(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ビームを出射する発光手段と、光ビームを反射しつつ、光ビームのスポットを被走査体上で主走査方向に繰り返し移動させる回転ポリゴンミラーと、回転ポリゴンミラーと被走査体間に介在し、光ビームを回転ポリゴンミラーから被走査体へと導く折り返しミラーと、主走査範囲の外に移動した光ビームを折り返しミラーを介して受けて、この光ビームを反射する同期検出用ミラーと、同期検出用ミラーにより反射された該光ビームを収束させる収束手段と、収束手段により収束された該光ビームを受光する受光手段とを備え、受光手段の検出出力を主走査同期検出用に得る光走査装置において、
主走査方向並びに副走査方向に直交するＸ軸、主走査方向のＹ軸、及び副走査方向のＺ軸を定義すると、Ｚ軸に対するＸ軸方向への同期検出用ミラーの傾き角α２  をＺ軸に対するＸ軸方向への折り返しミラーの傾き角α１  に対応して設定し、Ｚ軸に対するＹ方向への収束手段及び受光手段の各傾き角θ１  、θ２  を同期検出用ミラーの傾き角α２  及びＺ軸に対するＹ軸方向への折り返しミラー上の光ビームスポットの傾き角β１  に対応して設定したことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
同期検出用ミラーの傾き角α２  を折り返しミラーの傾き角α１  にほぼ等しく設定したことを特徴とする請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
収束手段及び受光手段の各傾き角θ１  、θ２  を同期検出用ミラーの傾き角α２  と折り返しミラー上の光ビームスポットの傾き角β１  の和にほぼ等しく設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の光走査装置。
【請求項４】
収束手段は、シリンドリカルレンズであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の光走査装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンターや複写機等の画像形成装置の感光体を走査する光走査装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の様に、この種の光走査装置では、光ビームを半導体レーザーから出射して回転ポリゴンミラーに入射させ、この光ビームを回転ポリゴンミラーにより反射しつつ被走査体上で主走査方向に繰り返し移動させ、これにより被走査体を主走査する。また、半導体レーザから被走査体までの光路を短くするために、この光路を少なくとも１枚の折り返しミラーにより屈折させている。更に、主走査の同期検出のために、主走査範囲の外に移動した光ビームを折り返しミラーを介して検出している。具体的には、主走査範囲の外に移動した光ビームを折り返しミラーを介して受けて、この光ビームを同期検出用ミラーにより反射し、この光ビームをシリンドリカルレンズにより集光して受光素子に入射させ、この受光素子の検出出力を用いて、主走査同期を検出している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、先に述べた様に主走査範囲の外に移動した光ビームを検出する場合は、回転ポリゴンミラーでの光ビームの入射角及び出射角が大きくなり、また折り返しミラーの傾き角を設定しているので、受光素子の受光面上の光ビームのスポット形状に歪みが生じる。このため、受光素子の検出出力に基づく主走査同期の検出タイミングが曖昧となり、同期の立上りが鈍り、この結果として光ビームによる書き出し位置が不安定となって、この装置の走査により形成される画像の品質が劣化した。
【０００４】
そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、受光素子の受光面上の光ビームスポット形状の歪を補正して、主走査同期の正確な検出を可能にし、画像品質の劣化を防止する光走査装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、光ビームを出射する発光手段と、光ビームを反射しつつ、光ビームのスポットを被走査体上で主走査方向に繰り返し移動させる回転ポリゴンミラーと、回転ポリゴンミラーと被走査体間に介在し、光ビームを回転ポリゴンミラーから被走査体へと導く折り返しミラーと、主走査範囲の外に移動した光ビームを折り返しミラーを介して受けて、この光ビームを反射する同期検出用ミラーと、同期検出用ミラーにより反射された該光ビームを収束させる収束手段と、収束手段により収束された該光ビームを受光する受光手段とを備え、受光手段の検出出力を主走査同期検出用に得る光走査装置において、主走査方向並びに副走査方向に直交するＸ軸、主走査方向のＹ軸、及び副走査方向のＺ軸を定義すると、Ｚ軸に対するＸ軸方向への同期検出用ミラーの傾き角α２  をＺ軸に対するＸ軸方向への折り返しミラーの傾き角α１  に対応して設定し、Ｚ軸に対するＹ方向への収束手段及び受光手段の各傾き角θ１  、θ２  を同期検出用ミラーの傾き角α２  及びＺ軸に対するＹ軸方向への折り返しミラー上の光ビームスポットの傾き角β１  に対応して設定している。
【０００６】
この様な構成の本発明によれば、同期検出用ミラーの傾き角α２  を折り返しミラーの傾き角α１  に対応して設定し、収束手段及び受光手段の各傾き角θ１  、θ２  を同期検出用ミラーの傾き角α２  及び折り返しミラー上の光ビームスポットの傾き角β１  に対応して設定している。これにより、受光素子の受光面上の光ビームスポット形状の歪が補正され、この結果として主走査同期の正確な検出が可能となり、光ビームによる書き出し位置を一定にして、画像品質の劣化を防止することが可能となる。
【０００７】
また、本発明においては、同期検出用ミラーの傾き角α２  を折り返しミラーの傾き角α１  にほぼ等しく設定している。あるいは、収束手段及び受光手段の各傾き角θ１  、θ２  を同期検出用ミラーの傾き角α２  と折り返しミラー上の光ビームスポットの傾き角β１  の和にほぼ等しく設定している。
【０００８】
これにより、受光素子の受光面上の光ビームスポット形状の歪をほぼ解消することができる。
【０００９】
また、本発明においては、収束手段は、シリンドリカルレンズである。
【００１０】
この様に収束手段としてシリンドリカルレンズを用いる場合は、シリンドリカルレンズの傾き角θ１  の適宜な設定により、受光素子の受光面上の光ビームスポット形状の歪を有効に補正することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明の光走査装置の一実施形態を斜め後方から見て示す斜視図である。また、図２は、本実施形態の光走査装置の光学系を抽出して斜め前方から見て示す斜視図である。更に、図３及び図４は、本実施形態の光走査装置の光学系を抽出して示す平面図及び側面図である。
【００１３】
図１乃至図４において、半導体レーザ１１２は、光ビーム１０３を出射する。この光ビーム１０３は、コリメータレンズ１１３、凹レンズ１１４、開口板１１５の矩形状の絞り１１５ａ、及びシリンドリカルレンズ１１６を通じて入射折り返しミラー１１７に入射する。そして、光ビーム１０３は、入射折り返しミラー１１７により反射され、第１レンズ１２１及び第２レンズ１２２からなるｆθレンズ１２３の端部を斜めに通過して、ポリゴンミラー１２０の反射面１２０ａに入射し、この反射面１２０ａにより反射される。更に、光ビーム１０３は、ｆθレンズ１２３を再び通過して、出射折り返しミラー１２４及びシリンドリカルミラー１２５により反射され、本体筐体１１０のスリット１１０ａを通じて外部へと導かれ、感光体ドラム２００に入射する。
【００１４】
ポリゴンミラー１２０は、正多角柱であって、各側壁にそれぞれの反射面１２０ａを有している。また、ポリゴンミラー１２０は、回転駆動されており、ポリゴンミラー１２０の各反射面１２０ａが入射折り返しミラー１１７側に順次向けられる。光ビーム１０３は、入射折り返しミラー１１７側に向いた反射面１２０ａにより反射されつつ、反射面１２０ａの向きに応じて主走査方向（Ｙ軸方向）に移動する。これに伴って、感光体ドラム２００上で、光ビーム１０３のスポットが主走査方向に移動し、感光体ドラム２００が主走査される。ポリゴンミラー１２０の各反射面１２０ａが入射折り返しミラー１１７側に向く度に、光ビーム１０３が主走査方向に移動し、感光体ドラム２００の主走査が繰り返される。同時に、感光体ドラム２００が回転され、感光体ドラム２００上に想定される各主走査ラインが副走査方向（Ｚ軸方向）に順次移動される。これにより、感光体ドラム２００上に潜像が形成される。
