JP6477222B2 - 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、被走査面を光によって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。

電子写真方式の画像記録では、レーザを用いた画像形成装置が広く用いられている。一般的に、この画像形成装置は、感光性を有するドラム表面をレーザ光で走査し、該ドラムの表面に潜像を形成するための光走査装置を備えている。

上記光走査装置は、光源、光偏向器、及び走査光学系などを有している。光源から射出されたレーザ光は、光偏向器で偏向された後、走査光学系を介してドラムに導光される。

また、光走査装置は、ドラム表面に画像情報を書き込む際の書き込み開始タイミングを決定するため、書き込み開始前の光を同期光として受光する同期検知手段を備えている。

例えば、特許文献１には、光源と、開口部材と、回転多面鏡と、走査光学系と、回転多面鏡で反射された光束が入射される受光器とを備え、回転多面鏡の回転軸に直交する平面に正射影したとき、回転多面鏡に入射する光束の幅は、回転多面鏡の１つの反射面の幅よりも小さく、開口部材の開口の副走査方向に対応する方向に関する大きさが、主走査方向に対応する方向に関して、中央部よりも両端部で小さく、回転多面鏡の回転軸に直交する平面に正射影したとき、受光器に向かう光束の幅は、回転多面鏡に入射する光束の幅よりも小さい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には、受光器の出力のばらつき抑制という観点において改良の余地があった。

本発明は、少なくとも１つの発光部を有する光源と、複数の反射面を有し、前記光源から射出された光を偏向する光偏向器と、前記光偏向器で偏向された光を被走査面に導光する走査光学系と、前記被走査面の走査開始タイミングを決定するために前記光偏向器で偏向された光を受光する同期検知手段と、前記光偏向器と前記同期検知手段との間に配置され、前記同期検知手段に向かう光を制限する光制限手段とを備え、前記光源からの光は、前記光偏向器で一部がけられた残りが前記光制限手段に向かい、前記光制限手段は、前記同期検知手段に向かう光の進行方向に直交する面内において、主走査方向に関して前記けられが生じている側に向かって、副走査方向における遮光範囲が大きくなる部分を有している光走査装置である。

本発明の光走査装置によれば、同期検知手段の出力のばらつきを抑制することができる。

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図（その１）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図（その２）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図（その３）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図（その４）である。 走査領域における走査開始位置及び走査終了位置を説明するための図である。 偏向器前光学系と光偏向器との位置関係を説明するための図である。 光偏向器に入射する光の幅ｄｉｎを説明するための図（その１）である。 光偏向器に入射する光の幅ｄｉｎを説明するための図（その２）である。 回転多面鏡の内接円を説明するための図である。 同期検知信号と光源駆動信号との関係を説明するための図である。 同期検知と書き込み開始位置との関係を説明するための図である。 同期検知センサの出力波形を説明するための図である。 同期検知センサの出力波形のばらつきを説明するための図である。 同期検知センサの出力波形にばらつきがあるときの書き込み開始位置を説明するための図である。 光偏向器で偏向された光が、同期検知センサに向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とを説明するための図である。 光偏向器で偏向された光が、像高が−１６３.５ｍｍの位置（感光体ドラムの走査領域における走査開始位置）に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とを説明するための図である。 光偏向器で偏向された光が、像高が−１５０ｍｍの位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とを説明するための図である。 光偏向器で偏向された光が、像高が０ｍｍの位置（感光体ドラムの走査領域の中央位置）に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とを説明するための図である。 光偏向器で偏向された光が、像高が＋１５０ｍｍの位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とを説明するための図である。 光偏向器で偏向された光が、像高が＋１６３.５ｍｍの位置（感光体ドラムの走査領域における走査終了位置）に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とを説明するための図である。 偏向反射面に対してＳ偏光で光が入射する場合と、偏向反射面に対しＳ偏光成分よりもＰ偏光成分が強い光が入射する場合とについて、光偏向器で「けられ」がないときの像高と光量との関係を説明するための図である。 偏向反射面に対してＳ偏光で光が入射する場合の、被走査面での光量分布を説明するための図である。 偏向反射面に対しＳ偏光成分よりもＰ偏光成分が強い光が入射する場合の、被走査面での光量分布を説明するための図である。 光源が１つの発光部から構成されるシングルＬＤを有する場合に、該光源から射出され、光制限部材に入射する光を説明するための図（その１）である。 光源が１つの発光部から構成されるシングルＬＤを有する場合に、該光源から射出され、光制限部材に入射する光を説明するための図（その２）である。 光源が２つの発光部から構成される２ｃｈ−ＬＤアレイを有する場合に、該光源から射出され、光制限部材に入射する光を説明するための図（その１）である。 光源が２つの発光部から構成される２ｃｈ−ＬＤアレイを有する場合に、該光源から射出され、光制限部材に入射する光を説明するための図（その２）である。 開口板の開口部を説明するための図である。 仮想面１及び仮想面２を説明するための図（その１）である。 仮想面１及び仮想面２を説明するための図（その２）である。 光源からＳ偏光が射出される場合の、開口板に入射する光の断面強度分布を説明するための図である。 光源からＳ偏光が射出される場合の、開口板の開口部を通過する光の光強度分布を説明するための図である。 光源が光の射出方向を回転軸として角度γだけ回転している場合の、開口板に入射する光の断面強度分布、及び開口板の開口部を通過する光の光強度分布を説明するための図である。 光源が光の射出方向を回転軸として角度γだけ回転している場合の、仮想面１上における光の断面強度分布、光偏向器で「けられ」る領域、及び同期光の光強度分布を説明するための図である。 図３５の一部を拡大した図である。 光源が光の射出方向を回転軸として角度γだけ回転している場合の、仮想面２上における光の断面強度分布、及び光偏向器で「けられ」る領域を説明するための図である。 従来の光制限部材の一例を説明するための図である。 本実施形態における光制限部材の一例を説明するための図である。 図４０（Ａ）〜図４０（Ｃ）は、それぞれ同期光制限位置での光の位置ずれを説明するための図である。 図４１（Ａ）〜図４１（Ｃ）は、それぞれ同期光制限位置での光の幅の変化を説明するための図である。 同期光制限位置において、主走査対応方向の位置ずれが発生しない場合の、光の断面強度分布を説明するための図である。 同期光制限位置において、最大の位置ずれ（＝０．５４ｍｍ）が＋ｙ方向に発生した場合の、光の断面強度分布を説明するための図である。 同期光制限位置において、最大の位置ずれ（＝０．５４ｍｍ）が−ｙ方向に発生した場合の、光の断面強度分布を説明するための図である。 同期光制限位置において主走査対応方向の位置ずれが発生しない場合の、光の断面強度分布と、該光と従来の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、−ｙ方向に最大位置ずれが生じている場合の、光の断面強度分布と、該光と従来の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、＋ｙ方向に最大位置ずれが生じている場合の、光の断面強度分布と、該光と従来の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、光の位置が、＋ｙ方向に０．３０ｍｍずれている場合の、該光の断面強度分布と、該光と従来の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 従来の光制限部材が用いられたときの同期検知センサの受光量を説明するための図である。 同期光制限位置において主走査対応方向の位置ずれが発生しない場合の、光の断面強度分布と、該光と本実施形態の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、−ｙ方向に最大位置ずれが生じている場合の、光の断面強度分布と、該光と本実施形態の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、＋ｙ方向に最大位置ずれが生じている場合の、光の断面強度分布と、該光と本実施形態の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 本実施形態の光制限部材が用いられたときの同期検知センサの受光量を説明するための図である。 本実施形態の光制限部材の変形例を説明するための図である。 同期光制限位置において主走査対応方向の位置ずれが発生しない場合の、光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、−ｙ方向に最大位置ずれが生じている場合の、光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、＋ｙ方向に最大位置ずれが生じている場合の、光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、光の位置が、−ｙ方向に０．０６ｍｍずれている場合の、該光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、−Ｚ方向に最大位置ずれが生じている場合の、光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、＋Ｚ方向に最大位置ずれが生じている場合の、光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、光の位置が、−Ｚ方向に０．０４ｍｍずれている場合の、該光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、−ｙ方向に最大位置ずれが生じ、かつ、＋Ｚ方向に最大位置ずれが生じている場合の、光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、−ｙ方向に最大位置ずれが生じ、かつ、−Ｚ方向に最大位置ずれが生じている場合の、光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、−ｙ方向に最大位置ずれが生じ、かつ、−Ｚ方向に０．０４ｍｍずれが生じている場合の、光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、＋ｙ方向に最大位置ずれが生じ、かつ、＋Ｚ方向に最大位置ずれが生じている場合の、光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、＋ｙ方向に最大位置ずれが生じ、かつ、−Ｚ方向に最大位置ずれが生じている場合の、光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、＋ｙ方向に最大位置ずれが生じ、かつ、−Ｚ方向に０．０４ｍｍずれが生じている場合の、光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、光の位置が、−ｙ方向に０．０６ｍｍずれが生じ、かつ、＋Ｚ方向に最大位置ずれが生じている場合の、該光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、光の位置が、−ｙ方向に０．０６ｍｍずれが生じ、かつ、−Ｚ方向に最大位置ずれが生じている場合の、該光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 同期光制限位置において、光の位置が、−ｙ方向に０．０６ｍｍずれが生じ、かつ、−Ｚ方向に０．０４ｍｍずれが生じている場合の、該光の断面強度分布と、該光と変形例の光制限部材の相対位置関係とを説明するための図である。 変形例の光制限部材が用いられたときの同期検知センサの受光量を説明するための図である。 図７２（Ａ）〜図７２（Ｃ）は、それぞれ変形例の光制限部材の配置状態（姿勢）と遮光量との関係を説明するための図である。 同期光学系を説明するための図である。 同期光学系の面倒れ補正機能を説明するための図である。 図７５（Ａ）は、同期光学系が光制限部材と同期検知センサとの間に配置されている場合を説明するための図であり、図７５（Ｂ）は、同期光学系が第１走査レンズと光制限部材との間に配置されている場合を説明するための図である。 同期検知センサが、主走査方向に関して、走査領域に対して光源側の位置に設けられている場合を説明するための図である。 図７６において、光偏向器で偏向された光が、同期検知センサに向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とを説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図５３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）を重ね合わせて多色のカラー画像を形成するタンデム方式のカラープリンタであり、４つの感光体ドラム（Ｋ１、Ｃ１、Ｍ１、Ｙ１）、４つのドラム帯電装置（Ｋ２、Ｃ２、Ｍ２、Ｙ２）、４つの現像装置（Ｋ４、Ｃ４、Ｍ４、Ｙ４）、４つのドラムクリーニング装置（Ｋ５、Ｃ５、Ｍ５、Ｙ５）、４つの転写装置（Ｋ６、Ｃ６、Ｍ６、Ｙ６）、光走査装置２０１０、ベルト帯電装置２０３０、ベルト分離装置２０３１、ベルト除電装置２０３２、搬送ベルト２０４０、ベルトクリーニング装置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、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置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、通信制御装置２０８０を介して受信した上位装置からの多色の画像情報を光走査装置２０１０に通知する。

