JP6394053B2 - 光走査装置、及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
本発明は、被走査面を光によって走査する光走査装置、及び光走査装置を備えた画像形成装置に関し、特に同期信号の出力を安定させることで被走査面の書き込み開始位置のずれを抑制する光走査装置、及び画像形成装置に関する。
電子写真方式の画像形成装置においては、感光体等の被走査面に画像情報に基づいて変調されたレーザー光を走査して静電潜像を形成する光走査装置が用いられる。光走査装置は、レーザー光を射出する光源、光源から射出されたレーザー光を偏向する光偏向器（ポリゴンミラー）、及び光偏向器によって偏向されたレーザー光を被走査面に導光する走査光学系等を備えている。
光走査装置は、光偏向器が画像形成領域外に反射させたレーザー光を検出する同期信号検出手段（同期フォトダイオード）を備えている。同期信号検出手段は、レーザー光の受光光量に応じた同期信号を出力する。被走査面上におけるレーザー光の書き込み開始位置は、同期信号検出手段から出力された同期信号に基づいて決定される。同期信号の出力タイミングがずれると被走査面の主走査方向に書き込み開始位置のずれが生ずるため、これを抑制する種々の発明がなされている。
光走査装置は、光偏向器が画像形成領域外に反射させたレーザー光を検出する同期信号検出手段（同期フォトダイオード）を備えている。同期信号検出手段は、レーザー光の受光光量に応じた同期信号を出力する。被走査面上におけるレーザー光の書き込み開始位置は、同期信号検出手段から出力された同期信号に基づいて決定される。同期信号の出力タイミングがずれると被走査面の主走査方向に書き込み開始位置のずれが生ずるため、これを抑制する種々の発明がなされている。
例えば特許文献１には、複数の発光部を有する光源を備えた光走査装置が記載されている。この発明では、同期信号検出手段に入射する各レーザー光の光束の主走査断面内における幅を光束制限手段によって常に揃えることで、同期信号検出手段が受光するレーザー光の光量を安定させ、主走査方向に印字位置のずれのない高精度な印字品質を得ることを可能としている。
また、特許文献２には、光偏向器と同期信号検出手段との間に光束の一部を遮光する遮光板が配置された光走査装置が記載されている。遮光板は、同期信号検出手段に到達する光束の光強度分布を、主光線を中心としたほぼ線対称の形状とする。このため、光偏向器によるケラレが生じても同期位置が正確に検出される。
また、特許文献３には、光偏向器と同期信号検出手段（ＢＤセンサー）との間に同期光束のうち光量むらのある部分のみを遮光するリブを設けた走査光学装置が記載されている。この発明では、ポリゴンミラーの各面の同期光量のむらが抑制できるので、主走査方向における書き込み開始位置のずれを低減することができる。
また、特許文献２には、光偏向器と同期信号検出手段との間に光束の一部を遮光する遮光板が配置された光走査装置が記載されている。遮光板は、同期信号検出手段に到達する光束の光強度分布を、主光線を中心としたほぼ線対称の形状とする。このため、光偏向器によるケラレが生じても同期位置が正確に検出される。
また、特許文献３には、光偏向器と同期信号検出手段（ＢＤセンサー）との間に同期光束のうち光量むらのある部分のみを遮光するリブを設けた走査光学装置が記載されている。この発明では、ポリゴンミラーの各面の同期光量のむらが抑制できるので、主走査方向における書き込み開始位置のずれを低減することができる。
しかし、特許文献に記載の発明では、同期信号検出手段の出力低下を抑制しつつ、異なる光走査装置間の同期信号検出手段の出力ばらつきを抑制することまでは考慮されていない。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、同期信号検出手段の出力低下を抑制しつつ、異なる光走査装置間の同期信号検出手段の出力ばらつきを抑制することが可能な光走査装置を提供することを目的とする。
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、同期信号検出手段の出力低下を抑制しつつ、異なる光走査装置間の同期信号検出手段の出力ばらつきを抑制することが可能な光走査装置を提供することを目的とする。
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、少なくとも１つの発光部を有する光源と、前記光源からの光束を偏向走査する光偏向器と、前記光偏向器によって偏向された光束を被走査面に導光する走査光学系と、前記光偏向器により偏向された光束を検出して、前記被走査面上における前記光束の書き込み開始位置を決定する同期信号を出力する同期信号検出手段と、を備え、前記光偏向器によって偏向されて前記同期信号検出手段に導かれる光束の一部が、前記光偏向器によってケラレる光走査装置であって、前記光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光源から出射した光束の幅を規定する開口素子と、前記光偏向器と前記同期信号検出手段との間の光路中に配置されると共に前記光偏向器によって偏向された前記光源の任意の発光部からの光束の少なくとも主走査方向の一部を遮光する光束制限手段と、を備え、前記光偏向器によって偏向されて前記同期信号検出手段に導かれる光線であって、前記光偏向器の回転軸に対して直交する断面における光束端部の光線のうち、前記光偏向器によりケラレが発生している側の光線を光線Ａ、もう一方の側の光線を光線Ｂと定義した場合に、前記光束制限手段は、前記光走査装置を構成する全ての光学素子の各公差におけるばらつきから、前記光線Ａと前記光線Ｂについて前記主走査方向の位置ばらつきを夫々求め、前記光線Ａと前記光線Ｂの前記主走査方向の位置ばらつきの二乗和平方根を夫々とることにより求められる前記光線Ａ側と前記光線Ｂ側の前記主走査方向の位置ばらつきの夫々の最大値が、設計中央値における光束の光線Ａと光線Ｂをそれぞれ基点とした時の前記光束制限手段による遮光量に相当するように構成されており、前記光束制限手段は、該光束制限手段を通過した光束の主走査方向における光強度分布が前記開口素子を通過した光束の主光線に対して非対称となるように偏心配置されていることを特徴とする。
本発明において光束制限手段は、該光束制限手段を通過した光束の主走査方向における光強度分布が前記開口素子を通過した光束の主光線に対して非対称となるように偏心配置されている。従って、同期信号検出手段の出力低下を抑制しつつ、異なる光走査装置間の同期信号検出手段の出力ばらつきを抑制することができる。
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
〔第一の実施形態〕
まず、図１に基づいて本実施形態に係る光走査装置の構成の概要を説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。
光走査装置２０５は、半導体レーザー（光源）１、結像光学系２、ポリゴンミラー（光偏向器）３、走査光学系４、同期検知部５、及び走査制御装置（不図示）等を備えている。これらは光学ハウジング２３１（図２２参照）の所定位置に組み付けられている。
結像光学系２は、カップリングレンズ６、開口素子７、及びシリンドリカルレンズ８を備える。走査光学系４は、ｆθレンズ１０及び長尺トロイダルレンズ１１を備える。同期検知部５は、同期スリット（光束制限手段）１２、同期ＰＤ（同期フォトダイオード：同期信号検出手段）１３を備える。なお、符号９は、ポリゴンミラー３を収容する不図示の防音ハウジングの窓に設けられた防音ガラスである。
まず、図１に基づいて本実施形態に係る光走査装置の構成の概要を説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。
光走査装置２０５は、半導体レーザー（光源）１、結像光学系２、ポリゴンミラー（光偏向器）３、走査光学系４、同期検知部５、及び走査制御装置（不図示）等を備えている。これらは光学ハウジング２３１（図２２参照）の所定位置に組み付けられている。
結像光学系２は、カップリングレンズ６、開口素子７、及びシリンドリカルレンズ８を備える。走査光学系４は、ｆθレンズ１０及び長尺トロイダルレンズ１１を備える。同期検知部５は、同期スリット（光束制限手段）１２、同期ＰＤ（同期フォトダイオード：同期信号検出手段）１３を備える。なお、符号９は、ポリゴンミラー３を収容する不図示の防音ハウジングの窓に設けられた防音ガラスである。
光源としての半導体レーザー１から放射された発散性の光束（光ビーム）は、結像光学系２のカップリングレンズ６において、以後の光学系に適した光束形態に変換される。カップリングレンズ６により変換された光束形態は、平行光束であることも、弱い発散性あるいは弱い集束性の光束であることもできる。
カップリングレンズ６から射出される光束は、開口素子７を通り、シリンドリカルレンズ８により副走査方向のみ集光した状態（主走査方向に長い線像の状態）で、防音ガラス９を通って、ポリゴンミラー３の偏向反射面に入射される。これは、走査光学系４により偏向面の面倒れを補正できるようにするためである。なお、「主走査方向」とは、ポリゴンミラー３の偏向反射面が不図示の感光体ドラム上のビームを走査する方向（図中のＹ方向）を、「副走査方向」はポリゴンミラー３の回転軸に平行な方向（図中のＺ方向）をそれぞれ表すものとする。
カップリングレンズ６から射出される光束は、開口素子７を通り、シリンドリカルレンズ８により副走査方向のみ集光した状態（主走査方向に長い線像の状態）で、防音ガラス９を通って、ポリゴンミラー３の偏向反射面に入射される。これは、走査光学系４により偏向面の面倒れを補正できるようにするためである。なお、「主走査方向」とは、ポリゴンミラー３の偏向反射面が不図示の感光体ドラム上のビームを走査する方向（図中のＹ方向）を、「副走査方向」はポリゴンミラー３の回転軸に平行な方向（図中のＺ方向）をそれぞれ表すものとする。
偏向反射面により反射された光束は、ポリゴンミラー３の等速回転（図１では反時計まわり）とともに等角速度的に偏向され、ｆθレンズ１０と長尺トロイダルレンズ１１を含んで構成される走査光学系４を透過し、被走査面を有する不図示の感光体ドラム（図２２、感光体２０３参照）に直接入射する。本実施形態では、折り返しミラー２１７（図２２参照）により光路を折り返されて、最終的に不図示の被走査面上（不図示の感光体ドラム上）に集光する。これにより、偏向光束は被走査面上に光スポットを形成し、被走査面の光走査を行う。
