JP4943493B2 - 光学走査装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、デジタル複写機やプリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に適用できる光学走査装置及び画像形成装置に関する。

この種の光学走査装置は、従来からデジタル複写機やプリンタ、ファクシミリ装置等の画像形成装置に搭載され、これらの画像形成装置における光書き込み手段として広く利用されている。

かかる光学走査装置を備えた画像形成装置においては、例えば、電子写真方式の画像形成プロセスにより画像形成する場合、被走査体として作用する像担持体（例えば感光体等）の表面を帯電させ、その帯電域を画像情報に基づいて、光学走査装置において光源からの光ビームを変調させながら回転多面鏡（ポリゴンミラーともいう）に照射することにより像担持体の表面に対して走査方向に走査して静電潜像を形成する（書き込む）。

光学走査装置は、回転軸の周りに回転軸方向に沿って配置された複数の反射面を有する回転多面鏡に向かって光源から光ビームを照射し、該光源から回転多面鏡の反射面へ入射する入射ビームを回転多面鏡の反射面で反射（出射）させ、回転多面鏡の反射面で反射させた出射ビームによって被走査体における被走査面を走査する。

光学走査装置の光学系として、大別して、光源から光ビームを回転多面鏡の反射面の一部分のみに照射するアンダーフィル光学系と、光源からの光ビームを回転多面鏡の反射面の回転方向における幅よりも広く形成して回転多面鏡の反射面に照射するオーバーフィル光学系との２種類のものが知られている。

このうち、オーバーフィル光学系を備えた光学走査装置では、光源からの光ビームを回転多面鏡の反射面の回転方向における幅よりも広く形成して回転多面鏡の反射面に照射するという性質上、入射ビームを被走査面に垂直であり、かつ、出射ビームの走査方向に垂直な仮想垂直面に対して平行な状態で回転多面鏡の反射面に入射させる構成のものが多い。

特開２００３−３２２８１６号公報 特開２００３−２８７６９４号公報 特開平６−２１４１８４号公報

このようなオーバーフィル光学系を備えた従来の光学走査装置では、次のような不都合がある。

図１７は、オーバーフィル光学系を備えた従来の光学走査装置を示す概略構成図である。

図１７に示す光学走査装置は、光源３１１ｄ、コリメータレンズ３１２ｄ、凹レンズ３１３ｄ、開口板３１４ｄ、シリンドリカルレンズ３１５ｄ、折り返しミラー３１６ｄ、回転多面鏡３２０ｄ、ｆθレンズ３３１ｄ、シリンドリカルレンズ３３２ｄ及び像担持体等の被走査体２１を備えている。

図１７に示す光学走査装置では、光源３１１ｄからの光ビームＬを回転多面鏡３２０ｄの反射面３２０ａの回転方向（図示例では時計方向Ｚ）における幅よりも広く形成した入射ビームＬｉを回転多面鏡３２０ｄの反射面３２０ａに入射させ、反射面３２０ａで反射させた出射ビームＬｏによって被走査体２１における被走査面２１ａを走査する。このとき、入射ビームＬｉは、被走査面２１ａに垂直であり、かつ、出射ビームＬｏの走査方向Ｘに垂直な仮想垂直面αに対して平行な状態で回転多面鏡３２０ｄの反射面３２０ａに入射している。

図１８は、光源３１１ｄから回転多面鏡３２０ｄの反射面３２０ａに入射する入射ビームＬｉの幅方向Ｈの距離に対する光量（光強度）分布β０を示すグラフである。

図１８に示すように、光源３１１ｄから回転多面鏡３２０ｄの反射面３２０ａへ入射する入射ビームＬｉは、幅方向Ｈの中心Ｃで光強度が最も強く、幅方向Ｈの中心Ｃから両外側にいくに従って次第に減少する正規分布（ガウス分布）を示している。

図１７に示すようなオーバーフィル光学系を備えた光学走査装置において、図１８に示すような入射ビームＬｉを回転多面鏡３２０ｄの反射面３２０ａに入射すると、反射面３２０ａで出射した出射ビームＬｏによって被走査面２１ａを走査するときに、被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける何れの走査位置でも光量を均一にする必要があるにも拘わらず、不均一となってしまう。

図１９は、図１７に示す光学走査装置において、被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける走査領域Ｒで光量が不均一になることを説明するための説明図であって、回転多面鏡３２０ｄに対する入射ビームＬｉの入射状態及び出射ビームＬｏの出射状態を入射ビームＬｉの幅方向Ｈの距離に対する光量分布β０と共に示している。図１９（ａ）は、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０ｄの反射面３２０ａから仮想垂直面αを基準にした走査方向Ｘの上流側に出射される状態を示している。図１９（ｂ）は、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０ｄの反射面３２０ａから仮想垂直面αに平行に出射される状態を示している。図１９（ｃ）は、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０ｄの反射面３２０ａから仮想垂直面αを基準にした走査方向Ｘの下流側に出射される状態を示している。

ここで、入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応する領域β１，β２，β３が中央にいく程、出射ビームＬｏの光強度が大きくなる。また、入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応するビーム幅ｈ（入射ビーム面積）が大きい程、出射ビームＬｏの光強度が大きくなる。さらに、反射面３２０ａへの入射ビームＬｉの入射角度φが小さい程、入射ビームＬｉに対する出射ビームＬｏの反射率が大きくなる。

これらの特性から、図１９（ａ）に示すように、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０ｄの反射面３２０ａから仮想垂直面αを基準にした走査方向Ｘの上流側（図中左側）に出射されるときには、入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応する領域β１では、仮想垂直面αに近づくに従って光強度が強くなっている。しかも、この状態では、入射角度φ１は、出射ビームＬｏが仮想垂直面αに近づくに従って小さくなっている。また、走査対象の反射面３２０ａに入射する入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応するビーム幅ｈ１（入射ビーム面積）は、出射ビームＬｏが仮想垂直面αに近づくに従って大きくなっている。

これに対し、図１９（ｂ）に示すように、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０ｄの反射面３２０ａから仮想垂直面αに平行に出射されるときには、入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応する領域β２では最も強い光強度になっており、しかも、入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応するビーム幅ｈ２（入射ビーム面積）は、図１９（ａ）の状態に比べて大きくなっている。

一方、図１９（ｃ）に示すように、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０ｄの反射面３２０ａから仮想垂直面αを基準にした走査方向Ｘの他方側（図中右側）に出射されるときには、入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応する領域β３では、仮想垂直面αから離れるに従って光強度が弱くなっている。しかも、この状態では、入射角度φ３は、出射ビームＬｏが仮想垂直面αから離れるに従って大きくなっている。また、走査対象の反射面３２０ａに入射する入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応するビーム幅ｈ３（入射ビーム面積）は、出射ビームＬｏが仮想垂直面αから離れるに従って小さくなっている。

図２０は、図１７に示す光学走査装置において、被走査体２１の被走査面２１ａでの走査方向Ｘの距離に対する光量（光強度）分布γｄを示すグラフである。

図２０に示すように、被走査面２１ａでの出射ビームＬｏの走査領域Ｒにおいては、図１９（ａ）に示す状態で、図２０の符号γ１に示すように、出射ビームＬｏが仮想垂直面αに平行になる走査位置Ｒ０に近づくに従って光量（光強度）が次第に増加する傾向を示す。また、図１９（ｂ）に示す状態で、被走査面２１ａでの出射ビームＬｏの走査領域Ｒにおいては、図２０の符号γ２に示すように、走査位置Ｒ０で光量（光強度）が最も強くなっている。また、図１９（ｃ）に示す状態で、被走査面２１ａでの出射ビームＬｏの走査領域Ｒにおいては、図２０の符号γ３に示すように、走査位置Ｒ０から離れるに従って光量（光強度）が次第に減少する傾向を示す。

すなわち、被走査面２１ａでの走査方向Ｘにおける光量分布γｄは、山形形状となっている。

これらのことをまとめると、以下の表１に示すようになる。

なお、これらのことは、回転多面鏡３２０ｄが逆方向（図示例では反時計方向）に回転する場合でも同様である。

この点に関し、特許文献１は、オーバーフィルド走査光学系において、光源からの光を透過する回折光学素子として、像面（被走査面）での走査方向における山形形状の光量分布に対し、ほぼ逆形状の光透過率分布を示すフィルタを用いた例を開示している。

このようなオーバーフィルド走査光学系では、像面（被走査面）での走査方向における山形形状の光量分布に対して逆形状（曲線的な形状）の光透過率分布を示すフィルタを用いるため、光量分布の微妙な変化に合わせて曲線的な形状の光透過率分布になるようにフィルタを設計及び製造しなければならず、それだけフィルタの設計の自由度は少なく、かつ、フィルタの製造が複雑化し、ひいては光学系の設計及び製造が複雑化するという課題がある。フィルタは、一般的には、ガラス板等の光透過性部材に対して蒸着法によって遮光性材料を成膜する場合が多く、この場合、山形形状の光量分布の改善が十分でなく、曲線的な形状の光透過率分布を示すフィルタを製造するための手間がかかってしまう。

例えば、光透過性部材への成膜時に、光透過性部材に対して遮光性材料を曲線的に蒸着するなどの工夫を試みるも、この場合にはフィルタの製造に多大な手間を要する。

かかる課題を解決するために、例えば、走査方向において光透過率が部分的に異なる分布にする光透過率分布を示すフィルタが多く採用されている。

例えば、特許文献２は、オーバーフィルド光学系において、光源からの光を透過するフィルタとして、走査方向の中央部の光透過率を極端に下げて両端部の光透過率を極端に上げる光透過率分布を示すものを用いた例を開示している。

このようなオーバーフィルド光学系では、走査方向において光透過率が部分的に異なる分布を示すフィルタにより部分的に光透過率を制限することで、被走査面において、光量の均一性を図っているが、これは、巨視的に見て均一な光量を維持していることに過ぎず、微視的に見ると、光透過率が低い領域と高い領域との境界に対応する走査位置で光量が大きく変化するため、その境界に対応する走査位置において、例えば、画像形成装置で得られる画像濃度の変化を招く。

例えば、ガラス板等の光透過性部材に対して蒸着法によって遮光性材料を成膜する場合、光透過性部材への成膜時に、遮光性材料に対して光透過性部材を覆うマスク部を斜めに配置する改善を試みるも、依然として変曲点が存在するのが実情である。

また、特許文献３は、オーバーフィルドラスタ走査システムにおいて、二つの回折光学レンズ素子を含むバイナリー回折光学レンズシステムによって、光源からの光ビームの強度を再プロファイルして、均一な強度プロファイルを生成する例を開示している。

このようなオーバーフィルドラスタ走査システムでは、光源からの光ビームの強度を再プロファイルして、均一な強度プロファイルになるように回折光学レンズ素子を設計及び製造しなければならず、それだけ回折光学レンズ素子の設計の自由度は少なく、かつ、回折光学レンズ素子の製造が複雑化し、ひいては光学系の設計及び製造が複雑化するという課題がある。

また、被走査面の走査方向における走査位置での光量を均一にするために、出射ビームにより被走査面を走査するときの被走査面での走査方向の位置に対する光量分布の微妙な変化に合わせて光源の発光量を制御することも考えられるが、このように光量分布の微妙な変化に合わせて光源の発光量を制御すると、それだけ制御構成が複雑化し、ひいては光学系の設計が複雑化する。

そこで、本発明は、オーバーフィル光学系を備えた光学走査装置であって、光学系の設計や製造が容易でありながら、被走査面の走査方向における走査位置での光量を均一にできるオーバーフィル型光学走査装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明者らは、光源からの光ビームを回転多面鏡の反射面の回転方向における幅よりも広く形成した入射ビームを前記反射面に入射させ、前記反射面で反射（出射）させた出射ビームによって被走査体における被走査面を走査するオーバーフィル光学系を備えた光学走査装置において、前記入射ビームを前記被走査面に垂直であり、かつ、前記出射ビームの走査方向に垂直な仮想垂直面に対して角度を持たせた状態で前記反射面に入射させると、前記出射ビームにより前記被走査面を走査するときの前記被走査面での走査方向における位置に対する光量分布が、傾き（片側勾配）を有する直線に略近似できる光学的特性を示すことに着目し、本発明を完成した。

