JP5030517B2 - 光走査装置および画像形成装置およびカラー画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、光走査装置および画像形成装置およびカラー画像形成装置に関する。

高精細な画像形成装置において、光走査による画像書き込み位置は、主走査方向および副走査方向に対して、画像を形成する有効画像形成領域内の所望の位置に制御されることが望まれる。一般に主走査方向の書き込み開始位置は、光ビームの光走査開始端側に光検出器を設け、光ビームを検出してから書き込み開始までのタイミングを調整している。また副走査方向については、画像を形成する用紙などの位置を検出してからタイミングを調整して、書き込みを開始している。

そして、設計時において想定したタイミングに対して、製造時には実際には光ビームを発生する光源装置から実際に光が走査される被走査面（感光体）までのあらゆる部品の製造誤差や各々の部品の組み付け誤差などを含んだ状態で調整して、書き込み開始位置を設定する必要がある。しかしながら、製造時において理想状態にタイミング調整ができたとしても、製造時以降の経時的な変化に伴って、この書き込み開始位置はずれを生じる。また、使用時の環境条件，特に温度条件に対しても、部品の膨張，収縮によるずれを生じてしまう。中でも、樹脂製の部品についてはこの影響が大きい。したがって、いずれの要因にしても、光ビームの位置が検出できれば、適宜に補正手段を用いることで、書き込み開始位置を補正することができる。また、光ビームの位置を検出して、補正を行う手法は、製造時におけるタイミング調整にも使用できる。

一方で、近年では、画像形成装置のカラー化が進み、各色（たとえば、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラック）に対応した光走査を行い、各色を重ねることでカラーの画像を形成している。このとき、各色の画像書き込み開始位置がずれると、重ねてできたカラー画像には、所謂色ずれと呼ばれる画像劣化が生じてしまい、これが大きな課題となっている。この場合においても、各色に対する光ビームの位置が検出できれば、適当な補正手段を用いて、それぞれの書き込み開始位置を補正して、各色で揃えることにより、良好なカラー画像を得ることができる。

また、画像形成装置の高速化も合わせて進んでおり、複数の光ビームを一括に光走査する光走査装置も盛んに使用されてきている。この場合の光源には、１つの発光点を持つ従来のシングルビーム光源にかわって、複数の発光点をもつマルチビーム光源（１チップ上に実装されたアレイ光源も含む）が用いられている。マルチビーム光源を用いるタイプの光走査装置では、被走査面上を光走査するときの光ビームの間隔（ピッチ）がずれることで、特に副走査方向のずれ（走査線ピッチずれ）に対して所謂濃度むらと呼ばれる画像劣化を引き起こし、大きな課題となっている。この場合においても、各光ビームの位置が検出できれば、適当な補正手段を用いて光ビーム間隔を補正して、濃度むらのない良好な画像を得ることができる。部品の製造誤差を補う補正技術、またマルチビーム化による走査線ピッチの補正技術は、省資源化，高速動作時の静音化（光偏向器の低速化）にも貢献できる。

以上の要求を実現するには、光走査している光ビームの位置を測定することが重要であり、特に副走査方向の光ビーム位置，および副走査方向の光ビーム間隔を検出することが切望されている。

特許文献１には、複数の光ビーム検知手段を、それぞれの光ビーム検知領域の主走査方向始端側の端縁が相互に非平行となるように主走査方向に並べて配設して、複数の光ビームの副走査方向における間隔のずれを検知する仕方が提案されている。しかしながら、複数の検知手段を主走査方向に並べているため、光検出器の大きさが主走査方向に大きくなり、光走査装置が大型化してしまうという問題がある。

すなわち、一般に、光検出器は、主走査方向の有効画像領域よりも外側に配置される。従って、走査光学系は有効画像領域幅に加え、光検出器にまで光ビームが到達できるようにする必要がある。そのため、光検出器が主走査方向に大きくなってしまうと、走査光学系の大型化，強いては光走査装置の大型化を引き起こす。また、走査光学系の大型化は、光路長の増大，高画角化，有効径の拡大といった問題も引き起こす。

また、特許文献２には、主走査方向に配置された複数のフォトセンサを有するセンサアレイに、一定角度傾けて配置された遮光マスクを設けて、複数のレーザビームの副走査方向のピッチを演算する仕方が提案されている。しかしながら、特許文献２のセンサアレイは、複数のフォトセンサを実装して一体化した特殊形状なセンサアレイであり、さらに遮光マスクを設ける必要もあることから、高価なセンサアレイとなってしまうという問題がある。また、多数のフォトセンサを主走査方向に配置しており、回路基板も含めたセンサアレイとしては大型化してしまう懸念がある。

また、特許文献３には、走査方向に対し垂直な一方の側部から入射させて受光し、走査方向に対し傾斜する他方の側部から出射させる複数の受光素子を設けて、走査光の副走査方向のずれ量を算出する仕方が提案されている。特許文献３では、受光素子を副走査方向に設けており、これにより、主走査方向に設けた特許文献１や特許文献２と比べて、受光素子の大きさが主走査方向に大きくなることは防止できるが、特許文献２と同様に、複数のフォトセンサを実装して一体化した特殊形状をしており、高価になってしまうという問題がある。また、特許文献３では、１つの受光素子に対して、入射側と出射側の両方からの出力信号（すなわち、立ち上がり信号と立ち下がり信号の両方）を用いているが、これは検出精度の観点から望ましくない。

すなわち、一般に、フォトダイオードでは立ち上がり時間と立ち下がり時間とは異なり、光が入射したときにＨｉｇｈレベルからＬｏｗレベルに落ちる（立ち下がり信号）ようなフォトダイオードでは、その立ち上がり時間は、立ち下がり時間に比べて数倍遅い。そのため、検出精度を鑑みると、立ち上がり信号を用いるのは好ましくない。

また、特許文献４や特許文献５においては、レーザビームを検出する複数の受光面を有するとともに、受光面の互いに隣接する少なくとも１つの辺縁が角度を持って配置されているレーザビーム検出器を設けて、レーザビームの副走査方向の位置を検出する仕方が提案されている。これらの特許文献４，５では、走査方向に垂直な受光面からの立ち下がり信号と、角度を持つ受光面からの立ち下がり信号を用いて検出精度を確保しているが、特許文献２，３と同じように、複数の受光面を実装して一体化した特殊形状をしており、高価になってしまうという問題がある。
特開平７−７２３９９号公報 特開平９−３２５２８８号公報 特開平１０−２３５９２８号公報 特開２００５−３７５７５号公報 特開２００５−６２５９７号公報

このように、従来では、光ビームの副走査方向のずれを検出するのに、複数の光検出器を主走査方向に設けたことによって、光走査装置が大型化してしまうという問題があったり、あるいは、受光部が複雑な形状を有していたり、複数の受光部を実装して一体化するような特殊形状をした光検出器（高価であり、回路基板も含めた大きさも懸念される光検出器）を用いていたので、光走査装置が大型化，高価になるという問題があった。

本発明は、装置規模を大型化させることなく、安価な光検出器を用いて、副走査方向の光ビーム位置を検出することができ、また、複数の光ビームに対して副走査方向の光ビーム間隔を検出することの可能な光走査装置および画像形成装置およびカラー画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光源手段から発生した光ビームを光偏向手段によって偏向走査し、走査結像光学系によって被走査面上に結像させる光走査装置であって、前記光ビームを検出する光ビーム検出手段を備え、前記光ビーム検出手段は、前記光ビームを副走査方向に複数の分離光ビームに分離する分離光学系と、前記分離光学系にて分離された光ビームをそれぞれ受光する少なくとも副走査方向に異なる位置に配置された複数の光検出器とを有し、前記複数の光検出器の少なくとも１つの光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部は、他の光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部と角度をなして配置されており、前記分離光学系には、透過回折面を有する光学素子が用いられていることを特徴としている。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記光学素子は、透過回折面として副走査方向に周期構造を持つ回折光学素子であることを特徴としている。

また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の光走査装置において、前記透過回折面は位相変調型であることを特徴としている。

また、請求項４記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記分離光学系によって分離される分離光ビームの数は、２であることを特徴としている。

また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の光走査装置において、前記分離光学系は、副走査方向に周期構造を持つ透過回折面を有する回折光学素子からなり、回折光学素子に入射する光ビームと透過回折面の法線とのなす角をαとし、回折光学素子の屈折率をＮとし、周期構造の周期をΛとし、光ビームの波長をλとするとき、前記透過回折面の周期構造の周期Λは、
λ／（ｓｉｎα＋Ｎｃｏｓα）＜Λ＜ｍｉｎ｛λ／（Ｎ−ｓｉｎα），２λ／（Ｎ＋ｓｉｎα），λ／ｓｉｎα｝
を満たすことを特徴としている。

また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の光走査装置において、前記回折光学素子は、透過回折面と反対側に平面を有しており、この場合、前記透過回折面の周期構造の周期Λは、
λ／（ｓｉｎα＋ｃｏｓα）＜Λ＜ｍｉｎ｛λ／（１−ｓｉｎα），２λ／（１＋ｓｉｎα），λ／ｓｉｎα｝
を満たすことを特徴としている。

また、請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光走査装置であって、前記複数の光検出器は、すべて同一の形状および構造のものであって、複数の光検出器のうちの少なくとも１つの光検出器は、受光部の光ビームを検出する側の縁部が他の光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部と角度をなすように、他の光検出器に対して傾けて配置されていることを特徴としている。

また、請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の光走査装置であって、前記複数の光検出器のうちの少なくとも１つの光検出器は、受光部の光ビームを検出する側の縁部が副走査方向と平行に配置されていることを特徴としている。

また、請求項９記載の発明は、請求項８記載の光走査装置において、光ビームを検出する側の縁部が副走査方向と平行に配置されている光検出器は、０次透過ではない回折された分離光ビームを検出するのに用いられることを特徴としている。

また、請求項１０記載の発明は、請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記複数の光検出器の個数は、２であることを特徴としている。

また、請求項１１記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段は、光ビームの副走査方向位置を検出することを特徴としている。

また、請求項１２記載の発明は、請求項１１記載の光走査装置において、前記光走査装置は、前記光ビーム検出手段によって検出された光ビームの副走査方向位置に基づき、光ビームの位置を補正する位置補正手段を備えていることを特徴としている。

また、請求項１３記載の発明は、請求項１２記載の光走査装置において、前記位置補正手段は、光源手段から被走査面に至る光路中に配置された少なくとも１つの光学部材と、前記光学部材の位置的変化または物理的変化を制御する制御機構とを備えていることを特徴としている。

また、請求項１４記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段は、光源手段から発生した複数の光ビームの間隔を検出することを特徴としている。

また、請求項１５記載の発明は、請求項１４記載の光走査装置において、前記光走査装置は、前記光ビーム検出手段によって検出された複数の光ビームの間隔に基づき、複数の光ビームの間隔を補正する間隔補正手段を備えていることを特徴としている。

また、請求項１６記載の発明は、請求項１５記載の光走査装置において、前記間隔補正手段は、前記光源手段から前記光偏向手段に至る光路中に配置された少なくとも１つの光学部材と、前記光学部材の位置的変化または物理的変化を制御する制御機構とを備えていることを特徴としている。

また、請求項１７記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段には、走査結像光学系を介した光ビームが入射するようになっていることを特徴としている。

また、請求項１８記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段には、有効画像形成領域外の光ビームが入射するようになっていることを特徴としている。

また、請求項１９記載の発明は、請求項１８記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段で光ビームを検出する時のみ、光ビームの出力を調整することを特徴としている。