更に、主走査方向の画像領域外には被走査面上における書き込み開始位置を決めるための同期検知部５が設けられている。同期検知部５は、同期信号を取る同期ＰＤ１３と、同期ＰＤ１３における出力を常に安定させるために配置する同期スリット１２を有する。本図において同期ＰＤ１３は、主走査方向に関して画像領域を間に挟んで半導体レーザー１とは反対の側に位置する画像領域外に配置されている。
更に、主走査方向の画像領域外には被走査面上における書き込み開始位置を決めるための同期検知部５が設けられている。同期検知部５は、同期信号を取る同期ＰＤ１３と、同期ＰＤ１３における出力を常に安定させるために配置する同期スリット１２を有する。本図において同期ＰＤ１３は、主走査方向に関して画像領域を間に挟んで半導体レーザー１とは反対の側に位置する画像領域外に配置されている。
次に、同期信号の検出方法について説明する。
まず、光源が１つの発光部を有するＳｉｎｇｌｅ−ＬＤである場合の同期信号の検出方法について図２、及び図３に基づいて説明する。図２（ａ）は同期ＰＤからの同期信号と発光部におけるレーザー駆動信号とのタイミングチャートを示し、（ｂ）は理想的な走査ライン書き込み開始位置の模式図である。図３（ａ）は同期ＰＤにおける取得波形を示し、（ｄ）は同期ＰＤ出力が変動した場合の走査ライン書き込み開始位置ずれを示す模式図である。
図２（ａ）は、光源が１つの発光部を有するＳｉｎｇｌｅ−ＬＤである場合の同期信号とレーザー駆動信号とのタイミングチャートを示している。ポリゴンミラー３は等角速度で回転しているため、同期信号は一定時間ごとに出力され、各走査ラインに対応するレーザー駆動信号は、同期信号出力後から一定時間ｔ１の経過後に送られる。したがって、各走査ラインは図２（ｂ）に示すように、常に同位置から書き出されることになる。
まず、光源が１つの発光部を有するＳｉｎｇｌｅ−ＬＤである場合の同期信号の検出方法について図２、及び図３に基づいて説明する。図２（ａ）は同期ＰＤからの同期信号と発光部におけるレーザー駆動信号とのタイミングチャートを示し、（ｂ）は理想的な走査ライン書き込み開始位置の模式図である。図３（ａ）は同期ＰＤにおける取得波形を示し、（ｄ）は同期ＰＤ出力が変動した場合の走査ライン書き込み開始位置ずれを示す模式図である。
図２（ａ）は、光源が１つの発光部を有するＳｉｎｇｌｅ−ＬＤである場合の同期信号とレーザー駆動信号とのタイミングチャートを示している。ポリゴンミラー３は等角速度で回転しているため、同期信号は一定時間ごとに出力され、各走査ラインに対応するレーザー駆動信号は、同期信号出力後から一定時間ｔ１の経過後に送られる。したがって、各走査ラインは図２（ｂ）に示すように、常に同位置から書き出されることになる。
同期信号は図３（ａ）に示すように、同期ＰＤ１３の出力がある一定のスレッシュレベルＶ０（閾値）以上となる時間ｔ０後に出力される。この時点から一定時間ｔ１の経過後に各走査ラインに対応するレーザー駆動信号が半導体レーザー１に送られる。
ここで、ポリゴンミラー３の各偏向面の寸法ばらつき等に起因して、同期ＰＤ１３における出力にばらつきが生じると、同期ＰＤの出力の高低によって時間ｔ０が必ずしも一致せず、図３（ａ）に示すような時間Δｔのずれが生じてしまう。したがって、各走査ラインに対応するレーザー駆動信号にも時間Δｔのずれが生じることになり、結果として図３（ｂ）に示すように主走査方向に印字位置のずれ（Δｔ１〜Δｔ６）が生じる。
ここで、ポリゴンミラー３の各偏向面の寸法ばらつき等に起因して、同期ＰＤ１３における出力にばらつきが生じると、同期ＰＤの出力の高低によって時間ｔ０が必ずしも一致せず、図３（ａ）に示すような時間Δｔのずれが生じてしまう。したがって、各走査ラインに対応するレーザー駆動信号にも時間Δｔのずれが生じることになり、結果として図３（ｂ）に示すように主走査方向に印字位置のずれ（Δｔ１〜Δｔ６）が生じる。
次に、光源が２つの発光部を有する２ｃｈ-ＬＤＡである場合の同期信号の検出方法の一例について図４〜図６に基づいて説明する。
図４は、光源が２つの発光部を有する２ｃｈ-ＬＤＡの配置例を示す説明図である。図示する半導体レーザー１（光源）は、発光部１ａ（ｃｈ１）と、発光部１ｂ（ｃｈ２）の２つの発光部を有している。一般的に複数の発光部を有する光源は、所望の書込密度（例えば６００ｄｐｉ）を満足させるため、光束の進行方向（ここではＸ軸）を回転軸として、この軸周りに主走査方向（Ｙ軸）から所定の角度θだけ発光部を回転させた状態で取り付けられている。
図４は、光源が２つの発光部を有する２ｃｈ-ＬＤＡの配置例を示す説明図である。図示する半導体レーザー１（光源）は、発光部１ａ（ｃｈ１）と、発光部１ｂ（ｃｈ２）の２つの発光部を有している。一般的に複数の発光部を有する光源は、所望の書込密度（例えば６００ｄｐｉ）を満足させるため、光束の進行方向（ここではＸ軸）を回転軸として、この軸周りに主走査方向（Ｙ軸）から所定の角度θだけ発光部を回転させた状態で取り付けられている。
図５は、光源が２つの発光部を有する２ｃｈ-ＬＤＡである場合の同期信号とレーザー駆動信号とのタイミングチャートを示している。ポリゴンミラー３は等角速度で回転しているため、同期信号はｃｈ１とｃｈ２について一定時間ごとに出力され、ｃｈ１とｃｈ２の各走査ラインに対応するレーザー駆動信号は、ｃｈ１とｃｈ２における各同期信号出力後から夫々一定時間ｔ１の経過後に送られる。図５の例では、発光部１ｂ（ｃｈ２）から出射した光束が先に同期ＰＤ１３に入射し、一定時間Δｔｄ経過後に発光部１ａ（ｃｈ１）から出射した光束が同期ＰＤ１３に入射する。一定時間Δｔｄは、設計段階で設計者が知り得る情報である。この時、先に同期ＰＤ１３に入射する光束を先行ビーム、一定時間Δｔｄ経過後に同期ＰＤ１３に入射する光束を後行ビームと呼ぶこととする。
図４、図５では、光源が複数の発光部を有する場合であって、各発光部の発光に基づく同期信号を同期ＰＤにてそれぞれ取得して、各同期信号の検出タイミングに基づいて各発光部にレーザー駆動信号を発生させる例を示している。
図４、図５では、光源が複数の発光部を有する場合であって、各発光部の発光に基づく同期信号を同期ＰＤにてそれぞれ取得して、各同期信号の検出タイミングに基づいて各発光部にレーザー駆動信号を発生させる例を示している。
本発明では、図４、図５とは異なり、光源が複数の発光部を有する場合であっても、同期信号を発光部ごとには取得せず、任意の１の発光部の発光に基づいて取得した同期信号に基づいて各発光部のレーザー駆動信号を発生させることとしている。
ここで、仮に同期信号を取得する対象の発光部として先行ビームであるｃｈ２（発光部１ｂ）を選択した場合の同期信号の検出方法について、図６に基づいて説明する。図６は、光源が２つの発光部を有する２ｃｈ-ＬＤＡの場合であって、一方の発光部の発光に基づいて取得した同期信号とレーザー駆動信号のタイミングチャートである。
ここで、仮に同期信号を取得する対象の発光部として先行ビームであるｃｈ２（発光部１ｂ）を選択した場合の同期信号の検出方法について、図６に基づいて説明する。図６は、光源が２つの発光部を有する２ｃｈ-ＬＤＡの場合であって、一方の発光部の発光に基づいて取得した同期信号とレーザー駆動信号のタイミングチャートである。
ポリゴンミラー３は等角速度で回転しているため、同期信号はｃｈ１とｃｈ２について一定時間ごとに出力されるが、図６ではｃｈ２から出射した光束に関する同期信号のみを利用する。ｃｈ２の各走査ラインに対応するレーザー駆動信号は、ｃｈ２における同期信号出力後から一定時間ｔ１の経過後に送られる。他方、ｃｈ１から出射した光束は、ｃｈ２から出射した光束に対して一定時間Δｔｄ経過後に同期ＰＤ１３に入射することが、設計段階において予めわかっている。このため、ｃｈ１の各走査ラインに対応するレーザー駆動信号は、ｃｈ２における同期信号出力後から一定時間ｔ１＋Δｔｄの経過後に送られる。
図７は、光源が２つの発光部を有する２ｃｈ-ＬＤＡである場合の走査ライン書き込み開始位置を示す模式図であり、（ａ）は理想的な走査ライン書き込み開始位置を示し、（ｂ）は、同期出力ＰＤが変動した際の走査ライン書き込み開始位置ずれを示す模式図である。図６で説明したように、任意の１の発光部で取得した同期信号に基づいて各発光部のレーザー駆動信号を発生させるような構成としても、ｃｈ１とｃｈ２の各発光部に対応する各走査ラインは図７（ａ）に示すように、常に同位置から書き出されることになる。しかし、ポリゴンミラーの各偏向面によって、同期ＰＤ１３における出力にばらつきが生じると、結果として図７（ｂ）に示すように主走査方向に印字位置のずれ（Δｔ１〜Δｔ６）が生じる。
〔特徴的な構成〕
本発明の特徴的な構成について説明する。
本発明においては、ポリゴンミラーに入射する光ビームはポリゴンミラーの偏向反射面より小さく、且つ、ポリゴンミラーで偏向する光ビームは光束の一部が偏向反射面でケラレているが、被走査面を走査する範囲（画像を形成する範囲）は従来のアンダーフィルド光学系と同様である。なお、「ケラレる」とは入射光束の一部が、感光体上または同期検出部に到達しない現象である。
具体的な例を図８に示す。図８は、設計中央値における光走査装置の主走査断面におけるポリゴンミラー３への入射光束幅と、ポリゴンミラー３によって偏向反射され不図示の同期ＰＤ１３に向かう反射光束幅との関係を説明する図である。ポリゴンミラー３は、反射面の内接円直径がＤ、回転中心から反射面までの距離（以後、Ａ寸と呼ぶ）がＤ／２の位置に５面の反射面３ａ１〜３ａ５が形成された回転多面鏡である。ポリゴンミラー３に対し、入射光束は基準軸（図中のＸ方向）に対し入射角φ０で入射し、不図示の同期ＰＤ１３に向かう際には基準軸（図中のＸ方向）に対し反射角−ψ０（以後、同期画角と呼ぶ）で反射している。
本発明の特徴的な構成について説明する。
本発明においては、ポリゴンミラーに入射する光ビームはポリゴンミラーの偏向反射面より小さく、且つ、ポリゴンミラーで偏向する光ビームは光束の一部が偏向反射面でケラレているが、被走査面を走査する範囲（画像を形成する範囲）は従来のアンダーフィルド光学系と同様である。なお、「ケラレる」とは入射光束の一部が、感光体上または同期検出部に到達しない現象である。
具体的な例を図８に示す。図８は、設計中央値における光走査装置の主走査断面におけるポリゴンミラー３への入射光束幅と、ポリゴンミラー３によって偏向反射され不図示の同期ＰＤ１３に向かう反射光束幅との関係を説明する図である。ポリゴンミラー３は、反射面の内接円直径がＤ、回転中心から反射面までの距離（以後、Ａ寸と呼ぶ）がＤ／２の位置に５面の反射面３ａ１〜３ａ５が形成された回転多面鏡である。ポリゴンミラー３に対し、入射光束は基準軸（図中のＸ方向）に対し入射角φ０で入射し、不図示の同期ＰＤ１３に向かう際には基準軸（図中のＸ方向）に対し反射角−ψ０（以後、同期画角と呼ぶ）で反射している。
