JP6149531B2 - 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（以下では、「感光体ドラム」ともいう）の表面をレーザ光で走査し、感光体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、偏向器前光学系、回転多面鏡、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、偏向器前光学系を介して回転多面鏡に入射し、回転多面鏡の反射面で偏向された後、走査光学系を介して感光体ドラムに導光される。なお、回転多面鏡の反射面は、「偏向反射面」とも呼ばれている。

回転多面鏡にレーザ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、主走査方向に対応する方向に関して、上記偏向反射面の長さよりも入射光の幅が小さい（例えば、特許文献１参照）。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、主走査方向に対応する方向に関して、上記偏向反射面の長さよりも入射光の幅が大きい（例えば、特許文献２参照）。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。

近年、画像形成装置に対して更なる小型化及び画像形成の高速化に対する要求が高くなってきている。そのため、光走査装置に対しても更なる小型化及び高速化が求められている。

しかしながら、従来の光走査装置では、画像品質の低下を招くことなく更なる小型化及び高速化を図るのは困難であった。

本発明は、光源から射出され複数の反射面を有する回転多面鏡で反射された光束によって被走査面の走査領域を主走査方向に沿って走査する光走査装置において、前記走査領域に対して前記回転多面鏡の回転方向上流側の、前記回転多面鏡で反射された光束が入射する位置に配置されている受光器を備え、前記回転多面鏡の回転軸に直交する平面に正射影したとき、前記回転多面鏡の第１反射面と該第１反射面に隣接する第２反射面とに走査開始前の光束が同時に入射するタイミングにおいて、前記第１反射面で反射され前記受光器へ入射する光束の進行方向と前記第１反射面と前記第２反射面とに入射する光束の入射方向とのなす角度は、前記第１反射面で反射され前記走査領域に向かう光束の進行方向と前記第１反射面と前記第２反射面とに入射する光束の入射方向とのなす角度よりも大きく、前記平面上にあり、前記主走査方向に直交する軸を基準軸と定義すると、前記回転多面鏡の第１反射面と該第１反射面に隣接する第２反射面とに走査開始前の光束が同時に入射するタイミングにおいて、前記第２反射面で反射された光束の進行方向は、前記第１反射面と前記第２反射面とに入射する光束の入射方向よりも前記基準軸に対して角度が小さく、前記回転多面鏡の第１反射面と該第１反射面に隣接する第２反射面とに走査開始前の光束が同時に入射するタイミングにおいて、前記第１の反射面と前記第２の反射面とに入射する光束の入射方向と前記基準軸とのなす角度θｉｎと、前記回転多面鏡の反射面の個数Ｎを用いて、前記第１反射面で反射された光束の進行方向と前記基準軸とのなす角度θＢＤが、｜θｉｎ｜＋｜θＢＤ｜＞７２０／Ｎ、を満足することを特徴とする光走査装置である。

本発明の光走査装置によれば、画像品質の低下を招くことなく更なる小型化及び高速化を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る複合機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。 光偏向器に入射する光束の進行方向（入射方向）と基準軸方向とのなす角度θｉｎを説明するための図である。 光偏向器に入射する光束の光束幅ｄｉｎを説明するための図である。 回転多面鏡の内接円を説明するための図である。 光源２２００Ｂから射出され、光偏向器で偏向された光束が、同期検知センサ２１１５Ｂに向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と同期光束Ｌｄとを説明するための図である。 光源２２００Ｂから射出され、光偏向器で偏向された光束が、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束と反射光束とを説明するための図である。 光源２２００Ｂから射出され、光偏向器で偏向された光束が、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束と反射光束とを説明するための図である。 光源２２００Ｂから射出され、光偏向器で偏向された光束が、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束と反射光束とを説明するための図である。 走査画角を説明するための図である。 ｜θｉｎ｜＋｜θＢＤ｜と回転多面鏡の面数Ｎとの関係を説明するための図である。 図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）は、それぞれ具体例１を説明するための図である。 図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）は、それぞれ比較例１を説明するための図である。 光源２２００Ｂから射出され光偏向器２１０４で偏向された走査開始前の光束が同期検知センサ２１１５Ｂで受光されるタイミングでの、隣接面ゴースト光の進行方向と光偏向器２１０４に入射する光束の入射方向と走査領域との関係を説明するための図である。 光源２２００Ａから射出され、光偏向器で偏向された光束が、同期検知センサ２１１５Ａに向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と同期光束Ｌａとを説明するための図である。 光源２２００Ａから射出され、光偏向器で偏向された光束が、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束と反射光束とを説明するための図である。 光源２２００Ａから射出され、光偏向器で偏向された光束が、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束と反射光束とを説明するための図である。 光源２２００Ａから射出され、光偏向器で偏向された光束が、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束と反射光束とを説明するための図である。 光源２２００Ａから射出され光偏向器２１０４で偏向された走査開始前の光束が同期検知センサ２１１５Ａで受光されるタイミングでの、隣接面ゴースト光の進行方向と光偏向器２１０４に入射する光束の入射方向と走査領域との関係を説明するための図である。 図２４（Ａ）〜図２４（Ｃ）は、それぞれ具体例２を説明するための図である。 図２５（Ａ）〜図２５（Ｃ）は、それぞれ比較例２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２３に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係る複合機２０００の概略構成が示されている。