感光体ドラムＫ１、ドラム帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、ドラムクリーニング装置Ｋ５、及び転写装置Ｋ６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を構成する。

感光体ドラムＣ１、ドラム帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、ドラムクリーニング装置Ｃ５、及び転写装置Ｃ６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を構成する。

感光体ドラムＭ１、ドラム帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、ドラムクリーニング装置Ｍ５、及び転写装置Ｍ６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を構成する。

感光体ドラムＹ１、ドラム帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、ドラムクリーニング装置Ｙ５、及び転写装置Ｙ６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。各感光体ドラムは、図１における面内で矢印方向に回転する。

各ドラム帯電装置は、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、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報（ブラック画像情報、マゼンタ画像情報、シアン画像情報、イエロー画像情報）に基づいて、色毎に変調された光を、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、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。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。また、各感光体ドラムがそれぞれ像担持体である。そこで、以下では、各感光体ドラムの表面を被走査面あるいは像面ともいう。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。

ところで、各感光体ドラムにおいて、光によって走査される領域は「走査領域」と呼ばれ、該走査領域のなかで画像情報が書き込まれる領域は、「有効走査領域」、「画像形成領域」、「有効画像領域」などと呼ばれている。また、各感光体ドラムにおける回転軸に平行な方向は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラムの回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。

現像装置Ｋ４は、感光体ドラムＫ１の表面に形成された潜像にブラックのトナーを付着させて顕像化させる。

現像装置Ｃ４は、感光体ドラムＣ１の表面に形成された潜像にシアンのトナーを付着させて顕像化させる。

現像装置Ｍ４は、感光体ドラムＭ１の表面に形成された潜像にマゼンタのトナーを付着させて顕像化させる。

現像装置Ｙ４は、感光体ドラムＹ１の表面に形成された潜像にイエローのトナーを付着させて顕像化させる。

各現像装置によってトナーが付着した像（以下では、便宜上「トナー画像」ともいう）は、感光体ドラムの回転に伴って対応する転写装置の方向に移動する。

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搬送ベルト２０４０に向けて送り出す。

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、対応する転写装置によって搬送ベルト２０４０上の記録紙に順次転写され、重ね合わされてカラー画像となる。そして、この記録紙は、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に定着される。この記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイに送られ、排紙トレイ上に順次積み重ねられる。

各ドラムクリーニング装置は、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。

ベルト帯電装置２０３０は、搬送ベルト２０４０の表面を帯電させる。これにより、記録紙が搬送ベルト２０４０の表面に静電吸着される。

ベルト分離装置２０３１は、搬送ベルト２０４０上に静電吸着されている記録紙の吸着を解除する。

ベルト除電装置２０３２は、搬送ベルト２０４０の表面を除電する。

ベルトクリーニング装置２０４２は、搬送ベルト２０４０の表面に付着している異物を除去する。

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〜図５に示されるように、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、光偏向器２１０４、４つの第１走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、８枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）、４つの第２走査レンズ（２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ）、４枚の防塵ガラス（２１０９ａ、２１０９ｂ、２１０９ｃ、２１０９ｄ）、光制限部材２１１４、同期検知センサ２１１５、防音ガラス２１２０、及び不図示の走査制御装置などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング２３００の所定位置に組み付けられている。

なお、本明細書では、ＸＹＺ３次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向（回転軸方向）に沿った方向をＹ軸方向、光偏向器２１０４における回転多面鏡の回転軸に沿った方向をＺ軸方向として説明する。また、以下では、便宜上、各光学部材において、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。

４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）は、４つの感光体ドラム（Ｋ１、Ｃ１、Ｍ１、Ｙ１）に個別に対応している。ここでは、光源２２００ａは感光体ドラムＫ１に対応し、光源２２００ｂは感光体ドラムＣ１に対応し、光源２２００ｃは感光体ドラムＭ１に対応し、光源２２００ｄは感光体ドラムＹ１に対応している。

そして、光源２２００ａから射出される光を「光Ｌａ」ともいい、光源２２００ｂから射出される光を「光Ｌｂ」ともいう。また、光源２２００ｃから射出される光を「光Ｌｃ」ともいい、光源２２００ｄから射出される光を「光Ｌｄ」ともいう。各光源からは、発散性の光が射出される。

光源と光偏向器２１０４との間に配置されている光学系は「偏向器前光学系」と呼ばれている。

カップリングレンズ２２０１ａ、開口板２２０２ａ、及びシリンドリカルレンズ２２０４ａは、光Ｌａに対する偏向器前光学系である。

カップリングレンズ２２０１ｂ、開口板２２０２ｂ、及びシリンドリカルレンズ２２０４ｂは、光Ｌｂに対する偏向器前光学系である。

カップリングレンズ２２０１ｃ、開口板２２０２ｃ、及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃは、光Ｌｃに対する偏向器前光学系である。

カップリングレンズ２２０１ｄ、開口板２２０２ｄ、及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄは、光Ｌｄに対する偏向器前光学系である。

各カップリングレンズは、対応する光源から射出された光を以後の光学系に適した形態に変換する。カップリングレンズにより変換された形態は、平行光であったり、弱い発散性あるいは弱い集束性の光であったりする。

各開口板は、開口部を有し、対応するカップリングレンズを介した光を整形する。各シリンドリカルレンズは、対応する開口板の開口部を通過した光をＺ軸方向に関して集光する。各シリンドリカルレンズを介した光は、光偏向器２１０４に向かう。

光偏向器２１０４は、２段構造の回転多面鏡を有している。各回転多面鏡には７面の鏡面がそれぞれ形成されており、以下では、各鏡面を「偏向反射面」ともいう。そして、１段目（下段）の回転多面鏡では、シリンドリカルレンズ２２０４ａを介した光Ｌａ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｃを介した光Ｌｃがそれぞれ偏向され、２段目（上段）の回転多面鏡では、シリンドリカルレンズ２２０４ｂを介した光Ｌｂ及びシリンドリカルレンズ２２０４ｄを介した光Ｌｄがそれぞれ偏向されるように配置されている。

ここでは、光Ｌａ及び光Ｌｂは光偏向器２１０４の−Ｘ側に偏向され、光Ｌｃ及び光Ｌｄは光偏向器２１０４の＋Ｘ側に偏向される。また、各回転多面鏡は、図２における面内で矢印方向に回転する。

光偏向器２１０４は、防音のために密閉容器内に収容されている。この密閉容器は、各シリンドリカルレンズからの光、及び光偏向器２１０４で偏向された光が通過する窓を有し、該窓は防音ガラス２１２０で覆われている。

光偏向器２１０４と感光体ドラムとの間に配置されている光学系は「走査光学系」と呼ばれている。

第１走査レンズ２１０５ａ、折り返しミラー２１０６ａ、折り返しミラー２１０７ａ、及び第２走査レンズ２１０８ａは、光Ｌａに対する走査光学系である。

第１走査レンズ２１０５ｂ、折り返しミラー２１０６ｂ、折り返しミラー２１０７ｂ、及び第２走査レンズ２１０８ｂは、光Ｌｂに対する走査光学系である。

第１走査レンズ２１０５ｃ、折り返しミラー２１０６ｃ、折り返しミラー２１０７ｃ、及び第２走査レンズ２１０８ｃは、光Ｌｃに対する走査光学系である。

第１走査レンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６ｄ、折り返しミラー２１０７ｄ、及び第２走査レンズ２１０８ｄは、光Ｌｄに対する走査光学系である。

各第１走査レンズはｆθレンズであり、各第２走査レンズは長尺トロイダルレンズである。各走査光学系における第１走査レンズと第２走査レンズとから構成される光学系は「走査結像光学系」とも呼ばれている。なお、走査結像光学系は、１つのレンズで構成することもできる。

本実施形態では、光源からの光をシリンドリカルレンズにより副走査対応方向のみ集光した状態、すなわち主走査対応方向に長い線像の状態で、光偏向器２１０４に入射させている。これは、偏向反射面の面倒れを走査結像光学系により補正できるようにするためである。

光偏向器２１０４で偏向された光Ｌａは、第１走査レンズ２１０５ａ、折り返しミラー２１０６ａ、折り返しミラー２１０７ａ、第２走査レンズ２１０８ａ、及び防塵ガラス２１０９ａを介して、感光体ドラムＫ１に照射され、光スポットが形成される。

光偏向器２１０４で偏向された光Ｌｂは、第１走査レンズ２１０５ｂ、折り返しミラー２１０６ｂ、折り返しミラー２１０７ｂ、第２走査レンズ２１０８ｂ、及び防塵ガラス２１０９ｂを介して、感光体ドラムＣ１に照射され、光スポットが形成される。

光偏向器２１０４で偏向された光Ｌｃは、第１走査レンズ２１０５ｃ、折り返しミラー２１０６ｃ、折り返しミラー２１０７ｃ、第２走査レンズ２１０８ｃ、及び防塵ガラス２１０９ｃを介して、感光体ドラムＭ１に照射され、光スポットが形成される。

光偏向器２１０４で偏向された光Ｌｄは、第１走査レンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６ｄ、折り返しミラー２１０７ｄ、第２走査レンズ２１０８ｄ、及び防塵ガラス２１０９ｄを介して、感光体ドラムＹ１に照射され、光スポットが形成される。