【００１５】
また、光ビーム１０３のスポットが感光体ドラム２００上の主走査範囲から外れるまで移動すると、光ビーム１０３は、出射折り返しミラー１２４により反射されてから、シリンドリカルミラー１２５ではなく同期検出用ミラー１２６に入射する。そして、光ビーム１０３は、同期検出用ミラー１２６により反射され、シリンドリカルレンズ１３０を通じて光ビーム検出センサー１２７に入射する。この光ビーム検出センサー１２７の検出出力を用いて、主走査同期を検出することができる。
【００１６】
図５（ａ）は、本実施形態の光走査装置における光路を概念的に示す平面図である。また、図５（ｂ）は、同光路を概念的に示す側面図である。尚、ｆθレンズ１２３は、光ビーム１０３を２回通すので、図５（ａ）及び（ｂ）の２個所に描かれている。また、光ビーム１０３は、ポリゴンミラー１２０の反射面１２０ａにより反射されることにより回転移動するが、図５（ａ）では、ｆθレンズ１２３、出射折り返しミラー１２４、シリンドリカルミラー１２５、及び感光体ドラム２００の中央を通る光ビーム１０３のみを示している。
【００１７】
ここで、半導体レーザ１１２、コリメータレンズ１１３、凹レンズ１１４、開口板１１５、シリンドリカルレンズ１１６、入射折り返しミラー１１７、及びｆθレンズ１２３を入射光学系１０１とする。また、ポリゴンミラー１２０、ｆθレンズ１２３、出射折り返しミラー１２４、及びシリンドリカルミラー１２５を出射光学系１０２とする。
【００１８】
入射光学系１０１においては、光ビーム１０３を半導体レーザ１１２からポリゴンミラー１２０の反射面１２０ａに導くと共に、反射面１２０ａ上の光ビーム１０３のスポット形状を該反射面１２０ａよりも広い幅の線状に成形する。
【００１９】
この入射光学系１０１において、光ビーム１０３は、半導体レーザ１１２から出射されると、コリメータレンズ１１３により平行光に変換され、凹レンズ１１４により拡散される。そして、開口板１１５の絞り１１５ａにより、光ビーム１０３の断面形状を主走査方向（Ｙ軸方向）に長くかつ副走査方向（Ｚ軸方向）に短い矩形状に成形する。更に、光ビーム１０３は、シリンドリカルレンズ１１６によりＺ軸方向に収束され、入射折り返しミラー１１７により反射され、ｆθレンズ１２３を通じてポリゴンミラー１２０に入射する。
【００２０】
ここでは、光ビーム１０３を凹レンズ１１４により拡散し、光ビーム１０３の断面形状を開口板１１５の絞り１１５ａにより主走査方向に長くかつ副走査方向に短い矩形状に成形し、光ビーム１０３をシリンドリカルレンズ１１６により副走査方向に収束しているので、ポリゴンミラー１２０上の光ビーム１０３のスポット形状が主走査方向に長い線状となり、その幅がポリゴンミラー１２０の反斜面１２０ａよりも広くなる。
【００２１】
出射光学系１０２においては、光ビーム１０３をポリゴンミラー１２０により主走査方向（Ｙ軸方向）に繰り返し移動しつつ、光ビーム１０３を感光体ドラム２００に導いて入射させ、感光体ドラム２００上の光ビーム１０３のスポットを主走査方向に等速度で移動させ、光ビーム１０３のスポットを予め設定された形状及び大きさに成形する。
【００２２】
この出射光学系１０２において、光ビーム１０３は、ポリゴンミラー１２０により等角速度で主走査方向に移動されつつ、ｆθレンズ１２３を通過する。ｆθレンズ１２３は、光ビーム１０３を主走査方向に収束する。また、ｆθレンズ１２３は、感光体ドラム２００上の光ビーム１０３のスポットが等速度で移動する様に、光ビーム１０３の角速度を変換する。この光ビーム１０３は、出射折り返しミラー１２４により反射され、シリンドリカルミラー１２５に入射する。シリンドリカルミラー１２５は、光ビーム１０３を副走査方向（Ｚ軸方向）に収束し、またポリゴンミラー１２０の面倒れの影響を光ビーム１０３から排除するという補正を行う。この光ビーム１０３は、シリンドリカルミラー１２５により反射され、感光体ドラム２００に入射する。
