JP5252170B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

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

電子写真の画像記録では、レーザ光を用いた画像形成装置が広く用いられている。この場合、画像形成装置は光走査装置を備え、感光体ドラムの軸方向に偏向器（例えば、ポリゴンミラー）を用いてレーザ光を走査しつつ、感光体ドラムを回転させ潜像を形成する方法が一般的である。

感光体ドラム上を走査するレーザ光は、温度変化等により副走査方向に位置ずれを生じることがある。そこで、ビーム検知素子などを用いて位置ずれを検出し、その検出結果に基づいて、位置ずれを小さくするフィードバック補正方式が提案されている。

例えば、特許文献１には、光ビームを発生させる光源と、該光源からの光ビームを偏向させ走査する光偏向手段と、光ビームを略等速に走査させる走査光学系とを備えた光走査装置において、複数のセンサを並べて配置し、少なくとも２つの互いに対向する辺縁が平行で直線をなし、各々のセンサの対向する辺縁のうち少なくとも一方の辺は主走査方向と非平行な角度を持って配置した複数光ビームの位置を検出する光ビーム位置検出手段と、光ビーム位置検出手段からのビーム位置検出信号に基づいて副走査方向の走査位置を検出する副走査位置検出手段と、副走査位置検出手段で検出した副走査の走査位置が規定の位置からずれていた場合に副走査方向の走査位置を制御して、規定の走査位置に戻す走査位置制御手段と、を具備する光走査装置が開示されている。

特開２００５−６２５９７号公報

ところで、偏向器、走査光学系、ビーム検知素子、ビーム検知素子にレーザ光を導くための検知用ミラーなどは、ハウジング内の所定位置に収容されている。このハウジングは、稼動中に偏向器から発生する熱によって変形することがある。このとき、ハウジング内に配置されている検知用ミラーの姿勢も変化すると、ビーム検知素子での検出結果に誤差を生じ、その結果、正確なフィードバック補正ができなくなるおそれがあった。

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第１の目的は、被走査面上に集光される光束の副走査方向に関する位置ずれを安定して精度良く検出することができる光走査装置を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、高品質の画像を安定して形成することができる画像形成装置を提供することにある。

本発明は、第１の観点からすると、光束により被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、光源と；前記光源からの光束を偏向する偏向器と；少なくとも１つのミラー面を有し、前記偏向器で偏向された光束を前記被走査面上に集光する走査光学系と；前記被走査面上に集光される光束の副走査方向に関する位置ずれを検出するためのビーム検知センサと；前記光源、前記偏向器、前記走査光学系、及び前記ビーム検知センサのそれぞれを所定の位置関係で配置するハウジングと；を備え、前記偏向器から前記被走査面に向かう光束が介するミラー面の数と、前記偏向器から前記ビーム検知センサに向かう光束が介するミラー面の数との差は、０枚あるいは偶数枚であり、前記ビーム検知センサの受光面は、光学的に像面に略平行であり、前記ビーム検知センサは、前記受光面内において、副走査方向に対応する方向の位置によって、主走査方向に対応する方向の互いの間隔が異なる第１受光部と第２受光部とを有する受光素子を含み、前記ハウジングは、その周辺部に、他の構造物に締結される締結部を有し、前記走査光学系は、前記偏向器から前記ビーム検知センサに向かう光束が介するミラー面を２枚有し、前記２枚のミラー面は、前記ハウジングの中央部が周辺部に対して副走査方向に対応する方向に変位する変形が生じたときの傾き角変化量及び位置変化量が略等しくなるように副走査方向に対応する方向に離間して配置されている光走査装置である。

この光走査装置によれば、被走査面上に集光される光束の副走査方向に関する位置ずれを安定して精度良く検出することが可能となる。

本発明は、第２の観点からすると、少なくとも１つの像担持体と；前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも１つの本発明の光走査装置と；を備える画像形成装置である。

これによれば、少なくとも１つの本発明の光走査装置を備えているため、結果として高品質の画像を安定して形成することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図１９に基づいて説明する。図１には、本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのレーザプリンタ１０００の概略構成が示されている。

このレーザプリンタ１０００は、光走査装置１０１０、感光体ドラム１０３０、帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４、クリーニングブレード１０３５、トナーカートリッジ１０３６、給紙コロ１０３７、給紙トレイ１０３８、レジストローラ対１０３９、定着ローラ１０４１、排紙ローラ１０４２、排紙トレイ１０４３、通信制御装置１０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置１０６０などを備えている。なお、これらは、プリンタ筐体１０４４の中の所定位置に収容されている。

通信制御装置１０５０は、ネットワークなどを介した外部機器との双方向の通信を制御する。

感光体ドラム１０３０は、円柱状の部材であり、その表面には感光層が形成されている。すなわち、感光体ドラム１０３０の表面が被走査面である。そして、感光体ドラム１０３０は、図１における矢印方向に回転するようになっている。

帯電チャージャ１０３１、現像ローラ１０３２、転写チャージャ１０３３、除電ユニット１０３４及びクリーニングブレード１０３５は、それぞれ感光体ドラム１０３０の表面近傍に配置されている。そして、感光体ドラム１０３０の回転方向に沿って、帯電チャージャ１０３１→現像ローラ１０３２→転写チャージャ１０３３→除電ユニット１０３４→クリーニングブレード１０３５の順に配置されている。

