JP6736368B2 - 光学走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザビームプリンタ（ＬＢＰ）やデジタル複写機、デジタルファクシミリ（ＦＡＸ）装置等の画像形成装置においてレーザビームを用いて光書き込みを行う光学走査装置に関するものである。

光学走査装置は、画像信号に応じて光源から出射したレーザ光束を光変調し、光変調されたレーザ光束を例えば回転多面鏡からなる光偏向器で偏向走査している。偏向走査されたレーザ光束は、被走査面上の走査開始位置のタイミングを制御するために、ＢＤ（Beam Detect）センサに導かれる。

次に、例えば、ｆθ特性を有する結像光学系などの走査レンズによって、感光性の記録媒体面上にスポット状に結像された状態で光走査して画像記録を行っている。尚、ｆθレンズは、レーザ光束が角度θで入ってくると、該ｆθレンズの焦点距離ｆを掛け合わせた大きさ（ｆ×θ）の像を結ぶようなレンズ特性（ｆθ特性）を有する。このとき、ＢＤセンサで検出された信号を基準に、ある所定時間後に画像の書き出しを行うようになっている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１では、ＢＤセンサにレーザ光束が導かれる際に、ＢＤセンサの受光面から伸びた端子にレーザ光束が当たって、受光面に迷光が入る恐れがあった。そこで、受光面に迷光が入らないようにするために、プリント基板で端子を覆う方法やレーザ光束が通らない場所に端子を配置する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−２５５２４８号公報 米国特許出願公開第２０１３／００３３５５７号明細書

しかしながら、特許文献２では、プリント基板の端子を覆う部分の寸法のバラツキによって端子を完全に覆うことが難しい場合や、プリント基板の配線のレイアウトの関係で、レーザ光束が通る場所に端子を配置しなければならない場合がある。その場合、ＢＤセンサの受光面に迷光が入り、画像の書き出しタイミングがずれて画像品質が悪くなるという課題が発生する。また、受光面を覆う透明なクリアモールドにレーザ光束が入射した場合、迷光によって受光面に入射する正規のレーザ光束よりも早いタイミングで受光面にレーザ光束が入射されるといった課題も発生する。

図１３は、比較例として特許文献２に記載されたＢＤセンサ２０６を示した図である。図１３に示すように、比較例のＢＤセンサ２０６は、レーザ光束Ｌ１を検知する受光面２６１を有する。更に、該受光面２６１で受光したレーザ光束Ｌ１の光量に応じた電圧を出力する出力端子とプリント基板２２０上の電気回路とを電気的に接続している端子２６３を有する。更に、該端子２６３の一部と受光面２６１とを覆う断面方形状の透明なクリアモールド２６２とを有して構成されている。

このような構成のＢＤセンサ２０６の場合、図１３に示すように、受光面２６１に入射する正規のレーザ光束Ｌ１よりも早いタイミングでクリアモールド２６２にレーザ光束Ｌ０が入射する場合がある。レーザ光束Ｌ０は、該クリアモールド２６２の平面２６６の外表面で屈折して該クリアモールド２６２内に入射して端子２６３の表面２６３ａに照射された後、該端子２６３の表面２６３ａで反射する。

その後、該端子２６３の表面２６３ａで反射したレーザ光束Ｌ０は、再度、クリアモールド２６２内を透過して平面２６６の内表面で反射した後、受光面２６１に入射する。この場合、受光面２６１に入射する正規のレーザ光束Ｌ１よりも早いタイミングでレーザ光束Ｌ０が迷光として受光面２６１に入射され、感光ドラム８の表面上での主走査方向（感光ドラム８の軸線方向）の書出し位置のずれが生じてしまう。

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、検知手段の受光面に入射される迷光を防止する光学走査装置を提供するものである。

前記目的を達成するための本発明に係る光学走査装置の代表的な構成は、光源と、前記光源から出射された光束を偏向走査する光偏向器と、前記光偏向器により偏向走査された前記光束を検知する検知手段と、を有する光学走査装置において、前記検知手段は、前記光偏向器により偏向走査された前記光束を検知する受光面と、前記受光面と電気的に導通され、前記受光面と平行な表面を有する導線と、前記受光面を覆う透明部材と、を有し、前記透明部材は、前記光偏向器により偏向走査される前記光束の走査方向の上流側の端部に設けられたテーパ面と、前記受光面に平行な平面と、を有し、前記光偏向器により偏向走査された前記光束が前記検知手段に入射する際の前記光束と前記受光面の法線方向との間の角度をθａ、前記テーパ面と前記受光面の法線方向との間の角度をθｂ、前記透明部材の屈折率をｎ、前記テーパ面の前記光偏向器により偏向走査される前記光束の走査方向の上流側の端部から該走査方向における前記受光面の中心までの前記導線の前記表面に沿った該走査方向における距離をｄ、前記受光面の前記走査方向における幅をｗ、前記導線の前記表面から前記受光面の法線方向における前記平面までの距離をｔ１、前記受光面から前記受光面の法線方向における前記平面までの距離をｔ２、とすると、θａ≦θｂ、且つ、２×θｂ−［ｃｏｓ−１｛（１／ｎ）×ｃｏｓ（θａ＋θｂ）｝−θｂ］＜９０°、且つ、ｄ＜ｔ１×ｔａｎθｂ＋ｔ２×ｔａｎ［ｃｏｓ−１｛（１／ｎ）×ｃｏｓ（θａ＋θｂ）｝−θｂ］−ｗ／２、且つ、ｄ＜ｔ１×ｔａｎθｂ＋ｔ２×ｔａｎ［ｓｉｎ−１｛（１／ｎ）×ｓｉｎθａ］−ｗ／２、を満たし、前記光偏向器により偏向走査された前記光束のうち前記受光面に入射する光束は、前記テーパ面に入射して直接前記受光面に入射する光束のみである、ことを特徴とする。

