JP6439925B2 - 光走査装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

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

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

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

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

例えば、特許文献１には、光偏向器と書き出し位置同期信号検出手段との間の光路中に光束制限手段を備え、光偏向器の同一偏向面で偏向された複数の光束は、同一偏向面での蹴られる割合が異なることによって光束制限手段に異なる光量で入射しており、光束制限手段は、主走査断面内において、光束制限手段から出射する書き出し位置同期信号検出手段に到達する複数の光束の夫々の幅を光束制限手段に入射する光偏向器の偏向面で偏向された複数の光束の夫々の幅より小さくし、光偏向器の同一偏向面で偏向された書き出し位置同期信号検出手段に到達する複数の光束が書き出し位置同期信号検出手段に入射している間、常に光偏向器の同一偏向面で偏向された書き出し位置同期信号検出手段に到達する複数の光束の夫々の幅を揃える機能を有する走査光学系が開示されている。

また、特許文献２には、偏向器による偏向光束を被走査面上に集光させ且つ被走査面上で光走査を等速化する働きを持つ結像光学素子と、偏向器により偏向走査された光束を受光し光束が走査された位置を検出する検出部を有し、偏向器によって検出部に導かれる光束の一部が偏向器によってケラレを生じるものであって、偏向器と検出部の間にケラレを生じた光束の一部を遮光する遮光板を置くことを特徴とする光走査装置が開示されている。

また、特許文献３には、偏向手段と書き出し位置同期信号検出手段との間の光路中に、偏向面の端部で反射偏向された光束のうち偏向面の端縁で反射偏向された部分のみを制限する光束制限手段を設けた走査光学装置が開示されている。

しかしながら、従来の光走査装置では、同期光の主走査方向に関する位置ずれについて考慮されていなかった。

本発明は、少なくとも１つの発光部を有する光源と、複数の反射面を有し、前記光源から射出された光を偏向する光偏向器と、前記光偏向器で偏向された光を被走査面に導光する走査光学系と、前記被走査面の走査開始タイミングを決定するために前記光偏向器で偏向された光を受光する同期検知手段と、開口部を有し、前記光偏向器と前記同期検知手段との間に配置され、少なくとも主走査方向に関して光を制限する光制限手段とを備え、前記光源は、前記反射面に対しＳ偏光成分よりもＰ偏光成分が強い光を射出し、前記光源からの光は、前記光偏向器で一部がけられた残りが前記光制限手段に向かい、前記開口部は、前記主走査方向に直交する副走査方向に関する長さが、前記主走査方向における中心部から一方の周辺部に向かって連続的に大きくなる部分と前記主走査方向における中心部から他方の周辺部に向かって連続的に大きくなる部分とを有している光走査装置である。

