JP4899394B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、主走査方向及び副走査方向の２次元に配列された複数の発光点を備える光源から射出された複数の光線を分離して複数の被走査面を走査する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形成装置では、高解像度化、高速度化を目的として、半導体レーザ等の複数の発光素子が２次元に配置された光源から複数の光線を同時に射出して同一の偏向面で偏向し、複数の光線で同時に感光体を走査する光走査装置が広く用いられている。また、この光走査装置の光源としては、半導体レーザの配置の自由度が高く、低コストであることを理由として面発光型レーザ（Vertical Cavity Surface Emitting diode Laser；所謂ＶＣＳＥＬ）が広く用いられている。

ところで、光走査装置では一般に、同期検知センサが、主走査開始の際の光線が入射されるように配置されており、この同期検知センサが、走査光を検知したタイミングに応じて走査開始信号（以下、ＳＯＳ信号という）を出力し、光源の駆動回路が、同期検知センサによって出力されたＳＯＳ信号を基準に主走査の開始を制御している。

同期検知センサとしては、図１８に示すように、入射光量に応じた電流を流すフォトダイオードＰＤ、入力された電流を増幅してＩ（電流）／Ｖ（電圧）変換する増幅器ＯＰ、閾値を示す電圧を発生する閾値電源ＳＰ、及び増幅器ＯＰと閾値電源ＳＰの各出力電圧を比較する比較器ＣＰによって構成されたものが広く用いられている。この同期検知センサでは、増幅器ＯＰの出力電圧が閾値以上になったときにＳＯＳ信号がハイレベルとなる。

ここで、光走査装置では一般的に、微小なビームスポットを得るためにシングルモード発振（単一波長での発振）が要求されるが、ＶＣＳＥＬでシングルモード発振を行うと、発光出力が小さくなる傾向がある。このため、ＶＣＳＥＬを１つのみ点灯させてフォトダイオードＰＤを走査する場合、フォトダイオードＰＤが受光する光エネルギー量が少なくなるので、フォトダイオードＰＤの増幅ゲインを大きくしたり、閾値電圧を低くしたりしなければならず、ノイズの影響を受け易くなってしまう。そこで、主走査方向の位置が近い複数のＶＣＳＥＬを同時に点灯させてフォトダイオードＰＤを走査することで、フォトダイオードＰＤが受光する光エネルギー量を増加させる方法が考案されている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、複数のＶＣＳＥＬが主走査方向及び副走査方向の２次元に配列された単一の光源から射出された複数の光線を分離して複数の感光体を同時に走査する光走査装置（例えば、特許文献２参照）では、副走査方向に対して交差する方向に並んだ光線の列が各感光体に到達するので、フォトダイオードＰＤを複数の光線で同時に走査することができない。従って、フォトダイオードＰＤが受光する光エネルギー量を効率良く増加させることができず、ノイズの影響を十分なレベルまで抑制することができなかった。
特開２００２−１３１６６２号公報 特開２００５−７００６７号公報

本発明は上記事実を考慮してなされたものであり、複数の発光点が主走査方向及び副走査方向の２次元に配列された光源から射出された複数の光線を分離して複数の被走査面を走査する光走査装置を備える画像形成装置において、同期検知センサによる同期検知の精度を向上することを目的とする。

請求項１に記載の画像形成装置は、主走査方向及び副走査方向の２次元に配列された複数の発光点から、副走査方向に対して交差する方向へ複数の光線からなる光線列を副走査方向に複数列並べて射出する光源と、前記光源から射出された複数列の光線列を同一の偏向面で偏向する偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された複数列の光線列を異なる方向へ分離してブラック色のトナー像が形成される被走査面とブラック色以外のトナー像が形成される被走査面とに前記光線列を入射させる分離手段と、前記偏向手段によって偏向された光線であってかつ前記分離手段によって分離される前の光線を受光し、同期検知信号を出力する同期検知センサと、前記偏向手段によって偏向された複数列の光線列を前記同期検知センサの同一の受光面に入射させるセンサ前光学系と、を備えた光走査装置と、ブラック色のトナー像のみを形成するモノクロモードと、該ブラック色のトナー像と他の色のトナー像とを形成する多色モードとのモード切替えを行うモード切替手段と、前記複数の発光点の発光と消灯とを制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記モノクロモード時において、前記ブラック色に対応する発光点を全て発光させると共に、前記ブラック色以外に対応する発光点については、前記ブラック色に対応する発光点のうちのいずれか一つの発光点と前記副走査方向の同一直線上に配置された発光点を発光させる一方で、その他の発光点を全て消灯するように制御し、前記同期検知センサは、前記ブラック色に対応する前記いずれか一つの発光点の光と、前記発光させた前記ブラック色以外の色に対応する発光点の光とを用い、単体の発光点によって発光される光の光量よりも増加した光量を同期検知信号として検知することを特徴とする。

請求項１に記載の画像形成装置では、主走査方向及び副走査方向の２次元に配列された複数の発光点が光源に備えられており、この発光点から、副走査方向に並んだ複数列の光線列が射出される。各発光点列は、副走査方向に対して交差する方向に配列された複数の光線からなっている。

光源から射出された複数列の光線列は、偏向手段の同一の偏向面で偏向され、分離手段によって異なる方向へ分離されて異なる被走査面に入射される。これによって、複数の被走査面がそれぞれ複数本の光線によって同時に走査される。

また、偏向手段によって偏向された光線は同期検知センサの受光面に入射する。同期検知センサは、光線を受光すると、同期検知信号を出力する。

ここで、本発明の画像形成装置では、偏向手段によって偏向された複数列の光線列が、同期検知センサの同一の受光面に入射するように、センサ前光学系が構成されている。これによって、副走査方向に配列された複数の発光点を同時に点灯させて副走査方向に配列された複数の光線を同期検知センサの同一の受光面に同時に入射させることが可能となり、同期検知センサの受光面の受光エネルギー量を効率良く増加させることができる。