また、請求項２０記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段は、主走査方向に複数設けられていることを特徴としている。

また、請求項２１記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段は、主走査方向の書き込み開始位置を定める同期検知手段としても機能するようになっていることを特徴としている。

また、請求項２２記載の発明は、請求項１記載の光走査装置において、前記少なくとも１つの光検出器の出力信号と前記他の光検出器の出力信号との立ち下がりタイミング及び／または立ち上がりタイミングを比較することによって、副走査方向の位置を検出することを特徴としている。

また、請求項２３記載の発明は、請求項１乃至請求項２２のいずれか一項に記載の光走査装置が用いられていることを特徴とする画像形成装置である。

また、請求項２４記載の発明は、請求項１乃至請求項２２のいずれか一項に記載の光走査装置が用いられていることを特徴とするカラー画像形成装置である。

請求項１乃至請求項２２の発明によれば、光源手段から発生した光ビームを光偏向手段によって偏向走査し、走査結像光学系によって被走査面上に結像させる光走査装置であって、前記光ビームを検出する光ビーム検出手段を備え、前記光ビーム検出手段は、前記光ビームを副走査方向に複数の分離光ビームに分離する分離光学系と、前記分離光学系にて分離された光ビームをそれぞれ受光する少なくとも副走査方向に異なる位置に配置された複数の光検出器とを有し、前記複数の光検出器の少なくとも１つの光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部（具体的には、例えば、受光部の走査開始側の縁部）は、他の光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部（具体的には、例えば、受光部の走査開始側の縁部）と角度をなして配置されており、複数の光検出器を副走査方向に配置しているので、主走査方向に大型化することなく、光ビームの位置を検出することができ、また複数の光検出器には、特殊な形状のものを用いる必要がなく、安価なもので良い。そして、複数の光検出器の少なくとも１つの光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部（具体的には、例えば、受光部の走査開始側の縁部）を、他の光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部（具体的には、例えば、受光部の走査開始側の縁部）と角度をなして配置しているので、容易な仕方で、光ビームの副走査方向の位置を検出することが可能になり、また、副走査方向の光ビーム間隔を検出することが可能になる。

特に、請求項１記載の発明では、前記分離光学系には、透過回折面を有する光学素子が用いられており、光ビームを分離するのに透過回折面を用いているので、反射するための金属膜等が必要となる反射型と比べて、低コストを達成しやすく、また、入射する光ビームと反射した複数の分離光ビームとの分離を必要としないので、光走査装置内のレイアウトを容易にすることができる。

また、請求項２記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、前記光学素子は、透過回折面として副走査方向に周期構造を持つ回折光学素子であるので、格子方程式に従って、副走査方向のみに分離光ビームを分離することができ、副走査方向以外へ分離してしまう光量ロスを発生させない光ビーム検出手段を構築できる。

また、請求項３記載の発明では、請求項２記載の光走査装置において、前記透過回折面は位相変調型であり、位相変調型の透過回折面では、位相を変調させていて、振幅は変えないので、透過回折面での光量ロスを発生させない光ビーム検出手段を構築できる。

また、請求項４記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、前記分離光学系によって分離される分離光ビームの数は、２であり、分離光ビームの数を２とすることで、光検出器へ入射できる光量を最大５０％まで向上させることができる。

また、請求項５記載の発明では、請求項４記載の光走査装置において、前記分離光学系は、副走査方向に周期構造を持つ透過回折面を有する回折光学素子からなり、回折光学素子に入射する光ビームと透過回折面の法線とのなす角をαとし、回折光学素子の屈折率をＮとし、周期構造の周期をΛとし、光ビームの波長をλとするとき、前記透過回折面の周期構造の周期Λは、
λ／（ｓｉｎα＋Ｎｃｏｓα）＜Λ＜ｍｉｎ｛λ／（Ｎ−ｓｉｎα），２λ／（Ｎ＋ｓｉｎα），λ／ｓｉｎα｝
を満たすことにより、光検出器を配置できる条件で、０次光と−１次光のみに分離する透過回折面を得ることができ、光量ロスを低減できる。

また、請求項６記載の発明では、請求項５記載の光走査装置において、前記回折光学素子は、透過回折面と反対側に平面を有しており、この場合、前記透過回折面の周期構造の周期Λは、
λ／（ｓｉｎα＋ｃｏｓα）＜Λ＜ｍｉｎ｛λ／（１−ｓｉｎα），２λ／（１＋ｓｉｎα），λ／ｓｉｎα｝
を満たすことにより、透過回折面と平面からなる回折光学素子において、透過回折面での−１次光を、平面で全反射させることなく、光検出器へ導くことができる。

また、請求項７記載の発明では、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光走査装置であって、前記複数の光検出器は、すべて同一の形状および構造のものであって、複数の光検出器のうちの少なくとも１つの光検出器は、受光部の光ビームを検出する側の縁部が他の光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部と角度をなすように、他の光検出器に対して傾けて配置されており、前記複数の光検出器を、すべて同一の形状および構造のものとすることで、各光検出器の特性を同じにできることから、検出精度や制御回路を構築する上での取り扱いが容易であり、安定した検出が可能となる。

また、請求項８記載の発明では、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の光走査装置であって、前記複数の光検出器のうちの少なくとも１つの光検出器は、受光部の光ビームを検出する側の縁部が副走査方向と平行に配置されていることで、光ビームの副走査方向の位置による出力信号（時刻）が変化しないので、基準信号として用いることができる。また、同期検知用の光検出器として利用することができる。

また、請求項９記載の発明では、請求項８記載の光走査装置において、光ビームを検出する側の縁部が副走査方向と平行に配置されている光検出器は、０次透過ではない回折された分離光ビームを検出するのに用いられることにより、波長変化の影響を受けず、環境変化に強い光ビーム検出を行なうことができる。すなわち、回折された分離光ビームは、入射する光ビームの波長変化に対して回折角変化を引き起こすため、光ビームを検出する側の縁部が副走査方向と平行に配置されている光検出器で回折された分離ビームを検出することで、波長変化の影響を受けず、環境変化に強い光ビーム検出を行なうことができる。

また、請求項１０記載の発明では、請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記複数の光検出器の個数は、２であり、副走査方向の位置を検出するために最小数の検出器とすることで、分離光ビームは２で良く、光量を確保することができる。また、光ビーム検出手段を低コスト化でき、副走査方向の光ビーム検出手段のサイズも小さくすることができる。

また、請求項１１記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段は、光ビームの副走査方向位置を検出するので、高精細化，カラー化に適応する画像形成装置のための光走査装置を提供することができる。すなわち、配置形態の異なる光検出器を用いた光ビーム検出手段を用いることで、特に副走査方向の光ビーム位置を検出することができ、高精細化，カラー化に適応する画像形成装置のための光走査装置を提供することができる。

また、請求項１２記載の発明では、請求項１１記載の光走査装置において、前記光走査装置は、前記光ビーム検出手段によって検出された光ビームの副走査方向位置に基づき、光ビームの位置を補正する位置補正手段を備えており、位置補正手段でフィードバックをかけることにより、特に、書き込み位置，色ずれを補正することができ、高精細化，カラー化に適応する画像形成装置のための光走査装置を提供することができる。

また、請求項１３記載の発明では、請求項１２記載の光走査装置において、前記位置補正手段は、光源手段から被走査面に至る光路中に配置された少なくとも１つの光学部材と、前記光学部材の位置的変化または物理的変化を制御する制御機構とを備えており、パッシブな光学部材の位置的変化や、アクティブな光学部材の物理的変化を制御する制御機構を設けることにより、光ビームの位置を補正することが可能となる。

また、請求項１４記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段は、光源手段から発生した複数の光ビームの間隔を検出するので、高精細化，高速化に適応する画像形成装置のための光走査装置を提供することができる。すなわち、配置形態の異なる光検出器を用いた光ビーム検出手段を用いることで、特に副走査方向の光ビーム間隔を検出することができ、高精細化，高速化に適応する画像形成装置のための光走査装置を提供することができる。

また、請求項１５記載の発明では、請求項１４記載の光走査装置において、前記光走査装置は、前記光ビーム検出手段によって検出された複数の光ビームの間隔に基づき、複数の光ビームの間隔を補正する間隔補正手段を備えており、間隔補正手段でフィードバックをかけることにより、特に走査線ピッチを補正することができ、高精細化，高速化に適応する画像形成装置のための光走査装置を提供することができる。

また、請求項１６記載の発明では、請求項１５記載の光走査装置において、前記間隔補正手段は、前記光源手段から前記光偏向手段に至る光路中に配置された少なくとも１つの光学部材と、前記光学部材の位置的変化または物理的変化を制御する制御機構とを備えており、パッシブな光学部材の位置的変化や、アクティブな光学部材の物理的変化を制御する制御機構を設けることにより、光ビームの位置を補正することが可能となる。また、間隔補正手段を光偏向手段の前に配置することで、間隔補正手段に小型な光学部材を用いることが可能となる。

また、請求項１７記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段には、走査結像光学系を介した光ビームが入射するようになっており、走査結像光学系に起因する光ビームの位置まで含めることで、実際に有効画像形成領域内で発生している光ビームの位置を検出することが可能となる。また走査結像光学系を介することで、光ビーム検出手段の分離光学系にはビーム分離効果を持たせればよく、構成を容易にすることができる。

また、請求項１８記載の発明によれば、請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段には、有効画像形成領域外の光ビームが入射するようになっており、前記光ビーム検出手段に入射する光ビームは、有効画像形成領域外の光ビームであることにより、リアルタイムでの光ビームの位置の検出が可能になり、より高精度なフィードバック制御が可能となる。また、検出するのに必要な画像形成装置のダウンタイムが不必要となる。

また、請求項１９記載の発明では、請求項１８記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段で光ビームを検出する時のみ、光ビームの出力を調整するので、有効画像形成領域に影響を与えることなく、光ビームの発光出力を、光検出器の入射エネルギー特性や感度に合わせて調整することが可能となり、検出精度を向上させることができる。

また、請求項２０記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段は、主走査方向に複数設けられているので、走査線傾きや走査線曲がりといった走査線に関する特性を検出することができ、高精度な検出が可能である。また補正手段を備えれば、フィードバック制御により、より高精細な画像形成装置を提供することができる。また、各色毎の有効画像領域幅が同一になるように、光源装置からの光ビームの駆動クロック周波数を調整することによる全幅倍率誤差を低減することが可能となる。

また、請求項２１記載の発明では、請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段は、主走査方向の書き込み開始位置を定める同期検知手段としても機能するようになっており、光ビーム検出手段に同期検知手段の機能も持たせることで、検出手段が一体化でき、光走査装置の小型化，低コスト化を実現できる。

また、請求項２３記載の発明によれば、請求項１乃至請求項２２のいずれか一項に記載の光走査装置が用いられていることを特徴とする画像形成装置であるので、高精細化，高速化に適応する画像形成装置を提供できる。

また、請求項２４記載の発明によれば、請求項１乃至請求項２２のいずれか一項に記載の光走査装置が用いられていることを特徴とするカラー画像形成装置であるので、高精細化，高速化，かつカラー化に適応する画像形成装置を提供できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１はレーザプリンタの概略構成例を示す図である。図１のレーザプリンタ１００は、光走査装置９００、走査対象物としての感光体ドラム９０１、帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、トナーカートリッジ９０４、クリーニングブレード９０５、給紙トレイ９０６、給紙コロ９０７、レジストローラ対９０８、転写チャージャ９１１、定着ローラ９０９、排紙ローラ９１２、及び排紙トレイ９１０などを備えている。