本発明の光走査装置によれば、同期光に主走査方向に関する位置ずれがあっても、同期検知精度を維持することができる。

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を説明するための図である。 図１における光走査装置の構成を説明するための図（その１）である。 図１における光走査装置の構成を説明するための図（その２）である。 図１における光走査装置の構成を説明するための図（その３）である。 図１における光走査装置の構成を説明するための図（その４）である。 走査領域における走査開始位置及び走査終了位置を説明するための図である。 偏向器前光学系と光偏向器との位置関係を説明するための図である。 光偏向器に入射する光の幅ｄｉｎを説明するための図（その１）である。 光偏向器に入射する光の幅ｄｉｎを説明するための図（その２）である。 回転多面鏡の内接円を説明するための図である。 同期検知信号と光源駆動信号との関係を説明するための図である。 同期検知と書き込み開始位置との関係を説明するための図である。 同期検知センサの出力波形を説明するための図である。 同期検知センサの出力波形のばらつきを説明するための図である。 同期検知センサの出力波形にばらつきがあるときの書き込み開始位置を説明するための図である。 光偏向器で偏向された光が、同期検知センサに向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とを説明するための図である。 光偏向器で偏向された光が、像高が−１６３.５ｍｍの位置（感光体ドラムの走査領域における走査開始位置）に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とを説明するための図である。 光偏向器で偏向された光が、像高が−１５０ｍｍの位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とを説明するための図である。 光偏向器で偏向された光が、像高が０ｍｍの位置（感光体ドラムの走査領域の中央位置）に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とを説明するための図である。 光偏向器で偏向された光が、像高が＋１５０ｍｍの位置に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とを説明するための図である。 光偏向器で偏向された光が、像高が＋１６３.５ｍｍの位置（感光体ドラムの走査領域における走査終了位置）に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とを説明するための図である。 偏向反射面に対してＳ偏光で光が入射する場合と、偏向反射面に対しＳ偏光成分よりもＰ偏光成分が強い光が入射する場合とについて、光偏向器で「けられ」がないときの像高と光量との関係を説明するための図である。 偏向反射面に対してＳ偏光で光が入射する場合の、被走査面での光量分布を説明するための図である。 偏向反射面に対しＳ偏光成分よりもＰ偏光成分が強い光が入射する場合の、被走査面での光量分布を説明するための図である。 光源が１つの発光部から構成されるシングルＬＤを有する場合に、該光源から射出され、光制限部材に入射する光を説明するための図である。 光源が２つの発光部から構成される２ｃｈ−ＬＤアレイを有する場合に、該光源から射出され、光制限部材に入射する光を説明するための図である。 開口板の開口部を説明するための図である。 従来の光制限部材の開口部を説明するための図である。 光源がシングルＬＤを有し、該光源から射出される光が偏向反射面に対しＳ偏光になるように、シングルＬＤが配置されている場合の、開口板に入射する光の光強度分布を説明するための図である。 光源がシングルＬＤを有し、該光源から射出される光が偏向反射面に対しＳ偏光になるように、シングルＬＤが配置されている場合の、開口板の開口部を通過した光の光強度分布を説明するための図である。 シングルＬＤを有する光源を、光の進行方向を軸として、角度γだけ回転させた場合の、開口板の開口部を通過した光の光強度分布を説明するための図である。 ２ｃｈ−ＬＤアレイを有する光源を、光の進行方向を軸として、角度γだけ回転させた場合の、開口板の開口部を通過した光の光強度分布を説明するための図である。 光制限部材に入射する光に主走査対応方向に関する位置ずれが発生しない場合の、光制限部材の通過前後の光の様子を説明するための図である。 図３４（Ａ）〜図３４（Ｃ）は、それぞれ光制限部材の開口部を通過する前後の光の様子と、光制限部材に入射する光における主走査対応方向に関する位置ずれとの関係を説明するための図である。 光制限部材の開口部の例１を説明するための図である。 光制限部材の開口部の例２を説明するための図である。 光制限部材の開口部の例３を説明するための図である。 同期光学系を説明するための図である。 同期光学系の面倒れ補正機能を説明するための図である。 同期光学系が光制限部材と同期検知センサとの間に配置されている場合を説明するための図である。 同期光学系が第１走査レンズと光制限部材との間に配置されている場合を説明するための図である。 同期検知センサが、主走査方向に関して、走査領域に対して光源側の位置に設けられている場合を説明するための図である。 図４２において、光偏向器で偏向された光が、同期検知センサに向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とを説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図３７に基づいて説明する。図１には、一実施形態に係るカラープリンタ２０００の概略構成が示されている。

このカラープリンタ２０００は、４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）を重ね合わせて多色のカラー画像を形成するタンデム方式のカラープリンタであり、４つの感光体ドラム（Ｋ１、Ｃ１、Ｍ１、Ｙ１）、４つのドラム帯電装置（Ｋ２、Ｃ２、Ｍ２、Ｙ２）、４つの現像装置（Ｋ４、Ｃ４、Ｍ４、Ｙ４）、４つのドラムクリーニング装置（Ｋ５、Ｃ５、Ｍ５、Ｙ５）、４つの転写装置（Ｋ６、Ｃ６、Ｍ６、Ｙ６）、光走査装置２０１０、ベルト帯電装置２０３０、ベルト分離装置２０３１、ベルト除電装置２０３２、搬送ベルト２０４０、ベルトクリーニング装置２０４２、定着装置２０５０、給紙コロ２０５４、レジストローラ対２０５６、排紙ローラ２０５８、給紙トレイ２０６０、通信制御装置２０８０、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置２０９０などを備えている。

通信制御装置２０８０は、ネットワークなどを介した上位装置（例えばパソコン）との双方向の通信を制御する。

プリンタ制御装置２０９０は、通信制御装置２０８０を介して受信した上位装置からの多色の画像情報を光走査装置２０１０に通知する。

感光体ドラムＫ１、ドラム帯電装置Ｋ２、現像装置Ｋ４、ドラムクリーニング装置Ｋ５、及び転写装置Ｋ６は、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーションを構成する。

感光体ドラムＣ１、ドラム帯電装置Ｃ２、現像装置Ｃ４、ドラムクリーニング装置Ｃ５、及び転写装置Ｃ６は、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーションを構成する。

感光体ドラムＭ１、ドラム帯電装置Ｍ２、現像装置Ｍ４、ドラムクリーニング装置Ｍ５、及び転写装置Ｍ６は、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーションを構成する。

感光体ドラムＹ１、ドラム帯電装置Ｙ２、現像装置Ｙ４、ドラムクリーニング装置Ｙ５、及び転写装置Ｙ６は、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーションを構成する。

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。各感光体ドラムは、図１における面内で矢印方向に回転する。

各ドラム帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。

光走査装置２０１０は、プリンタ制御装置２０９０からの多色の画像情報（ブラック画像情報、マゼンタ画像情報、シアン画像情報、イエロー画像情報）に基づいて、色毎に変調された光を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。また、各感光体ドラムがそれぞれ像担持体である。そこで、以下では、各感光体ドラムの表面を被走査面あるいは像面ともいう。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像装置の方向に移動する。なお、この光走査装置２０１０の構成については後述する。