従って、同期検知センサの増幅ゲインを上げたり、閾値電圧を下げたりすることを要せず、同期検知センサによって、ノイズの影響を受け難い安定した同期検知が行われるので、被走査面での走査開始の制御の精度を向上できる。さらに、画像形成装置では、モード切替え手段によって、モノクロモードと多色モードを含むモード切替えが行われる。ところで、モノクロモード時に点灯する発光点は、モノクロモードであるか多色モードであるかに関わらず、必ず点灯されるが、本発明の画像形成装置は、モノクロモード時に光源から射出される光線列が、同期検知センサの受光面に入射するように、構成されている。ここで、実際に被走査面を走査する光線列ではない他の光線列を用いて同期検知を実行する場合、実際に被走査面を走査する光線列と同期検知に用いられる光線列との間隔が離れていることから、偏向手段の偏向面の面倒れや光学部品の取付誤差等の影響で、同期検知の精度に狂いが生じ易くなる。そこで、本発明では、モノクロモード時に、他の光線列ではなく、実際に被走査面を走査する光線列を用いて同期検知を実行することで、同期検知の精度を向上させている。

請求項２に記載の画像形成装置は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記光源と前記偏向手段との間に設けられ、前記光源から射出された複数列の光線列が通過するカップリングレンズを備え、前記カップリングレンズの焦点位置と前記同期検知センサの前記受光面とが副走査方向において共役関係となるように、前記センサ前光学系を構成したことを特徴とする。

請求項２に記載の画像形成装置では、発光点から拡がり角をもって射出された光線で構成される複数列の光線列が、収束作用を有するカップリングレンズを通過することにより、各光線が略平行な光線とされる。ここで、各光線は光源の発光面の法線方向へ射出されるので、カップリングを通過した複数の光線は、カップリングレンズの焦点位置で交差する。

このため、カップリングレンズの焦点位置と同期検知センサの受光面とを副走査方向において共役関係にすることで、副走査方向の間隔が広い複数列の光線列を同期検知センサの受光面において交差させることができる。従って、各々異なる被走査面に対応する副走査方向に並んだ複数の基準発光点を同時に点灯させることで、複数本の光線を同期検知センサに同時に入射させることができ、同期検知センサの受光エネルギー量を十分に高くすることができるので、高精度な同期検知が可能となる。

なお、光走査装置の偏向器としては、回転軸に平行な平面を周囲に複数連ねた回転多面鏡を用いることが一般的であるが、回転多面鏡の偏向面には加工誤差に伴う角度差、所謂面倒れがあるので、偏向手段の偏向面と同期検知センサの受光面とを副走査方向において共役関係として、同期検知センサの受光面上での走査位置誤差（光線の揺動幅）を小さくすることが知られている。しかし、本発明の画像形成装置の構成では、偏向手段の偏向面上では、複数列の光線列の副走査方向の間隔が広すぎるので、偏向手段の偏向面と同期検知センサの受光面とを副走査方向において共役関係にした場合、複数本の光線を同期検知センサに同時に入射させることは困難である。

請求項３に記載の画像形成装置は、請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、前記偏向手段を、単面偏向器としたことを特徴とする。

請求項３に記載の画像形成装置では、単面偏向器が、単一の偏向面によって光源から射出された光線が偏向される。これによって、偏向面の面倒れの影響を無くすことが出来るので、同期検知センサによる同期検知の精度を向上できる。

請求項４に記載の画像形成装置は、請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置であって、前記センサ前光学系が、副走査方向に正パワーを持つアナモフィックな光学素子を備え、前記光学素子を光軸方向へ移動調整する第1調整手段を有することを特徴とする。

請求項４に記載の画像形成装置では、センサ前光学系に備えられ副走査方向に正パワーを持つアナモフィックな光学素子が、第１調整手段によって、光軸方向へ移動調整可能となっている。

ここで、偏向手段の偏向面と同期検知センサの受光面とが副走査方向において共役関係になっていない場合には、偏向手段の偏向面の面倒れの影響により、光線の同期検知センサの受光面への入射位置が変動する。しかし、この変動分は、光学素子を光軸方向へ移動調整し、光線列の副走査方向の間隔を調整することで、補正可能である。

即ち、光学素子を光軸方向へ移動調整することで、結像倍率が変化するので、同期検知センサに入射する複数列の光線の交差位置が調整可能となる。

請求項５に記載の画像形成装置は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置であって、前記センサ前光学系が、副走査方向に正パワーを持つアナモフィックな光学素子を備え、前記光学素子を光軸回りに回転調整する第２調整手段を有することを特徴とする。

請求項５に記載の画像形成装置では、センサ前光学系に備えられ副走査方向に正パワーを持つアナモフィックな光学素子が、第２調整手段によって、光軸回りに回転調整可能となっており、光線の主走査方向の間隔が調整可能となっている。即ち、アナモフィックな光学素子は、主走査方向と副走査方向とで光学的なパワーが異なるので、アナモフィックな光学素子を光軸回りに回転調整することで、同期検知センサの受光面上の光線の通過位置が変化し、複数列の光線の同期検知センサの受光面に対する走査ディレイが調整可能となる。

従って、偏向手段の面倒れの影響による同期検知センサの受光面への光線の入射位置の変動を補正できるので、偏向手段の偏向面に対してではなく、カップリングレンズの焦点位置に対して、同期検知センサの受光面を副走査方向において共役関係にした場合でも、同期検知の精度を維持できる。

請求項６に記載の画像形成装置は、請求項４に記載の画像形成装置であって、前記同期検知センサの前記受光面に入射する光線のピークパワーが最大となるように、前記光学素子を前記第１調整手段によって移動調整したことを特徴とする。

