JP5724427B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、光束により被走査面を走査する光走査装置及び該光走査装置を備える画像形成装置に関する。

レーザプリンタ、レーザプロッタ、デジタル複写機、普通紙ファクシミリ、あるいはこれらを含む複合機等で用いられる電子写真方式の画像形成装置では、近年、カラー化、高速化が進み、像担持体である感光体ドラムを複数（通常は４つ）有するタンデム方式の画像形成装置が普及している。

このタンデム方式の画像形成装置では、転写ベルト又は中間転写ベルトに沿って例えば４つの感光体ドラムが設けられている。そして、各感光体ドラムは、対応する帯電手段で帯電された後、光走査装置によって潜像が形成される。各感光体ドラム上の潜像は、対応する現像手段によって互いに色の異なる現像剤（例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー）で現像され、顕像化される。顕像化された各像は、転写ベルト又は中間転写ベルトに転写され重ね合わされて多色のカラー画像となる。

なお、電子写真方式のカラー画像形成装置として、感光体ドラムを１つのみ有する画像形成装置も考えられる。この場合、４つの色を重ね合わせて多色のカラー画像を形成するとき、感光体ドラム上への潜像形成、顕像化、中間転写体への転写を、時系列的に４回行う必要があり、タンデム方式に比べて生産性が劣る。

このようにタンデム方式の画像形成装置は、多色のカラー画像形成の生産性を向上させることができるが、感光体ドラムの数に応じた複数の光源が必要となり、それに伴い、部品点数の増加、光源間の波長差に起因する色ずれ、コストアップ等の不都合があった。

また、光走査装置の故障の原因として、光源である半導体レーザの劣化が挙げられる。このため光源の数が増加すると、故障の確率が高くなり、リサイクル性が低下するという不都合があった。

そこで、タンデム方式の画像形成装置に用いられる光走査装置として、光源の数を感光体ドラムの数よりも少なくした光走査装置が考案された。

例えば、特許文献１には、光走査されるべき複数の被走査面が、共通の光偏向器を挟んで互いに平行に配置され、光偏向器は、偏向反射面の回転により光束の偏向を行う方式のものであって、偏向反射面の回転軸と偏向反射面が平行であり、１つの光源からの光束により、光偏向器を挟む２つの被走査面を光走査するように構成された光走査装置が開示されている。

また、特許文献２には、変調駆動される光源と、共通の回転軸に多面の反射鏡を複数段有する偏向手段と、共通の光源からのビームを分割して偏向手段の相異なる段の反射鏡に分割されたビームを入射させる光束分割手段と、複数の被走査面と、偏向手段により走査されたビームを被走査面に導く走査光学系と、偏向手段により走査されたビームを検出する受光手段とを有し、共通の光源手段から分割したビームが相異なる被走査面を走査するようにした光走査装置が開示されている。

また、特許文献３には、変調駆動される光源と、４面の反射鏡を有する偏向手段と、偏向手段により走査されたビームを被走査面に導く走査光学系と、光源と偏向手段の間に光源からのビームを分割し、分割したそれぞれのビームを偏向手段に向けて略π／２の位相差をつけて入射させる光束分割手段とを備える光走査装置が開示されている。

しかしながら、特許文献１に開示されている光走査装置では、偏向反射面の数が最大２面までになり、高速化が困難であった。

また、特許文献２に開示されている光走査装置では、偏向手段が複数段の多面の反射鏡を有し、各段の多面の反射鏡の位相を互いにずらす必要があり、コストアップを招来する。また、段毎に反射鏡の面倒れが異なることや面精度も異なることから、画像形成装置から出力される画像の品質を低下させるおそれがあった。

また、特許文献３に開示されている光走査装置では、画角が狭くなり、大型化を招くという不都合があった。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、大型化及び走査精度の低下を招くことなく、低価格化を図ることができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、大型化及び画像品質の低下を招くことなく、低価格化を図ることができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、複数の被走査面を光束により主走査方向に走査する光走査装置であって、複数の光束を射出する照明系と、複数の偏向反射面を有し、前記照明系から射出された複数の光束を偏向する光偏向器と、前記光偏向器で偏向された複数の光束を対応する被走査面に個別に導く走査光学系と、前記照明系から射出される複数の光束の光量を制御する光量制御装置と、前記光偏向器で偏向された少なくとも１つの光束を受光し、対応する被走査面への書き込み開始のタイミングを求める同期検知装置と、を備え、前記光量制御装置による光量制御のタイミング及び前記同期検知装置による同期検知のタイミングは、前記偏向反射面への入射角度が０°となるタイミングを挟んでおり、前記照明系は、１つの光源から射出された光束を２つの光束に分割する光束分割部材と、該光束分割部材で分割された２つの光束を前記光偏向器の異なる偏向反射面に導光する導光部材とを含み、前記同期検知装置は、前記光偏向器で反射された光束を前記導光部材を介して受光する同期検知センサを含むことを特徴とする光走査装置である。