本発明によれば、検知手段の受光面に入射される迷光を防止することができる。

本発明に係る光学走査装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面説明図である。 本発明に係る光学走査装置の構成を示す斜視説明図である。 本発明に係る光学走査装置のＢＤセンサ近傍の構成を示す斜視説明図である。 本発明に係る光学走査装置のＢＤセンサ近傍の構成を図３の矢印Ａ方向から見た正面説明図である。 本発明に係る光学走査装置のＢＤセンサの構成を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。 本発明に係る光学走査装置において、ＢＤセンサに入射するレーザ光束の光路が図５のレーザ光束Ｌ１０で示す第１段階のときの様子を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。 本発明に係る光学走査装置において、ＢＤセンサに入射するレーザ光束の光路が図５のレーザ光束Ｌ２０で示す第２段階のときの様子を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。 本発明に係る光学走査装置において、ＢＤセンサに入射するレーザ光束の光路が図５のレーザ光束Ｌ３０で示す第３段階のときの様子を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。 本発明に係る光学走査装置において、ＢＤセンサに入射するレーザ光束の光路が図５のレーザ光束Ｌ４０で示す第４段階のときの様子を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。 本発明に係る光学走査装置において、ＢＤセンサに入射するレーザ光束の光路が図５のレーザ光束Ｌ５０で示す第５段階のときの様子を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。 本発明に係る光学走査装置において、ＢＤセンサに入射するレーザ光束の光路が図５のレーザ光束Ｌ６０で示す第６段階のときの様子を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。 本発明に係る光学走査装置の第２実施形態の構成を示す断面説明図である。 比較例の光学走査装置の課題を説明する断面説明図である。

図により本発明に係る光学走査装置を備えた画像形成装置の一実施形態を具体的に説明する。

先ず、図１〜図１１を用いて本発明に係る光学走査装置を備えた画像形成装置の第１実施形態の構成について説明する。

＜画像形成装置＞
先ず、図１を用いて本発明に係る光学走査装置を備えた画像形成装置の構成について説明する。図１は、本発明に係る光学走査装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面説明図である。図１に示す画像形成装置１０１に設けられた装置フレームからなる光学台１０３上には、光学走査装置１００が設けられている。光学台１０３は、画像形成装置１０１の筐体の一部である。画像形成装置１０１には、その他に記録材Ｐを収容する給送カセット１０４、該給送カセット１０４内に収容された記録材Ｐを繰り出す給送ローラ１０５、該給送ローラ１０５により繰り出される記録材Ｐを分離する分離ローラ１７等を有する。

給送ローラ１０５と分離ローラ１７との協働により一枚ずつ分離給送された記録材Ｐは、一旦停止しているレジストローラ１０のニップ部に先端部が突き当てられて該記録材Ｐの腰の強さにより斜行が補正される。レジストローラ１０が所定のタイミングで回転すると、記録材Ｐは、該レジストローラ１０により挟持搬送されて像担持体となる感光ドラム８の表面に対向して配置された転写手段となる転写ローラ１０６とにより形成された転写ニップ部に搬送される。

転写ニップ部の下流には、定着手段となる定着装置１０７が設けられている。図１に示す搬送路１１を搬送される記録材Ｐに対して転写ローラ１０６に対向する位置にプロセスカートリッジ１０８等の画像形成手段が配置されている。プロセスカートリッジ１０８には、像担持体となる感光ドラム８が図１の時計回り方向に回転可能に設けられている。

図１の時計回り方向に回転する感光ドラム８の表面は、帯電手段となる帯電ローラ１３により一様に帯電される。その後、像露光手段となる光学走査装置１００により画像情報に応じたレーザ光束Ｌが一様に帯電された感光ドラム８の表面に照射されて静電潜像が形成される。その後、感光ドラム８の表面に形成された静電潜像に対して現像手段となる現像装置１４に設けられた現像剤担持体となる現像ローラ１５により現像剤が供給されてトナー像として現像される。

一方、記録材Ｐは、給送カセット１０４から給送ローラ１０５によって給送され、分離ローラ１７との協働により一枚ずつ分離給送される。その後、感光ドラム８の表面に形成されたトナー像が転写ニップ部に回転移動するタイミングに合せてレジストローラ１０により転写ニップ部に搬送される。

その後、図示しない転写バイアス電源により転写ローラ１０６に転写バイアスが印加されて感光ドラム８の表面上に形成されたトナー像が記録材Ｐに転写される。その後、定着装置１０７に設けられた定着ローラと加圧ローラとにより挟持搬送される過程において記録材Ｐ上のトナー像は、加熱及び加圧されて熱溶融し、記録材Ｐに熱定着される。トナー像が熱定着された記録材Ｐは、排出ローラ１１０により挟持搬送されて画像形成装置１０１の外に設けられた排出トレイ１６上に排出される。