入射光束をポリゴンミラー３で偏向反射して不図示の同期ＰＤ１３に導く際、入射光束の一部の光束が反射面３ａ１からはみ出している。反射面３ａ１の縁より外側に入射した光束は、ポリゴンミラー３の別の反射面３ａ５で走査領域外に反射される。一例として、不図示の同期ＰＤ１３に向かう反射光束幅はケラレの影響で２．７ｍｍとなり、入射光束幅の２．８ｍｍよりも小さくなっている。
不図示の同期ＰＤ１３に向かう反射光束幅は、ポリゴンミラー３の回転軸の偏心、ポリゴンミラー３の各面毎のＡ寸ばらつきに起因する各偏向面の長手方向（又は周方向）の幅の変化、及び光走査装置を構成する任意の光学素子における組付誤差や形状誤差などによって変化し得る。
不図示の同期ＰＤ１３に向かう反射光束幅は、ポリゴンミラー３の回転軸の偏心、ポリゴンミラー３の各面毎のＡ寸ばらつきに起因する各偏向面の長手方向（又は周方向）の幅の変化、及び光走査装置を構成する任意の光学素子における組付誤差や形状誤差などによって変化し得る。
ケラレの具体的な変動例を図９〜図１１に示す。図９〜図１１は、ケラレの増減について説明する模式図である。
図９は、ポリゴンミラー３の各面のＡ寸ばらつきに起因する各偏向面３ａの長手方向の幅の変化によって、光束のケラレ量が変わる様子を示している。図９（ａ）は設計中央値を示す。図９では、（ｂ）に示すようにＡ寸が増加したときにケラレが増加して同期ＰＤに向かう光量が低下し、（ｃ）に示すように、Ａ寸が現象したときにケラレが減少して同期ＰＤに向かう光量が増大する。
図９は、ポリゴンミラー３の各面のＡ寸ばらつきに起因する各偏向面３ａの長手方向の幅の変化によって、光束のケラレ量が変わる様子を示している。図９（ａ）は設計中央値を示す。図９では、（ｂ）に示すようにＡ寸が増加したときにケラレが増加して同期ＰＤに向かう光量が低下し、（ｃ）に示すように、Ａ寸が現象したときにケラレが減少して同期ＰＤに向かう光量が増大する。
図１０は、ポリゴンミラー３よりも光源側に配置されている光学系の任意の１の光学素子における組付誤差や形状誤差などによって、光束のケラレ量が変わる様子を示している。図１０（ａ）は設計中央値を示す。図１０では、（ｂ）に示すように同期画角がψ０のまま入射光束の入射角φ１が設計中央値φ０よりも増加したときにケラレが減少して同期ＰＤに向かう光量が増大する。また、（ｃ）に示すように同期画角がψ０のまま入射光束が主走査方向（Ｙ軸方向）の正側に平行シフトしたときにケラレが増加して同期ＰＤに向かう光量が低下する。
図１１は、ポリゴンミラー３よりも同期ＰＤ側に配置されている光学系の任意の１の光学素子における組付誤差や形状誤差などによって、光束のケラレ量が変わる様子を示している。図１１（ａ）は設計中央値を示す。図１１では、（ｂ）に示すように入射光束の入射角がφ０のまま同期光束の同期画角ψ１が設計中央値ψ０よりも増加したときにケラレが増加して同期ＰＤに向かう光量が低下する。また、（ｃ）に示すように入射光束の入射角がφ０のまま同期光束の同期画角ψ２が設計中央値ψ０よりも増加したときにケラレが減少して同期ＰＤに向かう光量が増大する。
ここで、ポリゴンミラー３の各偏向面による同期ＰＤ１３の出力ばらつき（以後、「同一光走査装置内の同期ＰＤ１３の出力ばらつき」と呼ぶ）を抑制するためには、ポリゴンミラー３に関連する項目に着目して同期スリット１２を設計すれば足りる。しかし、同一光走査装置内の同期ＰＤ１３の出力ばらつきに加えて、異なる光走査装置間における同期ＰＤ１３の出力ばらつきも抑制するためには、ポリゴンミラー３に関連する項目だけではなく、光走査装置を構成する任意の光学素子における組付誤差や形状誤差の影響を加味して同期スリット１２を設計する必要がある。
同期スリット１２を設計するにあたり、本発明の発明者は、光走査装置を構成する任意の光学素子における組付誤差や形状誤差が生じた場合の同期ＰＤ１３に向かう光束の主走査方向の位置ずれに着目した。
同期スリット１２を設計するにあたり、本発明の発明者は、光走査装置を構成する任意の光学素子における組付誤差や形状誤差が生じた場合の同期ＰＤ１３に向かう光束の主走査方向の位置ずれに着目した。
図１２は、ポリゴンミラーのＡ寸変化と同期ＰＤに向かう光束の主走査方向の光束幅の変化を示す模式図である。図１２には、ポリゴンミラー３の各面のＡ寸ばらつきに起因する各偏向面の長手方向の幅の変化によって、光束がどのように同期ＰＤに到達するかを表している。以下、光源として２ｃｈ-ＬＤＡを用い、ｃｈ１で同期信号を取得することを想定した（図４参照）。尚、ｃｈ１はｃｈ２よりも先に同期ＰＤに到達する先行ビームであるとする。同期ＰＤに向かう光束は、主走査方向に関して平行光束であることが望ましく、以後、特に断りがなければ、同期ＰＤに向かう光束は、主走査方向に関して平行光束であるとする。
また、図８に示すようにポリゴンミラーのＡ寸は、光走査装置が想定どおりにできている設計中央値ではＤ／２である。Ａ寸が大きくなった場合はＤ／２＋ΔＤ、Ａ寸が小さくなった場合はＤ／２−ΔＤであるとする。ポリゴンミラーのＡ寸は、公差範囲を±３σとする正規分布を持ち、公差中央値が平均と一致しており、約９９．７％の確率でＤ／２±ΔＤの公差範囲内に収まると仮定する。
また、図８に示すようにポリゴンミラーのＡ寸は、光走査装置が想定どおりにできている設計中央値ではＤ／２である。Ａ寸が大きくなった場合はＤ／２＋ΔＤ、Ａ寸が小さくなった場合はＤ／２−ΔＤであるとする。ポリゴンミラーのＡ寸は、公差範囲を±３σとする正規分布を持ち、公差中央値が平均と一致しており、約９９．７％の確率でＤ／２±ΔＤの公差範囲内に収まると仮定する。
ここで、幾何光学的観点から光束を無数の光線の集まりとして捉え、主走査断面内における光束端部の光線に着目し、ポリゴンミラー３によるケラレが発生している側の光線を光線Ａ、もう一方の側の光線を光線Ｂとする。図９に示すようなＡ寸の変動が生じた場合、ポリゴンミラー３によるケラレが発生していない光線Ｂと、ポリゴンミラー３によるケラレが発生している側の光線Ａとでは、ケラレの有無の影響で主走査方向（図中のＹ’軸方向：光束に垂直な方向）における光線の位置ずれ量が異なることがわかった。図９（ａ）に示す設計中央値のポリゴンミラーから同期ＰＤに向かう光束幅は、図１２ではＡ０−Ｂ０にて示される。以下同様に、図９（ｂ）の場合の光束幅は図１２ではＡ１−Ｂ１、図９（ｃ）の場合の光束幅は図１２ではＡ２−Ｂ２である。図１２に示すように、光線Ａの位置ずれ量よりも光線Ｂの位置ずれ量の方が大きい。
図１３は、ポリゴンミラーのＡ寸変化のみに対応した同期スリットの例を示す図である。ポリゴンミラーのＡ寸ばらつきが光走査装置内で生じても、同期スリット１２通過後の光束の主走査方向の幅が常に一定となるようにするために、一例として図１３に示す同期スリット１２を配置した。同期スリット１２は、設計中央値における光束（Ａ０−Ｂ０）について、光線Ａ０と光線Ｂ０をそれぞれ基点として、図１２で示した光線Ａと光線Ｂの主走査方向の位置ずれ量に相当する量だけ遮光する構成となっている。この時、遮光量に相当する量は、光線Ａについては図中のＹ’方向の負側（−側、光線Ｂ側：Ａ０−Ａ２間）、光線Ｂについては図中のＹ’方向の正側（＋側、光線Ａ側：Ｂ０−Ｂ１間）の位置ずれ量である。同期スリット１２による遮光後に同期ＰＤに向かう光束は、Ａ２−Ｂ１にて示される。
図１２と図１３で示した考え方に基づいて、光走査装置を構成する任意の光学素子における組付誤差や形状誤差が生じても、同一の光走査装置内だけでなく異なる光走査装置間でも、常に同期ＰＤ１３の出力を安定させる同期スリット１２の設計方法について説明する。
まず、誤差伝播の法則について少し触れる。光学性能（ここでは、同期ＰＤに向かう光束の設計中央値に対する主走査方向の位置ずれ量）を決める２つのパラメータが、連続的な確率変数Ｐ、Ｑをとるとする。そして、各々の確率変数は、ばらつきσｐ、σｑの確率密度に支配されているとする。この時、光学性能の確率変数Ｚは、確率変数Ｐ、Ｑの関数として、ｚ＝ｆ（ｐ，ｑ）と表せる。確率変数Ｐ、Ｑに相関がなければ、誤差伝播の法則より
として、光学性能のばらつきσｚが求まる。ここで、式（１）の右辺第１項の平方根は、確率密度Ｐをとるパラメータによって得られる光学性能のばらつきσｘと見ることができる。同様に、式（１）の右辺第２項の平方根は、確率密度Ｑをとるパラメータによって得られる光学性能のばらつきσｙと見ることができる。従って、式（１）は、
と書き直せる。これは、光学性能の確率変数Ｚが、各々のパラメータの分布に従う光学性能の確率変数Ｘ、Ｙの和、すなわちＺ＝Ｘ+Ｙとして計算されることを意味する。
まず、誤差伝播の法則について少し触れる。光学性能（ここでは、同期ＰＤに向かう光束の設計中央値に対する主走査方向の位置ずれ量）を決める２つのパラメータが、連続的な確率変数Ｐ、Ｑをとるとする。そして、各々の確率変数は、ばらつきσｐ、σｑの確率密度に支配されているとする。この時、光学性能の確率変数Ｚは、確率変数Ｐ、Ｑの関数として、ｚ＝ｆ（ｐ，ｑ）と表せる。確率変数Ｐ、Ｑに相関がなければ、誤差伝播の法則より
として、光学性能のばらつきσｚが求まる。ここで、式（１）の右辺第１項の平方根は、確率密度Ｐをとるパラメータによって得られる光学性能のばらつきσｘと見ることができる。同様に、式（１）の右辺第２項の平方根は、確率密度Ｑをとるパラメータによって得られる光学性能のばらつきσｙと見ることができる。従って、式（１）は、
と書き直せる。これは、光学性能の確率変数Ｚが、各々のパラメータの分布に従う光学性能の確率変数Ｘ、Ｙの和、すなわちＺ＝Ｘ+Ｙとして計算されることを意味する。
一般に、光学性能を決めるパラメータがｎ個あって、各々のパラメータの分布に従う光学性能のばらつきσｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）で表される確率密度に支配されているとき、光学性能のばらつきσｚは
として計算してよい。すなわち、光学性能のばらつきは、各々のパラメータのばらつきσｊ（ｊ＝１，２，・・・，ｎ）から、それに対応する光学性能のばらつきσｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）を関数ｆによって求め、σｉの二乗和平方根として計算される。
として計算してよい。すなわち、光学性能のばらつきは、各々のパラメータのばらつきσｊ（ｊ＝１，２，・・・，ｎ）から、それに対応する光学性能のばらつきσｉ（ｉ＝１，２，・・・，ｎ）を関数ｆによって求め、σｉの二乗和平方根として計算される。