すなわち、本発明者らは、かかる光学的特性を利用すれば、前記光源の発光量の制御、或いは、前記光源と前記被走査体との間の光路上に設ける光量補正用フィルタの設計や製造といった光学系の設計や製造を容易化できることを見出した。

本発明は、かかる知見に基づくものであり、前記課題を解決するために、光源からの光ビームを回転多面鏡の反射面の回転方向における幅よりも広く形成した入射ビームを前記反射面に入射させ、前記反射面で反射させた出射ビームによって被走査体における被走査面を走査するオーバーフィル光学系を備えた光学走査装置であって、前記入射ビームを前記被走査面に垂直であり、かつ、前記出射ビームの走査方向に垂直な方向に沿った仮想垂直面に対して角度を持たせた状態で前記反射面に入射させるようになっており、前記被走査面への走査開始側で前記出射ビームの光量を検出する走査開始側光量検知部と、前記被走査面への走査終了側で前記出射ビームの光量を検知する走査終了側光量検知部とを備え、前記走査開始側光量検知部にて検知した前記被走査面への走査開始側での前記出射ビームの光量と、前記走査終了側光量検知部にて検知した前記被走査面への走査終了側での前記出射ビームの光量とによって、前記出射ビームにより前記被走査面を走査するときの前記被走査面での前記走査方向における位置に対する光量の変化割合を表した直線の傾きを求め、得られた前記直線の傾きに基づいて前記光源の発光量を制御することで前記被走査面での前記走査方向の位置に対する光量分布を補正することを特徴とする光学走査装置を提供する。また、本発明は、前記本発明に係る光学走査装置を備えた画像形成装置も提供する。

本発明に光学走査装置及びそれを備えた画像形成装置によれば、前記直線の傾きに基づいて前記被走査面での走査方向の位置に対する光量分布を補正するので、前記被走査面の走査方向における走査位置での光量を均一化することができる。しかも、前記被走査面での走査方向の位置に対する光量分布の補正が前記直線の傾きに基づいた補正であるので、光学系の設計や製造を容易化できる。

さらに、前記直線の傾きに基づいて前記光源の発光量を制御するので、前記被走査面の走査方向における走査位置での光量を均一化することができる。しかも、従来のごとく、光量分布の微妙な変化に合わせて光源の発光量を制御しなくても、前記直線の傾きに基づいて前記光源の発光量を制御すればよいので、制御構成を簡素化できる。例えば、前記直線の傾きに対応して、前記被走査面の走査方向における一の走査位置に対応する前記光源の発光量と、前記被走査面の走査方向における他の走査位置に対応する前記光源の発光量との２点のパラメータを設定しさえすれば、前記直線の傾きに基づいた前記光源の発光量の制御を容易に実現することが可能となる。これにより制御構成の容易化、ひいては前記光学系の設計を容易化することができる。

さらに、前記走査開始側光量検知部にて検知した前記被走査面への走査開始側での前記出射ビームの光量と、前記走査終了側光量検知部にて検知した前記被走査面への走査終了側での前記出射ビームの光量とによって、前記直線の傾きを求めることにより、前記直線の傾きを随時検知することが可能となる。

ところで、前記回転多面鏡を前記入射ビームの入射側から該入射側とは反対側の前記出射ビームの出射側に向けて回転させるようになっている場合には、前記出射ビームにより前記被走査面を走査するときに、前記被走査面への走査が進むに従って前記被走査面の走査方向における走査位置で光量が減少する傾向を示す。

逆に言えば、前記回転多面鏡を前記出射側から前記入射側に向けて回転させるようになっている場合には、前記出射ビームにより前記被走査面を走査するときに、前記被走査面への走査が進むに従って前記被走査面の走査方向における走査位置で光量が増加する傾向を示す。

このため、前記回転多面鏡を前記入射側から前記出射側に向けて回転させるようになっている場合には、前記被走査面への走査が進むに従って前記光源の発光量を増加させることが好ましい。こうすることで、前記回転多面鏡の回転方向によって生じる前記被走査面での走査方向における減少傾向の光量分布に応じて、前記光源の発光量を適正に制御することが可能となる。

また、前記回転多面鏡を前記出射側から前記入射側に向けて回転させるようになっている場合には、前記被走査面への走査が進むに従って前記光源の発光量を減少させることが好ましい。こうすることで、前記回転多面鏡の回転方向によって生じる前記被走査面での走査方向における増加傾向の光量分布に応じて、前記光源の発光量を適正に制御することが可能となる。

前記光源の発光量を制御する態様において、前記光源の発光量を次第に又は段階的に変化させる態様を例示できる。

この態様では、前記直線の傾きに基づく前記光源の発光量の制御を簡単な制御構成で実現することができる。

前記直線の傾きに基づく前記光源の発光量の制御として、例えば、パルス幅変調によるパルス信号のデューティ比を変えることによって行う態様を例示できる。

この態様では、パルス幅変調という既存の制御構成において、単に、デューティ比を変更するだけで、例えば、前記光源の発光量を段階的に変化させる制御構成を容易に実現することが可能となる。

また、前記直線の傾きに基づく前記光源の発光量の制御として、例えば、パワー変調による入力基準信号を変えることによって行う態様を例示できる。

この態様では、パワー変調という既存の制御構成において、単に、入力基準信号を変更するだけで、例えば、前記光源の発光量を次第に変化させる制御構成を容易に実現することが可能となる。

以上説明したように、本発明に係る光学走査装置及びそれを備えた画像形成装置によると、前記直線の傾きに基づいて前記被走査面での走査方向の位置に対する光量分布を補正するので、前記被走査面の走査方向における走査位置での光量を均一化することができる。しかも、前記被走査面での走査方向の位置に対する光量分布の補正が前記直線の傾きに基づいた補正であるので、光学系の設計や製造を容易化できる。

しかも、前記直線の傾きに基づいて前記光源の発光量を制御するので、前記光学系の設計が容易でありながら、前記被走査面の走査方向における走査位置での光量を均一化することができる。

本発明に係るオーバーフィル光学系を備えた光学走査装置の実施の形態を適用した画像形成装置を概略的に示す断面図である。 図１に示す画像形成装置におけるレーザ走査装置の概略構成を示す斜視図である。 図２に示すレーザ走査装置における光ビームの光軸を直線で表した状態を示す模式図であって、（ａ）は、その平面図であり、（ｂ）は、その側面図である。 図２に示すレーザ走査装置において、被走査面の走査方向における走査領域での光量分布を説明するための説明図であって、（ａ）は、出射ビームが回転多面鏡の反射面から仮想垂直面を基準にした走査方向の上流側に出射される状態を示す図であり、（ｂ）は、出射ビームが回転多面鏡の反射面から仮想垂直面に平行に出射される状態を示す図であり、（ｃ）は、出射ビームが回転多面鏡の反射面から仮想垂直面を基準にした走査方向の下流側に出射される状態を示す図である。 図２に示すレーザ走査装置において、被走査面での走査方向の距離に対する光量分布及び勾配直線を示すグラフである。 図１に示す画像形成装置における制御部を中心に示すシステムブロック図である。 レーザダイオードの発光量のデューティ（ＰＷＭ）制御を説明するための説明図であって、（ａ）は、画像データの周期の時間的変化を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は、勾配直線の傾きに対応する制御用パルス信号の状態の時間的変化を示すタイミングチャートであり、（ｃ）は、勾配直線の傾きに基づき設定された制御用パルス信号のデューティ比に対応するビットデータを示すグラフであり、（ｄ）は、制御用パルス信号によってＰＷＭ変調制御されたレーザダイオードの発光量を示すグラフである。 図６に示すＡＰＣ回路の回路構成を概略的に示す概略ブロック図である。 レーザダイオードの発光量のパワー制御を説明するための説明図であって、（ａ）は、画像データの周期の時間的変化を示すタイミングチャートであり、（ｂ）は、デューティ比を一定とした制御用パルス信号の状態の時間的変化を示すタイミングチャートであり、（ｃ）は、勾配直線の傾きに基づき設定された入力基準電圧の時間的変化を示すタイミングチャートであり、（ｄ）は、勾配直線の傾きに基づき設定された入力基準電圧の値に対応するビットデータを示すグラフであり、（ｅ）は、入力基準電圧によってパワー変調制御されたレーザダイオードの発光量を示すグラフである。 書込制御部によりレーザダイオードの発光量を制御することで、被走査面の走査方向における走査位置での光量を均一化できることを示す説明図であって、（ａ）は、レーザダイオードの発光量を一定制御したときの被走査面での走査方向における光量分布及び勾配直線を示すグラフであり、（ｂ）は、勾配直線の傾きに基づき制御したときのレーザダイオードの発光量の分布を示すグラフであり、（ｃ）は、勾配直線の傾きに基づきレーザダイオードの発光量を制御したときの被走査面での走査方向における光量分布を示すグラフである。 第２実施形態に係るレーザ走査装置の概略構成を示す斜視図である。 第３実施形態に係るレーザ走査装置の概略構成を示す斜視図である。 第４実施形態に係るレーザ走査装置の概略構成を示す斜視図である。 回転多面鏡と感光体ドラムとの間の光路上に第１光量補正用フィルタを配置することで、被走査面の走査方向における走査位置での光量を均一化できることを示す説明図であって、（ａ）は、第１光量補正用フィルタが配置されていない状態での出射ビームにより被走査面を走査するときの被走査面での走査方向における光量分布を示すグラフであり、（ｂ）は、第１光量補正用フィルタの光透過率の特性を示すグラフであり、（ｃ）は、第１光量補正用フィルタを配置したときの被走査面での走査方向における光量分布を示すグラフである。 レーザダイオードと回転多面鏡との間の光路上に第２光量補正用フィルタを配置することで、被走査面の走査方向における走査位置での光量を均一化できることを示す説明図であって、（ａ）は、第１光量補正用フィルタが配置されていない状態での入射ビームの幅方向の距離に対する光量（光強度）分布を示すグラフであり、（ｂ）は、第２光量補正用フィルタの光透過率の特性を示すグラフであり、（ｃ）は、第２光量補正用フィルタを配置したときの第２光量補正用フィルタを通過した後での入射ビームの幅方向の距離に対する光量（光強度）分布を示すグラフであり、（ｄ）は、第２光量補正用フィルタを配置したときの被走査面での走査方向における光量分布を示すグラフである。 図１３に示すレーザ走査装置において、被走査面の走査方向における走査領域での光量分布を説明するための説明図であって、（ａ）は、出射ビームが回転多面鏡の反射面から仮想垂直面を基準にした走査方向の上流側に出射される状態を示す図であり（ｂ）は、出射ビームが回転多面鏡の反射面から仮想垂直面に平行に出射される状態を示す図であり、（ｃ）は、出射ビームが回転多面鏡の反射面から仮想垂直面を基準にした走査方向の下流側に出射される状態を示す図である。 オーバーフィル光学系を備えた従来の光学走査装置を示す概略構成図である。 光源から回転多面鏡の反射面に入射する入射ビームの幅方向の距離に対する光量（光強度）分布を示すグラフである。 図１７に示す光学走査装置において、被走査面の走査方向における走査領域で光量が不均一になることを説明するための説明図であって、（ａ）は、出射ビームが回転多面鏡の反射面から仮想垂直面を基準にした走査方向の上流側に出射される状態を示す図であり、（ｂ）は、出射ビームが回転多面鏡の反射面から仮想垂直面に平行に出射される状態を示す図であり、（ｃ）は、出射ビームが回転多面鏡の反射面から仮想垂直面を基準にした走査方向の下流側に出射される状態を示す図である。 図１７に示す光学走査装置において、被走査体の被走査面での走査方向の距離に対する光量（光強度）分布を示すグラフである。