これによれば、大型化及び走査精度の低下を招くことなく、低価格化を図ることができる。

本発明は、第２の観点からすると、複数の像担持体と、前記複数の像担持体を画像データに応じて変調された光束により個別に走査する本発明の光走査装置と、を備える画像形成装置である。

これによれば、大型化及び画像品質の低下を招くことなく、低価格化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置の構成を説明するための斜視図である。 光源装置を説明するための図である。 ハーフミラーの作用を説明するための図である。 偏向器前光学系を説明するための図である。 図６（Ａ）及び図６（Ｂ）は、それぞれ斜入射を説明するための図である。 走査光学系を説明するための図である。 ポリゴンミラーの偏向反射面で偏向された２つの光束の光路を説明するための図（その１）である。 ポリゴンミラーの偏向反射面で偏向された２つの光束の光路を説明するための図（その２）である。 ポリゴンミラーの偏向反射面で偏向された２つの光束の光路を説明するための図（その３）である。 図１１（Ａ）及び図１１（Ｂ）は、それぞれ走査制御装置における各光源の駆動動作を説明するためのタイミングチャートである。 走査制御装置における光源の駆動動作の変形例を説明するためのタイミングチャートである。 同期検知センサ２２０６の配置位置を説明するための図である。 ＸＹ入射角０°で偏向反射面に入射した光束ＬＢａ及び光束ＬＢｄの戻り光の光路を説明するための図である。 ＸＹ入射角−１°で偏向反射面に入射した光束ＬＢａ及び光束ＬＢｄの戻り光の光路を説明するための図である。 従来の光走査装置におけるＡＰＣ及び同期検知のタイミングを説明するためのタイミングチャートである。 図１６の一部を拡大した図である。 ｔ２をｔ１よりも短くしたときのタイミングチャートである。 図１８に対応する有効走査領域を説明するための図である。 図２０（Ａ）及び図２０（Ｂ）は、それぞれ本実施形態におけるＡＰＣ及び同期検知のタイミングを説明するためのタイミングチャートである。 図２０（Ａ）の一部を拡大した図である。 書き込み可能な時間について、本実施形態と従来例とを比較した図である。 感光体ドラム２０３０ｄでの書き込み開始タイミングを、感光体ドラム２０３０ａにおける同期検知の結果に基づいて求める場合のタイミングチャートである。 ポリゴンミラーの偏向反射面に各光束が水平入射される場合を説明するための図である。 図２４に対応した走査光学系を説明するための図である。 偏向器前光学系の変形例を説明するための図（その１）である。 偏向器前光学系の変形例を説明するための図（その２）である。 偏向器前光学系の変形例を説明するための図（その３）である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図２２に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４つのトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、通信制御装置２０８０、及びプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログデータをデジタルデータに変換するＡＤ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、上位装置からの要求に応じて各部を制御するとともに、上位装置からの画像情報を光走査装置２０１０に送る。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転するものとする。

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、上位装置からの多色の画像情報（ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。なお、この光走査装置２０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ２０３４ａにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ａに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｂにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｂに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｃにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｃに供給される。トナーカートリッジ２０３４ｄにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ２０３３ｄに供給される。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト２０４０の方向に移動する。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされて多色のカラー画像が形成される。

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着装置２０５０に送られる。

定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次スタックされる。

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

光走査装置２０１０は、一例として図２に示されるように、光源装置２２００、２つのカップリングレンズ（２２０１Ａ、２２０１Ｂ）、２つの開口板（２２０２、２２０５）、ハーフミラーＨＭ、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、２つのミラー（Ｍ１、Ｍ２）、ポリゴンミラー２１０４、２つの走査レンズ（２１０５Ａ、２１０５Ｂ）、８つの折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）、２つの同期検知センサ（２２０６、２１１１）、ＮＤフィルタ２１１０、及び走査制御装置（図示省略）などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング（図示省略）の所定位置に組み付けられている。

光源装置２２００は、一例として図３に示されるように、２つの光源（２２００Ａ、２２００Ｂ）を有している。各光源は、端面発光型半導体レーザであり、共通の回路基板（図示省略）に実装されている。また、該回路基板には、各光源から後方に射出される光束をそれぞれ個別に受光する２つのモニタ用受光素子（図示省略）が実装されている。各モニタ用受光素子は、受光光量に対応した信号を走査制御装置に出力する。

カップリングレンズ２２０１Ａは、光源２２００Ａから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

カップリングレンズ２２０１Ｂは、光源２２００Ｂから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

なお、以下では、光源２２００Ａから射出された光束を光束ＬＢ１ともいい、光源２２００Ｂから射出された光束を光束ＬＢ２ともいう。

開口板２２０２は、２つの開口を有している。＋Ｚ側の開口はカップリングレンズ２２０１Ａを介した光束を整形し、−Ｚ側の開口はカップリングレンズ２２０１Ｂを介した光束を整形する。