＜光学走査装置＞
次に、図２〜図１１を用いて本実施形態の光学走査装置の構成について説明する。図２は、本実施形態の光学走査装置１００の構成を示す斜視説明図である。図２に示すように、光学箱９の内部には、複合アナモフィックコリメータレンズ２、開口絞り３、光偏向器５、該光偏向器５により図２の矢印Ｅ方向に回転駆動されるポリゴンミラー４、ｆθレンズ７等が設けられている。また、光学箱９の側面の外側には、半導体レーザユニット１（光源）、ＢＤ（Beam Detect）センサ６（検知手段）が設けられている。光学箱９の上部は、図１に示す蓋１９により覆われている。

半導体レーザユニット１（光源）から出射されたレーザ光束Ｌ（光束）は、光学箱９の側壁を貫通する貫通穴から入射され、複合アナモフィックコリメータレンズ２によって主走査方向（感光ドラム８の軸線方向）では略平行光または収束光とされる。また、副走査方向（感光ドラム８の周方向、記録材Ｐの搬送方向）では収束光とされる。

尚、複合アナモフィックコリメータレンズ２は、コリメータレンズとシリンドリカルレンズとを一体にしたアナモコリメータレンズと、信号検知レンズ、或いは、ＢＤ（Beam Detect）レンズとを一体に成形したレンズである。コリメータレンズは、レーザ光束Ｌを平行光に偏光する。シリンドリカルレンズは、レーザ光束Ｌを副走査方向にのみ集光する。

次に、レーザ光束Ｌは、貫通穴からなる開口絞り３を通って光束幅が制限されて、光偏向器５に回転可能に搭載されたポリゴンミラー４の反射面１２上において主走査方向に長く伸びた焦線状に結像する。光偏向器５は、半導体レーザユニット１（光源）から出射されたレーザ光束Ｌ（光束）を図３の矢印Ｂ方向に偏向走査する。レーザ光束Ｌは、光偏向器５に設けられた駆動源となるモータによりポリゴンミラー４を図２の矢印Ｅ方向に回転させることによって図３の矢印Ｂ方向に偏向走査される。

ポリゴンミラー４の反射面１２で反射されたレーザ光束Ｌは、光偏向器５により図３の矢印Ｂ方向に偏向走査されたレーザ光束Ｌ（光束）を検知する検知手段となるＢＤ（Beam Detect）センサ６の受光面６１に入射される。これにより該受光面６１で書出し位置同期信号が検出される。ＢＤセンサ６は、書出し位置同期信号検出器として構成される。

ＢＤセンサ６の受光面６１で検出された信号は、ＢＤセンサ６の端子６３（導線）と電気的に接続されたプリント基板２０上に設けられた電気回路を介して画像形成装置１０１に設けられた図１に示す制御部１８に送られる。図５に示すように、ＢＤセンサ６の受光面６１と電気的に導通された端子６３（導線）は、該受光面６１と平行な表面６３ａを有する。制御部１８は、ＢＤセンサ６の受光面６１で検出された信号のタイミングに基づいて画像の書き出しタイミングを決定する。

ＢＤセンサ６の受光面６１に入射したレーザ光束Ｌは、ポリゴンミラー４の図２の矢印Ｅ方向の回転により図３の矢印Ｂ方向に走査されてｆθレンズ７に入射する。該ｆθレンズ７は、レーザ光束Ｌが角度θで入ってくると、該ｆθレンズ７の焦点距離ｆを掛け合わせた大きさ（ｆ×θ）の像を結ぶようなレンズ特性（ｆθ特性）を有する。ｆθレンズ７は、レーザ光束Ｌを感光ドラム８の表面上にスポットを形成するように集光し、且つ、スポットの走査速度が等速に保たれるように設計されている。このようなｆθレンズ７の特性を得るために該ｆθレンズ７は、非球面レンズで形成されている。ｆθレンズ７を通過したレーザ光束Ｌは、図２に示すように感光ドラム８の表面上に結像走査される。

ポリゴンミラー４の図２の矢印Ｅ方向の回転によってレーザ光束Ｌを図３の矢印Ｂ方向に偏向走査し、感光ドラム８の表面上でレーザ光束Ｌによる主走査が行われる。また、感光ドラム８が図１の時計回り方向に回転することにより副走査が行われる。これにより帯電ローラ１３により一様に帯電された感光ドラム８の表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。

＜ＢＤセンサ＞
次に、図３〜図１１を用いてＢＤセンサ６（検知手段）の構成について説明する。図３は、本実施形態の光学走査装置１００に設けられるＢＤセンサ６の近傍の構成を示す斜視説明図である。図２に示すポリゴンミラー４が図２の矢印Ｅ方向に回転することにより偏向走査されたレーザ光束Ｌは、図３の矢印Ｂ方向に走査される。図３の矢印Ｂ方向に走査されたレーザ光束ＬがＢＤセンサ６に設けられた受光面６１を通過する。制御部１８（制御手段）は、ＢＤセンサ６の受光面６１によりレーザ光束Ｌを検知したタイミングを基準として、そこから一定時間経過後に画像を書き出す。

図４は、本実施形態の光学走査装置１００のＢＤセンサ６の近傍の構成を図３の矢印Ａ方向から見た正面説明図である。図５は、本実施形態の光学走査装置１００のＢＤセンサ６の構成を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。図３〜図５に示すように、ＢＤセンサ６には、レーザ光束Ｌを検知する受光面６１と、該受光面６１と電気的に導通された金属製の端子６３（導線）が設けられている。受光面６１と端子６３とは、図示しないワイヤーボンディング等により電気的に接続されている。端子６３は、プリント基板２０上に設けられた電気回路と電気的に接続されている。