以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した例であって、本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

図１は、本発明に係るオーバーフィル光学系を備えた光学走査装置の実施の形態を適用した画像形成装置１００を概略的に示す断面図である。

先ず、図１に示す画像形成装置１００の全体の構成について説明する。図１に示す画像形成装置１００は、本実施の形態では、電子写真方式の画像形成プロセスによって画像を形成するものである。画像形成装置１００は、像担持体（ここでは感光体ドラム）２１と、感光体ドラム２１の被走査面（表面）２１ａを帯電させるための帯電装置（ここでは帯電器）２２と、感光体ドラム２１上に静電潜像を形成するための光学走査装置（ここではレーザ走査装置）３００と、前記静電潜像を現像剤によって現像して感光体ドラム２１上にトナー像を形成するための現像装置（ここでは現像器）２４と、感光体ドラム２１上のトナー像を普通紙等の記録シートＰに転写するための転写装置（ここでは転写ユニット）２５と、記録シートＰ上の転写画像を記録シートＰに定着するための定着装置（ここでは定着ユニット）２７と、転写ユニット２５によって転写されずに感光体ドラム２１の表面に残った残留トナーを除去するためのクリーニング装置（ここではクリーナユニット）２６と、画像形成装置１００全体の動作を制御するための制御部５０（図１では図示せず、後述する図６参照）とを備えている。

詳しくは、画像形成装置１００は、原稿から読み取った画像データ、或いは、図示しない外部装置から受け取った画像データに基づいて記録シートＰにモノクロ画像（単色且つ黒色画像）を形成する電子写真方式のプリンタとされている。画像形成装置１００は、原稿読取装置２００、画像形成部１０３、シート搬送路４０、シート反転排出路１０４及び給紙部１０５を備えている。

原稿読取装置２００は、図示しない原稿を原稿搬送路Ｆに沿って搬送する自動原稿送り装置１と、搬送されてきた原稿又は位置決めされた原稿の画像を読み取る画像読取部１０とを備えている。

画像読取部１０は、自動原稿送り装置１にて搬送されてきた原稿を読み取るように構成されている。詳しくは、画像読取部１０は、光源１１、ミラー群（ここでは第１〜第３ミラー１２ａ，１２ｂ，１２ｃ）、レンズ１３及びＣＣＤ（イメージセンサ）等の撮像素子１４から構成される縮小光学系の読取手段であり、原稿走査部２に収容されている。

自動原稿送り装置１及び原稿走査部２は背面側において図示しないヒンジによって連結され、自動原稿送り装置１はヒンジの回動によって原稿走査部２に対して開閉可能となっている。そして、自動原稿送り装置１の下面は、原稿走査部２のプラテン板４上に載置された読み取り原稿を上から押さえる押さえ板２８となっている。

原稿走査部２は、筐体３と、透明なガラス板からなるプラテン板４と、筐体３内に収容される画像読取部１０とを備えている。

画像読取部１０は、光源１１及び第１ミラー１２ａを保持する光源ユニット１５と、第２ミラー１２ｂ及び第３ミラー１２ｃを保持するミラーユニット１６と、レンズ１３と、撮像素子１４とを備えている。

自動原稿送り装置１は、原稿載置台５と、原稿載置台５に載置された原稿を１枚ずつ本体内部へ呼び込む呼び込みローラ６と、呼び込まれた原稿を原稿搬送路Ｆに沿って搬送する複数対の原稿搬送ローラ７と、給紙タイミングを調節するレジストローラ８と、画像読み取りを終えた原稿を排紙トレイ３０へ排出する排紙ローラ９とを備えている。

自動原稿送り装置１では、原稿載置台５に載置された原稿は、原稿搬送路Ｆ中の原稿搬送ローラ７によってレジストローラ８まで搬送され、レジストローラ８に到達し一旦停止する。そして、一旦停止した原稿は、レジストローラ８が原稿搬送ローラ７と共に回転することで、原稿読取部１０に搬送された後、原稿読取部１０にて原稿の画像を読み取られ、排紙トレイ３０に排出される。

原稿走査部２は、ユーザーが原稿をプラテン板４上に載置して原稿画像の読み取りを行う原稿固定方式による画像読み取りと、自動原稿送り装置１によって自動的に原稿を搬送しながら原稿画像を読み取る原稿移動方式による画像読み取りとの両方式に対応している。

原稿固定方式によって原稿画像を読み取る場合、図１に示される原稿固定方式に対応したホームポジションに位置している光源ユニット１５は、原稿に対して光を照射しながら一定の速度で移動して原稿の画像を走査し、それと同時にミラーユニット１６は光源ユニット１５の移動速度の１／２の移動速度で移動する。

光源ユニット１５の光源１１から光照射された原稿からの反射光は、光源ユニット１５に設けられた第１ミラー１２ａで反射したのち、ミラーユニット１６の第２及び第３ミラー１２ｂ，１２ｃによって１８０°光路変換され、第３ミラー１２ｃから反射された光はレンズ１３を介して撮像素子１４に結像し、ここで原稿画像が読み取られて電気信号に変換される。

一方、原稿移動方式によって原稿画像を読み取る場合、光源ユニット１５及びミラーユニット１６は、ホームポジションに静止したまま、自動原稿送り装置１によってホームポジションの上部を通過するように搬送される原稿に対して光源１１から光を照射して原稿画像を走査し、原稿の表面側から反射された光は、前述の原稿固定方式と同様に第１ミラー１２ａによって反射された後、ミラーユニット１６の第２及び第３ミラー１２ｂ，１２ｃによって１８０°光路変換され、レンズ１３を介して撮像素子１４に結像し、ここで原稿画像が読み取られて電気信号に変換される。

こうして変換された電気信号は画像データとしてデジタル信号に変換された後、マイクロコンピュータ５６等を含む制御部５０の制御により各種の画像処理を施されてから、画像形成部１０３に出力される。

画像形成部１０３は、画像データに基づいて画像を記録シートＰに記録するものであって、既述の感光体ドラム２１、帯電器２２、レーザ走査装置３００、現像器２４、転写ユニット２５、クリーナユニット２６及び定着ユニット２７を備えている。

帯電器２２は、感光体ドラム２１の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、本実施の形態では、チャージャー型のものとされている。なお、帯電器２２は、感光体ドラム２１に接触するローラ型やブラシ型のものであってもよい。

レーザ走査装置３００は、本実施の形態では、レーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）とされている。レーザ走査装置３００は、入力された画像データに応じて形成されたレーザビームによって、所定方向（図中矢印Ｂ方向）に回転した状態で帯電器２２にて均一に帯電された感光体ドラム２１の表面を偏向走査することで、感光体ドラム２１の表面に入力画像データに応じた静電潜像を形成する（書き込む）ものである。なお、レーザ走査装置３００については、のちほど詳しく説明する。

現像器２４は、トナーを感光体ドラム２１の表面に供給して、感光体ドラム２１の表面に形成された静電潜像を現像（顕像化）し、トナー像（可視像とも称する）を感光体ドラム２１の表面に形成するものである。

転写ユニット２５は、本実施の形態では、転写ベルト３１、駆動ローラ３２、従動ローラ３３及び弾性導電性ローラ３４を備えている。転写ベルト３１は、これらのローラ３２〜３４及び他のローラに張架されている。

転写ベルト３１は、これらのローラの回転によって表面が移動することで、その表面に載せられた記録シートＰを搬送するようになっている。転写ベルト３１は、所定の抵抗値（例えば、１×１０⁹Ω／ｃｍ〜１×１０¹³Ω／ｃｍ）を有している。

弾性導電性ローラ３４は、転写ベルト３１を介して感光体ドラム２１の表面に押圧されている。これにより、転写ベルト３１上の記録シートＰを感光体ドラム２１の表面に押し付けることができる。

弾性導電性ローラ３４には、感光体ドラム２１の表面のトナー像の電荷とは逆極性の転写電界が印加される。この逆極性の転写電界により感光体ドラム２１の表面のトナー像を転写ベルト３１上の記録シートＰに転写することができる。例えば、トナー像がマイナス極性の電荷を帯びている場合は、弾性導電性ローラ３４に印加される転写電界の極性がプラス極性とされる。この転写ユニット２５では、弾性導電性ローラ３４が弾性を有することによって、感光体ドラム２１と転写ベルト３１が線接触でなく、所定の幅（転写ニップと称される）を有する面接触となる。これにより、搬送される記録シートＰへの転写効率の向上させることができる。

転写ベルト３１の搬送方向において転写領域の下流側には、感光体ドラム２１との接触部を通過する際に印加された電圧により帯電した記録シートＰを除電し、次工程への搬送をスムーズに行うための除電ローラ５１が配置されている。除電ローラ５１は、転写ベルト３１の背面（記録シートＰの搬送面とは反対側の面）に接触配置されている。

また、転写ユニット２５には、転写ベルト３１上のトナーを除去するベルトクリーニングユニット５４及び転写ベルト３１の除電を行う除電機構５５が配置されている。除電機構５５は、転写ベルト３１を接地する手法、若しくは転写ベルト３１に対して積極的に前記転写電界の極性とは逆極性を印加する手法がある。

クリーナユニット２６は、現像、転写後に感光体ドラム２１の表面に残留したトナーを除去して回収するクリーニングブレード２６Ａを有するものである。

定着ユニット２７は、記録シートＰを加熱及び加圧して、記録シートＰ上のトナー像を加熱定着させるものである。詳しくは、定着ユニット２７は、加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６を備えている。加熱ローラ３５の外周面には、記録シート剥離爪６４、ローラ表面温度検出部材（例えばサーミスター）６５及びローラ表面クリーニング部材６６が配置されている。加熱ローラ３５内側には、加熱ローラ３５表面を所定温度（定着温度：概ね１６０〜２００℃）に加熱するための熱源６７が設けられている。また、加熱ローラ３５に対して加圧ローラ３６が所定の荷重で圧接されるように、加圧ローラ３６の両端に図示しない荷重バネ等の圧接部材が配置されている。加圧ローラ３６の外周面には加熱ローラ３５の外周面と同様に、記録シート剥離爪６４、ローラ表面クリーニング部材６６が配置されている。

定着ユニット２７は、加熱ローラ３５と加圧ローラ３６間の圧接部（定着ニップ部と称される）に記録シートＰが搬送されてくると、加熱ローラ３５からの熱と加熱ローラ３５及び加圧ローラ３６の圧接力とによって記録シートＰ上の未定着トナー像が加熱溶融され加圧されるようになっている。これにより、トナー像を記録シートＰ上に定着することができる。

シート搬送路４０は、給紙部１０５における複数の給紙トレイ６０，…から画像形成部１０３へ記録シートＰを導くものである。詳しくは、シート搬送路４０には、記録シートＰを搬送するための複数対の搬送ローラ４１と、一対のレジストローラ４２とが設けられている。一対のレジストローラ４２は、複数対の搬送ローラ４１からの記録シートＰを感光体ドラム２１上の静電潜像と同期をとって搬送するものである。一対のレジストローラ４２は、シート搬送方向（図中Ａ方向）において感光体ドラム２１より上流側かつ複数対の搬送ローラ４１より下流側に配置されている。具体的には、一対のレジストローラ４２は、感光体ドラム２１のシート搬送方向Ａにおける上流側近傍に配置されている。

シート搬送路４０において、複数対の搬送ローラ４１は、記録シートＰを給紙トレイ６０，…から給紙機構７０を介して受け取り、記録シートＰの先端がレジストローラ４２に達するまで記録シートＰを搬送するようになっている。すなわち、複数対の搬送ローラ４１は、一時的に停止しているレジストローラ４２に記録シートＰの先端が達して当接し、記録シートＰが撓むまで記録シートＰを搬送するようになっている。この撓んだ記録シートＰの弾性力により、記録シートＰの先端部をレジストローラ４２に対して平行に揃えることが可能となる。レジストローラ４２は、この後、回転駆動されることにより、記録シートＰを画像形成部１０３の転写ユニット２５へ搬送するようになっている。