帯電チャージャ９０２、現像ローラ９０３、転写チャージャ９１１及びクリーニングブレード９０５は、それぞれ感光体ドラム９０１の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム９０１の回転方向に関して、帯電チャージャ９０２，現像ローラ９０３，転写チャージャ９１１，クリーニングブレード９０５の順に配置されている。

感光体ドラム９０１の表面には、感光層が形成されている。ここでは、感光体ドラム９０１は、図１における面内で時計回り（矢印方向）に回転するようになっている。

帯電チャージャ９０２は、感光体ドラム９０１の表面を均一に帯電させるためのものである。

光走査装置９００は、帯電チャージャ９０２で帯電された感光体ドラム９０１の表面に、上位装置（例えばパソコン）からの画像情報に基づいて変調された光を照射する。これにより、感光体ドラム９０１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感光体ドラム９０１の表面に形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って現像ローラ９０３の方向に移動する。

ところで、感光体ドラム９０１の長手方向（回転軸に沿った方向）は「主走査方向」と呼ばれ、感光体ドラム９０１の回転方向は「副走査方向」と呼ばれている。また、感光体ドラム９０１における走査開始位置から走査終了位置までの主走査方向の走査領域のうち、潜像が形成される領域を「有効画像形成領域」ともいう。なお、この光走査装置９００の構成については後述する。

トナーカートリッジ９０４にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ９０３に供給される。このトナーカートリッジ９０４内のトナー量は、電源投入時や印刷終了時などにチェックされ、残量が少ないときには不図示の表示部に交換を促すメッセージが表示される。

現像ローラ９０３は、回転に伴ってその表面にトナーカートリッジ９０４から供給されたトナーが帯電されて薄く均一に付着される。また、この現像ローラ９０３には、感光体ドラム９０１における帯電している部分（光が照射されなかった部分）と帯電していない部分（光が照射された部分）とで互いに逆方向の電界が生じるような電圧が印加されている。そして、この電圧によって、現像ローラ９０３の表面に付着しているトナーは、感光体ドラム９０１の表面の光が照射された部分にだけ付着する。すなわち、現像ローラ９０３は、感光体ドラム９０１の表面に形成された潜像にトナーを付着させて画像情報を顕像化させる。ここでトナーが付着された潜像は、感光体ドラム９０１の回転に伴って転写チャージャ９１１の方向に移動する。

給紙トレイ９０６には転写対象物としての記録紙９１３が格納されている。この給紙トレイ９０６の近傍には給紙コロ９０７が配置されており、該給紙コロ９０７は、記録紙９１３を給紙トレイ９０６から１枚づつ取り出し、レジストローラ対９０８に搬送する。該レジストローラ対９０８は、転写ローラ９１１の近傍に配置され、給紙コロ９０７によって取り出された記録紙９１３を一旦保持するとともに、該記録紙９１３を感光体ドラム９０１の回転に合わせて感光体ドラム９０１と転写チャージャ９１１との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ９１１には、感光体ドラム９０１の表面上のトナーを電気的に記録紙９１３に引きつけるために、トナーとは逆極性の電圧が印加されている。この電圧により、感光体ドラム９０１の表面の潜像が記録紙９１３に転写される。ここで転写された記録紙９１３は、定着ローラ９０９に送られる。

この定着ローラ９０９では、熱と圧力とが記録紙９１３に加えられ、これによってトナーが記録紙９１３上に定着される。ここで定着された記録紙９１３は、排紙ローラ９１２を介して排紙トレイ９１０に送られ、排紙トレイ９１０上に順次スタックされる。

クリーニングブレード９０５は、感光体ドラム９０１の表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。なお、除去された残留トナーは、再度利用されるようになっている。残留トナーが除去された感光体ドラム９０１の表面は、再度帯電チャージャ９０２の位置に戻る。

図２は光走査装置の構成例を示す図である。図２の例では、光走査装置９００は、光源手段２０と、カップリングレンズ２１，アパーチャ２２，シリンドリカルレンズ２３からなる整形光学系２４と、光偏向手段２５と、２枚の走査結像レンズ２６，２７からなる走査結像光学系２８と、分離光学系２９と光検出器３０とからなる光ビーム検出手段３１と、処理装置（図２では図示省略）などとを備えている。

ここで、光源手段２０には、一般にシングルビーム光源として、半導体レーザが用いられ、また、マルチビーム光源として（すなわち、複数の光ビームを構成する手段として）、例えば、複数の半導体レーザを近接して実装した半導体レーザアレイや、面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬアレイ）などが用いられる。

また、カップリングレンズ２１は、光源手段２０から出射された光を略平行光に整形する機能を有している。もちろん、若干の収束光であったり、発散光であったりしてもよい。

カップリングレンズ２１からの光ビームは、アパーチャ２２によって光ビームの一部が遮光された後、シリンドリカルレンズ２３によって副走査方向に収束されて、光偏向手段２５の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像される。

光偏向手段２５が回転駆動されることにより、光ビームは偏向走査され、２枚の走査結像レンズ２６，２７によって、被走査面上に光スポットが形成される。

また、走査結像光学系２８を介して主走査方向の有効画像形成領域外に向かう光ビームの一部は、光ビーム検出手段３１に入射され、光ビーム検出手段３１において、光ビームの位置（後述のように、例えば光ビームの副走査方向位置など）が検出される。

また、この光ビーム検出手段３１では、主走査方向の光ビームの位置を検出して、主走査方向の書き込み開始位置までのタイミングを調整する所謂同期検知を行っている。

図３は光ビーム検出手段３１の構成例を示す図である。図３を参照すると、走査結像光学系２８を介して有効画像形成領域外に向かう光ビームの一部は、分離光学系２９に入射し、そこで副走査方向に複数の分離光ビーム（図３の例ここでは３つの分離光ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３）に分離される。そして、分離光ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３は、副走査方向に配置された３つの光検出器３０−１，３０−２，３０−３によって、各々検出される。

図４は光検出器の配置例を示す図である。図４を参照すると、光検出器３０−１，３０−２，３０−３は副走査方向に配置されており、各光検出器３０−１，３０−２，３０−３は、光ビームに対して光電変換を行う受光部３２−１，３２−２，３２−３を備えている。図４の例では、３つの光検出器３０−１，３０−２，３０−３はすべて等しい光検出器（すべて同一の形状および構造のもの）であるが、光検出器３０−２のみ傾けて配置している。光偏向手段２５によって偏向走査される光ビームは、分離光学系２９によって３つの分離光ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３に分離され、図４の矢印に示す方向に受光部３２−１，３２−２，３２−３上を走査し、各々検出される。

図５は光検出器の出力信号を示すタイミングチャートである。すなわち、分離光ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３が各々受光部３２−１，３２−２，３２−３を通過したときの光検出器３０−１，３０−２，３０−３の出力信号を示すタイミングチャートである。

図５を参照すると、光検出器３０−１の出力信号は、受光部３２−１の走査開始側の縁部（図４の受光部３２−１の左側の縁部）を通過した分離光ビームＢ１により、出力信号はＨｉｇｈからＬｏｗに立ち下がり（時刻Ｔｄ１）、受光部３２−１上を走査された後、受光部３２−１の走査終了側の縁部（図４の受光部３２−１の右側の縁部）を通過した分離光ビームＢ１により、出力信号はＬｏｗからＨｉｇｈに立ち上がる（時刻Ｔｕ１）。受光部３２−１の上記各縁部は副走査方向に平行であるので、分離光ビームＢ１が副走査方向にずれて走査しても、時刻Ｔｄ１，Ｔｕ１は変化しない。

光検出器３０−３についても同様のことが言える。さらに、Ｔｄ１＝Ｔｄ３，Ｔｕ１＝Ｔｕ３であることは明らかである。

一方、光検出器３０−２は、他の光検出器３０−１，３０−３に対して図４に示すように傾けて配置されているので（すなわち、受光部３２−２も傾いている）、受光部３２−２上を走査する分離光ビームＢ２の副走査方向の位置に応じて、光検出器３０−２の出力信号の立ち下がりのタイミング（時刻Ｔｄ２）と立ち上がりのタイミング（時刻Ｔｕ２）は変化する。

図６は、光ビーム検出手段３１に入射する光ビームの位置が副走査方向にずれたことを検出する検出方法を説明するための図である。基準となる光ビームの副走査方向の位置をＰ０とする。このとき、分離光学系２９に入射された光ビームは３つの分離光ビームＢ１０，Ｂ２０，Ｂ３０に分離される。分離光学系２９により分離された分離光ビームＢ１０，Ｂ２０，Ｂ３０は、光検出面上において、副走査方向に等しい間隔Ｓ０を持ち、分離光ビームＢ２０の副走査方向の位置がＰ０に等しいとすれば、各々の分離光ビームの副走査方向の位置は、Ｐ０＋Ｓ０，Ｐ０，Ｐ０−Ｓ０となる（図６の実線）。ここで、間隔Ｓ０は分離光学系２９に入射された光ビームの入射位置に依存して、光検出面上に分離される副走査方向の間隔であって、１対１対応する線形的な関数ｇを用いて、Ｓ０＝ｇ（Ｐ０）と表せる。

このとき、Ｔｄ１＝Ｔｄ２＝Ｔｄ３となるように、光検出器３０−２の位置や傾きを調整して配置する。上述したように、光検出器３０−１，３０−３は分離光ビームＢ１０，Ｂ３０の副走査方向の位置に対して、時刻Ｔｄ１，Ｔｄ３は変化しないので、分離光ビームＢ２０の副走査方向の位置に応じて変化する時刻Ｔｄ２を調整する。

ここで、この光検出器３０の立ち下がり時間は立ち上がり時間より早いものとして、検出精度を高めるために、Ｔｕではなく、Ｔｄを用いる。すなわち、光検出器３０の受光部の光ビームを検出する側の縁部としては、具体的には、例えば、受光部の走査開始側の縁部が用いられる。

また、逆に、あらかじめ設置した光検出器３０−１，３０−２，３０−３に対して、分離光ビームＢ１０，Ｂ２０，Ｂ３０が入射したときの時刻Ｔｄ１とＴｄ２がＴｄ１≠Ｔｄ２となったときに、遅延回路を挿入することによって、Ｔｄ１＝Ｔｄ２となるように遅延時間を調整することもできる。

以上の手順により、基準となる光ビームの副走査方向の位置Ｐ０に対して、Ｔｄ１＝Ｔｄ２＝Ｔｄ３となるように光ビーム検出手段３１を調整することができる。

もし、経時変化や環境変化などの要因により光ビームの副走査方向の位置がＰ＝Ｐ０＋ΔＰに変化した場合を考える。分離光学系２９により分離される分離光ビームＢ１，Ｂ２，Ｂ３は、光検出面上において、各々の分離光ビームの副走査方向の位置がＰ＋Ｓ，Ｐ，Ｐ−Ｓとなる関係を持っている（図６の破線）。ここで、間隔Ｓは分離光学系２９に入射された光ビームの入射位置に依存して、光検出面上に分離される副走査方向の間隔であるので、Ｓ＝ｇ（Ｐ）と表せる。