ハーフミラーＨＭは、開口板２２０２の各開口を通過した光束ＬＢ１及び光束ＬＢ２の光路上に配置されている。ハーフミラーＨＭは、一例として図４に示されるように、入射された光束を透過光束と反射光束とに分割する分割面を有している。該分割面は、透過光束の光量と反射光束の光量の割合が１：１となるように設定されている。なお、分割面の設定は、各感光体ドラム表面での光量が略等しくなるように、ハーフミラーＨＭと感光体ドラムとの間に配置されている光学系の特性に応じて決定され、本実施形態と異なっていても良い。

ここでは、ハーフミラーＨＭを透過した光束ＬＢ１を光束ＬＢａ、ハーフミラーＨＭを透過した光束ＬＢ２を光束ＬＢｂという。また、ハーフミラーＨＭで反射された光束ＬＢ２を光束ＬＢｃ、ハーフミラーＨＭで反射された光束ＬＢ１を光束ＬＢｄという。

さらに、光束ＬＢａと光束ＬＢｂを区別する必要がないときは、それらを総称して「ＨＭ透過光束」ともいい、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄを区別する必要がないときは、それらを総称して「ＨＭ反射光束」ともいう（図５参照）。

シリンドリカルレンズ２２０４ａは、ハーフミラーＨＭから射出された光束ＬＢａの光束の光路上に配置され、該光束をミラーＭ１を介して、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍でＺ軸方向に関して集光する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、ハーフミラーＨＭから射出された光束ＬＢｂの光束の光路上に配置され、該光束をミラーＭ１を介して、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍でＺ軸方向に関して集光する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｃは、ハーフミラーＨＭから射出された光束ＬＢｃの光束の光路上に配置され、該光束をミラーＭ２を介して、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍でＺ軸方向に関して集光する。

シリンドリカルレンズ２２０４ｄは、ハーフミラーＨＭから射出された光束ＬＢｄの光束の光路上に配置され、該光束をミラーＭ２を介して、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面近傍でＺ軸方向に関して集光する。

光源とポリゴンミラー２１０４との間に配置されている光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。

ポリゴンミラー２１０４は、４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー２１０４は、Ｚ軸方向に平行な軸まわりに時計方向に等速回転し、シリンドリカルレンズ２２０４ａからの光束ＬＢａ、シリンドリカルレンズ２２０４ｂからの光束ＬＢｂ、シリンドリカルレンズ２２０４ｃからの光束ＬＢｃ、及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄからの光束ＬＢｄを、それぞれＺ軸に直交する平面内で等角速度的に偏向する。

ミラーＭ１を介した光束ＬＢａと光束ＬＢｂは、ポリゴンミラー２１０４の回転軸の＋Ｘ側に位置する同一の偏向反射面に入射する。

ミラーＭ２を介した光束ＬＢｃと光束ＬＢｄは、ポリゴンミラー２１０４の回転軸の−Ｘ側に位置する同一の偏向反射面に入射する。

そして、平面視では、ポリゴンミラー２１０４に入射するミラーＭ１を介した光束と、ミラーＭ２を介した光束とのなす角は、略９０°である（図５参照）。

光束ＬＢａ及び光束ＬＢｄは、Ｚ軸に直交する平面（ＸＹ面に平行な平面）に対して＋Ｚ側に傾斜した方向から偏向反射面に入射する（図６（Ａ）及び図６（Ｂ）参照）。

光束ＬＢｂ及び光束ＬＢｃは、Ｚ軸に直交する平面（ＸＹ面に平行な平面）に対して−Ｚ側に傾斜した方向から偏向反射面に入射する（図６（Ａ）及び図６（Ｂ）参照）。

なお、以下では、光束が偏向反射面に入射する際に、回転軸に直交する面に対して副走査対応方向に傾斜した方向から入射することを「斜入射」といい、回転軸に直交する面に平行な方向から入射することを「水平入射」という。そして、斜入射の際の、入射角を「斜入射角」という。

また、光束が偏向反射面に斜入射されるように設定された光源と偏向器前光学系とからなる構成は、「斜入射光学系」とも呼ばれている。

この場合は、光偏向器として汎用のポリゴンミラーを用いることができ、さらにＺ軸方向に関する寸法（高さ）を小さくすることができるので、低コスト化を図ることができる。

光束ＬＢａと光束ＬＢｂは、ポリゴンミラー２１０４の＋Ｘ側に偏向される。また、光束ＬＢｃと光束ＬＢｄは、ポリゴンミラー２１０４の−Ｘ側に偏向される。

走査レンズ２１０５Ａは、ポリゴンミラー２１０４で偏向された光束ＬＢａ及び光束ＬＢｂの光路上に配置されている。

走査レンズ２１０５Ｂは、ポリゴンミラー２１０４で偏向された光束ＬＢｃ及び光束ＬＢｄの光路上に配置されている。

折り返しミラー２１０６ａは、走査レンズ２１０５Ａを介した光束ＬＢａの光路上に配置され、該光束の光路を−Ｘ方向に折り返す。

折り返しミラー２１０７ａは、折り返しミラー２１０６ａを介した光束の光路上に配置され、該光束の光路を感光体ドラム２０３０ａに向かう方向に折り返す。

そこで、偏向反射面で偏向された光束ＬＢａは、走査レンズ２１０５Ａ、折り返しミラー２１０６ａ、及び折り返しミラー２１０７ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射され、光スポットが形成される（図７参照）。この光スポットは、偏向反射面の振動に伴って感光体ドラム２０３０ａの長手方向に移動する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ａの回転方向が、感光体ドラム２０３０ａでの「副走査方向」である。