シート反転排出路１０４は、搬送経路４３及び反転搬送経路４４ａ，４４ｂを備えている。シート反転排出路１０４には、複数の分岐爪４５及び一対の排紙ローラ４６が設けられている。

シート反転排出路１０４は、画像形成部１０３にて画像形成された記録シートＰを排紙ローラ４６により搬送経路４３を通じて排紙トレイ４７へと搬送するようになっている。また、シート反転排出路１０４は、記録シートＰの裏面にも画像形成する場合は、複数の分岐爪４５がそれぞれ選択的に切り替えられることで、記録シートＰを搬送経路４３から反転搬送経路４４ｂへと導き入れて、記録シートＰの搬送を一旦停止させるようになっている。さらに、シート反転排出路１０４は、各分岐爪４５が選択的に再度切り替えられることで、該記録シートＰを反転搬送経路４４ｂから反転搬送経路４４ａへと導き入れるようになっている。これにより、記録シートＰは、表裏が反転されて、反転搬送経路４４ａ及びシート搬送路４０を通じてレジストローラ４２へ戻され、裏面にも画像が形成される。

給紙部１０５は、複数の給紙トレイ６０，…と、それに対応して設けられた複数の給紙機構７０とを備えている。各給紙トレイ６０は、複数枚の記録シートＰを蓄積しておくためのものであり、画像形成装置１００の下部に設けられている。

画像形成装置１００は、高速画像形成処理を目的としているため、各給紙トレイ６０は、例えばＡ４、Ａ３やＢ４等の定型サイズの記録シートＰを５００〜１５００枚収容可能な容積が確保されている。

また、画像形成装置１００の側面には、同種又は異なる複数種の記録シートＰを多量に収容可能な大容量給紙カセット（ＬＣＣ）５２、及び、主として不定型サイズ及び／又は少量の記録シートＰを供給するための手差しトレイ５３が設けられている。

排紙トレイ４７は、手差しトレイ５３とは反対側の側面に配置されている。画像形成装置１００は、排紙トレイ４７に代えて、排紙記録シートの後処理装置（例えば、ステープル、パンチ処理等の後処理装置）や、複数段の排紙トレイをオプションとして配置することも可能な構成となっている。

なお、シート搬送路４０は、各給紙トレイ６０から画像形成部１０３に記録シートＰを搬送する搬送路を共有するため、１つの主搬送路４０ａと、複数の給紙トレイ６０，…から主搬送路４０ａにそれぞれ記録シートＰを搬送するための複数の副搬送路４０ｂ，…とを有している。即ち、主搬送路４０ａは、複数の給紙トレイ６０，…からの記録シートＰが対応する副搬送路４０ｂを介して導かれるように構成されている。

画像形成装置１００では、複数の給紙トレイ６０の中から選択された印字要求に適合する記録シートＰは、シート搬送路４０中の搬送ローラ４１によってレジストローラ４２まで搬送され、レジストローラ４２に到達し一旦停止する。そして、一旦停止した記録シートＰは、感光体ドラム２１上に形成されたトナー像と同期するタイミングでレジストローラ４２が搬送ローラ４１と共に回転することで、転写ユニット２５に搬送され、感光体ドラム２１上のトナー像が転写された後、定着ユニット２７へ導かれ、転写されたトナー像が固着され、さらに、排紙トレイ４７に排出される。

［レーザ走査装置］
次に、本実施形態に係るレーザ走査装置３００について、図２を参照しながら説明する。

図２は、図１に示す画像形成装置１００におけるレーザ走査装置３００の概略構成を示す斜視図である。

図２に示すレーザ走査装置３００は、光源として作用する半導体レーザ（ここではレーザダイオード）３１１からの光ビーム（以下、レーザビームという）Ｌを回転多面鏡３２０の反射面３２１の回転方向（図中矢印時計方向Ｚ）における幅よりも広く形成した入射ビームＬｉを回転多面鏡３２０の反射面３２１に入射させ、回転多面鏡３２０の反射面３２１で反射（出射）させた出射ビームＬｏによって被走査体として作用する感光体ドラム２１における被走査面（表面）２１ａを走査する斜め入射式オーバーフィル光学系３０１を備えている。

ここでは、レーザダイオード３１１から回転多面鏡３２０までの光路を入射光路と称し、回転多面鏡３２０から感光体ドラム２１までの光路を出射光路と称する。また、入射光路上に配置されている光学部品の総称を入射光学系３１０と称し、出射光路上に配置されている光学部品の総称を出射光学系３３０と称する。入射光学系３１０及び出射光学系３３０によって、オーバーフィル光学系３０１を構成している。

レーザダイオード３１１は、書込制御部４００（図１及び図２では図示せず、後述する図６参照）の指示の下、画像データに応じてレーザビームＬを射出するものである。レーザダイオード３１１は、主走査方向（回転多面鏡３２０によって出射ビームＬｏを偏向走査する方向）に対応する方向における拡がり角が副走査方向（感光体ドラム２１が回転する方向）に対応する方向における拡がり角よりも大きい拡散光である円錐状の発散光束を出射する。

入射光学系３１０は、レーザダイオード３１１から射出されたレーザビームＬを回転多面鏡３２０に導くように、かつ、レーザビームＬの断面形状が回転多面鏡３２０の反射面３２１の回転方向Ｚにおける幅よりも広い幅の矩形状となるように形成するようになっている。

入射光学系３１０において、入射光路における光の進行方向の上流側から下流側に向けて、コリメータレンズ３１２と、アパーチャ３１４と、第１シリンドリカルレンズ３１５と、入射折り返しミラー３１６とがこの順に配設されている。

コリメータレンズ３１２は、レーザダイオード３１１から拡散するように射出された円錐状のレーザビームＬを平行状のものに整形する。アパーチャ３１４は、ここでは、平面視で略中央部に主走査方向に対応する方向に長い矩形状の開口３１４ａが形成された板状部材（開口板）とされている。レーザビームＬにおける光軸に垂直な断面が円形状から矩形状になるようにレーザビームＬを整形する。第１シリンドリカルレンズ３１５及び入射折り返しミラー３１６は、回転多面鏡３２０の反射面３２１に対してレーザビームＬを集束させる。こうして、入射ビームＬｉが回転多面鏡３２０に入射される。なお、入射ビームＬｉとは、回転多面鏡３２０に向かって入射されるレーザビームをいう。

オーバーフィル光学系３０１は、オーバーフィルド方式を採用したものであるため、入射光学系３１０の各光学部品は、回転多面鏡３２０に集束される入射ビームＬｉのスポットの面積が回転多面鏡３２０における一つの反射面３２１の面積よりも大きくなるように設計されている。

そして、入射光学系３１０は、入射ビームＬｉを感光体ドラム２１の被走査面２１ａに垂直であり、かつ、出射ビームＬｏの走査方向（図中矢印Ｘ方向）に垂直な仮想垂直面αに対して角度θを持たせた状態で回転多面鏡３２０の反射面３２１に入射（以下、「斜め入射」という）させるようになっている。ここで、走査方向Ｘは、感光体ドラム２１の回転軸と平行な方向である。

ここで、出射ビームＬｏの走査方向Ｘに垂直な仮想垂直面αとは、回転多面鏡３２０によって走査される出射ビームＬｏが形成する仮想走査平面βに垂直な面をいう。なお、図２において、符号Ｒａは、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０によって偏向走査される主走査方向の全範囲である最大走査範囲を示している。

回転多面鏡３２０は、回転軸の周りに回転軸方向に沿って配置された複数（ここでは１２個）の反射面３２１を有する回転体である。回転多面鏡３２０は、書込制御部４００からの指示命令によって駆動する駆動モータ等の回転駆動部３２２（図６参照）によって回転駆動されるようになっている。回転多面鏡３２０は、回転駆動部３２２によって入射ビームＬｉの入射側ＩＮから入射側ＩＮとは反対側の出射ビームＬｏの出射側（以下、逆入射側という）ＯＵＴに向けて（ここでは回転方向Ｚに）回転駆動されることで、入射折り返しミラー３１６で反射された入射ビームＬｉを反射面３２１にて主走査方向に偏向走査する。こうして、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０から出射される。なお、出射ビームＬｏとは、回転多面鏡３２０の反射面３２１で反射されたレーザビームをいう。

出射光学系３３０は、回転多面鏡３２０の反射面３２１により反射された出射ビームＬｏを回転多面鏡３２０から感光体ドラム２１に導くように、かつ、出射ビームＬｏが感光体ドラム２１上を照射した際に、ビームスポットＰｒ，Ｐｃ，Ｐｆが所定の大きさとなり、感光体ドラム２１上を等速度で走査するようになっている。

出射光学系３３０において、出射光路における光の進行方向の上流側から下流側に向けて、２組のレンズ３３１ａ，３３１ｂで構成されたｆθレンズ３３１と、第２シリンドリカルレンズ３３２と、出射折り返しミラー３３３とがこの順で配設されている。

ｆθレンズ３３１（３３１ａ，３３１ｂ）は、回転多面鏡３２０の偏向走査によって、主走査方向の両端部を通過する出射ビームＬｏの光路長と、主走査方向の中央部を通過する出射ビームＬｏの光路長との相違に起因して生じる画像の歪みを補正する。第２シリンドリカルレンズ３３２は、第１シリンドリカルレンズ３１５との相互作用によって、回転多面鏡３２０の面倒れを補正する。出射折り返しミラー３３３は、ガラス板にアルミニウム蒸着を施して形成されている。出射折り返しミラー３３３は、第２シリンドリカルレンズ３３２を通過してきた出射ビームＬｏを反射して被走査面２１ａへ導く。

なお、本実施の形態では、第２シリンドリカルレンズ３３２及び出射折返しミラー３３３をそれぞれ独立して設けているが、第２シリンドリカルレンズ３３２及び出射折返しミラー３３３に代えて、第２シリンドリカルレンズ３３２と出射折り返しミラー３３３との双方の機能を有するシリンドリカルミラーを設けてもよい。

ところで、出射ビームＬｏは、被走査面２１ａを走査方向Ｘに定期的に走査するが、感光体ドラム２１は矢印Ｂ方向に回転しているため、感光体ドラム２１上の副走査方向も走査することができる。

レーザ走査装置３００においては、出射ビームＬｏが感光体ドラム２１を走査方向Ｘに走査する毎に、１ラインの走査開始位置ＳＴが同一となるように、走査開始位置ＳＴを１ライン毎に同期させる必要がある。

この同期を取るための信号として、出射ビームＬｏによって被走査面２１ａに静電潜像を書き込むための有効な走査範囲Ｗの外側で出射ビームＬｏ（以下、ここでいう出射ビームＬｏを同期検出ビームＬｄという）を検出している。

本実施の形態では、レーザ走査装置３００は、被走査面２１ａへの走査終了側で出射ビームＬｏを検知するビーム検知部３４０をさらに備えている。

ビーム検知部３４０は、同期検出ビームＬｄの有無を検知するビーム検知（ＢＤ）センサ３４１と、走査範囲Ｗの外側（ここでは走査終了側）に位置する同期検出ビームＬｄをＢＤセンサ３４１に導く同期ビーム折り返しミラー３４２とを含んでいる。同期ビーム折り返しミラー３４２は、凹反射面を有している。

かかる構成を備えたビーム検知部３４０では、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０により偏向走査されることでｆθレンズ３３１を通過して走査範囲Ｗの外側（ここでは走査終了側）に移行した同期検出ビームＬｄを同期ビーム折り返しミラー３４２で折り返してＢＤセンサ３４１にて同期検出ビームＬｄの有無を検知する。