ここで、Ｓ＝Ｓ０＋ΔＳと表せば、分離光ビームＢ２の副走査方向の位置ずれΔＰに対して、分離光ビームＢ１の副走査方向の位置ずれはΔＳ＋ΔＰとなる。すなわち、ΔＳは分離光学系２９の特性（入射された光ビームの入射位置依存性）に起因し、ΔＳ＝ｇ（Ｐ）−ｇ（Ｐ０）となる。関数ｇが光ビームの入射位置に対する１次関数であるとすれば、ΔＳは入射された光ビームの入射位置間隔ΔＰに比例するような関数ｈを用いて、ΔＳ＝ｈ（ΔＰ）と表わせる。また最も簡単な例は、関数ｇが光ビームの入射位置に依存しない場合であり、ΔＳ＝０となる。

すなわち、光ビームが副走査方向に位置ずれΔＰを発生したとき、各光検出器３０−１，３０−２，３０−３から得られる出力信号の立ち下がりのタイミングを見てみると、光検出器３０−１，３０−３はもちろん変化しないので、Ｔｄ１，Ｔｄ３は変化しない。一方、光検出器３０−２は、受光部３２−２が傾いていることから、出力信号の立ち下がりタイミングは時刻Ｔｄ２’（＝Ｔｄ２＋ΔＴｄ２）へと変化する。

したがって、この時刻の変化量ΔＴｄ２は、受光部３２−２の傾き量に対して、分離光ビームＢ２の副走査方向の位置ずれΔＰに１対１対応していることから、ΔＰを検出することができる。なお、受光部３２−２が副走査方向に平行で、受光部３２−１が傾いている場合には、上述と同様に、時刻変化量ΔＴｄ１は、分離光ビームＢ１の副走査方向の位置ずれΔＳ＋ΔＰに対応しており、あらかじめΔＳとΔＰの関係を把握しておけば（例えば、上述の例を用いると、ΔＳ＝ｈ（ΔＰ）やΔＳ＝０）、ΔＰを検出することができる。

このように、上述の例の光走査装置では、光ビーム検出手段３１（図３）に入射した光ビームは、分離光学系（２９）によって、副走査方向に３つの分離光ビーム（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）に分離され、副走査方向に配置された３つの光検出器（３０−１，３０−２，３０−３）によって（１つの光検出器（３０−２）が他の２つの光検出器（３０−１，３０−３）とは配置形態が異なっていることを利用して）、図６に示す検出方法に従って、その光ビームの副走査方向の位置を検出することができる。

また、光検出器３０−１から得られる時刻Ｔｄ１は、走査される光ビームの副走査方向の位置に依存しない。したがって、この主走査方向の位置を検出することで、主走査方向の書き込み開始位置を定める同期検知信号として利用することができる。

なお、上述の例では、光ビーム検出手段３１において、光ビームを副走査方向に３つの分離光ビーム（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）に分離し、３つの光検出器（３０−１，３０−２，３０−３）を用いたが、後述のように、光ビームを副走査方向に２つの分離光ビームに分離し、２つの光検出器を用いることもできる。

図７（ａ）乃至（ｄ）は分離光学系２９の構成例を示す図である。

分離光学系２９では、入射する光ビームを複数の光ビームに分離する光学面として、一般的な光学面である屈折面や反射面ではなく、回折面を用いることができる。回折面には、回折面の振幅（透過率）を変調させる振幅変調型や、回折面の位相を変調させる位相変調型があって、位相変調型がよく用いられている。また位相変調型にも、表面形状によって位相を制御する表面レリーフ型や、媒質の屈折率分布によって位相を制御する屈折率型などがある。

一方で、透過することによって光ビームを分離する透過型回折面と、反射することによって光ビームを分離する反射型回折面とがあるが、光学面に反射するための金属膜等が必要となる反射型に比べて、透過型の方が低コストを達成しやすいこと、また光走査装置内のレイアウトにおいて、反射型では、入射する光ビームと反射した複数の分離光ビームとの分離が必要であることから、透過型回折面を用いるのが良い。

なお、分離光学系２９は、１つの光学素子で構成されても良いし、複数の光学素子から構成することもできる。

図７（ａ）は、２枚の光学素子からなる分離光学系２９の例を示す図であり、図７（ａ）の例では、分離光学系２９は、収差補正機能と出射する光ビームの収束性を変更する機能とを持つ非球面レンズと、透過型回折面４１を持ち、光ビームを３つの分離光ビームへ分離する機能を持つ回折光学素子とによって構成されている。

また、図７（ｂ）は、１枚の光学素子からなる分離光学系２９の例を示す図であり、図７（ｂ）の例では、分離光学系２９は、透過型回折面４１を持ち、光ビームを３つの分離光ビームへ分離する回折光学素子によって構成されている。

また、図７（ｃ）は、１枚の光学素子からなる分離光学系２９の例を示す図であり、図７（ｃ）の例では、分離光学系２９は、透過型回折面４１を持ち、光ビームを２つの分離光ビームへ分離する回折光学素子によって構成されている。このように、分離光ビームは、図７（ａ），（ｂ）に示すような３つの分離光ビームに限ったものではなく，２つ以上であれば、光ビームの位置の検出は可能である。

また、図７（ｄ）は、１枚の光学素子からなる分離光学系２９の例を示す図であり、図７（ｄ）の例では、分離光学系２９は、透過型回折面４１を裏面側に持ち、光ビームを２つの分離光ビームへ分離する回折光学素子によって構成されている。透過型回折面はいずれの光学面に用いても良いが、図７（ｄ）のように分離光学系２９の最終光学面に用いることは、分離光ビームが他の光学面を通過せず、各々の分離光ビームへの異なる寄与が発生しないことから、１つの利点として挙げられる。

図７（ａ）乃至（ｄ）に示したように、分離光学系２９には、透過回折面を有する光学素子が用いられるのが好ましい。

また、図８（ａ）乃至（ｄ）は副走査方向に周期構造を持つ回折光学素子の構成例を示す図である。

周期Λの周期構造を持つ回折光学素子は、格子方程式に従って、その周期方向に光ビームを分離することができる。また、分離光ビームの数も格子方程式から得ることができる。したがって、図３に示すように副走査方向に複数の分離光ビームを発生させるためには、副走査方向に周期構造を持つ回折光学素子を備えることが良い。

図８（ａ）は光ビームが垂直入射することにより光ビームを副走査方向に３つの分離光ビームに分離する表面レリーフ型の回折面を持つ回折光学素子の例であり、また、図８（ｂ）は光ビームがある角度を持って入射するとき、入射した光ビームを副走査方向に２つの分離光ビームに分離する表面レリーフ型の回折光学素子の例である。

一方、図８（ｃ）は光ビームが垂直入射することにより光ビームを副走査方向に３つの分離光ビームに分離する屈折率型の回折光学素子の例であり、また、図８（ｄ）は光ビームが垂直入射する一方で屈折率分布が傾斜した分布を持ち、入射した光ビームを副走査方向に２つの分離光ビームに分離する屈折率型の回折光学素子の例である。

図８（ａ）乃至（ｄ）に示すように、副走査方向に周期構造を持つ回折光学素子であれば、格子方程式に従って、副走査方向に分離光ビームを分離することができる。

ところで、位相変調型の回折面は、位相を変調させるのみで、振幅を変えない。一方、振幅変調型の回折面は、振幅（代表例としては透過率）を変調させているので、光ビームの透過率は減少してしまう。

光ビーム検出手段３１では、入射する光ビームを２以上の分離光ビームに分離するので、各々の分離光ビームの光量は必ず１／２以下となってしまう。したがって、できるだけ光量ロスを避けたい。したがって、同じように光ビームを分離する機能を有するのであれば、位相変調型の回折面を用いることが望ましい。光ビームを分離するには、１つの透過回折面でも良いし、複数の光学面を組み合わせることも可能である。また、分離光学系２９は、透過回折面を有する１つの光学素子でも良いし、複数の光学素子の組み合わせでも良い。しかしながら、分離光学系２９の小型化，構成の簡易化，低コスト化を達成しやすいことから、分離光学系２９は１つの透過回折面からなる１つの光学素子からなることが望ましい。

図９は光ビーム検出手段段３１の他の構成例を示す図である。図９の例では、走査結像光学系２８を介して有効画像形成領域外に向かう光ビームの一部は、表面レリーフ型の回折光学素子３３に入射し、そこで副走査方向に２つの分離光ビームＣ１，Ｃ２に分離される。分離光ビームＣ１，Ｃ２は、副走査方向に配置された２つの光検出器３４−１，３４−２によって、各々検出される。

図１０は図９の光ビーム検出手段３１の光検出器の構成例を示す図である。図１０の例では、光検出器３４−１，３４−２は副走査方向に配置されており、各光検出器３４−１，３４−２は、光ビームに対して光電変換を行う受光部３５−１，３５−２を備えている。図１０の例では、２つの光検出器３４−１，３４−２は等しい光検出器（同一の形状および構造のもの）であるが、一方の光検出器３４−２は傾けて配置している。

このような構成では、光偏向手段２５によって偏向走査される光ビームは、分離光学系２９（３３）によって２つの分離光ビームＣ１，Ｃ２に分離され、図１０の矢印に示す方向に受光部３５−１，３５−２を走査し、各々検出される。

図１１は光検出器３４−１，３４−２の出力信号のタイミングチャートを示す図である。すなわち、図１１は、分離光ビームＣ１，Ｃ２が各々受光部３５−１，３５−２を通過したときの光検出器３４−１，３４−２の出力信号を示すタイミングチャートである。光検出器３４−１の出力信号は、受光部３５−１の走査開始側の縁部（図１０の受光部３５−１の左側の縁部）を通過した分離光ビームＣ１により、出力信号はＨｉｇｈからＬｏｗに立ち下がり（時刻Ｔｄ１）、受光部３５−１上を走査された後、受光部３５−１の走査終了側の縁部（図１０の受光部３５−１の右側の縁部）を通過した分離光ビームＣ１により、出力信号はＬｏｗからＨｉｇｈに立ち上がる（時刻Ｔｕ１）。受光部３５−１は、光ビームを検出する縁部が副走査方向に平行であるので、分離光ビームＣ１が副走査方向にずれて走査しても、時刻Ｔｄ１，Ｔｕ１は変化しない。一方、光検出器３４−２は、光検出器３４−１に対して図１０に示すように傾けて配置されているので（すなわち、受光部３５−２も傾いている）、受光部３５−２上を走査する分離光ビームＣ２の副走査方向の位置に応じて、光検出器３４−２の出力信号の立ち下がりのタイミング（時刻Ｔｄ２）と立ち上がりのタイミング（時刻Ｔｕ２）は変化する。

図１２は、光ビーム検出手段３１に入射する光ビームの位置が副走査方向にずれたことを検出する検出方法を説明するための図である。基準となる光ビームの副走査方向の位置を０とする。このとき、分離光学系２９に入射された光ビームは２つの分離光ビームＣ１０，Ｃ２０に分離される。分離光学系２９により分離される分離光ビームＣ１０，Ｃ２０は、光検出面上において、副走査方向に間隔Ｓ０を持ち、分離光ビームＣ２０の副走査方向の位置が０に等しいとすれば、各々の分離光ビームの副走査方向の位置は、０，Ｓ０となる（図１２の実線）。

図１３は制御回路を示す図である。

あらかじめ設置した光検出器３４−１，３４−２に対して、分離光ビームＣ１０，Ｃ２０が入射したときの時刻Ｔｄ１とＴｄ２から、Ｔｄ１≠Ｔｄ２となったときに、遅延回路を挿入することによって、Ｔｄ１＝Ｔｄ２となるように遅延時間を調整することができる。図１３の制御回路では、光検出器３４−１，３４−２からの出力信号は各々ＡＭＰ１，ＡＭＰ２により増幅された後、Ｔｄ１＝Ｔｄ２となるように各々の遅延回路の遅延時間を設定することができる。その後、図１１のタイミングチャートに示すように、ＣＭＰ（コンパレータ）により、入力される２つの信号の立ち下がり信号の時刻の差分を測定する。

