JP2024087228A - 光学走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の動作中であっても、光学走査装置の回転多面鏡の経時的な変化を検知し、経時的な画像劣化を抑制しつつ、高画質化を実現すること。【解決手段】光束を出射する半導体レーザユニット１と、半導体レーザユニット１から出射されたレーザ光束Ｌを偏向し主走査方向に走査する回転多面鏡４と、回転多面鏡４により走査されたレーザ光束Ｌを感光ドラム８に導く走査レンズ７と、走査レンズ７よりも主走査方向における上流側に設けられ、レーザ光束Ｌを受光したことに応じて信号を出力するＢＤ６と、ＢＤ６よりも主走査方向における上流側に設けられ、レーザ光束Ｌの光量を検知する光量センサ１６と、ＢＤ６により出力された信号、及び、光量センサ１６により検知された光量に基づいて、半導体レーザユニット１を制御する制御部１００と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、光学走査装置及び画像形成装置に関する。例えば、本発明は、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機、デジタルファクシミリ（ＦＡＸ）装置等の画像形成装置において、レーザビームを用いて光書き込みを行う光学走査装置に関する。

光学走査装置は、画像信号に応じて光源から出射したレーザ光束を光変調し、光変調されたレーザ光束を、例えば回転多面鏡を有する光偏向器によって偏向走査している。偏向走査されたレーザ光束は、被走査面上の走査開始位置のタイミングを制御するために、ビームディテクタ（Ｂｅａｍ Ｄｅｔｅｃｔ）（以下、ＢＤとする。）に導かれる。ＢＤはレーザ光束を検知すると信号を出力する。また、例えば、光学走査装置は、ｆθ特性を有する結像光学系などの走査レンズによって、感光体上にレーザ光束をスポット状に結像した状態で光走査して画像記録を行っている。なお、ｆθレンズは、レーザ光束が角度θで入ってくると、ｆθレンズの焦点距離ｆを掛け合わせた大きさ（ｆ×θ）の像を結ぶようなレンズ特性（ｆθ特性）を有する。このとき、光学走査装置は、ＢＤから出力された信号を基準に、所定時間後に画像の書き出しを行うようになっている（例えば、特許文献１参照）。

特許第６７３６３６８号公報

しかしながら、従来技術の場合、光学箱と蓋の隙間などから、トナー、紙紛、空気中の埃などが光学箱内に侵入する可能性がある。この状態で、回転多面鏡を高速回転すると、回転多面鏡の各反射面の端部において粉塵が付着する。付着した粉塵は、画像領域における書き始め及び書き終わりの光量を低下させる。光量が低下すると画像端部での濃度が薄くなり、画像の濃度むらが発生する。また、回転多面鏡を高速回転すると、回転多面鏡を回転させているコイルや電気回路が発熱することにより、光学箱が熱により膨張し、変形する。光学箱の変形によって、光学箱に配置している光学素子の位置や姿勢が変化し、被走査面上の走査位置が所定の位置から副走査方向（走査方向に対して直交する方向）にずれる。その結果、印刷物の紙面上の上下の余白が所定の値より広く又は狭くなってしまう。しかし、画像形成装置が動作している間に、回転多面鏡の反射率の低下や被走査面上の走査位置のずれという、画質に影響がある性能の経時的な変化を検知できない、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、装置の動作中であっても、光学走査装置の回転多面鏡の経時的な変化を検知し、経時的な画像劣化を抑制しつつ、高画質化を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）光束を出射する光源と、前記光源から出射された前記光束を偏向し主走査方向に走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡により走査された前記光束を像担持体に導く光学部材と、前記光学部材よりも前記主走査方向における上流側に設けられ、前記光束を受光したことに応じて信号を出力する出力手段と、前記出力手段よりも前記主走査方向における上流側に設けられ、前記光束の光量を検知する検知手段と、前記出力手段により出力された前記信号、及び、前記検知手段により検知された前記光量に基づいて、前記光源を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする光学走査装置。

（２）光束を出射する光源と、前記光源から出射された前記光束を偏向し主走査方向に走査する回転多面鏡と、前記回転多面鏡により走査された前記光束を像担持体に導く第１光学部材と、前記第１光学部材よりも前記主走査方向における上流側に設けられた第２光学部材と、前記第１光学部材よりも前記主走査方向における上流側に設けられ、前記回転多面鏡により走査され前記第２光学部材により前記主走査方向に集光された前記光束を受光したことに応じて信号を出力する出力手段と、前記出力手段により出力された前記信号に基づいて前記光源を制御する制御手段と、を備え、前記出力手段は、前記第２光学部材により前記主走査方向に集光される前記光束よりも前記主走査方向における上流側の前記光束であって前記主走査方向に集光されていない前記光束の光量を検知し、前記制御手段は、前記主走査方向に集光されていない前記光束の前記光量に基づいて前記光源を制御することを特徴とする光学走査装置。

（３）前記（１）又は前記（２）に記載の光学走査装置と、前記光学走査装置により静電潜像が形成される前記像担持体と、前記像担持体上に形成された前記静電潜像を現像剤により現像し現像剤像を形成する現像手段と、前記現像剤像を記録材に転写する転写手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、装置の動作中であっても、光学走査装置の回転多面鏡の経時的な変化を検知し、経時的な画像劣化を抑制しつつ、高画質化を実現することができる。