次にレーザ走査装置３００において、図１８に示すような入射ビームＬｉを回転多面鏡３２０の反射面３２１に入射して、反射面３２１で出射した出射ビームＬｏによって被走査面２１ａを走査するときの被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける走査位置での光量の状態について図２と共に図３から図５を参照しながら説明する。

図３は、図２に示すレーザ走査装置３００における光ビームの光軸を直線で表した状態を示す模式図である。図３（ａ）は、その平面図であり、図３（ｂ）は、その側面図である。

レーザ走査装置３００では、被走査面２１ａに静電潜像が書き込まれるにあたって、書込制御部４００からの画像データに応じて変調制御されたレーザダイオード３１１から拡散光である発散光束が出射される。

レーザダイオード３１１から拡散して出射したレーザビームＬは、図２及び図３に示すように、コリメータレンズ３１２によって、副走査方向に対応する方向には略平行にされ、主走査方向に対応する方向に緩く発散する発散光とされた略平行ビームに変換されて、次の開口板３１４へと導かれ、開口板３１４の開口３１４ａの主走査方向に対応する方向の幅より広い範囲にわたって照射される。

すなわち、コリメータレンズ３１２により略平行ビームとされたレーザビームＬは、装置内の迷光を防止するために、開口板３１４の略中央部に設けられた開口３１４ａによって、回転多面鏡３２０の近傍での主走査方向及び副走査方向に対応する方向のビーム幅が制限される。

開口板３１４を通過してシリンドリカルレンズ３１５に入射したレーザビームＬは、シリンドリカルレンズ３１５により副走査方向に対応する方向においてのみ回転多面鏡３２０の反射面３２１又はその近傍で収束され、主走査方向に対応する方向に細長い線状のレーザビームに形成される。次に、シリンドリカルレンズ４を通過して入射折り返しミラー３１６にて反射された入射ビームＬｉが回転多面鏡３２０に導かれる。

ここで、オーバーフィル光学系３０１は、オーバーフィルド方式を採用したものであるため、入射ビームＬｉは、回転多面鏡３２０の走査対象の反射面３２１に対して、それに隣接する両側の反射面３２１の全部又は一部を含むように照射される。

そして、入射ビームＬｉは、仮想垂直面αに対して角度θを有する状態で回転多面鏡３２０の反射面３２１に入射している。

出射ビームＬｏは、回転多面鏡３２０の反射面３２１に反射される際に、仮想走査平面βに平行な方向では略平行なビームのままで、仮想走査平面βに垂直な方向では拡散ビームとなって、ｆθレンズ３３１に向かう。

ｆθレンズ３３１を通過した出射ビームＬｏは、仮想走査平面βに平行な方向では、被走査面２１ａで収束するように収束ビームとされ、仮想走査平面βに垂直な方向では、拡散ビームのままである。その後、出射ビームＬｏは、第２シリンドリカルレンズ３３２に向かう。第２シリンドリカルレンズ３３２を通過した出射ビームＬｏは、仮想走査平面βに平行な方向では、収束ビームのままであり、仮想走査平面βに垂直な方向では、感光体ドラム２１上で収束するような収束ビームに変えられ、出射折り返しミラー３３３により折り返されて、感光体ドラム２１に至る。

以上のようにして、出射ビームＬｏは、感光体ドラム２１上に所定の大きさのビームスポットＰｒ，Ｐｃ，Ｐｆを結ぶことになる。図３には示していないが、出射ビームＬｏのうちの同期検出ビームＬｄは、同期ビーム折り返しミラー３４２により、ＢＤセンサ３４１の受光面に向かう収束ビームに変えられる。なお、ｆθレンズ３３１は、前述した役割の他に、回転多面鏡３２０の等角速度運動により等角速度で移動する出射ビームＬｏが感光体ドラム２１上にビームスポットＰｒ，Ｐｃ，Ｐｆを形成しつつ走査Xにおいて等線速度で移動するように変換する役割も担っている。

ところで、本実施の形態のレーザ走査装置３００では、入射ビームＬｉを仮想垂直面αに対して角度θを有する状態で「斜め入射」させるようになっているため、出射ビームＬｏにより被走査面２１ａを走査するときの被走査面２１ａでの走査方向Ｘにおける位置に対する光量分布γが、傾き（片側勾配）を有する直線（以下、勾配直線Ｑという）に略近似できる光学的特性を示している。

すなわち、従来の光学走査装置では、図１７に示すように、仮想垂直面αに対して平行な状態で入射ビームＬｉを回転多面鏡３２０ｄの反射面３２０ａに入射（以下、「平行入射」という）させるようになっているため、幅広ビームをもつ入射光学系においては、被走査面２１ａでの走査方向Ｘの光量（光強度）分布γｄが山形状になり、図２０に示すように、特に感光体ドラム２１上の走査方向Ｘの両端部域では、顕著に落ち込む傾向がある。その原因の一つとして、図１８に示すような、入射ビームＬｉがガウス分布β０の強度を持っていることと、そのビームの一部分しか反射光として利用しないことが挙げられる。

図４は、図２に示すレーザ走査装置３００において、被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける走査領域Ｒでの光量分布を説明するための説明図であって、回転多面鏡３２０に対する入射ビームＬｉの入射状態及び出射ビームＬｏの出射状態を入射ビームＬｉの幅方向Ｈの距離に対する光量分布β０と共に示している。図４（ａ）は、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０の反射面３２１から仮想垂直面αを基準にした走査方向Ｘの上流側に出射される状態を示している。図４（ｂ）は、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０の反射面３２１から仮想垂直面αに平行に出射される状態を示している。図４（ｃ）は、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０の反射面３２１から仮想垂直面αを基準にした走査方向Ｘの下流側に出射される状態を示している。

本実施の形態のレーザ走査装置３００では、入射ビームＬｉを仮想垂直面αに対して角度θを有する状態で回転多面鏡３２０の反射面３２１に入射させるので、図４（ａ）に示すように、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０の反射面３２１から仮想垂直面αを基準にした走査方向Ｘの上流側（図中左側）に出射されるときには、入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応する領域β１では、入射側ＩＮに移行するに従って光強度が強くなっている。しかも、この状態では、入射角度φ１は、出射ビームＬｏが入射側ＩＮに移行するに従って小さくなっている。また、走査対象の反射面３２１に入射する入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応するビーム幅ｈ１（入射ビーム面積）は、出射ビームＬｏが入射側ＩＮに移行するに従って大きくなっている。なお、図４（ａ）に示す状態では、入射ビームＬｉを「平行入射」させる場合の図１９（ａ）に示す状態に比べて、入射角度φは大きくなっており、ビーム幅ｈは小さくなっている。

また、図４（ｂ）に示すように、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０の反射面３２１から仮想垂直面αに平行に出射されるときには、入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応する領域β２では最も強い光強度になっている。そして、この状態でも依然として、入射角度φ２は、出射ビームＬｏが入射側ＩＮに移行するに近づくに従って小さくなっている。また、走査対象の反射面３２１に入射する入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応するビーム幅ｈ２（入射ビーム面積）は、出射ビームＬｏが入射側ＩＮに移行するに従って大きくなっている。なお、図４（ｂ）に示す状態では、入射ビームＬｉを「平行入射」させる場合の図１９（ｂ）に示す状態に比べて、入射角度φは大きくなっており、ビーム幅ｈは小さくなっている。

また、図４（ｃ）に示すように、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０の反射面３２１から仮想垂直面αを基準にした走査方向Ｘの他方側（図中右側）に出射されるときには、入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応する領域β３では、入射側ＩＮに移行するに従って光強度が弱くなっているものの、この状態でも依然として、入射角度φ３は、出射ビームＬｏが入射側ＩＮに移行するに従って小さくなっている。また、走査対象の反射面３２１に入射する入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応するビーム幅ｈ３（入射ビーム面積）は、出射ビームＬｏが入射側ＩＮに移行するに従って大きくなっている。なお、図４（ｃ）に示す状態では、入射ビームＬｉを「平行入射」させる場合の図１９（ｃ）に示す状態に比べて、入射角度φは小さくなっており、ビーム幅ｈは大きくなっている。

図５は、図２に示すレーザ走査装置３００において、被走査面２１ａでの走査方向Ｘの距離に対する光量分布γ及び勾配直線Ｑを示すグラフである。

図５に示すように、被走査面２１ａでの出射ビームＬｏの走査領域Ｒにおいては、図４（ａ）に示す状態で、図５の符号γ１に示すように、出射ビームＬｏが入射側ＩＮに移行するに従って光量（光強度）が増加する傾向を示す。また、図４（ｂ）に示す状態で、図５の符号γ２に示すように、出射ビームＬｏが入射側ＩＮに移行するに従って光量（光強度）が増加する傾向を示す。また、図４（ｃ）に示す状態で、図５の符号γ３に示すように、出射ビームＬｏが入射側ＩＮに移行するに従って光量（光強度）が増加する傾向を示す。

すなわち、被走査面２１ａでの走査方向Ｘにおける光量分布γｄは、勾配直線Ｑに略近似できる光学的特性を示している。

これらのことをまとめると、以下の表２に示すようになる。

なお、このように入射ビームＬｉを「斜め入射」させる場合には、仮想垂直面αに対して角度θが大きくなるほど、光量分布γが勾配直線Ｑに近くなる傾向を示す。但し、仮想垂直面αに対して角度θが大きくなるほど、被走査面２１ａでの光量が全体として低下する。勾配直線Ｑの傾き（勾配）の程度は、主として回転多面鏡３２０の反射面（反射ミラー）に設ける反射部材の材質に依存する。

これらのことは、回転多面鏡３２０が入射ビームＬｉの逆入射側ＯＵＴから入射側ＩＮに向けて（ここでは反時計方向）回転する場合でも同様である。

（第１実施形態）
そこで、第１実施形態では、レーザダイオード３１１で射出するレーザビームＬの光量を次のように制御している。

図６は、図１に示す画像形成装置１００における制御部５０を中心に示すシステムブロック図である。

制御部５０は、例えば、マイクロコンピュータ５６及び記憶部５７を備えている。記憶部５７は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）及び不揮発性メモリを含んでいる。

ＲＯＭは、マイクロコンピュータ５６が実行する処理の手順である制御プログラムを格納するものである。ＲＡＭは、作業用のワークエリアを提供するものである。不揮発性メモリは、制御に必要なデータをバックアップして保持したり、後述する光量のデータＱ１，Ｑ２を保持したりしておくものである。

なお、制御部５０は、入力系に接続された各種センサやスイッチなどの部材からの入力信号を入力する回路であって入力バッファやＡ／Ｄ変換回路を含む入力回路と、出力系に接続されたモータやソレノイド、ランプなどを駆動するドライバを含む出力回路とを備えている。制御部５０は、入力回路からの入力信号に基づき、出力回路から出力される出力信号のタイミング制御を行うようになっている。

制御部５０は、画像形成装置１００に設けられた画像メモリ６８（６８ａ，６８ｂ）、入力部６９、原稿読取部１０及びレーザ走査装置３００に接続されている。制御部５０は、原稿画像の原稿読取部１０による読み取り動作を制御する。制御部５０は、入力部６９からの印刷データのラスタ画像データをページ毎に画像メモリ６８ａに記憶し、或いは／さらに、原稿画像を読み取って原稿画像データを生成する原稿読取部１０からの原稿画像データを画像メモリ６８ｂにてページ毎に記憶する。制御部５０は、帯電された感光体ドラム２１の被走査面２１ａへのレーザ走査装置３００による書き込み動作を制御する。

レーザ走査装置３００は、書込制御部４００をさらに備えている。レーザ走査装置３００による感光体ドラム２１への書き込みは、制御部５０から指示命令を受けた書込制御部４００によって行われる。

