(57)【要約】【課題】同期検出の高精度化とコリメーターレンズのカップリング効率の向上を両立させた入射光学系及び同期検出光学系をコンパクトで、かつ簡易に構成することができる走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置を得ること。【解決手段】光源手段から出射した光束を入射させ、射出する第１光学素子と、第１光学素子からの光束を主走査方向に長手の線像に変換する第２光学素子と、第２光学素子からの光束を偏向走査する偏向素子と、偏向素子からの光束を被走査面上に導光する第３光学素子と、偏向素子からの光束を同期信号を得るための同期検出用素子に導く第４光学素子とを具備し、第２、第４光学素子は独立して構成されており、被走査面上の走査中心へ向かう主光線が偏向素子で偏向する点を基準点としたとき、第２光学素子は、第４光学素子よりも該基準点から遠方に位置していること。【選択図】    図１
2004184657.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源手段と、
該光源手段から出射した光束を入射させ、射出する第１光学素子と、
該第１光学素子からの光束を主走査方向に長手の線像に変換する第２光学素子と、
該第２光学素子からの光束を偏向走査する偏向素子と、
該偏向素子からの光束を被走査面上に導光する第３光学素子と、
該偏向素子からの光束を同期信号を得るための同期検出用素子に導く第４光学素子と、を具備する走査光学装置において、
該第２、第４光学素子は独立して構成されており、該被走査面上の走査中心へ向かう主光線が該偏向素子で偏向する点を基準点としたとき、該第２光学素子は、該第４光学素子よりも該基準点から遠方に位置していることを特徴とする走査光学装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置に関し、特に光源手段から出射した光束を偏向素子としての光偏向器（ポリゴンミラー）により偏向させた後、ｆθ特性を有する走査光学素子を介して被走査面上を光走査して画像情報を記録するようにした、例えば電子写真プロセスを有するレーザービームプリンタやデジタル複写機、マルチファンクションプリンタ（多機能プリンタ）等の画像形成装置に好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりレーザービームプリンタ（ＬＢＰ）等の走査光学装置においては光源手段から画像信号に応じて光変調され出射した光束を、例えば回転多面鏡（ポリゴンミラー）より成る光偏向器により周期的に偏向させ、ｆθ特性を有する走査光学素子によって感光性の記録媒体（感光ドラム）面上にスポット状に収束させ、該記録媒体面上を光走査して画像記録を行なっている。
【０００３】
図８は従来の走査光学装置の要部概略図である。同図において光源手段９１から出射した発散光束はコリメーターレンズ９２によって略平行光束とされ、開口絞り９３によって該光束（光量）を整形して副走査方向のみに屈折力を有するシリンドリカルレンズ９４に入射している。シリンドリカルレンズ９４に入射した光束のうち主走査断面内においてはそのままの状態で出射し、副走査断面内においては収束して回転多面鏡（ポリゴンミラー）から成る光偏向器９５の偏向面９５ａ近傍にほぼ線像として結像している。
【０００４】
そして光偏向器９５の偏向面９５ａで反射偏向された光束をｆθ特性を有する走査光学素子（走査レンズ系）９６を介して被走査面としての感光ドラム面９７上へ導光し、該光偏向器９５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面９７上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に光走査して画像情報の記録を行っている。
【０００５】
このとき光偏向器９５によって反射偏向された光束の一部（ＢＤ光束）は、走査レンズ系９６を介し同期検知用ミラー（ＢＤミラー）８１で折り返され、感光ドラム面９７と光学的に等価な位置にある同期位置決定手段であるスリット（ＢＤスリット）８２と同期検出用素子（ＢＤセンサー）８３とから成る同期検知手段８４へ入射している。そして同期検知手段８４から得られる同期信号を用いて感光ドラム面９７上の主走査方向の書き出し位置（走査開始位置）のタイミングを調整している。これにより感光ドラム面９７上に走査線を形成し画像記録を行っている。
【０００６】
近年、これらの走査光学装置は画像形成装置本体の小型化の流れに伴い、コンパクトな光学系が求められている。とりわけ走査開始位置のタイミングを調整する同期検出用光学系（ＢＤ光学系）は、ＢＤセンサーから電気配線の取り回しや、筐体（光学箱）内での配置上の制約から、より一層コンパクトな光学系が望まれている。