図１２と図１３で示した考え方に、誤差伝播の考え方を適用することで、光走査装置を構成する任意の光学素子における組付誤差や形状誤差が生じても、同一の光走査装置内だけでなく異なる光走査装置間でも、常に同期ＰＤ１３の出力を安定させる同期スリット１２を実現することができる。以下に、スリットの設計手順を説明する。
まず、光走査装置を構成する全ての光学素子について、組付誤差や形状誤差など想定され得る全ての公差（ばらつき）を列挙し、各公差を、公差Ｎｏ．１、公差Ｎｏ．２、公差Ｎｏ．３、・・・、公差Ｎｏ．（ｎ−１）、公差Ｎｏ．ｎとする（想定され得る全ての公差の数がｎ個であると仮定した）。尚、光走査装置を構成する全ての光学素子は、各公差について、公差範囲を±３σとする正規分布を持ち、公差中央値が平均と一致していると仮定すると、公差Ｎｏ．１〜公差Ｎｏ．ｎにおける任意の１の公差について公差変動が生じると、約９９．７％の確率で公差範囲内に収まる。
まず、光走査装置を構成する全ての光学素子について、組付誤差や形状誤差など想定され得る全ての公差（ばらつき）を列挙し、各公差を、公差Ｎｏ．１、公差Ｎｏ．２、公差Ｎｏ．３、・・・、公差Ｎｏ．（ｎ−１）、公差Ｎｏ．ｎとする（想定され得る全ての公差の数がｎ個であると仮定した）。尚、光走査装置を構成する全ての光学素子は、各公差について、公差範囲を±３σとする正規分布を持ち、公差中央値が平均と一致していると仮定すると、公差Ｎｏ．１〜公差Ｎｏ．ｎにおける任意の１の公差について公差変動が生じると、約９９．７％の確率で公差範囲内に収まる。
次に、各公差について公差変動が単独で生じた場合の設計中央値に対する光線Ａと光線Ｂの主走査方向の位置ずれ方向が、光線Ａについては主走査方向（Ｙ’軸）の負側（−側）、光線Ｂについては主走査方向（Ｙ’軸）の正側（＋側）となるように、各公差の符号を適切に設定する。各公差について公差変動が単独で生じた場合の設計中央値に対する光線Ａと光線Ｂの主走査方向の位置ずれ量は、例えば光線追跡シミュレーションソフトを用いることで見積もることができる。
そして、各公差におけるばらつきから、光線Ａと光線Ｂの主走査方向の位置ばらつきを求め、光線Ａと光線Ｂで主走査方向の位置ばらつきの二乗和平方根をとることで、同期ＰＤに向かう光束の主走査方向の位置ばらつきの最大値を主走査方向の正側と負側で求めることができる。同期ＰＤに向かう光束は、約９９．７％の確率で主走査方向の位置が公差範囲内に収まる。光線Ａ側と光線Ｂ側での主走査方向の位置ばらつきの最大値が、設計中央値における光束の光線Ａ（光線Ａ０）と光線Ｂ（光線Ｂ０）をそれぞれ基点とした時の同期スリット１２による遮光量（Ａ０−Ａｓ間、Ｂ０−Ｂｓ間：図１４参照）に相当する。
そして、各公差におけるばらつきから、光線Ａと光線Ｂの主走査方向の位置ばらつきを求め、光線Ａと光線Ｂで主走査方向の位置ばらつきの二乗和平方根をとることで、同期ＰＤに向かう光束の主走査方向の位置ばらつきの最大値を主走査方向の正側と負側で求めることができる。同期ＰＤに向かう光束は、約９９．７％の確率で主走査方向の位置が公差範囲内に収まる。光線Ａ側と光線Ｂ側での主走査方向の位置ばらつきの最大値が、設計中央値における光束の光線Ａ（光線Ａ０）と光線Ｂ（光線Ｂ０）をそれぞれ基点とした時の同期スリット１２による遮光量（Ａ０−Ａｓ間、Ｂ０−Ｂｓ間：図１４参照）に相当する。
同一の光走査装置内だけでなく異なる光走査装置間でも、常に同期ＰＤ１３の出力を安定させる同期スリット１２の一例を図１４〜図１７に示す。
図１４は、同期信号をｃｈ１でのみ取得することを前提にした同期スリット１２を示している。図中の遮光量Ａｓと遮光量Ｂｓは、各公差におけるばらつきから、光線Ａと光線Ｂの主走査方向の位置ばらつきを求め、光線Ａと光線Ｂで全公差に亘って計算した主走査方向の位置ばらつきの二乗和平方根の値である。このような同期スリット１２を配置すると、同期スリット１２を通過後の光束（Ａ３−Ｂ３）は、約９９．７％の確率で主走査方向の光束幅が一定となって同期ＰＤに到達する。つまり、同一の光走査装置内だけでなく異なる光走査装置間でも、常に同期ＰＤ１３の出力を安定させることができる。図示の例において同期スリット１２の開口中心Ｃｓは、主光線Ｃに対して主走査方向の正側（＋側）に約４０μｍ偏心して配置されている。ここで、主光線とは、光源（半導体レーザー１）と光偏向器（ポリゴンミラー３）との間に配置された開口素子７の主走査方向における中心を通る光線のことである（図１参照）。
図１４は、同期信号をｃｈ１でのみ取得することを前提にした同期スリット１２を示している。図中の遮光量Ａｓと遮光量Ｂｓは、各公差におけるばらつきから、光線Ａと光線Ｂの主走査方向の位置ばらつきを求め、光線Ａと光線Ｂで全公差に亘って計算した主走査方向の位置ばらつきの二乗和平方根の値である。このような同期スリット１２を配置すると、同期スリット１２を通過後の光束（Ａ３−Ｂ３）は、約９９．７％の確率で主走査方向の光束幅が一定となって同期ＰＤに到達する。つまり、同一の光走査装置内だけでなく異なる光走査装置間でも、常に同期ＰＤ１３の出力を安定させることができる。図示の例において同期スリット１２の開口中心Ｃｓは、主光線Ｃに対して主走査方向の正側（＋側）に約４０μｍ偏心して配置されている。ここで、主光線とは、光源（半導体レーザー１）と光偏向器（ポリゴンミラー３）との間に配置された開口素子７の主走査方向における中心を通る光線のことである（図１参照）。
図１５は、同期信号をｃｈ２でのみ取得することを前提にした同期スリット１２を示している。このような同期スリット１２を配置すると、同期スリット１２を通過後の光束（Ａ３−Ｂ３）は、約９９．７％の確率で主走査方向の光束幅が一定となって同期ＰＤに到達する。つまり、同一の光走査装置内だけでなく異なる光走査装置間でも、常に同期ＰＤ１３の出力を安定させることができる。図示の例において同期スリット１２の開口中心Ｃｓは、主光線Ｃに対して主走査方向の正側（＋側）に約１０μｍ偏心して配置されている。
図１６は、同期信号をｃｈ１またはｃｈ２のどちらでも取得できることを前提にした同期スリット１２を示している。図１６（ａ）は、ｃｈ１で同期信号を取得する場合を示し、図１６（ｂ）は、ｃｈ２で同期信号を取得する場合を示している。このような同期スリット１２を配置すると、図１４、及び図１５の場合に比べて同期ＰＤ１３の出力は低下するが、同期スリット１２を通過後の光束（Ａ３−Ｂ３）は、ｃｈ１とｃｈ２のどちらで同期信号を取得したとしても、約９９．７％の確率で主走査方向の光束幅が一定となって同期ＰＤ１３に到達する。つまり、同一の光走査装置内だけでなく異なる光走査装置間でも、常に同期ＰＤ１３の出力を安定させることができ、ｃｈ間の同期ＰＤ１３の出力のばらつきも抑制することができる。この時、同期スリット１２の開口中心Ｃｓは、ｃｈ１の主光線Ｃに対しては主走査方向の正側（＋側）に約１２０μｍ偏心して配置され（図１６（ａ））、ｃｈ２の主光線Ｃに対して主走査方向の負側（−側）に約４０μｍ偏心して配置されている（図１６（ｂ））。
最後に、従来の同期スリットと、本発明の同期スリット１２の違いについて、図１６（ａ）を用いて説明する。図１６（ａ）において、同期スリット１２通過後の光線Ａ３と主光線Ｃ（開口素子７の中心を通る光線）、及び同期スリット１２通過後の光線Ｂ３と主光線Ｃの主走査方向における位置の差分の絶対値を取ると、前者は０．９３１、後者は０．６９５となる。同期スリット１２通過後の光強度分布が主光線Ｃを中心として非対称である。
従来の同期スリットは、同期スリット１２通過後の光強度分布が主光線を中心として対称となるように決定していた。図示の例では、光線Ａ３と主光線Ｃの主走査方向における位置の差分の絶対値が、光線Ｂ３と主光線Ｃの主走査方向における位置の差分の絶対値：０．６９５と一致するように、図中の遮光量Ａｓを０．６４６としていたため、光束を不必要に遮光していた。
本発明の同期スリット１２は、開口中心Ｃｓが主光線Ｃに対して偏心しているため、従来の同期スリットのように不必要に光束を遮光することがない。また、同一の光走査装置内だけでなく異なる光走査装置間でも、常に同期ＰＤ１３の出力を安定させることができる。
従来の同期スリットは、同期スリット１２通過後の光強度分布が主光線を中心として対称となるように決定していた。図示の例では、光線Ａ３と主光線Ｃの主走査方向における位置の差分の絶対値が、光線Ｂ３と主光線Ｃの主走査方向における位置の差分の絶対値：０．６９５と一致するように、図中の遮光量Ａｓを０．６４６としていたため、光束を不必要に遮光していた。
本発明の同期スリット１２は、開口中心Ｃｓが主光線Ｃに対して偏心しているため、従来の同期スリットのように不必要に光束を遮光することがない。また、同一の光走査装置内だけでなく異なる光走査装置間でも、常に同期ＰＤ１３の出力を安定させることができる。
本発明の同期スリットとして図１４〜図１６を挙げたが、同期ＰＤ１３の出力が最大となるのは、ｃｈ１（先行ビーム）で同期信号を取得することを前提に設計した図１４の例である。この場合、同期スリット１２を通過後のｃｈ１から出射した光束（図１４中、Ａ３−Ｂ３）は、約９９．７％の確率で主走査方向の光束幅が一定となって同期ＰＤに到達する。しかし、同期スリット１２を通過後のｃｈ２から出射した光束は、主走査方向の光束幅が変化し得るため（図１４の光線Ｂ３の位置と、図１５の光線Ｂ３の位置参照）、同期ＰＤ１３における出力にばらつきが生じることとなる。
〔第二の実施形態〕
図１７は、本発明の第二の実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。本実施形態においては、ポリゴンミラー３と同期ＰＤ１３との間、より詳しくはｆθレンズ１０と同期ＰＤ１３との間に、光束を主走査方向に関して収束させる機能を有する収束光学系（以下、同期レンズ１４）を配置した点に特徴がある。
同期レンズ１４を配置すると、主走査方向に関して光束が同期ＰＤからはみ出すことを防ぎ、同期ＰＤの出力を向上させることができるため、ＳＮ比の低下に起因する同期ＰＤの検出精度の劣化を防ぐことができる。また、同期ＰＤの主走査方向幅を小さくすることが可能となり、同期ＰＤの応答性が向上する。
図１７は、本発明の第二の実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。本実施形態においては、ポリゴンミラー３と同期ＰＤ１３との間、より詳しくはｆθレンズ１０と同期ＰＤ１３との間に、光束を主走査方向に関して収束させる機能を有する収束光学系（以下、同期レンズ１４）を配置した点に特徴がある。