書込制御部４００は、入力系で制御部５０に接続されており、出力系で回転多面体３２０を回転駆動する回転駆動部３２２に接続されている。また、入出力系でレーザダイオード３１１に接続されている。

そして、被走査面２１ａでの走査方向Ｘの位置に対する光量分布γ（図５参照）を補正する一例として、書込制御部４００は、制御部５０からの画像データ及び指示信号に基づき、出射ビームＬｏにより被走査面２１ａを走査するときの被走査面２１ａでの走査方向Ｘにおける位置に対する光量の変化割合を表した勾配直線Ｑの傾きに基づいてレーザダイオード３１１の発光量を制御するように構成されている。

具体的には、書込制御部４００は、勾配直線Ｑの傾きに応じて、かつ、勾配直線Ｑの傾きとは逆の傾きでレーザダイオード３１１の発光量を変化させている。

詳しくは、書込制御部４００は、レーザダイオード３１１の発光量をパルス幅変調（ＰＷＭ：Pulse Width Modulation）とパワー変調とによって制御することができる。

レーザダイオード３１１の近傍には、フォトダイオード３１１ａが配置されている。レーザダイオード３１１は、駆動電流によって発光量が制御される。

書き込み制御部４００は、画像データ記憶部４１０と、光量補正部４２０と、光量補正制御（ＡＰＣ：Auto Power Control）部４３０とを有している。

画像データ記憶部４１０は、制御部５０から送られてくる画像データを一時的に記憶するようになっている。光量補正部４２０は、ＰＷＭ信号生成部４２１を有している。光量補正部４２０は、制御部５０から送られてくる指示信号に基づき、画像データ記憶部４０１で一時的に記憶した画像データに対するＰＷＭパルス信号をＰＷＭ信号生成部４２１にて出力するようになっている。ＡＰＣ部４３０は、レーザダイオード３１１をパルス駆動させた場合の発光量の検出値が、入力基準信号（ここでは電圧Ｖｒｅｆ）と一致するようにレーザダイオード３１１に対する駆動電流（電流源４３３の出力電流値）を制御するようになっている。レーザ温度変動、劣化による光量変動をなくすために、ＡＰＣ部４３０は、レーザダイオード３１１に対する駆動電流を定期的に制御する。

レーザダイオード３１１に対する駆動電流の制御は、ページ間、ライン間等の非画像領域で各々行われる。レーザの駆動状態の制御は、制御部５０によって指示される。

光量補正部４２０は、ＰＷＭ信号生成部４２１によって、制御部５０からの指示信号に基づきＰＷＭパルス信号ＰＷＭを生成し、レーザ駆動を行う発光パルス幅を制御する。これにより、レーザダイオード３１１への駆動電流、ひいてはレーザダイオード３１１の発光量を制御することができる。

かかる構成を備えた書込制御部４００では、入力基準電圧Ｖｒｅｆを一定とし、パルス幅変調による制御用パルス信号ＰＷＭのデューティ比を変えることによって勾配直線Ｑの傾きに基づくレーザダイオード３１１の発光量のデューティ（ＰＷＭ）制御を行うことができる。

図７は、レーザダイオード３１１の発光量のデューティ（ＰＷＭ）制御を説明するための説明図である。図７（ａ）は、画像データの周期の時間的変化を示すタイミングチャートである。図７（ｂ）は、勾配直線Ｑの傾きに対応する制御用パルス信号ＰＷＭの状態の時間的変化を示すタイミングチャートである。図７（ｃ）は、勾配直線Ｑの傾きに基づき設定された制御用パルス信号ＰＷＭのデューティ比に対応するビットデータを示すグラフである。また、図７（ｄ）は、制御用パルス信号ＰＷＭによってＰＷＭ変調制御されたレーザダイオード３１１の発光量を示すグラフである。

図７に示すデューティ（ＰＷＭ）制御では、入力基準電圧Ｖｒｅｆを一定とし、パルス幅変調による制御用パルス信号ＰＷＭのデューティ比を勾配直線Ｑの傾きに基づき変更することによってレーザダイオード３１１の発光量を制御する。

本第１実施形態では、勾配直線Ｑ（図５参照）の傾きに対応して、出射ビームＬｏにより被走査面２１ａを走査するときの被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける一端部の走査位置の光量に対応するレーザダイオード３１１の第１発光量Ｑ１（図５の逆入射側ＯＵＴ）と、他端部の走査位置の光量に対応するレーザダイオード３１１の第２発光量Ｑ２（図５の入射側ＩＮ）との２点のデータが記憶部５７における不揮発性メモリに予め記憶されている。この２点データは、実験等により予め設定することができる。このことは、後述するパワー制御の場合も同様である。

ここでは、回転多面鏡３２０は、入射ビームＬｉの逆入射側ＯＵＴから入射側ＩＮ（回転方向Ｚ）に向けて回転駆動されるので、図７（ｃ）に示すデューティ比に対応するビットデータＤ１は、記憶部５７に予め記憶されている第１及び第２発光量Ｑ１，Ｑ２によって求まる勾配直線Ｑの傾きの均等勾配に対応して次第に小さくなるように設定されている。このビットデータＤ１によって、制御用パルス信号ＰＷＭのデューティ比は、図７（ｂ）に示すように、時間経過と共に次第に小さくなるように設定される。

これにより、被走査面２１ａへの走査が逆入射側ＯＵＴから入射側ＩＮへ進むに従って、図７（ａ）に示す画像データに対して、図７（ｂ）に示すように制御用パルス信号ＰＷＭのデューティ比を時間経過と共に次第に小さくすることで、図７（ｄ）に示すようにレーザダイオード３１１の発光量を段階的（階段状に）に減少させることができる。

一方、ＡＰＣ制御部４２０では、レーザダイオード３１１の発光量を制御するにあたり、レーザダイオード３１１で発散する光束の光量がフォトダイオード３１１ａで検出され、その検出値がＡＰＣ回路４３２に入力される。また、制御部５０からのデジタルの入力基準信号がデジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器４３１でアナログに変換され、該アナログに変換された入力基準信号（ここでは入力基準電圧Ｖｒｅｆ）がＡＰＣ回路４３２に入力される。

そうすると、ＡＰＣ制御部４２０は、ＡＰＣ回路４３２によって、フォトダイオード３１１ａで検知された検出値がＤ／Ａ変換器４３１からの入力基準電圧Ｖｆｅｒとなるように電流源４３３の出力電流を制御する。これにより、レーザダイオード３１１への駆動電流、ひいてはレーザダイオード３１１の発光量を制御することができる。

図８は、図６に示すＡＰＣ回路４３２の回路構成を概略的に示す概略ブロック図である。

図８に示すように、ＡＰＣ回路４３２は、比較器４３２ａと、電流源４３３に対するサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）回路４３２ｂを有している。

ＡＰＣ回路４３２では、比較器４３２ａによって、フォトダイオード３１１ａの電圧Ｖｄと、電流源４３３の出力電流を設定するための入力基準電圧（Ｄ／Ａ変換器４３１からの入力基準電圧）Ｖｒｅｆとが入力され、両者を比較し、さらに、制御部５０からのＳ／Ｈ制御信号の指示の下、Ｓ／Ｈ回路４３２ｂによって、電流源４３３のサンプルホールドのタイミングが指示されるようになっている。

かかる構成を備えた書込制御部４００では、パルス幅変調による制御用パルス信号ＰＷＭのデューティ比を一定とし、入力基準電圧Ｖｒｅｆを変えることによって勾配直線Ｑの傾きに基づくレーザダイオード３１１の発光量のパワー制御を行うことができる。

図９は、レーザダイオード３１１の発光量のパワー制御を説明するための説明図である。図９（ａ）は、画像データの周期の時間的変化を示すタイミングチャートである。図９（ｂ）は、デューティ比を一定とした制御用パルス信号ＰＷＭの状態の時間的変化を示すタイミングチャートである。図９（ｃ）は、勾配直線Ｑの傾きに基づき設定された入力基準電圧Ｖｒｅｆの時間的変化を示すタイミングチャートである。図９（ｄ）は、勾配直線Ｑの傾きに基づき設定された入力基準電圧Ｖｒｅｆの値に対応するビットデータを示すグラフである。また、図９（ｅ）は、入力基準電圧Ｖｒｅｆによってパワー変調制御されたレーザダイオード３１１の発光量を示すグラフである。

図９に示すパワー制御では、パルス幅変調による制御用パルス信号ＰＷＭのデューティ比を一定とし、入力基準電圧Ｖｒｅｆを勾配直線Ｑの傾きに基づき変更することによってレーザダイオード３１１の発光量を制御する。

ここでは、回転多面鏡３２０は、入射ビームＬｉの逆入射側ＯＵＴから入射側ＩＮ（回転方向Ｚ）に向けて回転駆動されるので、図９（ｄ）に示す入力基準電圧Ｖｒｅｆに対応するビットデータＤ２は、記憶部５７に予め記憶されている第１及び第２発光量Ｑ１，Ｑ２によって求まる勾配直線Ｑの傾きの均等勾配に対応して次第に小さくなるように設定されている。このビットデータＤ２によって、入力基準電圧Ｖｒｅｆの値は、図９（ｃ）に示すように、時間経過と共に次第に小さくなるように設定される。

これにより、被走査面２１ａへの走査が逆入射側ＯＵＴから入射側ＩＮへ進むに従って、図９（ａ）に示す画像データに対して、図９（ｃ）に示すように入力基準電圧Ｖｒｅｆの値を時間経過と共に次第に小さくすることで、図９（ｅ）に示すようにレーザダイオード３１１の発光量を次第に（連続的に）に減少させることができる。

図１０は、書込制御部４００によりレーザダイオード３１１の発光量を制御することで、被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける走査位置での光量を均一化できることを示す説明図である。図１０（ａ）は、レーザダイオード３１１の発光量を一定制御したときの被走査面２１ａでの走査方向Ｘにおける光量分布γ及び勾配直線Ｑを示すグラフである。図１０（ｂ）は、勾配直線Ｑの傾きに基づき制御したときのレーザダイオード３１１の発光量の分布を示すグラフである。図１０（ｃ）は、勾配直線Ｑの傾きに基づきレーザダイオード３１１の発光量を制御したときの被走査面２１ａでの走査方向Ｘにおける光量分布を示すグラフである。

本第１実施形態に係るレーザ走査装置３００によれば、図１０に示すように、出射ビームＬｏにより被走査面２１ａを走査するときの被走査面２１ａでの走査方向Ｘにおける位置に対する光量分布γ（図１０（ａ）参照）に対して、勾配直線Ｑ（図１０（ａ）参照）の傾きに基づいてレーザダイオード３１１の発光量を制御するので（図１０（ｂ）参照）、被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける走査位置での光量を均一化することができる（図１０（ｃ）参照）。しかも、従来のごとく、光量分布の微妙な変化に合わせてレーザダイオードの発光量を制御しなくても、勾配直線Ｑの傾きに基づいてレーザダイオード３１１の発光量を制御すればよいので、制御構成を簡素化できる。

さらに、出射ビームＬｏにより被走査面２１ａを走査するときの被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける一端部の走査位置の光量に対応するレーザダイオード３１１の発光量Ｑ１と、他端部の走査位置の光量に対応する被走査面２１ａの発光量Ｑ２との２点のデータを設定しさえすれば、勾配直線Ｑの傾きに基づいたレーザダイオード３１１の発光量の制御を容易に実現することが可能となる。これにより制御構成の容易化、ひいてはオーバーフィル光学系３０１の設計を容易化することができる。