【０００７】
一般的にＢＤ光学系は走査レンズの一部（端部）を用い、光偏向器から偏向された一部の光束（ＢＤ光束）をＢＤセンサーの位置又はその近傍に結像させ、走査開始位置のタイミングの調整を行っている。
【０００８】
このＢＤ光学系を小型化した例が開示されている（例えば特許文献１参照）。同文献１では同期検出用光学素子（ＢＤレンズ）を独立したアナモフィックレンズで構成し、さらに該ＢＤレンズを走査レンズよりも光偏向器から離れた位置に配置することが開示されている。
【特許文献１】
特許第３２５４３６７号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１はＢＤ光学系の小型化及び低コスト化には有効な手段であるが、ＢＤレンズを走査レンズより遠方に配置したため、該ＢＤレンズからＢＤセンサーまでの距離が短くなり、精度の良い同期検出ができないという問題点があった。
【００１０】
本発明は被走査面上における走査開始位置の同期検出精度を落とすことなくコリメーターレンズのカップリング効率の向上を可能とした、コンパクトで簡易な構成の走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の走査光学装置は、
光源手段と、該光源手段から出射した光束を入射させ、射出する第１光学素子と、該第１光学素子からの光束を主走査方向に長手の線像に変換する第２光学素子と、該第２光学素子からの光束を偏向走査する偏向素子と、該偏向素子からの光束を被走査面上に導光する第３光学素子と、該偏向素子からの光束を同期信号を得るための同期検出用素子に導く第４光学素子と、を具備する走査光学装置において、
該第２、第４光学素子は独立して構成されており、該被走査面上の走査中心へ向かう主光線が該偏向素子で偏向する点を基準点としたとき、該第２光学素子は、該第４光学素子よりも該基準点から遠方に位置していることを特徴としている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１の走査光学装置の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図２は図１の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。
【００１３】
ここで、主走査方向とは偏向素子の回転軸及び走査光学素子の光軸に垂直な方向（偏向素子で光束が反射偏向（偏向走査）される方向）を示し、副走査方向とは偏向素子の回転軸と平行な方向を示す。また主走査断面とは主走査方向に平行で走査光学系の光軸を含む平面を示す。また副走査断面とは主走査断面と垂直な断面を示す。
【００１４】
同図において１は光源手段であり、例えば半導体レーザー等より成っている。２は第１光学素子としての集光レンズ（コリメーターレンズ）であり、光源手段１から放射された発散光束を略平行光束（もしくは略収束光束）に変換している。３は開口絞りであり、通過光束を制限してビーム形状を整形している。４は第２光学素子としての光学系（シリンドリカルレンズ）であり、副走査方向にのみ所定のパワーを有しており、開口絞り３を通過した光束を副走査断面内で後述する光偏向器５の偏向面（反射面）５ａにほぼ線像として結像させている。尚、コリメーターレンズ２、開口絞り３、そしてシリンドリカルレンズ４等の各要素は入射光学系の一要素を構成している。
【００１５】
５は偏向素子としての光偏向器であり、例えば４面構成のポリゴンミラー（回転多面鏡）より成っており、モータ等の駆動手段（不図示）により図中矢印Ａ方向に一定速度で回転している。
【００１６】
６は集光機能とｆθ特性とを有する第３光学素子としての走査レンズ系（走査光学素子）であり、プラスチック材料より成る第１、第２の２枚のトーリックレンズ６１，６２より成っている。第１のトーリックレンズ６１は主に主走査方向の屈折力を有しており、光偏向器５に近接して配置することにより走査光学装置のコンパクト化に寄与している。第２のトーリックレンズ６２は主に副走査方向の屈折力を有しており、光偏向器５から十分離して配置することによりレンズの製造敏感度を低減させている。またこれら第１、第２の２枚のトーリックレンズ６１，６２は共に主走査方向と副走査方向とに異なる屈折力を有しており、光偏向器５によって反射偏向された画像情報に基づく光束を被走査面としての感光ドラム面８上に結像させ、かつ副走査断面内において光偏向器５の偏向面５ａと感光ドラム面８との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。
【００１７】
６５は折り返しミラー、８は被走査面としての感光ドラム面である。
【００１８】
