(57)【要約】【課題】装置の大型化及び高コスト化を招くことなく、光源から出射する光束の強度を高精度に検出できる光走査装置を提供する。【解決手段】本発明に係る光走査装置１００は、光源１０ａと、光源１０ａから出射した光束が入射する第１レンズ１２と、第１レンズ１２からの光束を透過光束Ｌｔ及び反射光束Ｌｓに分離する光束分離素子１４ｂと、反射光束を反射するミラー１９と、透過光束Ｌｔが被走査面１８を走査するように透過光束Ｌｔを偏向する偏向器１５と、偏向器１５により偏向された光束を被走査面１８上に集光する結像光学系１６と、ミラー１９により反射された反射光束Ｌｓを、第１レンズ１２を介して受光する受光部１０ｂと、を備えることを特徴とする【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、
該光源から出射した光束が入射する第１レンズと、
該第１レンズからの光束を透過光束及び反射光束に分離する光束分離素子と、
前記反射光束を反射するミラーと、
前記透過光束が被走査面を走査するように前記透過光束を偏向する偏向器と、
該偏向器により偏向された光束を前記被走査面上に集光する結像光学系と、
前記ミラーにより反射された前記反射光束を、前記第１レンズを介して受光する受光部と、
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記光源および前記受光部は、同一基板上に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の光走査装置。
【請求項３】
前記透過光束が前記被走査面を走査する主走査方向に垂直な副走査断面内でパワーを有する第２レンズと、
前記第２レンズを通過した光束の前記主走査方向のビーム幅を制限する絞りと、
をさらに備え、
前記絞りは、前記第２レンズと前記偏向器の間に配置される、ことを特徴とする、請求項１または２に記載の光走査装置。
【請求項４】
前記光束分離素子は、前記光源に対向する第一面、及び前記偏向器に対向する第二面を備えており、
前記絞りは、前記光束分離素子の前記第一面に当接している、請求項３に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記第１レンズの焦点距離をｆｃｏｌ（ｍｍ）、前記第１レンズに入射する前記反射光束の主光線と前記第１レンズの光軸とのなす角度をθｉｎ（ｄｅｇ．）、とするとき、
１５＜ｆｃｏｌ×ｔａｎ(θｉｎ)＜３４．６４
なる条件式を満たすことを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記光束分離素子および前記絞りが一体で構成されていることを特徴とする、請求項３または５に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記光束分離素子はウェッジプリズムであることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項８】
前記光束分離素子は平行平板ガラスであることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項９】
前記第１レンズは非球面を有していることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１０】
前記光束分離素子の前記第二面には反射防止コートが施されていることを特徴とする、請求項４に記載の光走査装置。
【請求項１１】
第１及び第２の光源と、
該第１及び第２の光源から出射した光束の夫々が入射する第１及び第２レンズと、
前記第１レンズを通過した光束を第１の透過光束及び第１の反射光束に分離する第１の光束分離素子と、
前記第２レンズを通過した光束を第２の透過光束及び第２の反射光束に分離する第２の光束分離素子と、
前記第１及び第２の透過光束の夫々が第１及び第２の被走査面を走査するように、前記第１及び第２の透過光束を偏向する偏向器と、
前記偏向器により偏向された前記第１及び第２の透過光束の夫々を前記第１及び第２の被走査面上に集光する第１及び第２の結像光学系と、
前記第１の反射光束を、前記第２レンズを介して受光する第１の受光部と、
前記第２の反射光束を、前記第１レンズを介して受光する第２の受光部と、
を備えることを特徴とする光走査装置。
【請求項１２】
前記第１の光源及び前記第２の受光部は、第１の基板上に設けられ、且つ、前記第２の光源及び前記第１の受光部は、第２の基板上に設けられることを特徴とする、請求項１１に記載の光走査装置。
【請求項１３】
前記偏向器により前記第１の透過光束が前記第１の被走査面を走査する方向である主走査方向に垂直な副走査断面内でパワーを有する第３レンズと、
前記偏向器により前記第２の透過光束が前記第２の被走査面を走査する方向である主走査方向に垂直な副走査断面内でパワーを有する第４レンズと、
前記第３レンズを通過した光束の前記主走査方向のビーム幅を制限する第１の絞りと、
前記第４レンズを通過した光束の前記主走査方向のビーム幅を制限する第２の絞りと、
をさらに備え、
前記第１の絞りは前記第３レンズと前記偏向器の間に配置され、前記第２の絞りは前記第４レンズと前記偏向器の間に配置される、
ことを特徴とする、請求項１１または１２に記載の光走査装置。