請求項６に記載の画像形成装置では、同期検知センサからの出力をモニタする等して、同期検知センサの受光面に入射する光線のピークパワーが最大となるように、光学素子が第１調整手段によって移動調整されて、同期検知センサの受光面に入射する光線のピークパワーが最大となっている。これによって、同期検知センサの増幅ゲインを下げ、閾値電圧を上げることができるので、同期検知センサによって、ノイズの影響を受け難い安定した同期検知を行うことができる。

請求項７に記載の画像形成装置は、請求項５に記載の画像形成装置であって、前記同期検知センサの前記受光面に入射する光線のピークパワーが最大となるように、前記光学素子を前記第２調整手段によって回転調整したことを特徴とする。

請求項７に記載の画像形成装置では、光学素子が第２調整手段によって回転調整されて、同期検知センサの受光面に入射する光線のピークパワーが最大となっている。これによって、請求項６に記載の発明と同様、同期検知センサによって、ノイズの影響を受け難い安定した同期検知を行うことができる。

請求項８に記載の画像形成装置は、請求項４乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置であって、前記光学素子を通過した光線を前記同期検知センサの前記受光面へ向けて反射するミラーを有することを特徴とする。

請求項８に記載の画像形成装置では、ミラーによって、光学素子を通過した光線が同期検知センサの受光面へ向けて反射される。

ここで、同期検知センサは、光学的に被走査面と等価な位置に配置するのが一般的であり、光走査装置の筐体内に配置するには、光路を折返す必要がある。偏向手段の薄肉化と光路の分離の容易化を両立させるために、複数の被走査面へ向う複数列の光線は、偏向面から離れるにつれて次第に副走査方向の間隔が広くなるようになっている。このため、複数列の光線の副走査方向の間隔が狭い段階で光学素子によって複数列の光線の主光線を互いに近づく方向へ屈折させた後、ミラーで折返す光路構成により、光走査装置の実装配置と同期検知の高精度化を両立できる。

請求項９に記載の画像形成装置は、前記被走査面の数ｎ、前記同期検知センサの前記受光面に入射する光線の本数ｍが下記（１）式を満たすことを特徴とする。

２≦ｍ≦ｎ…（１）
請求項９に記載の画像形成装置では、被走査面の数ｎ、同期検知センサの受光面に入射する光線の本数ｍが上記（１）式を満たすようになっている。即ち、最小で２列、最大で全列の光線列が、同期検知センサの受光面に入射するようになっており、同期検知センサの受光面の受光エネルギー量が効率良く増加されている。

請求項１０に記載の画像形成装置は、前記モノクロモードの同期検知時に前記同期検知センサの前記受光面に入射する光線の本数を、前記多色モードの同期検知時に前記同期検知センサの前記受光面に入射する光線の本数以上としたことを特徴とする。

ここで、モノクロモードでは、消費電力が低減され、トナー量が減少に伴って定着器の負荷が軽減されるので、モノクロモード時の画像形成速度を、多色モード時の画像形成速度よりも速くする場合が多い。この場合、光走査装置の走査速度も速くなり、同期検知センサの受光面に入射する単位時間当たりの光量が少なくなる。このため、同期検知の精度が低くなる。

そこで、請求項１０に記載の画像形成装置では、モノクロモードの同期検知時に同期検知センサの受光面に入射する光線の本数を、多色モードの同期検知時に同期検知センサの受光面に入射する光線の本数以上としている。

これによって、モノクロモード時に、同期検知センサの受光面の受光エネルギー量を増加させることができ、同期検知の精度を向上できる。

本発明は上記構成にしたので、複数の発光点が主走査方向及び副走査方向の２次元に配列された光源から射出された複数の光線を分離して複数の被走査面を走査する光走査装置を有する画像形成装置において、同期検知センサによる同期検知の精度を向上できる。

以下に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１に示すように、タンデム方式のカラーレーザプリンタ１に備えられた光走査装置１０は、４本の被走査面としての感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＫにそれぞれレーザビームＬｙ、Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｋを照射して潜像を形成する。感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに形成された潜像は、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及びブラック（Ｋ）のトナーによって現像される。そして、各感光体上のトナーが中間転写ベルト３に転写される。この際、各色のトナーが重ねられてフルカラー画像となり、普通紙等の記録媒体Ｐに転写される。このように、複数の感光体を同時に走査できるので、カラープリントのプリント速度を高速度化できる。

光走査装置１０は、光源１４、偏向前光学系１６、偏向手段としてのポリゴンミラー１８、及び走査光学系２０で構成され、単一の光源１４からレーザビームＬｙ、Ｌｍ、Ｌｃ、Ｌｋを射出し走査光学系２０において各レーザビームを分離して４本の感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに結像走査させる。なお、光走査装置１０のポリゴンミラー１８の回転による偏向走査方向を主走査方向、偏向走査方向に直交する方向を副走査方向と呼ぶ。即ち、感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋにおいては、軸方向に対応する方向を主走査方向、及び回転方向に対応する方向を副走査方向と呼ぶ。

図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、光源１４は、主走査方向に８列、副走査方向に４列の計３２個の発光点Ｐが２次元に配列された面発光レーザビームアレイであり、上の列から順に各列８本のレーザビームからなるレーザビーム列ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを射出し、感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを各８本のレーザビームで走査する。

光源１４の副走査方向には、４列の発光点列ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫが配列されている。各発光点列は、主走査方向及び副走査方向に対して傾斜した直線上に配列された８個の発光点Ｐで構成されている。また、各発光点列の各発光点Ｐは、同一直線上に所定のピッチで配列され、他の発光点列の各発光点Ｐと副走査方向の同一直線上に配列されている。このため、所定の遅延時間で各発光点を点灯させれば、主走査方向の書き出し位置が揃い、色ずれのないカラー画像を形成できる。