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

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

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

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

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

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

給紙トレイ２０６０には記録紙が格納されている。この給紙トレイ２０６０の近傍には給紙コロ２０５４が配置されており、該給紙コロ２０５４は、記録紙を給紙トレイ２０６０から１枚ずつ取り出し、レジストローラ対２０５６に搬送する。該レジストローラ対２０５６は、所定のタイミングで記録紙を搬送ベルト２０４０に向けて送り出す。

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで、対応する転写装置によって搬送ベルト２０４０上の記録紙に順次転写され、重ね合わされてカラー画像となる。そして、この記録紙は、定着装置２０５０に送られる。

定着装置２０５０では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙に定着される。この記録紙は、排紙ローラ２０５８を介して排紙トレイに送られ、排紙トレイ上に順次積み重ねられる。

各ドラムクリーニング装置は、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー（残留トナー）を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。

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

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

ベルト除電装置２０３２は、搬送ベルト２０４０の表面を除電する。

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

次に、前記光走査装置２０１０の構成について説明する。

光走査装置２０１０は、一例として図２〜図５に示されるように、４つの光源（２２００ａ、２２００ｂ、２２００ｃ、２２００ｄ）、４つのカップリングレンズ（２２０１ａ、２２０１ｂ、２２０１ｃ、２２０１ｄ）、４つの開口板（２２０２ａ、２２０２ｂ、２２０２ｃ、２２０２ｄ）、４つのシリンドリカルレンズ（２２０４ａ、２２０４ｂ、２２０４ｃ、２２０４ｄ）、光偏向器２１０４、４つの第１走査レンズ（２１０５ａ、２１０５ｂ、２１０５ｃ、２１０５ｄ）、８枚の折り返しミラー（２１０６ａ、２１０６ｂ、２１０６ｃ、２１０６ｄ、２１０７ａ、２１０７ｂ、２１０７ｃ、２１０７ｄ）、４つの第２走査レンズ（２１０８ａ、２１０８ｂ、２１０８ｃ、２１０８ｄ）、４枚の防塵ガラス（２１０９ａ、２１０９ｂ、２１０９ｃ、２１０９ｄ）、光制限部材２１１４、同期検知センサ２１１５、防音ガラス２１２０、及び不図示の走査制御装置などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング２３００の所定位置に組み付けられている。

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

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

そして、光源２２００ａから射出される光を「光Ｌａ」ともいい、光源２２００ｂから射出される光を「光Ｌｂ」ともいう。また、光源２２００ｃから射出される光を「光Ｌｃ」ともいい、光源２２００ｄから射出される光を「光Ｌｄ」ともいう。

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

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

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

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

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

各カップリングレンズは、対応する光源から射出された光を略平行光とする。各開口板は、開口部を有し、対応するカップリングレンズを介した光を整形する。各シリンドリカルレンズは、対応する開口板の開口部を通過した光をＺ軸方向に関して集光する。各シリンドリカルレンズを介した光は、光偏向器２１０４に向かう。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ここで、図７に示されるように、回転多面鏡の回転軸に直交する面（ここでは、ＸＹ面）において、回転多面鏡の回転中心を通り、Ｘ軸に平行な軸を「基準軸」とする。また、ＸＹ面において、各偏光器前光学系の光軸と上記基準軸とのなす角をθｉｎと表記する。さらに、図８及び図９に示されるように、ＸＹ面に正射影したときの、光偏向器２１０４に入射する光の幅をｄｉｎと表記する。ここでは、ｄｉｎ＝２.８ｍｍである。

そして、回転多面鏡に内接する円（図１０参照）の直径をＤとする。ここでは、Ｄ＝１３ｍｍである。そこで、ＸＹ面に正射影すると、光偏向器２１０４に入射する光の幅は、主走査対応方向に関する偏向反射面の長さより小さい。また、７つの偏向反射面を区別する必要があるときは、反時計まわりに面１、面２、面３、面４、面５、面６、面７とする。

光制限部材２１１４は、開口部を有し、光偏向器２１０４で偏向された光Ｌｄであって、走査開始前の光が入射される。この光制限部材２１１４の詳細については後述する。同期検知センサ２１１５は、光制限部材２１１４の開口部を通過した光を受光し、受光光量に応じた信号を走査制御装置に出力する。以下では、同期検知センサ２１１５から出力される信号を「同期検知信号」ともいう。また、光偏向器２１０４で偏向され、同期検知センサ２１１５に向かう光を「同期光」ともいう。

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

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

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

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

ところで、同期検知センサ２１１５が同期光を受光したときの出力波形が異なると、一例として図１４に示されるように、同期検知信号の立ち上がりタイミングが異なることになる。そこで、走査ライン毎に同期検知信号の立ち上がりタイミングが異なると、走査ライン毎に同期検知のタイミングが異なり、一例として図１５に示されるように、走査ライン毎に書き込みが開始される主走査方向に関する位置が異なることとなる。すなわち、主走査方向に関して印字位置のずれが生じる。

