JP5169019B2 - 光走査装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置、特に、電子写真法による画像形成装置に搭載され、感光体上に静電潜像を形成するための光走査装置に関する。

従来、この種の光走査装置においては、１ラインずつ書き込まれる画像の書出し位置を検出するために、偏向器にて主走査方向に偏向された光束を受光するセンサ（以下、ＳＯＳセンサとも記す）が配置されている。ＳＯＳセンサの構成や配置については、特許文献１〜４に記載されている。しかしながら、従来のＳＯＳセンサにあっては、光走査装置の大型化の原因となり、かつ、書込み位置情報の誤信号が生じるという問題点を有していた。以下、この問題点について説明する。

図１０に従来の光走査装置を示す。レーザダイオード１０１から放射された光束は、コリメータレンズ１０２、アパーチャ１０３、シリンドリカルレンズ１０４を透過してポリゴンミラー１０５の反射面に入射する。光束はポリゴンミラー１０５の回転に伴って主走査方向Ｙに偏向され、走査レンズ１１１，１１２によって被走査面（感光体ドラム１２０）上に結像し、等速走査される。また、偏向された光束の一部は走査レンズ１１２を透過した後に、光路折曲げミラー１１５にて反射され、集光レンズ１１６を介してＳＯＳセンサ１１７の受光面上を走査する。ＳＯＳセンサ１１７からの信号に基づいて画像の書出し位置が決定される。

このような光走査装置において装置の小型化を図るには、ＳＯＳセンサ１１７やミラー１１５をポリゴンミラー１０５に近付け、ハウジングの光軸方向Ｘの寸法を短くすることが考えられる。この場合、走査レンズ１１１又は走査レンズ１１２の前面近くにＳＯＳセンサ１１７やミラー１１５を配置することになり、ミラー１１５からＳＯＳセンサ１１７に向かう光束が走査レンズ１１１又は走査レンズ１１２の前面近くを通過する。

また、書出し位置を検出するためには、光束がＳＯＳセンサ１１７に入射する瞬間だけレーザダイオード１０１から光束が放射されればよいという訳ではなく、入射前から光束が放射されており、ＳＯＳセンサ１１７上をポリゴンミラー１０５側から被走査面側に走査される。

従って、ミラー１１５やＳＯＳセンサ１１７を走査レンズ１１１，１１２に近付けると、ＳＯＳセンサ１１７に入射する前の光束が走査レンズ１１１，１１２の被走査面側の面から入射してポリゴンミラー１０５側の面の内面で反射された後、被走査面側の面から出射してＳＯＳセンサ１１７にゴースト光となって入射し、書出し位置情報の誤信号が生じる。
特開平５−９３８７７号公報 特開平７−２２８００４号公報 特開平８−１１０４９０号公報 特開２００６−３５４６８１号公報

そこで、本発明の目的は、装置の小型化を図るとともに、書込み位置情報の誤信号の発生を抑えることのできる光走査装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、
光源と、該光源からの光束を主走査方向に偏向する偏向器と、該偏向器にて偏向された光束を被走査面上に結像する少なくとも一つの走査レンズと、画像の書込み位置を検出するために前記偏向器からの光束を受光するセンサと、前記偏向器からの光束を前記センサに導くための光路折曲げ部材と、を備えた光走査装置において、
前記光路折曲げ部材から出射された光束のうち、前記センサに直接向かう光束が、該光束の偏向角よりも大きな偏向角の光束が前記偏向器側に配置されている走査レンズの被走査面側の面に入射するほど該走査レンズの近傍を主走査方向に横切り、
前記光路折曲げ部材の光束出射位置と前記センサに直接向かう光束の前記センサ上での光束入射位置とが副走査方向に異なること、
を特徴とする。