【請求項１４】
前記第１及び第２の光束分離素子はそれぞれ、前記第１及び第２の光源に対向する第一面、及び前記偏向器に対向する第二面を備えており、
前記第１及び第２の絞りはそれぞれ、前記第１及び第２の光束分離素子の前記第一面に当接している、請求項１３に記載の光走査装置。
【請求項１５】
前記第１レンズの焦点距離をｆｃｏｌ１（ｍｍ）、前記第２の反射光束の主光線が前記第１レンズに入射する際に該第１レンズの光軸となす角をθｉｎ１（ｄｅｇ．）、前記第２レンズの焦点距離をｆｃｏｌ２（ｍｍ）、前記第１の反射光束の主光線が前記第２レンズに入射する際に該第２レンズの光軸となす角をθｉｎ２（ｄｅｇ．）としたとき、
１５＜ｆｃｏｌ１×ｔａｎ(θｉｎ１)＜３４．６４
１５＜ｆｃｏｌ２×ｔａｎ(θｉｎ２)＜３４．６４
なる条件式を満たすことを特徴とする、請求項１２ないし１４のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１６】
前記第１の光束分離素子及び前記第１の絞りは一体で構成され、前記第２の光束分離素子及び前記第２の絞りは一体で構成される、ことを特徴とする、請求項１３ないし１５のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１７】
前記第１および第２の光束分離素子はそれぞれ、ウェッジプリズムまたは平行平板ガラスであることを特徴とする、請求項１１ないし１６のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１８】
前記第１および第３レンズは非球面を有していることを特徴とする、請求項１１ないし１７のいずれか一項に記載の光走査装置。
【請求項１９】
前記第１及び第２の光束分離素子の前記第二面には反射防止コートが施されていることを特徴とする、請求項１４に記載の光走査装置。
【請求項２０】
請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の光走査装置と、前記被走査面上に配置された感光体の感光面上に形成される静電潜像を、トナー像として現像する現像器と、現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２１】
請求項１１ないし１９のいずれか一項に記載の光走査装置と、前記第１及び第２の被走査面上に配置された複数の感光体の感光面上に形成される静電潜像を、トナー像として現像する現像器と、
現像された前記トナー像を被転写材に転写する転写器と、転写された前記トナー像を前記被転写材に定着させる定着器と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２２】
外部機器から入力したコードデータを画像信号に変換して前記光走査装置に入力せしめるプリンタコントローラをさらに備えていることを特徴とする、請求項２０または２１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光走査装置に関し、特に、レーザービームプリンタ、デジタル複写機やマルチファンクションプリンタ等の画像形成装置に好適である。
【背景技術】
【０００２】
近年、複数の発光点を有する光源を採用し、その光源から出射するマルチビームによって感光ドラム上を走査することにより、画像記録速度や画像記録密度を向上させた光走査装置が知られている。複数の発光点を有する光源としては、面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）が注目されている。
【０００３】
光走査装置では、光源から出射する光束の一部を光量検知手段によって検知することで光強度の自動制御（ＡＰＣ：Automatic Power Control）を行なっている。
特許文献１では、カップリングレンズの後方に、アパーチャーと、カップリングレンズの光軸に対して傾いた光軸を有する平行平板ガラスと、を配置し、カップリングレンズにより略平行光に変換されたマルチビームを平行平板ガラスにより正反射させている。そして、平行平板ガラスによって分離反射された光を、アパーチャーを通過させ、再びカップリングレンズによって略平行光から収束光に変換し、集光位置近傍に配置された光量検知手段に入射させることで、ＡＰＣを行っている。
また、特許文献２では、画像記録に用いられない、光偏向器の偏向面の端部近傍で偏向反射された光束を用いてＡＰＣを行う方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２４１２４０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１２３２４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
面発光レーザを光源として用いている光走査装置では、一般に３２乃至６４個程度の発光部を主走査方向、及び副走査方向に一定間隔で配列している。そのため、主走査方向の両端部の発光部から出射し、光偏向器の偏向面に入射する各光束の到達位置が大きく離間してしまう虞がある。これにより、感光ドラム面の光軸方向の偏心に伴って、濃度ムラによる印字品質の劣化が発生する虞がある。