また、受光面６１を覆う透明部材となるクリアモールド６２が設けられている。クリアモールド６２により受光面６１に傷が付かないように保護している。図５の矢印Ｂ方向で示すレーザ光束Ｌの走査方向において、クリアモールド６２の両端部には、受光面６１に対して傾斜した一対のテーパ面６４ａ，６４ｂが設けられている。

更に、一対のテーパ面６４ａ，６４ｂに挟まれて受光面６１に平行な平面６５が設けられている。本実施形態では、レーザ光束ＬがＢＤセンサ６を図５の矢印Ｂ方向に走査するときに、該レーザ光束Ｌの走査位置を６段階に分けて示している。図５及び図６のレーザ光束Ｌ１０で示す第１段階は、レーザ光束Ｌ１０が端子６３（導線）の表面６３ａに照射されるときを示す。

図５及び図７のレーザ光束Ｌ２０で示す第２段階は、レーザ光束Ｌ２０が光偏向器５により図５の矢印Ｂ方向に偏向走査されるレーザ光束Ｌ２０（光束）の走査方向の上流側（図５の左側）のクリアモールド６２の端部に設けられたテーパ面６４ａに照射される。その後、該テーパ面６４ａの外表面で屈折してクリアモールド６２内に入射されたレーザ光束Ｌ２１が端子６３（導線）の表面６３ａで反射して再度、テーパ面６４ａの内表面に照射されるときを示す。

図５及び図８のレーザ光束Ｌ３０で示す第３段階は、レーザ光束Ｌ３０がクリアモールド６２のテーパ面６４ａに照射される。その後、該テーパ面６４ａの外表面で屈折してクリアモールド６２内に入射されたレーザ光束Ｌ３１が端子６３（導線）の表面６３ａで反射し、反射したレーザ光束Ｌ３２が平面６５の内表面に照射されるときを示す。

図５及び図９のレーザ光束Ｌ４０で示す第４段階は、レーザ光束Ｌ４０がクリアモールド６２のテーパ面６４ａに照射される。その後、該テーパ面６４ａの外表面で屈折してクリアモールド６２内に入射されたレーザ光束Ｌ４１がＢＤセンサ６の受光面６１に照射されるときを示す。図５及び図１０のレーザ光束Ｌ５０で示す第５段階は、レーザ光束Ｌ５０がクリアモールド６２のテーパ面６４ａに照射される。その後、該テーパ面６４ａの外表面で屈折してクリアモールド６２内に入射されたレーザ光束Ｌ５１が端子６３（導線）の表面６３ａに照射されるときを示す。

図５及び図１１のレーザ光束Ｌ６０で示す第６段階は、レーザ光束Ｌ６０がクリアモールド６２の平面６５に照射される。その後、該平面６５の外表面で屈折してクリアモールド６２内に入射されたレーザ光束Ｌ６１が端子６３（導線）の表面６３ａに照射されるときを示す。

次に、図６〜図１１を用いて図５のレーザ光束Ｌ１０〜Ｌ６０で示す第１段階〜第６段階について説明する。

＜第１段階＞
図６は、本実施形態の光学走査装置１００において、ＢＤセンサ６に入射するレーザ光束Ｌの光路が図５のレーザ光束Ｌ１０で示す第１段階のときの様子を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。図６に示すように、レーザ光束Ｌ１０は、端子６３（導線）の表面６３ａに照射され、該端子６３（導線）の表面６３ａで反射したレーザ光束Ｌ１１が反射光となる。

図６に示すレーザ光束Ｌ１０は、ＢＤセンサ６の受光面６１の法線ｈ方向（法線方向）に対して角度θａで端子６３（導線）の表面６３ａに入射する。クリアモールド６２のテーパ面６４ａは受光面６１の法線ｈ方向に対して角度θｂだけ傾いている。

このとき、光偏向器５により図６の矢印Ｂ方向に偏向走査されたレーザ光束Ｌ（光束）がＢＤセンサ６（検知手段）に入射する際の該レーザ光束Ｌ（光束）と受光面６１の法線ｈ方向（法線方向）との間の角度θａを考慮する。更に、クリアモールド６２（透明部材）のテーパ面６４ａと受光面６１の法線ｈ方向（法線方向）との間の角度θｂを考慮する。これらの角度θａ，θｂは、以下の数１式を満たすように設定される。

［数１］
θａ≦θｂ

本実施形態では、前記数１式を満たす。このため図６に示すように、端子６３（導線）の表面６３ａで反射したレーザ光束Ｌ１１は、クリアモールド６２に当たらずに反射する。これにより迷光が受光面６１に入射されることがない。本実施形態では、θａ＝１５°、θｂ＝４５°（＞θａ＝１５°）に設定している。尚、レーザ光束Ｌが更に図６の矢印Ｂ方向に走査されていくと、その都度、レーザ光束Ｌの端子６３（導線）の表面６３ａに対する入射角度は変わる（角度θａが大きくなる）。このため角度θａは変数である。

＜第２段階＞
図７は、本実施形態の光学走査装置１００において、ＢＤセンサ６に入射するレーザ光束Ｌの光路が図５のレーザ光束Ｌ２０で示す第２段階のときの様子を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。図７に示すように、レーザ光束Ｌ２０は、クリアモールド６２のテーパ面６４ａに照射され、該テーパ面６４ａの外表面で屈折したレーザ光束Ｌ２１がクリアモールド６２内に入射され、端子６３（導線）の表面６３ａに照射される。