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

図１６には、光偏向器２１０４で偏向された光が、同期検知センサ２１１５に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光（同期光）とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光の全てが回転多面鏡の面１で反射されるのではなく、光偏向器２１０４に入射する光は面１及び面２で反射されるように設定されている。そこで、回転多面鏡の面１で反射されて、同期検知センサ２１１５に向かう光（同期光）の幅ｄｏｕｔは、光偏向器２１０４に入射する光の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光の一部が「けられ」ることとなる。ここでは、ｄｏｕｔ＝１.４ｍｍである。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

以下では、本実施形態における光走査装置２０１０のように、回転多面鏡で反射された光が走査領域の中央部に向かうタイミングでは、回転多面鏡に入射する光の全てを一の偏向反射面で反射させ、回転多面鏡で反射された光が走査領域の両端部のうちの少なくとも一側の端部に向かうタイミングでは、回転多面鏡に入射する光を複数の偏向反射面で反射させるようなタイプを、「走査端ＯＦタイプ」ともいう。

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

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

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

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

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

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

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

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

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

光源２２００ｄから射出された光は、焦点距離に近い位置に配置されたカップリングレンズ２２０１ｄによって平行光に変換される。カップリングレンズ２２０１ｄの焦点距離は、シングルＬＤを有する場合の方が２ｃｈ−ＬＤアレイを有する場合よりも短い。本実施形態では、一例として、光源２２００ｄがシングルＬＤを有する場合のカップリングレンズ２２０１ｄの焦点距離ｆｓを１５ｍｍ、光源２２００ｄが２ｃｈ−ＬＤアレイを有する場合のカップリングレンズ２２０１ｄの焦点距離ｆｍを２７ｍｍとした。

カップリングレンズ２２０１ｄから射出される光は、開口板２２０２ｄによって光の一部が遮光された後にシリンドリカルレンズ２２０４ｄに入射し、シリンドリカルレンズ２２０４ｄにより副走査対応方向にのみ集光した状態、すなわち主走査対応方向に長い線像の状態で、防音ガラス２１２０を通過して、光偏向器２１０４に入射する。

各開口板の開口部は、一例として図２７に示されるように、主走査対応方向に関する長さがｂ、副走査対応方向に関する長さがａである矩形形状の開口部である。なお、開口部の長さａ、長さｂ、及び形状は、対応する感光体ドラム表面におけるビームスポット径が狙いの値となるように設定される。

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

ここで、仮に、光制限部材２１１４の開口部の形状を、従来と同様に矩形形状としてみる。例えば、図２８に示されるように、主走査対応方向に関する長さがｂ’、副走査対応方向に関する長さがａである矩形形状の開口部とする。なお、主走査対応方向に関する長さｂ’は、光走査装置を構成する各光学素子における組付誤差や形状誤差などを考慮して決定される。例えば、開口板２２０２ｄの中心を通る主光線に着目し、光制限部材２１１４を配置する場所における主光線の主走査対応方向に関する位置ずれの公差積み上げ計算結果を基にして決定される。

また、光制限部材２１１４は、該光制限部材２１１４を通過後の主走査対応方向に関する光の幅を常に揃えることを目的として配置されている。そのため、副走査対応方向に関しては、光を制限する必要はない。そこで、開口部の副走査対応方向に関する長さは十分に広いものとしても良いが、ここでは、開口板の開口部に合わせて、副走査対応方向に関する長さをａとした。

図２９には、光源がシングルＬＤを有し、該光源から射出される光が偏向反射面に対しＳ偏光になるように、光源が配置されている場合の、開口板２２０２ｄに入射する光の光強度分布が示されている。このとき、光源における光の発散角は、主走査対応方向に関して最も大きく、副走査対応方向に関して最も小さくなる。なお、このときの主走査対応方向に関する発散角を「θ⊥」と表記し、副走査対応方向に関する発散角を「θ／／」と表記する。なお、発散角は通常は半値全角で表される。

図３０には、光源がシングルＬＤを有し、該光源から射出される光が偏向反射面に対しＳ偏光になるように該光源が配置されている場合の、開口板２２０２ｄの開口部を通過した光（実線で囲まれている部分）の光強度分布が示されている。

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

図３１には、シングルＬＤを有する光源を、光の射出方向を回転軸として角度γだけ回転させた場合の、開口板２２０２ｄの開口部を通過した光（実線で囲まれている部分）の光強度分布が示されている。ここでは、角度γは、一例として８２．８０６°である。シングルＬＤを有する光源は、該光源を角度γだけ回転させたことで、主走査対応方向に関する発散角は上記θ⊥よりも小さくなり、副走査対応方向に関する発散角は上記θ／／よりも大きくなる。このときの、主走査対応方向及び副走査対応方向に関する発散角は、θ／／、θ⊥、角度γの３つで規定される。仮に角度γが９０°である場合、主走査対応方向に関する発散角はθ／／、副走査対応方向に関する発散角はθ⊥となる。