また、面発光レーザを用いた光走査装置においてＡＰＣを行う場合には、光量検知手段によって検知される光束の光量と、実際に光源が出力している光束の光量と、実際に感光ドラム面へ向かう光束の光量と、が高精度に対応付けできることが望まれる。
【０００６】
特許文献１に開示されている光走査装置では、光源と光量検知手段とを離間させるために、カップリングレンズの光軸と平行平板ガラスの光軸との成す角度Δθを大きくする必要がある。また、濃度ムラ低減のために、光量検知手段で検知する光束の光量と実際に感光ドラム面へ向かう光束の光量とを高精度に対応付けるためには、光ビーム分離手段である平行平板ガラスと、アパーチャーを一体化する必要がある。さらに、上述したように、主走査方向の両端部の発光部から出射し、光偏向器の偏向面に入射する各光束の到達位置の離間を抑制するためには、主走査方向の光束幅を制限するアパーチャーを光偏向器近傍に設けることが望ましい。
しかしながら、角度Δθを大きくし、アパーチャーを平行平板ガラスと一体にし、且つ光偏向器近傍に平行平板ガラスを設置した場合、平行平板ガラスによって分離反射された光をカップリングレンズに再び入射させることが困難である。また装置の大型化も招いてしまう。
そのため、特許文献１に開示されている光走査装置では、大型化と高コスト化を招かずに高精度なＡＰＣを行うことが困難である。
【０００７】
また、特許文献２に開示されている光走査装置では、光偏向器の偏向面の端部近傍で偏向反射された光束を用いてＡＰＣを行っているが、一般に、偏向面の端部近傍は、光偏向器の風流によって付着する汚れの影響が顕著であるため、高精度にＡＰＣを行えないおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、装置の大型化及び高コスト化を招くことなく、光源から出射する光束の強度を高精度に検出できる光走査装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
そこで、本発明に係る光走査装置は、光源と、光源から出射した光束が入射する第１レンズと、第１レンズからの光束を透過光束及び反射光束に分離する光束分離素子と、反射光束を反射するミラーと、透過光束が被走査面を走査するように透過光束を偏向する偏向器と、偏向器により偏向された光束を被走査面上に集光する結像光学系と、ミラーにより反射された反射光束を、第１レンズを介して受光する受光部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、装置の大型化及び高コスト化を招くことなく、光源から出射する光束の強度を高精度に検出できる光走査装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る光走査装置の主走査断面模式図。
【図２】光源における面発光レーザアレイの構成を示した図。
【図３】（ａ）は、主走査絞り及びウェッジプリズムの断面図、（ｂ）は、主走査絞り及びウェッジプリズムの正面図。
【図４】発光点から出射した主光線が被走査面に集光される様子を示した図。
【図５】ＡＰＣセンサの正面図。
【図６】本発明の第２実施形態に係る光走査装置の主走査断面模式図。
【図７】光束分離手段としての平行平板ガラスの斜視図。
【図８】分離反射主走査絞りの斜視図。
【図９】本発明に係る光走査装置を備えるカラー画像形成装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る光走査装置について図面に基づいて説明する。なお、以下に示す図面は、本発明を容易に理解できるようにするために、実際とは異なる縮尺で描かれている場合がある。
【００１３】
図１は、本発明の第１実施形態に係る光走査装置１００の主走査断面模式図を示している。
【００１４】
なお、ここで副走査方向（Ｚ方向）とは、ポリゴンミラー１５の回転軸と平行な方向であり、主走査方向（Ｙ方向）とは光軸方向（Ｘ方向）及び副走査方向に垂直な方向である。また、主走査断面とは、光軸方向及び主走査方向を含む断面であり、副走査方向を法線とする断面ということもできる。さらに、副走査断面とは、光軸方向及び副走査方向を含む断面である。なお、光軸方向は、光学素子ごとに定義されることに注意されたい。すなわち、主走査方向も光学素子ごとに定義される。また、光学素子以外の素子における主走査方向については、該素子の面法線方向及び副走査方向に直交する方向として定義する。
【００１５】
光走査装置１００は、光源１０ａ、受光部としてのＡＰＣセンサ１０ｂ、副走査絞り１１、コリメータレンズ（第１レンズ）１２、シリンダーレンズ（第２レンズ）１３、主走査絞り１４ａ、光束分離素子としてのウェッジプリズム１４ｂを備えている。また、光走査装置１００は、偏向器としてのポリゴンミラー１５、第１走査レンズ１６ａ、第２走査レンズ１６ｂ、防塵ガラス１７、被走査面（感光ドラム面）１８、ＡＰＣ用ミラー１９を備えている。
【００１６】
光走査装置１００に設けられている各光学素子の配置及び形状等の詳細な構成については、以下の表１に示される。
【００１７】
【表１】
2015176126.tif 000003
【００１８】
なお、表１において、「Ｅ−Ｘ」は、「×１０−Ｘ」を示し、コリメータレンズ１２の面の定義に関しては後述する。
【００１９】