７３は第４光学素子としての同期検出用光学素子（以下、「ＢＤレンズ」とも記す。）であり、主走査断面内と副走査断面内とで互いに屈折力が異なるプラスチック材料より成るアナモフィックレンズより成り、主走査断面内において光束（ＢＤ光束）を後述する同期検出用素子７２の位置又はその近傍に結像させている。またＢＤレンズ７３は光源手段１から光偏向器５に至る光路と、該光偏向器５から被走査面８に至る光路に挟まれた領域に配置されている。
【００１９】
７は同期検知手段であり、同期検出用のスリット（以下、「ＢＤスリット」とも記す。）７１と、同期検出用素子としての光センサー（以下、「ＢＤセンサー」とも記す。）７２とを有している。ＢＤスリット７１は感光ドラム面８と光学的に等価な位置に配されており、画像の書き出し位置を決めている。同期検知手段７はＢＤセンサー７２からの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面８上への画像記録の主走査方向の走査開始位置のタイミングを調整している。
【００２０】
本実施形態においてはシリンドリカルレンズ４とＢＤレンズ７３は独立して構成されており、また被走査面８上の走査中心へ向かう主光線が光偏向器５で偏向する点を基準点Ｐとしたとき、該シリンドリカルレンズ４は、該ＢＤレンズ７３よりも該基準点Ｐから遠方に位置している。即ち、光偏向器５における走査中心へ向かう光束の偏向点Ｐを基準として、シリンドリカルレンズ４までの距離が、ＢＤレンズ７３までの距離よりも遠くになるよう構成している。
【００２１】
尚、ＢＤスリット７１は半導体レーザー１を保持するホルダー部材と一体で形成されており、ＢＤセンサー７２と半導体レーザー１は同一の電気基板５１上に配置されている。またＢＤレンズ７３、ＢＤスリット７１、そしてＢＤセンサー７２等の各要素は同期検出用光学系（以下、「ＢＤ光学系」とも記す。）の一要素を構成している。
【００２２】
本実施形態において半導体レーザー１から出射した光束はコリメーターレンズ２により略平行光束に変換され、開口絞り３によって該光束（光量）が制限され、シリンドリカルレンズ４に入射している。シリンドリカルレンズ４に入射した略平行光束のうち主走査断面においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては収束して光偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像している。そして光偏向器５の偏向面５ａで反射偏向された光束は第１、第２のトーリックレンズ６１，６２、折り返しミラー６５を介して感光ドラム面８上にスポット状に結像され、該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面８上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面８上に画像記録を行なっている。
【００２３】
このとき感光ドラム面８上を光走査する前に該感光ドラム面８上の走査開始位置のタイミングを調整する為に、光偏向器５で反射偏向された光束の一部（ＢＤ光束）をＢＤレンズ７３によりＢＤスリット７１面上に集光させた後、ＢＤセンサー７２に導光している。そしてＢＤセンサー７２からの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面８上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。
【００２４】
ここで同期検出の高精度化とコリメーターレンズのカップリング効率の向上について説明する。
【００２５】
まず同期検出の高精度化であるが、同期検出精度は光学的にはＢＤレンズ７３の主走査断面内の焦点距離ｆＢＤに依存する。これはＢＤレンズ７３の主走査断面内の焦点距離ｆＢＤがＢＤセンサー（もしくはＢＤスリット）７２上における光束の角速度となるためであり、この数値が大きいほど光学的な同期検出精度は向上する。しかしながら焦点距離が長いとＢＤ光学系が大きくなり装置全体のコンパクト性を損なう。
【００２６】
そこで本実施形態では走査レンズ系６の主走査断面内の焦点距離をｆｆθ、ＢＤレンズ７３の主走査断面内の焦点距離ｆＢＤとするとき、
ｆｆθ／３＜ｆＢＤ＜ｆｆθ        …（１）
なる条件を満足するように各要素を設定することにより、同期検出の高精度化を維持しつつＢＤ光学系のコンパクト化を実現している。
【００２７】
次にコリメーターレンズのカップリング効率の向上であるが、これを向上させるには主走査方向と副走査方向のコリメーターレンズ２のＦナンバー（ＦＮｏ）を明るくすることが必要である。またコリメーターレンズ２のＦナンバーには性能上の限界があるため、限られた明るさでカップリング効率を最大にするには、主走査方向と副走査方向のＦナンバーをほぼ等しくすることが望ましい。