このように、シングルＬＤを有する光源では、主走査対応方向に関する発散角が、光源の回転によって小さくなるが、開口板２２０２ｄの開口部の主走査対応方向に関する長さは変化しないため、開口板２２０２ｄの開口部を通過した光は、主走査対応方向における狭い発光強度分布のうち長さｂで規定される領域の一部が切り出されたものとなる。

そのため、光源を回転配置させない場合に比べて、光強度の弱い部分も開口板２２０２ｄの開口部を通過する。この場合、光制限部材２１１４に入射する光に主走査対応方向の位置ずれがあると、光制限部材２１１４を通過した光の光強度は大きく変化する。

図３２には、２ｃｈ−ＬＤアレイを有する光源を、光の射出方向を回転軸として角度γだけ回転させた場合の、開口板２２０２ｄの開口部を通過した光の光強度分布が示されている。ここでは、角度γは、一例として８２．８０６°である。

図３２と図３１を比較すると、２ｃｈ−ＬＤアレイを有する光源を用いた方が、開口板２２０２ｄの開口部を通過する前の光の光強度分布に対する、図中の実線で囲まれた部分の割合は小さい。そのため、光制限部材２１１４に入射する光に主走査対応方向に関する位置ずれがあると、光制限部材２１１４の開口部を通過した光の光強度変化は、シングルＬＤを有する光源を用いた場合に比べて小さくなる。

これは、２ｃｈ−ＬＤアレイを有する光源に対応するカップリングレンズの焦点距離が、シングルＬＤを有する光源に対応するカップリングレンズの焦点距離よりも長いため、開口板２２０２ｄの開口部の主走査対応方向に関する長さｂとカップリングレンズの焦点距離で規定されるＦ値が、２ｃｈ−ＬＤアレイを有する光源を用いた方が小さくなることによる。

従って、シングルＬＤを有する光源を用い、光偏向器２１０４に入射する光が、偏向反射面に対しＳ偏光成分よりもＰ偏光成分のほうが強い光となるように、光源を光の射出方向を回転軸として、該回転軸まわりに回転させた場合、光制限部材２１１４に入射する光に主走査対応方向に関する位置ずれがあると、光制限部材２１１４の開口部を通過した後の光の光強度変化が大きくなる。そのため、同期検知センサ２１１５の出力変化も大きくなり、走査線における書き込み開始位置のずれに起因する画像劣化が懸念される。

図３３には、光制限部材２１１４に入射する光に主走査対応方向に関する位置ずれがない場合の、光制限部材２１１４を通過する前後の光の様子が示されている。光偏向器２１０４での「けられ」によって、偏向反射面で反射されて同期検知センサ２１１５に向かう光の主走査対応方向に関する幅は、開口板２２０２ｄの開口部の主走査対応方向に関する長さｂよりも小さくなった状態で光制限部材２１１４に入射する。

光制限部材２１１４の開口部を通過した光は、主走査対応方向に関する幅が、光制限部材２１１４の開口部の主走査対応方向に関する長さｂ’に狭まって、同期検知センサ２１１５に向かう。

図３４（Ａ）〜図３４（Ｃ）には、光制限部材２１１４の開口部を通過する前後の光の様子と、光制限部材２１１４に入射する光における主走査対応方向に関する位置ずれとの関係が示されている。光制限部材２１１４の開口部を通過した光の主走査対応方向に関する幅は、主走査対応方向に関する位置ずれがあっても常に一定である。

主走査対応方向に関する位置ずれがない図３４（Ａ）の場合は、光制限部材２１１４の開口部によって主走査対応方向に関して切り出される部分（図中の実線で囲まれている部分）は、入射光の光強度分布のうち光強度の高い部分である。一方、主走査対応方向に関する位置ずれがある図３４（Ｂ）及び図３４（Ｃ）の場合は、光制限部材２１１４の開口部によって主走査対応方向に関して切り出される部分（図中の実線で囲まれている部分）は、入射光の光強度分布のうち強度の弱い部分も含んでしまう。

そのため、開口部の形状が矩形形状である従来の光制限部材では、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがあると、該光制限部材の開口部を通過した光の光強度変化を低減するのが困難であった。なお、従来の光制限部材の開口部の主走査対応方向に関する長さｂ’を小さくしても、主走査対応方向に関して切り出される部分が小さくなり、入射光の主走査対応方向に関する位置ずれの影響をより強く受けてしまう。

そこで、本実施形態では、光制限部材２１１４の開口部の形状を、副走査対応方向に関する開口径が、主走査対応方向の中心部から周辺部に向かって連続的に大きくなる領域を有するように規定することで、入射光の主走査対応方向に関する位置ずれによる光制限部材２１１４の開口部の通過前後の光の強度変化を抑制し、走査線の書き込み開始位置のずれに起因する画像劣化を低減させた。