この複合機２０００は、複写機、プリンタ、及びファクシミリの機能を有し、本体装置１００１、読取装置１００２、及び自動原稿給紙装置１００３などを備えている。

本体装置１００１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つの感光体ドラム（２０３０ａ、２０３０ｂ、２０３０ｃ、２０３０ｄ）、４つのクリーニングユニット（２０３１ａ、２０３１ｂ、２０３１ｃ、２０３１ｄ）、４つの帯電装置（２０３２ａ、２０３２ｂ、２０３２ｃ、２０３２ｄ）、４つの現像ローラ（２０３３ａ、２０３３ｂ、２０３３ｃ、２０３３ｄ）、中間転写ベルト２０４０、転写ローラ２０４２、定着ローラ２０５０、給紙コロ２０５４、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、排紙トレイ２０７０、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。

読取装置１００２は、本体装置１００１の上側に配置され、原稿を読み取る。すなわち、読取装置１００２は、いわゆるスキャナ装置である。ここで読み取られた原稿の画像情報は、本体装置１００１のプリンタ制御装置２０９０に送られる。

自動原稿給紙装置１００３は、読取装置１００２の上側に配置され、セットされた原稿を読取装置１００２に向けて送り出す。この自動原稿給紙装置１００３は、一般にＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）と呼ばれている。

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、及び公衆回線を介した他の装置との双方向の通信を制御する。

プリンタ制御装置２０９０は、ＣＰＵ、該ＣＰＵにて解読可能なコードで記述されたプログラム及び該プログラムを実行する際に用いられる各種データが格納されているＲＯＭ、作業用のメモリであるＲＡＭ、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換回路などを有している。そして、プリンタ制御装置２０９０は、読取装置１００２からの画像情報あるいは通信制御装置２０８０を介した画像情報を光走査装置２０１０に送る。

感光体ドラム２０３０ａ、帯電装置２０３２ａ、現像ローラ２０３３ａ、及びクリーニングユニット２０３１ａ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、帯電装置２０３２ｂ、現像ローラ２０３３ｂ、及びクリーニングユニット２０３１ｂ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２０３０ｃ、帯電装置２０３２ｃ、現像ローラ２０３３ｃ、及びクリーニングユニット２０３１ｃ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２０３０ｄ、帯電装置２０３２ｄ、現像ローラ２０３３ｄ、及びクリーニングユニット２０３１ｄ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、不図示の回転機構により、図１における面内で矢印方向に回転する。

各帯電装置は、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、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報）に基づいて色毎に変調された光により、対応する帯電された感光体ドラムの表面をそれぞれ走査する。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、ここでは、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面であり、各感光体ドラムが像担持体である。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。

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジ（図示省略）からのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像（トナー画像）は、感光体ドラムの回転に伴って中間転写ベルト２０４０の方向に移動する。

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中間転写ベルト２０４０上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。

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枚ずつ取り出す。該記録紙は、所定のタイミングで中間転写ベルト２０４０と転写ローラ２０４２との間隙に向けて送り出される。これにより、中間転写ベルト２０４０上のカラー画像が記録紙に転写される。カラー画像が転写された記録紙は、定着ローラ２０５０に送られる。

定着ローラ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上に定着される。トナーが定着された記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイ２０７０に送られ、排紙トレイ２０７０上に順次積み重ねられる。

各クリーニングユニットは、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。

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、２つの光源（２２００Ａ、２２００Ｂ）、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つの走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、８枚の折り返しミラー（２１０６Ａ、２１０６Ｂ、２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ、２１０８ａ、２１０８ｄ）、２つの同期検知センサ（２１１５Ａ、２１１５Ｂ）、２つの同期光学系（２１１６Ａ、２１１６Ｂ）、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、光学ハウジングの所定位置に組み付けられている。

なお、ここでは、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。

光源２２００Ａと光源２２００Ｂは、Ｘ軸方向に関して離れた位置に配置されている。各光源は、いずれも２つの発光部を有しており、少なくともＺ軸方向に関して離間している２つの光束を射出する。