帯電チャージャ１０３１は、感光体ドラム１０３０の表面を均一に帯電させる。

光走査装置１０１０は、帯電チャージャ１０３１で帯電された感光体ドラム１０３０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束を照射する。これにより、感光体ドラム１０３０の表面では、画像情報に対応した潜像が感光体ドラム１０３０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１０３０の回転に伴って現像ローラ１０３２の方向に移動する。なお、この光走査装置１０１０の構成については後述する。

トナーカートリッジ１０３６にはトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ１０３２に供給される。

現像ローラ１０３２は、感光体ドラム１０３０の表面に形成された潜像にトナーカートリッジ１０３６から供給された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した潜像（以下では、便宜上「トナー像」ともいう）は、感光体ドラム１０３０の回転に伴って転写チャージャ１０３３の方向に移動する。

給紙トレイ１０３８には記録紙１０４０が格納されている。この給紙トレイ１０３８の近傍には給紙コロ１０３７が配置されており、該給紙コロ１０３７は、記録紙１０４０を給紙トレイ１０３８から１枚づつ取り出し、レジストローラ対１０３９に搬送する。該レジストローラ対１０３９は、給紙コロ１０３７によって取り出された記録紙１０４０を一旦保持するとともに、該記録紙１０４０を感光体ドラム１０３０の回転に合わせて感光体ドラム１０３０と転写チャージャ１０３３との間隙に向けて送り出す。

転写チャージャ１０３３には、感光体ドラム１０３０の表面上のトナーを電気的に記録紙１０４０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１０３０の表面のトナー像が記録紙１０４０に転写される。ここで転写された記録紙１０４０は、定着ローラ１０４１に送られる。

この定着ローラ１０４１では、熱と圧力とが記録紙１０４０に加えられ、これによってトナーが記録紙１０４０上に定着される。ここで定着された記録紙１０４０は、排紙ローラ１０４２を介して排紙トレイ１０４３に送られ、排紙トレイ１０４３上に順次スタックされる。

除電ユニット１０３４は、感光体ドラム１０３０の表面を除電する。

クリーニングブレード１０３５は、感光体ドラム１０３０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１０３０の表面は、再度帯電チャージャ１０３１の位置に戻る。

次に、前記光走査装置１０１０の構成について説明する。

この光走査装置１０１０は、図２及び図３に示されるように、光源１４、カップリングレンズ１５、開口板１６、シリンドリカルレンズ１７、ポリゴンミラー１３、偏向器側走査レンズ１１ａ、像面側走査レンズ１１ｂ、３枚の走査用ミラー（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）、同期検知センサ１８、２枚の同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）、液晶偏向素子２０及び走査制御装置２２（図２及び図３では図示省略、図１３参照）などを備えている。そして、これらは、ハウジング２１の中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、感光体ドラム１０３０の長手方向に沿った方向をＹ軸方向、各走査レンズ（１１ａ、１１ｂ）の光軸に沿った方向をＸ軸方向として説明する。

光源１４は、一例として図４に示されるように、４０個の発光部が１つの基板上に形成された２次元アレイ１００を有している。図４におけるＭ方向は主走査方向に対応する方向であり、Ｓ方向は副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向と同じ）である。また、Ｔ方向はＭ方向からＳ方向に向かって傾斜角α（０°＜α＜９０°）をなす方向である。

この２次元アレイ１００は、Ｔ方向に沿って１０個の発光部が等間隔に配置された発光部列を４列有している。そして、これら４列の発光部列は、Ｓ方向に等間隔に配置されている。すなわち、４０個の発光部は、Ｔ方向とＳ方向とにそれぞれ沿って２次元的に配列されている。ここでは、便宜上、各発光部列は、図４における紙面の上から下に向かって、第１発光部列、第２発光部列、第３発光部列、第４発光部列という。なお、本明細書では、「発光部間隔」とは２つの発光部の中心間距離をいう。

また、各発光部を特定するために、便宜上、図４における紙面左下から右上に向かって、第１発光部列を構成する１０個の発光部をｖ１〜ｖ１０、第２発光部列を構成する１０個の発光部をｖ１１〜ｖ２０、第３発光部列を構成する１０個の発光部をｖ２１〜ｖ３０、第４発光部列を構成する１０個の発光部をｖ３１〜ｖ４０とする。

また、各発光部は、設計上の発振波長が６５５ｎｍの垂直共振器型面発光半導体レーザ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ｃａｖｉｔｙ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｌａｓｅｒ：ＶＣＳＥＬ）である。すなわち、２次元アレイ１００は、いわゆる面発光レーザアレイである。

図２に戻り、カップリングレンズ１５は、光源１４から射出された光束を略平行光とする。

開口板１６は、開口部を有し、カップリングレンズ１５を介した光束のビーム径を規定する。

液晶偏向素子２０は、開口板１６の開口部を通過した光束の光路上に配置され、印加電圧に応じて、入射光を副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関して偏向することができる。この液晶偏向素子２０は、２枚の透明なガラス板の間に液晶が封入された構成であり、一例として図５（Ａ）に示されるように、一方のガラス板の表面の上下に電極が形成されている。この電極間に電位差が与えられると、一例として図５（Ｂ）に示されるように、副走査方向に対応する方向に関して電位の傾斜が発生し、それに応じて液晶の配向が変化し、その結果、副走査方向に対応する方向に関して屈折率の傾斜が発生する。これにより、プリズムと同様に光の射出軸を副走査方向に対応する方向に関してわずかに傾けることができる。なお、液晶としては誘電異方性を有するネマティック液晶等が用いられる。