実施例１の光学走査装置の構成を示す斜視説明図 実施例１の光学走査装置のＢＤの近傍の構成を示す部分拡大図、光量センサの近傍の構成を示す部分拡大図 実施例１の光学走査装置の光量センサへの入力光量を記した図 実施例１の回転多面鏡での光束の反射位置を示す概略説明図、回転多面鏡の汚れの位置を示した概略説明図 実施例２の光学走査装置のＢＤ近傍の構成を示す斜視説明図 実施例２のＰＭＭＡの反射率の入射角依存性を示した図、半導体レーザを示した斜視説明図 実施例３の光学走査装置のＢＤ近傍の構成を示す斜視説明図 実施例４の画像形成装置の構成を示す図

以下の説明において、光学走査装置から出射されたレーザ光が感光ドラムを走査する方向（又は感光ドラムの回転軸方向）を主走査方向とする。また、主走査方向に直交する方向（又は感光ドラムの回転方向）を副走査方向とする。

＜光学走査装置＞
図１から図３を用いて本発明に係る光学走査装置の一実施形態を具体的に説明する。図１は、実施例１の光学走査装置の構成を示す斜視説明図である。図１に示す光学走査装置１０１は、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機、デジタルファクシミリ装置等の画像形成装置において、レーザ光を使用して像担持体である感光ドラム８の表面に光書き込みを行う。光学走査装置１０１は、レーザ光束Ｌ（光束）を出射する光源となる半導体レーザユニット１、コリメータレンズとシリンドリカルレンズとを一体的に成形したアナモフィックコリメータレンズ２を有している。

また、光学走査装置１０１は、貫通穴からなる開口絞り３、回転多面鏡４を有している。回転多面鏡４は、例えば４つの反射面１２を有し、レーザ光束Ｌを偏向し、主走査方向に走査する。光学走査装置１０１は、回転多面鏡４を駆動源であるモータ（不図示）により回転駆動させる光偏向器５を有している。光学走査装置１０１は、感光ドラム８の表面上でのレーザ光束Ｌの書き出し開始位置を決定するために、光偏向器５で偏向走査されたレーザ光束Ｌを検知するＢＤ６を有している。ＢＤ６は、後述する走査レンズ７よりも主走査方向における上流側に設けられ、レーザ光束Ｌを受光したことに応じて信号を出力する出力手段として機能する。光学走査装置１０１は、アナモフィックな光学面を有する第２光学部材であるＢＤレンズ１４、光偏向器５で偏向走査されたレーザ光束Ｌの光量を検知する光量センサ１６を有している。ＢＤレンズ１４は、回転多面鏡４とＢＤ６との間に設けられ、回転多面鏡４により走査されたレーザ光束Ｌを光量センサ１６には導かずＢＤ６に導く。光量センサ１６は、ＢＤ６よりも主走査方向における上流側に設けられ、レーザ光束Ｌの光量を検知する検知手段として機能する。光量センサ１６は、光量を検知することで回転多面鏡４の反射面１２の反射率の低下を検知している。

光学走査装置１０１は、光偏向器５で偏向走査されたレーザ光束Ｌを感光ドラム８の表面上に導き結像させる結像手段となるｆθレンズの機能を持つ第１光学部材（光学部材）である走査レンズ７を有している。ｆθレンズは、レーザ光が角度θで入ってくると、ｆθレンズの焦点距離ｆを掛け合わせた大きさ（ｆ×θ）の像を結ぶようなレンズ特性（ｆθ特性）を有する。光学走査装置１０１は、光偏向器５を含む各光学部材を収容する光学箱９を有している。光学箱９は、例えば黒色樹脂からなり射出成型により形成されている。

半導体レーザユニット１から出射されたレーザ光束Ｌは、アナモフィックコリメータレンズ２によって主走査方向では略平行光又は収束光とされ、副走査方向では収束光とされる。次に、レーザ光束Ｌは、開口絞り３を通って光束幅が制限されて、回転多面鏡４の反射面１２上において主走査方向に長く伸びる焦線状に結像する。

回転多面鏡４の反射面１２上に結像したレーザ光束Ｌは、回転多面鏡４を回転させることによって偏向走査される。反射面１２で反射したレーザ光束Ｌは、光量センサ１６上を走査する。その後、回転多面鏡４の回転に伴いＢＤレンズ１４に入射し、ＢＤ６上を主走査方向に集光した状態で走査する。

次に、レーザ光束Ｌは、主走査方向に長尺の走査レンズ７に入射する。ｆθレンズの機能を持つ走査レンズ７は、レーザ光束Ｌを感光ドラム８の表面上にスポットを形成するように集光し、かつ、スポットの走査速度が等速に保たれるように設計されている。このようなｆθレンズの特性を得るために、走査レンズ７は非球面レンズで形成されている。

回転多面鏡４の回転によってレーザ光束Ｌを偏向走査し、感光ドラム８の表面上でレーザ光束Ｌによる主走査が行われ、また、感光ドラム８がその円筒の軸線周りに回転駆動することで副走査が行われる。これにより帯電手段（不図示）により一様に帯電された感光ドラム８の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。