ここでは、光源２２００Ａから射出される２つの光束のうち、＋Ｚ側の光束を「光束Ｌａ」といい、−Ｚ側の光束を「光束Ｌｂ」という。また、光源２２００Ｂから射出される２つの光束のうち、＋Ｚ側の光束を「光束Ｌｄ」といい、−Ｚ側の光束を「光束Ｌｃ」という。

カップリングレンズ２２０１ａは、光源２２００Ａから射出された光束Ｌａの光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。カップリングレンズ２２０１ｂは、光源２２００Ａから射出された光束Ｌｂの光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。カップリングレンズ２２０１ｃは、光源２２００Ｂから射出された光束Ｌｃの光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。カップリングレンズ２２０１ｄは、光源２２００Ｂから射出された光束Ｌｄの光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。

シリンドリカルレンズ２２０４ａは、カップリングレンズ２２０１ａを介した光束Ｌａの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。シリンドリカルレンズ２２０４ｂは、カップリングレンズ２２０１ｂを介した光束Ｌｂの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。シリンドリカルレンズ２２０４ｃは、カップリングレンズ２２０１ｃを介した光束Ｌｃの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。シリンドリカルレンズ２２０４ｄは、カップリングレンズ２２０１ｄを介した光束Ｌｄの光路上に配置され、該光束をＺ軸方向に関して集光する。

開口板２２０２ａは、開口部を有し、シリンドリカルレンズ２２０４ａを介した光束Ｌａを整形する。開口板２２０２ｂは、開口部を有し、シリンドリカルレンズ２２０４ｂを介した光束Ｌｂを整形する。開口板２２０２ｃは、開口部を有し、シリンドリカルレンズ２２０４ｃを介した光束Ｌｃを整形する。開口板２２０２ｄは、開口部を有し、シリンドリカルレンズ２２０４ｄを介した光束Ｌｄを整形する。

各開口板の開口部を通過した光束は、光偏向器２１０４に入射する。

各光源と光偏向器２１０４との間の光路上に配置されている光学系は、「偏向器前光学系」とも呼ばれている。

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６つの鏡面がそれぞれ形成されており、各鏡面が偏向反射面である。そして、１段目（下段）の回転多面鏡では、光束Ｌｂ及び光束Ｌｃがそれぞれ偏向され、２段目（上段）の回転多面鏡では、光束Ｌａ及び光束Ｌｄがそれぞれ偏向されるように配置されている。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。

ここでは、光束Ｌａ及び光束Ｌｂは光偏向器２１０４の＋Ｘ側に偏向され、光束Ｌｃ及び光束Ｌｄは光偏向器２１０４の−Ｘ側に偏向される。

走査レンズ２１０５ａ及び走査レンズ２１０５ｂは、光偏向器２１０４の＋Ｘ側に配置され、走査レンズ２１０５ｃ及び走査レンズ２１０５ｄは、光偏向器２１０４の−Ｘ側に配置されている。

そして、走査レンズ２１０５ａと走査レンズ２１０５ｂはＺ軸方向に積層され、走査レンズ２１０５ａは２段目の回転多面鏡に対向し、走査レンズ２１０５ｂは１段目の回転多面鏡に対向している。また、走査レンズ２１０５ｃと走査レンズ２１０５ｄはＺ軸方向に積層され、走査レンズ２１０５ｃは１段目の回転多面鏡に対向し、走査レンズ２１０５ｄは２段目の回転多面鏡に対向している。

光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌａは、走査レンズ２１０５ａ、折り返しミラー２１０６Ａ、折り返しミラー２１０７ａ、及び折り返しミラー２１０８ａを介して、感光体ドラム２０３０ａに照射される。

光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｂは、走査レンズ２１０５ｂ、折り返しミラー２１０６Ａ、及び折り返しミラー２１０７ｂを介して、感光体ドラム２０３０ｂに照射される。

光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｃは、走査レンズ２１０５ｃ、折り返しミラー２１０６Ｂ、及び折り返しミラー２１０７ｃを介して、感光体ドラム２０３０ｃに照射される。

光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｄは、走査レンズ２１０５ｄ、折り返しミラー２１０６Ｂ、折り返しミラー２１０７ｄ、及び折り返しミラー２１０８ｄを介して、感光体ドラム２０３０ｄに照射される。

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主走査方向に沿って移動する。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）。

そこで、Ｚ軸に直交する平面に正射影したとき、光偏向器２１０４で偏向され同期検知センサ２１１５Ａに向かう光束の進行方向と光偏向器２１０４に入射する光束の入射方向とのなす角度は、光偏向器２１０４で偏向され走査領域に向かう光束の進行方向と光偏向器２１０４に入射する光束の入射方向とのなす角度よりも小さい。