シリンドリカルレンズ１７は、液晶偏向素子２０を介した光束をポリゴンミラー１３の偏向反射面近傍で副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に関して結像する。

光源１４とポリゴンミラー１３との間の光路上に配置される光学系は、偏向器前光学系とも呼ばれている。本実施形態では、偏向器前光学系は、カップリングレンズ１５と開口板１６と液晶偏向素子２０とシリンドリカルレンズ１７とから構成されている。

ポリゴンミラー１３は、４面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。このポリゴンミラー１３は、副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に平行な軸の周りに等速回転し、シリンドリカルレンズ１７からの光束を偏向する。

偏向器側走査レンズ１１ａは、ポリゴンミラー１３で偏向された光束の光路上に配置されている。

像面側走査レンズ１１ｂは、偏向器側走査レンズ１１ａを介した光束の光路上に配置されている。

走査用ミラー１２ａは、像面側走査レンズ１１ｂを介した光束を反射し、その光路を折り曲げる。

走査用ミラー１２ｂは、走査用ミラー１２ａを介した光束を反射し、その光路を折り曲げる。

走査用ミラー１２ｃは、走査用ミラー１２ｂを介した光束を反射し、その光路を折り曲げる。この走査用ミラー１２ｃで反射された光束が感光体ドラム１０３０の表面に照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー１３の回転に伴って感光体ドラム１０３０の長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム１０３０上を走査する。このときの光スポットの移動方向が「主走査方向」である。

偏向器側走査レンズ１１ａ及び像面側走査レンズ１１ｂの各面（入射面、射出面）は次の（１）式及び次の（２）式で表現される非球面である。ここで、ＸはＸ軸方向の座標、ＹはＹ軸方向の座標を示す。また、入射面の中央をＹ＝０とする。Ｃ_ｍ０はＹ＝０における主走査方向に対応する方向の曲率を示し、曲率半径Ｒ_ｍの逆数である。ａ_００，ａ_０１，ａ_０２，・・・は主走査形状の非球面係数である。また、Ｃｓ（Ｙ）はＹに関する副走査方向に対応する方向の曲率、Ｒ_ｓ０は副走査方向に対応する方向の光軸上の曲率半径、ｂ_００，ｂ_０１，ｂ_０２，・・・は副走査方向に対応する方向の非球面係数である。なお、光軸は、Ｙ＝０で副走査方向に対応する方向における中央の点を通る軸をいう。

偏向器側走査レンズ１１ａの各面（入射面（第１面）、射出面（第２面））におけるＲ_ｍ、Ｒ_ｓ０及び各非球面係数の値の一例が図６に示されている。

像面側走査レンズ１１ｂの各面（入射面（第３面）、射出面（第４面））におけるＲ_ｍ、Ｒ_ｓ０及び各非球面係数の値の一例が図７に示されている。

ポリゴンミラー１３と感光体ドラム１０３０との間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、走査光学系は、偏向器側走査レンズ１１ａと像面側走査レンズ１１ｂと３枚の走査用ミラー（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）から構成されている。

ところで、偏向器前光学系及び走査光学系の主な光学素子の位置関係が図８に示されている。そして、図８における符号ｄ１〜ｄ１１の具体的な値（単位ｍｍ）の一例が図９に示されている。

また、シリンドリカルレンズ１７からの光束の射出方向と、ポリゴンミラー１３の偏向反射面により感光体ドラム１０３０の表面における像高０の位置（図８における符号ｐ０の位置）へ向けて反射される光束の進行方向とのなす角（図８におけるθｒ）は６０度である。

図２及び図３に戻り、ポリゴンミラー１３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち、画像形成に関与しない光束の一部は、同期検知用光束として、２枚の同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）を介して同期検知センサ１８に入射する。同期検知センサ１８における同期検知用光束の入射位置は、ポリゴンミラー１３の回転に伴って、主走査方向に対応する方向（便宜上、ｍ方向とする）に移動する。

すなわち、ポリゴンミラー１３から感光体ドラム１０３０に向かう光束が介するミラー面の数と、ポリゴンミラー１３から同期検知センサ１８に向かう光束が介するミラー面の数との差は、２枚である。

また、３枚の走査用ミラーのうち、光学的に感光体ドラム１０３０に最も近い位置に配置された走査用ミラー１２ｃで反射された光束が同期検知センサ１８で受光されるまでに介するミラー面の数は２枚である。

《同期検知センサ》
同期検知センサ１８は、一例として図１０に示されるように、その受光面が光学的に像面（設計上の像面）に略平行となるように配置されている。なお、図１０における符号１８´は、２枚の同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）がないと仮定したときの同期検知センサ１８の位置を示している。また、同期検知センサ１８の受光面の法線方向は、同期検知用光束の入射方向に対して傾斜している（図１０参照）。

同期検知センサ１８は、一例として図１１に示されるように、２つの受光部（第１受光部１８_１、第２受光部１８_２）を有する受光素子、該受光素子からの受光量に応じた信号（光電変換信号）を増幅するアンプ（ＡＭＰ）１８_３、該アンプ１８_３の出力信号レベルと予め設定されている基準レベルＶｓとを比較し、その比較結果を出力する比較器（ＣＭＰ）１８_４を有している。この比較器１８_４の出力信号は走査制御装置２２に供給される。