光制限部材２１１４の開口部の形状の具体例について図３５〜図３７を用いて説明する。なお、ここでは、ａ＝１．６４ｍｍ、ｂ＝２．８２ｍｍ、ｂ’＝１．７８ｍｍ、γ＝８２．８０６°とした。また、光源から射出される光が偏向反射面に対しＳ偏光となるように配置されたシングルＬＤを有する光源の、主走査対応方向に関する発散角θ⊥は半値全角で２１°、副走査対応方向に関する発散角θ／／は半値全角で７°である。

また、光制限部材２１１４に入射する光の主走査対応方向における最大移動量は、開口板２２０２ｄの中心を通る主光線に着目し、光制限部材２１１４を配置する場所における主光線の主走査対応方向における位置ずれの公差積み上げ計算結果を基にして０．５１８ｍｍとした。なお、図３５〜図３７では、便宜上、光制限部材２１１４における主走査対応方向をＭ軸方向としている。

ところで、光制限部材の開口部を通過した光について、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがない場合の光強度と、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがある場合の光強度との比率を計算すると、開口部の形状が矩形形状である従来の光制限部材では、０．８８３であった。換言すれば、従来の光制限部材では、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがあることで、光制限部材の開口部を通過した光の光強度は、最大で０．１１７だけ変化する。

図３５には、光制限部材２１１４の開口部の例１が示されている。この例１では、矩形から、直線Ａ（Ｚ＝ＡＭ＋Ｂ）と直線Ｂ（Ｚ＝−ＡＭ＋Ｂ）と＋Ｚ側の長辺とで囲まれる部分、及び直線Ｃ（Ｚ＝ＡＭ−Ｂ）と直線Ｄ（Ｚ＝−ＡＭ−Ｂ）と−Ｚ側の長辺とで囲まれる部分を除いた領域のみ光を通過させるように、副走査対応方向に関する開口部の長さが、主走査対応方向の中心部（（Ｍ、Ｚ）＝（０、０）の位置）から周辺部に向かって連続的に大きくなっている。

一例として、直線の傾きである係数Ａは０．９、切片である係数Ｂは０．０３である。この場合、光制限部材の開口部を通過した光について、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがない場合の光強度と、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがある場合の光強度との比率は、０．９０９であった。換言すれば、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがあることで、光制限部材の開口部を通過した光の光強度は、最大で０．０９１だけ変化する。

図３６には、光制限部材２１１４の開口部の例２が示されている。この例２では、矩形から、曲線Ａ（Ｚ＝ＡＭ^２＋Ｂ）と＋Ｚ側長辺とで囲まれる部分、及び曲線Ｂ（Ｚ＝−ＡＭ^２＋Ｂ）と−Ｚ側の長辺とで囲まれる部分を除いた領域のみ光を通過させるように、副走査対応方向に関する開口部の長さが、主走査対応方向の中心部（（Ｍ、Ｚ）＝（０、０）の位置）から周辺部に向かって連続的に大きくなっている。

曲線Ａ及び曲線Ｂは２次の多項式で表され、一例として、係数Ａは２．５、係数Ｂは０．０３である。この場合、光制限部材の開口部を通過した光について、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがない場合の光強度と、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがある場合の光強度の比率は、０．９１３であった。換言すれば、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがあることで、光制限部材の開口部を通過した光の光強度は、最大で０．０８７だけ変化する。

図３７には、光制限部材２１１４の開口部の例３が示されている。この例３では、矩形から、曲線Ａ（Ｚ＝ＡＭ^２＋ＢＭ^４＋Ｃ）と＋Ｚ側の長辺とで囲まれる部分、及び曲線Ｂ（Ｚ＝−（ＡＭ^２＋ＢＭ^４＋Ｃ））と−Ｚ側の長辺とで囲まれる部分を除いた領域のみ光を通過させるように、副走査対応方向に関する開口部の長さが、主走査対応方向の中心部（（Ｍ、Ｚ）＝（０、０）の位置）から周辺部に向かって連続的に大きくなっている。

曲線Ａと曲線Ｂは４次の多項式で表され、一例として、係数Ａは２．０、係数Ｂは２．４、係数Ｃは０．０３である。この場合、光制限部材の開口部を通過した光について、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがない場合の光強度と、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがある場合の光強度の比率は、０．９１４であった。換言すれば、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがあることで、光制限部材の開口部を通過した光の光強度は、最大で０．０８６だけ変化する。

ここで、０．１１７と０．０８６との差分を取ると０．０３１となり、これを０．１１７で割ると、０．２６５となる。つまり、開口部が例３の光制限部材を用いると、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがあることによる、光制限部材の開口部を通過した光の光強度の変化は、従来の光制限部材に対して２６．５％改善されることとなる。

このように、本実施形態の光制限部材２１１４は、光制限部材を通過する前後の光について、入射光に主走査対応方向に関する位置ずれがあることによる、光強度の変化を抑制することができる。そこで、同期検知センサ２１１５の出力変化を低減し、走査線の書き込み開始位置のずれに起因する画像劣化を低減させることができる。