一方、Ｚ軸に直交する平面に正射影したとき、光偏向器２１０４で偏向され同期検知センサ２１１５Ｂに向かう光束の進行方向と光偏向器２１０４に入射する光束の入射方向とのなす角度は、光偏向器２１０４で偏向され走査領域に向かう光束の進行方向と光偏向器２１０４に入射する光束の入射方向とのなす角度よりも大きい。

光偏向器２１０４と各感光体ドラムとの間の光路上に配置されている光学系は、「走査光学系」とも呼ばれている。

同期検知センサ２１１５Ａは、光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌａであって、感光体ドラム２０３０ａへの書き込み開始前の光束が入射する位置に配置されている。なお、以下では、同期検知センサ２１１５Ａに入射する上記光束を「同期光束Ｌａ」ともいう。

同期光学系２１１６Ａは、光偏向器２１０４と同期検知センサ２１１５Ａとの間の同期光束Ｌａの光路上に配置され、同期光束Ｌａを集光する。

同期検知センサ２１１５Ｂは、光偏向器２１０４で偏向された光束Ｌｄであって、感光体ドラム２０３０ｄへの書き込み開始前の光束が入射する位置に配置されている。なお、以下では、同期検知センサ２１１５Ｂに入射する上記光束を「同期光束Ｌｄ」ともいう。

同期光学系２１１６Ｂは、光偏向器２１０４と同期検知センサ２１１５Ｂとの間の同期光束Ｌｄの光路上に配置され、同期光束Ｌｄを集光する。

各同期検知センサは、受光光量に応じた信号を走査制御装置に出力する。走査制御装置は、同期検知センサ２１１５Ａの出力信号に基づいて、感光体ドラム２０３０ａ及び感光体ドラム２０３０ｂへの書き込み開始タイミングを求める。また、走査制御装置は、同期検知センサ２１１５Ｂの出力信号に基づいて、感光体ドラム２０３０ｃ及び感光体ドラム２０３０ｄへの書き込み開始タイミングを求める。

図７に示されるように、Ｚ軸方向に直交する平面に正射影したとき、光源から射出され、光偏向器２１０４に入射する光束の進行方向（入射方向）と基準軸方向とのなす角をθｉｎと表記する。なお、基準軸は、各回転多面鏡の回転中心を通り主走査方向に直交する方向に平行な軸である。そこで、ここでは、基準軸方向はＸ軸方向と同じである。

また、図８に示されるように、Ｚ軸方向に直交する平面に正射影したとき、各開口板の開口部を通過した光束の幅をｄｉｎと表記する。この光束が光偏向器２１０４に入射する。ここでは、ｄｉｎ＝３．８ｍｍとなるように設定されている。ｄｉｎは、１つの偏向反射面の幅（主走査対応方向に関する長さ）よりも小さい。

各回転多面鏡に内接する円（図９参照）の直径は１８ｍｍである。そこで、各回転多面鏡では、回転中心から各偏向反射面に下ろした垂線の長さは９ｍｍである。また、各回転多面鏡において、６つの偏向反射面を区別する必要があるときは、回転方向と逆まわりに面１、面２、面３、面４、面５、面６とする（図９参照）。

次に、光源２２００Ｂから射出され、光偏向器２１０４に入射する光束と、光偏向器２１０４で偏向された光束について図１０〜図１３を用いて説明する。ここでは、回転多面鏡の面１で反射された光束が、同期検知センサ２１１５Ｂ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１０には、光偏向器２１０４で偏向された光束が、同期検知センサ２１１５Ｂに向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と同期光束Ｌｄとが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するのではなく、光偏向器２１０４に入射する光束の一部は面６に入射するように設定されている。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の一部が「けられ」ることとなる。

このとき、回転多面鏡の面１で反射された光束の進行方向と基準軸方向とのなす角をθＢＤと表記する。

図１１には、光偏向器２１０４で偏向された光束が、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束と反射光束とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するのではなく、光偏向器２１０４に入射する光束の一部は面６に入射す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束の幅ｄｓは、光偏向器２１０４に入射する光束の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の一部が「けられ」ることとなる。

このとき、回転多面鏡の面１で反射された光束の進行方向と基準軸方向とのなす角をθｓと表記する。

図１２には、光偏向器２１０４で偏向された光束が、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束と反射光束とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光束の全てが回転多面鏡の面１に入射す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束の幅ｄｃは、光偏向器２１０４に入射する光束の幅ｄｉｎと同じである。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の「けられ」はない。

図１３には、光偏向器２１０４で偏向された光束が、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束と反射光束とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するのではなく、光偏向器２１０４に入射する光束の一部は面２に入射す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束の幅ｄｅは、光偏向器２１０４に入射する光束の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の一部が「けられ」ることとなる。