光源１０ａは、互いに主走査方向及び副走査方向に一定の間隔を有して配置された複数の発光部を有する面発光レーザアレイ（ＶＣＳＥＬ）である。
【００２０】
光源１０ａにおける面発光レーザアレイの構成が図２に示されている。図２に示されているように、光源１０ａでは、６４個の発光点ＬＤ１乃至ＬＤ６４が２次元的に配列されている。ＬＤ１とＬＤ２は、隣接する発光部であり、主走査方向にＰｍ＝５０μｍ、副走査方向にＰｓ＝６μｍの間隔をおいて配置されている。ＬＤ３乃至ＬＤ３２も同様に、隣接する発光部と主走査方向にＰｍ＝５０μｍ、副走査方向にＰｓ＝６μｍの間隔をおいて配置されており、従って、ＬＤ１乃至ＬＤ３２が、一直線上に等間隔に配列されている。ＬＤ３３は、ＬＤ３２から副走査方向にＰｓだけ離れており、且つ、主走査方向では、ＬＤ１と同位置に配置されている。そして、ＬＤ３３乃至ＬＤ６４は、ＬＤ１乃至ＬＤ３２と同様に、一直線上に主走査方向、副走査方向にそれぞれ等間隔（Ｐｍ＝５０μｍ、Ｐｓ＝６μｍ）で配置されている。
このように、ＬＤ１乃至ＬＤ６４を副走査方向に一定間隔Ｐｓで配列させることで、複数の発光点から出射した光束を被走査面上で副走査方向に一定間隔で集光させることができる。なお、副走査方向に一定間隔で各発光点が配列されるならば、本実施形態に係る配列以外の配列でも構わない。
【００２１】
副走査絞り１１は、光源１０ａから出射した光束の副走査方向のビーム幅を制限するために設けられている。
【００２２】
コリメータレンズ１２は、副走査絞り１１を通過した光束を、略平行光束に変換するために設けられている。ここで、略平行光束とは、弱い収束光束から弱い発散光束までを含めたものであり、完全な平行光束に限定するものではない。
【００２３】
本実施形態に係るコリメータレンズ１２の面は、非球面形状をなしている。この理由としては、ＡＰＣセンサ１０ｂに入射する光束は、図１に示されるように、コリメータレンズ１２の光軸に対して５°乃至３０°程度の有限の画角を有して入射する。そのため、例えば、本実施形態のように、光源１０ａとＡＰＣセンサ１０ｂを同一の基板１０ｃ上に配置した場合、光源１０ａから出射した光束が略平行光になるような距離にコリメータレンズ１２が設置されている。その結果として、ＡＰＣセンサ１０ｂへ入射する光束は、像面湾曲によってＡＰＣセンサ１０ｂの手前で集光する。この像面湾曲量が大きくなると、ＡＰＣセンサ１０ｂ上での光束の主走査方向のスポット径が肥大することで、特にＬＤ１等の端部光源からの光束の一部がＡＰＣセンサ１０ｂからあふれるおそれがある。その結果として、レーザ発光強度の制御を正確に行うことができないことが考えられる。そのために、コリメータレンズ１２を非球面形状にすることで、すべての発光点から出射した光束が確実にＡＰＣセンサ１０ｂに入射するようにしている。
ここで、コリメータレンズ１２の非球面形状は、Ｒを曲率半径、ｈを面中心からの距離、ｋを円錐定数、Ｃｉ(ｉ＝１・・・ｎ)を非球面係数としたときに、以下の式（１）のように表現される。
【００２４】
【数１】
2015176126.tif 000004
【００２５】
なお、本実施形態で用いた具体的な値は表１に示されている。
【００２６】
シリンダーレンズ１３は、副走査断面内でパワーを有しており、コリメータレンズ１２によって略平行光に変換された光束を、ポリゴンミラー１５の偏向面１５ａ近傍で副走査断面内で集光し主走査断面内で線像になるような収束光に変換するために設けられている。副走査断面は、ポリゴンミラー１５によりウェッジプリズム１４ｂによって分離された透過光束が被走査面１８を走査する方向に垂直であって光軸を含む平面である。
【００２７】
主走査絞り１４ａは、シリンダーレンズ１３を通過した光束の主走査方向のビーム幅を制限するために設けられている。
【００２８】
ウェッジプリズム１４ｂは、主走査絞り１４ａを通過した光束を、被走査面１８に入射する光束（透過光束）とＡＰＣセンサ１０ｂに入射する光束（反射光束）とに分離するために設けられている。ウェッジプリズム１４ｂの光源手段１０ａ側の面(第一面)とポリゴンミラー１５側の面（第二面）のうち、第二面にのみ反射防止コートを施している。
【００２９】
図３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、主走査絞り１４ａ及びウェッジプリズム１４ｂの断面図及び正面図を示している。主走査絞り１４ａは、ウェッジプリズム１４ｂの第一面に当接するように配置されている。図３（ａ）において、主走査絞り１４ａへの入射光線Ｌｉ及びウェッジプリズム１４ｂによって生成された反射光束Ｌｓはそれぞれ、直線及び点線で示されている。
本実施形態では、光線分離をウェッジプリズム１４ｂの第一面で行うために、主走査絞り１４ａをウェッジプリズム１４ｂより光源１０ａ側に設置している。なお、光線分離をウェッジプリズム１４ｂの第二面で行う場合には、主走査絞り１４ａはウェッジプリズム１４ｂの後方に設置しても構わない。
【００３０】
主走査絞り１４ａの開口部は、主走査方向の端面において、面取りされている。この面取りは、ウェッジプリズム１４ｂによって生成された反射光束をケラないような角度で為されている。この面取り、及び主走査絞り１４ａがウェッジプリズム１４ｂの第一面に当接していることによって、光源１０ａからの各光束のファーフィールドパターン（ＦＦＰ）が昇温などで変動しても、走査光束と反射光束の光量割合をほぼ一定に保つことができる。そのため、より安定した光量検知を行うことができる。