各感光体ドラム上の光スポットは、回転多面鏡の回転に伴って該感光体ドラムの長手方向（主走査方向）に移動する。感光体ドラム２０３０ａ及び感光体ドラム２０３０ｂでは、−Ｙ方向に光走査が行われ、感光体ドラム２０３０ｃ及び感光体ドラム２０３０ｄでは、＋Ｙ方向に光走査が行われる（図６参照）。ここでは、主走査方向に関する走査領域の大きさは３２７ｍｍである。すなわち、該走査領域の像高は、−１６３.５ｍｍ〜＋１６３.５ｍｍである。

感光体ドラムの走査領域における走査開始位置は、主走査方向に関する該走査領域の一側端部であり、感光体ドラムの走査領域における走査終了位置は、主走査方向に関する該走査領域の他側端部である。以下では、主走査方向に関して、走査領域の中央部を「中央像高」ともいい、走査領域の両端部を「周辺像高」ともいう。

ここで、図７に示されるように、回転多面鏡の回転軸に直交する面（ここでは、ＸＹ面）において、回転多面鏡の回転中心を通り、Ｘ軸に平行な軸を「基準軸」とする。また、ＸＹ面において、各偏光器前光学系の光軸と上記基準軸とのなす角をθｉｎと表記する。さらに、図８及び図９に示されるように、ＸＹ面に正射影したときの、光偏向器２１０４に入射する光の幅をｄｉｎと表記する。ここでは、ｄｉｎ＝３.５ｍｍである。

そして、回転多面鏡に内接する円（図１０参照）の直径をＤとする。ここでは、Ｄ＝１３ｍｍである。そこで、ＸＹ面に正射影すると、光偏向器２１０４に入射する光の幅ｄｉｎは、偏向反射面の長さｄｒ（図１０参照）より小さい。また、７つの偏向反射面を区別する必要があるときは、反時計まわりに面１、面２、面３、面４、面５、面６、面７とする。さらに、回転多面鏡における回転中心から偏向反射面までの距離であるＤ／２を「Ａ寸」ともいう。

同期検知センサ２１１５は、光偏向器２１０４で偏向された光Ｌｄであって、走査開始前の光の光路上に配置されている。ここでは、光偏向器２１０４から同期検知センサ２１１５に向かう方向をｘ軸方向とし、該ｘ軸方向及びＺ軸方向のいずれにも直交する方向をｙ軸方向とする。該ｙ軸方向は、同期検知センサ２１１５における主走査対応方向である。

光制限部材２１１４は、光偏向器２１０４と同期検知センサ２１１５との間に配置され、同期検知センサ２１１５に向かう光の一部を制限する。この光制限部材２１１４の詳細については後述する。なお、以下では、便宜上、ｘ軸方向に関する光制限部材２１１４の配置位置を「同期光制限位置」ともいう。

同期検知センサ２１１５は、受光光量に応じた信号を走査制御装置に出力する。以下では、同期検知センサ２１１５から出力される信号を「同期検知信号」ともいう。また、光偏向器２１０４で偏向され、同期検知センサ２１１５に向かう光を「同期光」ともいう。

走査制御装置は、同期検知センサ２１１５からの同期検知信号に基づいて、４つの感光体ドラムでの書き込み開始タイミングを決定する。

図１１には、光源が１つの発光部からなるシングルＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を有する場合の、同期検知信号と光源駆動信号のタイミングチャートが示されている。回転多面鏡は等角速度で回転しているため、同期検知信号は一定時間ごとにローレベルからハイレベルに変化する。走査制御装置は、同期検知信号の立ち上がりタイミングから一定時間ｔ１の経過後に、書き込み情報に応じた光源駆動信号を出力する。

そこで、各走査ラインでは、一例として図１２に示されるように、主走査対応方向に関して常に同じ位置から書き込みが開始されることになる。

ここでは、走査制御装置は、一例として図１３に示されるように、同期検知信号の信号レベルがある一定の閾値ｖ０以上のときに同期光を受光しているとみなす。そこで、走査制御装置は、同期検知信号の信号レベルが閾値ｖ０になるタイミングを、同期検知信号の立ち上がりタイミングと判断する。なお、以下では、走査制御装置が同期検知信号の立ち上がりを検知することを「同期検知」ともいう。

ところで、同期検知センサ２１１５が同期光を受光したときの出力波形が異なると、一例として図１４に示されるように、同期検知信号の立ち上がりタイミングが異なることになる。そこで、例えば、走査ライン毎に同期検知信号の立ち上がりタイミングが異なると、走査ライン毎に同期検知のタイミングが異なり、一例として図１５に示されるように、走査ライン毎に書き込みが開始される主走査対応方向に関する位置が異なることとなる。すなわち、主走査対応方向に関して印字位置のずれが生じる。このような走査線の書き出し位置のずれは「縦線揺らぎ」とも呼ばれ、出力画像の劣化を招くおそれがある。

次に、光源２２００ｄから射出され、光偏向器２１０４に入射する光と、光偏向器２１０４で偏向された光について図１６〜図２０を用いて説明する。ここでは、回転多面鏡の面１で反射された光が、同期検知センサ２１１５及び対応する感光体ドラムの走査領域に向かうものとする。

図１６には、光偏向器２１０４で偏向された光が、同期検知センサ２１１５に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光（同期光）とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光の全てが回転多面鏡の面１で反射されるのではなく、光偏向器２１０４に入射する光は面１及び面２で反射されるように設定されている。そこで、回転多面鏡の面１で反射されて、同期検知センサ２１１５に向かう光（同期光）の幅ｄｏｕｔは、光偏向器２１０４に入射する光の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光の一部が「けられ」ることとなる。ここでは、ｄｉｎ＝３.５ｍｍであり、ｄｏｕｔ＝２.６４ｍｍである。

このとき、回転多面鏡の面１で反射された光の進行方向と基準軸とのなす角をψ０とする。このψ０は、「同期角度」とも呼ばれている。なお、この明細書では、同期検知センサが＋Ｙ側に配置されている場合（反射光（同期光）の進行方向が＋Ｙ側の場合）を「ψ０」と表記し、同期検知センサが−Ｙ側に配置されている場合（反射光（同期光）の進行方向が−Ｙ側の場合）を「−ψ０」と表記している。

図１７には、光偏向器２１０４で偏向された光が、対応する感光体ドラムにおける像高が−１６３.５ｍｍの位置（すなわち、対応する感光体ドラムの走査領域における走査開始位置）に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光の全てが回転多面鏡の面１で反射されるのではなく、光偏向器２１０４に入射する光は面１及び面２で反射されるように設定されている。そこで、回転多面鏡の面１で反射されて、対応する感光体ドラムの走査開始位置に向かう光の幅ｄｏｕｔは、光偏向器２１０４に入射する光の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光の一部が「けられ」ることとなる。ここでは、ｄｉｎ＝３.５ｍｍであり、ｄｏｕｔ＝３．１７ｍｍである。

このとき、回転多面鏡の面１で反射された光の進行方向と基準軸とのなす角をθｓとする。

図１８には、光偏向器２１０４で偏向された光が、対応する感光体ドラムにおける像高が−１５０ｍｍの位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光の全てが回転多面鏡の面１で反射されるように設定されている。そこで、回転多面鏡の面１で反射されて、対応する感光体ドラムにおける像高が−１５０ｍｍの位置に向かう光の幅ｄｏｕｔは、光偏向器２１０４に入射する光の幅ｄｉｎと同じである。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光の「けられ」はない。

図１９には、光偏向器２１０４で偏向された光が、対応する感光体ドラムにおける像高が０ｍｍの位置（すなわち、対応する感光体ドラムの走査領域の中央位置）に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光の全てが回転多面鏡の面１で反射されるように設定されている。そこで、回転多面鏡の面１で反射されて、対応する感光体ドラムの走査領域の中央位置に向かう光の幅ｄｏｕｔは、光偏向器２１０４に入射する光の幅ｄｉｎと同じである。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光の「けられ」はない。

図２０には、光偏向器２１０４で偏向された光が、対応する感光体ドラムにおける像高が＋１５０ｍｍの位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光の全てが回転多面鏡の面１で反射されるように設定されている。そこで、回転多面鏡の面１で反射されて、対応する感光体ドラムにおける像高が＋１５０ｍｍの位置に向かう光の幅ｄｏｕｔは、光偏向器２１０４に入射する光の幅ｄｉｎと同じである。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光の「けられ」はない。

図２１には、光偏向器２１０４で偏向された光が、対応する感光体ドラムにおける像高が＋１６３.５ｍｍの位置（すなわち、対応する感光体ドラムの走査領域における走査終了位置）に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光の全てが回転多面鏡の面１で反射されるのではなく、光偏向器２１０４に入射する光は面１及び面７で反射されるように設定されている。そこで、回転多面鏡の面１で反射されて、対応する感光体ドラムの走査終了位置に向かう光の幅ｄｏｕｔは、光偏向器２１０４に入射する光の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光の一部が「けられ」ることとなる。ここでは、ｄｉｎ＝３.５ｍｍであり、ｄｏｕｔ＝３．１３ｍｍである。

このとき、回転多面鏡の面１で反射された光の進行方向と基準軸とのなす角をθeとする。「θｓ＋θｅ」は、いわゆる走査画角に対応する角度である。また、θｓ及びθｅは、「走査半画角」とも呼ばれている。

このように、本実施形態では、光偏向器２１０４で偏向された光が、同期検知センサ２１１５に向かうタイミング、対応する感光体ドラムにおける像高が−１６３.５ｍｍの位置から−１５０ｍｍ未満の位置の範囲に向かうタイミング、及び対応する感光体ドラムにおける像高が＋１５０ｍｍを超える位置から＋１６３.５ｍｍの位置の範囲に向かうタイミングでは、入射光の一部が光偏向器２１０４で「けられ」、対応する感光体ドラムにおける像高が−１５０ｍｍの位置から＋１５０ｍｍの位置の範囲に向かうタイミングでは、入射光は光偏向器２１０４で「けられ」ないように設定されている。

ところで、回転多面鏡に光を入射させる方式として、アンダーフィルドタイプとオーバーフィルドタイプとがある。以下では、便宜上、アンダーフィルドタイプを「ＵＦタイプ」、オーバーフィルドタイプを「ＯＦタイプ」ともいう。