その後、該レーザ光束Ｌ２１は、端子６３（導線）の表面６３ａに反射してレーザ光束Ｌ２２からなる反射光として再度、クリアモールド６２内に入射される。その後、テーパ面６４ａの内表面に反射してレーザ光束Ｌ２３からなる反射光として再度、クリアモールド６２内に入射され、平面６５の内表面に入射される。

図７では、レーザ光束Ｌ２１は、透過光として示している。また、レーザ光束Ｌ２２，Ｌ２３は、反射光として示している。このとき、レーザ光束Ｌ２１と受光面６１の法線ｈ方向との間の角度をθｃとすると、テーパ面６４ａの受光面６１の法線ｈ方向に対する角度θｂを用いて、レーザ光束Ｌ２３と受光面６１の法線ｈ方向との間の角度θｅは、以下の数２式で表わすことができる。

［数２］
θｅ＝２×θｂ−θｃ

本実施形態では、レーザ光束Ｌ２３が以下の数３式を満たすように設定される。

［数３］
θｅ＝２×θｂ−θｃ＜９０°

尚、クリアモールド６２（透明部材）の屈折率をｎとすると、スネルの法則により角度θａ，θｂ，θｃは、以下の数４式で表すことが出来る。

［数４］
ｓｉｎ｛９０°−（θａ＋θｂ）｝＝ｎ×ｓｉｎ｛９０°−（θｃ＋θｂ）｝

前記数４式をθｃについて展開すると、θｃは、以下の数５式で表わすことが出来る。

［数５］
θｃ＝ｃｏｓ^−１｛（１／ｎ）×ｃｏｓ（θａ＋θｂ）｝−θｂ

従って、前記数３式と数５式から本実施形態の光学走査装置１００は、以下の数６式を満たすように設定される。

［数６］
２×θｂ−［ｃｏｓ^−１｛（１／ｎ）×ｃｏｓ（θａ＋θｂ）｝−θｂ］＜９０°

本実施形態の光学走査装置１００は、前記数６式を満たす構成である。このため図７に示すように、端子６３（導線）の表面６３ａに反射したレーザ光束Ｌ２２がクリアモールド６２内を透過してテーパ面６４ａの内表面に反射したレーザ光束Ｌ２３がクリアモールド６２の平面６５の内表面に進み、受光面６１には入射しない。これによりレーザ光束Ｌ２３に起因する迷光が受光面６１に入射されることがない。

尚、本実施形態では、クリアモールド６２（透明部材）の屈折率ｎ＝１．６６に設定し、図７に示す第２段階のレーザ光束Ｌ２０が入射する受光面６１の法線ｈ方向に対する角度θａ＝１５．２７°に設定している。このためθａ＝１５．２７°、θｂ＝４５°を用いて前記数５式よりθｃ≒２７．６２°となる。また、前記数３式よりθｅ≒６２．３８°＜９０°となる。

＜第３段階＞
図８は、本実施形態の光学走査装置１００において、ＢＤセンサ６に入射するレーザ光束Ｌの光路が図５のレーザ光束Ｌ３０で示す第３段階のときの様子を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。図８に示すレーザ光束Ｌ３０は、クリアモールド６２のテーパ面６４ａに照射され、該テーパ面６４ａの外表面で屈折したレーザ光束Ｌ３１がクリアモールド６２内に入射されて端子６３（導線）の表面６３ａに照射される。

端子６３（導線）の表面６３ａに入射したレーザ光束Ｌ３１は、該端子６３（導線）の表面６３ａで反射したレーザ光束Ｌ３２が再度、クリアモールド６２内に入射される。その後、該クリアモールド６２の平面６５の内表面で反射したレーザ光束Ｌ３３が再度、クリアモールド６２内に入射されて再度、端子６３（導線）の表面６３ａに入射する。

図８では、レーザ光束Ｌ３１は、透過光として示している。一方、レーザ光束Ｌ３２，Ｌ３３は、反射光として示している。このとき、レーザ光束Ｌ３３が受光面６１と同一平面６１ａ上に照射された位置６１ａ１からテーパ面６４ａのレーザ光束Ｌの走査方向最上流側（図８の左側）の端部６４ａ１までの端子６３（導線）の表面６３ａに沿った距離をＸとする。更に、端子６３（導線）の表面６３ａから受光面６１の法線ｈ方向（法線方向）におけるクリアモールド６２の平面６５までの距離をｔ１、受光面６１から該受光面６１の法線ｈ方向（法線方向）におけるクリアモールド６２の平面６５までの距離をｔ２とする。すると、前記距離Ｘの最小値Ｘｍｉｎは、以下の数７式で示される。

［数７］
Ｘｍｉｎ＝ｔ１×ｔａｎθｂ＋ｔ２×ｔａｎθｃ

また、テーパ面６４ａの光偏向器５により図８の矢印Ｂ方向に偏向走査されるレーザ光束Ｌ（光束）の走査方向の上流側（図８の左側）の端部６４ａ１を考慮する。該端部６４ａ１から該走査方向（図８の矢印Ｂ方向）における受光面６１の中心６１ｂまでの端子６３（導線）の表面６３ａに沿った該走査方向（図８の矢印Ｂ方向）における距離をｄとする。更に、受光面６１のレーザ光束Ｌ（光束）の走査方向（図８の矢印Ｂ方向）における幅をｗとする。すると、前記数７式で示す前記距離Ｘの最小値Ｘｍｉｎを用いて以下の数８式が成り立つ。