制御部１００は、ＣＰＵ１００ａ、ＲＯＭ１００ｂ、ＲＡＭ１００ｃ、タイマ１００ｄを有している。制御部１００は、予めＲＯＭ１００ｂに記憶されたプログラムに従い、ＲＯＭ１００ｂに記憶されたパラメータ、テーブル等やタイマ１００ｄを参照しつつ、ＲＡＭ１００ｃを一時的な作業領域として用いながら種々の制御を行っている。ＢＤ６はレーザ光束Ｌが入射されると制御部１００に信号を出力する。光量センサ１６はレーザ光束Ｌが入射されると入射された光量に応じた信号を制御部１００に出力する。制御部１００は、ＢＤ６の検知結果や光量センサ１６の検知結果に基づいて半導体レーザユニット１を制御することもできる。制御部１００は、ＢＤ６により出力された信号、及び、光量センサ１６により検知された光量に基づいて、光源を制御する制御手段として機能する。

＜ＢＤ＞
図２（ａ）は、光学走査装置１０１のＢＤ６の近傍の構成を示す部分拡大図である。光学走査装置１０１は、ＢＤ６、光学箱９、ＢＤレンズ１４を有している。ＢＤ６は受光面１０を有している。光学箱９には、貫通穴１３が設けられている。

図１に示した回転多面鏡４によって反射されたレーザ光束Ｌは、ＢＤレンズ１４を通過し、主走査方向に集光した光線となり、回転多面鏡４の図１矢印Ａ方向（時計回り方向）の回転に伴って図２（ａ）の矢印Ｘ方向に走査される。図２（ａ）の矢印Ｘ方向に走査されたレーザ光束Ｌは、光学箱９に設けられた貫通穴１３を通過してＢＤ６の受光面１０に入射する。このとき、制御部１００は、ＢＤ６で光束を検知し、ＢＤ６から出力された信号に基づいて、感光ドラム８上での主走査方向の書き出し位置の同期検知タイミングとする。

＜光量センサ＞
次に、実施例１の特徴である光量センサ１６について図２（ｂ）から図４を用いて説明する。図２（ｂ）は、光学走査装置１０１の光量センサ１６近傍の構成を示す部分拡大図である。光学走査装置１０１は、光量センサ１６を有している。光量センサ１６は受光面１７を有している。光学箱９には貫通穴１８が設けられている。図２（ｂ）には、図示されていない回転多面鏡４の反射面１２によって反射されたレーザ光束Ｌも示す。光量センサ１６及び貫通穴１８は、矢印Ｘ方向、言い換えれば主走査方向において、ＢＤ６及び貫通穴１３よりも上流側に設けられている。

レーザ光束Ｌは、回転多面鏡４の図１矢印Ａ方向の回転に伴って図２（ｂ）の矢印Ｘ方向に走査される。図２（ｂ）の矢印Ｘ方向に走査されたレーザ光束Ｌは、光学箱９に設けられた貫通穴１８を通過して光量センサ１６の受光面１７上を走査する。レーザ光束Ｌは、回転多面鏡４の反射面１２上で主走査方向に長く伸びる焦線になった後、主走査方向は略平行又は弱収束で、副走査方向には広がる光束となる。このレーザ光束Ｌは、光量センサ１６の受光面１７上では、例えば長軸３ｍｍ、短軸１ｍｍ程度の楕円形状Ｓｐの光束となる。

＜回転多面鏡の反射率低下の検出方法＞
ここで、光量センサ１６の受光面１７に入射した光量を基に、回転多面鏡４の反射率の低下を検出する方法について説明する。図３は、横軸を時間とし、縦軸にレーザ光束Ｌの受光面１７への入力光量を示す図である。

（回転多面鏡の反射面が汚れていないとき）
図２（ｂ）の矢印Ｘ方向に走査するレーザ光束Ｌが光量センサ１６を走査するときに、受光面１７に入力される光量を図３のグラフａで示す。図３に示すグラフａにおいて、レーザ光束Ｌの端部が受光面１７に入射してから、レーザ光束Ｌが受光面１７上を図２（ｂ）の矢印Ｘ方向に進むにつれ、受光面１７への入力光量が次第に増加する。その後、時刻ｔ０で閾値Ｒ１に到達する。その後、受光面１７への入力光量がピークに達した後、受光面１７への入力光量が次第に減少して時刻ｔ１で閾値Ｒ１を下回る。閾値Ｒ１は受光面１７へ入力する最大の入力光量に合わせて、例えば、その２０％～５０％程度になるように、任意に設定された値である。

光量センサ１６は、入力光量と閾値Ｒ１とを比較し、入力光量＞閾値Ｒ１となっている間、例えば矩形波の信号を制御部１００に出力する。このときの信号のパルス幅をｔｐ１（＝ｔ１－ｔ０）とする。制御部１００は、タイマ１００ｄによりパルス幅ｔｐ１を測定するものとする。