受光素子の各受光部は、副走査方向に対応する方向（便宜上、ｓ方向とする）の位置によってｍ方向の互いの間隔が異なっている。

第１受光部１８_１は、一例として長方形状の受光部であり、長手方向がｓ方向と一致するように配置されている。すなわち、同期検知用光束が通過する２辺がｓ方向に平行である。

第２受光部１８_２は、一例として平行四辺形状の受光部であり、第１受光部１８_１の＋ｍ側に配置されている。そして、第２受光部１８_２の長手方向は、受光面内において第１受光部１８_１の長手方向に対して角度θ（０＜θ＜９０°）だけ傾斜している。すなわち、同期検知用光束が通過する２辺がｍ方向に対して傾斜している。

アンプ１８_３では、入力信号の反転が行われる。従って、受光素子の受光量が多いほど、アンプ１８_３の出力信号レベルは低くなる。

前記基準レベルＶｓは、同期検知用光束が受光素子で受光されたときのアンプ１８_３の出力信号レベル（最低値）よりも若干高いレベルに設定されている。そこで、各受光部のいずれかが同期検知用光束を受光したときに、比較器１８_４での判断結果が変化し、それに応じて比較器１８_４の出力信号が変化する。

同期検知センサ１８は、感光体ドラム１０３０の表面における光束の入射位置が、設計上の位置のときに、同期検知用光束が、各受光部のほぼ中央を通過するように調整されている（図１２（Ａ）参照）。そして、このときに、同期検知用光束が第１受光部１８_１で検知されてから第２受光部１８_２で検知されるまでの時間は、基準時間Ｔｓとして予め得られている（図１２（Ｂ）参照）。なお、便宜上、このときの同期検知センサ１８における同期検知用光束の入射位置の移動経路、すなわち設計上の移動経路を「経路Ａ」という。

ところで、上記各光学素子をハウジング２１内に取り付ける際の取り付け位置の誤差や、ハウジング２１の変形等により、感光体ドラム１０３０に向かう光束の光路が設計上の光路に対して副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）にずれることがある。この場合には、同期検知用光束も、感光体ドラム１０３０に向かう光束と同様に、設計上の光路に対して副走査方向に対応する方向（ここでは、ｓ方向）にずれることとなる。そして、一例として図１２（Ｃ）に示されるように、同期検知センサ１８における同期検知用光束の入射位置の移動経路も、経路Ａに対して副走査方向に対応する方向にずれる。なお、便宜上、このときの移動経路を経路Ｂという。

そして、このときの移動経路のずれ量Δｈ（図１２（Ｃ）参照）は、次の（３）式から求めることができる。ここで、ΔＴは、比較器１８_４の出力信号における立下りから次の立下りまでの時間Ｔと前記基準時間Ｔｓとの差であり（図１２（Ｄ）参照）、Ｖは同期検知用の光束の移動速度（走査速度）である。このずれ量Δｈは、感光体ドラム１０３０に向かう光束の光路の設計上の光路に対する副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）のずれ量と相関関係がある。

Δｈ＝（Ｖ／ｔａｎθ）×ΔＴ ……（３）

また、第１受光部１８_１が同期検知用光束を受光したときの、比較器１８_４の出力信号における立下りは、ｓ方向における同期検知用光束の入射位置の影響を受けない（図１２（Ｂ）及び図１２（Ｄ）参照）。そこで、第１受光部１８_１が同期検知用光束を受光したときの、比較器１８_４の出力信号における立下りから走査開始のタイミングを求めることができる。

《走査制御装置》
走査制御装置２２は、一例として図１３に示されるように、ＣＰＵ２１０、フラッシュメモリ２１１、ＲＡＭ２１２、液晶素子駆動回路２１３、ＩＦ（インターフェース）２１４、画素クロック生成回路２１５、画像処理回路２１６、フレームメモリ２１７、ラインバッファ２１８_１〜２１８_４０、書込み制御回路２１９、及び光源駆動回路２２１などを有している。なお、図１３における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。

画素クロック生成回路２１５は、画素クロック信号を生成する。なお、画素クロック信号は、１／８クロックの分解能で位相変調が可能である。

フレームメモリ２１７は、ＣＰＵ２１０によってラスター展開された画像データ（以下、便宜上「ラスターデータ」と略述する）を一時的に格納する。

画像処理回路２１６は、フレームメモリ２１７に格納されているラスターデータを読み出し、所定の中間調処理などを行った後、発光部毎のドットデータを作成し、発光部それぞれに対応したラインバッファ２１８_１〜２１８_４０へ出力する。

書込制御回路２１９は、同期検知センサ１８の出力信号に基づいて、第１受光部１８_１が同期検知用の光束を受光したときの、比較器１８_４の出力信号における立下りを監視する。そして、該立下りを検出すると、走査開始のタイミングを求める。そして、走査開始のタイミングに合わせて、ラインバッファ２１８_１〜２１８_４０から各発光部のドットデータを読み出し、画素クロック生成回路２１５からの画素クロック信号に重畳させるとともに、発光部毎にそれぞれ独立した変調データを生成する。