同期レンズ１４を配置すると、主走査方向に関して光束が同期ＰＤからはみ出すことを防ぎ、同期ＰＤの出力を向上させることができるため、ＳＮ比の低下に起因する同期ＰＤの検出精度の劣化を防ぐことができる。また、同期ＰＤの主走査方向幅を小さくすることが可能となり、同期ＰＤの応答性が向上する。
〔第三の実施形態〕
本発明の第三の実施形態に係る光走査装置について説明する。本実施形態においては、図１７に示した同期レンズ１４に面倒れ補正機能を持たせた点に特徴がある。図１８は、面倒れ補正について説明するための模式図である。図示するように同期レンズ１４は、ポリゴンミラー３の反射面３ａと同期ＰＤ１３の受光面とを光学的共役の関係にする光学系である。このため、光偏向器（ポリゴンミラー３）にある程度の面倒れが発生しても、同期ＰＤ１３の像点に光束を導くことが可能となり、面倒れによる同期ＰＤ１３の出力低下を抑制することができる。したがって、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
本発明の第三の実施形態に係る光走査装置について説明する。本実施形態においては、図１７に示した同期レンズ１４に面倒れ補正機能を持たせた点に特徴がある。図１８は、面倒れ補正について説明するための模式図である。図示するように同期レンズ１４は、ポリゴンミラー３の反射面３ａと同期ＰＤ１３の受光面とを光学的共役の関係にする光学系である。このため、光偏向器（ポリゴンミラー３）にある程度の面倒れが発生しても、同期ＰＤ１３の像点に光束を導くことが可能となり、面倒れによる同期ＰＤ１３の出力低下を抑制することができる。したがって、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
〔第四の実施形態〕
本発明の第四の実施形態に係る光走査装置について説明する。本実施形態においては、図１７に示した同期スリット１２が、ポリゴンミラー３と同期レンズ１４との間に配置されている点に特徴がある。図１９（ａ）、（ｂ）は、同期レンズを配置した場合における同期スリット通過前後の光束幅の様子を示す模式図である。同期スリット１２を同期レンズ１４に対して光源側（ポリゴンミラー３側）に配置した場合の同期スリット１２通過前後の光束の様子を図１９（ａ）に示し、同期スリット１２を同期レンズ１４に対して同期ＰＤ１３側に配置した場合の同期スリット１２通過前後の光束の様子を図１９（ｂ）に示す。
図１９（ａ）に示すように同期スリット１２を、同期レンズ１４よりもポリゴンミラー３側に配置することで、光束を所望の量だけ確実に遮光することが可能となるため、不必要に光束を遮ることによる同期ＰＤ１３の出力低下を未然に防ぐことができる。また、同期スリット１２自身の取り付けずれや形状誤差に起因する同期ＰＤの出力ばらつきを小さくすることができる。したがって、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
逆に、図１９（ｂ）に示すように同期スリット１２を同期レンズ１４よりも同期ＰＤ１３側に配置すると、同期レンズ１４が収束させた光束を同期スリット１２で遮光しなければならない。このため、同期スリット１２には高い加工精度と配置精度が求められるため、作業性が低下してしまう。
本発明の第四の実施形態に係る光走査装置について説明する。本実施形態においては、図１７に示した同期スリット１２が、ポリゴンミラー３と同期レンズ１４との間に配置されている点に特徴がある。図１９（ａ）、（ｂ）は、同期レンズを配置した場合における同期スリット通過前後の光束幅の様子を示す模式図である。同期スリット１２を同期レンズ１４に対して光源側（ポリゴンミラー３側）に配置した場合の同期スリット１２通過前後の光束の様子を図１９（ａ）に示し、同期スリット１２を同期レンズ１４に対して同期ＰＤ１３側に配置した場合の同期スリット１２通過前後の光束の様子を図１９（ｂ）に示す。
図１９（ａ）に示すように同期スリット１２を、同期レンズ１４よりもポリゴンミラー３側に配置することで、光束を所望の量だけ確実に遮光することが可能となるため、不必要に光束を遮ることによる同期ＰＤ１３の出力低下を未然に防ぐことができる。また、同期スリット１２自身の取り付けずれや形状誤差に起因する同期ＰＤの出力ばらつきを小さくすることができる。したがって、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
逆に、図１９（ｂ）に示すように同期スリット１２を同期レンズ１４よりも同期ＰＤ１３側に配置すると、同期レンズ１４が収束させた光束を同期スリット１２で遮光しなければならない。このため、同期スリット１２には高い加工精度と配置精度が求められるため、作業性が低下してしまう。
〔第五の実施形態〕
光走査装置２０５を構成する各光学素子は、光学ハウジング２３１の所定位置に組み付けられている（図２２参照）。本発明の第五の実施形態に係る光走査装置においては、同期スリット１２を光学ハウジングに一体化した点に特徴がある。同期スリット１２を光学ハウジングと一体に形成することで、同期スリット１２の組付精度の向上が期待できるため、同期スリット１２における組付誤差（ばらつき）の見積もり量を小さくすることが可能となる。したがって、同期スリット１２で光束を遮光する範囲を狭くすることができるため、同期ＰＤ１３の出力低下を抑制でき、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
光走査装置２０５を構成する各光学素子は、光学ハウジング２３１の所定位置に組み付けられている（図２２参照）。本発明の第五の実施形態に係る光走査装置においては、同期スリット１２を光学ハウジングに一体化した点に特徴がある。同期スリット１２を光学ハウジングと一体に形成することで、同期スリット１２の組付精度の向上が期待できるため、同期スリット１２における組付誤差（ばらつき）の見積もり量を小さくすることが可能となる。したがって、同期スリット１２で光束を遮光する範囲を狭くすることができるため、同期ＰＤ１３の出力低下を抑制でき、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
〔第六の実施形態〕
本発明の第六の実施形態に係る光走査装置においては、同期レンズ１４の焦点距離を、ｆθレンズ１０の焦点距離に比べて短くした点に特徴がある。同期レンズ１４の焦点距離を、ｆθレンズ１０の焦点距離に比べて短くすることで、同期ＰＤ１３上での走査速度が遅くなるため、同期ＰＤ１３が受光する光量を大きくすることが可能となり、同期ＰＤ１３の出力を向上させることができる。したがって、ＳＮ比が向上し同期信号検出精度を改善することができる。
本発明の第六の実施形態に係る光走査装置においては、同期レンズ１４の焦点距離を、ｆθレンズ１０の焦点距離に比べて短くした点に特徴がある。同期レンズ１４の焦点距離を、ｆθレンズ１０の焦点距離に比べて短くすることで、同期ＰＤ１３上での走査速度が遅くなるため、同期ＰＤ１３が受光する光量を大きくすることが可能となり、同期ＰＤ１３の出力を向上させることができる。したがって、ＳＮ比が向上し同期信号検出精度を改善することができる。
〔第七の実施形態〕
本発明の第七の実施形態に係る光走査装置においては、同期ＰＤ１３を主走査方向に関して、ポリゴンミラー３によって偏向された光束の画像形成領域よりも光源側（半導体レーザー１側）に配置した点に特徴がある。図２０は、本発明の第七の実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。図２１は、図２０に示す光走査装置において、ポリゴンミラーへの入射光束と同期ＰＤに向かう反射光束を示す模式図である。
図２０に示すように、同期ＰＤ１３を主走査方向に関して光源側の画像領域外に配置することで、図２１に示すように、光偏向器（ポリゴンミラー３）の反射面３ａ（３ａ１〜３ａ５）に対して、光束が鋭角に入射することが可能となる。このため、光走査装置を構成する任意の１の光学素子に組付誤差や形状誤差が生じても、主走査方向における光束の位置ずれ量を低減することができ、同期スリット１２の開口径を拡大することが可能となる。したがって、同期ＰＤ１３の出力低下を抑制することができるため、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
本発明の第七の実施形態に係る光走査装置においては、同期ＰＤ１３を主走査方向に関して、ポリゴンミラー３によって偏向された光束の画像形成領域よりも光源側（半導体レーザー１側）に配置した点に特徴がある。図２０は、本発明の第七の実施形態に係る光走査装置の概略構成図である。図２１は、図２０に示す光走査装置において、ポリゴンミラーへの入射光束と同期ＰＤに向かう反射光束を示す模式図である。
図２０に示すように、同期ＰＤ１３を主走査方向に関して光源側の画像領域外に配置することで、図２１に示すように、光偏向器（ポリゴンミラー３）の反射面３ａ（３ａ１〜３ａ５）に対して、光束が鋭角に入射することが可能となる。このため、光走査装置を構成する任意の１の光学素子に組付誤差や形状誤差が生じても、主走査方向における光束の位置ずれ量を低減することができ、同期スリット１２の開口径を拡大することが可能となる。したがって、同期ＰＤ１３の出力低下を抑制することができるため、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
〔画像形成装置の一例〕
次に、本発明に係る光走査装置を用いた画像形成装置の一実施の形態を説明する。図２２は、本発明の光走査装置を用いた画像形成装置の構成例を示す概略図である。本実施の形態は、本発明に係る光走査装置をタンデム型フルカラーレーザプリンタに適用した例である。以下に説明する画像形成装置は、本発明の光偏光器を適用可能な構成の一例であり、これに限定されるものではない。
次に、本発明に係る光走査装置を用いた画像形成装置の一実施の形態を説明する。図２２は、本発明の光走査装置を用いた画像形成装置の構成例を示す概略図である。本実施の形態は、本発明に係る光走査装置をタンデム型フルカラーレーザプリンタに適用した例である。以下に説明する画像形成装置は、本発明の光偏光器を適用可能な構成の一例であり、これに限定されるものではない。
画像形成装置２００内の下部側には水平方向に配設されて給紙カセット２０１から給紙される転写紙（図示せず）を搬送する搬送ベルト２０２が設けられている。搬送ベルト２０２上には、イエロー（Ｙ）用の感光体２０３Ｙ、マゼンタ（Ｍ）用の感光体２０３Ｍ、シアン（Ｃ）用の感光体２０３Ｃ及びブラック（Ｋ）用の感光体２０３Ｋが上流側から順に等間隔で配設されている。なお、以下、符号に添え字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを適宜付して各色を区別するものとする。