ＵＦタイプでは、主走査対応方向に関して、偏向反射面の長さよりも入射光の幅が小さい（例えば、特開２００５−９２１２９号公報参照）。この場合、入射光のすべてが感光体ドラムに導光される。

ＯＦタイプでは、主走査対応方向に関して、偏向反射面の長さよりも入射光の幅が大きい（例えば、特開平１０−２０６７７８号公報、特開２００３−２７９８７７号公報参照）。この場合、入射光における周辺の光は感光体ドラムに導光されない。

従来のＵＦタイプの光走査装置では、画像形成の高速化や画素密度の高密度化に対応するには、主走査対応方向に関して、偏向反射面の長さを大きくする必要があるため、回転多面鏡における面数を少なくするか、回転多面鏡における内接円を大きくする必要があった。

しかしながら、上記面数を少なくすると、回転多面鏡の回転数を大きくしなければならないという不都合があった。一方、上記内接円を大きくすると、回転多面鏡の風損が増加し、消費電力が増加するという不都合があった。

また、従来のＯＦタイプの光走査装置では、画像形成の高速化や画素密度の高密度化に対応するには、１０面以上の回転多面鏡を用いる必要があるため、走査画角が小さくなり、光走査装置の大型化を招くという不都合があった。また、光の周辺部が使用されないため、光利用効率が低いという不都合もあった。

本実施形態における光走査装置２０１０では、従来のＵＦタイプの光走査装置よりも、回転多面鏡を小型化することができるとともに、従来のＯＦタイプの光走査装置よりも、走査画角を大きくすることができる。

以下では、本実施形態における光走査装置２０１０のように、回転多面鏡で反射された光が走査領域の中央部に向かうタイミングでは、回転多面鏡に入射する光の全てを一の偏向反射面で反射させ、回転多面鏡で反射された光が走査領域の両端部のうちの少なくとも一方の端部に向かうタイミングでは、回転多面鏡に入射する光を複数の偏向反射面で反射させるようなタイプを、「走査端ＯＦタイプ」ともいう。

なお、光源２２００ｄ以外の光源から射出され対応する走査領域に向かう光についても、上記光源２２００ｄから射出された光と同様に「走査端ＯＦタイプ」となるように設定されている。

図２２には、偏向反射面に対しＳ偏光のみの光を光偏向器に入射させた場合、及び、偏向反射面に対しＳ偏光成分よりＰ偏光成分が強い光を光偏向器に入射させた場合の各々について、光偏向器での「けられ」がないときに、走査光学系を介して被走査面に照射された光の中央像高に対する各像高での光量比の例が示されている。偏向反射面に対しＳ偏光のみの光を光偏向器に入射させた場合は、中央像高で光量が最も高く、周辺像高で光量が最も低くなる。一方、偏向反射面に対しＳ偏光成分よりＰ偏光成分が強い光を光偏向器に入射させた場合は、周辺像高で光量が最も高く、中央像高で光量が最も低くなる。

図２３には、偏向反射面に対しＳ偏光のみの光を光偏向器に入射させた場合であって、走査端ＯＦタイプに応じた光偏向器での「けられ」があるとき、走査光学系を介して被走査面に照射された光の光量分布が模式図的に示されている。

図２４には、偏向反射面に対しＳ偏光成分よりＰ偏光成分が強い光を光偏向器に入射させた場合であって、走査端ＯＦタイプに応じた光偏向器での「けられ」があるとき、走査光学系を介して被走査面に照射された光の光量分布が模式図的に示されている。

図２３では、光偏向器での「けられ」により、被走査面上での光量の像高間偏差が大きくなっている。一方、図２４では、光偏向器での「けられ」により、被走査面上での光量の像高間偏差が小さくなっている。すなわち、偏向反射面に対しＳ偏光成分よりＰ偏光成分が強い光を光偏向器に入射させた場合の方が、被走査面上での光量の像高間偏差が小さい。なお、いずれの光についても、走査端ＯＦタイプに応じた光偏向器での「けられ」による周辺像高での光量低下は同じである。

そこで、本実施形態では、光源が１つの発光部からなるシングルＬＤ（Ｌａｓｅｒ Ｄｉｏｄｅ）を有する場合は、光偏向器２１０４に入射する光が、偏向反射面に対しＳ偏光成分よりもＰ偏光成分のほうが強い光となるように、光源における光の射出方向に平行な軸を回転軸とし、該回転軸まわりに光源を回転させている。

なお、従来の光走査装置では、シングルＬＤを有する光源は、射出される光が偏向反射面に対しＳ偏光になるように配置されていた。このとき、光源から射出される光の発散角は、主走査対応方向に関して大きく、副走査対応方向に関して小さい。

このように、光源がシングルＬＤを有する場合、光の射出方向に平行な軸を回転軸として光源を回転させて、偏向反射面に対しＳ偏光成分よりもＰ偏光成分を強くし、走査光学系を介することにより生じる主走査対応方向に関する光量むらを、中央よりも周辺部で光量が高くなるように設定すると、走査端ＯＦタイプに応じた光偏向器での「けられ」により、被走査面上での光量の像高間偏差を小さくすることができる。

図２５及び図２６には、光源２２００ｄがシングルＬＤを有する場合に、該光源から射出され、光制限部材２１１４に入射する光の様子が示されている。図２７及び図２８には、光源２２００ｄが２つの発光部からなる２ｃｈ−ＬＤアレイを有する場合に、該光源から射出され、光制限部材２１１４に入射する光の様子が示されている。ここでは、光源２２００ｄから射出された光は、カップリングレンズ２２０１ｄによって平行光に変換されるものとする。以後、特に断りがなければ、同期検知センサ２１１５に向かう光は、平行光として扱う。

光源２２００ｄから射出された光は、焦点距離に近い位置に配置されたカップリングレンズ２２０１ｄによって平行光に変換される。カップリングレンズ２２０１ｄの焦点距離は、シングルＬＤを有する場合の方が２ｃｈ−ＬＤアレイを有する場合よりも短い。本実施形態では、一例として、光源２２００ｄがシングルＬＤを有する場合のカップリングレンズ２２０１ｄの焦点距離ｆｓを１７．５ｍｍ、光源２２００ｄが２ｃｈ−ＬＤアレイを有する場合のカップリングレンズ２２０１ｄの焦点距離ｆｍを２７ｍｍとした。

カップリングレンズ２２０１ｄから射出された光は、開口板２２０２ｄによって光の一部が遮光された後にシリンドリカルレンズ２２０４ｄに入射し、シリンドリカルレンズ２２０４ｄにより副走査対応方向にのみ集光した状態、すなわち主走査対応方向に長い線像の状態で、防音ガラス２１２０を通過して、光偏向器２１０４に入射する。シリンドリカルレンズは主走査対応方向に関してレンズのパワーがなく、副走査対応方向の焦点距離は一例として４７．４ｍｍとした。なお、シリンドリカルレンズは、シングルＬＤと２ｃｈ−ＬＤＡとで共通とした。

各開口板の開口部は、一例として図２９に示されるように、主走査対応方向に関する長さがｂ、副走査対応方向に関する長さがａである矩形形状の開口部である。なお、開口部の長さａ、長さｂ、及び形状は、対応する感光体ドラム表面におけるビームスポット径が狙いの値となるように設定される。

偏向反射面で反射されて同期検知センサ２１１５に向かう光は、ＸＹ面に正射影したとき、光偏向器２１０４での「けられ」によって、その幅が入射光に対して狭くなった状態で、第１走査レンズ２１０５ｄの主走査対応方向の端部近傍を通過し、光制限部材２１１４で一部が遮光されて、同期検知センサ２１１５に到達する。なお、以下では、上記第１走査レンズ２１０５ｄの主走査対応方向の端部近傍を「第１走査レンズ２１０５ｄ同期部」ともいう。

ここで、光源２２００ｄから同期検知センサ２１１５に向かう光の光路上の種々の位置における光の断面強度分布について説明する。なお、光源がシングルＬＤを有する場合を例にする。

また、シリンドリカルレンズ２２０４から共役点までの距離をＬとしたときに、共役点から光の進行方向にＬだけ離れた位置に設けられ、光軸に対して垂直な仮想面を「仮想面１」とする。さらに、光軸に対して垂直であり、共役点から光の進行方向に仮想面１よりも離れた位置に設けられた仮想面を「仮想面２」とする。

幾何光学的な観点から、各位置を通過する光が無数の光線の集まりと考えると、開口板２２０２ｄの開口部を通過してシリンドリカルレンズ２２０４ｄに向かう光線のうち、主走査対応方向に関して最も外側を通過する光線の開口板２２０２ｄ上の通過位置は、光軸を原点とすると±ｂ／２となる。同様に、開口板２２０２ｄの開口部を通過してシリンドリカルレンズ２２０４ｄに向かう光線のうち、副走査対応方向に関して最も外側を通過する光線の開口板２２０２ｄ上の通過位置は光軸を原点とすると±ａ／２となる。

同様に、仮想面１（図３０及び図３１参照）を通って第１走査レンズ２１０５ｄ同期部に向かう光線のうち、主走査対応方向に関して最も外側を進行する光線の仮想面１上での位置は、光軸を原点とすると−ｂ／２、及び（ｂ’−ｂ／２）となる（図３０参照）。また、仮想面１を通って第１走査レンズ２１０５ｄ同期部に向かう光線のうち、副走査対応方向に関して最も外側を通過する光線の仮想面１上での位置は光軸を原点とすると±ａ／２となる（図３１参照）。

次に、仮想面２（図３０及び図３１参照）を通って第１走査レンズ２１０５ｄ同期部に向かう光線のうち、主走査対応方向に関して最も外側を進行する光線の仮想面２上での位置は、光軸を原点とすると−ｂ／２、及び（ｂ’−ｂ／２）となる（図３０参照）。また、仮想面２を通って第１走査レンズ２１０５ｄ同期部に向かう光線のうち、副走査対応方向に関して最も外側を進行する光線の仮想面２上での位置は光軸を原点とすると±ａ’／２となる（図３１参照）。

