズの成型ばらつき、回転多面鏡2の反射角度の影響から、光源150が一定の光量で発光している場合であっても、被走査面上の主走査方向の位置によって光量が異なる場合がある。このような場合、主走査方向のいくつかの位置での光量をあらかじめ計測しておき、回転多面鏡2の反射角度に応じて被走査面上での光量が一定となるように、光量プロファイルを形成し補正することで濃度の均一性を向上することができる。このプロファイルを各走査光路について測定しておき、被走査面が切り替わるタイミングでプロファイルも切り替えることで濃度差を低減することができる。また、光学素子の少ない空間に光量検知用の光線を導くことができるのでレイアウト性がよく、ミラーの追加により光路を複雑化することなく光量検知手段を配置することが可能である。
以上、本実施例によれば、分割方式の光走査装置において、光源の光量制御を省スペースで実現することができる。
2 回転多面鏡
153、156 ハーフミラー
158 PDセンサ
161 光源ユニット
501 CPU
153、156 ハーフミラー
158 PDセンサ
161 光源ユニット
501 CPU
Claims (15)
- 光源と、
前記光源から出射された光を第一の光線と第二の光線に分割する第一の分割手段と、
前記第一の光線を反射して第一の被走査面に走査し、前記第二の光線を反射して第二の被走査面に走査する偏向手段と、
前記偏向手段により反射された前記第二の光線を検知する検知手段と、
前記検知手段による検知結果に基づいて、前記被走査面を走査するタイミングを制御する制御手段と、
を備える光走査装置であって、
前記第一の分割手段と前記偏向手段との間に設けられ、前記第一の光線を第三の光線と第四の光線に分割し、前記第四の光線を前記検知手段により検知した結果に基づき前記光源から出射される光の光量を前記制御手段により制御するために、前記第四の光線を前記検知手段に導くための第二の分割手段を備えることを特徴とすることを特徴とする光走査装置。 - 前記光源と前記第一の分割手段の間にアパーチャが設けられていることを特徴とする請求項1に記載の光走査装置。
- 前記第二の分割手段は、ハーフミラーであることを特徴とする請求項1又は2に記載の光走査装置。
- 前記第四の光線の光量は、前記第二の光線の光量よりも小さいことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 前記第二の光線と前記検知手段との間に設けられ、前記第二の光線の光量を減少させる減少手段を備えることを特徴とする請求項4に記載の光走査装置。
- 前記減少手段は、NDフィルタであることを特徴とする請求項5に記載の光走査装置。
- 前記減少手段は、前記検知手段の感度を調整する手段であることを特徴とする請求項5に記載の光走査装置。
- 前記偏向手段は、前記第三の光線を反射して前記第一の被走査面に走査することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 前記第二の光線を前記第二の被走査面に導くミラーと、
前記第三の光線を前記第一の被走査面に導くミラーと、
を備えることを特徴とする請求項8に記載の光走査装置。 - 前記制御手段は、前記第三の光線が前記第一の被走査面の走査を開始する前に、前記検知手段により前記第四の光線を検知して、前記光量の制御を行うことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 前記制御手段は、前記第三の光線が前記第一の被走査面の走査を終了してから、前記第二の光線が前記第二の被走査面の走査を開始するまでの間に、前記検知手段により前記第四の光線を検知して、前記光量の制御を行うことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 前記制御手段は、前記第二の光線が前記第二の被走査面の走査を終了した後に、前記検知手段により前記第四の光線を検知して、前記光量の制御を行うことを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 前記光源は、面発光レーザであることを特徴とする請求項1乃至12のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 前記検知手段は、主走査方向に平行で、且つ、前記偏向手段の回転軸を通る軸に対して前記光源と反対側に設けられていることを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載の光走査装置。
- 請求項1乃至14のいずれか1項に記載の光走査装置を備え、
前記被走査面は、前記光走査装置により潜像が形成される像担持体面であることを特徴とする画像形成装置。
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