光源駆動回路２２１は、書込制御回路２１９からの変調データに応じて２次元アレイ１００の各発光部を駆動する。

フラッシュメモリ２１１には、ＣＰＵ２１０にて解読可能なコードで記述された各種プログラムが格納されている。

ＲＡＭ２１２は、作業用のメモリである。

ＣＰＵ２１０は、フラッシュメモリ２１１に格納されているプログラムに従って動作し、光走査装置１０１０の全体を制御する。

例えば、ＣＰＵ２１０は、所定のタイミング毎に、同期検知センサ１８の出力信号に基づいて、前記ずれ量Δｈを求め、感光体ドラム１０３０の表面での光束の副走査方向に関する位置ずれ量（以下、便宜上「副走査ずれ量」と略述する）がほぼ０となるように、液晶偏向素子２０の印加電圧を決定する。なお、ずれ量Δｈと副走査ずれ量とは、一例として図１４に示されるように線形の関係にあり、副走査ずれ量と印加電圧との関係は予め求められ、フラッシュメモリ２１１に格納されている。

なお、ＣＰＵ２１０は、副走査ずれ量が感光体ドラム１０３０における走査線の間隔の１／２以上の場合は、副走査ずれ量が低減されるように画像データをシフトする。

液晶素子駆動回路２１５は、ＣＰＵ２１０で決定された印加電圧を液晶偏向素子２０に印加する。

ＩＦ（インターフェース）２１４は、プリンタ制御装置１０６０との双方向の通信を制御する通信インターフェースである。上位装置からの画像データは、ＩＦ（インターフェース）２１４を介して供給される。

ところで、光走査装置１０１０は、一例として図１５（Ａ）に示されるように、ハウジング２１の下部の締結部２１ａを介してプリンタ筐体１０４４の構造部材１０４４ａに固定されている。そして、同期検知センサ１８は、締結部２１ａの近傍に配置されている。

光走査装置１０１０が駆動されると、ポリゴンミラー１３などの発熱により、一例として図１５（Ｂ）に示されるように、ハウジング２１は変形する。

ここでは、ハウジング２１は、その周辺部が締結されるため中央部が持ち上がるように変形する。そこで、一例として図１６に示されるように、２枚の同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）は、傾き角が変化したり、位置が変化する。

一例として図１７には、２枚の同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）の傾き角変化（チルト）による同期検知用光束の光路変化が示されている。このときには、各同期検知用ミラーでの同期検知用光束の反射方向が変化する。しかしながら、同期検知用ミラー１９ａと同期検知用ミラー１９ｂは、互いに近接した位置に配置されているため、それらの傾き角変化量はほぼ等しい。すなわち、θ_１≒θ_２であり、同期検知センサ１８で受光される同期検知用光束は、略平行にシフトする。

また、一例として図１８には、２枚の同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）のＺ軸方向に関する位置変化（シフト）による同期検知用光束の光路変化が示されている。同期検知用ミラー１９ａと同期検知用ミラー１９ｂは、互いに近接した位置に配置されているため、それらの位置変化量（シフト量）はほぼ等しい。すなわち、ΔＺ_１＝ΔＺ_２であり、同期検知センサ１８で受光される同期検知用光束に変化はない。なお、Ｘ軸方向についても同様である。

従って、ハウジング２１が変形し、２枚の同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）に傾き角変化及び位置変化が生じると、同期検知センサ１８で受光される同期検知用光束には、２枚の同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）の傾き角変化による略平行なシフトが生じる。

また、一例として図１９には、比較例として、２枚の同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）に代えて１枚の同期検知用ミラー１９が用いられ、ハウジング２１の変形によって同期検知用ミラー１９が傾き角変化を生じた場合の、同期検知用光束の光路変化が示されている。このときには、同期検知用ミラー１９の傾き角変化による同期検知用光束の反射方向の変化が打ち消されるように同期検知センサ１８も傾き角が変化する。この場合には、同期検知センサ１８での同期検知用光束の受光位置の変化量が小さくなってしまうためダイナミックレンジが小さくなり、副走査ずれ量の検出精度が低下する。

しかしながら、本実施形態では、同期検知用ミラーを２枚備えているため、同期検知センサ１８での同期検知用光束の受光位置は、ハウジング２１の変形に対応して変化することとなる。すなわち、副走査ずれ量を精度良く検出することができる。

また、本実施形態では、同期検知センサ１８が締結部２１ａの近傍に配置されているため、ハウジング２１の変形による同期検知センサ１８の姿勢変化を抑制することができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る光走査装置１０１０では、同期検知センサ１８によってビーム検知センサが構成され、同期検知用ミラー１９ａと同期検知用ミラー１９ｂとによってビーム検知光学系が構成されている。

また、走査制御装置２２によって制御装置が構成されている。

また、ＣＰＵ２１０によるプログラムに従う処理の少なくとも一部をハードウェアによって構成することとしても良いし、あるいは全てをハードウェアによって構成することとしても良い。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置１０１０によると、ポリゴンミラー１３で偏向され、走査光学系を介した光束のうち、画像形成に関与しない光束の一部は、同期検知用光束として、２枚の同期検知用ミラー（１９ａ、１９ｂ）を介して同期検知センサ１８に入射する。そこで、ポリゴンミラー１３から感光体ドラム１０３０に向かう光束が介するミラー面の数と、ポリゴンミラー１３から同期検知センサ１８に向かう光束が介するミラー面の数との差は、２枚となる。これにより、稼動中にポリゴンミラー１３から発生する熱によってハウジング２１が変形したときに、各同期検知用ミラーの傾き角及び位置が変化しても、副走査ずれ量を精度良く検出することが可能となる。すなわち、副走査ずれ量を安定して精度良く検出することが可能となる。