このとき、回転多面鏡の面１で反射された光束の進行方向と基準軸方向とのなす角をθｅと表記する。

｜θｓ｜＋｜θｅ｜は、いわゆる走査画角に対応する角度である（図１４参照）。また、｜θｓ｜及び｜θｅ｜は、「走査半画角」と呼ばれている。

ここでは、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−Ｙ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＋Ｙ側端部である。

ここで、図１５に示されるように、１つの内角がαの回転多面鏡の第１の偏向反射面と第２の偏向反射面とに光源２２００Ｂからの光束が入射し、第２の偏向反射面で反射された光束が同期光束Ｌｄとなり、光源２２００Ｂからの光束の入射方向が第２の偏向反射面に直交する場合を考える。このとき、第２の偏向反射面で反射された光束は光源２２００Ｂへの戻り光となる。なお、便宜的に、｜θｉｎ｜＋｜θＢＤ｜をＡとする。

この場合、次の（１）式が成立する。

α＋β＋Ａ＋９０＝３６０ ……（１）

図１５における角度βは、次の（２）式で示される。

β＝（１８０−Ａ）／２ ……（２）

また、回転多面鏡がＮ個の偏向反射面を有すると、図１５における角度αは、次の（３）式で示される。

α＝（１８０×（Ｎ−２））／Ｎ ……（３）

上記（２）式及び（３）式を上記（１）式に代入すると、次の（４）式が得られる。

Ａ＝７２０／Ｎ ……（４）

すなわち、｜θｉｎ｜＋｜θＢＤ｜の値が７２０／Ｎとなるときは、光偏向器２１０４で「けられ」た光束が光源２２００Ｂに戻ることとなる。そこで、｜θｉｎ｜＋｜θＢＤ｜≠７２０／Ｎ、であることが必要である。

また、走査画角を大きくするには、｜θｉｎ｜及び｜θＢＤ｜が大きいのが好ましい。そこで、本実施形態では、次の（５）式が満足されるように設定されている。このとき、光偏向器２１０４で「けられ」た光束の進行方向と基準軸方向とのなす角度は、θｉｎよりも小さい。

｜θｉｎ｜＋｜θＢＤ｜＞７２０／Ｎ ……（５）

さらに、光偏向器２１０４で「けられ」た光束が走査領域に向かわないように、本実施形態では、次の（６）式が満足されるように設定されている。このとき、光偏向器２１０４で「けられ」た光束の進行方向と基準軸方向とのなす角度は、θｅよりも大きい。

｜θＢＤ｜＋｜θｅ｜＜７２０／Ｎ ……（６）

図１６（Ａ）〜図１６（Ｃ）には、具体例１が示されている。この具体例１では、｜θｉｎ｜＝７０°、｜θＢＤ｜＝６０°、｜θｓ｜＝５０°、｜θｅ｜＝５０°である。

このとき、７２０／Ｎ＝１２０、｜θｉｎ｜＋｜θＢＤ｜＝１３０°、｜θＢＤ｜＋｜θｅ｜＝１１０°であり、上記（５）式及び（６）式が満足されている。

また、光偏向器２１０４で偏向された光束が同期検知センサ２１１５Ｂに向かうタイミングで、光偏向器２１０４で「けられ」た光、すなわち、隣接する偏向反射面で反射された不要な光（以下では、「隣接面ゴースト光」ともいう）の進行方向と基準軸方向とのなす角θｇは６０°である。すなわち、θｅ＜θｇ＜θｉｎの関係があり、隣接面ゴースト光が、光源に対する戻り光となったり、走査領域に向かうことはない。

ところで、次の（７）式が満足されるように同期検知センサ２１１５Ｂを配置することにより、上記（５）式及び（６）式を満足させることができる。

７２０／Ｎ−｜θｉｎ｜＜｜θＢＤ｜＜７２０／Ｎ−｜θｅ｜ ……（７）

図１７（Ａ）〜図１７（Ｃ）には、比較例１が示されている。この比較例１では、｜θｉｎ｜＝５５°、｜θＢＤ｜＝５０°、｜θｓ｜＝４０°、｜θｅ｜＝４０°である。

このとき、７２０／Ｎ＝１２０、｜θｉｎ｜＋｜θＢＤ｜＝１０５°、｜θＢＤ｜＋｜θｅ｜＝９０°であり、上記（６）式は満足されているが、上記（５）式は満足されていない。

また、光偏向器２１０４で偏向された光束が同期検知センサ２１１５Ｂに向かうタイミングで、隣接する偏向反射面で反射された不要な光（隣接面ゴースト光）の進行方向とＸ軸とのなす角θｇは７０°である。すなわち、θｇ＞θｉｎである。