【００２８】
しかしながらコリメーターレンズ２のＦナンバーは面倒れ補正の関係上、主走査方向に対し副走査方向が暗くなる場合が多く、特に副走査断面内の結像倍率が小さい走査レンズ系の場合、この傾向が顕著であり、低いカップリング効率が問題となる。
【００２９】
そこで本実施形態では副走査方向のＦナンバーを主走査方向の２倍以下（副走査方向の絞り径Ｄｓは主走査方向の絞り径Ｄｍの１／２以上）にすることにより、コリメーターレンズ２のカップリング効率を向上させている。
【００３０】
本実施形態において被走査面８上のスポット径が略円形と仮定し、そのＦナンバーをＦｉとした場合、コリメーターレンズ２近傍に配置された絞り径Ｄは、
主走査  ：  Ｄｍ＝ｆｆθ／Ｆｉ
副走査  ：  Ｄｓ＝ｆｃｌ×｜βｆθ｜／Ｆｉ
となる。
【００３１】
（  ｆｃｌ  ：  シリンドリカルレンズの副走査断面内の焦点距離、βｆθ  ：  走査レンズ系の副走査断面内の結像倍率  ）
副走査方向の絞り径Ｄｓを主走査方向の絞り径Ｄｍの１／２以上にするためには、
Ｄｍ／２＜Ｄｓ
ｆｃｌ＞ｆｆθ／（２｜βｆθ｜）        …（２）
なる条件を満足させることが必要である。
【００３２】
ここで同期検出の高精度化とコリメーターレンズ２のカップリング効率の向上を両立させるためには上記条件式（１）、（２）を同時に満足させる、つまりはＢＤレンズ７３の主走査断面内の焦点距離ｆＢＤと、シリンドリカルレンズ４の副走査断面内の焦点距離ｆｃｌを共に長くすれば良いことが解かる。
【００３３】
そこで本実施形態はこれらの条件を満足させつつ光学系をコンパクトに配置させるため、シリンドリカルレンズ４とＢＤレンズ７３とを独立した光学素子で構成し、かつ光偏向器５における走査中心へ向かう光束の偏向点Ｐを基準として、シリンドリカルレンズ４までの距離が、ＢＤレンズ７３までの距離よりも遠くになるように構成している。
【００３４】
尚、偏向点Ｐから光学素子（レンズ）までの距離とは実際の光路に沿って測った光路長を意味し、光路中に折返しミラーを配し偏向させている場合にはその光路に従う。
【００３５】
本実施形態における走査光学装置の各要素のパラメータの値は以下のとおりである。
【００３６】
走査レンズ系の主走査断面内の焦点距離            ｆｆθ＝１５０
走査レンズ系の副走査断面内の結像倍率        ｜βｆθ｜＝１．３８
シリンドリカルレンズの副走査断面内の焦点距離    ｆｃｌ＝９４．０
ＢＤレンズの主走査断面内の焦点距離              ｆＢＤ＝７６．４
上記パラメータの値は各条件式（１）、（２）を満たしており、
本実施形態では、
５０＜ｆＢＤ  ＜１５０        …（１）
ｆｃｌ＞５４．４        …（２）
であれば良く、シリンドリカルレンズ４の副走査断面内の焦点距離ｆｃｌとＢＤレンズ７３の主走査断面内の焦点距離ｆＢＤは共に同条件に適合するものである。
【００３７】
このように本実施形態では上記の如くシリンドリカルレンズ４とＢＤレンズ７３とを各々独立した光学素子で構成し、かつ光偏向器５における走査中心へ向かう光束の偏向点Ｐを基準として、シリンドリカルレンズ４までの距離が、ＢＤレンズ７３までの距離よりも遠くになるように構成することにより、同期検出の高精度化とコリメーターレンズ２のカップリング効率の向上を両立させた入射光学系およびＢＤ光学系をコンパクトで、かつ簡易に構成することができる。
【００３８】
尚、本実施形態においては走査レンズ系６を２枚のレンズより構成したが、これに限らず、例えば１枚、もしくは３枚以上のレンズより構成しても良い。また本実施形態においてはＢＤセンサーと半導体レーザーとを同一の電気基板上に配置したが、これに限らず、別々に配置しても良い。
【００３９】
（実施形態２）
図３は本発明の走査光学装置の実施形態２の主走査方向の要部断面図である。同図において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００４０】
本実施形態において前述の実施形態１と異なる点は、光源手段にマルチビーム半導体レーザーを用いた点、入射光学系内及びＢＤ光学系内に折り返しミラー７７を配置した点、これに伴いシリンドリカルレンズ４とＢＤレンズ７４の焦点距離を変更した点であり、その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００４１】