また、各発光点列の副走査方向の間隔は、射出されたレーザビーム列を走査光学系２０によって分離できる程度に広く取られている。

また、図１、図３乃至図５に示すように、偏向前光学系１６は、４列のレーザビーム列に共通のカップリングレンズ２２、アパーチャ２４、シリンダレンズ２６とで構成されている。カップリングレンズ２２は光源１４に面して設けられ、アパーチャ２４は、カップリングレンズ２２の後側焦点位置に設けられている。また、シリンダミラー２６は、主走査方向にはパワーが無く、副走査方向に正パワーを有する。

ここで、各レーザビームは光源１４の発光面の法線方向へ射出されるので、光源１４から射出されたレーザビーム列ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫは、カップリングレンズ２２を通過して平行光束とされた後、後ろ側焦点位置で交差し、トランケートされながらアパーチャ２４の開口２４Ａを通過する。

即ち、カップリングレンズ２２の後側焦点位置は、複数のレーザビームが１点に集まる位置となるので、この点を物点とする光学系を構成すれば、共役関係となる位置で再び複数のレーザビームを交差させることができる。

そして、レーザビーム列ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫは、シリンダレンズ２６によって主光線を副走査方向に集束されてポリゴンミラー１８の偏向面１８Ａに入射する。

そして、ポリゴンミラー１８は、６面の偏向面１８Ａを有し、所定の回転速度で回転し、各感光体に走査線を所定速度で移動させる。

また、走査光学系２０は、それぞれ４列のレーザビーム列に共通の凹レンズ２８、凸レンズ２９、及び、各レーザビーム列毎に設けられた平面ミラー３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃ、シリンドリカルミラー３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋとで構成されている。

凹レンズ２８と凸レンズ２９は、協働して主走査方向に対してｆθ特性を持つように構成されており、ポリゴンミラー１８によって偏向された４列のレーザビーム列の主走査方向の走査角度が補正する。

また、平面ミラー３１Ｙ、３１Ｍ、３１Ｃはそれぞれ、レーザビーム列ＬＹ、ＬＭ、ＬＣをシリンドリカルミラー３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃに向けて反射する。また、シリンドリカルミラー３３Ｙ、３３Ｍ、３３Ｃ、３３Ｋはそれぞれ、感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋに面して配設されており、感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋへ向けて各レーザビームを反射する。これによって、各感光体には走査線により潜像が形成される。

また、図１、図５に示すように、平面ミラー３１Ｙの主走査方向上流端部の手前にはＳＯＳピックアップミラー３４が配設されており、画像領域外の所定位置を通過する４列のレーザビーム列ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫが、凸レンズ２９と平面ミラー３１Ｙとの間へ反射される。そして、ＳＯＳピックアップミラー３４によって反射されたレーザビームの光路にはＳＯＳセンサ３６が配設されており、画像領域外の所定位置を通過していたレーザビームがＳＯＳセンサ３６に受光される。

なお、本実施形態におけるＳＯＳセンサ５０は、図１７に示した同期検知センサと同様の構成とされたものであり、受光エネルギー量が閾値を超えるとＳＯＳ検出信号を出力する。そして、制御部４０がＳＯＳセンサ３６から検出信号を受信したタイミングに応じて各レーザビームが各感光体の主走査方向へ走査を開始するタイミングを制御する。

ここで、ＳＯＳピックアップミラー３４と凸レンズ２９との間には、４列のレーザビーム列ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫが通過するシリンドリカルレンズ（アナモフィックレンズ）５０が配設されている。このシリンドリカルレンズ５０は、副走査方向に正パワーを持ち、４列のレーザビーム列ＬＹ、ＬＭ、ＬＣ、ＬＫを副走査方向に集束させる。

また、カップリングレンズ２２の後側焦点位置とＳＯＳセンサ３６の受光面とが副走査方向において共役関係になるように、シリンドリカルレンズ５０の副走査倍率、位置、ＳＯＳセンサ３６の位置等が設定されている。

このため、走査光学系２０において４列のレーザビーム列を分離し易くするために副走査方向の間隔が広くなっている４列のレーザビーム列が、ＳＯＳセンサ３６の受光面において交差する。

これによって、副走査方向の同一直線上に配列された４個の発光点Ｐを同時に点灯させて副走査方向の同一直線上に配列された４本のレーザビームＬｙ、Ｌｍ、Ｌｃ、ＬｋをＳＯＳセンサ３６の受光面に同時に入射させることが可能となり、ＳＯＳセンサ３６の受光面の受光エネルギー量を効率良く増加させることができる。

従って、ＳＯＳセンサ３６のフォドダイオードＰＤ（図１７参照）の増幅ゲインを上げたり、閾値電圧を下げたりすることを要せず、ＳＯＳセンサ３６によって、ノイズの影響を受け難い安定した同期検知が行われるので、各感光体での走査開始の制御の精度を向上できる。

ここで、従来技術と本実施形態との共役関係の設定方法の違いについて説明する。

図１７（Ａ）に示すように、従来の同期検知系の光路では、面倒れを生じる偏向面１８ＡとＳＯＳセンサ３６の受光面とを共役としている。これにより加工誤差（面倒れ）があっても安定した同期検知が可能となる。これに対して、図１７（Ａ）に示すように、本実施形態では、ＳＯＳセンサ３６の受光面はカップリングレンズ２２の後側焦点位置と共役関係になっているため、偏向面１８ＡとＳＯＳセンサ３６の受光面とは共役関係にはなっていない。このため、ＳＯＳセンサ３６の受光面上では、偏向面１８Ａの面倒れに応じて走査位置の揺動が生じる。また、ＳＯＳセンサ３６の受光面が共役点（物点）とずれているため、レーザビームがスポット結像せず副走査方向に広がった形状となる。しかしながら、面倒れ補正は完全ではないが働いており、また、ＳＯＳセンサ３６は入射光量に応じて同期検知を行うので、必ずしもスポット結像しなければならないというものではなく、実使用上の問題とはならない。