【００３１】
本実施形態では、主走査絞り１４ａをポリゴンミラー１５の偏向面１５ａから２７．５ｍｍの位置に設置している。このように主走査絞り１４ａをポリゴンミラー１５の偏向面１５ａのなるべく近傍に設置することで、光源１０ａの各発光点から出射した光束の絞り中心光線の偏向面１５ａ上での主走査方向における離間量が低減する。その結果として、例えば、被走査面の位置が画像形成装置本体の動作熱や振動等によって変動したときに、各発光点の主走査方向の印字位置ズレの差分量が低減され、結果として、モアレ等による画像品質の劣化を低減できる。
【００３２】
この理由について、図４を用いて説明する。図４（ａ）及び（ｂ）は、両端部発光点ＬＤ１、ＬＤ３２、及び仮想的な中心発光点ＬＤ１６．５から出射した主光線（絞りの中心を通過する光線）Ｌ１、Ｌ１６．５及びＬ３２がそれぞれ、被走査面１８に集光される様子を示した図である。
【００３３】
理想的な設計においては、図４（ａ）に示されるように、各光線Ｌ１、Ｌ１６．５及びＬ３２が被走査面１８上の主走査方向（Ｙ方向）の中心位置Ｙ＝０に到達するように、偏向面１５ａの偏向角を発光点ごとに位相合わせしている。ただし、図４（ａ）は、光線Ｌ１６．５に対して位相合わせを行った場合の偏向面１５ａのみを示している。
図４（ｂ）は、画像形成装置本体の動作熱や振動等の何らかの理由によって、被走査面１８が図４（ａ）の位置（点線）から光軸方向（Ｘ方向）にΔＸだけ偏心した位置（直線）に移動した様子を示している。
【００３４】
図４（ａ）をみると、各主光線Ｌ１、Ｌ１６．５及びＬ３２は、主走査絞り１４ａの中心を通過して偏向面１５ａに入射している。そのため、主走査絞り１４ａを、より偏向面１５ａに近づければ、主光線Ｌ１とＬ３２の画角差、及び主走査絞り１４ａから偏向面１５ａまでの光路長が減少し、結果として、偏向面１５ａ上での各発光点の主走査方向の離間量が低減される。
偏向面１５ａにおいて、主走査方向に離間した位置において偏向反射された各発光点からの主光線Ｌ１、Ｌ１６．５及びＬ３２はそれぞれ、第１走査レンズ１６ａ及び第２走査レンズ１６ｂの主走査方向に異なる位置に入射する。そのため、被走査面１８の中心位置Ｙ＝０に各主光線Ｌ１、Ｌ１６．５及びＬ３２が到達した際には、Ｌ１６．５は走査レンズからの出射画角を持たないが、Ｌ１及びＬ３２は有限の出射画角を有する。
【００３５】
次に、図４（ｂ）をみると、被走査面１８がΔＸだけ光軸方向に偏心している。ΔＸは、例えば５０μｍからその数倍程度の量である。この偏心によって、主光線Ｌ１及びＬ３２の被走査面１８上での到達位置は、ΔＹだけ離れる。ΔＹは、例えば、３μｍ乃至１０μｍ程度である。このΔＹの発生によって、各発光点からの光線の主走査方向の到達位置にズレが発生し、結果としてモアレとなって画像に現れ、印字品質が劣化する。
以上のことより、主走査絞り１４ａは、なるべく偏向面１５ａの近傍に設置することが好ましい。
【００３６】
ポリゴンミラー１５は、不図示の駆動手段（ポリゴンモータ）によって、反時計回りに等速で回転しており、偏向面１５ａに入射した光束を偏向走査している。
【００３７】
結像光学系としての走査レンズ系１６は、第１走査レンズ１６ａ及び第２走査レンズ１６ｂから構成されている。第１走査レンズ１６ａ及び第２走査レンズ１６ｂはそれぞれ、樹脂もしくはガラスから作製される。第１走査レンズ１６ａ及び第２走査レンズ１６ｂは、ポリゴンミラー１５によって偏向された各光束を、被走査面１８上の所望の位置に集光させている。
また、走査レンズ系１６は、副走査断面内においてポリゴンミラー１５の偏向面１５ａと被走査面１８との間を共役関係にすることによって偏向面１５ａの面倒れ補償を行っている。
また、走査レンズ系１６では、像面湾曲特性やｆθ特性等の良好な収差特性を得るために、主走査方向に関しては、以下の非球面式（２）、副走査方向に関しては、以下の非球面式（３）を用いている。
【００３８】
【数２】
2015176126.tif 000005
【００３９】
【数３】
2015176126.tif 000006
【００４０】
ここで、Ｒは主走査方向の曲率半径、Ｙは走査レンズ上の主走査方向位置、Ｘは各Ｙにおける面の光軸方向位置、Ｋｙは円錐定数、Ｂ２ｉ(ｉ＝１・・・ｎ)は主走査方向の非球面係数を示している。また、ｒは副走査方向の曲率半径、Ｅ２ｉ(ｉ＝１・・・ｎ)は副走査方向の非球面係数、ｒ’は主走査方向の位置Ｙにおける副走査方向の曲率半径を示している。
【００４１】
防塵ガラス１７は、光走査装置１００の内部に塵埃が侵入することを防ぐために設けられている。
【００４２】
被走査面１８には、光源１０ａの各発光点から出射した光束が、走査レンズ系１６によって画像情報に基づく所望の位置に集光される。
【００４３】
ＡＰＣミラー１９は、ウェッジプリズム１４ｂの第一面によって分離反射された光束Ｌｓを偏向反射している。また、ウェッジプリズム１４ｂの第二面からの分離反射光束は、第二面の反射防止コートによって低光量に抑えられる。また、第一面と第二面の面法線の間に角度差があるために、ＡＰＣミラー１９への入射角度が第一面反射の光束と第二面反射の光束とで異なるため、ＡＰＣセンサ１０ｂへのゴースト光等の影響は低減される。