折り返しミラー２１０６ｂは、走査レンズ２１０５Ａを介した光束ＬＢｂの光路上に配置され、該光束の光路を−Ｘ方向に折り返す。

折り返しミラー２１０７ｂは、折り返しミラー２１０６ｂを介した光束の光路上に配置され、該光束の光路を感光体ドラム２０３０ｂに向かう方向に折り返す。

そこで、偏向反射面で偏向された光束ＬＢｂは、走査レンズ２１０５Ａ、折り返しミラー２１０６ｂ、及び折り返しミラー２１０７ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射され、光スポットが形成される（図７参照）。この光スポットは、偏向反射面の振動に伴って感光体ドラム２０３０ｂの長手方向に移動する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｂの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｂでの「副走査方向」である。

折り返しミラー２１０６ｃは、走査レンズ２１０５Ｂを介した光束ＬＢｃの光路上に配置され、該光束の光路を＋Ｘ方向に折り返す。

折り返しミラー２１０７ｃは、折り返しミラー２１０６ｃを介した光束の光路上に配置され、該光束の光路を感光体ドラム２０３０ｃに向かう方向に折り返す。

そこで、偏向反射面で偏向された光束ＬＢｃは、走査レンズ２１０５Ｂ、折り返しミラー２１０６ｃ、及び折り返しミラー２１０７ｃを介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射され、光スポットが形成される（図７参照）。この光スポットは、偏向反射面の振動に伴って感光体ドラム２０３０ｃの長手方向に移動する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｃの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｃでの「副走査方向」である。

折り返しミラー２１０６ｄは、走査レンズ２１０５Ｂを介した光束ＬＢｄの光路上に配置され、該光束の光路を＋Ｘ方向に折り返す。

折り返しミラー２１０７ｄは、折り返しミラー２１０６ｄを介した光束の光路上に配置され、該光束の光路を感光体ドラム２０３０ｄに向かう方向に折り返す。

そこで、偏向反射面で偏向された光束ＬＢｄは、走査レンズ２１０５Ｂ、折り返しミラー２１０６ｄ、及び折り返しミラー２１０７ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射され、光スポットが形成される（図７参照）。この光スポットは、偏向反射面の振動に伴って感光体ドラム２０３０ｄの長手方向に移動する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「主走査方向」であり、感光体ドラム２０３０ｄの回転方向が、感光体ドラム２０３０ｄでの「副走査方向」である。

ポリゴンミラーと感光体ドラムとの間の光路上に配置されている光学系は、走査光学系とも呼ばれている。

ここでは、走査レンズ２１０５Ａと２枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０７ａ）とからＫステーションの走査光学系が構成されている。

また、走査レンズ２１０５Ａと２枚の折り返しミラー（２１０６ｂ、２１０７ｂ）とからＣステーションの走査光学系が構成されている。

すなわち、走査レンズ２１０５Ａは、２つのステーションで共用されている。

また、走査レンズ２１０５Ｂと２枚の折り返しミラー（２１０６ｃ、２１０７ｃ）とからＭステーションの走査光学系が構成されている。

また、走査レンズ２１０５Ｂと２枚の折り返しミラー（２１０６ｄ、２１０７ｄ）とからＹステーションの走査光学系が構成されている。

すなわち、走査レンズ２１０５Ｂは、２つのステーションで共用されている。

ここでは、ポリゴンミラー２１０４における偏向反射面の数が４面であり、ＨＭ反射光束及びＨＭ透過光束は、互いに異なる偏向反射面に入射する。そして、ポリゴンミラー２１０４に入射するＨＭ反射光束とＨＭ透過光束とのなす角が、平面視において、略９０°となるように設定されている。そこで、光束ＬＢａと光束ＬＢｄ、及び光束ＬＢｂと光束ＬＢｃが、それぞれの対応する感光体ドラムにおける有効走査領域を同時に走査することはない。

例えば、図８に示されるように、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａが、感光体ドラム２０３０ａにおける書き込み開始位置に向かう時、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄは、感光体ドラム２０３０ｄにおける書き込み終了位置よりも＋Ｙ側の位置に向かう。

また、図９に示されるように、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａが、感光体ドラム２０３０ａにおける有効走査領域の中央（像高０）位置に向かう時、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄは、＋Ｙ方向に向かう。

また、図１０に示されるように、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａが、感光体ドラム２０３０ａにおける有効走査領域の書き込み終了位置に向かう時、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄは、感光体ドラム２０３０ｄにおける書き込み開始位置よりも−Ｙ側の位置に向かう。