これらの感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ及び２０３Ｋは、全て同一径に形成されたもので、その周囲には、電子写真プロセスに従いプロセス部材が順に配設されている。
感光体２０３Ｙを例に採れば、帯電チャージャ２０４Ｙ、本発明に係る光走査装置２０５Ｙ、現像装置２０６Ｙ、転写チャージャ２０７Ｙ、クリーニング装置２０８Ｙ等が順に配設されている。これは、他の感光体２０３Ｍ、２０３Ｃ及び２０３Ｋに関しても同様である。
これらの感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ及び２０３Ｋは、全て同一径に形成されたもので、その周囲には、電子写真プロセスに従いプロセス部材が順に配設されている。
感光体２０３Ｙを例に採れば、帯電チャージャ２０４Ｙ、本発明に係る光走査装置２０５Ｙ、現像装置２０６Ｙ、転写チャージャ２０７Ｙ、クリーニング装置２０８Ｙ等が順に配設されている。これは、他の感光体２０３Ｍ、２０３Ｃ及び２０３Ｋに関しても同様である。
すなわち、本実施形態においては、感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ及び２０３Ｋの表面を色ごとに設定された被走査面とするものであり、各々に対して光走査装置２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋが１対１の対応関係で設けられている。但し、光走査装置２０５Ｙ，２０６Ｍを構成する走査光学系４ａは光走査装置２０５Ｙ，２０６Ｍにおいて共通に使用される。また、光走査装置２０５Ｋ，２０５Ｃを構成する走査光学系４ｂは光走査装置２０５Ｋ，２０５Ｃにおいて共通に使用される。各走査光学系４ａ、４ｂを透過した色毎の光束は、夫々折り返しミラー２１７Ｙ、２１７Ｍ、２１７Ｃ及び２１７Ｋにより光路を折り返されて、各感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋに集光する。なお、上記光走査装置２０５、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋを構成する各光学素子は、光学ハウジング２３１内に収容されている。
また、搬送ベルト２０２の周囲には、感光体２０３Ｙよりも上流側に位置させてレジストローラ２０９とベルト帯電チャージャ２１０とが設けられ、感光体２０３Ｋよりも下流側に位置させてベルト分離チャージャ２１１、除電チャージャ２１２、クリーニング装置２１３等が順に設けられている。また、ベルト分離チャージャ２１１よりも搬送方向下流側には定着装置２１４が設けられ、排紙ローラ２１６を介して排紙トレイ２１５と結ばれている。
上記構成において、例えば、フルカラーモード（複数色モード）時であれば、各感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ及び２０３Ｋに対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の各色の画像信号に基づき、各々の光走査装置２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ及び２０５Ｋによる光ビームの光走査によって静電潜像を形成する。これらの静電潜像は、各々の対応する色トナーで現像されてトナー像となり、搬送ベルト２０２上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に順次転写されることで重ね合わされる。各色のトナー像が重ね合わされた転写紙は、定着装置２１４によってフルカラー画像として転写紙に定着され、画像が定着した転写紙は排紙ローラ２１６によって排紙トレイ２１５に排出される。
前述の各実施形態に係る光走査装置を画像形成装置に備えることで、縦線揺らぎを抑制した高品位な画像再現性が確保できる画像形成装置を実現することができる。
上記構成において、例えば、フルカラーモード（複数色モード）時であれば、各感光体２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ及び２０３Ｋに対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ用の各色の画像信号に基づき、各々の光走査装置２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ及び２０５Ｋによる光ビームの光走査によって静電潜像を形成する。これらの静電潜像は、各々の対応する色トナーで現像されてトナー像となり、搬送ベルト２０２上に静電的に吸着されて搬送される転写紙上に順次転写されることで重ね合わされる。各色のトナー像が重ね合わされた転写紙は、定着装置２１４によってフルカラー画像として転写紙に定着され、画像が定着した転写紙は排紙ローラ２１６によって排紙トレイ２１５に排出される。
前述の各実施形態に係る光走査装置を画像形成装置に備えることで、縦線揺らぎを抑制した高品位な画像再現性が確保できる画像形成装置を実現することができる。
〔実施態様例とその効果〕
＜第一の実施態様＞
本態様は、少なくとも１つの発光部（１ａ、１ｂ・・・）を有する光源（半導体レーザー１）と、光源からの光束を偏向走査する光偏向器（ポリゴンミラー３）と、光偏向器によって偏向された光束を被走査面（感光体２０３）に導光する走査光学系４と、光偏向器により偏向された光束を検出して、被走査面上における光束の書き込み開始位置を決定する同期信号を出力する同期信号検出手段（同期ＰＤ）と、を備え、光偏向器によって同期信号検出手段に導かれる光束の一部が光偏向器によってケラレる光走査装置２０５であって、光源と光偏向器との間に配置され、光源から出射した光束の幅を規定する開口素子７と、光偏向器と同期信号検出手段との間の光路中に配置されると共に光偏向器によって偏向された光源の任意の発光部からの光束の少なくとも主走査方向の一部を遮光する光束制限手段（同期スリット１２）と、を備え、光束制限手段は、光束制限手段を通過した光束の主走査方向における光強度分布が開口素子を通過した光束の主光線Ｃに対して非対称となるように偏心配置されていることを特徴とする。
＜第一の実施態様＞
本態様は、少なくとも１つの発光部（１ａ、１ｂ・・・）を有する光源（半導体レーザー１）と、光源からの光束を偏向走査する光偏向器（ポリゴンミラー３）と、光偏向器によって偏向された光束を被走査面（感光体２０３）に導光する走査光学系４と、光偏向器により偏向された光束を検出して、被走査面上における光束の書き込み開始位置を決定する同期信号を出力する同期信号検出手段（同期ＰＤ）と、を備え、光偏向器によって同期信号検出手段に導かれる光束の一部が光偏向器によってケラレる光走査装置２０５であって、光源と光偏向器との間に配置され、光源から出射した光束の幅を規定する開口素子７と、光偏向器と同期信号検出手段との間の光路中に配置されると共に光偏向器によって偏向された光源の任意の発光部からの光束の少なくとも主走査方向の一部を遮光する光束制限手段（同期スリット１２）と、を備え、光束制限手段は、光束制限手段を通過した光束の主走査方向における光強度分布が開口素子を通過した光束の主光線Ｃに対して非対称となるように偏心配置されていることを特徴とする。
光源が複数の発光部（１ａ、１ｂ・・・）を有する場合、像面上（感光体表面上）で所望の書込密度を実現するために、光源は一般的に光束の進行方向を回転軸として、該軸周りに回転させた状態で取り付けられている（図４参照）。つまり、複数の発光部は主走査方向に関して離間している。
そのため、複数の発光部から出射した光束は、光走査装置を構成する任意の光学素子上で主走査方向に関して異なる位置を走査する。特許文献１のように従来は、複数の発光部で同期信号を取得することを想定していたため、異なる発光部から出射して同期信号検出手段に到達する各々の光束の主走査断面内における幅を、光束制限手段によって常に揃えることで、同期信号検出手段における出力を安定させた。同期信号検出手段における出力が安定すると、同期信号の検出タイミングも安定するため、同期信号の検出に伴って発生させる各走査ラインに対応するレーザー駆動信号の発生タイミングが一定となるため、主走査方向の印字位置ずれを抑制することができ、高品質な画像を提供することが可能となる。
異なる発光部から出射して同期信号検出手段に到達する各々の光束の主走査断面内における幅を、光束制限手段によって常に揃えるためには、光走査装置を構成する任意の光学素子の組付誤差や加工誤差などを考慮すると、主走査方向に関して光束制限手段が形成する開口径は十分小さくする必要がある。つまり、同期信号検出手段の出力は常に一定にはなるが、同期信号検出手段の出力の絶対値は大きく低下し、ＳＮ比の低下に起因して同期信号検出精度が劣化する。
そのため、複数の発光部から出射した光束は、光走査装置を構成する任意の光学素子上で主走査方向に関して異なる位置を走査する。特許文献１のように従来は、複数の発光部で同期信号を取得することを想定していたため、異なる発光部から出射して同期信号検出手段に到達する各々の光束の主走査断面内における幅を、光束制限手段によって常に揃えることで、同期信号検出手段における出力を安定させた。同期信号検出手段における出力が安定すると、同期信号の検出タイミングも安定するため、同期信号の検出に伴って発生させる各走査ラインに対応するレーザー駆動信号の発生タイミングが一定となるため、主走査方向の印字位置ずれを抑制することができ、高品質な画像を提供することが可能となる。
異なる発光部から出射して同期信号検出手段に到達する各々の光束の主走査断面内における幅を、光束制限手段によって常に揃えるためには、光走査装置を構成する任意の光学素子の組付誤差や加工誤差などを考慮すると、主走査方向に関して光束制限手段が形成する開口径は十分小さくする必要がある。つまり、同期信号検出手段の出力は常に一定にはなるが、同期信号検出手段の出力の絶対値は大きく低下し、ＳＮ比の低下に起因して同期信号検出精度が劣化する。
光源が複数の発光部から構成されている場合、同期信号は各発光部で取得する必要はなく、任意の１の発光部についてのみ取得すれば良い。以下、この理由を説明する。