【００２３】
ここでは、光ビーム１０３をｆθレンズ１２３により主走査方向に収束し、光ビーム１０３をシリンドリカルミラー１２５により副走査方向に収束し、これにより感光体ドラム２００上の光ビーム１０３のスポットを予め設定された形状及び大きさに成形している。
【００２４】
さて、先に述べた様に光ビーム１０３のスポットが感光体ドラム２００上の主走査範囲から外れるまで移動すると、光ビーム１０３は、出射折り返しミラー１２４、同期検出用ミラー１２６、及びシリンドリカルレンズ１３０を介して光ビーム検出センサー１２７に入射する。このとき、光ビーム１０３は、ｆθレンズ１２３により主走査方向に収束され、シリンドリカルレンズ１３０により副走査方向に収束される。これにより、光ビーム検出センサー１２７の受光面上の光ビーム１０３を予め設定された形状及び大きさに成形する。この光ビーム検出センサー１２７の検出出力を主走査同期の検出のために用い、主走査同期に応じて、光ビーム１０３による感光体ドラム２００上の書き込み開始位置を設定する。このため、主走査同期の検出を正確に行ない、書き込み開始位置を一定にする必要がある。
【００２５】
ところが、光ビーム１０３のスポットが感光体ドラム２００上の主走査範囲から外れるまで移動し、光ビーム１０３が同期検出用ミラー１２６に入射するときには、ポリゴンミラー１２０での光ビーム１０３の入射角及び出射角が大きくなってしまう。その上、図６に示す様に出射折り返しミラー１２４の傾き角α１  を設定していることから、図７に示す様に出射折り返しミラー１２４上の光ビーム１０３のスポット１０３ａが歪んだ楕円形状となる。また、光ビーム１０３のスポット１０３ａの楕円の長径を示す線分Ａ−Ｂが副走査方向のＺ軸に対する主走査方向（Ｙ方向）への傾き角β１  で傾く。
【００２６】
仮に、この歪んで傾いたスポット１０３ａの光ビーム１０３を同期検出用ミラー１２６及びシリンドリカルレンズ１３０を介して光ビーム検出センサー１２７の受光面にそのまま投影した場合は、光ビーム検出センサー１２７の検出出力に基づく主走査同期の検出タイミングが曖昧となり、同期の立上りが鈍り、この結果として光ビーム１０３による感光体ドラム２００上の書き込み開始位置がばらつき、画像品質が劣化する。
【００２７】
そこで、本実施形態では、先に述べた様に主走査方向をＹ軸方向とし、副走査方向をＺ軸方向とし、更に主走査方向並びに副走査方向に直交する方向をＸ軸方向とすると、図６及び図８に示す様にＺ軸に対するＸ軸方向への同期検出用ミラー１２６の傾き角α２  をＺ軸に対するＸ軸方向への出射折り返しミラーの傾き角α１  に対応して設定し、またＺ軸に対するＹ方向へのシリンドリカルレンズ１３０及び光ビーム検出センサー１２７の各傾き角θ１  、θ２  を同期検出用ミラー１２６の傾き角α２  及び同期検出用ミラー１２６上の光ビーム１０３のスポット１０３ａの傾き角β１  に対応して設定する。
【００２８】
具体的には、まず、出射折り返しミラー１２４の傾き角α１  を適宜に設定し、光ビーム１０３を出射折り返しミラー１２４により反射してシリンドリカルミラー１２５及び同期検出用ミラー１２６に入射させる。そして、同期検出用ミラー１２６の傾き角α２  を出射折り返しミラーの傾き角α１  に一致させる。また、同期検出用ミラー１２６上の光ビーム１０３のスポット１０３ａの傾き角β１  の影響を排除するために、つまり光ビーム１０３のねじれを補正するために、シリンドリカルレンズ１３０及び光ビーム検出センサー１２７の各傾き角θ１  、θ２  を同期検出用ミラー１２６の傾き角α２  と同期検出用ミラー１２６上の光ビーム１０３のスポット１０３ａの傾き角β１  の和に一致させる。
【００２９】
すなわち、傾き角α２  を次式（１）から求め、各傾き角θ１  、θ２  を次式（２）から求める。
【００３０】
α２  ＝α１    ……（１）
θ１  ＝θ２  ＝α２  ＋β１  ＝α１  ＋β１    ……（２）