そして、ＣＰＵ２１０は、得られた副走査ずれ量がほぼ０となるように、液晶偏向素子２０の印加電圧を決定し、液晶素子駆動回路２１５を介して液晶偏向素子２０に印加している。従って、副走査ずれ量を安定して小さくすることが可能となる。

また、同期検知センサ１８が、ｓ方向の位置によってｍ方向の互いの間隔が異なる第１受光部１８_１と第２受光部１８_２とを有する受光素子を備えているため、ずれ量Δｈを容易に精度良く検出することが可能となる。

また、光源１４が、２次元アレイ１００を有しているため、同時に複数の走査を行うことが可能となる。

また、同期検知センサ１８の受光面が、光学的に像面と略平行であるため、像面上での走査速度と同期検知センサ１８の受光面での走査速度とを等価にすることが可能となる。また、同期検知センサ１８の受光面での反射光が戻り光として光源１４まで到達するのを抑制できる。

また、本実施形態に係るレーザプリンタ１０００によると、副走査ずれ量が安定して小さい光走査装置１０１０を備えているため、結果として、高品質の画像を安定して形成することが可能となる。

さらに、光走査装置１０１０が２次元アレイ１００を有する光源１４を備えているため、高速で画像を形成することが可能となる。また、形成される画像の高密度化を図ることが可能となる。

また、ネットワークを介して、レーザプリンタ１０００と、電子演算装置（コンピュータ等）、画像情報通信システム（ファクシミリ等）等とを接続することにより、1台の画像形成装置で複数の機器からの出力を処理することができる情報処理システムを形成することができる。また、ネットワーク上に複数の画像形成装置を接続すれば、各出力要求から各画像形成装置の状態（ジョブの混み具合、電源が入っているかどうか、故障しているかどうか等）を知ることができ、一番状態の良い（使用者の希望に一番適した）画像形成装置を選択し、画像形成を行うことができる。

また、上記実施形態では、同期検知センサが、主走査の開始情報とずれ量Δｈに関する情報とを含む信号を出力する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、主走査の終了を検知するためのセンサが設けられているときには、該センサにずれ量Δｈに関する情報を出力する機能を持たせても良い。また、主走査の開始を検知するためのセンサ及び主走査の終了を検知するためのセンサの両方に、ずれ量Δｈに関する情報を出力する機能を持たせても良い。この場合には、走査線の曲がり情報を得ることが可能となる。

また、上記実施形態では、前記第１受光部１８_１が長方形状の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同期検知用光束が通過する２辺がｓ方向に平行な形状であれば良い。

また、上記実施形態では、前記第２受光部１８_２が、平行四辺形状の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、同期検知用の光束が通過する２辺がｍ方向に対して傾斜している形状であれば良い。

また、上記実施形態では、光源１４が４０個の発光部を有する場合について説明したが、これに限定されるものではない。

また、上記実施形態において、前記液晶偏向素子２０に代えて、副走査方向に対応する方向（ここでは、Ｚ軸方向）に平行な軸回りに回動可能な非平行平板やガルバノミラーを用いても良い。

また、上記実施形態では、ポリゴンミラー１３から感光体ドラム１０３０に向かう光束が介するミラー面の数と、ポリゴンミラー１３から同期検知センサ１８に向かう光束が介するミラー面の数との差が、２枚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。要するに、ポリゴンミラー１３から感光体ドラム１０３０に向かう光束が介するミラー面の数と、ポリゴンミラー１３から同期検知センサ１８に向かう光束が介するミラー面の数との差が、０枚あるいは偶数枚であれば良い。

また、上記実施形態では、３枚の走査用ミラーのうち、光学的に感光体ドラム１０３０に最も近い位置に配置された走査用ミラー１２ｃで反射された光束が同期検知センサ１８で受光されるまでに介するミラー面の数が２枚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。要するに、複数の走査用ミラーのうち、光学的に感光体ドラム１０３０に最も近い位置に配置された走査用ミラーで反射された光束が同期検知センサ１８で受光されるまでに介するミラー面の数が偶数枚であれば良い。

なお、上記実施形態では、画像形成装置としてレーザプリンタ１０００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。要するに、光走査装置１０１０を備えた画像形成装置であれば、結果として、高品質の画像を安定して形成することが可能となる。

例えば、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。

また、多色のカラー画像を形成する画像形成装置であっても、カラー画像に対応した光走査装置を用いることにより、高品質のカラー画像を安定して形成することが可能となる。

例えば、図２０に示されるように、カラー画像に対応し、複数の感光体ドラムを備えるプリンタ２０００であっても良い。

このプリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置２０１０、４個の感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４個の帯電チャージャ（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４個の現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、４個のトナーカートリッジ（２０３４ａ、２０３４ｂ、２０３４ｃ、２０３４ｄ）、４個のクリーニングケース（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、転写ベルト２０４０、給紙トレイ２０６０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、定着ローラ２０５０、排紙トレイ２０７０、排紙ローラ２０５８、通信制御装置２０５０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０６０などを備えている。