仮に光源が２つの発光部１ａ、１ｂから構成される２ｃｈ−ＬＤＡであるとし、２つの発光部をｃｈ１、ｃｈ２と呼ぶこととする（図４）。先述のように、光源は一般的に光束の進行方向を回転軸として、該軸周りに回転させた状態で取り付けられているため、ｃｈ１とｃｈ２から出射した光束は、光偏向器によって同期信号検出手段に向けて偏向され、異なるタイミングで同期信号検出手段に到達する。ｃｈ２から出射した光束の方が、ｃｈ１から出射した光束よりも仮に早く同期信号検出手段に到達するとした場合、ｃｈ１はｃｈ２が到達してから時間Δｔｄ経過後に同期信号検出手段に到達する（図５）。この時、ｃｈ２から出射する光束を先行ビーム、ｃｈ１から出射する光束を後行ビームと呼ぶこととする。また、該時間Δｔｄは、設計段階で発明者が知り得る情報である。
仮に光源が２つの発光部１ａ、１ｂから構成される２ｃｈ−ＬＤＡであるとし、２つの発光部をｃｈ１、ｃｈ２と呼ぶこととする（図４）。先述のように、光源は一般的に光束の進行方向を回転軸として、該軸周りに回転させた状態で取り付けられているため、ｃｈ１とｃｈ２から出射した光束は、光偏向器によって同期信号検出手段に向けて偏向され、異なるタイミングで同期信号検出手段に到達する。ｃｈ２から出射した光束の方が、ｃｈ１から出射した光束よりも仮に早く同期信号検出手段に到達するとした場合、ｃｈ１はｃｈ２が到達してから時間Δｔｄ経過後に同期信号検出手段に到達する（図５）。この時、ｃｈ２から出射する光束を先行ビーム、ｃｈ１から出射する光束を後行ビームと呼ぶこととする。また、該時間Δｔｄは、設計段階で発明者が知り得る情報である。
ここで、同期信号を取得する対象の発光部として先行ビームであるｃｈ２を仮に選択する。
光偏向器であるポリゴンミラーは等角速度で回転しているため、同期信号はｃｈ２に関して一定時間ごとに出力される。同期信号は、同期信号検出手段の出力がある一定のスレッシュレベル（閾値）以上となる時間ｔ０後に出力される（図３（ａ））。この時点から一定時間ｔ１の経過後にｃｈ２が書き出す走査ラインに対応するレーザー駆動信号が送られる。
先述したように、ｃｈ１はｃｈ２が到達してから時間Δｔｄ経過後に同期信号検出手段に到達する事は予めわかっているため、ｃｈ２が書き出す走査ラインに対応するレーザー駆動信号が送られてから時間Δｔｄ経過後に、ｃｈ１が書き出す走査ラインに対応するレーザー駆動信号を送るようにすると、ｃｈ１で同期信号を取得しなくてもｃｈ２における同期信号の情報だけで、各走査ラインの書き込み開始タイミングを適切に設定することができる（図６、図７（ａ））。
光偏向器であるポリゴンミラーは等角速度で回転しているため、同期信号はｃｈ２に関して一定時間ごとに出力される。同期信号は、同期信号検出手段の出力がある一定のスレッシュレベル（閾値）以上となる時間ｔ０後に出力される（図３（ａ））。この時点から一定時間ｔ１の経過後にｃｈ２が書き出す走査ラインに対応するレーザー駆動信号が送られる。
先述したように、ｃｈ１はｃｈ２が到達してから時間Δｔｄ経過後に同期信号検出手段に到達する事は予めわかっているため、ｃｈ２が書き出す走査ラインに対応するレーザー駆動信号が送られてから時間Δｔｄ経過後に、ｃｈ１が書き出す走査ラインに対応するレーザー駆動信号を送るようにすると、ｃｈ１で同期信号を取得しなくてもｃｈ２における同期信号の情報だけで、各走査ラインの書き込み開始タイミングを適切に設定することができる（図６、図７（ａ））。
本発明の構成は、光偏向器で偏向されて同期信号検出手段に向かう光ビームは、光束の一部が偏向反射面３ａでケラレている（図８）。したがって、光偏向器の形状誤差等が原因で、各偏向面によって同期信号検出手段の出力にばらつきが生じる（同一光走査装置内の同期信号検出手段の出力ばらつき：図９）。また、光走査装置を構成する任意の光学素子について、組付誤差や形状誤差が生じると、異なる光走査装置間においても同期信号検出手段における同期信号検出手段の出力ばらつきが生じる（図１０、図１１）。
そこで本発明では、光偏向器と同期信号検出手段との間に光束制限手段を設け、任意の１の発光部（１ａ又は１ｂ）から出射した光束の光束制限手段通過後の光強度分布が主光線Ｃを中心として非対称となるように、光束制限手段を主光線に関して偏心配置させることで、同期信号検出手段における出力低下を抑制させつつ、同一の光走査装置内の同期信号検出手段の出力ばらつきに加えて、異なる光走査装置間の同期信号検出手段の出力ばらつきも抑制させた（図１４〜図１６）。尚、本発明では、半光源と光偏向器との間に配置された開口素子の主走査方向における中心を通る光線を主光線と定義する。
このように、異なる光走査装置間の同期ＰＤの出力ばらつきも抑制できると、縦線揺らぎ（走査ラインの書き込み開始位置ずれ）に起因する画像劣化を抑制できることに加え、光走査装置ごとにスレッシュレベル（閾値）を設定する手間を省くことができる。
そこで本発明では、光偏向器と同期信号検出手段との間に光束制限手段を設け、任意の１の発光部（１ａ又は１ｂ）から出射した光束の光束制限手段通過後の光強度分布が主光線Ｃを中心として非対称となるように、光束制限手段を主光線に関して偏心配置させることで、同期信号検出手段における出力低下を抑制させつつ、同一の光走査装置内の同期信号検出手段の出力ばらつきに加えて、異なる光走査装置間の同期信号検出手段の出力ばらつきも抑制させた（図１４〜図１６）。尚、本発明では、半光源と光偏向器との間に配置された開口素子の主走査方向における中心を通る光線を主光線と定義する。
このように、異なる光走査装置間の同期ＰＤの出力ばらつきも抑制できると、縦線揺らぎ（走査ラインの書き込み開始位置ずれ）に起因する画像劣化を抑制できることに加え、光走査装置ごとにスレッシュレベル（閾値）を設定する手間を省くことができる。
＜第二の実施態様＞
本実施態様に係る光走査装置２０５は、光束制限手段（同期スリット１２）は、光源（半導体レーザー１）から選択された１の発光部（１ａ又は１ｂ）からの光束についてのみ、主走査断面内における光束幅を常に揃える機能を有することを特徴とする。
なお、「光束幅を常に揃える」とは、交差範囲内に収まることである。
光束制限手段は、各光源における任意の１の発光部から出射して同期信号検出手段（同期ＰＤ１３）に向かう光束についてのみ主走査断面内における幅を常に揃える機能を有することで、光束制限手段が形成する開口部の開口径を不必要に小さくすることを防ぎ、同期信号検出手段における出力を常に一定にしつつ、同期信号検出手段における出力低下を抑制した。
本実施態様に係る光走査装置２０５は、光束制限手段（同期スリット１２）は、光源（半導体レーザー１）から選択された１の発光部（１ａ又は１ｂ）からの光束についてのみ、主走査断面内における光束幅を常に揃える機能を有することを特徴とする。
なお、「光束幅を常に揃える」とは、交差範囲内に収まることである。
光束制限手段は、各光源における任意の１の発光部から出射して同期信号検出手段（同期ＰＤ１３）に向かう光束についてのみ主走査断面内における幅を常に揃える機能を有することで、光束制限手段が形成する開口部の開口径を不必要に小さくすることを防ぎ、同期信号検出手段における出力を常に一定にしつつ、同期信号検出手段における出力低下を抑制した。
ここで、光束制限手段は、任意の１の発光部について適正化されているため、光源が複数の発光部を有する場合、複数の発光部のうち任意の１の発光部とは別の発光部から出射して同期信号検出手段に向かう光束の光束制限手段通過後の主走査断面内における幅は、光走査装置を構成する任意の光学素子の組付誤差や加工誤差などを考慮すると、任意の１の発光部から出射した光束制限手段通過後の光束の主走査断面における幅と常に等しくなるとは限らない。したがって、光束制限手段は異なる発光部から出射した各光束の各々の幅を常に揃える機能を有さないため、本実施態様は特許文献１の構成とは異なるものである。
＜第三の実施態様＞
本実施態様に係る光走査装置２０５は、光偏向器（ポリゴンミラー３）と同期信号検出手段（同期ＰＤ１３）との間に、光偏向器によって偏向された光束を主走査方向に収束させる収束光学系（同期レンズ１４）を配置したことを特徴とする。
光偏向器と同期信号検出手段との間に光束を主走査方向に関して収束させる光学系を配置することで、主走査方向に関して光束が同期信号検出手段からはみ出すことを防ぎ、同期信号検出手段の出力を向上させることができる。ＳＮ比の低下に起因する同期ＰＤの検出精度の劣化を防ぐことができる。
また、同期信号検出手段の主走査方向幅を小さくすることが可能となり、同期信号検出手段の応答性が向上する。
本実施態様に係る光走査装置２０５は、光偏向器（ポリゴンミラー３）と同期信号検出手段（同期ＰＤ１３）との間に、光偏向器によって偏向された光束を主走査方向に収束させる収束光学系（同期レンズ１４）を配置したことを特徴とする。
光偏向器と同期信号検出手段との間に光束を主走査方向に関して収束させる光学系を配置することで、主走査方向に関して光束が同期信号検出手段からはみ出すことを防ぎ、同期信号検出手段の出力を向上させることができる。ＳＮ比の低下に起因する同期ＰＤの検出精度の劣化を防ぐことができる。
また、同期信号検出手段の主走査方向幅を小さくすることが可能となり、同期信号検出手段の応答性が向上する。
＜第四の実施態様＞
本実施態様に係る光走査装置２０５において、収束光学系（同期レンズ１４）は、光偏向器（ポリゴンミラー３）の偏向面３ａと同期信号検出手段（同期ＰＤ１３）とを光学的共役な関係にすることを特徴とする。即ち、収束光学系は光偏向器の面倒れ補正機能を有する。
収束光学系に面倒れ補正機能を持たせることで、光偏向器にある程度の面倒れが発生しても、同期信号検出手段に光束を導くことが可能となり、面倒れによる同期信号検出手段の出力低下を抑制することができる。したがって、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
本実施態様に係る光走査装置２０５において、収束光学系（同期レンズ１４）は、光偏向器（ポリゴンミラー３）の偏向面３ａと同期信号検出手段（同期ＰＤ１３）とを光学的共役な関係にすることを特徴とする。即ち、収束光学系は光偏向器の面倒れ補正機能を有する。
収束光学系に面倒れ補正機能を持たせることで、光偏向器にある程度の面倒れが発生しても、同期信号検出手段に光束を導くことが可能となり、面倒れによる同期信号検出手段の出力低下を抑制することができる。したがって、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
＜第五の実施態様＞
本実施態様に係る光走査装置２０５において光束制限手段（同期スリット１２）は、収束光学系（同期レンズ１４）よりも光偏向器側（ポリゴンミラー３側）に配置されていることを特徴とする。