また、図７に示すデューティ（ＰＷＭ）制御を行う場合、被走査面２１ａへの走査が逆入射側ＯＵＴから入射側ＩＮへ進むに従って、レーザダイオード３１１の発光量を段階的（階段状に）に減少させることができるので、回転多面鏡３２０の回転方向Ｚによって生じる被走査面２１ａでの走査方向Ｘにおける増加傾向の光量分布に応じて、レーザダイオード３１１の発光量を適正に制御することが可能となる。しかも、レーザダイオード３１１の発光量を段階的に（階段状に）変化させるので、勾配直線Ｑの傾きに基づくレーザダイオード３１１の発光量の制御を簡単な制御構成で実現することができる。さらに、ＰＷＭという既存の制御構成において、単に、デューティ比を変更するだけなので、レーザダイオード３１１の発光量を段階的に変化させる制御構成を容易に実現することが可能となる。

また、図９に示すパワー制御を行う場合、被走査面２１ａへの走査が逆入射側ＯＵＴから入射側ＩＮへ進むに従って、レーザダイオード３１１の発光量を次第に（連続的に）に減少させることができるので、回転多面鏡３２０の回転方向Ｚによって生じる被走査面２１ａでの走査方向Ｘにおける増加傾向の光量分布に応じて、レーザダイオード３１１の発光量を適正に制御することが可能となる。しかも、レーザダイオード３１１の発光量を次第に変化させるので、勾配直線Ｑの傾きに基づくレーザダイオード３１１の発光量の制御を簡単な制御構成で実現することができる。さらに、パワー変調という既存の制御構成において、単に、入力基準電圧Ｖｒｅｆを変更するだけなので、レーザダイオード３１１の発光量を次第に変化させる制御構成を容易に実現することが可能となる。

なお、言うまでもないが、回転多面鏡３２０を入射ビームＬｉの入射側ＩＮから逆入射側ＯＵＴに向けて（図中反時計回りに）回転させるようになっている場合には、走査方向Ｘが逆になるため、前述した光量制御の増減が逆になる。

また、ＢＤセンサ３４１は、入射される同期検出ビームＬｄの光量が規定量より小さいと誤検知しやすくなるため、光量が逆入射側ＯＵＴ側（ここでは走査開始側）よりも大きい入射側ＩＮ（ここでは走査終了側）に配置することで、安定して検知することができる。これにより、精度の良い検知を実現でき、それだけ有利となる。

また、レーザ走査装置３００において、被走査面２１ａへの走査が進むに従ってレーザダイオード３１１の発光量を増加させる増光動作と、被走査面２１ａへの走査が進むに従ってレーザダイオード３１１の発光量を減少させる減光動作とが切り替え可能とされており、回転多面鏡３２０を入射側ＩＮから逆入射側ＯＵＴに向けて回転させるようになっている場合には、前記増光動作に切り替える一方、回転多面鏡３２０を逆入射側ＯＵＴから入射側ＩＮに向けて回転させるようになっている場合には、前記減光動作に切り替えるようになっていてもよい。

（第２実施形態）
本第２実施形態では、第１実施形態において、勾配直線Ｑの傾きを予め設定しておく構成に代えて、勾配直線Ｑの傾きを随時検知できる構成としている。

図１１は、第２実施形態に係るレーザ走査装置３００ａの概略構成を示す斜視図である。

図１１に示すレーザ走査装置３００ａは、図２に示すレーザ走査装置３００において、ビーム検知部３４０に加えて、ビーム検知部３５０を設けたものである。すなわち、レーザ走査装置３００ａは、被走査面２１ａへの走査開始側で出射ビームＬｏを検知するビーム検知部３５０をさらに備えている。

図１１に示すレーザ走査装置３００ａにおいて、図２に示すレーザ走査装置３００と同じ構成には同一符号を付し、その説明を省略する。

本第２実施形態では、第１実施形態のように、第１及び第２発光量Ｑ１，Ｑ２を記憶部５７に予め記憶しておくのではなく、ビーム検知部３４０，３５０による検知結果を用いている。

ビーム検知部３４０は、走査終了側光量検知部として作用し、ＢＤセンサ３４１は、出射ビームＬｏ（同期検出ビームＬｄ）の有無を検知するだけでなく、走査終了側で出射ビームＬｏの光量も検知できるようになっている。すなわち、ＢＤセンサ３４１は、出射ビームＬｏの有無の検知機能と出射ビームＬｏの光量の検知機能とを兼ねている。

かかる構成を備えたビーム検知部３４０では、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０により偏向走査されることでｆθレンズ３３１を通過して走査範囲Ｗの外側（ここでは走査終了側）に移行した同期検出ビームＬｄを同期ビーム折り返しミラー３４２で折り返してＢＤセンサ３４１にて同期検出ビームＬｄの有無及び光量を検知することができる。

ビーム検知部３５０は、走査開始側光量検知部として作用し、走査開始側で出射ビームＬｏの光量を検知する光量検知センサ３５１と、走査範囲Ｗの外側（ここでは走査開始側）に位置する出射ビームＬｏを光量検知センサ３５１に導くビーム折り返しミラー３５２とを含んでいる。ビーム折り返しミラー３５２は、凹反射面を有している。

かかる構成を備えたビーム検知部３５０では、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０により偏向走査されることでｆθレンズ３３１を通過して走査範囲Ｗの外側（ここでは走査開始側）に移行した同期検出ビームＬｄをビーム折り返しミラー３５２で折り返して光量検知センサ３５１にて同期検出ビームＬｄの光量を検知することができる。

そして、走査開始側光量検知部として作用するビーム検知部３５０にて検出した検出光量を第１発光量Ｑ１として処理し、走査終了側光量検知部として作用するビーム検知部３４０にて検出した検出光量を第２発光量Ｑ２として処理する。

本第２実施形態に係るレーザ走査装置３００ａによれば、ビーム検知部３５０にて検知した被走査面２１ａへの走査開始側での出射ビームＬｏの光量と、ビーム検知部３４０にて検知した被走査面２１ａへの走査終了側での出射ビームＬｏの光量とに基づき、勾配直線Ｑの傾きを求めることができる。これにより、勾配直線Ｑの傾きを随時検知することが可能となる。かかる検知は、例えば、１ライン走査毎に行ってもよいし、規定のライン毎又は規定の期間毎に定期的に行ってもよい。

（第３実施形態）
本第３実施形態では、被走査面２１ａでの走査方向Ｘの位置に対する光量分布γ（図５参照）を補正する他の例として、第１実施形態において、レーザダイオード３１１の発光量を制御する構成に代えて、第１光量補正用フィルタ３６０を配置する構成としている。

図１２は、第３実施形態に係るレーザ走査装置３００ｂの概略構成を示す斜視図である。

図１２に示すレーザ走査装置３００ｂは、図２に示すレーザ走査装置３００において、レーザダイオード３１１の発光量を制御する代わりに、回転多面鏡３２０と感光体ドラム２１との間（ここではｆθレンズ３３１と第２シリンドリカルレンズ３３２との間）の光路上に第１光量補正用フィルタ３６０を配置したものである。

本第３実施形態においては、第１光量補正用フィルタ３６０は、通過する光の光量を低減させるものであるので、ＢＤセンサ３４１への同期検出ビームＬｄを遮らないように配置されることが好ましい。

第１光量補正用フィルタ３６０は、ここでは、ｆθレンズ３３１と第２シリンドリカルレンズ３３２との間に配置されているが、ＢＤセンサ３４１への同期検出ビームＬｄを遮らないようにできる位置ならば、回転多面鏡３２０と感光体ドラム２１との間の何れの位置に配置されていてもよい。例えば、回転多面鏡３２１とｆθレンズ３３１との間に第１光量補正用フィルタ３６０を配置する場合のように、回転多面鏡３２１に近づくほど、第１光量補正用フィルタ３６０の長さを短くできるものの、走査範囲Ｗと最大走査範囲Ｒａとの間の距離が小さくなり、第１光量補正用フィルタ３６０が同期検出ビームＬｄにかかりやすくなるため、第１光量補正用フィルタ３６０の配置位置の精度が要求される。また、出射折り返しミラー３３３と感光体ドラム２１との間に第１光量補正用フィルタ３６０を配置する場合では、第１光量補正用フィルタ３６０の長さを長くする必要があるものの、同期検出ビームＬｄを考慮しなくてもよい。

なお、図２に示すレーザ走査装置３００において、レーザダイオード３１１の発光量を制御する構成に加えて、回転多面鏡３２０と感光体ドラム２１との間の光路上に第１光量補正用フィルタ３６０を配置してもよい。

（第４実施形態）
本第４実施形態では、被走査面２１ａでの走査方向Ｘの位置に対する光量分布γ（図５参照）を補正するさらに他の例として、第１実施形態において、レーザダイオード３１１の発光量を制御する構成に代えて、第２光量補正用フィルタ３７０を配置する構成としている。

図１３は、第４実施形態に係るレーザ走査装置３００ｃの概略構成を示す斜視図である。

図１３に示すレーザ走査装置３００ｃは、図２に示すレーザ走査装置３００において、レーザダイオード３１１の発光量を制御する代わりに、レーザダイオード３１１と回転多面鏡３２０との間（ここでは第１シリンドリカルレンズ３１５と入射折り返しミラー３１６との間）の光路上に第２光量補正用フィルタ３７０を配置したものである。

本第４実施形態においては、第２光量補正用フィルタ３７０は、通過する光の光量を低減させるものであるので、ＢＤセンサ３４１への同期検出ビームＬｄを遮らないように配置されることが好ましい。

第２光量補正用フィルタ３７０は、ここでは、第１シリンドリカルレンズ３１５と入射折り返しミラー３１６との間に配置されているが、ＢＤセンサ３４１への同期検出ビームＬｄを遮らないようにできる位置ならば、レーザダイオード３１１と回転多面鏡３２０との間の何れの位置に配置されていてもよい。

なお、図２に示すレーザ走査装置３００において、レーザダイオード３１１の発光量を制御する構成に加えて、レーザダイオード３１１と回転多面鏡３２０との間の光路上に第２光量補正用フィルタ３７０を配置してもよい。

（第３及び第４実施形態について）
次に、第３及び第４実施形態について説明するが、図１２及び図１３に示すレーザ走査装置３００ｂ，３００ｃにおいて、図２に示すレーザ走査装置３００と同じ構成には同一符号を付し、その説明を省略する。

第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０は、勾配直線Ｑの傾きに基づく光透過率分布になるように形成されている。従って、オーバーフィル光学系３０１の設計及び製造が容易でありながら、被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける走査位置での光量を均一化することができる。

具体的には、第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０は、走査方向Ｘにおける走査位置に対する光透過率が勾配直線Ｑの傾きに応じて、かつ、勾配直線Ｑの傾きとは逆の傾きで変化している。

図１４は、回転多面鏡３２０と感光体ドラム２１との間の光路上に第１光量補正用フィルタ３６０を配置することで、被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける走査位置での光量を均一化できることを示す説明図である。図１４（ａ）は、第１光量補正用フィルタ３６０が配置されていない状態での出射ビームＬｏにより被走査面２１ａを走査するときの被走査面２１ａでの走査方向Ｘにおける光量分布を示すグラフである。図１４（ｂ）は、第１光量補正用フィルタ３６０の光透過率の特性を示すグラフである。図１４（ｃ）は、第１光量補正用フィルタ３６０を配置したときの被走査面２１ａでの走査方向Ｘにおける光量分布を示すグラフである。

図１５は、レーザダイオード３１１と回転多面鏡３２０との間の光路上に第２光量補正用フィルタ３７０を配置することで、被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける走査位置での光量を均一化できることを示す説明図である。図１５（ａ）は、第１光量補正用フィルタ３６０が配置されていない状態での入射ビームＬｉの幅方向Ｈの距離に対する光量（光強度）分布を示すグラフである。図１５（ｂ）は、第２光量補正用フィルタ３７０の光透過率の特性を示すグラフである。図１５（ｃ）は、第２光量補正用フィルタ３７０を配置したときの第２光量補正用フィルタ３７０を通過した後での入射ビームＬｉの幅方向Ｈの距離に対する光量（光強度）分布を示すグラフである。なお、図１５（ｃ）において、破線は、第２光量補正用フィルタ３７０を介さない場合での入射ビームＬｉの光量分布β０を示している。図１５（ｄ）は、第２光量補正用フィルタ３７０を配置したときの被走査面２１ａでの走査方向Ｘにおける光量分布を示すグラフである。