本発明に係る光走査装置においては、光路折曲げ部材から出射されてＳＯＳセンサに直接向かう光束は光路折曲げ部材の光束出射位置とは副走査方向に異なる位置でＳＯＳセンサに入射する。ＳＯＳセンサに直接向かう光束の偏向角よりも大きな偏向角の光束は、偏向器側に配置されている走査レンズに対して、該走査レンズの被走査面側の面から入射し、偏向器側の面にて内面反射され、さらに被走査面側の面から出射してゴースト光としてＳＯＳセンサに向かう。このゴースト光は、光路折曲げ部材から直接ＳＯＳセンサに向かう光束とは、副走査方向に異なる角度でＳＯＳセンサに向かうことになる。それゆえ、ゴースト光は正規の光束とは副走査方向に異なる高さを通過し、ＳＯＳセンサに入射されることはなく、書込み位置情報の誤信号を抑制できる。

本発明に係る光走査装置において、光路折曲げ部材は偏向器からの光束を少なくとも主走査方向に集光するための曲面を有していてもよく、あるいは、偏向器からの光束を少なくとも副走査方向に集光するための曲面を有していてもよい。また、光路折曲げ部材は、その反射面が一つの自由曲面で構成されており、光束出射位置での自由曲面の法線が、少なくとも主走査方向に対して傾いていてもよい。また、光路折曲げ部材は少なくとも二つの反射面を有していてもよく、あるいは、光路折曲げ部材の入射光と出射光の位置が副走査方向に異なっていてもよい。

さらに、光路折曲げ部材の少なくとも二つの反射面がプリズムで構成されていてもよく、このプリズムは集光作用を有していてもよい。また、プリズムでの光束の反射は全反射によるものであってもよい。

以下、本発明に係る光走査装置の実施例について添付図面を参照して説明する。

（光走査装置の概略構成、図１参照）
図１は、本発明に係る光走査装置の概略構成を示す。この光走査装置は、光源部とポリゴンミラー５と第１走査レンズ１１と第２走査レンズ１２とウインド（防塵）ガラス１３とを備えている。光源部はレーザダイオード１とコリメータレンズ２とアパーチャ３とシリンドリカルレンズ４とで構成されている。さらに、光路折曲げ部材２１とＳＯＳセンサ２５とを備えている。

レーザダイオード１から放射された光束（拡散光）は、コリメータレンズ２でほぼ平行光に集光され、アパーチャ３からシリンドリカルレンズ４を経て、ポリゴンミラー５の反射面近傍で副走査方向Ｚに集光・結像する。この光束はポリゴンミラー５の回転に基づいて等角速度で主走査方向Ｙに偏向され、走査レンズ１１，１２によって感光体ドラム４０上に結像し、等速走査される。また、第１走査レンズ１１を透過した光束の一部は光路折曲げ部材２１で反射され、ＳＯＳセンサ２５の受光面上に集光する。

（第１実施例、図２〜図５参照）
図２に第１実施例におけるＳＯＳ光路を示す。本第１実施例において、光路折曲げ部材としては、図５に示すように、反射面２２ａを有するミラー２２が用いられている。この光路折曲げミラー２２は副走査方向Ｚに所定の角度で傾けて配置されており、該ミラー２２から出射された光束は第１走査レンズ１１の前面を主走査方向Ｙに横切ってＳＯＳセンサ２５に入射する。従って、光路折曲げミラー２２の光束出射位置とＳＯＳセンサ２５での光束入射位置とが副走査方向Ｚに異なっている。

ここで、第１実施例におけるポリゴンミラー５からＳＯＳセンサ２５の受光面までの光学系のコンストラクションデータを表１に示し、光路折曲げミラー２２（第４面）とＳＯＳセンサ２５の受光面（第５面）の法線ベクトル（偏心データ）を表２に示す。第１走査レンズ１１（第３面）の面形状及び光路折曲げミラー２２（第４面）の面形状は、自由曲面であり、それらの非球面データを表３、表４に示す。自由曲面は式（１）に示す自由曲面式にて算出される。