上記具体例１は、上記比較例１に比べて、｜θｓ｜及び｜θｅ｜を大きくし、光偏向器２１０４から感光体ドラムまでの光路長を短くすることができる。その結果、光走査装置を小型化することができる。

隣接面ゴースト光が光源への戻り光になると、光源の光量制御が不安定になる。また、隣接面ゴースト光が入射角より大きい角度で反射されると、走査画角が小さくなり、光偏向器２１０４から感光体ドラムまでの光路長が長くなる。

図１８には、本実施形態において、光源２２００Ｂから射出され光偏向器２１０４で偏向された走査開始前の光束が同期検知センサ２１１５Ｂで受光されるタイミングでの、隣接面ゴースト光の進行方向と光偏向器２１０４に入射する光束の入射方向と走査領域との関係が示されている。

次に、光源２２００Ａから射出され、光偏向器２１０４に入射する光束と、光偏向器２１０４で偏向された光束について図１９〜図２２を用いて説明する。ここでは、回転多面鏡の面１で反射された光束が、同期検知センサ２１１５Ａ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１９には、光偏向器２１０４で偏向された光束が、同期検知センサ２１１５Ａに向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光束と同期光束Ｌａとが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するのではなく、光偏向器２１０４に入射する光束の一部は面６に入射するように設定されている。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の一部が「けられ」ることとなる。

図２０には、光偏向器２１０４で偏向された光束が、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束と反射光束とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するのではなく、光偏向器２１０４に入射する光束の一部は面６に入射す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束の幅ｄｓは、光偏向器２１０４に入射する光束の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の一部が「けられ」ることとなる。

図２１には、光偏向器２１０４で偏向された光束が、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束と反射光束とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光束の全てが回転多面鏡の面１に入射す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束の幅ｄｃは、光偏向器２１０４に入射する光束の幅ｄｉｎと同じである。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の「けられ」はない。

図２２には、光偏向器２１０４で偏向された光束が、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束と反射光束とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光束の全てが回転多面鏡の面１に入射するのではなく、光偏向器２１０４に入射する光束の一部は面２に入射す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束の幅ｄｅは、光偏向器２１０４に入射する光束の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光束の一部が「けられ」ることとなる。

光源２２００Ａから射出され光偏向器２１０４に入射する光束の入射角｜θｉｎ｜は、光源２２００Ｂから射出され光偏向器２１０４に入射する光束の入射角｜θｉｎ｜と同じである。そこで、上記具体例１の場合は、光源２２００Ａから射出され光偏向器２１０４に入射する光束の入射角｜θｉｎ｜も７０°である。そして、｜θｓ｜＝５０°、｜θｅ｜＝５０°である。

図２３には、本実施形態において、光源２２００Ａから射出され光偏向器２１０４で偏向された走査開始前の光束が同期検知センサ２１１５Ａで受光されるタイミングでの、隣接面ゴースト光の進行方向と光偏向器２１０４に入射する光束の入射方向と走査領域との関係が示されている。

ところで、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、主走査方向に対応する方向に関して、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の直径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不都合があった。一方、上記内接円の直径を大きくした場合は、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。なお、光源数を増やし１つの偏向反射面で偏向されるビーム数を多くすることが考えられるが、光源数の増加とともに光源の駆動回路も大型化し、高コスト化を招く。

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、光束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があった。

本実施形態における光走査装置２０１０では、（１）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。そのため、消費電力を増加させることなく、回転多面鏡を高速で回転させることが可能となる。そして、光源数を増加させることなく、すなわち、高コスト化を招くことなく、画像形成の高速化や画素密度の高密度化に対応することができる。

また、本実施形態における光走査装置２０１０では、（２）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。そのため、大型化を招くことなく、画像形成の高速化や画素密度の高密度化に対応することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る光走査装置２０１０は、２つの光源（２２００Ａ、２２００Ｂ）、偏向器前光学系、回転多面鏡を有する光偏向器２１０４、２つの同期検知センサ（２１１５Ａ、２１１５Ｂ）、及び走査光学系などを備えている。

そして、回転多面鏡で反射され同期検知センサ２１１５Ｂに向かう光束の進行方向と光源２２００Ｂから射出され回転多面鏡に入射する光束の入射方向とのなす角度は、回転多面鏡で反射され走査領域に向かう光束の進行方向と光源２２００Ｂから射出され回転多面鏡に入射する光束の入射方向とのなす角度よりも大きい。

また、同期検知センサ２１１５Ｂによる同期検知の際には、光源２２００Ｂから射出された走査開始前の光束が回転多面鏡の面１（第１反射面）と該面１に隣接する面６（第２反射面）とに同時に入射し、面１で反射された光束が同期検知センサ２１１５Ｂで受光されるように設定されている。