即ち、同図において１１は光源手段（マルチビーム光源）であり、独立に変調可能なマルチビーム半導体レーザーより成っている。７７は光路を変更する折り返しミラーであり、入射光学系内及びＢＤ光学系内に配置されている。７４は第４光学素子としての同期検出用光学素子（ＢＤレンズ）であり、主走査断面内と副走査断面内とで互いに屈折力が異なるプラスチック材料より成るアナモフィックレンズより成り、主走査断面内において光束（ＢＤ光束）をＢＤセンサー７２の位置又はその近傍に結像させている。
【００４２】
本実施形態においてマルチビーム半導体レーザー１１から独立に変調され出射した複数の光束はコリメーターレンズ２により略平行光束に変換され、開口絞り３によって該光束（光量）が制限され、シリンドリカルレンズ４に入射している。シリンドリカルレンズ４に入射した略平行光束のうち主走査断面においてはそのままの状態で射出し、折り返しミラー７７で反射され、光偏向器５の偏向面５ａに入射する。また副走査断面内においては収束し、折り返しミラー７７で反射され、光偏向器５の偏向面５ａにほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像する。そして光偏向器５の偏向面５ａで反射偏向された複数の光束は第１、第２のトーリックレンズ６１，６２、折り返しミラー６５を介して感光ドラム面８上にスポット状に結像され、該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面８上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面８上に画像記録を行なっている。
【００４３】
このとき感光ドラム面８上を光走査する前に該感光ドラム面８上の走査開始位置のタイミングを調整する為に、光偏向器５で反射偏向された光束の一部（ＢＤ光束）をＢＤレンズ７４により折返しミラー７７を介してＢＤスリット７１面上に集光させた後、ＢＤセンサー７２に導光している。そしてＢＤセンサー７２からの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面８上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。
【００４４】
尚、本実施形態では用いていないがＢＤスリット７１近傍に折返しミラー７７とＢＤセンサー７２を副走査断面内に関して略共役関係にする光学素子を付加しても良く、同素子により折返しミラー７７の倒れによるＢＤセンサー７２上での照射位置の補正を行うことが可能となる。
【００４５】
本実施形態では光源手段１１から光偏向器５に至る光路中及び光偏向器５からＢＤセンサー７２に至る光路中に折り返しミラー７７を配置することにより、入射光学系及びＢＤ光学系をコンパクトに保ちつつ長い光路長を確保できるという利点を有する。特にマルチビーム走査光学装置の場合、複数の光束の同期を単一のＢＤセンサー７２で検出するためには、同センサー上で光束が主走査方向に充分に分離されている必要があるため、ＢＤレンズ７４の主走査断面内の焦点距離をより長くする必要がある。
【００４６】
本実施形態における走査光学装置の各要素のパラメータの値は以下のとおりである。
【００４７】
走査レンズ系の主走査断面内の焦点距離            ｆｆθ＝１５０
走査レンズ系の副走査断面内の結像倍率        ｜βｆθ｜＝１．３８
シリンドリカルレンズの副走査断面内の焦点距離    ｆｃｌ＝１１４
ＢＤレンズの主走査断面内の焦点距離              ｆＢＤ＝９６
上記パラメータの値は各条件式（１）、（２）を満たしており、
本実施形態では、
５０＜ｆＢＤ  ＜１５０        …（１）
ｆｃｌ＞５４．４        …（２）
であれば良く、シリンドリカルレンズ４の副走査断面内の焦点距離ｆｃｌとＢＤレンズ７４の主走査断面内の焦点距離ｆＢＤは共に同条件に適合するものである。
【００４８】
また本実施形態では
ｆｃｌ×｜βｆθ｜≒ｆｆθ
なる関係式が成立つ、つまり被走査面８上の絞り径がほぼ円形形状になり、主走査方向のＦナンバーと副走査方向のＦナンバーが揃うため、一層コリメーターレンズ２のカップリング効率を向上させることが可能である。
【００４９】
このように本実施形態では前述の実施形態１と同様にシリンドリカルレンズ４とＢＤレンズ７４とを各々独立した光学素子で構成し、かつ光偏向器５における走査中心へ向かう光束の偏向点Ｐを基準として、シリンドリカルレンズ４までの距離が、ＢＤレンズ７４までの距離よりも遠くになるように構成することにより、同期検出の高精度化とコリメーターレンズ２のカップリング効率の向上を両立させた入射光学系及びＢＤ光学系をコンパクトで、かつ簡易に構成することができる。
【００５０】
さらに本実施形態の固有の特徴として光源手段１１から光偏向器５に至る光路中及び光偏向器５からＢＤセンサー７２に至る光路中に折り返しミラー７７を配置することにより、コンパクト性を維持しつつ光路長を確保できるため、ＢＤセンサー７２上における複数光束の分離が容易になり、かつ一層のコリメーターレンズ２のカップリング効率の向上を行うことが可能となる。