ここで、仮想面２上において、主走査対応方向に関して最も外側を通過する光線の主走査対応方向に関する位置は、第１走査レンズ２１０５ｄ同期部に収差がない場合、光制限部材２１１４上において、主走査対応方向に関して最も外側を通過する光線の主走査対応方向に関する位置と略同じになる。同様に、仮想面２上において、副走査対応方向に関して最も外側を通過する光線の副走査対応方向に関する位置は、第１走査レンズ２１０５ｄ同期部に収差がないとした場合、光制限部材２１１４上において、副走査対応方向に関して最も外側を通過する光線の副走査対応方向に関する位置と略同じになる。

図３２には、光源がシングルＬＤを有し、該光源から射出される光が偏向反射面に対しＳ偏光になるように光源が配置されている場合の、開口板２２０２ｄに入射する光の断面強度分布が示されている。この場合、光源における光の発散角は、主走査対応方向に関して最も大きく、副走査対応方向に関して最も小さくなる。なお、このときの主走査対応方向に関する発散角を「θ⊥」と表記し、副走査対応方向に関する発散角を「θ／／」と表記する。なお、発散角は通常は半値全角で表される。

図３３には、光源がシングルＬＤを有し、該光源から射出される光が偏向反射面に対しＳ偏光になるように光源が配置されている場合の、開口板２２０２ｄの開口部を通過する光（実線で囲まれている部分）の光強度分布が示されている。

シングルＬＤの発散角は主走査対応方向に関して大きく、開口板２２０２ｄの開口部の大きさも主走査対応方向に関して大きいため、開口板２２０２ｄの開口部を通過する光は、主走査対応方向における広い発光強度分布のうち、長さｂで規定される光強度の高い領域の一部が切り出されたものとなる。

図３４には、シングルＬＤを有する光源を、光の射出方向を回転軸として角度γだけ回転させた場合の、開口板２２０２ｄに入射する光の断面強度分布、及び開口板２２０２ｄの開口部を通過する光（実線で囲まれている部分）の光強度分布が示されている。ここでは、角度γは、一例として−５５°である。

シングルＬＤを有する光源は、該光源を角度γだけ回転させたことで、主走査対応方向に関する発散角は上記θ⊥よりも小さくなり、副走査対応方向に関する発散角は上記θ／／よりも大きくなる。このときの、主走査対応方向及び副走査対応方向に関する発散角は、θ／／、θ⊥、角度γの３つで規定される。仮に角度γが９０°である場合、主走査対応方向に関する発散角はθ／／、副走査対応方向に関する発散角はθ⊥となる。

このように、シングルＬＤの発散角は光源の回転によって主走査対応方向に関して小さくなるが、開口板２２０２ｄの開口部の主走査対応方向に関する大きさｂは変化しないため、開口板２２０２ｄの開口部を通過する光は、主走査対応方向における狭い発光強度分布のうち開口板２２０２ｄの開口部の主走査対応方向に関する大きさｂで規定される領域が切り出されたものとなる。この場合は、光源を回転させない場合に比べて、光強度の弱い領域も開口板２２０２ｄの開口部を通過する。

このとき、光制限部材２１１４の近傍を通過する光に主走査対応方向の位置ずれが発生すると、光制限部材２１１４によって遮光される範囲は変わらないが、光制限部材２１１４を通過した後の光強度は、光源を回転配置させない場合に比べて大きく変化する。そして、同期検知センサ２１１５の出力変化も大きくなり、縦線揺らぎに起因する画像劣化が懸念される。

図３５には、シングルＬＤを有する光源を、光の射出方向を回転軸として角度γだけ回転させた場合の、仮想面１上における光の断面強度分布、光偏向器２１０４で「けられ」る領域、及び光偏向器２１０４から同期検知センサ２１１５に向かう光（実線で囲まれている部分）の光強度分布が示されている。ここでは、角度γは、一例として−５５°である。なお、開口板２２０２ｄの開口部を通過した光の主走査対応方向の幅はｂ、副走査対応方向の幅はａであったが、光偏向器２１０４での「けられ」のため、主走査対応方向の幅はｂ’に変化する。そこで、光偏向器２１０４での「けられ」がない場合に比べて、光偏向器２１０４から同期検知センサ２１１５に向かう光の光量は低下する。

図３６は、図３５の一部を拡大した図である。開口板２２０２ｄによって、主走査対応方向にｂ、副走査対応方向にａの長さを有する矩形形状で切り出された光は、光偏向器２１０４で一部が「けられ」て、主走査対応方向の幅がｂからｂ’に変化することで、主走査対応方向に関して光軸（原点）に対して非対称な断面強度分布になる。

図３７には、シングルＬＤを有する光源を、光の射出方向を回転軸として角度γだけ回転させた場合の、仮想面２上における光の断面強度分布、及び光偏向器２１０４で「けられ」る領域が示されている。ここでは、角度γは、一例として−５５°である。開口板２２０２ｄの開口部を通過した光の主走査対応方向の幅はｂ、副走査対応方向の幅はａであったが、光偏向器２１０４で一部が「けられ」て、主走査対応方向の幅はｂ’に変化する。また、シリンドリカルレンズ２２０４ｄによって副走査対応方向の幅はａ’に変化する。仮想面２上における光の光量は、副走査対応方向の幅は異なるが、仮想面１上における光の光量と等しい。

図３８には、従来の光制限部材の一例が示されている。幾何光学的な観点から、各位置を通過する光が無数の光線の集まりと考えると、仮想面２を通って第１走査レンズ２１０５ｄ同期部に向かう光線のうち、主走査対応方向に関して最も外側を進行する光線の光制限部材上での位置は、光軸を原点とすると−ｂ／２、及び（ｂ’−ｂ／２）となる。また、副走査対応方向に関して最も外側を通過する光線の光制限部材上での位置は光軸を原点とすると±ａ’／２となる。

従来の光制限部材は、副走査対応方向に十分長い矩形形状を有している。該光制限部材の縁のうちの１つ（ここでは、−ｙ側の縁）は、光軸に対して＋ｙ側にＸ１だけ離れた位置にある。Ｘ１は、主走査対応方向に関して最も外側を進行する光線の光制限部材上の通過位置の１つである（ｂ’−ｂ／２）より大きい値をとる。

Ｘ１は、例えば、光制限部材を通過する光線のうち、主走査対応方向に関して最も外側を通り、かつ、光偏向器２１０４にて「けられ」が発生している側の光線に着目し、同期光制限位置での、該光線の主走査対応方向における光線の位置ずれの公差積み上げ計算結果や、主走査対応方向における光の幅の公差積み上げ計算結果を基にして決定される。

図３９には、本実施形態における光制限部材２１１４の一例が示されている。なお、この光制限部材２１１４の効果についての詳細は後述する。

次に、同期光制限位置での、光の位置ずれと幅の変化について説明する。図４０（Ａ）〜図４０（Ｃ）におけるマージナル光線は、主走査対応方向に関して最も外側を進行する光線のことである。そして、マージナル（＋）は、光偏向器２１０４にて「けられ」が生じている側の光線であり、マージナル（−）は、光偏向器２１０４にて「けられ」が生じていない側の光線である。なお、図４０（Ｂ）及び図４０（Ｃ）における黒丸は、設計中央値におけるマージナル光線の通過位置を示している。

ここでは、開口板２２０２ｄの開口部の主走査対応方向の大きさｂは、一例として３．５０ｍｍ、副走査対応方向の大きさａは、一例として１．６０ｍｍとした。また、光偏向器２１０４による設計中央値での「けられ」により、光偏向器２１０４で反射された光（同期光）における主走査対応方向の幅は３．５０ｍｍから２．６４ｍｍに変化するとした。

さらに、光源がシングルＬＤを有し、該光源から射出される光が光偏向器２１０４の偏向反射面に対しＳ偏光になるように配置されたとき、主走査対応方向（水平方向）の発散角θ⊥は、一例として半値全角で２１°とし、副走査対応方向（垂直方向）の発散角θ／／は、一例として半値全角で７°とした。

また、光源の角度γは、一例として−５５．０°とした。さらに、同期光制限位置に入射する光の主走査対応方向における位置ずれ量の最大値（最大ずれ量）を、一例として０．５４ｍｍとした。該最大ずれ量は、開口板２２０２ｄの開口部の中心を通る主光線に着目し、同期光制限位置での主光線の主走査対応方向における光線の位置ずれの公差積み上げ計算結果を基にして決定した。

また、幾何光学的な観点から、各位置を通過する光が無数の光線の集まりと考えると、仮想面２を通って第１走査レンズ２１０５ｄ同期部に向かう光線において、副走査対応方向に関して最も外側を進行する光線の光制限部材２１１４の通過位置は、光軸を原点とすると±１．３６ｍｍとなり、幅で２．７２ｍｍとなる。

本実施形態の光走査装置２０１０では、カップリングレンズを主走査対応方向に移動させて感光体ドラム上でのピントずれを補正することを想定している。同期光制限位置での光の主走査対応方向における最大ずれ量を、カップリングレンズの調整を加味して、例えば計算シミュレーションから見積もると、光源と光偏向器２１０４との間の光路上の各光学素子の組付誤差や形状誤差に起因する位置ずれ量が著しく小さくなることがわかった。従って、同期光制限位置での光の主走査対応方向における最大ずれ量は、光偏向器２１０４と同期検知センサ２１１５との間の光路上における各光学素子の組付誤差や形状誤差が支配的である。

光偏向器２１０４と同期検知センサ２１１５との間の光路上における各光学素子の組付誤差や形状誤差が生じた状態で、光偏向器２１０４の各偏向反射面で反射した光を同期検知センサ２１１５に到達させるためには、入射光に対する偏向反射面の傾き角度を変化させなければならず、そのためには光偏向器２１０４を設計中央値の状態から回転させなければならない。光偏向器２１０４が回転すると、光偏向器２１０４による光の「けられ」量も変化する。

ここで、同期光制限位置での光の主走査対応方向における位置ずれが、全て光偏向器２１０４と同期検知センサ２１１５との間の光路上における各光学素子の組付誤差や形状誤差によって引き起こされるとする。この場合、図４１（Ａ）〜図４１（Ｃ）に示されるように、同期光制限位置での光の位置ずれ量が、＋ｙ方向における最大ずれ量のときは、光の幅が２．６４ｍｍから２．７７ｍｍに変化して光量は増加し、同期光制限位置での光の位置ずれ量が、−ｙ方向における最大ずれ量のときは、光の幅が２．６４ｍｍから２．５１ｍｍに変化して光量は低下することが、計算シミュレーションからわかっている。