光走査装置２０１０は、一例として図２１及び図２２に示されるように、２個の光源ユニット（２２００ａ、２２００ｂ）、２個の開口板（２２０１ａ、２２０１ｂ）、２個の光束分割プリズム（２２０２ａ、２２０２ｂ）、ポリゴンミラー２１０４、４個の液晶偏向素子（２２０３ａ、２２０３ｂ、２２０３ｃ、２２０３ｄ）、４個のシリンダレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、４個のｆθレンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、８枚の走査用ミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ）、４個のトロイダルレンズ（２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）、４個の同期検知センサ（２２０５ａ、２２０５ｂ、２２０５ｃ、２２０５ｄ）、及び不図示の走査制御装置などを備えている。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電チャージャ２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、トナーカートリッジ２０３４ａ、クリーニングケース２０３１ａ、液晶偏向素子２２０３ａ、シリンダレンズ２２０４ａ、ｆθレンズ２１０５ａ、走査用ミラー２１０６ａ、トロイダルレンズ２１０７ａ、走査用ミラー２１０８ａ、同期検知センサ２２０５ａは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｋステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｂ、帯電チャージャ２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、トナーカートリッジ２０３４ｂ、クリーニングケース２０３１ｂ、液晶偏向素子２２０３ｂ、シリンダレンズ２２０４ｂ、ｆθレンズ２１０５ｂ、走査用ミラー２１０６ｂ、トロイダルレンズ２１０７ｂ、走査用ミラー２１０８ｂ、同期検知センサ２２０５ｂは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｃステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｃ、帯電チャージャ２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、トナーカートリッジ２０３４ｃ、クリーニングケース２０３１ｃ、液晶偏向素子２２０３ｃ、シリンダレンズ２２０４ｃ、ｆθレンズ２１０５ｃ、走査用ミラー２１０６ｃ、トロイダルレンズ２１０７ｃ、走査用ミラー２１０８ｃ、同期検知センサ２２０５ｃは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｍステーション」ともいう）を構成する。

感光体ドラム２０３０ｄ、帯電チャージャ２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、トナーカートリッジ２０３４ｄ、クリーニングケース２０３１ｄ、液晶偏向素子２２０３ｄ、シリンダレンズ２２０４ｄ、ｆθレンズ２１０５ｄ、走査用ミラー２１０６ｄ、トロイダルレンズ２１０７ｄ、走査用ミラー２１０８ｄ、同期検知センサ２２０５ｄは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション（以下では、便宜上「Ｙステーション」ともいう）を構成する。

各光源ユニットはいずれも、前記２次元アレイ１００を有している。

光源ユニット２２００ａから射出され、開口板２２０１ａの開口部を通過した光束は、光束分割プリズム２２０２ａでＫステーション用の光束とＣステーション用の光束とに分割される。また、光源ユニット２２００ｂから射出され、開口板２２０１ｂの開口部を通過した光束は、光束分割プリズム２２０２ｂでＭステーション用の光束とＹステーション用の光束とに分割される。

各同期検知センサはいずれも、前記同期検知センサ１８と同様なセンサであり、対応する像面に等価な面に対して前記同期検知センサ１８と同様な位置に配置され、ずれ量Δｈ及び対応する感光体ドラムにおける主走査の開始を検出するために用いられる。

走査制御装置は、前記走査制御装置２２と同様にして、各同期検知センサの出力信号に基づいて、各感光体ドラムにおける副走査ずれ量を取得する。そして、走査制御装置は、副走査ずれがほぼ０となるように各液晶偏向素子に電圧を印加する。

また、走査制御装置は、前記走査制御装置２２と同様にして、各感光体ドラムにおける走査開始を検出する。

また、走査制御装置は、前記走査制御装置２２と同様に、副走査ずれ量が感光体ドラムにおける走査線の間隔の１／２以上の場合は、副走査ずれが相殺されるように、対応する画像データをシフトする。

このプリンタ２０００では、ポリゴンミラー２１０４から各感光体ドラムに向かう光束が介するミラー面の数と、ポリゴンミラー２１０４から各同期検知センサに向かう光束が介するミラー面の数との差は、０枚である。従って、上記実施形態と同様な効果を得ることができる。

このプリンタ２０００では、感光体ドラムが１つだけのタイプの画像形成装置、すなわち４色に対応して４回の書き込みが必要な画像形成装置と比較して、４倍の速度で画像を形成することが可能となる。

なお、このプリンタ２０００において、光走査装置を１色毎に設けても良いし、２色毎に設けても良い。

以上説明したように、本発明の光走査装置によれば、被走査面上に集光される光束の副走査方向に関する位置ずれを安定して精度良く検出するのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を安定して形成するのに適している。