更に、本実施形態では、複数列のレーザビーム列が通過する共通の光学系の直後に、シリンドリカルレンズ５０を配置しているので、共役倍率は比較的大きく設定でき、その結果、共役関係の角倍率を小さくできる。このため、面倒れによる揺動幅を小さくできる。

ここで、ポリゴンミラー１８の偏向面１８ＡとＳＯＳセンサ３６の受光面とではなく、カップリングレンズ２２の後側焦点位置とＳＯＳセンサ３６の受光面とを副走査方向において共役関係にしたので、偏向面１８Ａの面倒れによりレーザビームのＳＯＳセンサ３６の受光面への入射位置が変動し、同期検知の精度に狂いが生じてしまう。このため、本実施形態では、組立調整時に、光路調整が行われている。

図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、シリンドリカルレンズ５０は、第１調整機構５２によって光軸方向に移動調整可能に、第２調整機構５４によって光軸回りに回転調整可能に、光走査装置ハウジングの底面１０Ａに支持されている。第１調整機構５２は、シリンドリカルレンズ５０の前面下側中央部に対向する位置決め用突起７６Ａが形成された支持片８６と、シリンドリカルレンズ５０の後面下側中央部に当接してシリンドリカルレンズ５０を位置決め用突起８６Ａに圧接する板バネ８７と、シリンドリカルレンズ５０の後面の右上側に対向する位置決め用突起８８Ａが形成された支持片８８と、シリンドリカルレンズ５０の後面の左上側に対向する位置決め用突起８９Ａが形成された支持片８９とで構成されている。

シリンドリカルレンズ５０は下側中央部を位置決め用突起８６Ａと板バネ８７によって狭支される。また、シリンドリカルレンズ５０は下側中央部を裏側から表側へ付勢されており、シリンドリカルレンズ５０の上部に表側から裏側へ向かうモーメントが作用することによって、シリンドリカルレンズ５０の裏面右上側、裏面左上側がそれぞれ位置決め用突起８８Ａ、８９Ａに当接する。これによって、シリンドリカルレンズ５０が光軸方向へ傾倒不能となる。

ここで、支持片８６、８８、８９、及び板バネ８７は、底面１０Ａにネジ止めされた同一のプレート８１に支持されている。このプレート８１は、底面１０Ａに締結されていない状態で、底面１０Ａ上で光軸方向へ移動調整可能となっている。このため、プレート８１を底面１０Ａにネジ止めする際に光軸方向へ移動調整することで、シリンドリカルレンズ５０を光軸方向へ移動調整できる（図７参照）。これによって、横倍率が変化し、ＳＯＳセンサ３６の受光面上での複数のレーザビームの相対入射位置が変化する。

レーザビームの入射位置に誤差がある場合には、シリンドリカルレンズ５０を光軸方向へ移動させて、レーザビームがＳＯＳセンサ３６の受光面上で交差するようにする。なお、レンズの光軸方向への位置調整を行うと、主走査方向の結像特性も変化するので、本実施形態のようにアナモフィックレンズを用いることが望ましい。さらに、副走査方向の結像特性のみを調整するためには、本実施形態のように副走査方向の断面形状が円弧状となるシリンドリカルレンズが望ましいが、副走査方向と主走査方向との調整感度に十分な差があれば、主走査方向にパワーを持ったアナモフィックレンズでも良い。

また、第２調整機構５４は、プレート８１から突出してシリンドリカルレンズ５０の下面左側に対向する位置決め用突起８２と、プレート８１から突出してシリンドリカルレンズ５０の下面右側に対向する調整ネジ８３と、シリンドリカルレンズ５０の上面に当接してシリンドリカルレンズ５０を位置決め用突起８２、調整ネジ８３に圧接する板バネ８４とで構成されている。

シリンドリカルレンズ５０は、上下面を位置決め用突起８２と調整ネジ８３と板バネ８４によって狭支されている。ここで、調整ネジ８３は、プレート８１からの突出量を調整可能となっており、調整ネジ８３のプレート８１からの突出量を調整することで、シリンドリカルレンズ５０を光軸回りに回転調整できるようになっている。

図８（Ａ）に示すように、シリンドリカルレンズ５０の結像作用により、複数のレーザビームは、副走査方向には近づく方向に結像するが、主走査方向には距離をもったままＳＯＳセンサ３６の受光面に入射し、複数の感光体１２に至る複数のレーザビームを同時に射出させてもＳＯＳセンサ３６の受光エネルギー量を十分に上げることができない状態となる。ＳＯＳセンサ３６の受光面に入射するレーザビームの主走査方向のずれが、各レーザビーム列１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ内のレーザビームの主走査方向の間隔と同程度であれば、点灯させる発光点を選択することで、補正可能である。しかし、光源１４からＳＯＳセンサ３６の受光面までが共通の光学系となっている本実施形態では、ＳＯＳセンサ３６の受光面における複数のレーザビームの主走査方向のずれは、各レーザビーム列１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋ内のレーザビームの主走査方向の間隔より小さくなるので、図８（Ｂ）に示すように光学的に調整する。図示するように、シリンドリカルレンズ５０の主走査方向の母線とレンズ面上の入射位置を直交させることで、ＳＯＳセンサ３６の受光面への主走査方向の入射位置を補正できる。

以上、説明したシリンドリカルレンズ５０の光軸方向の移動調整と光軸回りの回転調整を組み合わせることで、ＳＯＳセンサ３６の受光面に対してほぼ理想どおりにレーザビームが入射する状態が得られる。なお、これらの調整を、光走査装置１０の製造工程で実施する場合は、ＳＯＳセンサ３６の代わりにポジションセンサを置いた状態で調整し、調整が終了した段階でＳＯＳセンサ３６を取付けても良い。