例えば、出射折り返しミラーの傾き角α１  ＝５．３°、かつ同期検出用ミラー１２６上の光ビーム１０３のスポット１０３ａの傾き角β１  ＝４．０°である場合は、同期検出用ミラー１２６の傾き角α２  を５．３°に設定し、シリンドリカルレンズ１３０及び光ビーム検出センサー１２７の各傾き角θ１  、θ２  を９．３°（＝５．３°＋４．０°）に共に設定する。
【００３１】
この結果、光ビーム１０３のねじれが補正されて、光ビーム検出センサー１２７の検出出力に基づく主走査同期の検出タイミングが正確となり、光ビーム１０３による感光体ドラム２００上の書き込み開始位置が安定化し、画像品質の劣化を防止することができる。
【００３２】
尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱しない程度に変形することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明した様に本発明によれば、同期検出用ミラーの傾き角α２  を折り返しミラーの傾き角α１  に対応して設定し、収束手段及び受光手段の各傾き角θ１  、θ２  を同期検出用ミラーの傾き角α２  及び折り返しミラー上の光ビームスポットの傾き角β１  に対応して設定している。これにより、受光素子の受光面上の光ビームスポット形状の歪が補正され、この結果として主走査同期の正確な検出が可能となり、光ビームによる書き出し位置を一定にして、画像品質の劣化を防止することが可能となる。
【００３４】
また、本発明によれば、同期検出用ミラーの傾き角α２  を折り返しミラーの傾き角α１  にほぼ等しく設定している。あるいは、収束手段及び受光手段の各傾き角θ１  、θ２  を同期検出用ミラーの傾き角α２  と折り返しミラー上の光ビームスポットの傾き角β１  の和にほぼ等しく設定している。これにより、受光素子の受光面上の光ビームスポット形状の歪をほぼ解消することができる。
【００３５】
また、本発明によれば、収束手段としてシリンドリカルレンズを用いるので、シリンドリカルレンズの傾き角θ１  の適宜な設定により、受光素子の受光面上の光ビームスポット形状の歪を有効に補正することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の光走査装置の一実施形態を斜め後方から見て示す斜視図である。
【図２】本実施形態の光走査装置の光学系を抽出して斜め前方から見て示す斜視図である。
【図３】本実施形態の光走査装置の光学系を抽出して示す平面図である。
【図４】本実施形態の光走査装置の光学系を抽出して示す側面図である。
【図５】（ａ）は本実施形態の光走査装置における光路を概念的に示す平面図であり、（ｂ）は同光路を概念的に示す側面図である。
【図６】本実施形態の光走査装置における出射折り返しミラー、同期検出用ミラー、シリンドリカルレンズ、及び光ビーム検出センサーの各傾き角を概念的に示す斜視図である。
【図７】本実施形態の光走査装置における出射折り返しミラー上の光ビームのスポットを示す平面図である。
【図８】本実施形態の光走査装置における出射折り返しミラー、同期検出用ミラー、シリンドリカルレンズ、及び光ビーム検出センサーの各傾き角を概念的に示す側面図である。
【符号の説明】
１１２  半導体レーザ
１１３  コリメータレンズ
１１４  凹レンズ
１１５  開口板
１１６、１３０  シリンドリカルレンズ
１１７  入射折り返しミラー
１２０  ポリゴンミラー
１２１  第１レンズ
１２２  第２レンズ
１２３  ｆθレンズ
１２４  出射折り返しミラー
１２５  シリンドリカルミラー
１２６  同期検出用ミラー
１２７  光ビーム検出センサー
２００  感光体ドラム
【図１】
0003571668.tif 000002
【図２】
0003571668.tif 000003
【図３】
0003571668.tif 000004
【図４】
0003571668.tif 000005
【図５】
0003571668.tif 000006
【図６】
0003571668.tif 000007
【図７】
0003571668.tif 000008
【図８】
0003571668.tif 000009