比較のために、図７に光路折曲げミラー２２が副走査方向Ｚに傾いていない場合のＳＯＳ光路を示す。この比較例における光学系のコンストラクションデータを表５に示し、光路折曲げミラー２２（第４面）とＳＯＳセンサ２５の受光面（第５面）の法線ベクトル（偏心データ）を表６に示す。ＳＯＳセンサ２５の法線とＳＯＳセンサ２５の受光面のＺ座標のみが第１実施例と異なり、面形状は第１実施例と同じである（表３、表４参照）。

第１実施例を示す図２及び比較例を示す図７は、いずれもＳＯＳセンサ２５の受光面２５ａの中央に光束が集光された偏向角６９°を示している。また、第１実施例を示す図３及び比較例を示す図８は、偏向角７２．３°の場合のＳＯＳ光路を示している。図３及び図８に示す偏向角７２．３°の場合、光路折曲げミラー２２からの光束は、第１走査レンズ１１の第２面から入射して第１面の内面で反射した後、第２面から出射してＳＯＳセンサ２５に到達する。

図８に示す比較例の場合、光路折曲げミラー２２が副走査方向Ｚに傾きを持っていないので、このミラー２２で反射された光束は、第１走査レンズ１１で屈折・反射しても副走査方向Ｚの角度が変わらないままＳＯＳセンサ２５の受光面２５ａに向かう。従って、図９に示すように、ＳＯＳセンサ２５の受光面２５ａ上で集光状態は正規の光束とは異なった大きな径となり、副走査方向Ｚの位置は正規の光束と同じ位置となる。即ち、正規の光束（偏向角６９°）よりも先にゴースト光Ｇ（偏向角７２．３°）がＳＯＳセンサ２５の受光部２５ｂに入射してしまい、誤った書出し位置情報を発生してしまう。

これに対して、第１実施例においては、光路折曲げミラー２２が副走査方向Ｚに傾きを持っており、このミラー２２で反射された光束は、副走査方向Ｚに約２．４°の角度でＺ座標５．５（表１参照）のＳＯＳセンサ２５に入射するように設計されている。この場合、ゴースト光は、第１走査レンズ１１に副走査方向Ｚに傾きを持って入射するため、第１走査レンズ１１による２回の屈折と１回の内面反射によって、第１走査レンズ１１の第２面から出射されるときの光束の副走査方向Ｚの角度は約−１．３°となり、ＳＯＳセンサ２５の受光面２５ａ上でのＺ座標は０．４となる。

図４に示すように、ゴースト光Ｇは比較例と同様に大径で副走査方向に約３ｍｍである。しかし、受光部２５ｂ（Ｚ＝５．５）とゴースト光Ｇの中心（Ｚ＝０．４）の間隔が５．１ｍｍであるため、受光部２５ｂにゴースト光Ｇが入射することはなく、誤った書出し位置情報を発生することはない。ちなみに、受光部２５ｂの副走査方向Ｚの寸法は２．５ｍｍである。

（第２実施例、図６参照）
図６に第２実施例である光走査装置に用いられる光路折曲げ部材を示す。この光路折曲げ部材はプリズム２３にて構成したもので、前記光路折曲げミラー２２と同じ位置に配置される。光走査装置としての他の構成は前記第１実施例（図１参照）と同じである。

光束は、自由曲面で構成した入射面２３ａから入射し、反射面２３ｂ，２３ｃで内面反射して副走査方向Ｚに高さを変えられ、出射面２３ｄから副走査方向Ｚに角度を持って出射され、ＳＯＳセンサ２５に向かう。また、光束は入射面２３ａの自由曲面によりＳＯＳセンサ２５の受光面２５ａ上で集光される。

本第２実施例におけるポリゴンミラー５からＳＯＳセンサ２５の受光面までの光学系のコンストラクションデータを表７に示し、プリズム２３とＳＯＳセンサ２５の受光面の法線ベクトル（偏心データ）を表８に示す。第１走査レンズ１１（第３面）の面形状及びプリズム２３の入射面２３ａ（第４面）の面形状は、自由曲面であり、第１走査レンズ１１（第３面）の非球面データは前記表３と同様であり、プリズム２３の入射面２３ａ（第４面）の非球面データは表９に示す。