光源が複数の発光部を有するマルチビームの場合、発光部毎に同期検知信号を取得するのではなく、任意の一の発光部についてのみ同期検知信号を取得し、該取得した同期検知信号を基に全ての発光部における書き込み開始タイミングを決定する。このときは、前記任意の一の発光部から射出される光の主走査対応方向に関する位置ずれの結果のみを用いて、光制限部材２１１４の主走査対応方向に関する開口径を設定すれば良いことになる。

この場合は、各発光部から射出される光の主走査対応方向に関する位置ずれの結果を基に光制限部材２１１４の主走査対応方向に関する開口部の長さを決定する場合に比べて、光制限部材２１１４で光を遮光する範囲を狭くすることができる。そのため、同期検知センサ２１１５の出力低下を抑制でき、ＳＮ比の低下に起因する同期検知精度の劣化を防ぐことができる。

仮に、光源が２ｃｈ−ＬＤアレイを有する場合について説明する。２ｃｈ−ＬＤアレイの一方の発光部をｃｈ１、他方の発光部をｃｈ２とする。光源は、被走査面上で所望の書込密度が実現されるように、一般的に光の進行方向を回転軸として、該軸周りに回転させた状態で取り付けられている。そのため、ｃｈ１及びｃｈ２から射出された光は、光偏向器によって同期検知センサ２１１５に向けて偏向され、異なるタイミングで同期検知センサに到達する。

また、ｃｈ２から射出された光の方が、ｃｈ１から射出された光よりも早く同期検知センサ２１１５に到達し、ｃｈ１から射出された光は、ｃｈ２から射出された光が到達してから時間Δｔ経過後に同期検知センサ２１１５に到達するものとする。該時間Δｔは、設計段階で知り得る情報である。

ここで、同期検知信号を取得する対象の発光部としてｃｈ２を選択する。回転多面鏡は等角速度で回転しているため、同期検知信号では一定時間毎に立ち上がりが発生する。走査制御装置は、同期検知信号における立ち上がりを検知すると、一定時間ｔ１の経過後にｃｈ２に対する光源駆動信号を送出する。

ｃｈ１から射出された光はｃｈ２から射出された光が到達してから時間Δｔ経過後に同期検知センサ２１１５に到達することが予めわかっているため、走査制御装置は、ｃｈ２に対する光源駆動信号を送出してから時間Δｔ経過後に、ｃｈ１に対する光源駆動信号を送出する。このように、ｃｈ１で同期検知信号を取得しなくてもｃｈ２における同期検知信号の情報だけで、各走査ラインの書き出しタイミングを適切に設定することができる。

また、本実施形態では、光制限部材２１１４は光学ハウジング２３００と一体に形成されている。この場合は、光制限部材２１１４の位置精度を向上させることができる。そして、光制限部材２１１４では光を遮光する範囲を狭くすることができるため、同期検知センサ２１１５の出力低下を抑制でき、ＳＮ比の低下に起因する同期検出精度の低下を防ぐことができる。

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

各光源は、少なくとも１つの発光部を有し、光偏向器２１０４の偏向反射面に対しＳ偏光成分よりもＰ偏光成分が強い光を射出する。そして、光源２２００ｄから射出され、光偏向器２１０４で偏向された同期光は、光制限部材２１１４の開口部を通過して同期検知センサ２１１５で受光される。この同期光は、光偏向器２１０４で偏向される際に一部が「けられ」るように設定されている。また、光制限部材２１１４の開口部は、副走査対応方向に関する長さが、主走査対応方向における中心部から周辺部に向かって連続的に大きくなる部分を有している。

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

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

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

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

なお、上記実施形態において、一例として図３８に示されるように、第１走査レンズ２１０５ｄと同期検知センサ２１１５との間に、光を主走査対応方向に関して収束させる機能を有する同期光学系２１１６を配置しても良い。この場合、主走査対応方向に関して光が同期検知センサ２１１５からはみ出すことを抑制することができる。そこで、同期検知センサ２１１５の出力が増大し、ＳＮ比の低下に起因する同期検知精度の低下を抑制することができる。また、同期検知センサ２１１５の主走査対応方向に関する大きさを小さくすることが可能となり、同期検知センサ２１１５の応答性を向上させることができる。

このとき、同期光学系２１１６に面倒れ補正機能を持たせると、一例として図３９に示されるように、回転多面鏡にある程度の面倒れがあっても、同期検知センサ２１１５に光を導くことが可能となり、面倒れによる同期検知センサ２１１５の出力低下を抑制することができる。そこで、ＳＮ比の低下に起因する同期検知精度の低下を更に抑制することができる。

同期光学系２１１６は、一例として図４０に示されるように、光制限部材２１１４と同期検知センサ２１１５との間の光路上に配置されても良いし、一例として図４１に示されるように、第１走査レンズ２１０５ｄと光制限部材２１１４との間の光路上に配置されても良い。