（回転多面鏡の反射面が汚れたとき）
続いて回転多面鏡４の反射面１２が汚れたときの、レーザ光束Ｌの光量センサ１６へ入射する光量について説明する。グラフａと同様に、反射面１２が汚れたときのレーザ光束Ｌの受光面１７への入力光量を、図３に点線でグラフｂとして示す。図２（ｂ）の矢印Ｘ方向に走査するレーザ光束Ｌが受光面１７上を走査されると、受光面１７への入力光量が次第に増加して時刻ｔ２（＞ｔ０）で閾値Ｒ１に到達する。その後、受光面１７への入力光量がピークに達した後、入力光量が次第に減少して時刻ｔ３（＜ｔ１）で閾値Ｒ１を下回る。このときの入力光量と閾値Ｒ１とを比較した際のパルス幅はｔｐ２（＝ｔ３－ｔ２）となる。制御部１００は、タイマ１００ｄによりパルス幅ｔｐ２を測定するものとする。制御部１００は、パルス幅ｔｐ１、パルス幅ｔｐ２の大きさを比較することで、回転多面鏡４の反射率低下を検出することができる。例えば、制御部１００は、パルス幅ｔｐ１に対してパルス幅ｔｐ２が小さくなるほど（ｔｐ１とｔｐ２との差分が大きいほど）回転多面鏡４の反射面１２の汚れの度合いが大きいと判断することができる。

＜光量センサ及びＢＤに入射するレーザ光束の反射位置＞
図４（ａ）（ｂ）は、光量センサ１６及びＢＤ６に入射するレーザ光束Ｌが、回転多面鏡４の反射面１２で反射する位置を示した概略図である。図４（ａ）は、光量センサ１６に入射するレーザ光束Ｌが回転多面鏡４で反射している位置を示している。図４（ｂ）は、ＢＤ６に入射するレーザ光束Ｌが回転多面鏡４で反射している位置を示している。また、角１５は回転多面鏡４の反射面１２の角を示している。

回転多面鏡４は図４（ａ）（ｂ）の矢印Ａの方向に回転し、回転多面鏡４の反射面１２で反射されたレーザ光束Ｌは、光量センサ１６、ＢＤ６の順にセンサ上を走査する。レーザ光束Ｌが回転多面鏡４の反射面１２で反射する位置と、回転多面鏡４の角１５との距離を図４（ａ）では距離ｃａ、図４（ｂ）では距離ｃｂと表している。このとき、
ｃａ＜ｃｂ
であり、主走査方向における上流に位置する光量センサ１６のレーザ光束Ｌの方が、回転多面鏡４の反射面１２の端部（角１５の近く）で反射する。すなわち、光量センサ１６で受光されたレーザ光束Ｌは、回転多面鏡４の反射面１２の端部の影響を受けた状態と言える。

＜空気の流れと付着する汚れの関係＞
図４（ｃ）（ｄ）に回転多面鏡４が回転した際の近傍の空気の流れや反射面１２に付着する汚れの様子を示す。図４（ｃ）は回転多面鏡４を上方より見た図であり、図４（ｄ）は反射面１２を正面から見た図である。

図４（ｃ）に示すように、回転多面鏡４が矢印Ａで示した方向に回転すると、反射面１２の角１５付近では、Ｗに示すような空気の流れが発生する。その結果、空気中の粉塵が図４（ｄ）の領域Ｙで示した反射面１２の角１５近くに付着する。レーザ光束Ｌの走査方向に対して、光量センサ１６をＢＤ６より上流に配置すると、反射率が低下しやすい回転多面鏡４の反射面１２の端部（領域Ｙ近傍）で反射したレーザ光束Ｌが、光量センサ１６に入射することになる。その結果、回転多面鏡４の反射率低下を、光量センサ１６によって、より正確に検出することができる。

図３を用いて説明したように、反射面１２が汚れていない初期状態（グラフａ）のパルス幅ｔｐ１を測定した際に、例えばＲＡＭ１００ｃに画像形成装置が持つ不図示の記憶媒体にパルス幅ｔｐ１を記憶する。ここで、記憶媒体はＲＡＭ１００ｃであってもよく、制御部１００は、測定したパルス幅ｔｐ１をＲＡＭ１００ｃに記憶しておく。その後、制御部１００は、ある印刷枚数ごとにパルス幅ｔｐ２を測定する。なお、パルス幅ｔｐ２は、印刷枚数ごとに測定してもよいし、所定時間が経過するごとに測定してもよいし、他のタイミングで測定してもよい。

また、回転多面鏡４の反射率低下により感光ドラム８上の主走査方向の光量分布が、初期の均一な状態からどのようにずれるかは、あらかじめ実験等で把握可能である。実験等で求めた結果は、ＲＯＭ１００ｂに予め記憶しておくことで、光量の補正に用いることができる。ここで、実験等で求めた結果は、例えば、次のようなものであってもよい。パルス幅ｔｐ１と、主走査方向の位置とその位置での初期の光量と、を関連付けたもの、所定のタイミングでのパルス幅ｔｐ２と、主走査方向の位置とその位置でのそのタイミングでの光量と、を関連付けたもの、等であってもよい。また、それらをテーブルとしたものであってもよい。制御部１００は、測定されたパルス幅ｔｐ２の値から、ＲＯＭ１００ｂ上に記憶された情報に基づいて感光ドラム８上での光量分布を推定し、走査中のレーザ光束Ｌの光量を変化させることによって、光量分布を初期の均一な状態に近づけることが可能である。また、パルス幅ｔｐ２を測定し、走査中の光量を変化させることによって、感光ドラム８上での光量分布を補正することで、時間が経過するにつれて発生する印刷物の濃度が薄くなるという現象を抑制することができる。

＜レーザ光束Ｌの副走査方向の位置の検出方法＞
また、連続で印刷をし続けると、光学走査装置１０１の内部及び周囲の温度が上昇し、光学箱９が変形する。光学箱９の変形により、半導体レーザユニット１やアナモフィックコリメータレンズ２の姿勢が変化し、光量センサ１６上や感光ドラム８上のレーザ光束Ｌの副走査方向の走査位置が変化する。