さらに、同期検知センサ２１１５Ｂによる同期検知の際に、Ｚ軸に直交する平面に正射影したとき、面６で反射された光束である隣接面ゴースト光の進行方向と基準軸方向とのなす角度は、光源２２００Ｂから射出され回転多面鏡に入射する光束の入射方向と基準軸方向とのなす角度よりも小さくなるように設定されている。

そして、光源２２００Ｂから射出され光偏向器２１０４に入射する光束の入射方向と基準軸方向とのなす角｜θｉｎ｜、及び回転多面鏡で反射され同期検知センサ２１１５Ｂに向かう光束の進行方向と基準軸方向とのなす角｜θＢＤ｜は、上記（５）式が満足されるように設定されている。このとき、｜θＢＤ｜は、回転多面鏡で反射され走査終了位置に向かう光束の進行方向と基準軸方向とのなす角｜θｅ｜に対して上記（６）式が満足されるように設定されている。

この場合は、同期検知センサ２１１５Ｂによる同期検知の際に、回転多面鏡で反射された光束の一部が光源２２００Ｂに戻るのを抑制することができる。また、同期検知センサ２１１５Ｂによる同期検知の際に、回転多面鏡で反射された光束の一部が対応する感光体ドラムに向かうのを抑制することができる。さらに、走査画角を大きくすることができる。そこで、光走査装置２０１０によると、画像品質の低下を招くことなく更なる小型化及び高速化を図ることができる。

また、光偏向器２１０４で偏向された光束が、対応する感光体ドラムの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束の全てが、一の偏向反射面で反射され、光偏向器２１０４で偏向された光束が、対応する感光体ドラムの走査領域の各端部に向かうタイミングでは、回転多面鏡に入射する光束が、前記一の偏向反射面と前記一の偏向反射面に隣接する他の偏向反射面とで反射されるように設定されている。

この場合は、回転多面鏡を小型化するとともに、走査画角を更に大きくすることができる。

そして、複合機２０００は、光走査装置２０１０を備えているため、結果として、画像品質を低下させることなく、小型化及び高速化を図ることができる。

なお、上記実施形態では、走査領域における走査開始位置に向かうタイミング及び走査終了位置に向かうタイミングの両方において、入射光束が光偏向器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、走査領域における走査開始位置に向かうタイミング及び走査終了位置に向かうタイミングのいずれかにおいて、入射光束が光偏向器２１０４で「けられ」ても良い。

また、上記実施形態では、回転多面鏡に内接する円の直径が１８ｍｍ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。必要とされる走査半画角に応じて、回転多面鏡に内接する円の直径を設定することができる。

また、上記実施形態では、回転多面鏡に６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。例えば、回転多面鏡に７面の鏡面が形成されていても良い。

図２４（Ａ）〜図２４（Ｃ）には、回転多面鏡に７面の鏡面が形成されている場合の具体例２が示されている。この具体例２では、｜θｉｎ｜＝６０°、｜θＢＤ｜＝５０°、｜θｓ｜＝４０°、｜θｅ｜＝４０°である。

このとき、７２０／Ｎ≒１０２．９、｜θｉｎ｜＋｜θＢＤ｜＝１１０°、｜θＢＤ｜＋｜θｅ｜＝９０°であり、上記（５）式及び（６）式が満足されている。

また、光偏向器２１０４で偏向された光束が同期検知センサ２１１５Ｂに向かうタイミングで、隣接する偏向反射面で反射された不要な光（隣接面ゴースト光）の進行方向とＸ軸とのなす角θｇは５２．９°である。すなわち、θｅ＜θｇ＜θｉｎの関係があり、隣接面ゴースト光が、光源２２００Ｂに対する戻り光となったり、走査領域に向かうことはない。

図２５（Ａ）〜図２５（Ｃ）には、回転多面鏡に７面の鏡面が形成されている場合の比較例２が示されている。この比較例２では、｜θｉｎ｜＝５５°、｜θＢＤ｜＝４０°、｜θｓ｜＝３０°、｜θｅ｜＝３０°である。

このとき、７２０／Ｎ≒１０２．９、｜θｉｎ｜＋｜θＢＤ｜＝９５°、｜θＢＤ｜＋｜θｅ｜＝７０°であり、上記（６）式は満足されているが、上記（５）式は満足されていない。

また、光偏向器２１０４で偏向された光束が同期検知センサ２１１５Ｂに向かうタイミングで、隣接する偏向反射面で反射された不要な光（隣接面ゴースト光）の進行方向と基準軸方向とのなす角θｇは９２．９°である。すなわち、θｇ＞θｉｎである。

上記具体例２は、上記比較例２に比べて、｜θｓ｜及び｜θｅ｜を大きくし、光偏向器２１０４から感光体ドラムまでの光路長を短くすることができる。その結果、光走査装置を小型化することができる。