このように、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａが、感光体ドラム２０３０ａにおける有効走査領域を走査している時には、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄは、感光体ドラム２０３０ｄにおける有効走査領域内には向かわない。

逆に、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｄが、感光体ドラム２０３０ｄにおける有効走査領域を走査している時には、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢａは、感光体ドラム２０３０ａにおける有効走査領域内には向かわない。

同様に、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｂが、感光体ドラム２０３０ｂにおける有効走査領域を走査している時には、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｃは、感光体ドラム２０３０ｃにおける有効走査領域内には向かわない。

また、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｃが、感光体ドラム２０３０ｃにおける有効走査領域を走査している時には、ポリゴンミラー２１０４の偏向反射面で反射された光束ＬＢｂは、感光体ドラム２０３０ｂにおける有効走査領域内には向かわない。

なお、ポリゴンミラー２１０４に入射するＨＭ反射光束とＨＭ透過光束とのなす角は、平面視において、９０°から少しずれていても良い。

そこで、光束ＬＢａと光束ＬＢｄは、光源２２００Ａから射出される時点では、１つの光束として同一の変調がなされるが、光束ＬＢａが感光体ドラム２０３０ａにおける有効走査領域を走査する時は、走査制御装置は、ブラックの画像情報に応じて変調された光束が射出されるように光源２２００Ａを駆動し、光束ＬＢｄが感光体ドラム２０３０ｄにおける有効走査領域を走査する時は、走査制御装置は、イエローの画像情報に応じて変調された光束が射出されるように光源２２００Ａを駆動する（図１１（Ａ）参照）。

同様に、光束ＬＢｂと光束ＬＢｃは、光源２２００Ｂから射出される時点では、１つの光束として同一の変調がなされるが、光束ＬＢｂが感光体ドラム２０３０ｂにおける有効走査領域を走査する時は、走査制御装置は、シアンの画像情報に応じて変調された光束が射出されるように光源２２００Ｂを駆動し、光束ＬＢｃが感光体ドラム２０３０ｃにおける有効走査領域を走査する時は、走査制御装置は、マゼンタの画像情報に応じて変調された光束が射出されるように光源２２００Ｂを駆動する（図１１（Ｂ）参照）。

なお、各ステーション間において、光学素子の透過率及び反射率が相対的に異なる場合に、書き込み時の光源の発光光量を同じにすると、感光体ドラムに到達する光束の光量が相対的に異なってしまう。そこで、この場合には、各感光体ドラムに到達する光束の光量がそれぞれ等しくなるように、書き込み時の光源の発光光量を互いに異ならせても良い。

図１２には、感光体ドラム２０３０ａに書き込む時の光源２２００Ａの発光光量と、感光体ドラム２０３０ｄに書き込む時の光源２２００Ａの発光光量とを異ならせた一例が示されている。

ところで、画像形成装置では、温度変化や経時変化に伴って感光体ドラムを走査する光束の光量が変化し、最終的に出力される画像（出力画像）に濃度むらが発生するおそれがある。そこで、これを抑制するため、通常、光走査装置では、光源から射出される光束の一部をモニタ用受光素子で受光し、その結果に基づいて、光源の出力レベルを制御するＡＰＣ（Ａｕｔｏ Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）が実施されている。

このとき、モニタ用受光素子にゴースト光が入射すると、モニタ用受光素子で検出される光量が増加し、出力画像の濃度むらを助長するおそれがある。

本実施形態では、走査制御装置において、各光源のモニタ用受光素子の出力信号に基づいて、各光源のＡＰＣが行われる。なお、平面視において、偏向反射面への光束の入射角が０°のとき、その偏向反射面は光源方向に正対している。このときＡＰＣを行なうと、偏向反射面で反射された光が光源側に戻り、モニタ用受光素子で検出される光量が増加する。そこで、本実施形態では、平面視において、偏向反射面への光束の入射角が０°となるタイミングでは、ＡＰＣを行なわないように設定されている。なお、以下では、斜入射角と区別するため、便宜上、ＸＹ面内における偏向反射面への光束の入射角を「ＸＹ入射角」という。

次に、書込開始のタイミングを知るために、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、感光体ドラムの有効走査領域外に向かう書込開始前の光束を検知する同期検知について説明する。２つの同期検知センサ（２２０６、２１１１）は、同期検知に用いられるセンサであり、受光光量に応じた信号を走査制御装置に出力する。

本実施形態では、ポリゴンミラー２１０４の−Ｙ側では、感光体ドラムの有効走査領域外に同期検知センサを配置して、同期検知することが可能であるが、ポリゴンミラー２１０４の＋Ｙ側では、感光体ドラムの有効走査領域近傍を入射光が通過するため、同期検知センサを配置する余裕はない。

換言すると、ポリゴンミラー２１０４で偏向された光のうち、入射光に対して遠い側に偏向された光の光路上には、同期検知センサを配置する空間的余裕があるが、入射光に対して近い側に偏向された光の光路上には、同期検知センサを配置する空間的余裕がない。