［数８］
ｄ＋ｗ／２＜Ｘｍｉｎ

前記数７、８式から以下の数９式の関係が成り立つ。

［数９］
ｄ＜ｔ１×ｔａｎθｂ＋ｔ２×ｔａｎθｃ−ｗ／２

前記数９式と前記数５式から本実施形態の光学走査装置１００は、以下の数１０式を満たすように設定される。

［数１０］
ｄ＜ｔ１×ｔａｎθｂ＋ｔ２×ｔａｎ［ｃｏｓ^−１｛（１／ｎ）×ｃｏｓ（θａ＋θｂ）｝−θｂ］−ｗ／２

前記数１０式の関係を満たすように本実施形態の光学走査装置１００は構成されている。よって、図８に示すレーザ光束Ｌ３０が更に図８の矢印Ｂ方向に走査されてもレーザ光束Ｌ３３が受光面６１に入射しない。これによりレーザ光束Ｌ３３に起因する迷光が受光面６１に入射されることがない。

本実施形態では、図８に示すｔ１＝０．７ｍｍ、ｔ２＝０．８ｍｍ、ｗ＝０．１３ｍｍ、ｄ＝０．７１ｍｍに設定している。また、ＢＤセンサ６に入射するレーザ光束Ｌの光路が図８のレーザ光束Ｌ３０で示す第３段階では、レーザ光束Ｌ３０が入射する受光面６１の法線ｈ方向に対する角度θａ≒１５．５１°としている。このため前記数５式によりθｃ≒２７．７５°となる。

そのためθｂ＝４５°を用いて前記数７式で示す前記距離Ｘの最小値Ｘｍｉｎ≒１．１２ｍｍとなる。また、Ｘｍｉｎ−ｗ／２≒１．０６ｍｍ＞ｄ（＝０．７１ｍｍ）となる。

＜第４段階＞
図９は、本実施形態の光学走査装置１００において、ＢＤセンサ６に入射するレーザ光束Ｌの光路が図５のレーザ光束Ｌ４０で示す第４段階のときの様子を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。図９に示すように、レーザ光束Ｌ４０がクリアモールド６２のテーパ面６４ａに照射され、該テーパ面６４ａの外表面で屈折したレーザ光束Ｌ４１がクリアモールド６２内を透過して受光面６１に入射する。

図９に示すように、光偏向器５により図９の矢印Ｂ方向に偏向走査されたレーザ光束Ｌ４０（光束）がクリアモールド６２（透明部材）の走査方向（図９の矢印Ｂ方向）上流側のテーパ面６４ａに入射する。その後、該テーパ面６４ａの外表面で屈折したレーザ光束Ｌ４１（光束）がクリアモールド６２（透明部材）内を透過して直接、ＢＤセンサ６の受光面６１に入射する。

図９ではレーザ光束Ｌ４１は透過光として示している。このときにＢＤセンサ６の受光面６１がレーザ光束Ｌ４１を検知した信号が端子６３（導線）に接続されたプリント基板２０に設けられた電気回路を介して制御部１８に伝達される。これに基づいて、制御部１８は、書き出し位置同期信号を出力する。

＜第５段階＞
図１０は、本実施形態の光学走査装置１００において、ＢＤセンサ６に入射するレーザ光束Ｌの光路が図５のレーザ光束Ｌ５０で示す第５段階のときの様子を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。図１０に示すように、レーザ光束Ｌ５０がクリアモールド６２のテーパ面６４ａに照射され、該テーパ面６４ａの外表面で屈折したレーザ光束Ｌ５１がクリアモールド６２内を透過して端子６３（導線）の表面６３ａに照射される。図１０ではレーザ光束Ｌ５１は透過光として示している。レーザ光束Ｌ５１は、受光面６１には入射せず、端子６３（導線）の表面６３ａに入射する。

＜第６段階＞
図１１は、本実施形態の光学走査装置１００において、ＢＤセンサ６に入射するレーザ光束Ｌの光路が図５のレーザ光束Ｌ６０で示す第６段階のときの様子を示す図４のＣ−Ｃ断面図である。図１１に示すように、レーザ光束Ｌ６０がクリアモールド６２の平面６５に照射され、該平面６５の外表面で屈折したレーザ光束Ｌ６１が端子６３（導線）の表面６３ａに照射される。図１１ではレーザ光束Ｌ６１は透過光として示している。

このとき、レーザ光束Ｌ６１と受光面６１の法線ｈ方向との間の角度をθｄとする。すると、図１１に示すレーザ光束Ｌ６１が受光面６１と同一平面６１ａ上に照射された位置６１ａ１からテーパ面６４ａのレーザ光束Ｌの走査方向最上流側の端部６４ａ１までの端子６３（導線）の表面６３ａに沿った距離Ｘの最小値Ｘｍｉｎを考慮する。

ここで、テーパ面６４ａと受光面６１の法線ｈ方向との間の角度をθｂとする。また、端子６３（導線）の表面６３ａから受光面６１の法線ｈ方向におけるクリアモールド６２の平面６５までの距離をｔ１とする。更に、受光面６１から該受光面６１の法線ｈ方向におけるクリアモールド６２の平面６５までの距離をｔ２とする。