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、それぞれ２つの発光部を有する２つの光源が用い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い。例えば、それぞれ１つの発光部を有する４つの光源を用いても良い。また、それぞれ１つの発光部を有する２つの光源を用い、各光源から射出される光束を２分割しても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置として複合機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、単独の複写機、プリンタ、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…複合機（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）、２１０４…光偏向器、２１０５ａ，２１０５ｂ，２１０５ｃ，２１０５ｄ…走査レンズ（走査光学系の一部）、２１１５Ａ…同期検知センサ、２１１５Ｂ…同期検知センサ（受光器）、２１１６Ａ…同期光学系、２１１６Ｂ…同期光学系、２２００Ａ，２２００Ｂ…光源、２２０１ａ，２２０１ｂ，２２０１ｃ，２２０１ｄ…カップリングレンズ、２２０２ａ，２２０２ｂ，２２０２ｃ，２２０２ｄ…開口板、２２０４ａ，２２０４ｂ，２２０４ｃ，２２０４ｄ…シリンドリカルレンズ。

特開２００５−９２１２９号公報 特開平１０−２０６７７８号公報

Claims (5)

1. 光源から射出され複数の反射面を有する回転多面鏡で反射された光束によって被走査面の走査領域を主走査方向に沿って走査する光走査装置において、
   前記走査領域に対して前記回転多面鏡の回転方向上流側の、前記回転多面鏡で反射された光束が入射する位置に配置されている受光器を備え、
   前記回転多面鏡の回転軸に直交する平面に正射影したとき、
   前記回転多面鏡の第１反射面と該第１反射面に隣接する第２反射面とに走査開始前の光束が同時に入射するタイミングにおいて、
   前記第１反射面で反射され前記受光器へ入射する光束の進行方向と前記第１反射面と前記第２反射面とに入射する光束の入射方向とのなす角度は、前記第１反射面で反射され前記走査領域に向かう光束の進行方向と前記第１反射面と前記第２反射面とに入射する光束の入射方向とのなす角度よりも大きく、
   前記平面上にあり、前記主走査方向に直交する軸を基準軸と定義すると、
   前記回転多面鏡の第１反射面と該第１反射面に隣接する第２反射面とに走査開始前の光束が同時に入射するタイミングにおいて、
   前記第２反射面で反射された光束の進行方向は、前記第１反射面と前記第２反射面とに入射する光束の入射方向よりも前記基準軸に対して角度が小さく、
   前記回転多面鏡の第１反射面と該第１反射面に隣接する第２反射面とに走査開始前の光束が同時に入射するタイミングにおいて、
   前記第１の反射面と前記第２の反射面とに入射する光束の入射方向と前記基準軸とのなす角度θｉｎと、前記回転多面鏡の反射面の個数Ｎを用いて、前記第１反射面で反射された光束の進行方向と前記基準軸とのなす角度θＢＤが、｜θｉｎ｜＋｜θＢＤ｜＞７２０／Ｎ、を満足することを特徴とする光走査装置。
2. 前記回転多面鏡の回転軸に直交する平面に正射影したとき、
   前記回転多面鏡の第１反射面と該第１反射面に隣接する第２反射面とに走査開始前の光束が同時に入射するタイミングにおいて、
   前記第１反射面で反射され前記走査領域の走査終了位置に向かう光束と前記第１反射面と前記第２反射面とに入射する光束の入射方向とのなす角度は、前記第１反射面で反射され前記走査領域の走査開始位置に向かう光束と前記第１反射面と前記第２反射面とに入射する光束の入射方向とのなす角度よりも小さく、
   前記第１反射面で反射され前記走査領域の走査終了位置に向かう光束と前記基準軸とのなす角度θｅを用いて、前記角度θＢＤが、｜θＢＤ｜＋｜θｅ｜＜７２０／Ｎ、を満足することを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記回転多面鏡の第１反射面と該第１反射面に隣接する第２反射面とに走査開始前の光束が同時に入射するタイミングにおいて、
   前記第２反射面で反射された光束の進行方向と前記基準軸とのなす角度は、前記角度θｅよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の光走査装置。
4. 前記回転多面鏡で反射された光束が、前記走査領域の中央部に向かうタイミングでは、前記回転多面鏡に入射する光束の全てが、一の反射面で反射され、
   前記回転多面鏡で反射された光束が、前記走査領域の両端部のうちの少なくとも一側の端部に向かうタイミングでは、前記回転多面鏡に入射する光束は、前記一の反射面と、該一の反射面に隣接する他の反射面とで反射され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. 像担持体と、
   前記像担持体を画像情報によって変調された光束により走査する請求項１〜４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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