そこで、本実施形態では、感光体ドラム２０３０ａについては、ポリゴンミラー２１０４で反射され、ミラーＭ１に戻る光を利用して、同期検知を行う。具体的には、ＸＹ入射角が−１°で偏向反射面に入射し、該偏向反射面で反射され、ミラーＭ１に戻ってきた光を利用して同期検知を行う。

同期検知センサ２２０６は、ＸＹ入射角が−１°で偏向反射面に入射し、該偏向反射面で反射され、ミラーＭ１に戻ってきた光であって、ハーフミラーＨＭの分割面で反射された光の光路上に配置されている（図１３参照）。そして、開口板２２０５は、ハーフミラーＨＭと同期検知センサ２２０６との間に配置されている。なお、同期検知センサ２２０６は、平面視において、偏向反射面にＸＹ入射角０°で入射し、該偏向反射面で反射されて戻ってきた光を受光しない位置に配置されている。

例えば、ＸＹ入射角が−１°で偏向反射面に入射し、該偏向反射面で反射され、ミラーＭ１に戻った光束ＬＢａは、シリンドリカルレンズ２２０４ａを介してハーフミラーＨＭに戻る。ハーフミラーＨＭに戻った光束は、光源２２００Ｂに向かう光束と、同期検知センサ２２０６に向かう光束とに分割される。

同期検知センサ２２０６に向かう光束は、開口板２２０５で同期検知に不要な光を除去されて、同期検知センサ２２０６に入射する。

ここで、偏向反射面にＸＹ入射角が０°で入射した光ではなく、ＸＹ入射角が−１°で入射した光を、同期検知に利用する光としたことの理由について説明する。

仮に、偏向反射面にＸＹ入射角が０°で入射した光を同期検知に利用すると、例えば、感光体ドラム２０３０ａにおける同期検知を行う場合、図１４に示されるように、光束ＬＢａのＸＹ入射角が０°のタイミングと、光束ＬＢｄのＸＹ入射角が０°のタイミングとは一致する。この場合、偏向反射面で反射され、ハーフミラーＨＭの分割面で反射された光束ＬＢａの戻り光の光路と、偏向反射面で反射され、ハーフミラーＨＭの分割面を透過した光束ＬＢｄの戻り光の光路とは、重なることとなる。すなわち、光束ＬＢａの戻り光のみを同期検知センサ２２０６で受光することはできない。従って、感光体ドラム２０３０ａにおける正確な同期検知を行うことができない。

一方、偏向反射面にＸＹ入射角が−１°で入射した光を同期検知に利用すると、一例として図１５に示されるように、偏向反射面で反射され、ハーフミラーＨＭの分割面で反射された光束ＬＢａの戻り光の光路と、偏向反射面で反射され、ハーフミラーＨＭの分割面を透過した光束ＬＢｄの戻り光の光路とは、異なることとなる。そこで、ハーフミラーＨＭの分割面で反射された光束ＬＢａの戻り光の光路上に開口板２２０５及び同期検知センサ２２０６を配置することにより、光束ＬＢａの戻り光のみを同期検知センサ２２０６で受光することができる。従って、感光体ドラム２０３０ａにおける正確な同期検知を行うことができる。

走査制御装置は、同期検知センサ２２０６の出力信号に基づいて、感光体ドラム２０３０ａにおける同期検知を行い、感光体ドラム２０３０ａにおける書込開始のタイミングを決定する。そして、走査制御装置は、感光体ドラム２０３０ａにおける書込開始のタイミングに基づいて、感光体ドラム２０３０ｂにおける書込開始のタイミングを決定する。

図２に戻り、同期検知センサ２１１１は、感光体ドラム２０３０ｄの有効走査領域外に配置され、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、偏光器前光学系のミラーを介さない書き込み開始前の光束ＬＢｄを受光する。そして、ＮＤフィルタ２１１０は、ポリゴンミラー２１０４で偏向され、同期検知センサ２１１１に向かう光束の光路上に配置されている。ＮＤフィルタ２１１０は、同期検知センサ２１１１での受光光量が、同期検知センサ２２０６での受光光量と略一致するように設定されている。走査制御装置は、同期検知センサ２１１１の出力信号に基づいて、感光体ドラム２０３０ｄにおける同期検知を行い、感光体ドラム２０３０ｄにおける書込開始のタイミングを決定する。そして、走査制御装置は、感光体ドラム２０３０ｄにおける書込開始のタイミングに基づいて、感光体ドラム２０３０ｃにおける書込開始のタイミングを決定する。

なお、２つの同期検知センサにおいて、受光光量の範囲が概ね一致するため、走査制御装置では、同期検知を行う回路を共通化することができる。これにより、部品点数が減少し低コスト化を図ることができる。