本第２実施例においても、前記第１実施例と同様に、第１走査レンズ１１に再入射した後にＳＯＳセンサ２５に向かうゴースト光は、正規の光束とは副走査方向Ｚに異なる角度を持ち、図４に示したように、ＳＯＳセンサ２５の受光部２５ｂから外れた位置に到達し、誤った書出し位置情報が発生することはない。

また、プリズム２３は、個々の反射面の誤差感度がある程度高くなるが、ユニットとしてハウジングに組み込まれる場合の誤差感度が緩いため、金型を高精度化して樹脂成形すれば、組立て工程を高精度に行う必要がなくなる。さらに、反射面２３ｂ，２３ｃによる２回の反射はいずれも全反射であるので、金属の蒸着を必要とせず、低コストでプリズム２３を製作することができる。

（他の実施例）
なお、本発明に係る光走査装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。

特に、光源部の構成や走査レンズの構成、形状などは任意である。また、各実施例で示した各種データは一例であることは勿論である。また、本発明は、書出し位置を検出するＳＯＳセンサのみならず、走査ラインの書き終わり位置を検出するＥＯＳセンサに対しても適用することができる。

本発明に係る光走査装置を示す概略構成図である。 第１実施例におけるＳＯＳ光路を示す斜視図である。 第１実施例におけるゴースト光を示す斜視図である。 第１実施例におけるＳＯＳセンサの受光面上でのゴースト光の集光状態を示す説明図である。 第１実施例で用いられている光路折曲げ部材（ミラー）を示す斜視図である。 第２実施例で用いられている光路折曲げ部材（プリズム）を示す側面図である。 比較例におけるＳＯＳ光路を示す斜視図である。 比較例におけるゴースト光を示す斜視図である。 比較例におけるＳＯＳセンサの受光面上でのゴースト光の集光状態を示す説明図である。 従来の光走査装置を示す概略構成図である。

符号の説明

１…レーザダイオード
５…ポリゴンミラー
１１，１２…走査レンズ
２１…光路折曲げ部材
２２…光路折曲げミラー
２３…プリズム
４０…感光体ドラム（被走査面）
Ｙ…主走査方向
Ｚ…副走査方向

Claims (9)

1. 光源と、該光源からの光束を主走査方向に偏向する偏向器と、該偏向器にて偏向された光束を被走査面上に結像する少なくとも一つの走査レンズと、画像の書込み位置を検出するために前記偏向器からの光束を受光するセンサと、前記偏向器からの光束を前記センサに導くための光路折曲げ部材と、を備えた光走査装置において、
   前記光路折曲げ部材から出射された光束のうち、前記センサに直接向かう光束が、該光束の偏向角よりも大きな偏向角の光束が前記偏向器側に配置されている走査レンズの被走査面側の面に入射するほど該走査レンズの近傍を主走査方向に横切り、
   前記光路折曲げ部材の光束出射位置と前記センサに直接向かう光束の前記センサ上での光束入射位置とが副走査方向に異なること、
   を特徴とする光走査装置。
2. 前記光路折曲げ部材は前記偏向器からの光束を少なくとも主走査方向に集光するための曲面を有していることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記光路折曲げ部材は前記偏向器からの光束を少なくとも副走査方向に集光するための曲面を有していることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
4. 前記光路折曲げ部材は、その反射面が一つの自由曲面で構成されており、光束出射位置での前記自由曲面の法線が、少なくとも主走査方向に対して傾いていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の光走査装置。
5. 前光路折曲げ部材は少なくとも二つの反射面を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の光走査装置。
6. 前記光路折曲げ部材の入射光と出射光の位置が副走査方向に異なることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 前記光路折曲げ部材の少なくとも二つの反射面がプリズムで構成されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の光走査装置。
8. 前記プリズムが集光作用を有することを特徴とする請求項７に記載の光走査装置。
9. 前記プリズムでの光束の反射は全反射によるものであることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の光走査装置。

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