第１発光量Ｑ１及び第２発光量Ｑ２によって得られる勾配直線Ｑの傾きに対応して、第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０の走査方向Ｘにおける一端部の走査位置に対応する第１光透過率Ｒ１（図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）の逆入射側ＯＵＴ参照）と、第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０の走査方向Ｘにおける他端部の走査位置に対応する第２光透過率Ｒ２（図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）の入射側ＩＮ参照）との２点のデータを設定して、第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０を形成している。なお、第１及び第２発光量Ｑ１，Ｑ２は、実験等により予め設定することができる。

ここで、第４実施形態のレーザ走査装置３００ｃにおいて、第２光量補正用フィルタ３７０を配置したときの被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける光量分布（図１５（ｄ）参照）について、さらに説明する。

図１６は、図１３に示すレーザ走査装置３００ｃにおいて、被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける走査領域Ｒでの光量分布を説明するための説明図であって、回転多面鏡３２０に対する入射ビームＬｉの入射状態及び出射ビームＬｏの出射状態を図１５（ｃ）に示す第２光量補正用フィルタ３７０を通過した後での入射ビームＬｉの幅方向Ｈの距離に対する光量分布β０ｄと共に示している。図１６（ａ）は、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０の反射面３２１から仮想垂直面αを基準にした走査方向Ｘの上流側に出射される状態を示している。図１６（ｂ）は、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０の反射面３２１から仮想垂直面αに平行に出射される状態を示している。図１６（ｃ）は、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０の反射面３２１から仮想垂直面αを基準にした走査方向Ｘの下流側に出射される状態を示している。

第４実施形態のレーザ走査装置３００ｃでは、入射ビームＬｉを仮想垂直面αに対して角度θを有する状態で回転多面鏡３２０の反射面３２１に入射させるので、図１６（ａ）に示すように、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０の反射面３２１から仮想垂直面αを基準にした走査方向Ｘの上流側（図中左側）に出射されるときには、入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応する領域β１では、図１５（ｂ）に示すように、走査方向Ｘにおいて第２光量補正用フィルタ３７０の光透過率が逆入射側ＯＵＴから入射側ＩＮに移行するに従って減少しており、従って、図１５（ｃ）に示すように、入射ビームＬｉの光量が、第２光量補正用フィルタ３７０を介さない光量分布β０（破線参照）に比べて、入射側ＩＮに移行するに従って減少している。

また、図１６（ｂ）に示すように、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０の反射面３２１から仮想垂直面αに平行に出射されるときでも、入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応する領域β２では、図１５（ｃ）に示すように、入射ビームＬｉの光量が入射側ＩＮに移行するに従って減少している。

また、図１６（ｃ）に示すように、出射ビームＬｏが回転多面鏡３２０の反射面３２１から仮想垂直面αを基準にした走査方向Ｘの他方側（図中右側）に出射されるときでも、入射ビームＬｉの出射ビームＬｏに対応する領域β３では、図１５（ｃ）に示すように、入射ビームＬｉの光量が入射側ＩＮに移行するに従って減少している。

このように、被走査面２１ａでの出射ビームＬｏの走査領域Ｒにおいては、図１６（ａ）に示す状態で、図１５（ｄ）の符号γ１に示すように、出射ビームＬｏが入射側ＩＮに移行しても光量（光強度）が略一定に推移する。また、図１６（ｂ）に示す状態で、図１５（ｄ）の符号γ２に示すように、出射ビームＬｏが入射側ＩＮに移行しても光量（光強度）が略一定に推移する。また、図１６（ｃ）に示す状態で、図１５（ｄ）の符号γ３に示すように、出射ビームＬｏが入射側ＩＮに移行しても光量（光強度）が略一定に推移する。

これにより、第２光量補正用フィルタ３７０によって、被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける走査位置での光量分布γ（図１４（ａ）参照）が均一になるように（図１５（ｄ）参照）回転多面鏡３２０に入射される入射ビームＬｉを遮光することができる。

第３及び第４実施形態に係るレーザ走査装置３００ｂ，３００ｃによれば、図１４及び図１５に示すように、第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０が勾配直線Ｑの傾きに基づく光透過率分布（図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）参照）になるように形成されているので、この第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０によって、被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける走査位置での光量分布γ（図１４（ａ）参照）が均一になるように（図１４（ｃ）及び図１５（ｄ）参照）被走査面２１ａに照射される出射ビームＬｏを遮光することができる。しかも、従来の如く、光量分布の微妙な変化に合わせて曲線的な形状の光透過率分布になるようにフィルタを設計及び製造しなくても、第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０を勾配直線Ｑの傾きに基づく光透過率分布になるように形成すればよいので、フィルタの設計の自由度を向上させることができ、かつ、フィルタの製造を簡素化できる。

さらに、第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０の走査方向Ｘにおける一端部の走査位置に対応する第１光透過率Ｒ１（図１４（ｂ）及び図１５（ｂ）の逆入射側ＯＵＴ参照）と、第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０の走査方向Ｘにおける他端部の走査位置に対応する第２光透過率Ｒ２（図１４（ｃ）及び図１５（ｃ）の入射側ＩＮ参照）との２点のデータを設定しさえすれば、第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０における勾配直線Ｑの傾きに基づく光透過率分布の形成を容易に実現することができる。これにより第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０の設計及び製造の容易化、ひいてはオーバーフィル光学系３０１の設計及び製造を容易化することが可能となる。

ところで、出射ビームＬｏにより被走査面２１ａを走査するときに、入射ビームＬｉの入射側ＩＮから該入射側ＩＮとは反対側の出射ビームＬｏの逆入射側ＯＵＴにいくに従って被走査面２１ａの走査方向Ｘにおける走査位置で光量が減少する傾向を示す。このため、第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０は、光透過率分布の光透過率が入射ビームＬｉの入射側ＩＮから逆入射側ＯＵＴにいくに従って増加するように形成されている。こうすることで、被走査面２１ａでの走査方向Ｘにおける光量分布に応じて、被走査面２１ａに照射される光を適正に遮光することが可能となる。

また、本第３及び第４実施形態では、第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０の光透過率分布が次第に増加しているが、段階的に増加していてもよい。このように、第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０の光透過率分布を次第又は段階的に増加させることで、第１及び第２光量補正用フィルタ３６０、３７０において勾配直線Ｑの傾きに基づく光透過率分布を簡単にかつ容易に実現することができる。

第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０としては、光透過性部材に対して蒸着法によって遮光性材料を成膜したものを例示できる。

この場合、勾配直線Ｑの傾きに基づくフィルタ光透過率分布になるように蒸着法によって第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０を形成するので、第１及び第２光量補正用フィルタ３６０，３７０を製造する手間を大幅に軽減できる。

例えば、光学走査装置に適用できる光量補正用フィルタが、ガラス板等の光透過性部材に対して蒸着法によって遮光性材料を成膜したものである場合において、光透過率分布の光透過率が入射側から逆入射側にいくに従って次第に増加するように光量補正用フィルタを形成する場合、前記光透過性部材へのコーティング蒸着時に前記遮光性材料に対して前記光透過性部材を覆うマスク部を入射側から逆入射側へ一定速度で連続的に移動させつつ成膜することができる。この場合、前記マスク部を移動させる速度は、勾配直線Ｑの傾斜や前記遮光性材料の材質等に応じて適宜設定することができる。

また、光透過率分布の光透過率が入射側から逆入射側にいくに従って段階的に増加するように光量補正用フィルタを形成する場合、前記光透過性部材へのコーティング蒸着時に前記遮光性材料に対して前記光透過性部材を覆うマスク部を入射側から逆入射側へ断続的に移動させつつ（すなわち、一定時間の停止と一定距離の移動とを繰り返しつつ）成膜することができる。この場合、前記マスク部を停止する時間及び前記マスク部を移動させる距離は、勾配直線Ｑの傾斜や遮光性材料の材質等に応じて適宜設定することができる。

前記蒸着法としては、例えば、電子ビーム法、加熱抵抗法、スパッタリング法、イオンビームスパッタリング法などを挙げることができる。但し、それに限定されるものではない。

前記遮光性材料としては、例えば、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化タンタル（Ｔａ₂Ｏ₅）、酸化亜鉛（ＺｒＯ₂）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ₂）、酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）などを挙げることができる。但し、それに限定されるものではない。

２１ 感光体（被走査体の一例）
２１ａ 被走査面
１００ 画像形成装置
３００ 光学走査装置
３０１ オーバーフィル光学系
３１１ レーザダイオード（光源の一例）
３２０ 回転多面鏡
３２１ 反射面
３４０ ビーム検知部（走査終了側光量検知部の一例）
３５０ 走査開始側光量検知部
３６０ 第１光量補正用フィルタ
３７０ 第２光量補正用フィルタ
ＩＮ 入射側
Ｌ 光ビーム
Ｌｉ 入射ビーム
Ｌｏ 出射ビーム
ＯＵＴ 逆入射側
Ｑ 勾配直線
Ｚ 回転方向
α 仮想垂直面
θ 角度

Claims (7)

1. 光源からの光ビームを回転多面鏡の反射面の回転方向における幅よりも広く形成した入射ビームを前記反射面に入射させ、前記反射面で反射させた出射ビームによって被走査体における被走査面を走査するオーバーフィル光学系を備えた光学走査装置であって、
   前記入射ビームを前記被走査面に垂直であり、かつ、前記出射ビームの走査方向に垂直な方向に沿った仮想垂直面に対して角度を持たせた状態で前記反射面に入射させるようになっており、
   前記被走査面への走査開始側で前記出射ビームの光量を検出する走査開始側光量検知部と、前記被走査面への走査終了側で前記出射ビームの光量を検知する走査終了側光量検知部とを備え、
   前記走査開始側光量検知部にて検知した前記被走査面への走査開始側での前記出射ビームの光量と、前記走査終了側光量検知部にて検知した前記被走査面への走査終了側での前記出射ビームの光量とによって、前記出射ビームにより前記被走査面を走査するときの前記被走査面での前記走査方向における位置に対する光量の変化割合を表した直線の傾きを求め、得られた前記直線の傾きに基づいて前記光源の発光量を制御することで前記被走査面での前記走査方向の位置に対する光量分布を補正することを特徴とする光学走査装置。
2. 請求項１に記載の光学走査装置であって、
   前記回転多面鏡を前記入射ビームの入射側から該入射側とは反対側の前記出射ビームの出射側に向けて回転させるようになっており、
   前記被走査面への走査が進むに従って前記光源の発光量を増加させることを特徴とする光学走査装置。
3. 請求項１に記載の光学走査装置であって、
   前記回転多面鏡を前記出射ビームの出射側から該出射側とは反対側の前記入射ビームの入射側に向けて回転させるようになっており、
   前記被走査面への走査が進むに従って前記光源の発光量を減少させることを特徴とする光学走査装置。
4. 請求項１から請求項３までの何れか一つに記載の光学走査装置であって、
   前記光源の発光量を次第に又は段階的に変化させることを特徴とする光学走査装置。
5. 請求項１から請求項４までの何れか一つに記載の光学走査装置であって、
   前記直線の傾きに基づく前記光源の発光量の制御は、パルス幅変調によるパルス信号のデューティ比を変えることによって行うことを特徴とする光学走査装置。
6. 請求項１から請求項５までの何れか一つに記載の光学走査装置であって、
   前記直線の傾きに基づく前記光源の発光量の制御は、パワー変調による入力基準信号を変えることによって行うことを特徴とする光学走査装置。
7. 請求項１から請求項６までの何れか一つに記載の光学走査装置を備えた画像形成装置。

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