光量センサ１６上でのレーザ光束Ｌの通過位置が副走査方向の中心から離れると、受光面１７に入る光量が小さくなるため、図３で説明した原理と同様にパルス幅が小さくなる。昇温時に副走査方向の位置が上下どちらにずれるかは光学箱９の形状に依存するため、あらかじめ実験等によって把握しておくことが可能である。また、予め実験等によって得た副走査方向の位置のずれをＲＯＭ１００ｂに予め記憶しておくことで、副走査方向の位置のずれの補正に用いることができる。

レーザ光束Ｌの副走査方向の位置の検出方法は、回転多面鏡４の反射率低下の検出方法と同様に、制御部１００は、まず初期のパルス幅ｔｐ１を例えばＲＡＭ１００ｃに記憶する。そして、画像形成装置の電源がオンされてから電源がオフされるまでの間に、例えば一定時間ごとにパルス幅ｔｐ２を検出し、制御部１００は、パルス幅ｔｐ１とパルス幅ｔｐ２とを比較する。これにより、ＢＤ６上の副走査方向の走査位置の変化を検出することができる。

ＢＤ６上の副走査方向の走査位置は、感光ドラム８上の副走査方向の走査位置と相関がある。このため、制御部１００は、前もってその関係式を把握しておくことにより、ＢＤ６上の副走査方向の走査位置から感光ドラム８上の副走査方向の走査位置を推定することができる。制御部１００は、推定した感光ドラム８上の副走査方向の走査位置に基づいて、副走査方向の走査位置が、例えば記録材の面上の走査間隔の半分以上ずれた場合に、副走査方向の画像の書き出しタイミングを１ライン分補正する等すればよい。ここで、走査間隔の半分とは、例えば副走査方向の解像度が６００ｄｐｉの場合は、２１．２μｍ（＝２５．４ｃｍ／６００ｄｐｉ／２）となる。以上より、レーザ光束Ｌの感光ドラム８上での副走査方向の書き出しタイミングを補正することにより、レーザ光束Ｌの走査位置ずれが画像の余白ずれに与える影響を除外することができる。

なお、光量補正については長期的なパルス幅ｔｐ２の変化に基づき行い、レーザ光束Ｌの副走査方向の位置のずれについては、画像形成装置の電源オンから電源オフまでといった短中期的なパルス幅ｔｐ２の変化を検出すればよい。このため、制御部１００は、光量補正と副走査方向の位置の補正とを平行して行うことが可能である。

実施例１では、画像形成装置（言い換えれば光学走査装置）の駆動中に、光量センサ１６により、回転多面鏡４の反射面１２の反射率の低下を検出し、その補正をすることで、画像の劣化を防止することができる。また、感光ドラム８上の副走査方向の位置ずれを検出し、副走査方向の書き出しタイミングを補正することにより、画像の余白ずれを防止することが可能である。すなわち制御部１００は、光量センサ１６により検知された光量に基づいて光源から出射されるレーザ光束Ｌの光量を補正する。また、制御部１００は、光量センサ１６により検知した光量に基づいて、副走査方向におけるレーザ光束Ｌが走査する位置（走査位置）のずれを補正する。なお、光量の補正及び副走査方向の走査位置のずれの補正については、以降の実施例についても同様である。

以上、実施例１によれば、装置の動作中であっても、光学走査装置の回転多面鏡の経時的な変化を検知し、経時的な画像劣化を抑制しつつ、高画質化を実現することができる。すなわち、簡単な構成で、画像形成装置（言い換えれば光学走査装置）の動作中に光学走査装置の回転多面鏡の反射率低下等が検知でき、その補正も可能となる。その結果、経時的な画像劣化を抑制でき、画像形成装置の長寿命化にも貢献できる。また、簡単な構成によって被走査面上の副走査方向の走査位置のずれも検知することが可能となるため、画像形成装置の出力画像の高画質化が実現できる。

＜ＢＤ＞
図５は実施例２の光学走査装置１０２のＢＤ６近傍の構成を示す斜視説明図である。なお、図５のレーザ光束Ｌを示す線において、破線となっている部分は、ＢＤレンズ１４と干渉しておらず、ＢＤレンズ１４の向こう側の光路を表している。実施例２が実施例１と異なる点は、光学箱９が反射面２１を備えている点と、ＢＤ６が光量センサの役割を兼ねている点である。ここで、ＢＤ６は受光面１０を有し、走査レンズ７よりも主走査方向における上流側に設けられている。ＢＤ６は、受光面１０でＢＤレンズ１４を介して入力されたレーザ光束Ｌを受光したことに応じて信号を出力する出力手段として機能する。また、ＢＤ６は、ＢＤレンズ１４を介さずに（介することなく）入力される、ＢＤレンズ１４よりも主走査方向における上流側のレーザ光束Ｌの光量を検知する。実施例２では、ＢＤレンズ１４を介していないレーザ光束Ｌが受光面１０に入力され、その後、ＢＤレンズ１４を介したレーザ光束Ｌが受光面１０に入力される。すなわち、それぞれのレーザ光束Ｌが時間差で受光面１０に入力される。制御部１００は、ＢＤレンズ１４を介さずに受光面１０に入力されたレーザ光束Ｌの光量に基づいて光源を制御する。なお、実施例１と同じ構成には同じ符号を付し説明を省略する。