また、ＳＯＳセンサ３６を用いて調整する場合は、ＳＯＳセンサ３６へのレーザビームの入射位置ではなく、ＳＯＳセンサ３６の出力をモニタしながらシリンドリカルレンズ５０の姿勢、位置を調整しても良い。この場合、ＳＯＳセンサ３６の受光面に入射するレーザビームのピークパワーが最大となるようにすれば良い。これによって、ＳＯＳセンサ３６のフォトダイオードＰＤの増幅ゲインを下げ、閾値電圧を上げることができるので、ＳＯＳセンサ３６によって、ノイズの影響を受け難い安定した同期検知を行うことができる。

ここで、制御部４０（図５参照）による各レーザビームが主走査方向へ走査を開始するタイミングの制御方法について説明する。まず、モード切替部４２（図５参照）によってフルカラーモード（多色モード）に切替えられた場合について説明する。

図９のタイミングチャートに示すように、まず、各々ＹＭＣＫの各色に対応する副走査方向の同一直線上に配列された４個の発光点Ｐを点灯させ、ＳＯＳセンサ３６からＳＯＳ検出信号が出力されると、その時点から所定時間Ｐｙ（Ｓ）経過後、発光点列ＰＹの点灯を開始させてレーザビーム列ＬＹによる感光体１２Ｙの主走査方向への走査を開始する。その後は、中間転写ベルト３でのＹトナーの転写位置とＭトナーの転写位置との距離を走査ライン数に換算し、その走査ライン数分だけＳＯＳ検出信号をカウントする。その間は、ＳＯＳ検出とレーザビーム列ＬＹによる感光体１２Ｙの走査を繰り返す。

そして、ＳＯＳ信号が換算された走査ライン数分だけカウントされた後、各々ＹＭＣＫの各色に対応する副走査方向の同一直線上に配列された４個の発光点Ｐを点灯させ、レーザビーム列ＬＹと主走査方向の走査開始位置が一致するように、ＳＯＳセンサ３６からＳＯＳ検出信号が出力された時点から所定時間Ｐｍ（Ｓ）経過後に、発光点列ＰＭの点灯を開始させてレーザビーム列ＬＭによる感光体１２Ｍの主走査方向への走査を開始する。その後、中間転写ベルト３でのＭトナーの転写位置とＣトナーの転写位置との距離を走査ライン数に換算し、その走査ライン数分だけＳＯＳ検出信号をカウントする。その間は、ＳＯＳ検出とレーザビーム列ＬＹによる感光体１２Ｙの走査、レーザビーム列ＬＭによる感光体１２Ｍの走査を繰り返す。

そして、ＳＯＳ信号が換算された走査ライン数分だけカウントされた後、各々ＹＭＣＫの各色に対応する副走査方向の同一直線上に配列された４個の発光点Ｐを点灯させ、レーザビーム列ＬＹ、ＬＭと主走査方向の走査開始位置が一致するように、ＳＯＳセンサ３６からＳＯＳ検出信号が出力された時点から所定時間Ｐｃ（Ｓ）経過後に、発光点列ＰＣの点灯を開始させてレーザビーム列ＬＣによる感光体１２Ｃの主走査方向への走査を開始する。その後は、中間転写ベルト３でのＣトナーの転写位置とＫトナーの転写位置との距離を走査ライン数に換算し、その分だけＳＯＳ検出信号をカウントする。その間は、ＳＯＳ検出とレーザビーム列ＬＹによる感光体１２Ｙの走査、レーザビーム列ＬＭによる感光体１２Ｍの走査、及び、レーザビーム列ＬＣによる感光体１２Ｃの走査を繰り返す。

そして、ＳＯＳ信号が換算された走査ライン数分だけカウントされた後、各々ＹＭＣＫの各色に対応する副走査方向の同一直線上に配列された４個の発光点Ｐを点灯させ、レーザビーム列ＬＹ、ＬＭ、ＬＣと主走査方向の走査開始位置が一致するように、ＳＯＳセンサ３６からＳＯＳ検出信号が出力された時点から所定時間Ｐｋ（Ｓ）経過後に、発光点列ＰＫの点灯を開始させてレーザビーム列ＬＫによる感光体１２Ｋの主走査方向への走査を開始する。その後は、画像の副走査の長さを走査ライン数に換算し、その走査ライン数分だけＳＯＳ検出信号をカウントする。その間は、ＳＯＳ検出とレーザビーム列ＬＹによる感光体１２Ｙの走査、レーザビーム列ＬＭによる感光体１２Ｍの走査、レーザビーム列ＬＣによる感光体１２Ｃの走査、及び、レーザビーム列ＬＫによる感光体１２Ｋの走査を繰り返す。

次に、モード切替部４２（図２参照）によってモノクロモード（単色モード）に切替えられた場合について説明する。

図１０のタイミングチャートに示すように、まず、各々ＹＭＣＫの各色に対応する副走査方向の同一直線上に配列された４個の発光点Ｐを点灯させ、ＳＯＳセンサ３６からＳＯＳ検出信号が出力されると、その時点から所定時間Ｐｋ（Ｓ）経過後、発光点列ＰＫの点灯を開始させてレーザビーム列ＬＫによる感光体１２Ｋの主走査方向への走査を開始する。その後は、画像の副走査方向の長さを走査ライン数に換算し、その走査ライン数分だけＳＯＳ検出信号をカウントする。その間は、ＳＯＳ検出とレーザビーム列ＬＫによる感光体１２Ｋの走査を繰り返す。

以上、説明したように、本実施形態のカラーレーザプリンタ１では、感光体１２の数ｎ、ＳＯＳセンサ３６の受光面に入射するレーザビームの本数ｍが下記（１）式を満たすようになっている。

２≦ｍ≦ｎ…（１）
即ち、全列のレーザビーム列が、ＳＯＳセンサ３６の受光面に入射するようになっており、ＳＯＳセンサ３６の受光面の受光エネルギー量が効率良く増加されている。

また、モノクロモード時に点灯する発光点Ｐは、モノクロモードであるかフルカラーモードであるかに関わらず、必ず点灯されるが、本実施形態のカラーレーザプリンタ１は、モノクロモード時に光源１４から射出されるレーザビーム列ＬＫが、ＳＯＳセンサ３６の受光面に入射するように、構成されている。