ＡＰＣミラー１９は、ＡＰＣミラー１９によって偏向反射された分離反射光束Ｌｓがコリメータレンズ１２を通過してＡＰＣセンサ１０ｂの中心近傍に入射するような位置及び角度に設置される。
具体的には、仮想的な中心発光点ＬＤ１６．５から出射した主光線Ｌ１６．５の分離反射光束のコリメータレンズ１２に対する入射画角θｉｎが２０ｄｅｇ．となっている。また、このときのコリメータレンズ１２の基準曲率半径での焦点距離ｆｃｏｌが６０ｍｍである。従って、光源１０ａの中心（光源１０ａとコリメータレンズ１２の光軸の交点）から
ＹLD16.5＝ｆｃｏｌ×ｔａｎ(θｉｎ)＝６０×ｔａｎ（２０°）＝２１．８４ｍｍ
だけ主走査方向に離間した位置に仮想中心光線Ｌ１６．５は集光する。
また、隣接する発光点同士は、主走査方向にＰｍ＝５０μｍの間隔で配置されているので、光源１０ａの端部発光点ＬＤ１とＬＤ３２はそれぞれ、仮想中心光線Ｌ１６．５に対して
θLD32―LD16.5＝θLD16.5―LD1＝ｔａｎ−１（０．７７５／６０）＝０．７４°
だけ主走査方向に画角を有する。そのため、主光線Ｌ１及びＬ３２はそれぞれ、ＹＬＤ１＝２２．７２ｍｍ及びＹＬＤ３２＝２０．９６ｍｍだけ光源１０ａの中心から主走査方向に離間した位置に集光する。
なお、先述のように、分離反射光束は、光源１０ａの中心とＡＰＣセンサ１０ｂの主走査方向に離間させるためにコリメータレンズ１２に一定以上の画角を有して入射するので、コリメータレンズ１２を通過した光束は像面湾曲を有することとなる。そのため、ＡＰＣセンサ１０ｂの位置で分離反射光束が主走査方向に広がりすぎないために、
θｉｎ＜θｉｎ＿ｍａｘ（＝３０°）
となるようにＡＰＣミラー１９を設置する必要がある。
またθｉｎ＜３０°とすることで、光源１０ａ及びＡＰＣセンサ１０ｂが離れすぎないように設置することができ、光走査装置１００がより小型化できるので、好ましい。
【００４４】
ＡＰＣセンサ１０ｂは、ＡＰＣミラー１９によって偏向反射され、コリメータレンズ１２を通過した分離反射光束の光量を検知するように設けられている。ＡＰＣセンサ１０ｂと光源１０ａは、同一の基板１０ｃ上に設けられている。ただし、これに限らず、それぞれ別体の基板上に設けても構わない。その場合は、特に、像面湾曲等を考慮する必要はない。
ＡＰＣセンサ１０ｂは、上記の計算から、光源１０ａの中心位置から主走査方向に２１．８４ｍｍだけ離間した位置に配置される。つまり、光源１０ａの仮想発光点ＬＤ１６．５から出射した仮想中心光線Ｌ１６．５の分離反射光束がＡＰＣセンサ１０ｂの中心に到達するように配置されている。なお、光源１０ａのパッケージサイズ及びＡＰＣセンサ１０ｂのパッケージサイズを考慮すると、１５ｍｍ以上離間していれば、各素子を同一基板上に配置することができる。
このことから、光源１０ａとＡＰＣセンサ１０ｂの間の距離Ｙ（＝ｆｃｏｌ×ｔａｎ(θｉｎ)）は、以下の条件式（４）を満たしていることが望ましい。
Ｙ１＜Ｙ＜Ｙ２  ・・・（４）
【００４５】
ここで、Ｙ１は１５ｍｍ、Ｙ２は、
ｆｃｏｌ×ｔａｎ(θｉｎ＿ｍａｘ)＝６０×ｔａｎ(３０°)＝３４．６４ｍｍ
である。
本実施形態では離間量が２１．８４ｍｍであることから、式（４）が満たされ、各素子（発光素子とＡＰＣセンサ）を同一基板上に配置することができる。
【００４６】
図５は、ＡＰＣセンサ１０ｂの正面図を示している。ＡＰＣセンサ１０ｂは、受光部１０ｄ及びパッケージ部１０ｅを備えており、受光部１０ｄには、主走査方向及び副走査方向のセンササイズがａ×ａ＝３ｍｍ×３ｍｍの正方形のフォトダイオードを使用している。また、ＡＰＣセンサ１０ｂ上でのＬＤ１及びＬＤ３２からの分離反射光束のマージナル光線の主走査方向の最大離間量は、センサ中心を対称にしてｄ＝２．２ｍｍである。従って、全ての発光点からの光線がパッケージ部１０ｅ等によってケラレることなくＡＰＣセンサ１０ｂの受光部１０ｄに入射する。
また、ＡＰＣセンサ１０ｂへ入射した各発光点からの分離反射光束は主走査断面内ではほぼ集光しているが、副走査断面内では、シリンダーレンズ１３を通過して、コリメータレンズ１２の基準曲率半径での焦点距離近傍で一旦集光しているために、集光しない。そのため、ＡＰＣセンサ１０ｂの受光部１０ｄに異物が付着してしまった場合でも異物による光量低下の影響を低減でき、高精度にＡＰＣを行うことができる。そしてＡＰＣセンサ１０ｂでの受光量に応じて、光源１０ａの各発光点の光量が決定される。
【００４７】
以上のように、本実施形態に係る光走査装置１００では、光源１０ａの全ての発光点から出射した光束が、ウェッジプリズム１４ｂの第一面において分離反射され、ＡＰＣミラー１９によって偏向反射される。そして、コリメータレンズ１２へ有限の画角を有して入射して、ＡＰＣセンサ１０ｂの受光部１０ｄにケラレないで入射している。また、ＡＰＣセンサ１０ｂに入射した光束は、副走査断面内では集光していないため、ＡＰＣセンサ１０ｂ上への異物付着に強く、高精度にＡＰＣを行うことができる。また、ＡＰＣミラー１９の位置及び角度を適切に設定することで、光源１０ａとＡＰＣセンサ１０ｂを同一基板１０ｃ上に配置するのに十分、かつ、基板１０ｃが大きくならず、光走査装置１００が小型化できる程度の離間距離に配置することを可能としている。さらに、コリメータレンズ１２がＡＰＣセンサ１０ｂへの集光レンズを兼ねているので、光走査装置１００の部品数の削減、低コスト化にもつながっている。