回転多面鏡４がある回転位相のとき、レーザ光束Ｌは光学箱９と一体化した反射面２１で反射し、ＢＤレンズ１４を含むレンズ等を透過することなく、ＢＤ６の受光面１０へ入射する。すなわち、反射部材である光学箱９と一体化した反射面２１は、回転多面鏡４により走査されたレーザ光束Ｌを反射し、ＢＤレンズ１４を通過させることなくＢＤ６の受光面１０に導いている。レンズ等を透過していないため、レーザ光束Ｌが受光面１０を走査する際の形状は、図２（ｂ）で示した楕円形状Ｓｐと同様に楕円形となる。よって図３で示した手法と同様の手法で、回転多面鏡４の反射率の低下や副走査方向の走査位置を検出することができる。すなわち、実施例２においても、制御部１００が、ＢＤ６の検知結果からパルス幅ｔｐ１、ｔｐ２に基づいて、光量の補正や副走査方向の走査位置の補正等を行うことができる。

その後、回転多面鏡４は図１の矢印Ａ方向に回転し、レーザ光束Ｌは図５の矢印Ｂ方向に走査され、ＢＤレンズ１４に入射する。ＢＤレンズ１４を通過したレーザ光束Ｌは、集光された状態で、ＢＤ６の受光面１０に入射する。このとき、ＢＤ６で光束を検知し、このタイミングを主走査方向の書き出し位置の同期検知タイミングとする。

反射面２１は、例えば、光学箱９に金属膜や誘電体多層膜を蒸着したミラーを張り付けたものである。また、反射面２１は、反射率の高いシートを光学箱９に張り付けたものでもよい。更に、光学箱９の表面そのものでもよい。ただし、光学箱９の表面をそのまま使う場合でも、以下の理由により反射面２１の反射率は３０％以上が必要である。

感光ドラム８の表面に光書き込みを行う際の光量は、画像形成装置を取り巻く温度や湿度環境、感光ドラム８の膜厚等によって変わるため、光量の使用範囲の最小値と最大値が、
最小値／最大値≦１／２
であることが好ましい。また、光量センサは最大入射光量の１５％以下になると、正確に光量が測定できない可能性がある。よって、
最小値／最大値×反射率≧１５％
を満たす必要がある。このため、反射率は３０％以上が必要となる。

＜入射角と反射率の関係＞
図６（ａ）は、代表的な樹脂として一般的に用いられるＰＭＭＡ（Ｐｏｌｙ Ｍｅｔｈｙｌ Ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）（ポリメチルメタクリレート樹脂）の反射率の入射角依存性を示している。図６（ａ）は、横軸に入射角（°（度））、縦軸に反射率（％）を示している。ここで、入射角は、入射光が反射面２１の法線に対してなす角度である。太い実線はＳ偏光の反射率Ｒｓに対する入射角依存性を示し、細い実線はＰ偏光の反射率Ｒｐに対する入射角依存性を示す。

なお、上述のように実施例２の光学走査装置１０２では、光学箱９は、強度を高めるために種々の素材を混成した樹脂で形成されている。そのため、図６（ａ）は、光学箱９の反射率の入射角依存性と厳密に等価ではないが、概ね同等であると考えてよい。図６（ａ）から、反射率が３０％以上を満たすためには、少なくともレーザ光束Ｌの反射面１２への入射角は、Ｓ偏光で７０°以上、Ｐ偏光で８０°以上にする必要があることがわかる。

＜半導体レーザの出力光＞
図６（ｂ）には、図１の半導体レーザユニット１に内包される半導体レーザ２２を示す。半導体レーザ２２の出力光は図６（ｂ）の破線で示すような直線偏光である。また、半導体レーザ２２は矢印Ｚ方向に回転可能である。よって、図６（ｂ）の矢印Ｚで示すように半導体レーザ２２を回転することで、反射面２１に対するレーザ光束ＬのＳ偏光とＰ偏光の割合を調整することができる。実施例２では、ほとんどＳ偏光で反射するように半導体レーザ２２を回転する。すなわち、反射面２１で反射されるレーザ光束ＬがＰ偏光よりＳ偏光の割合の方が大きくなるように、半導体レーザ２２を回転させて調整すればよい。これにより、光学箱９で反射面２１を構成した場合も、所定の反射率を確保することが可能である。すなわち、上述した入射角依存性において、Ｐ偏光を考慮する必要がなく、入射角としては７０°以上となるようにすればよい。

以上、実施例２では、ＢＤ６が光量センサを兼ねることが可能であり、より簡易な構成で、画像形成装置の駆動中に、回転多面鏡４の反射率の低下や副走査方向の走査位置を検出することができる。以上、実施例２によれば、装置の動作中であっても、光学走査装置の回転多面鏡の経時的な変化を検知し、経時的な画像劣化を抑制しつつ、高画質化を実現することができる。