このように公差変動が生じると、同期検知センサ２１１５に向かう光は、同期光制限位置において、該光の位置は主走査対応方向に関して最大で±０．５４ｍｍずれ、かつ、該光の幅は主走査対応方向に関して最大で±０．１３ｍｍ変化する。

図４２には、同期光制限位置において、光に主走査対応方向の位置ずれが発生しない場合の、該光の断面強度分布が示されている。この場合、光偏向器２１０４の偏向反射面で反射されて同期検知センサ２１１５に向かう光（同期光）の主走査対応方向における幅は、光偏向器２１０４での「けられ」によって、開口板２２０２ｄの開口部の主走査対応方向の幅（＝３．５０ｍｍ）よりも小さい状態（＝２．６４ｍｍ）で同期光制限位置に入射する。

同期光制限位置に光制限部材２１１４が配置されていると、光制限部材２１１４の縁と光の主光線との相対位置関係によっては、主走査対応方向における光の幅が更に狭まって、同期検知センサ２１１５に向かう。

光制限部材２１１４によって光をどの程度遮光するかは、例えば、開口板２２０２ｄの開口部の中心を通る主光線に着目し、同期光制限位置における主光線の主走査対応方向における位置ずれの公差積み上げ計算結果と、同期光制限位置における主走査対応方向に関して最も外側を通過する光線の１つであるマージナル（＋）の設計中央値における光線位置に基づいて決定する。

次に、同期光制限位置で、光に主走査対応方向の位置ずれが発生する場合の光の断面強度分布を説明する。該位置ずれが発生すると、同期光制限位置での光の主走査対応方向における幅は変化する（図４１（Ａ）〜図４１（Ｃ）参照）。

例えば、公差積み上げ計算で想定し得る最大の位置ずれ（＝０．５４ｍｍ）が−ｙ方向に発生した場合、図４１（Ｂ）に示されるように光の幅は０．１３ｍｍだけ狭まる。そのため、図４３に示されるように、設計中央値に対する主光線の位置ずれ量は−０．５４ｍｍであるのに対し、設計中央値に対するマージナル（＋）の位置ずれ量は−０．５４ｍｍと光の幅の減少分である０．１３ｍｍの合計である−０．６７ｍｍとなる。なお、設計中央値に対するマージナル（−）の位置ずれ量は主光線と同じ−０．５４ｍｍである。

同様に、公差積み上げ計算で想定し得る最大の位置ずれ（＝０．５４ｍｍ）が＋ｙ方向に発生した場合、図４１（Ｃ）に示されるように光の幅は０．１３ｍｍだけ広がる。そのため、図４４に示されるように、設計中央値に対する主光線の位置ずれ量は＋０．５４ｍｍであるのに対し、設計中央値に対するマージナル（＋）の位置ずれ量は＋０．５４ｍｍと光の幅の増加分である０．１３ｍｍの合計である＋０．６７ｍｍとなる。なお、設計中央値に対するマージナル（−）の位置ずれ量は主光線と同じ＋０．５４ｍｍである。

このように、光制限部材２１１４が適切な位置に配置されていないと、公差変動によって同期検知センサ２１１５に向かう光の幅が変化するため、同期検知センサ２１１５で受光される光の光量が変動する。そこで、従来は、光偏向器２１０４での「けられ」が生じている側、言い換えればマージナル（＋）の側のみ光の一部を遮光するように矩形の遮光板を光制限部材として用いていた（図３８参照）。このような矩形の遮光板を光制限部材として用いる場合、例えば、設計中央値における主光線と遮光板の縁との相対位置関係が重要となる。

ここで、設計中央値における主光線と遮光板の−ｙ側の縁との距離をＸ１とする（図３８参照）。公差積み上げ計算によって算出された想定し得る主走査対応方向の最大位置ずれ量が、先述したように±０．５４ｍｍとすると、計算シミュレーション結果から、Ｘ１は１．３２ｍｍの場合が好適であることがわかっている。

同期光制限位置での光の断面強度分布と、該光と従来の光制限部材の相対位置関係を説明する。ここでは、Ｘ１は１．３２ｍｍとした。

図４５には、同期光制限位置において主走査対応方向の位置ずれが発生しない場合の、光の断面強度分布と、該光と従来の光制限部材の相対位置関係とが示されている。Ｘ１を１．３２ｍｍとすると、設計中央値では従来の光制限部材によって光は遮光されない。

図４６には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して公差積み上げ計算によって算出された想定し得る−ｙ方向の最大位置ずれ量である−０．５４ｍｍずれている場合の、該光の断面強度分布と、該光と従来の光制限部材の相対位置関係が示されている。Ｘ１＝１．３２ｍｍとすると、−ｙ方向の最大位置ずれ量である−０．５４ｍｍずれて光が同期光制限位置に入射しても、従来の光制限部材によっては遮光されない。但し、設計中央値に対して主走査対応方向の光の幅は、２．６４ｍｍから２．５１ｍｍに変化している。

図４７には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して公差積み上げ計算によって算出された想定し得る＋ｙ方向の最大位置ずれ量である＋０．５４ｍｍずれている場合の、該光の断面強度分布と、該光と従来の光制限部材の相対位置関係とが示されている。Ｘ１＝１．３２ｍｍとすると、＋ｙ方向の最大位置ずれ量である＋０．５４ｍｍずれて光が同期光制限位置に入射すると、従来の光制限部材によって光の一部が遮光され、光の幅が２．７７ｍｍから２．５１ｍｍに変化する。該光の幅は、図４６に示される場合と同じである。

図４８には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して、＋ｙ方向に０．３０ｍｍずれている場合の、該光の断面強度分布と、該光と従来の光制限部材の相対位置関係とが示されている。Ｘ１＝１．３２ｍｍとすると、＋ｙ方向に０．３０ｍｍずれて光が同期光制限位置に入射しても、従来の光制限部材によって光は遮光されない。また、光の幅は、２．６４ｍｍから２．７１ｍｍに変化する。なお、光の幅２．７１ｍｍは、同期光制限位置に入射する光が、設計中央値に対して公差積み上げ計算によって算出された想定し得る最大位置ずれ量である±０．５４ｍｍの範囲内でずれると想定した場合、最も光の幅が広くなっている状態である。つまり、光量が最大となるため、同期検知センサ２１１５が受光する光量も最大となる。

図４９には、図４５〜図４８の各場合における同期検知センサ２１１５の受光量が示されている。図４９における受光量は、設計中央値での同期検知センサ２１１５の受光量を１に規格化した相対値である。

同期光制限位置に入射する光に主走査対応方向の位置ずれが発生すると、同期検知センサ２１１５の受光量（相対光量）は、０．９５５〜１．０２６の間で変動する。ここで、１．０２６と０．９５５の差分をとると０．０７１となり、これが同期検知センサ２１１５の受光量の変動幅（相対値）に相当する。この変動幅が小さければ、光の主走査対応方向の位置ずれによる同期検知センサ２１１５の受光量変動を抑制し、縦線揺らぎに起因する画像劣化を低減させることができる。

そこで、本実施形態では、光制限部材２１１４の形状に着目した。そして、光制限部材２１１４の形状として、光偏向器２１０４から同期検知センサ２１１５に向かう方向（ｘ軸方向）に直交する面内において、主走査対応方向に関して、「けられ」が生じている側（＋ｙ側）に向かって、副走査対応方向の遮光範囲が大きくなる部分を有する形状とした。

光制限部材２１１４がこのような形状を有することで、同期検知センサ２１１５の受光量の変動幅を従来よりも小さくすることができる。すなわち、同期光制限位置に入射する光の主走査対応方向の位置ずれによる同期検知センサ２１１５の受光量変動を抑制し、縦線揺らぎに起因する画像劣化を低減させることができる。

ここで、光制限部材２１１４について具体的に説明する。ここでは、設計中央値における主光線と光制限部材２１１４の−ｙ側の縁との距離Ｘ１を、一例として１．７１ｍｍとしている（図５０参照）。

図５０には、同期光制限位置において主走査対応方向の位置ずれが発生しない場合の、光の断面強度分布と、該光束と光制限部材２１１４の相対位置関係とが示されている。

図５１には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して公差積み上げ計算によって算出された想定し得る−ｙ方向の最大位置ずれ量である−０．５４ｍｍずれている場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４の相対位置関係とが示されている。

図５２には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して公差積み上げ計算によって算出された想定し得る＋ｙ方向の最大位置ずれ量である＋０．５４ｍｍずれている場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４の相対位置関係とが示されている。

光制限部材２１１４の特徴は、光の幅が狭まる−ｙ方向のずれ時は遮光する範囲を狭くし、光の幅が広がる＋ｙ方向のずれ時は逆に遮光する範囲を広くしたことである。光制限部材２１１４では、直線Ａよりも＋Ｚ側に入射する光線が遮光される。一例として、直線Ａの傾きである係数Ａは０．１７６（＝１／ｔａｎ（８０°））、切片である係数Ｂは１．１７である。また、直線ａはｙ軸に平行な直線であり、Ｚ＝２．１７である。

図５３には、図５０〜図５２の各場合における同期検知センサ２１１５の受光量が、従来の光制限部材を用いた場合と比較して示されている。図５３における受光量は、設計中央値での同期検知センサ２１１５の受光量を１に規格化した相対値である。

同期光制限位置において、光に主走査対応方向の位置ずれが発生すると、従来の光制限部材を用いた場合では、同期検知センサ２１１５の受光量の変動幅は０．０７１であったが、光制限部材２１１４を用いた場合では、同期検知センサ２１１５の受光量の変動幅は０．００４に小さくなった。

このように、本実施形態における光制限部材２１１４は、同期検知センサ２１１５の受光量変動を抑制することができるため、同期検知センサ２１１５の出力変動を低減でき、また同期検知センサ２１１５の受光量が設計中央値に近づくので、複数の光走査装置間においても、同期検知センサの受光光量差が小さくなり同期検知センサ２１１５の出力変動が低減するので、縦線揺らぎに起因する画像劣化を低減させることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置では、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、該４つの光源に個別に対応した４つの偏向器前光学系、光偏向器２１０４、４つの光源に個別に対応した４つの走査光学系、光制限部材２１１４、同期光を受光する同期検知センサ２１１５などを備えている。