ここで、この光検出器３４の立ち下がり時間は立ち上がり時間より早いものとして、検出精度を高めるために、ＣＭＰではＴｄを用いている。すなわち、光検出器３０の受光部の光ビームを検出する側の縁部としては、具体的には、例えば、受光部の走査開始側の縁部が用いられる。

さて、基準となる光ビームの副走査方向の位置０に対して、Ｔｄ１＝Ｔｄ２となるように光ビーム検出手段は調整された。もし、経時変化や環境変化などの要因により光ビームの副走査方向の位置がΔＰに変化した場合を考える。分離光学系２９により分離される分離光ビームＣ１，Ｃ２は、光検出面上において、各々の分離光ビームの副走査方向の位置が、ΔＰ，Ｓ＋ΔＰとなる関係を持っている（図１２の破線）。

すなわち、光ビームが副走査方向に位置ずれΔＰを発生したとき、各光検出器３４−１，３４−２から得られる出力信号の立ち下がりのタイミングを見てみると、光検出器３４−１はもちろん変化しないので、Ｔｄ１は変化しない。一方、光検出器３４−２は、受光部３５−２が傾いていることから、出力信号の立ち下がりタイミングは時刻Ｔｄ２’へと変化する。このとき、測定する時間差ΔＴ＝Ｔｄ２’−Ｔｄ２は、光検出面上での副走査方向の位置変化ΔＰに対応する値であり、ΔＰを検出することができる。なお、あらかじめ光検出器３４−２に対して，ΔＰとΔＴの関係は把握しておく必要がある。

図９乃至図１３の例では、入射する光ビームを２つの分離光ビームに分離するので、各々の分離光ビームの最大光量は１／２である。すなわち、光量を大きくするためには、図９乃至図１３の例のように、分離光ビームの数は２であることが望ましい。光量を大きくすることは、光検出器に対してＳ／Ｎ比などの面から有利である。

また、図９乃至図１３の例では、図９に示すように副走査方向に２つの分離光ビーム（Ｃ１，Ｃ２）に分離する表面レリーフ型の回折光学素子（３３）と副走査方向に配置された２つの光検出器（３４−１，３４−２）とからなる光ビーム検出手段（３１）によって、２つの光検出器（３４−１，３４−２）の配置形態が異なっていることを利用して、図１２に示す検出方法に従って、光ビーム検出手段３１に入射した光ビームの副走査方向の位置を検出することができる。

図１４は透過回折面の模式図（副走査方向断面図）である。空気中から屈折率Ｎの媒体上に形成された回折面へ入射する光ビームを考える。図１４に示すように、入射する光ビームの方向をｘ軸とし、それに直交する方向をｙ軸とする。このとき、回折面のｙ軸からの傾き角をα（≧０）とし、ｍ次回折光の出射角をθ’（＞０）とし、入射する光ビームの波長をλとし、回折面の周期構造の周期をΛとすると、回折次数をｍとして、格子方程式から、
ｓｉｎα＋ｍλ／Λ＝Ｎｓｉｎθ’
が成り立つ。

ここで、回折面によって発生する（透過回折する）光ビームが２つのみであるとすると、そのときの回折次数ｍはｍ＝０とｍ＝−１のみを取り得る。よって、ｍ＝＋１は取り得ないという条件より、
ｓｉｎα＋λ／Λ＞Ｎ
従って、
λ／Λ＞Ｎ−ｓｉｎα

さらに、ｍ＝−２も取らないという条件より、
−Ｎ＞ｓｉｎα−２λ／Λ
従って、
λ／Λ＞（Ｎ＋ｓｉｎα）／２

一方、本発明に要求されるレイアウト（分離光学系の後方に光検出器が備えられること）から、−１次回折光は第１象現に存在するという条件
−（９０°−α）＜θ’＜０
を付け加えると、
−Ｎｃｏｓα＝−Ｎｓｉｎ（９０°−α）＜ｓｉｎα−λ／Λ＜０
従って、
ｓｉｎα＜λ／Λ＜（ｓｉｎα＋Ｎｃｏｓα）

ＡとＢとＣのうちの最も小さい方を取る関数をｍｉｎ｛Ａ，Ｂ，Ｃ｝と定義すれば、すなわち、
ｍｉｎ｛Ａ，Ｂ，Ｃ｝＝Ａ・・・Ａ≦Ｂかつ Ａ≦Ｃ
とすれば、
Λは次式（数１）を満たすことが望ましい。

λ／（ｓｉｎα＋Ｎｃｏｓα）＜Λ＜ｍｉｎ｛λ／（Ｎ−ｓｉｎα），２λ／（Ｎ＋ｓｉｎα），λ／ｓｉｎα｝ （数１）

たとえば、α＝０°では、上式を満たすΛは存在しない。

別の例として、Ｎ＝１．５，α＝３０°のときには、（数１の右式）＝ｍｉｎ｛λ，λ，２λ｝＝λとなるので、０．５５６λ＜Λ＜λを満たすΛとすればよい。

また別の例として、Ｎ＝１．５，α＝６０°のときには、（数１の右式）＝ｍｉｎ｛１．５７７λ，０．８４５λ，１．１５５λ｝＝０．８４５λとなるので、０．６１９λ＜Λ＜０．８４５λを満たすΛとすればよい。

また、Ｎ＝２．３，α＝３０°のときには、（数１の右式）＝ｍｉｎ｛０．５５６λ，０．７１４λ，２λ｝＝０．５５６λとなるので、０．４０１λ＜Λ＜０．５５６λを満たすΛとすればよい。

画像形成装置に用いられる光ビームとしては、λ＝０．６５５μｍから０．７８５μｍが一般的である。またλ＝０．４０５μｍから０．６５５μｍが用いられることもある。

上述したように、回折面の周期構造の周期Λは、数１を満たすことが望ましい。ここで、傾き角αは、光ビーム検出手段に入射する光ビームと回折面の法線とのなす角に等しいことは図１４より明らかである。

図１５は回折光学素子の模式図である。−１次回折光（Ｃ１）の、回折面と反対側の平面に入射する入射角はθ’であり、回折光学素子から透過する−１次回折光の出射角をθとすると，回折次数をｍとして、格子方程式と、平面でのスネルの式から、
ｓｉｎα＋ｍλ／Λ＝Ｎｓｉｎθ’＝ｓｉｎθ
が成り立つ。上述と同様に、回折光学素子によって発生する（透過回折する）光ビームが２つのみであるとすると、そのときの回折次数ｍはｍ＝０とｍ＝−１のみを取り得る。よって、ｍ＝＋１は取り得ないという条件より、
ｓｉｎα＋λ／Λ＞１
従って、
λ／Λ＞１−ｓｉｎα
さらに、ｍ＝−２も取らないという条件より、
−１＞ｓｉｎα−２λ／Λ
従って、
λ／Λ＞（１＋ｓｉｎα）／２
一方、本発明に要求されるレイアウト（分離光学系の後方に光検出器が備えられること）から、−１次回折光は第１象現に存在するという条件
−（９０°−α）＜θ＜０
を付け加えると、
−ｃｏｓα＝−ｓｉｎ（９０°−α）＜ｓｉｎα−λ／Λ＜０
従って、
ｓｉｎα＜λ／Λ＜（ｓｉｎα＋ｃｏｓα）

従って、Λは次式（数２）を満たすことが望ましい。

λ／（ｓｉｎα＋ｃｏｓα）＜Λ＜ｍｉｎ｛λ／（１−ｓｉｎα），２λ／（１＋ｓｉｎα），λ／ｓｉｎα｝ （数２）

上式（数２）から明らかなように、屈折率Ｎには影響しない。例として、α＝３０°のときには、０．７３２λ＜Λ＜１．３３３λであり、満たすべきΛは存在する。式（数１）を満たすΛは回折面によって透過回折する光ビームが２つである条件であり、式（数２）を満たすΛは回折面の反対側に平面を持つ回折光学素子によって透過される光ビームが２つある条件であり、等しくはない。例えば、回折面によって透過回折した−２次回折光は式（数１）を満たさないが、平面によって全反射されて回折光学素子からは透過してこないため式（数２）は満たすような条件もある。また、回折面によって透過回折した−１次回折光であって式（数１）は満たすが、平面によって全反射されて回折光学素子からは透過してこないため式（数２）は満たさないような条件もある。実使用においては回折面１面のみからなる素子は存在しないため、式（数２）の条件をみたせば良い。しかしながら、この条件では、上述した−２次回折光など回折光学素子からは透過してこない分も含まれているため、光量ロスに繋がる。したがって、式（数１）を満たし、すなわち回折面で光ビームが２つのみ発生し、かつ式（数２）を満たし、すなわち２つの光ビームが回折光学素子を透過してくるような条件がより望ましい。すなわち、Ｎ＝１．５，α＝３０°のときには、式（数１）を満たす条件０．５５６λ＜Λ＜λと、式（数２）を満たす条件０．７３２λ＜Λ＜１．３３３λより、０．７３２λ＜Λ＜λがより望ましい条件となる。

上記例においては、画像形成装置に用いられる光ビームがλ＝０．６５５μｍ程度のときには、０．４７９μｍ＜Λ＜０．６５５μｍの周期を持つ回折光学素子が望ましい。また、λ＝０．７８５μｍ程度のときには、０．５７５μｍ＜Λ＜０．７８５μｍの周期が良い。

また、回折面と反対側に平面を有する回折光学素子は、数２を満たすような構成とするのが望ましい。さらに、より望ましくは数１と数２の両方を満たすような構成とするのがよい。

図１６，図１７は光検出器の配置形態例を示す図である。

図１６の例では、光検出器３６−１，３６−２，３６−３は副走査方向に配置されており、各光検出器３６−１，３６−２，３６−３は、光ビームに対して光電変換を行う受光部３７−１，３７−２，３７−３を備えている。ここで、光検出器３６−２は他の光検出器３６−１，３６−３に対して主走査方向にずれている。このように、光検出器の前に配置される分離光学系の有効径内であれば、光検出器を主走査方向にずらして配置することも可能である。これにより、光検出器３６−２から得られる出力信号の立ち下がりのタイミングを、他の光検出器３６−１，３６−３よりも遅延させることができるので、遅延回路を省略することも可能となる。

光ビームの副走査方向の位置を検出する方法として、主走査方向に走査される光ビームに対して、その受光部上を走査する光ビームの副走査方向の位置による光検出器からの出力信号（時刻）の変化を捉える方法はよく知られている。そのため、受光部の走査開始側の縁部が副走査方向に対して傾きを持った受光部３７−２を備えた光検出器を少なくとも１つ有することが必要である。

さらには、図１７に示すように、異なる傾き角を持った受光部３９−１，３９−２を備えた光検出器３８−１，３８−２を有することにより、２つの光検出器から得られる出力信号をもとに、副走査方向の位置を検出することもできる。

すなわち、図１６，図１７に示すように、光検出器が同一形状であって、少なくとも１つの光検出器は傾けて配置する。

一方で、その変化を定量化するために、基準となる、すなわち、光ビームの副走査方向の位置による出力信号（時刻）が変化しない光検出器が必要となる。そのため、図１６，図１７に示すように、受光部の走査開始側の縁部が副走査方向に対して平行である受光部３７−３や３９−３を備えた光検出器を少なくとも１つ有することが必要である。したがって、副走査方向の位置に応じて、変化する出力信号と変化しない出力信号を得るために、少なくとも２種類の異なる配置形態を持つ光検出部、しいては光検出器が必要である。