更に、テーパ面６４ａの光偏向器５により図６の矢印Ｂ方向に偏向走査されるレーザ光束Ｌ（光束）の走査方向（図１１の矢印Ｂ方向）上流側（図１１の左側）の端部６４ａ１を考慮する。該端部６４ａ１から該走査方向（図１１の矢印Ｂ方向）における受光面６１の中心６１ｂまでの端子６３（導線）の表面６３ａに沿った該走査方向（図１１の矢印Ｂ方向）における距離をｄとする。更に、受光面６１のレーザ光束Ｌ（光束）の走査方向（図１１の矢印Ｂ方向）における幅をｗとする。これ等を用いて該最小値Ｘｍｉｎは、以下の数１１式及び数１２式で示される。

［数１１］
Ｘｍｉｎ＝ｔ１×ｔａｎθｂ＋ｔ２×ｔａｎθｄ

［数１２］
ｄ＋ｗ／２＜Ｘｍｉｎ

図１１に示す光偏向器５により図１１の矢印Ｂ方向に偏向走査されたレーザ光束Ｌ６０（光束）がＢＤセンサ６（検知手段）のクリアモールド６２の平面６５に入射する。その際の該レーザ光束Ｌ６０（光束）と受光面６１の法線ｈ方向との間の角度θａを考慮する。更に、該レーザ光束Ｌ６０がクリアモールド６２の平面６５の外表面で屈折して該クリアモールド６２内を透過するレーザ光束Ｌ６１と受光面６１の法線ｈ方向との間の角度θｄを考慮する。これらの角度θａ，θｄは、スネルの法則により、クリアモールド６２の屈折率ｎを用いて以下の数１３式で表すことが出来る。

［数１３］
ｓｉｎθａ＝ｎ×ｓｉｎθｄ

前記数１３式をθｄについて展開すると、θｄは以下の数１４式で表わすことが出来る。

［数１４］
θｄ＝ｓｉｎ^−１｛（１／ｎ）×ｓｉｎθａ）｝

前記数１１、１２式から以下の数１５式で表わすことが出来る。

［数１５］
ｄ＜｛ｔ１×ｔａｎθｂ＋ｔ２×ｔａｎθｄ｝−ｗ／２

更に前記数１４式を用いて以下の数１６式で表わすことが出来る。

［数１６］
ｄ＜ｔ１×ｔａｎθｂ＋ｔ２×ｔａｎ［ｓｉｎ^−１｛（１／ｎ）×ｓｉｎθａ］−ｗ／２

前記数１６式を満たすように、本実施形態の光学走査装置１００は構成されている。これにより図１１に示すレーザ光束Ｌ６０が更に図１１の矢印Ｂ方向に走査されてもレーザ光束Ｌ６１が受光面６１に入射しない。これによりレーザ光束Ｌ６１に起因する迷光が受光面６１に入射されることがない。

本実施形態の光学走査装置１００において、ＢＤセンサ６に入射するレーザ光束Ｌの光路が図５及び図１１のレーザ光束Ｌ６０で示す第６段階では、θａ≒１５．９６°としている。このため前記数１４式よりクリアモールド６２の屈折率ｎ＝１．６６を用いて、θｄ≒９．５３°となる。

また、前記数１１式よりｔ１＝０．７ｍｍ、ｔ２＝０．８ｍｍ、θｂ＝４５°を用いて、Ｘｍｉｎ≒０．８３ｍｍとなり、ｗ＝０．１３ｍｍ、ｄ＝０．７１ｍｍを用いて、Ｘｍｉｎ−ｗ／２≒０．７７ｍｍ＞ｄ（＝０．７１ｍｍ）となる。

このように、クリアモールド６２の平面６５のレーザ光束Ｌ（光束）の走査方向の上流側（図６の左側）の端部に前記数１式を満たすテーパ面６４ａを設ける。これにより図６に示すように、レーザ光束Ｌ１０が端子６３（導線）の表面６３ａに入射され、該端子６３（導線）の表面６３ａで反射されたレーザ光束Ｌ１１がクリアモールド６２の内部に入らない。これによりレーザ光束Ｌ１１に起因する迷光が受光面６１に入射されることがない。

また、前記数６、１０、１６式を満たすように光学走査装置１００を構成する。これにより図９に示すように、クリアモールド６２のテーパ面６４ａに照射されたレーザ光束Ｌ４０が該テーパ面６４ａの外表面で屈折してクリアモールド６２内を透過して受光面６１に入射する。このような正規のレーザ光束Ｌ４１以外の迷光（図７に示すレーザ光束Ｌ２３、図８に示すレーザ光束Ｌ３３、図１０に示すレーザ光束Ｌ５１、図１１に示すレーザ光束Ｌ６１）が受光面６１に入射しない。これによりＢＤセンサ６の同期検出精度を向上させることが可能となる。これにより感光ドラム８の表面上での主走査方向の書出し位置がずれることを防ぎ、画像品質を向上させることが可能となる。

次に、図１２を用いて本発明に係る光学走査装置を備えた画像形成装置の第２実施形態の構成について説明する。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号、或いは符号が異なっても同一の部材名を付して説明を省略する。図１２は、本実施形態の光学走査装置１００の構成を示す断面説明図である。

本実施形態では、図１２に示すように、光偏向器５により図１２の矢印Ｂ方向に偏向走査されたレーザ光束Ｌ（光束）の走査方向において、受光面６１を中心にクリアモールド６２（透明部材）の両端部に一対のテーパ面６４ａ，６４ｂが設けられている。クリアモールド６２（透明部材）の形状は以下の通り構成される。受光面６１のレーザ光束Ｌ（光束）の走査方向（図１２の矢印Ｂ方向）における中心６１ｂを通り、該レーザ光束Ｌ（光束）の走査方向（図１２の矢印Ｂ方向）に垂直な面（図１２のＤ−Ｄ断面）を基準として対称形状に構成されている。