各光源は、少なくとも１つの発光部を有し、光偏向器２１０４の偏向反射面に対しＳ偏光成分よりもＰ偏光成分が強い光を射出する。そして、光源２２００ｄから射出され、光偏向器２１０４で偏向された同期光は、光制限部材２１１４で一部が遮光され、同期検知センサ２１１５で受光される。この同期光は、光偏向器２１０４で偏向される際に一部が「けられ」るように設定されている。

また、光制限部材２１１４は、光偏向器２１０４から同期検知センサ２１１５に向かう方向（ｘ軸方向）に直交する面内において、主走査対応方向に関して、「けられ」が生じている側（＋ｙ側）に向かって、副走査対応方向の遮光範囲が大きくなる部分を有している。

この場合は、同期光に主走査対応方向に関する位置ずれがあっても、同期検知精度を維持することができる。

そして、回転多面鏡の回転軸に直交する面（ここでは、ＸＹ面）に正射影すると、光偏向器２１０４に入射する光の幅は、偏向反射面の主走査対応方向に関する長さよりも小さい。また、光偏向器２１０４で反射された光が走査領域の中央部に向かうタイミングでは、光偏向器２１０４に入射する光の全てが一の偏向反射面で反射され、光偏向器２１０４で反射された光が走査領域の端部に向かうタイミングでは、光偏向器２１０４に入射する光が前記一の偏向反射面を含む複数の偏向反射面で反射される。

この場合は、大型化や高コスト化を招くことなく、被走査面を高速で、精度良く光走査することができる。

そして、カラープリンタ２０００は、光走査装置２０１０を備えているため、結果として、大型化や高コスト化を招くことなく、高品質の画像を高速で形成することができる

ところで、同期光制限位置に入射する光は、主走査対応方向だけではなく、副走査対応方向に関しても位置ずれを生じる場合がある。但し、副走査対応方向の位置ずれは、主走査対応方向の位置ずれとは異なり、光偏向器２１０４による「けられ」に伴う光の幅の変化は生じない。同期光制限位置に入射する光の副走査対応方向における最大ずれ量を、主走査対応方向の場合と同様に公差積み上げ計算によって算出すると、一例として０．４６ｍｍとなった。

この場合は、上記光制限部材２１１４に代えて、一例として図５４に示されるように、光偏向器２１０４から同期検知センサ２１１５に向かう方向（ｘ軸方向）に直交する面内において、主走査対応方向に関して、「けられ」が生じている側（＋ｙ側）に向かって、副走査対応方向の遮光範囲が大きくなる部分において、該部分を規定する縁のうち少なくとも２つは、主走査対応方向に平行な軸に関して互いに線対称となる形状の光制限部材２１１４Ａを用いる。これにより、主走査対応方向の位置ずれに加え、副走査対応方向の位置ずれに対する同期検知センサ２１１５の受光量変化を抑制し、縦線揺らぎに起因する画像劣化を低減させることができる。

図５５には、同期光制限位置において主走査対応方向の位置ずれが発生しない場合の、光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係が示されている。ここでは、前記距離Ｘ１を、一例として１．７１ｍｍとした。

光制限部材２１１４Ａは、主走査対応方向に関して、「けられ」が生じている側に向かって、副走査対応方向における遮光範囲が大きくなる部分を有し、該「部分」を規定する直線Ａと直線Ｂの組は切片Ｂに関して互いに線対称となっており、直線Ｃと直線Ｄの組は切片Ｂ’に関して互いに線対称となっている。このような形状とすることで、同期光制限位置において、光に副走査対応方向の位置ずれが生じても、光制限部材２１１４Ａによって光を遮光する範囲がずれ量によって大きく変化しないようにしている。

光制限部材２１１４Ａでは、直線Ａで規定されるＺ座標よりも小さく、かつ、直線Ｂで規定されるＺ座標よりも大きいＺ座標に入射する光線が遮光され、また、直線Ｃで規定されるＺ座標よりも小さく、かつ、直線Ｄで規定されるＺ座標よりも大きいＺ座標に入射する光線が遮光される。一例として、直線の傾きに相当する係数Ａは０．１７６（＝１／ｔａｎ（８０°））、切片である係数Ｂは１．１７、係数Ｂ’は−１．３７である。

図５６には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して公差積み上げ計算によって算出された想定し得る−ｙ方向の最大位置ずれ量である−０．５４ｍｍずれている場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。

図５７には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して公差積み上げ計算によって算出された想定し得る＋ｙ方向の最大位置ずれ量である＋０．５４ｍｍずれている場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。

図５８には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して、−ｙ方向に０．０６ｍｍずれている場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。この場合、主走査対応方向の位置ずれに伴う光の幅の減少はなく、設計中央値に対して光制限部材２１１４Ａによって遮光される範囲は小さい。

同期光制限位置における主走査対応方向の光の位置ずれ量は、公差積み上げ計算によって算出された想定し得る主走査対応方向の最大位置ずれ量である±０．５４ｍｍの範囲内であればどんな値も取れるが、光の位置ずれが主走査対応方向にのみ生じるとした場合に最も同期検知センサ２１１５の受光量が高くなる条件は、図５８に示される条件となる。

図５９には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して公差積み上げ計算によって算出された想定し得る−Ｚ方向の最大位置ずれ量である−０．４６ｍｍずれている場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。

図６０には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して公差積み上げ計算によって算出された想定し得る＋Ｚ方向の最大位置ずれ量である＋０．４６ｍｍずれている場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。

図６１には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して、副走査対応方向に−０．０４ｍｍずれている場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。同期光制限位置における副走査対応方向の光の位置ずれ量は、公差積み上げ計算によって算出された想定し得る副走査対応方向の最大位置ずれ量である±０．４６ｍｍの範囲内であればどんな値も取れるが、光の位置ずれが副走査対応方向にのみ生じるとした場合に、図６１に示される条件が、光制限部材２１１４Ａによって遮光される範囲が最も広くなるため、同期検知センサ２１１５の受光量も最低値となる。

図６２には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して、−ｙ方向の最大位置ずれ量である−０．５４ｍｍずれ、かつ、＋Ｚ方向の最大位置ずれ量である＋０．４６ｍｍずれて入射した場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。

図６３には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して、−ｙ方向の最大位置ずれ量である−０．５４ｍｍずれ、かつ、−Ｚ方向の最大位置ずれ量である−０．４６ｍｍずれて入射した場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。

図６４には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して、−ｙ方向の最大位置ずれ量である−０．５４ｍｍずれ、かつ、副走査対応方向に−０．０４ｍｍずれて入射した場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。

図６５には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して、＋ｙ方向の最大位置ずれ量である＋０．５４ｍｍずれ、かつ、＋Ｚ方向の最大位置ずれ量である＋０．４６ｍｍずれて入射した場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。

図６６には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して、＋ｙ方向の最大位置ずれ量である＋０．５４ｍｍずれ、かつ、−Ｚ方向の最大位置ずれ量である−０．４６ｍｍずれて入射した場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。

図６７には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して、＋ｙ方向の最大位置ずれ量である＋０．５４ｍｍずれ、かつ、副走査対応方向に−０．０４ｍｍずれて入射した場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。

図６８には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して、主走査対応方向に−０．０６ｍｍずれ、かつ、＋Ｚ方向の最大位置ずれ量である＋０．４６ｍｍずれて入射した場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。

図６９には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して、主走査対応方向に−０．０６ｍｍずれ、かつ、−Ｚ方向の最大位置ずれ量である−０．４６ｍｍずれて入射した場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。

図７０には、同期光制限位置において、光の位置が、設計中央値に対して、主走査対応方向に−０．０６ｍｍずれ、かつ、副走査対応方向に−０．０４ｍｍずれて入射した場合の、該光の断面強度分布と、該光と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係とが示されている。

図７１には、図５５〜図７０の各場合における同期検知センサ２１１５の受光量が、従来の光制限部材を用いた場合と比較して示されている。図７１における受光量は、設計中央値での同期検知センサ２１１５の受光量を１に規格化した相対値である。

同期光制限位置に入射する光に主走査対応方向及び副走査対応方向の位置ずれが発生すると、従来の光制限部材を用いた場合では、同期検知センサ２１１５の受光量の変動幅は０．０７１であったが、光制限部材２１１４Ａを用いた場合では、同期検知センサ２１１５の受光量の変動幅は０．０４２に小さくなった。

ここで、０．０４２を０．０７１で割ると、０．５９２となる。つまり、光制限部材２１１４Ａを用いると、同期光制限位置において、光に主走査対応方向及び副走査対応方向の位置ずれが発生することによる同期検知センサ２１１５の受光量変動は、４０．８％改善されることになる。そして、光の主走査対応方向及び副走査対応方向の位置ずれによる同期検知センサ２１１５の受光量変動を、同一の光走査装置内と異なる光走査装置間について更に抑制することができるため、同期検知センサ２１１５の出力変動を低減し、縦線揺らぎに起因する画像劣化を低減させることができる。

なお、光制限部材２１１４Ａでは、「主走査対応方向に関して「けられ」が生じている側に向かって、副走査対応方向における遮光範囲が大きくなる部分」が、直線のみで形成されているが、直線ではなく例えば二次曲線等の曲線であっても良い。

また、光制限部材２１１４Ａでは、直線Ａ、直線Ｂ、直線Ｃ、直線Ｄの傾きの絶対値は全て等しいとしたが、直線Ａと直線Ｂが主走査対応方向に平行な軸に関して互いに線対称になっている場合は、直線Ｃと直線Ｄについて主走査対応方向に平行な軸に関して互いに線対称になっている必要はない。同様に、直線Ｃと直線Ｄが主走査対応方向に平行な軸に関して互いに線対称になっている場合は、直線Ａと直線Ｂについて主走査対応方向に平行な軸に関して互いに線対称になっている必要はない。

また、直線Ａと直線Ｄが主走査対応方向に平行な軸に関して互いに線対称であって良いし、直線Ｂと直線Ｃが主走査対応方向に平行な軸に関して互いに線対称であっても良い。加えて、直線Ａと直線Ｂの切片は等しい必要はなく、同様に、直線Ｃと直線Ｄの切片についても等しい必要はない。