ここで、実際に感光体１２を走査するレーザビーム列ではない他のレーザビーム列を用いて同期検知を実行する場合、実際に感光体１２を走査するレーザビーム列と同期検知に用いられるレーザビーム列との間隔が離れていることから、ポリゴンミラー１８の偏向面１８Ａの面倒れや光学部品の取付誤差等の影響で、同期検知の精度に狂いが生じ易くなる。

しかし、本実施形態のカラーレーザプリンタ１では、モノクロモード時に、他のレーザビーム列だけではなく、実際に感光体１２Ｋを走査するレーザビーム列ＬＫも同期検知に用いられているので、同期検知の精度に狂いが生じ難い。

また、本実施形態のカラーレーザプリンタ１では、モノクロモードの同期検知時にも、副走査方向に並べられ各々射出したレーザビームがＳＯＳセンサ３６の受光面に入射する複数の発光点Ｐが、同時に点灯され、複数本のレーザビームが同時にＳＯＳセンサ３６に入射する。これによって、ＳＯＳセンサ３６の受光面の受光エネルギー量を増加させることができ、同期検知の精度を向上できる。

さらに、本実施形態のカラーレーザプリンタ１では、モノクロモードの同期検知時にＳＯＳセンサ３６の受光面に入射するレーザビームの本数を、フルカラーモードの同期検知時にＳＯＳセンサ３６の受光面に入射するレーザビームの本数以上としている。

これによって、モノクロモード時に、ＳＯＳセンサ３６の受光面の受光エネルギー量を増加させることができ、同期検知の精度を向上できる。

なお、図１１に示すように、本実施形態では、各感光体を走査する４本のレーザビームをＳＯＳセンサ３６の受光面に入射させる構成を例に取って本発明を説明したが、ＳＯＳセンサ３６の受光面の受光エネルギー量が十分に得られるのであれば、図１２に示すように、ＳＯＳセンサ３６の受光面に入射させるレーザビームの本数を２本としたり、または３本としたりしても構わない。

また、図１１に示すように、本実施形態では、４列の発光点列ＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＫが設けられた単一の光源１４、単一のポリゴンミラー１８、単一の凹レンズ２８、凸レンズ２９、並列された４本の感光体１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２Ｋを備える構成を例に取って本発明を説明したが、図１２乃至図１５に示すように、複数列の発光点列ＰＺを複数の光源１４Ｚに分けて設けても良い。

また、図１４に示すように、複数本の感光体１２Ｚを複数組に分けて設置し、光源１４Ｚを感光体１２Ｚの組毎に設置しても良い。この場合、凹レンズ２８Ｚ、凸レンズ２９Ｚ、シリンドリカルレンズ５０Ｚ、ＳＯＳセンサ３６Ｚを各光源１４Ｚに対応させて設置し、各光源１４Ｚから射出された複数本のレーザビームを、各シリンドリカルレンズ５０Ｚに通過させて各ＳＯＳセンサ３６Ｚの受光面に入射させれば良い。また、異なる光源１４Ｚから射出されたレーザビームをポリゴンミラー１８の異なる偏向面１８Ａで偏向しても良い。

また、図１５に示すように、複数本の感光体１２Ｚを複数組に分けて設置し、ポリゴンミラー１８Ｚと光源１４Ｚを感光体１２Ｚの組毎に設置しても良い。この場合、凹レンズ２８Ｚ、凸レンズ２９Ｚ、シリンドリカルレンズ５０Ｚ、ＳＯＳセンサ３６Ｚを各光源１４Ｚと各ポリゴンミラー１８Ｚに対応させて設置し、各光源１４Ｚから射出され各ポリゴンミラー１８Ｚで偏向された複数本のレーザビームを各シリンドリカルレンズ５０Ｚに通過させて各ＳＯＳセンサ３６Ｚの受光面に入射させれば良い。

また、本実施形態では、偏向手段として複数の偏向面１８Ａを有するポリゴンミラー１８を用いたが、図１６に示す単面偏向器１９も適用可能である。この単面偏向器１９の偏向面１９Ａは軸１９Ｂを中心に回転して偏向動作を行うが、この偏向面１９Ａは、半導体の超微細化工技術により作成されるため、軽量化、高精度化が可能であり、従来の回転多面鏡と比較しても高速での書き込みが可能である。従って、この単面偏向器１９と面発光レーザによる多ビーム化を組み合わせることで、単面鏡でありながら高解像度の書き込みが実現できる。

また、偏向手段を単面偏向器１９とすることで、面倒れ（偏向面間の反射方向の差）を生じないので、偏向手段とＳＯＳセンサ３６とを共役関係にする必要が無くなり、画質が改善されると共に、光学系の設計の自由度が増す（制約が無くなる）。なお、単面偏向器１９は、往復運動を行うため、走査結像レンズとしては、従来のｆθレンズではなく、ＡｒｃＳｉｎθレンズを用いることになる。

本実施形態の光走査装置を示す斜視図である。 （Ａ）は本実施形態の光走査装置の光源を示す平面図、（Ｂ）は本実施形態の感光体を示す平面図である。 本実施形態の画像形成装置を示す概略図である 本実施形態の光走査装置の画像エリアの光路を示す概略図である。 本実施形態の光走査装置の同期検知エリアの光路を示す概略図である。 本実施形態の光走査装置のシリンドリカルレンズの調整機構を示す（Ａ）は正面図、（Ｂ）は断面図、（Ｃ）は平面図である。 本実施形態の光走査装置のシリンドリカルレンズの光軸方向への移動調整が行われた状態を示す概略図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、本実施形態の光走査装置のシリンドリカルレンズの光軸回りの回転調整が行われた状態を示す概略斜視図である。 本実施形態の光走査装置の主走査開始のタイミングの制御方法を説明するためのタイミングチャートである。 本実施形態の光走査装置の主走査開始のタイミングの制御方法を説明するためのタイミングチャートである。 本実施形態の光走査装置を示す概略図である。 本実施形態の光走査装置の変形例を示す概略図である。 本実施形態の光走査装置の変形例を示す概略図である。 本実施形態の光走査装置の変形例を示す概略図である。 本実施形態の光走査装置の変形例を示す概略図である。 本実施形態の光走査装置のポリゴンミラーの変形例を示す斜視図である。 （Ａ）は、従来の同期検知系の光路を示す概略図で、（Ｂ）は、本実施形態の同期検知系の光路を示す概略図である。 ＳＯＳセンサの回路構成例を示す回路図である。