＜ＢＤ＞
図７は実施例３の光学走査装置１０３のＢＤ６近傍の構成を示す斜視説明図である。なお、図７のレーザ光束Ｌを示す線において、破線となっている部分は、ＢＤレンズ１４内を通過する光路と、ＢＤレンズ１４から出たＢＤレンズ１４の向こう側の光路とを表している。実施例３が実施例２と異なるのは、ＢＤレンズ１４のレンズ機能を有していない端部２３の一部であるレンズ端面２４が、実施例２の反射面２１の役割を担っている点である。すなわち、第２光学部材であるＢＤレンズ１４は、回転多面鏡４により走査されたレーザ光束Ｌを主走査方向に集光させてＢＤ６の受光面１０に入射させる第１部分を有している。また、ＢＤレンズ１４は、回転多面鏡４により走査されたレーザ光束Ｌを主走査方向に集光させずＢＤ６の受光面１０に入射させる第２部分である端部２３を有している。なお、実施例１と同じ構成には同じ符号を付し説明を省略する。

回転多面鏡４がある回転位相のとき、レーザ光束ＬはＢＤレンズ１４のレンズ機能を有していない端部２３に入射し、レンズ端面２４の内面で反射し（受光面１０の方向に反射し）、ＢＤレンズ１４の端部２３を通過する。端部２３はレンズ機能を有していない透明な部材であるため、レーザ光束Ｌが受光面１０を走査する際の形状は、図２（ｂ）で示した楕円形状Ｓｐと同様に楕円形となる。よって、図３で示した手法と同様の手法で、回転多面鏡４の反射率の低下や副走査方向の走査位置を検出することができる。すなわち、実施例３においても、制御部１００が、ＢＤ６の検知結果からパルス幅ｔｐ１、ｔｐ２に基づいて、光量の補正や副走査方向の走査位置の補正等を行うことができる。

その後、回転多面鏡４が回転し、レーザ光束ＬがＢＤレンズ１４を通過する場合は、図２（ａ）で示した方法と同様に、レーザ光束Ｌは集光された状態で、ＢＤ６の受光面１０に入射する。このとき、ＢＤ６で光束を検知し、このタイミングを主走査方向の書き出し位置の同期検知タイミングとする。なお、レンズ端面２４は、例えば、ＢＤレンズ１４の端面に金属膜や誘電体多層膜を蒸着したミラーを張り付けたものである。また、レンズ端面２４は、反射率の高いシートを張り付けたものでもよい。

実施例３では、ＢＤレンズ１４にレンズ機能を有しないレンズ端面２４を設けることにより、ＢＤレンズ１４周辺の形状に設計自由度が持たせることができ、より小型な走査光学装置の設計が可能となる。以上、実施例３によれば、装置の動作中であっても、光学走査装置の回転多面鏡の経時的な変化を検知し、経時的な画像劣化を抑制しつつ、高画質化を実現することができる。

［レーザビームプリンタの説明］
図８に画像形成装置の一例として、レーザビームプリンタの概略構成を示す。レーザビームプリンタ１０００（以下、プリンタ１０００という）は、感光ドラム１０１０、帯電部１０２０、現像手段である現像部１０３０を備えている。感光ドラム１０１０は、静電潜像が形成される像担持体であり、実施例１～３の感光ドラム８に対応する。帯電部１０２０は、感光ドラム１０１０を一様に帯電する。露光手段である光学走査装置１０２５は、画像データに応じたレーザ光を感光ドラム１０１０上に走査することにより静電潜像を形成する。なお、光学走査装置１０２５は、図８では簡略化して図示している。光学走査装置１０２５は、実施例１の光学走査装置１０１、実施例２の光学走査装置１０２、実施例３の光学走査装置１０３に対応する。現像部１０３０は、感光ドラム１０１０に形成された静電潜像を現像剤であるトナーにより現像することで現像剤像であるトナー像を形成する。

感光ドラム１０１０上（像担持体上）に形成されたトナー像をカセット１０４０から供給された記録材としてのシートＰに転写手段である転写部１０５０によって転写する。そしてシートＰに転写した未定着のトナー像を定着器１０６０によって定着してトレイ１０７０に排出する。この感光ドラム１０１０、帯電部１０２０、現像部１０３０、転写部１０５０が画像形成部である。また、プリンタ１０００は、電源装置１０８０を備え、電源装置１０８０からモータ等の駆動部と制御部５０００へ電力を供給している。制御部５０００は、ＣＰＵ（不図示）を有しており、画像形成部による画像形成動作やシートＰの搬送動作等を制御している。制御部５０００は、実施例１～３の制御部１００に対応してもよい。

プリンタ１０００は、プリント動作を終了させると所定時間が経過した後、プリント動作をすぐに実行できるスタンバイ状態に遷移する。更に所定時間が経過した後、プリンタ１０００は待機時の消費電力を低減するため、スタンバイ状態から低消費電力モードであるスリープ状態に遷移する。プリンタ１０００は第２のモードであるスリープ状態やスタンバイ状態、第１のモードであるプリント状態の３つの状態を持ち、制御部５０００がそれぞれの状態に遷移させる。なお、実施例１～３の光学走査装置１０１、１０２、１０３を適用することができる画像形成装置は、図８に例示された構成に限定されない。

以上、実施例４によれば、装置の動作中であっても、光学走査装置の回転多面鏡の経時的な変化を検知し、経時的な画像劣化を抑制しつつ、高画質化を実現することができる。

１ 半導体レーザユニット
４ 回転多面鏡
６ ＢＤ
７ 走査レンズ
１６ 光量センサ
１００ 制御部

Claims (18)