次に、ＡＰＣ及び同期検知を行うタイミングについて説明する。なお、偏向反射面に光束がＸＹ入射角０°で入射するタイミングを、便宜上、「ＸＹ入射角０°タイミング」と略述する。そして、書き込み終了からＸＹ入射角０°タイミングまでの時間をｔ１、ＸＹ入射角０°タイミングから書き込み開始までの時間をｔ２とする。

従来の光走査装置では、一例として図１６に示されるように、ＡＰＣ及び同期検知のタイミングは、ＸＹ入射角０°タイミングに対して同じ側にあった。

この場合は、図１６の一部を拡大した図１７に示されるように、ｔ１＝ｔ２に設定されている。ここでは、時間ｔ２だけ無用な時間が存在している。

そこで、一例として図１８に示されるようにｔ２を短くすることが考えられる。この場合は、書込開始のタイミングが図１７の場合よりも早くなり、一例として図１９に示されるように、ポリゴンミラーを挟んで対向している２つの感光体ドラム間で、主走査方向に関して有効走査領域にずれを生じてしまう。このずれは、出力画像において色ずれとなる。このため、実際に画像形成に用いることができる実効書き込み領域は、主走査方向に関して２つの有効走査領域が重なっている領域となる。そこで、実効書き込み領域を最大とするには、ｔ１＝ｔ２とすることが必要である。

本実施形態では、一例として図２０に示されるように、ＡＰＣ及び同期検知のタイミングは、ＸＹ入射角０°タイミングを挟むように設定されている。この場合は、図２０の一部を拡大した図２１に示されるように、ｔ１＝ｔ２を維持しつつ、ｔ１及びｔ２を小さくすることが可能である。

そこで、本実施形態では、一例として図２２に示されるように、従来例に比べて、書き込みに利用できる時間を長くとることができる。従って、本実施形態では、走査光学系の画角を従来例よりも広くすることが可能となり、その結果、光走査装置を小型化することができる。

なお、ここでは、ＡＰＣの後に同期検知を行っているが、これに限定されるものではなく、同期検知の後にＡＰＣを行っても良い。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置２０１０によると、光源装置２２００、偏向器前光学系、ポリゴンミラー２１０４、４つの走査光学系、２つの同期検知センサ（２２０６、２１１１）などを備えている。

光源装置２２００は２つの光源を有し、偏向器前光学系は、２つの光源からの各光束を分割し、４つの光束をポリゴンミラー２１０４に向けて射出する。

そして、ＡＰＣのタイミング及び同期検知のタイミングは、偏向反射面へのＸＹ入射角度が０°となるタイミングを挟んでいる。

この場合は、大型化及び走査精度の低下を招くことなく、低価格化を図ることができる。

そして、本実施形態に係るカラープリンタ２０００によると、光走査装置２０１０を備えているため、結果として、大型化及び画像品質の低下を招くことなく、低価格化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、ＸＹ入射角が−１°で入射した光を、同期検知に利用する光とする場合について説明したが、これに限定されるものではなく、光束ＬＢａの戻り光のみを同期検知センサ２２０６で受光することができれば良い。

また、上記実施形態において、感光体ドラム２０３０ｄでの書き込み開始タイミングを、一例として図２３に示されるように、５画像前の感光体ドラム２０３０ａにおける同期検知の結果に基づいて求めても良い。

連続して書き込みが行われるブラック画像とイエロー画像は、互いに異なる偏向反射面で偏向された光束が用いられている。そのため、直前の感光体ドラム２０３０ａにおける同期検知の結果を、感光体ドラム２０３０ｄにおける同期検知に利用することはできない。そこで、偏向反射面が同じである５画像前の感光体ドラム２０３０ａにおける同期検知の結果を、感光体ドラム２０３０ｄにおける書込開始タイミングの決定に利用している。この場合は、同期検知センサ２１１１がなくても、感光体ドラム２０３０ｄにおける書き込み開始タイミングを精度良く求めることができる。

そして、同期検知センサ２１１１及びＮＤフィルタ２１１０が不要となり、部品点数を更に低減することができる。

また、光束が同期検知センサ２１１１に入射されるタイミングを確保する必要がないため、ｔ１及びｔ２の大きさを上記実施形態よりも小さくすることができ、更なる広画角化が可能となる。

また、上記実施形態では、ポリゴンミラー２１０４に入射する各光束が、偏向反射面に対して斜入射される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、偏向反射面に対して水平入射されても良い（図２４参照）。この場合、図２５に示されるように、前記走査レンズ２１０５Ａに代えて、走査レンズ２１０５ａと走査レンズ２１０５ｂが用いられ、前記走査レンズ２１０５Ｂに代えて、走査レンズ２１０５ｃと走査レンズ２１０５ｄが用いられる。また、ポリゴンミラー２１０４では、偏向反射面のＺ軸方向に関する寸法（高さ）が、上記実施形態よりも大きくなる。

そして、ポリゴンミラー２１０４で偏向された光束ＬＢａの光路上に走査レンズ２１０５ａが配置され、光束ＬＢｂの光路上に走査レンズ２１０５ｂが配置されている。また、ポリゴンミラー２１０４で偏向された光束ＬＢｃの光路上に走査レンズ２１０５ｃが配置され、光束ＬＢｄの光路上に走査レンズ２１０５ｄが配置されている。