ところで、光制限部材２１１４Ａを光学ハウジング２３００内に配置する際、同期光の進行方向（ｘ軸方向）、光制限部材２１１４Ａにおける主走査対応方向（ｙ軸方向）、光制限部材２１１４Ａにおける副走査対応方向（Ｚ方向）、Ｚ軸に平行な軸周りの光源２２００ｄの回転方向（α方向）、ｙ軸方向に平行な軸周りの回転方向（β方向）、ｘ軸方向に平行な軸周りの回転方向（γ方向）の中で、γ方向の位置ずれが同期検知センサ２１１５の受光量変動に最も大きな影響を及ぼす。

図７２（Ａ）には、光制限部材２１１４Ａを理想的な状態で配置した場合の、同期光制限位置における光の断面強度分布と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係が示されている。

図７２（Ｂ）には、光制限部材２１１４Ａを理想的な状態からｘ軸に平行な軸周りに５°回転して配置した場合の、同期光制限位置における光の断面強度分布と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係が示されている。このとき、回転中心は光の主光線に近い位置にある。

図７２（Ｃ）には、光制限部材２１１４Ａを理想的な状態からｘ軸に平行な軸周りに５°回転して配置した場合の、同期光制限位置における光の断面強度分布と光制限部材２１１４Ａの相対位置関係が示されている。このとき、回転中心は光の主光線から離れた位置にある。

図７２（Ｂ）と図７２（Ｃ）を比較すると、回転中心が光の主光線から離れるにつれて、光制限部材２１１４で遮光する範囲のずれ量が大きくなるため、同期検知センサ２１１５の受光量変動が大きくなることが懸念される。

仮に、光制限部材２１１４Ａを取り付ける際に２つのネジを用いる場合、２つのネジの中心が回転中心となるため、副走査対応方向と主走査対応方向のそれぞれについて、該回転中心が光束の主光線に近くなることが望ましい。同様に、３つ以上のネジを用いる場合、各ネジを結ぶことで得られる図形の重心が回転中心となるため、副走査対応方向と主走査対応方向のそれぞれについて、該回転中心が光の主光線に近くなることが望ましい。

一例として、回転中心の座標が（ｙ，Ｚ）＝（２０，０）となるように、光制限部材２１１４Ａが配置されているとした場合、光制限部材２１１４Ａの回転が±５°の範囲で規制されていれば、同期検知センサ２１１５の受光量の変動は、理想的な状態で光制限部材２１１４Ａが配置されている場合に比べて大きく変化しない。

また、上記実施形態において、一例として図７３に示されるように、第１走査レンズ２１０５ｄと同期検知センサ２１１５との間に、光（同期光）を主走査対応方向に関して収束させる機能を有する同期光学系２１１６を配置しても良い。この場合、主走査対応方向に関して光が同期検知センサ２１１５からはみ出すことを抑制することができる。そこで、同期検知センサ２１１５の出力が増大し、ＳＮ比の低下に起因する同期検知精度の低下を抑制することができる。また、同期検知センサ２１１５の主走査対応方向に関する大きさを小さくすることが可能となり、同期検知センサ２１１５の応答性を向上させることができる。

このとき、同期光学系２１１６に面倒れ補正機能を持たせると、一例として図７４に示されるように、光偏向器２１０４の偏向反射面にある程度の面倒れがあっても、同期検知センサ２１１５に光を導くことが可能となり、面倒れによる同期検知センサ２１１５の出力低下を抑制することができる。そこで、ＳＮ比の低下に起因する同期検知精度の低下を更に抑制することができる。

同期光学系２１１６は、一例として図７５（Ａ）に示されるように、光制限部材２１１４と同期検知センサ２１１５との間の光路上に配置されても良いし、一例として図７５（Ｂ）に示されるように、第１走査レンズ２１０５ｄと光制限部材２１１４との間の光路上に配置されても良い。

特に、光制限部材２１１４と同期検知センサ２１１５との間の光路上に同期光学系２１１６を配置すると、光制限部材２１１４が同期光学系２１１６と光偏向器２１０４との間に配置されることとなり、光を所望の量だけ確実に遮光することができる。この場合、不必要に光を遮ることによる同期検知センサ２１１５の出力低下を抑制することができる。また、光制限部材２１１４の取り付け誤差や形状誤差に起因する同期検知センサ２１１５の出力ばらつきを小さくすることができる。

また、同期光学系２１１６の焦点距離を、第１走査レンズ２１０５ｄの焦点距離よりも短くすると、同期検知センサ２１１５の受光面上での光の走査速度（移動速度）が遅くなるため、同期検知センサ２１１５の受光光量を大きくすることが可能となる。そのため、同期検知センサ２１１５の出力が増大してＳＮ比が向上し、同期検知精度を向上させることができる。

また、光制限部材２１１４を光学ハウジングと一体に形成しても良い。この場合は、光制限部材２１１４の組付精度が向上するため、光制限部材２１１４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できる。そして、光制限部材２１１４で光を遮光する範囲を狭くすることができるため、同期検知センサ２１１５の出力低下を抑制することができ、ＳＮ比の低下に起因する同期信号の検出精度の低下を抑制することができる。

なお、上記実施形態において、一例として図７６に示されるように、同期検知センサ２１１５が、走査領域に対して光源側に配置されていても良い。

図７７には、この場合に、光偏向器２１０４で偏向された光が、同期検知センサ２１１５に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光の全てが回転多面鏡の面１で反射されるのではなく、光偏向器２１０４に入射する光は面１及び面７で反射されるように設定されている。そこで、回転多面鏡の面１で反射されて、同期検知センサ２１１５に向かう光の幅ｄｏｕｔは、光偏向器２１０４に入射する光の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光の一部が「けられ」ることとなる。ここでは、ｄｏｕｔ＝２.６４ｍｍである。

この場合、偏向反射面に対して、光が鋭角に入射するため、光走査装置を構成する任意の一の光学素子に組付誤差や形状誤差があっても、主走査対応方向に関する光の位置ずれ量を低減することができ、光制限部材２１１４の開口部を拡大することが可能となる。そこで、同期検知センサ２１１５の出力が増大してＳＮ比が向上し、同期検知精度を向上させることができる。

また、上記実施形態では、光偏向器２１０４で偏向されて走査領域の両端部に向かう光が光偏向器２１０４で「けられ」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、光偏向器２１０４で偏向されて走査領域のいずれかの端部に向かう光が光偏向器２１０４で「けられ」ても良い。この場合であっても、従来のアンダーフィルドタイプの光走査装置よりも、回転多面鏡を小型化することができる。

また、上記実施形態では、回転多面鏡に７面の鏡面が形成されてい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い。

また、上記実施形態における具体例の各種数値は一例であり、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態において、光源にモノリシックな端面発光レーザアレイや面発光レーザアレイを用いても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置としてタンデム方式のカラープリンタ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い。画像形成装置がモノクロのプリンタであっても良い。また、画像形成装置が複写機及びファクシミリ装置であっても良い。

また、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成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。

２０００…カラープリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２１０４…光偏向器、２１０５ａ〜２１０５ｄ…第１走査レンズ、２１０６ａ〜２１０６ｄ…折り返しミラー、２１０７ａ〜２１０７ｄ…折り返しミラー、２１０８ａ〜２１０８ｄ…第２走査レンズ、２１０９ａ〜２１０９ｄ…防塵ガラス、２１１４…光制限部材（光制限手段）、２１１４Ａ…光制限部材（光制限手段）、２１１５…同期検知センサ（同期検知手段）、２１１６…同期光学系、２１２０…防音ガラス、２２００ａ〜２２００ｄ…光源、２２０１ａ〜２２０１ｄ…カップリングレンズ、２２０２ａ〜２２０２ｄ…開口板、２２０４ａ〜２２０４ｄ…シリンドリカルレンズ、２３００…光学ハウジング、Ｋ１，Ｃ１，Ｍ１，Ｙ１…感光体ドラム（像担持体）。

特開２０１４−１４２４３２号公報

Claims (10)

1. 少なくとも１つの発光部を有する光源と、
   複数の反射面を有し、前記光源から射出された光を偏向する光偏向器と、
   前記光偏向器で偏向された光を被走査面に導光する走査光学系と、
   前記被走査面の走査開始タイミングを決定するために前記光偏向器で偏向された光を受光する同期検知手段と、
   前記光偏向器と前記同期検知手段との間に配置され、前記同期検知手段に向かう光を制限する光制限手段とを備え、
   前記光源からの光は、前記光偏向器で一部がけられた残りが前記光制限手段に向かい、
   前記光制限手段は、前記同期検知手段に向かう光の進行方向に直交する面内において、主走査方向に関して前記けられが生じている側に向かって、副走査方向における遮光範囲が大きくなる部分を有している光走査装置。
2. 前記光制限手段における前記部分は、前記主走査方向に平行な軸に関して互いに線対称の関係にある２つの縁を有することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記光制限手段は、前記同期検知手段に向かう光の進行方向に平行な軸周りの回転中心が、前記同期検知手段に向かう光の主光線近傍となるように設けられてい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. 前記光制限手段における前記部分は、該光制限手段が配置される位置における光の幅が設計値よりも小さくなるときは、設計値よりも大きくなるときに比べて、遮光量が小さくなることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記光偏向器と前記同期検知手段との間に配置され、前記主走査方向に関して光を収束させる同期光学系を更に備え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. 前記同期光学系は、前記光偏向器が前記同期検知手段に向けて光を偏向する際に、前記光偏向器の反射面と前記同期検知手段とを共役な関係とすることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 前記同期光学系は、前記光制限手段と前記同期検知手段との間に配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の光走査装置。
8. 前記同期光学系の前記主走査方向における焦点距離は、前記走査光学系の前記主走査方向における焦点距離よりも短いことを特徴とする請求項５〜７のいずれ一項に記載の光走査装置。
9. 前記光源、前記光偏向器、前記走査光学系、及び前記同期検知手段が収容される光学ハウジングを有し、
   前記光制限手段は、前記光学ハウジングと一体に形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 少なくとも１つの像担持体と、
    前記少なくとも１つの像担持体を画像情報によって変調された光により走査する請求項１〜９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。

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