【００４８】
図６は、本発明の第２実施形態に係る光走査装置２００の主走査断面模式図を示している。なお、本実施形態に係る光走査装置２００については、第１実施形態に係る光走査装置１００と異なる要素についてのみ説明し、同一の構成要素に関しては説明を省略する。
【００４９】
光走査装置２００は、第１光学系として、光源１０ａ、ＡＰＣセンサ１０ｂ、副走査絞り１１、コリメータレンズ（第１レンズ）１２、シリンダーレンズ（第３レンズ）１３、主走査絞り１４ａを備えている。また、光走査装置２００は、第１光学系として、ウェッジプリズム１４ｂ、第１走査レンズ１６ａ、第２走査レンズ１６ｂ、防塵ガラス１７を備えている。
また、光走査装置２００は、第２光学系として、光源２０ａ、ＡＰＣセンサ２０ｂ、副走査絞り２１、コリメータレンズ（第２レンズ）２２、シリンダーレンズ（第４レンズ）２３、主走査絞り２４ａを備えている。また、光走査装置２００は、第２光学系として、ウェッジプリズム２４ｂ、第１走査レンズ２６ａ、第２走査レンズ２６ｂ、防塵ガラス２７を備えている。
なお、光偏向器としてのポリゴンミラー１５は、第１光学系及び第２光学系において共用されている。
【００５０】
本実施形態に係る光走査装置２００では、ポリゴンミラー１５が第１光学系及び第２光学系で共用されているため、１つのポリゴンミラー１５によって第１の被走査面１８及び第２の被走査面２８を走査可能であり（両側走査系）、低コスト化を実現している。
【００５１】
本実施形態に係る光走査装置２００では、ウェッジプリズム１４ｂの角度を適切に調整することによって、ウェッジプリズム１４ｂにより反射され分離された光束Ｌｓ１（第１の反射光束）は、第２光学系のコリメータレンズ２２に入射し、ＡＰＣセンサ２０ｂで受光される。また同様に、ウェッジプリズム２４ｂの角度を適切に調整することによって、ウェッジプリズム２４ｂにより反射され分離された光束Ｌｓ２（第２の反射光束）は、第１光学系のコリメータレンズ１２に入射し、ＡＰＣセンサ１０ｂで受光される。
このように、本実施形態に係る光走査装置２００では、両側走査系を用いることによって、第１実施形態に係る光走査装置１００とは異なり、ＡＰＣミラーを設ける必要が無く、低コスト化を実現している。
【００５２】
なお、本実施形態に係る光走査装置２００においても、光源１０ａとＡＰＣセンサ１０ｂの間の距離Ｙ１０は、光源２０ａの中心発光点から出射してウェッジプリズム２４ｂで反射分離された光線の主光線がコリメータレンズ１２に入射する際のコリメータレンズ１２の光軸となす角をθｉｎ１、第１光学系のコリメータレンズ１２の焦点距離をｆｃｏｌ１としたとき、
Ｙ１０＝ｆｃｏｌ１×ｔａｎ(θｉｎ１)
で表され、Ｙ１０は、以下の条件式（５）を満たしていることが望ましい。また、光源２０ａとＡＰＣセンサ２０ｂの間の距離Ｙ２０は、光源１０ａの中心発光点から出射してウェッジプリズム１４ｂで反射分離された光線の主光線がコリメータレンズ２２に入射する際のコリメータレンズ１２の光軸となす角をθｉｎ２、第２光学系のコリメータレンズ２２の焦点距離をｆｃｏｌ２としたとき、
Ｙ２０＝ｆｃｏｌ２×ｔａｎ(θｉｎ２)
で表され、Ｙ２０は、以下の条件式（６）を満たしていることが望ましい。
【００５３】
Ｙ１＜Ｙ１０＜Ｙ２  ・・・（５）
Ｙ１＜Ｙ２０＜Ｙ２  ・・・（６）
【００５４】
ここで、ｆｃｏｌ１及びｆｃｏｌ２は、第１実施形態に係る光走査装置１００と同様に６０ｍｍである。また、θｉｎ１＿ｍａｘ及びθｉｎ２＿ｍａｘは、第１実施形態に係る光走査装置１００と同様に３０°である。従って、Ｙ１は、第１実施形態に係る光走査装置１００と同様に１５ｍｍであり、Ｙ２は、
ｆｃｏｌ１×ｔａｎ(θｉｎ１＿ｍａｘ)＝ｆｃｏｌ２×ｔａｎ(θｉｎ２＿ｍａｘ)
＝６０×ｔａｎ(３０°)
＝３４．６４ｍｍ
である。
【００５５】
本発明では、ウェッジプリズムを光束分離手段として用いた。しかしながら、光線分離面以外の面によって生成された分離反射光束の光量が、光線分離面によって生成された分離反射光束の光量に対して十分小さいならば（特に、１％以下）、図７に示すような平行平板ガラス１４ｃを用いても構わない。
【００５６】
また、本発明に係る光走査装置において、さらなる低コスト化を実現するために、光束分離手段と主走査絞りを一体化しても良い。例えば、図８に示されるような、周辺部に鏡面加工を施した鏡面部１４ｅを備えた分離反射主走査絞り１４ｄを用いることができる。これにより、光束分離手段と主走査絞りを同一部材にすることができる。
ここで、光束の同一位相面の光量分布は、図８に示されるように一般にガウス分布をしている。そのために、ＡＰＣセンサで受光される分離反射光束は、鏡面部１４ｅで分離反射された光束、すなわちファーフィールドパターン（ＦＦＰ）の端部近傍を用いることになる。そのため、ウェッジプリズムで分離反射された光束に比べて、光量が低くなる可能性がある。しかしながら、コリメータレンズによる光源から出射した光束の取り込み光量を十分大きくとれば、ウェッジプリズムで反射される光束と同等の光量が得られる。そのため、高精度なＡＰＣを行うことが可能となる。
【００５７】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。