本発明の一実施形態に係るレーザ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概略構成を示す斜視図である。 図１における光走査装置の概略構成を示す平面図である。 図２における光源に含まれるＶＣＳＥＬの２次元アレイを説明するための図である。 図５（Ａ）及び図５（Ｂ）は、いずれも図２における液晶偏向素子を説明するための図である。 図２における偏向器側走査レンズの光学面形状を説明するための図である。 図２における像面側走査レンズの光学面形状を説明するための図である。 図２の光走査装置における主要な光学素子の位置関係を説明するための図である。 図８における具体例を説明するための図である。 光学的に像面に略平行な面を説明するための図である。 図２における同期検知センサの概略構成を説明するための図である。 図１２（Ａ）〜図１２（Ｄ）は、いずれも図１１の同期検知センサの動作を説明するための図である。 走査制御装置の構成を説明するためのブロック図である。 副走査ずれ量とΔｈとの関係を説明するための図である。 図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、いずれも光走査装置のハウジングの変形を説明するための図である。 ハウジングの変形による同期検知用ミラーの変位を説明するための図である。 同期検知用ミラーの傾き角変化による同期検知用光束の光路変化を説明するための図である。 同期検知用ミラーのＺ軸方向に関する位置変化による同期検知用光束の光路変化を説明するための図である。 同期検知用ミラーが１枚のときの傾き角変化による同期検知用光束の光路変化を説明するための図である。 タンデムカラー機の概略構成を示す図である。 図２０における光走査装置の概略構成を示す斜視図である。 図２０における光走査装置の概略構成を示す側面図である。

符号の説明

１１ａ…偏向器側走査レンズ（走査光学系の一部）、１１ｂ…像面側走査レンズ（走査光学系の一部）、１２ａ〜１２ｃ…走査用ミラー（走査光学系の一部）、１３…ポリゴンミラー（偏向器）、１４…光源、１８…同期検知センサ（ビーム検知センサ）、１８_１…第１受光部、１８_２…第２受光部、１９ａ…同期検知用ミラー（ビーム検知光学系の一部）、１９ｂ…同期検知用ミラー（ビーム検知光学系の一部）、２０…液晶偏向素子、２１…ハウジング、２２…走査制御装置（制御装置）、１０００…レーザプリンタ（画像形成装置）、１０１０…光走査装置、１０３０…感光体ドラム（像担持体）、１０５０…通信制御装置（通信装置）、２０００…プリンタ（画像形成装置）、２０１０…光走査装置、２０３０ａ，２０３０ｂ，２０３０ｃ，２０３０ｄ…感光体ドラム（像担持体）、２０５０…通信制御装置（通信装置）、２１０４…ポリゴンミラー（偏向器）、２１０５ａ〜２１０５ｄ…ｆθレンズ（走査光学系の一部）、２１０６ａ〜２１０６ｄ…走査用ミラー（走査光学系の一部）、２１０７ａ〜２１０７ｄ…トロイダルレンズ（走査光学系の一部）、２１０８ａ〜２１０８ｄ…走査用ミラー（走査光学系の一部）、２２０５ａ〜２２０５ｄ…同期検知センサ（ビーム検知センサ）。

Claims (9)

1. 光束により被走査面を主走査方向に走査する光走査装置であって、
   光源と；
   前記光源からの光束を偏向する偏向器と；
   少なくとも１つのミラー面を有し、前記偏向器で偏向された光束を前記被走査面上に集光する走査光学系と；
   前記被走査面上に集光される光束の副走査方向に関する位置ずれを検出するためのビーム検知センサと；
   前記光源、前記偏向器、前記走査光学系、及び前記ビーム検知センサのそれぞれを所定の位置関係で配置するハウジングと；を備え、
   前記偏向器から前記被走査面に向かう光束が介するミラー面の数と、前記偏向器から前記ビーム検知センサに向かう光束が介するミラー面の数との差は、０枚あるいは偶数枚であり、
   前記ビーム検知センサの受光面は、光学的に像面に略平行であり、
   前記ビーム検知センサは、前記受光面内において、副走査方向に対応する方向の位置によって、主走査方向に対応する方向の互いの間隔が異なる第１受光部と第２受光部とを有する受光素子を含み、
   前記ハウジングは、その周辺部に、他の構造物に締結される締結部を有し、
   前記走査光学系は、前記偏向器から前記ビーム検知センサに向かう光束が介するミラー面を２枚有し、
   前記２枚のミラー面は、前記ハウジングの中央部が周辺部に対して副走査方向に対応する方向に変位する変形が生じたときの傾き角変化量及び位置変化量が略等しくなるように副走査方向に対応する方向に離間して配置されている光走査装置。
2. 前記ビーム検知センサの出力信号は、主走査の開始タイミングに関する情報を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記ビーム検知センサの出力信号に基づいて、前記被走査面上に集光される光束の副走査方向に関する位置ずれを補正するための補正情報を求める補正装置を更に備え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. 前記光源から前記被走査面に向かう光束の光路上に配置され、主走査方向に対応する方向に直交する面内で、入射光束の進行方向を印加電圧に応じて偏向する液晶偏向素子を更に備え；
   前記補正情報は、前記液晶偏向素子への印加電圧であることを特徴とする請求項３に記載の光走査装置。
5. 前記光源は、２次元配列された複数の発光部を有す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. 前記被走査面には前記走査によって画像が形成され、
   前記複数の発光部の各駆動信号を画像データに応じて制御する制御装置を更に備え、
   前記制御装置は、前記被走査面上に集光される光束の副走査方向に関する位置ずれが前記被走査面上における走査線間隔の１／２以上のときに、前記位置ずれが低減されるように前記画像データを１ライン分シフトさせることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 少なくとも１つの像担持体と；
   前記少なくとも１つの像担持体に対して画像情報が含まれる光束を走査する少なくとも１つの請求項１〜６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。
8. 前記画像情報は、多色の画像情報であることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記画像情報を含む種々の情報の通信をネットワークを介して外部機器と行う通信装置を、更に備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。

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