上記のように、光ビームの副走査方向の位置による出力信号（時刻）が変化しない光検出器として、受光部の走査開始側の縁部が副走査方向に対して平行とすることができる。また、このような配置の光検出器は、主走査方向の書き込み開始位置を定める同期検知用の光検出器としても利用できる。

換言すれば、少なくとも１の光検出部を他の光検出部に対して異なる角度で配置することにより、その組み合わせから、光ビームの副走査方向の位置を検出することが可能になる。

より好ましくは（より正確には）、複数の光検出器の少なくとも１つの光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部（具体的には、例えば、受光部の走査開始側の縁部）を、他の光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部（具体的には、例えば、受光部の走査開始側の縁部）と所定の角度をなして配置することによって、光ビームの副走査方向の位置を検出することが可能になる。

配置形態が異なる光検出器として、同一の光検出器を異なるレイアウトに配置して（図１６，図１７）、上記２つ出力信号を得ることもできるし、異なる光検出器を配置して上記２つの出力信号を得ることもできる。異なる光検出器とは、受光部が同一でも光検出器としては異なる場合（図１８）や、受光部の形状さえ異なる場合（図１９）を指す。しかしながら、同一の光検出器を用いる方が、光検出器の特性が等しいことから、検出精度や制御回路を考えたりする上でも、取り扱いが容易である。

また、本発明では、光ビームを検出する側の縁部（具体的には、例えば、受光部の走査開始側の縁部）が副走査方向と平行に配置されている光検出器は、０次透過ではない回折された分離光ビームを検出するのに用いられるのが良い。

すなわち、０次透過光でない回折された光ビームは、格子方程式に従う回折角を有する。したがって、入射する光ビームの波長λが変化した場合には、回折角が変化してしまう。この波長変化は、温度によっても変化するし、半導体レーザを用いた場合には波長飛びという現象によりランダムに発生してしまう。したがって、入射する光ビームの副走査方向の位置は変化していないのに、波長変化によってその位置が変化してしまうので、これは誤検出の要因となる。すなわち、回折により光ビームが副走査方向に分離される場合には、これら波長変化に伴う回折角の変化に対しても光検出器からの出力信号が変化しないように、回折された分離光ビームは副走査方向に対して平行に配置されている受光部を用いるのが良い。

また、副走査方向の位置に応じて、変化する出力信号と変化しない出力信号を得るために、少なくとも２種類の異なる配置形態を持つ光検出部が必要であり、例えば図１０に示すように、光検出器を２つにしても副走査方向の位置を検出することは可能である。そして、光検出器を２つにすることで、分離光ビームの数を２とすることができるので、光量を確保することができる。また、光ビーム検出手段を低コスト化し、サイズを小さくすることができるという利点がある。

また、図３２，図３３は、２分割の受光部を持つ光検出器の例を示す図である。図３３には、隣接する２分割の受光部を持つ光検出器６７−１，６７−２の例が示されている。このような光検出器は、２分割フォトダイオードなどと呼ばれ、図４に示した受光部３２−１などに比べて高精度な検出が可能であるので、必要に応じてこのような光検出器を用いることもできる。図３２には、このときのタイミングチャートが示されている。

図３２，図３３を参照すると、光検出器６７−１から得られる出力信号としては、隣接した受光部によって連続する２つの信号が得られ、その立ち下がりの時刻をＴｄ１，Ｔｄ３としたとき、この光検出器６７−１からはその中心の時刻に相当する（ある遅延時間を考慮して）Ｔｄ１３を得ることができる。例えば、受光部を通過する光ビームの強度や大きさの影響が懸念される立ち下がり時間を、このように平均値として出力することにより、その影響を抑え、高精度な検出ができる。同様に、光検出器６７−２からは時刻Ｔｄ２４が得られるので、その差分ΔＴｄが、光検出器６７−２を通過する光ビームの副走査方向の位置の変化に相当する。

図２０は、本発明の光走査装置の別の例を示す図である。すなわち、図２０には、光ビームの位置を補正する位置補正手段５０を備えた光走査装置の例が示されている。なお、図２０において、図２と同じ箇所には同じ符号を付している。図２０を参照すると、位置補正手段５０は、光偏向手段２５と走査結像光学系２８との間に設けられており、光ビーム検出手段３１により検出された光ビームの副走査方向の位置に基づき、有効画像形成領域へ導かれる光ビームの副走査方向の位置を補正する機能を有している。なお、位置補正手段５０の配置位置は、図２０の位置に限定されるものではなく、光源手段２０から被走査面の間の任意の位置に配置することができる。

図２１は、位置補正手段５０の具体例としての液晶偏向素子５１を示す図である。液晶偏向素子５１は、液晶の光学効果によって光ビームを偏向する素子であり、入射された光ビームを副走査方向に偏向することができる。

図２２は、液晶偏向素子５１の構成，動作を説明するための図である。図２２を参照すると、液晶偏向素子５１は、相対向して平行に配置された透明基板５２と、透明基板５２の相対向する面側に一体に配置された一対の透明電極５３と、透明電極５３の相対向する面側に一体に配置された一対の配向膜５４と、一対の配向膜５４間を所定の間隔に保つスペーサ５５と、配向膜５４とスペーサ５５とで形成される隙間に充填される液晶層５６とからなり、駆動回路５７から電圧が印加される。

このような構成では、光ビーム検出手段３１により検出された光ビームの副走査方向の位置に基づいて、駆動回路５７に与える印加電圧を制御することにより、所望の副走査方向の位置へ補正することができる。

このように、本発明では、前述したように、光ビーム検出手段３１は、例えば配置形態が互いに異なる複数の光検出器を用いることにより、光ビームの副走査方向の位置を検出することができる。そして、本発明では、図２０に示すように、光走査装置は、位置補正手段５０（具体的には、例えば、図２２に示すような液晶偏向素子５１）を用いて、光ビーム検出手段３１により検出された光ビームの副走査方向の位置に基づいて液晶偏向素子５１を制御することにより、光ビームを所望の位置へ補正することができる。

また、図２３，図２４には、位置補正手段５０の他の例が示されている。

すなわち、図２３は、ガラス平板５８の回転による光ビームのシフトの例を示す図である。図２３を参照すると、入射した光ビームは、ガラス平板５８の回転角に応じて、平行シフトさせることができる。すなわち、ガラス平板５８は、光ビーム検出手段３１により検出された光ビームの副走査方向の位置に基づいて、ガラス平板回転手段（図示しない）を制御することによって、所定の角度だけ回転し、これにより、光ビームを所望の副走査方向の位置へ補正することができる。

また、図２４は、ミラー５９の回転による光ビームの偏向の例を示す図である。入射した光ビームは、ミラー５９の回転角に応じて、偏向させることができる。すなわち、ミラー５９は、光ビーム検出手段３１により検出された光ビームの副走査方向の位置に基づいて、ミラー回転手段（図示しない）を制御することによって、所定の角度だけ回転し、これにより、光ビームを所望の副走査方向の位置へ補正することができる。

上記のように、位置補正手段５０には、図２２に示した液晶偏向素子や図２３や図２４に示した光学素子などの光学部材を用いることができる。これらの光学部材は、図２３や図２４に示すその位置的な変化や、図２２に示す液晶層のような物理的な変化を、各々の制御手段によって制御することによって、光ビームの位置を補正することができる。

また、図２５は複数の光ビームを発生する光走査装置の例を示す図である。図２５の例では、光源手段は２つの半導体レーザ２０を備えており、それぞれの半導体レーザ２０から出射された光ビームを略平行光に整形する２つのカップリングレンズ２１を有している。そして、光ビームは、アパーチャ２２によって光ビームの一部が遮光された後、間隔補正手段６２を介して、シリンドリカルレンズ２３によって副走査方向に収束され、光偏向手段２５の偏向反射面近傍に主走査方向に長い線像として結像される。光偏向手段２５が回転駆動されることにより、２つの光ビームは偏向走査され、２枚の走査結像レンズ２６，２７によって被走査面上に光スポットを形成する。走査結像光学系２８を介して主走査方向の有効画像形成領域外に向かう光ビームの一部は、光ビーム検出手段３１に入射され、光ビーム検出手段３１によって光ビームの位置が検出される。なお、間隔補正手段６２は、この位置に限定されるものではなく、光源手段と光偏向手段２５との間の任意の位置に配置することができる。

図２６は光源から複数の光ビーム（図２６の例では、２つの光ビーム）が発生したときの光検出器での副走査方向間隔を検出する例を示す図である。図２６の例では、２つの半導体レーザからの光ビームが主走査方向および副走査方向に所定の間隔で離れて発生するとき、この２つの光ビームをＤ１，Ｄ２とする。光偏向手段２５によって走査された２つの光ビームＤ１，Ｄ２は、各々光ビーム検出手段３１に入射される。そして、２つの光ビームをＤ１，Ｄ２は、分離光学系２９によって副走査方向に透過回折された−１次光と０次光の光ビームにそれぞれ分離される。すなわち、光ビームＤ１は２つの分離光ビームＤ１−１，Ｄ１−２に分離され、光ビームＤ２は２つの分離光ビームＤ２−１，Ｄ２−２に分離される。２つの光検出器６０−１，６０−２は配置形態を異にしており、透過回折された−１次光は光検出器６０−１で検出され、また、真っ直ぐ透過した０次光は光検出器６０−２で検出される。

図２７は、図２６のように光検出器で光ビームが検出されるときのタイミングチャートの例を示す図である。光検出器６０−１から得られる出力信号は、副走査方向に平行な受光部６１−１の走査開始側の縁部を分離光ビームＤ１−１およびＤ２−１が通過したときに立ち下がる。このときの時刻差Ｔｍは２つの光ビームＤ１とＤ２の主走査方向の間隔に相当する。また、光検出器６０−２から得られる出力信号は、受光部６１−１に対して傾いた受光部６１−２の走査開始側の縁部を分離光ビームＤ１−２およびＤ２−２が通過したときに立ち下がる。このとき、Ｄ１−１からの立ち下がりとＤ１−２からの立ち下がりの時刻差Ｔｓ１は光ビームＤ１の副走査方向の位置に相当し、Ｄ２−１からの立ち下がりとＤ２−２からの立ち下がりの時刻差Ｔｓ２は光ビームＤ２の副走査方向の位置に相当する。すなわち、この差分Ｔｓ＝Ｔｓ２−Ｔｓ１が２つの光ビームＤ１とＤ２の副走査方向の間隔に相当する。なお、この例においては、光検出器６０−２からの出力信号は、遅延回路により適当に遅延されている。

図２６，図２７に示すようにして、光源手段から発生された複数の光ビームの間隔を検出することができる。

そして、図２７によって検出した複数の光ビームの間隔に基づいて、間隔補正手段６２を用いて光ビームの位置を補正することで、所望の複数の光ビームの間隔を補正することができる。

図２８は、間隔補正手段６２の一例を示す図であり、図２８の例では、間隔補正手段６２は楔形状プリズムとなっている。楔形状プリズム６３は、楔状（台形状）をしていて、台座６４に保持されている。例えば、符号Ｏ−Ｏをカップリングレンズ２１の光軸とすると、略光軸Ｏ−Ｏ回りに矢印６５で示すγ方向に楔形状プリズム６３を回動することにより、入射する光ビームを矢印６６で示すように最大偏向角度φの範囲で偏向することができ、結果として被走査面上のビームスポットの位置を補正することができる。すなわち、光ビーム検出手段３１により検出された複数の光ビームの間隔に基づいて、楔形状プリズム回動手段（図示しない）によって楔形状プリズム６３を制御することによって、光ビームの位置を補正し、所望の複数の光ビームの間隔に補正することができる。