図１２に示すように、光偏向器５により図１２の矢印Ｂ方向に偏向走査されたレーザ光束Ｌ（光束）がクリアモールド６２（透明部材）の走査方向（図１２の矢印Ｂ方向）上流側のテーパ面６４ａに入射する。その後、該テーパ面６４ａの外表面で屈折したレーザ光束Ｌ７１（光束）がクリアモールド６２（透明部材）内を透過して直接、ＢＤセンサ６の受光面６１に入射する。

本実施形態では、クリアモールド６２を図１２に示すＤ−Ｄ断面を中心に対称形状にすることで、ＢＤセンサ６をプリント基板２０に組付ける際に、レーザ光束Ｌの走査方向（図１２の矢印Ｂ方向）におけるＢＤセンサ６の向きを識別する必要が無い。このためＢＤセンサ６をプリント基板２０に組付ける作業が容易になる。

また、クリアモールド６２は、図１２に示すＤ−Ｄ断面を中心に対称形状でなくても良い。クリアモールド６２の平面６５のレーザ光束Ｌの走査方向（図１２の矢印Ｂ方向）における両端部に一対のテーパ面６４ａ，６４ｂを設ける。そして、該両端部のテーパ面６４ａ，６４ｂと、ＢＤセンサ６の受光面６１の位置との関係が前記第１実施形態と同様な条件を満足するように構成する。これにより前記第１実施形態と同様の効果が得られる。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

ｄ…クリアモールド６２のテーパ面６４ａの端部６４ａ１から受光面６１の中心６１ｂまでの端子６３の表面６３ａに沿った距離
Ｌ…レーザ光束（光束）
ｈ…受光面６１の法線
ｎ…クリアモールド６２の屈折率
ｔ１…端子６３の表面６３ａから平面６５までの受光面６１の法線ｈに沿った距離
ｔ２…受光面６１から平面６５までの該受光面６１の法線ｈに沿った距離
ｗ…受光面６１のレーザ光束Ｌの走査方向（矢印Ｂ方向）における幅
θａ…レーザ光束Ｌ１０〜Ｌ６０が入射する受光面６１の法線ｈ方向に対する角度
θｂ…クリアモールド６２のテーパ面６４ａの受光面６１の法線ｈ方向に対する角度
６１…受光面
６１ｂ…受光面６１の中心
６２…クリアモールド（透明部材）
６３…端子（導線）
６３ａ…端子６３の表面（導線の表面）
６４ａ，６４ｂ…クリアモールド６２のテーパ面
６４ａ１…クリアモールド６２のテーパ面６４ａのレーザ光束Ｌの走査方向最上流側の端部
６５…クリアモールド６２の平面

Claims (4)

1. 光源と、
   前記光源から出射された光束を偏向走査する光偏向器と、
   前記光偏向器により偏向走査された前記光束を検知する検知手段と、
   を有する光学走査装置において、
   前記検知手段は、
   前記光偏向器により偏向走査された前記光束を検知する受光面と、
   前記受光面と電気的に導通され、前記受光面と平行な表面を有する導線と、
   前記受光面を覆う透明部材と、
   を有し、
   前記透明部材は、
   前記光偏向器により偏向走査される前記光束の走査方向の上流側の端部に設けられたテーパ面と、
   前記受光面に平行な平面と、
   を有し、
   前記光偏向器により偏向走査された前記光束が前記検知手段に入射する際の前記光束と前記受光面の法線方向との間の角度をθａ、
   前記テーパ面と前記受光面の法線方向との間の角度をθｂ、
   前記透明部材の屈折率をｎ、
   前記テーパ面の前記光偏向器により偏向走査される前記光束の走査方向の上流側の端部から該走査方向における前記受光面の中心までの前記導線の前記表面に沿った該走査方向における距離をｄ、
   前記受光面の前記走査方向における幅をｗ、
   前記導線の前記表面から前記受光面の法線方向における前記平面までの距離をｔ１、
   前記受光面から前記受光面の法線方向における前記平面までの距離をｔ２、
   とすると、
   θａ≦θｂ、
   且つ、
   ２×θｂ−［ｃｏｓ−１｛（１／ｎ）×ｃｏｓ（θａ＋θｂ）｝−θｂ］＜９０°、
   且つ、
   ｄ＜ｔ１×ｔａｎθｂ＋ｔ２×ｔａｎ［ｃｏｓ−１｛（１／ｎ）×ｃｏｓ（θａ＋θｂ）｝−θｂ］−ｗ／２、
   且つ、
   ｄ＜ｔ１×ｔａｎθｂ＋ｔ２×ｔａｎ［ｓｉｎ−１｛（１／ｎ）×ｓｉｎθａ］−ｗ／２、
   を満たし、
   前記光偏向器により偏向走査された前記光束のうち前記受光面に入射する光束は、前記テーパ面に入射して直接前記受光面に入射する光束のみである、
   ことを特徴とする光学走査装置。
2. 前記光偏向器により偏向走査された前記光束の走査方向において、前記受光面を中心に前記透明部材の両端部に前記テーパ面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の光学走査装置。
3. 前記透明部材の形状が、前記受光面の前記光束の走査方向における中心を通り、前記光束の走査方向に垂直な面を基準として対称形状となることを特徴とする請求項２に記載の光学走査装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学走査装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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