【００５８】
図９は、本発明に係る光走査装置を備えるカラー画像形成装置９０の模式図を示している。
【００５９】
カラー画像形成装置９０は、複数の光走査装置を並べ、各々並行して像担持体である感光ドラム面上に画像情報を記録するタンデムタイプのカラー画像形成装置である。
カラー画像形成装置９０は、プリンタコントローラ９３、光走査装置１１、１２、１３及び１４、現像器１５、１６、１７及び１８、像担持体としての感光ドラム２３、２４、２５及び２６、搬送ベルト９１、定着器９４、及び用紙カセット９５を備えている。
【００６０】
カラー画像形成装置９０では、パーソナルコンピュータ等の外部機器９２からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号（コードデータ）がプリンタコントローラ９３に入力される。これらの色信号は、プリンタコントローラ９３によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各画像データ（ドットデータ）に変換される。これらの画像データ（画像信号）は、それぞれ光走査装置１１乃至１４に入力される。そして、光走査装置１１乃至１４から、各画像データに応じて変調された光束１９乃至２２が出射し、感光ドラム２３乃至２６の感光面を主走査方向に走査する。
【００６１】
感光ドラム（感光体）２３乃至２６は、不図示のモータによって回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム２３乃至２６の感光面が光束１９乃至２２に対して、主走査方向と直交する副走査方向に移動する。感光ドラム２３乃至２６の上方には、感光ドラム２３乃至２６の表面を一様に帯電せしめる不図示の帯電ローラが表面に当接するように設けられている。そして、帯電ローラによって帯電された感光ドラム２３乃至２６の表面に、光走査装置１１乃至１４から射出される光束１９乃至２２が照射されるようになっている。
【００６２】
先に説明したように、光束１９乃至２２は、画像データに基づいて変調されており、光束１９乃至２２を照射することによって感光ドラム２３乃至２６の表面、すなわち感光面上に静電潜像が形成される。この静電潜像は、光束１９乃至２２の照射位置よりもさらに感光ドラム２３乃至２６の回転方向の下流側で感光ドラム２３乃至２６に当接するように配設された現像器１５乃至１８によってトナー像として現像される。
【００６３】
現像器１５乃至１８によって現像されたトナー像は、感光ドラム２３乃至２６の下方で、感光ドラム２３乃至２６に対向するように配設された不図示の転写ローラ（転写器）によって、被転写材たる不図示の用紙上に順に転写される。用紙は感光ドラム２３乃至２６の前方（図９において右側）の用紙カセット９５内に収納されているが、手差しでも給紙が可能である。用紙カセット９５の端部には、不図示の給紙ローラが配設されており、給紙ローラによって用紙カセット９５内の用紙が搬送ベルト９１へ送り込まれ、搬送ベルト９１が用紙を感光ドラム２３乃至２６まで搬送する。
【００６４】
以上のようにして、未定着トナー像が転写された用紙は、さらに感光ドラム２３乃至２６の後方（図９において左側）の定着器９４へ搬送される。定着器９４は、内部に定着ヒータ（不図示）を有する定着ローラとこの定着ローラに圧接するように配設された加圧ローラとで構成されている。そして、搬送されてきた用紙を定着ローラと加圧ローラの圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙上の未定着トナー像を定着せしめる。さらに定着器９４の後方には不図示の排紙ローラが配設されており、定着された用紙を画像形成装置９０の外部に排出する。
【００６５】
なお、プリンタコントローラ９３は、先に説明したデータの変換だけでなく、感光ドラム２３乃至２６を駆動するモータに加えて、画像形成装置９０内の各構成要素や、光走査装置１１乃至１４内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【００６６】
また、外部機器９２としては、例えばＣＣＤセンサを備えたカラー画像読取装置が用いられても良い。この場合には、このカラー画像読取装置と、カラー画像形成装置９０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【符号の説明】
【００６７】
１０ａ  光源
１０ｂ  ＡＰＣセンサ（受光部）
１２  コリメータレンズ（第１レンズ）
１４ｂ  ウェッジプリズム（光束分離素子）
１５  ポリゴンミラー（偏向器）
１６ａ  第１走査レンズ（結像光学系）
１６ｂ  第２走査レンズ（結像光学系）
１８  被走査面
１００  光走査装置
【図１】
2015176126.tif 000007
【図２】
2015176126.tif 000008
【図３】
2015176126.tif 000009
【図４】
2015176126.tif 000010
【図５】
2015176126.tif 000011
【図６】
2015176126.tif 000012
【図７】
2015176126.tif 000013
【図８】
2015176126.tif 000014
【図９】
2015176126.tif 000015