上記のように、間隔補正手段６２として、図２８に示すような光学部材を用いることができる。図２８の光学部材は、その位置的な変化を、所定の制御手段によって制御することによって、光ビームの位置を補正し、複数の光ビームの間隔を補正することができる。また、間隔補正手段６２として、図２２に示すような光学部材を用いることもできる。図２２に示す光学部材では、液晶層のような物理的な変化を、所定の制御手段によって制御することによって、光ビームの位置を補正し、複数の光ビームの間隔を補正することができる。

また、光ビーム検出手段３１に入射する光ビームには、図２に示すように走査結像光学系２８を介した光ビームを用いることもできるし、走査結象光学系２８を介さずに光偏向手段２５によって偏向走査された光ビームを直接用いることもできる。しかしながら、後者では、走査結象光学系２８に起因する光ビームの位置の変化を含まない。また、走査結象光学系２８を介していないので、光偏向手段２５で偏向走査された光ビームを光検出器に導くためのある程度の結像機能を分離光学系に持たせる必要が生じてしまう。そのために、光ビーム検出手段３１に入射する光ビームには、走査結象光学系２８を介した光ビームを用いることが望ましい。

また、光ビーム検出手段３１に入射する光ビームには、図２に示すように有効画像形成領域外の光ビームを用いることもできるし、有効画像形成領域内の光ビームを用いることもできる。しかしながら、後者の場合には、有効画像形成領域を走査するのを止め、光ビーム検出手段１３を有効画像形成領域を走査する光ビームが検出できる位置に移動させる必要があり、その移動機構が煩雑となる。一方、有効画像形成領域外の光ビームであれば、有効画像形成領域内の光走査時に、その領域外の光ビームを用いることで、リアルタイムに光ビームの位置を検出することができる。

また、前述したように、光ビーム検出手段３１に入射する光ビームに対して、光検出器３０に入射する分離光ビームの光出力は小さくなり、最大でも１／２となる。したがって、有効画像領域外の光ビームを用いるときには、光ビーム検出手段で光ビームを検出する時のみ、光ビームの発光出力を光検出器の入射エネルギー特性や感度に合わせて調整することが可能となり、検出精度を向上させることができる。

また、光ビーム検出手段３１は、主走査方向の書き込み開始位置を定める同期検知手段としても用いることができる。

また、図２９は、主走査方向に複数の光ビーム検出手段が設けられている光走査装置を示す図である。図２９の例では、２つの光ビーム検出手段３１を有効画像形成領域外の両端に設けた場合が示されている。もちろん、２つの光ビーム検出手段３１を有効画像形成領域内に設けることも可能である。このように、光ビーム検出手段を主走査方向に複数設けることにより、走査線傾きや走査線曲がりといった走査線に関する特性を検出することができ、高精度な検出が可能となる。また、各色に対応して両端での時刻差を検出する場合には、各色毎の有効画像領域幅が同一になるように、光源装置からの光ビームの駆動クロック周波数を調整することが可能である。

上述した例では、画像形成装置がレーザプリンタ１００の場合について説明したが、画像形成装置は、レーザプリンタに限定されるものではなく、任意の画像形成装置に適用可能である。すなわち、本発明は、光走査装置９００を備えた画像形成装置であれば、大型化及び高コスト化を招くことなく、高精細の画像を高速で形成することが可能となる。

また、本発明は、カラー画像を形成するカラー画像形成装置にも適用可能であり、この場合、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、大型化及び高コスト化を招くことなく、高精細の画像を高速で形成することが可能となる。

具体的に、画像形成装置は、カラー画像に対応し、画像情報毎に感光ドラムを備えるタンデムカラー機であっても良い。図３０には、図２５に示した２つの光ビームを備えた光走査装置を光偏向手段２５を共通にして対向配置することにより、計４つの光ビームがＹＭＣＫ各色毎に設けられた感光ドラム上を走査できるタンデムカラー機用の光走査装置が示されている。なお、実際の画像形成装置内では、前記走査結像レンズ２６または２７と被走査面との間に折り返しミラーを挿入して、各光ビームを対応する感光体ドラムへ導いているが、ここでは折り返しミラーを省略して図示している。

また、図３１は、図２９の光走査装置において光源手段２０をマルチビーム光源に置き換えたものであり、この場合も図３０の場合と同様に、４つの光ビームがＹＭＣＫ各色毎に設けられた感光ドラム上を走査できるタンデムカラー機用の光走査装置として構成されている。図３１の例では、さらに、光ビーム検出手段３１も、有効画像形成領域外の両端に設けられている。

なお、図３０に示す光走査装置において、各シングルビーム光源に代えて、２つの発光点をもつマルチビーム光源を用いることにより、計８本の光ビームを光偏向手段２５に向けて出射させ、各色の感光体ドラムに２本ずつ走査させることができる。また、４つの発光点を持つレーザアレイ光源を用いることにより、計１６本の光ビームを光偏向手段２５に向けて出射させ、各色の感光体ドラムに４本ずつ走査させることができる。これにより、更に高速な画像形成装置を実現することができる。

上述したように、本発明では、光源手段から発生した光ビームを光偏向手段によって偏向走査し、走査結像光学系によって被走査面上に結像させる光走査装置であって、前記光ビームの位置を検出するための光ビーム検出手段を備え、前記光ビーム検出手段は、前記光ビームを副走査方向に複数の分離光ビームに分離する分離光学系と、少なくとも副走査方向に異なる位置に配置された複数の光検出器とを有し、前記複数の光検出器の少なくとも１つの光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部（具体的には、例えば、受光部の走査開始側の縁部）を、他の光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部（具体的には、例えば、受光部の走査開始側の縁部）と所定の角度をなして配置されている。このように、複数の光検出器を副走査方向に配置しているので、主走査方向に大型化することなく、光ビームの位置を検出することができ、また複数の光検出器には、特殊な形状のものを用いる必要がなく、安価なもので良い。そして、複数の光検出器の少なくとも１つの光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部（具体的には、例えば、受光部の走査開始側の縁部）は、他の光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部（具体的には、例えば、受光部の走査開始側の縁部）と所定の角度をなして配置しているので、容易な仕方で、光ビームの副走査方向の位置を検出することが可能になり、また、副走査方向の光ビーム間隔を検出することが可能になる。

ここで、前記分離光学系に、透過回折面を有する光学素子が用いられているときには（光ビームを分離するのに透過回折面を用いているときには）、反射するための金属膜等が必要となる反射型と比べて、低コストを達成しやすく、また、入射する光ビームと反射した複数の分離光ビームとの分離を必要としないので、光走査装置内のレイアウトを容易にすることができる。

また、上記光学素子が、透過回折面として副走査方向に周期構造を持つ回折光学素子であるときには、格子方程式に従って、副走査方向のみに分離光ビームを分離することができ、副走査方向以外へ分離してしまう光量ロスを発生させない光ビーム検出手段を構築できる。

また、上記透過回折面が位相変調型である場合、位相変調型の透過回折面では、位相を変調させていて、振幅は変えないので、透過回折面での光量ロスを発生させない光ビーム検出手段を構築できる。

また、前記分離光学系によって分離される分離光ビームの数が２であるときには、光検出器へ入射できる光量を最大５０％まで向上させることができる。

より具体的に、前記分離光学系が、副走査方向に周期構造を持つ透過回折面を有する回折光学素子からなり、回折光学素子に入射する光ビームと透過回折面の法線とのなす角をαとし、回折光学素子の屈折率をＮとし、周期構造の周期をΛとし、光ビームの波長をλとするとき、前記透過回折面の周期構造の周期Λが、
λ／（ｓｉｎα＋Ｎｃｏｓα）＜Λ＜ｍｉｎ｛λ／（Ｎ−ｓｉｎα），２λ／（Ｎ＋ｓｉｎα），λ／ｓｉｎα｝
を満たすことにより、光検出器を配置できる条件で、０次光と−１次光のみに分離する透過回折面を得ることができ、光量ロスを低減できる。

さらに、上記回折光学素子が、透過回折面と反対側に平面を有している場合、前記透過回折面の周期構造の周期Λが、
λ／（ｓｉｎα＋ｃｏｓα）＜Λ＜ｍｉｎ｛λ／（１−ｓｉｎα），２λ／（１＋ｓｉｎα），λ／ｓｉｎα｝
を満たすことにより、透過回折面と平面からなる回折光学素子において、透過回折面での−１次光を、平面で全反射させることなく、光検出器へ導くことができる。

また、本発明の光走査装置において、前記複数の光検出器を、すべて同一の形状および構造のものとすることで、各光検出器の特性を同じにできることから、検出精度や制御回路を構築する上での取り扱いが容易であり、安定した検出が可能となる。

また、本発明の光走査装置において、前記複数の光検出器のうちの少なくとも１つの光検出器は、受光部の光ビームを検出する側の縁部が副走査方向と平行に配置されていることで、光ビームの副走査方向の位置による出力信号（時刻）が変化しないので、基準信号として用いることができる。また、同期検知用の光検出器として利用することができる。

また、上記光走査装置において、光ビームを検出する側の縁部が副走査方向と平行に配置されている光検出器は、０次透過ではない回折された分離光ビームを検出するのに用いられることにより、波長変化の影響を受けず、環境変化に強い光ビーム検出を行なうことができる。すなわち、回折された分離光ビームは、入射する光ビームの波長変化に対して回折角変化を引き起こすため、光ビームを検出する側の縁部が副走査方向と平行に配置されている光検出器で回折された分離ビームを検出することで、波長変化の影響を受けず、環境変化に強い光ビーム検出を行なうことができる。

また、本発明の光走査装置において、前記複数の光検出器の個数を２とし、副走査方向の位置を検出するために最小数の検出器とすることで、分離光ビームは２で良く、光量を確保することができる。また、光ビーム検出手段を低コスト化でき、副走査方向の光ビーム検出手段のサイズも小さくすることができる。

また、本発明の光走査装置において、前記光ビーム検出手段が、光ビームの副走査方向位置を検出する場合、高精細化，カラー化に適応する画像形成装置のための光走査装置を提供することができる。すなわち、配置形態の異なる光検出器を用いた光ビーム検出手段を用いることで、特に副走査方向の光ビーム位置を検出することができ、高精細化，カラー化に適応する画像形成装置のための光走査装置を提供することができる。

また、上記光走査装置において、前記光走査装置は、前記光ビーム検出手段によって検出された光ビームの副走査方向位置に基づき、光ビームの位置を補正する位置補正手段を備えており、位置補正手段でフィードバックをかけることにより、特に、書き込み位置，色ずれを補正することができ、高精細化，カラー化に適応する画像形成装置のための光走査装置を提供することができる。

上記光走査装置において、前記位置補正手段が、光源手段から被走査面に至る光路中に配置された少なくとも１つの光学部材と、前記光学部材の位置的変化または物理的変化を制御する制御機構とを備えている場合、パッシブな光学部材の位置的変化や、アクティブな光学部材の物理的変化を制御する制御機構を設けることにより、光ビームの位置を補正することが可能となる。