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

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

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

なお、上記実施形態において、一例として図４２に示されるように、同期検知センサ２１１５が、走査領域に対して光源側に配置されていても良い。

図４３には、この場合に、光偏向器２１０４で偏向された光が、同期検知センサ２１１５に向かうタイミングでの、回転多面鏡に対する入射光と反射光とが示されている。このとき、光偏向器２１０４に入射する光の全てが回転多面鏡の面１で反射されるのではなく、光偏向器２１０４に入射する光は面１及び面７で反射されるように設定されている。そこで、回転多面鏡の面１で反射されて、同期検知センサ２１１５に向かう光の幅ｄｏｕｔは、光偏向器２１０４に入射する光の幅ｄｉｎよりも小さくなる。すなわち、このとき、光偏向器２１０４では、入射光の一部が「けられ」ることとなる。ここでは、ｄｏｕｔ＝１.４ｍｍである。

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

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

また、上記実施形態では、回転多面鏡に７面の鏡面が形成されている場合について説明したがこれに限定されるものではない。

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

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

また、上記実施形態では、画像形成装置としてタンデム方式のカラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではない。画像形成装置がモノクロのプリンタであっても良い。また、画像形成装置が複写機及びファクシミリ装置であっても良い。

また、レーザ光によって発色する媒体（例えば、用紙）に直接、レーザ光を照射する画像形成装置であっても良い。

また、像担持体として銀塩フィルムを用いた画像形成装置であっても良い。この場合には、光走査により銀塩フィルム上に潜像が形成され、この潜像は通常の銀塩写真プロセスにおける現像処理と同等の処理で可視化することができる。そして、通常の銀塩写真プロセスにおける焼付け処理と同等の処理で印画紙に転写することができる。このような画像形成装置は光製版装置や、ＣＴスキャン画像等を描画する光描画装置として実施できる。

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

特許第３７４０３３９号公報 特許第２９７１００５号公報 特開２００３−２２２８１１公報

Claims (10)

1. 少なくとも１つの発光部を有する光源と、
   複数の反射面を有し、前記光源から射出された光を偏向する光偏向器と、
   前記光偏向器で偏向された光を被走査面に導光する走査光学系と、
   前記被走査面の走査開始タイミングを決定するために前記光偏向器で偏向された光を受光する同期検知手段と、
   開口部を有し、前記光偏向器と前記同期検知手段との間に配置され、少なくとも主走査方向に関して光を制限する光制限手段とを備え、
   前記光源は、前記反射面に対しＳ偏光成分よりもＰ偏光成分が強い光を射出し、
   前記光源からの光は、前記光偏向器で一部がけられた残りが前記光制限手段に向かい、
   前記開口部は、前記主走査方向に直交する副走査方向に関する長さが、前記主走査方向における中心部から一方の周辺部に向かって連続的に大きくなる部分と前記主走査方向における中心部から他方の周辺部に向かって連続的に大きくなる部分とを有している光走査装置。
2. 前記開口部における、前記副走査方向に関する長さが、前記主走査方向における中心部から一方の周辺部に向かって連続的に大きくなる部分と前記主走査方向における中心部から他方の周辺部に向かって連続的に大きくなる部分とは、これら部分の少なくとも１つの縁が、前記開口部における前記主走査方向の中心を原点とし、前記主走査方向における位置のみに依存する偶数次の多項式で近似できることを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
3. 前記光偏向器に入射する光の幅は、前記光偏向器の反射面の前記主走査方向に対応する方向に関する長さよりも小さく、
   前記光偏向器で偏向された光が前記被走査面における走査領域の中央部に向かうタイミングでは、前記光偏向器に入射する光の全てが、一の反射面で反射され、
   前記光偏向器で偏向された光が前記走査領域の少なくとも一方の端部に向かうタイミングでは、前記光偏向器に入射する光が、前記一の反射面と該一の反射面と隣接する反射面とで反射され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. 前記光源は複数の発光部を有し、
   前記同期検知手段は、前記複数の発光部のうちの一の発光部に対応していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の光走査装置。
5. 前記光偏向器と前記同期検知手段との間に配置され、前記主走査方向に関して光を収束させる同期光学系を更に備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の光走査装置。
6. 前記同期光学系は、前記同期検知手段に向けて光を偏向する際に、前記反射面と前記同期検知手段とを共役な関係とすることを特徴とする請求項５に記載の光走査装置。
7. 前記同期光学系は、前記光制限手段と前記同期検知手段との間に配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の光走査装置。
8. 前記同期光学系の前記主走査方向における焦点距離は、前記走査光学系の前記主走査方向における焦点距離よりも短いことを特徴とする請求項５〜７のいずれ一項に記載の光走査装置。
9. 前記同期検知手段は、前記主走査方向に関して、走査領域に対して前記光源側となる位置に配置されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の光走査装置。
10. 少なくとも１つの像担持体と、
    前記少なくとも１つの像担持体を画像情報によって変調された光により走査する請求項１〜９のいずれか一項に記載の光走査装置と、を備える画像形成装置。
    

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