光束制限手段を、収束光学系と光偏向器との間に配置することで、光束を所望の量だけ確実に遮光することが可能となるため、不必要に光束を遮ることによる同期信号検出手段（同期ＰＤ１３）の出力低下を未然に防ぐことができる。また、光束制限手段自身の取り付けずれや形状誤差に起因する同期信号検出手段の出力ばらつきを小さくすることができる。したがって、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
本実施態様に係る光走査装置２０５において光束制限手段（同期スリット１２）は、収束光学系（同期レンズ１４）よりも光偏向器側（ポリゴンミラー３側）に配置されていることを特徴とする。
光束制限手段を、収束光学系と光偏向器との間に配置することで、光束を所望の量だけ確実に遮光することが可能となるため、不必要に光束を遮ることによる同期信号検出手段（同期ＰＤ１３）の出力低下を未然に防ぐことができる。また、光束制限手段自身の取り付けずれや形状誤差に起因する同期信号検出手段の出力ばらつきを小さくすることができる。したがって、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
＜第六の実施態様＞
本実施態様に係る光走査装置２０５において収束光学系（同期レンズ１４）の主走査方向における焦点距離は、走査光学系４の主走査方向における焦点距離に比べて短いことを特徴とする。
収束光学系の焦点距離を、走査光学系４（を構成するｆθレンズ１０）の焦点距離に比べて短くすることで、同期信号検出手段（同期ＰＤ１３）上での走査速度が遅くなるため、同期信号検出手段が受光する光量を大きくすることが可能となり、同期信号検出手段の出力を向上させることができる。したがって、ＳＮ比が向上し、同期信号検出精度を改善することができる。
本実施態様に係る光走査装置２０５において収束光学系（同期レンズ１４）の主走査方向における焦点距離は、走査光学系４の主走査方向における焦点距離に比べて短いことを特徴とする。
収束光学系の焦点距離を、走査光学系４（を構成するｆθレンズ１０）の焦点距離に比べて短くすることで、同期信号検出手段（同期ＰＤ１３）上での走査速度が遅くなるため、同期信号検出手段が受光する光量を大きくすることが可能となり、同期信号検出手段の出力を向上させることができる。したがって、ＳＮ比が向上し、同期信号検出精度を改善することができる。
＜第七の実施態様＞
本実施態様に係る光走査装置２０５は、光源（半導体レーザー１）、結像光学系２、光偏向器（ポリゴンミラー３）、走査光学系４、及び同期信号検出手段（同期ＰＤ１３）を収容する光学ハウジング２３１を備え、光束制限手段（同期スリット１２）は、光学ハウジングに一体化されていることを特徴とする。
光束制限手段を光学ハウジングと一体に形成することで、光束制限手段の組付精度の向上が期待できるため、光束制限手段における組付ずれの見積もり量を小さくすることが可能となる。したがって、光束制限手段で光束を遮光する範囲を狭くすることができるため、同期ＰＤの出力低下を抑制でき、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
本実施態様に係る光走査装置２０５は、光源（半導体レーザー１）、結像光学系２、光偏向器（ポリゴンミラー３）、走査光学系４、及び同期信号検出手段（同期ＰＤ１３）を収容する光学ハウジング２３１を備え、光束制限手段（同期スリット１２）は、光学ハウジングに一体化されていることを特徴とする。
光束制限手段を光学ハウジングと一体に形成することで、光束制限手段の組付精度の向上が期待できるため、光束制限手段における組付ずれの見積もり量を小さくすることが可能となる。したがって、光束制限手段で光束を遮光する範囲を狭くすることができるため、同期ＰＤの出力低下を抑制でき、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
＜第八の実施態様＞
本実施態様に係る光走査装置２０５において同期信号検出手段（同期ＰＤ１３）は、光偏向器（ポリゴンミラー３）によって偏向された光束の画像形成領域よりも光源（半導体レーザー１）側に配置されていることを特徴とする。
同期信号検出手段を主走査方向に関して光源側に配置することで、光偏向器の反射偏向面に対して、光束が鋭角に入射することが可能となる。このため、光走査装置を構成する任意の１の光学素子の組付誤差や形状誤差が生じても、主走査方向における光束のシフト量を低減することができ、光束制限手段（同期スリット１２）が形成する開口部の開口径を大きくとることが可能となる。したがって、同期信号検出手段の出力低下を抑制することができる。したがって、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
本実施態様に係る光走査装置２０５において同期信号検出手段（同期ＰＤ１３）は、光偏向器（ポリゴンミラー３）によって偏向された光束の画像形成領域よりも光源（半導体レーザー１）側に配置されていることを特徴とする。
同期信号検出手段を主走査方向に関して光源側に配置することで、光偏向器の反射偏向面に対して、光束が鋭角に入射することが可能となる。このため、光走査装置を構成する任意の１の光学素子の組付誤差や形状誤差が生じても、主走査方向における光束のシフト量を低減することができ、光束制限手段（同期スリット１２）が形成する開口部の開口径を大きくとることが可能となる。したがって、同期信号検出手段の出力低下を抑制することができる。したがって、ＳＮ比の低下に起因する同期信号検出精度の劣化を防ぐことができる。
＜第九の実施態様＞
本実施態様は、上記各実施態様に係る光走査装置２０５を備えたことを特徴とする画像形成装置２００である。
各実施態様に係る光走査装置を画像形成装置に搭載することで、縦線揺らぎ（走査ラインの書き込み開始位置ずれ）に起因する画像劣化を抑制し、高品質な画像の形成を実現できる。
本実施態様は、上記各実施態様に係る光走査装置２０５を備えたことを特徴とする画像形成装置２００である。
各実施態様に係る光走査装置を画像形成装置に搭載することで、縦線揺らぎ（走査ラインの書き込み開始位置ずれ）に起因する画像劣化を抑制し、高品質な画像の形成を実現できる。
１…半導体レーザー（光源）、１ａ、１ｂ…発光部、２…結像光学系、３…ポリゴンミラー（光偏向器）、３ａ、３ａ１〜３ａ５…反射面、４、４ａ、４ｂ…走査光学系、５…同期検知部、６…カップリングレンズ、７…開口素子、８…シリンドリカルレンズ、９…防音ガラス、１０…ｆθレンズ、１１…長尺トロイダルレンズ、１２…同期スリット（光束制限手段）、１３…同期ＰＤ（同期信号検出手段）、１４…同期レンズ（収束光学系）、２００…画像形成装置、２０１…給紙カセット、２０２…搬送ベルト、２０３…感光体、２０４…帯電チャージャ、２０５…光走査装置、２０６…現像装置、２０７…転写チャージャ、２０８…クリーニング装置、２０９…レジストローラ、２１０…ベルト帯電チャージャ、２１１…ベルト分離チャージャ、２１２…除電チャージャ、２１３…クリーニング装置、２１４…定着装置、２１５…排紙トレイ、２１６…排紙ローラ、２１７…折り返しミラー、２３１…光学ハウジング
Claims (8)
- 少なくとも１つの発光部を有する光源と、
前記光源からの光束を偏向走査する光偏向器と、
前記光偏向器によって偏向された光束を被走査面に導光する走査光学系と、
前記光偏向器により偏向された光束を検出して、前記被走査面上における前記光束の書き込み開始位置を決定する同期信号を出力する同期信号検出手段と、を備え、
前記光偏向器によって偏向されて前記同期信号検出手段に導かれる光束の一部が、前記光偏向器によってケラレる光走査装置であって、
前記光源と前記光偏向器との間に配置され、前記光源から出射した光束の幅を規定する開口素子と、
前記光偏向器と前記同期信号検出手段との間の光路中に配置されると共に前記光偏向器によって偏向された前記光源の任意の発光部からの光束の少なくとも主走査方向の一部を遮光する光束制限手段と、を備え、
前記光偏向器によって偏向されて前記同期信号検出手段に導かれる光線であって、前記光偏向器の回転軸に対して直交する断面における光束端部の光線のうち、前記光偏向器によりケラレが発生している側の光線を光線Ａ、もう一方の側の光線を光線Ｂと定義した場合に、
前記光束制限手段は、前記光走査装置を構成する全ての光学素子の各公差におけるばらつきから、前記光線Ａと前記光線Ｂについて前記主走査方向の位置ばらつきを夫々求め、前記光線Ａと前記光線Ｂの前記主走査方向の位置ばらつきの二乗和平方根を夫々とることにより求められる前記光線Ａ側と前記光線Ｂ側の前記主走査方向の位置ばらつきの夫々の最大値が、設計中央値における光束の光線Ａと光線Ｂをそれぞれ基点とした時の前記光束制限手段による遮光量に相当するように構成されており、
前記光束制限手段は、該光束制限手段を通過した光束の主走査方向における光強度分布が前記開口素子を通過した光束の主光線に対して非対称となるように偏心配置されていることを特徴とする光走査装置。 - 前記光偏向器と前記同期信号検出手段との間に、前記光偏向器によって偏向された光束を主走査方向に収束させる収束光学系を配置したことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
- 前記収束光学系は、前記光偏向器の偏向面と前記同期信号検出手段とを光学的共役な関係にすることを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
- 前記光束制限手段は、前記収束光学系よりも前記光偏向器側に配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の光走査装置。
- 前記収束光学系の主走査方向における焦点距離は、前記走査光学系の主走査方向における焦点距離に比べて短いことを特徴とする請求項２乃至４の何れか１項に記載の光走査装置。
- 前記光源、結像光学系、前記光偏向器、前記走査光学系、及び前記同期信号検出手段を収容する光学ハウジングを備え、
前記光束制限手段は、前記光学ハウジングに一体化されていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の光走査装置。 - 前記同期信号検出手段は、前記光偏向器によって偏向された光束の画像形成領域よりも光源側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載の光走査装置。
- 請求項１乃至７の何れか一項に記載の光走査装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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