また、本発明の光走査装置において、前記光ビーム検出手段が、光源手段から発生した複数の光ビームの間隔を検出する場合、高精細化，高速化に適応する画像形成装置のための光走査装置を提供することができる。すなわち、配置形態の異なる光検出器を用いた光ビーム検出手段を用いることで、特に副走査方向の光ビーム間隔を検出することができ、高精細化，高速化に適応する画像形成装置のための光走査装置を提供することができる。

また、上記光走査装置において、前記光走査装置が、前記光ビーム検出手段によって検出された複数の光ビームの間隔に基づき、複数の光ビームの間隔を補正する間隔補正手段を備えている場合、間隔補正手段でフィードバックをかけることにより、特に走査線ピッチを補正することができ、高精細化，高速化に適応する画像形成装置のための光走査装置を提供することができる。

上記光走査装置において、前記間隔補正手段が、前記光源手段から前記光偏向手段に至る光路中に配置された少なくとも１つの光学部材と、前記光学部材の位置的変化または物理的変化を制御する制御機構とを備えている場合、パッシブな光学部材の位置的変化や、アクティブな光学部材の物理的変化を制御する制御機構を設けることにより、光ビームの位置を補正することが可能となる。また、間隔補正手段を光偏向手段の前に配置することで、間隔補正手段に小型な光学部材を用いることが可能となる。

また、本発明の光走査装置において、前記光ビーム検出手段には、走査結像光学系を介した光ビームが入射するようになっている場合には、走査結像光学系に起因する光ビームの位置まで含めることで、実際に有効画像形成領域内で発生している光ビームの位置を検出することが可能となる。また走査結像光学系を介することで、光ビーム検出手段の分離光学系にはビーム分離効果を持たせればよく、構成を容易にすることができる。

また、本発明の光走査装置において、前記光ビーム検出手段には、有効画像形成領域外の光ビームが入射するようになっている場合には、前記光ビーム検出手段に入射する光ビームは、有効画像形成領域外の光ビームであることにより、リアルタイムでの光ビームの位置の検出が可能になり、より高精度なフィードバック制御が可能となる。また、検出するのに必要な画像形成装置のダウンタイムが不必要となる。

また、上記の光走査装置では、前記光ビーム検出手段で光ビームを検出する時のみ、光ビームの出力を調整することができ、この場合、有効画像形成領域に影響を与えることなく、光ビームの発光出力を、光検出器の入射エネルギー特性や感度に合わせて調整することが可能となり、検出精度を向上させることができる。

また、本発明の光走査装置において、前記光ビーム検出手段が、主走査方向に複数設けられている場合、走査線傾きや走査線曲がりといった走査線に関する特性を検出することができ、高精度な検出が可能である。また補正手段を備えれば、フィードバック制御により、より高精細な画像形成装置を提供することができる。また、各色毎の有効画像領域幅が同一になるように、光源装置からの光ビームの駆動クロック周波数を調整することによる全幅倍率誤差を低減することが可能となる。

また、本発明の光走査装置において、前記光ビーム検出手段に、主走査方向の書き込み開始位置を定める同期検知手段の機能も持たせることで、検出手段が一体化でき、光走査装置の小型化，低コスト化を実現できる。

また、本発明の光走査装置が用いられる場合には、高精細化，高速化に適応する画像形成装置を提供できる。

また、本発明の光走査装置が用いられる場合には、高精細化，高速化，かつカラー化に適応する画像形成装置を提供できる。

本発明は、デジタル複写機，プリンタ，ＦＡＸ，デジタル複合機（コピー、ＦＡＸ、プリンタ、スキャナ等の複合機），計測器等に利用可能である。

レーザプリンタの概略構成例を示す図である。 光走査装置の構成例を示す図である。 光ビーム検出手段の構成例を示す図である。 光検出器の配置例を示す図である。 光検出器の出力信号を示すタイミングチャートである。 光ビーム検出手段に入射する光ビームの位置が副走査方向にずれたことを検出する検出方法を説明するための図である。 分離光学系の構成例を示す図である。 副走査方向に周期構造を持つ回折光学素子の構成例を示す図である。 光ビーム検出手段段の他の構成例を示す図である。 図９の光ビーム検出手段の光検出器の構成例を示す図である。 光検出器の出力信号のタイミングチャートを示す図である。 光ビーム検出手段に入射する光ビームの位置が副走査方向にずれたことを検出する検出方法を説明するための図である。 制御回路を示す図である。 透過回折面の模式図（副走査方向断面図）である。 回折光学素子の模式図である。 光検出器の配置形態例を示す図である。 光検出器の配置形態例を示す図である。 異なる光検出器の例を示す図である。 異なる光検出器の例を示す図である。 本発明の光走査装置の別の例を示す図である。 位置補正手段の具体例としての液晶偏向素子を示す図である。 液晶偏向素子の構成，動作を説明するための図である。 位置補正手段の他の例を示す図である。 位置補正手段の他の例を示す図である。 複数の光ビームを発生する光走査装置の例を示す図である。 光源から複数の光ビームが発生したときの光検出器での副走査方向間隔を検出する例を示す図である。 図２６のように光検出器で光ビームが検出されるときのタイミングチャートの例を示す図である。 間隔補正手段の一例を示す図である。 主走査方向に複数の光ビーム検出手段が設けられている光走査装置を示す図である。 タンデムカラー機用の光走査装置を示す図である。 図２９の光走査装置において光源手段をマルチビーム光源に置き換えたものを示す図である。 ２分割の受光部を持つ光検出器の例を示す図である。 ２分割の受光部を持つ光検出器の例を示す図である。

符号の説明

１００ レーザプリンタ
９００ 光走査装置
２０ 光源手段
２１ カップリングレンズ
２２ アパーチャ
２３ シリンドリカルレンズ
２４ 整形光学系
２５ 光偏向手段
２６，２７ 光走査結像レンズ
２８ 走査結像光学系
２９ 分離光学系
３０，３４，３６，３８，４０，４２，６０ 光検出器
３１ 光ブーム検出手段
３２，３５，３７，３９，４１，４３，６１ 受光部
４１ 透過型回折面
５０ 位置補正手段
５１ 液晶偏向素子
５８ ガラス平板
５９ ミラー
６２ 間隔補正手段
６３ 楔形状プリズム

Claims (24)

1. 光源手段から発生した光ビームを光偏向手段によって偏向走査し、走査結像光学系によって被走査面上に結像させる光走査装置であって、前記光ビームを検出する光ビーム検出手段を備え、前記光ビーム検出手段は、前記光ビームを副走査方向に複数の分離光ビームに分離する分離光学系と、前記分離光学系にて分離された光ビームをそれぞれ受光する少なくとも副走査方向に異なる位置に配置された複数の光検出器とを有し、前記複数の光検出器の少なくとも１つの光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部は、他の光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部と角度をなして配置されており、前記分離光学系には、透過回折面を有する光学素子が用いられていることを特徴とする光走査装置。
2. 請求項１記載の光走査装置において、前記光学素子は、透過回折面として副走査方向に周期構造を持つ回折光学素子であることを特徴とする光走査装置。
3. 請求項２記載の光走査装置において、前記透過回折面は位相変調型であることを特徴とする光走査装置。
4. 請求項１記載の光走査装置において、前記分離光学系によって分離される分離光ビームの数は、２であることを特徴とする光走査装置。
5. 請求項４記載の光走査装置において、前記分離光学系は、副走査方向に周期構造を持つ透過回折面を有する回折光学素子からなり、回折光学素子に入射する光ビームと透過回折面の法線とのなす角をαとし、回折光学素子の屈折率をＮとし、周期構造の周期をΛとし、光ビームの波長をλとするとき、前記透過回折面の周期構造の周期Λは、
   λ／（ｓｉｎα＋Ｎｃｏｓα）＜Λ＜ｍｉｎ｛λ／（Ｎ−ｓｉｎα），２λ／（Ｎ＋ｓｉｎα），λ／ｓｉｎα｝
   を満たすことを特徴とする光走査装置。
6. 請求項５記載の光走査装置において、前記回折光学素子は、透過回折面と反対側に平面を有しており、この場合、前記透過回折面の周期構造の周期Λは、
   λ／（ｓｉｎα＋ｃｏｓα）＜Λ＜ｍｉｎ｛λ／（１−ｓｉｎα），２λ／（１＋ｓｉｎα），λ／ｓｉｎα｝
   を満たすことを特徴とする光走査装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の光走査装置であって、前記複数の光検出器は、すべて同一の形状および構造のものであって、複数の光検出器のうちの少なくとも１つの光検出器は、受光部の光ビームを検出する側の縁部が他の光検出器の受光部の光ビームを検出する側の縁部と角度をなすように、他の光検出器に対して傾けて配置されていることを特徴とする光走査装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の光走査装置であって、前記複数の光検出器のうちの少なくとも１つの光検出器は、受光部の光ビームを検出する側の縁部が副走査方向と平行に配置されていることを特徴とする光走査装置。
9. 請求項８記載の光走査装置において、光ビームを検出する側の縁部が副走査方向と平行に配置されている光検出器は、０次透過ではない回折された分離光ビームを検出するのに用いられることを特徴とする光走査装置。
10. 請求項７乃至請求項９のいずれか一項に記載の光走査装置において、前記複数の光検出器の個数は、２であることを特徴とする光走査装置。
11. 請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段は、光ビームの副走査方向位置を検出することを特徴とする光走査装置。
12. 請求項１１記載の光走査装置において、前記光走査装置は、前記光ビーム検出手段によって検出された光ビームの副走査方向位置に基づき、光ビームの位置を補正する位置補正手段を備えていることを特徴とする光走査装置。
13. 請求項１２記載の光走査装置において、前記位置補正手段は、光源手段から被走査面に至る光路中に配置された少なくとも１つの光学部材と、前記光学部材の位置的変化または物理的変化を制御する制御機構とを備えていることを特徴とする光走査装置。
14. 請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段は、光源手段から発生した複数の光ビームの間隔を検出することを特徴とする光走査装置。
15. 請求項１４記載の光走査装置において、前記光走査装置は、前記光ビーム検出手段によって検出された複数の光ビームの間隔に基づき、複数の光ビームの間隔を補正する間隔補正手段を備えていることを特徴とする光走査装置。
16. 請求項１５記載の光走査装置において、前記間隔補正手段は、前記光源手段から前記光偏向手段に至る光路中に配置された少なくとも１つの光学部材と、前記光学部材の位置的変化または物理的変化を制御する制御機構とを備えていることを特徴とする光走査装置。
17. 請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段には、走査結像光学系を介した光ビームが入射するようになっていることを特徴とする光走査装置。
18. 請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段には、有効画像形成領域外の光ビームが入射するようになっていることを特徴とする光走査装置。
19. 請求項１８記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段で光ビームを検出する時のみ、光ビームの出力を調整することを特徴とする光走査装置。
20. 請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段は、主走査方向に複数設けられていることを特徴とする光走査装置。
21. 請求項１記載の光走査装置において、前記光ビーム検出手段は、主走査方向の書き込み開始位置を定める同期検知手段としても機能するようになっていることを特徴とする光走査装置。
22. 請求項１記載の光走査装置において、前記少なくとも１つの光検出器の出力信号と前記他の光検出器の出力信号との立ち下がりタイミング及び／または立ち上がりタイミングを比較することによって、副走査方向の位置を検出することを特徴とする光走査装置。
23. 請求項１乃至請求項２２のいずれか一項に記載の光走査装置が用いられていることを特徴とする画像形成装置。
24. 請求項１乃至請求項２２のいずれか一項に記載の光走査装置が用いられていることを特徴とするカラー画像形成装置。

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