この場合においても、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、２つの光源を有し、各光源から射出された光束をハーフミラーＨＭで２分割する場合について説明したが、一例として、図２６〜図２８に示されるように、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）を有していても良い。この場合は、前記ハーフミラーＨＭ、ミラーＭ１、ミラーＭ２は不要である。また、前記カップリングレンズ２２０１Ａ及びカップリングレンズ２２０１Ｂに代えて、カップリングレンズ２２０１ａ、カップリングレンズ２２０１ｂ、カップリングレンズ２２０１ｃ、カップリングレンズ２２０１ｄが用いられる。また、前記開口板２２０２に代えて、開口板２２０２ａ、開口板２２０２ｂ、開口板２２０２ｃ、開口板２２０２ｄが用いられる。

この場合においても、ＸＹ入射角０°タイミングを挟んで、ＡＰＣ及び同期検知のタイミングを設定することにより、走査光学系の画角を従来よりも大きくすることが可能であり、光走査装置の小型化を図ることができる。

また、上記実施形態では、トナー像が感光体ドラムから転写ベルトを介して記録紙に転写される場合について説明したが、これに限定されるものではなく、トナー像が記録紙に直接転写されても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてカラープリンタ２０００の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、光プロッタやデジタル複写装置であっても良い。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で転写対象物としての印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

また、像担持体としてビームスポットの熱エネルギにより発色する発色媒体（ポジの印画紙）を用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により可視画像を直接、像担持体に形成することができる。

要するに、上記光走査装置２０１０を備えた画像形成装置であれば、結果として、大型化及び画像品質の低下を招くことなく、低価格化を図ることができる。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、大型化及び走査精度の低下を招くことなく、低価格化を図るのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、大型化及び画像品質の低下を招くことなく、低価格化を図るのに適している。

２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ〜２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２１０４…ポリゴンミラー（光偏向器）、２１０５Ａ，２１０５Ｂ…走査レンズ（走査光学系の一部）、２１０５ａ〜２１０５ｄ…走査レンズ（走査光学系の一部）、２１０６ａ〜２１０６ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２１０７ａ〜２１０７ｄ…折り返しミラー（走査光学系の一部）、２１１０…ＮＤフィルタ（減光部材）、２１１１…同期検知センサ（第２の同期検知センサ）、２２００Ａ，２２００Ｂ…光源、２２００ａ〜２２００ｄ…光源、２２０１Ａ，２２０１Ｂ…カップリングレンズ（照明系の一部）、２２０１ａ〜２２０１ｄ…カップリングレンズ（照明系の一部）、２２０２…開口板、２２０２ａ〜２２０２ｄ…開口板、２２０４ａ〜２２０４ｄ…シリンドリカルレンズ（照明系の一部）、２２０５…開口板、２２０６…同期検知センサ、ＨＭ…ハーフミラー（光束分割部材）、Ｍ１，Ｍ２…ミラー（導光部材）。

特開２００２−２３０８５号公報 特開２００６−２８４８２２号公報 特開２００８−２５７１６９号公報

Claims (6)

1. 複数の被走査面を光束により主走査方向に走査する光走査装置であって、
   複数の光束を射出する照明系と、
   複数の偏向反射面を有し、前記照明系から射出された複数の光束を偏向する光偏向器と、
   前記光偏向器で偏向された複数の光束を対応する被走査面に個別に導く走査光学系と、
   前記照明系から射出される複数の光束の光量を制御する光量制御装置と、
   前記光偏向器で偏向された少なくとも１つの光束を受光し、対応する被走査面への書き込み開始のタイミングを求める同期検知装置と、を備え、
   前記光量制御装置による光量制御のタイミング及び前記同期検知装置による同期検知のタイミングは、前記偏向反射面への入射角度が０°となるタイミングを挟んでおり、
   前記照明系は、１つの光源から射出された光束を２つの光束に分割する光束分割部材と、該光束分割部材で分割された２つの光束を前記光偏向器の異なる偏向反射面に導光する導光部材とを含み、
   前記同期検知装置は、前記光偏向器で反射された光束を前記導光部材を介して受光する同期検知センサを含むことを特徴とする光走査装置。
2. 前記光偏向器に入射する複数の光束は、前記主走査方向に直交する副走査方向に関して斜入射されることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記同期検知装置は、前記同期検知センサの出力信号に基づいて、前記複数の被走査面における書き込み開始のタイミングをそれぞれ求め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。
4. 前記同期検知装置は、前記光偏向器で反射された光束を前記導光部材を介さずに受光する第２の同期検知センサと、前記光偏向器と前記第２の同期検知センサとの間の光路上に配置された減光部材とを含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
5. 前記複数の偏向反射面は、４面の偏向反射面であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 複数の像担持体と、
   前記複数の像担持体を画像データに応じて変調された光束により個別に走査する請求項１〜５のいずれか一項に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。