1. 光束を出射する光源と、
   前記光源から出射された前記光束を偏向し主走査方向に走査する回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡により走査された前記光束を像担持体に導く光学部材と、
   前記光学部材よりも前記主走査方向における上流側に設けられ、前記光束を受光したことに応じて信号を出力する出力手段と、
   前記出力手段よりも前記主走査方向における上流側に設けられ、前記光束の光量を検知する検知手段と、
   前記出力手段により出力された前記信号、及び、前記検知手段により検知された前記光量に基づいて、前記光源を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする光学走査装置。
2. 前記光学部材を第１光学部材としたとき、前記回転多面鏡と前記出力手段との間に設けられ、前記回転多面鏡により走査された前記光束を前記検知手段には導かず前記出力手段に導く第２光学部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
3. 前記検知手段に至る光束は、前記出力手段に至る光束よりも、前記回転多面鏡の反射面の前記主走査方向の端部に近い位置で反射されていることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
4. 前記回転多面鏡は、前記光束を反射する反射面を有し、
   前記検知手段は、前記光量を検知することで前記反射面の反射率の低下を検知し、
   前記制御手段は、前記検知手段により検知された前記光量に基づいて前記光源から出射される前記光束の光量を補正することを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
5. 前記制御手段は、前記検知手段により検知した前記光量に基づいて、前記主走査方向に直交する副走査方向における前記光束が走査する位置のずれを補正することを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
6. 光束を出射する光源と、
   前記光源から出射された前記光束を偏向し主走査方向に走査する回転多面鏡と、
   前記回転多面鏡により走査された前記光束を像担持体に導く第１光学部材と、
   前記第１光学部材よりも前記主走査方向における上流側に設けられた第２光学部材と、
   前記第１光学部材よりも前記主走査方向における上流側に設けられ、前記回転多面鏡により走査され前記第２光学部材により前記主走査方向に集光された前記光束を受光したことに応じて信号を出力する出力手段と、
   前記出力手段により出力された前記信号に基づいて前記光源を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記出力手段は、前記第２光学部材により前記主走査方向に集光される前記光束よりも前記主走査方向における上流側の前記光束であって前記主走査方向に集光されていない前記光束の光量を検知し、
   前記制御手段は、前記主走査方向に集光されていない前記光束の前記光量に基づいて前記光源を制御することを特徴とする光学走査装置。
7. 前記第２光学部材よりも前記主走査方向における上流側に設けられ、前記回転多面鏡により走査された前記光束を反射し、前記第２光学部材を通過することなく前記出力手段に導く反射部材を備えることを特徴とする請求項６に記載の光学走査装置。
8. 前記回転多面鏡、前記第１光学部材及び前記第２光学部材を収容する光学箱を備え、
   前記反射部材は、前記光学箱と一体に設けられることを特徴とする請求項７に記載の光学走査装置。
9. 前記反射部材は、反射率が３０％以上であることを特徴とする請求項８に記載の光学走査装置。
10. 前記回転多面鏡により走査された前記光束が前記反射部材に入射する入射角は、７０°以上であることを特徴とする請求項９に記載の光学走査装置。
11. 前記光源は、回転可能であり、
    前記反射部材により反射された前記光束は、Ｐ偏光よりＳ偏光の割合の方が大きくなるように前記光源を回転することで調整されることを特徴とする請求項１０に記載の光学走査装置。
12. 前記第２光学部材は、前記回転多面鏡により走査された前記光束を前記主走査方向に集光させて前記出力手段に入射させる第１部分と、前記第１部分よりも前記主走査方向における上流側に設けられ、前記回転多面鏡により走査された前記光束を前記主走査方向に集光させずに入射させる第２部分と、を有することを特徴とする請求項６に記載の光学走査装置。
13. 前記出力手段に到達する前記光束のうち、前記主走査方向に集光されていない前記光束は、前記第２光学部材により前記主走査方向に集光される前記光束よりも、前記回転多面鏡の反射面の前記主走査方向の端部に近い位置で反射されていることを特徴とする請求項６に記載の光学走査装置。
14. 前記回転多面鏡は、前記光束を反射する反射面を有し、
    前記出力手段は、前記主走査方向に集光されていない前記光束の前記光量を検知することで前記反射面の反射率の低下を検知し、
    前記制御手段は、前記主走査方向に集光されていない前記光束の前記光量に基づいて前記光源から出射される前記光束の光量を補正することを特徴とする請求項６に記載の光学走査装置。
15. 前記制御手段は、前記主走査方向に集光されていない前記光束の前記光量に基づいて、前記主走査方向に直交する副走査方向における前記光束が走査する位置のずれを補正することを特徴とする請求項６に記載の光学走査装置。
16. 前記制御手段は、前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記主走査方向における前記像担持体上の書き出し位置を制御することを特徴とする請求項１から請求項１５のうちのいずれか１項に記載の光学走査装置。
17. 請求項１から請求項１５のうちのいずれか１項に記載の光学走査装置と、
    前記光学走査装置により静電潜像が形成される前記像担持体と、
    前記像担持体上に形成された前記静電潜像を現像剤により現像し現像剤像を形成する現像手段と、
    前記現像剤像を記録材に転写する転写手段と、
    を備えることを特徴とする画像形成装置。
18. 前記制御手段は、前記出力手段により出力された信号に基づいて、前記主走査方向における前記像担持体上の書き出し位置を制御することを特徴とする請求項１７に記載の画像形成装置。

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