符号の説明

１ カラーレーザプリンタ（画像形成装置）
１０ 光走査装置
１２Ｙ 感光体（被走査面）
１２Ｍ 感光体（被走査面）
１２Ｃ 感光体（被走査面）
１２Ｋ 感光体（被走査面）
１２Ｚ 感光体（被走査面）
１４ 光源
１４Ｚ 光源
１８ ポリゴンミラー（偏向手段）
１８Ａ 偏向面
１８Ｚ ポリゴンミラー（偏向手段）
１９ 単面偏向器（偏向手段）
２２ カップリングレンズ
３１Ｙ 平面ミラー（分離手段）
３１Ｍ 平面ミラー（分離手段）
３１Ｃ 平面ミラー（分離手段）
３３Ｙ シリンドリカルミラー（分離手段）
３３Ｍ シリンドリカルミラー（分離手段）
３３Ｃ シリンドリカルミラー（分離手段）
３３Ｋシリンドリカルミラー（分離手段）
３４ ＳＯＳピックアップミラー（ミラー）
３６ ＳＯＳセンサ（同期検知センサ）
３６Ｚ ＳＯＳセンサ（同期検知センサ）
４０ 制御部（制御手段）
４２ モード切替部（モード切替手段）
５０ シリンドリカルレンズ（センサ前光学系、光学素子）
５０Ｚ シリンドリカルレンズ（センサ前光学系、光学素子）
５２ 第１調整機構（第１調整手段）
５４ 第２調整機構（第２調整手段）
ＬＹ レーザビーム列（光線列）
ＬＭ レーザビーム列（光線列）
ＬＣ レーザビーム列（光線列）
ＬＫ レーザビーム列（光線列）
Ｌｙ レーザビーム（光線）
Ｌｍ レーザビーム（光線）
Ｌｃ レーザビーム（光線）
Ｌｋ レーザビーム（光線）
Ｐ 発光点

Claims (10)

1. 主走査方向及び副走査方向の２次元に配列された複数の発光点から、副走査方向に対して交差する方向へ複数の光線からなる光線列を副走査方向に複数列並べて射出する光源と、前記光源から射出された複数列の光線列を同一の偏向面で偏向する偏向手段と、前記偏向手段によって偏向された複数列の光線列を異なる方向へ分離してブラック色のトナー像が形成される被走査面とブラック色以外のトナー像が形成される被走査面とに前記光線列を入射させる分離手段と、前記偏向手段によって偏向された光線であってかつ前記分離手段によって分離される前の光線を受光し、同期検知信号を出力する同期検知センサと、前記偏向手段によって偏向された複数列の光線列を前記同期検知センサの同一の受光面に入射させるセンサ前光学系と、を備えた光走査装置と、
   ブラック色のトナー像のみを形成するモノクロモードと、該ブラック色のトナー像と他の色のトナー像とを形成する多色モードとのモード切替えを行うモード切替手段と、
   前記複数の発光点の発光と消灯とを制御する制御手段と、
   を有し、
   前記制御手段は、前記モノクロモード時において、前記ブラック色に対応する発光点を全て発光させると共に、前記ブラック色以外に対応する発光点については、前記ブラック色に対応する発光点のうちのいずれか一つの発光点と前記副走査方向の同一直線上に配置された発光点を発光させる一方で、その他の発光点を全て消灯するように制御し、
   前記同期検知センサは、前記ブラック色に対応する前記いずれか一つの発光点の光と、前記発光させた前記ブラック色以外の色に対応する発光点の光とを用い、単体の発光点によって発光される光の光量よりも増加した光量を同期検知信号として検知することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記光源と前記偏向手段との間に設けられ、前記光源から射出された複数列の光線列が通過するカップリングレンズを備え、
   前記カップリングレンズの焦点位置と前記同期検知センサの前記受光面とが副走査方向において共役関係となるように、前記センサ前光学系を構成したことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記偏向手段を、単面偏向器としたことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記センサ前光学系が、副走査方向に正パワーを持つアナモフィックな光学素子を備え、
   前記光学素子を光軸方向へ移動調整する第１調整手段を有することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記センサ前光学系が、副走査方向に正パワーを持つアナモフィックな光学素子を備え、
   前記光学素子を光軸回りに回転調整する第２調整手段を有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記同期検知センサの前記受光面に入射する光線のピークパワーが最大となるように、前記光学素子を前記第１調整手段によって移動調整したことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
7. 前記同期検知センサの前記受光面に入射する光線のピークパワーが最大となるように、前記光学素子を前記第２調整手段によって回転調整したことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
8. 前記光学素子を通過した光線を前記同期検知センサの前記受光面へ向けて反射するミラーを有することを特徴とする請求項４乃至７の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記被走査面の数ｎ、前記同期検知センサの前記受光面に入射する光線の本数ｍが下記（１）式を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか１項に記載の画像形成装置。
   ２≦ｍ≦ｎ…（１）
10. 前記モノクロモードの同期検知時に前記同期検知センサの前記受光面に入射する光線の本数を、前記多色モードの同期検知時に前記同期検知センサの前記受光面に入射する光線の本数以上としたことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。

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