【００５１】
［画像形成装置］
図４は、本発明の画像形成装置の実施形態を示す副走査方向の要部断面図である。図において、符号１０４は画像形成装置を示す。この画像形成装置１０４には、パーソナルコンピュータ等の外部機器１１７からコードデータＤｃが入力する。このコードデータＤｃは、装置内のプリンタコントローラ１１１によって、画像データ（ドットデータ）Ｄｉに変換される。この画像データＤｉは、実施形態１、２に示した構成を有する光走査ユニット１００に入力される。そして、この光走査ユニット１００からは、画像データＤｉに応じて変調された光ビーム１０３が出射され、この光ビーム１０３によって感光ドラム１０１の感光面が主走査方向に走査される。
【００５２】
静電潜像担持体（感光体）たる感光ドラム１０１は、モータ１１５によって時計廻りに回転させられる。そして、この回転に伴って、感光ドラム１０１の感光面が光ビーム１０３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１０１の上方には、感光ドラム１０１の表面を一様に帯電せしめる帯電ローラ１０２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１０２によって帯電された感光ドラム１０１の表面に、前記光走査ユニット１００によって走査される光ビーム１０３が照射されるようになっている。
【００５３】
先に説明したように、光ビーム１０３は、画像データＤｉに基づいて変調されており、この光ビーム１０３を照射することによって感光ドラム１０１の表面に静電潜像を形成せしめる。この静電潜像は、上記光ビーム１０３の照射位置よりもさらに感光ドラム１０１の回転方向の下流側で感光ドラム１０１に当接するように配設された現像器１０７によってトナー像として現像される。
【００５４】
現像器１０７によって現像されたトナー像は、感光ドラム１０１の下方で、感光ドラム１０１に対向するように配設された転写ローラ１０８によって被転写材たる用紙１１２上に転写される。用紙１１２は感光ドラム１０１の前方（図４において右側）の用紙カセット１０９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１０９端部には、給紙ローラ１１０が配設されており、用紙カセット１０９内の用紙１１２を搬送路へ送り込む。
【００５５】
以上のようにして、未定着トナー像を転写された用紙１１２はさらに感光ドラム１０１後方（図４において左側）の定着器へと搬送される。定着器は内部に定着ヒータ（図示せず）を有する定着ローラ１１３とこの定着ローラ１１３に圧接するように配設された加圧ローラ１１４とで構成されており、転写部から搬送されてきた用紙１１２を定着ローラ１１３と加圧ローラ１１４の圧接部にて加圧しながら加熱することにより用紙１１２上の未定着トナー像を定着せしめる。更に定着ローラ１１３の後方には排紙ローラ１１６が配設されており、定着された用紙１１２を画像形成装置の外に排出せしめる。
【００５６】
図４においては図示していないが、プリントコントローラ１１１は、先に説明したデータの変換だけでなく、モータ１１５を始め画像形成装置内の各部や、後述する光走査ユニット内のポリゴンモータなどの制御を行う。
【００５７】
（実施形態３）
図５は本発明の走査光学装置の実施形態３の主走査方向の要部断面図（主走査断面図）、図６は図５の副走査方向の要部断面図（副走査断面図）である。図５、図６において図１に示した要素と同一要素には同符番を付している。
【００５８】
本実施形態において前述の実施形態１と異なる点は、複数の光源手段１ａ〜１ｄから出射した光束を複数の被走査面８ａ〜８ｄに同時に走査するタンデム型走査光学装置に本発明を適用した点、及び同走査光学装置をカラー画像形成装置に搭載した点であり、その他の構成及び光学的作用は実施形態１と略同様であり、これにより同様な効果を得ている。
【００５９】
即ち、図中、ＳＫ１、ＳＫ２は各々第１、第２のスキャナーである。第１、第２のスキャナーＳＫ１、ＳＫ２は、各々光源手段（１ａ、１ｂ・１ｃ、１ｄ）と、該光源手段（１ａ、１ｂ・１ｃ、１ｄ）から放射した複数の光束を略平行光束に変換するコリメーターレンズ（２ａ，２ｂ・２ｃ，２ｄ）と、該コリメーターレンズ（２ａ，２ｂ・２ｃ，２ｄ）からの複数の光束を規制する開口絞り（３ａ，３ｂ・３ｃ，３ｄ）と、主走査方向に長い線像として結像させるシリンドリカルレンズ（４ａ，４ｂ・４ｃ，４ｄ）と、偏向素子としての単一の光偏向器５と、該光偏向器５で反射偏向された複数の光束を対応する被走査面としての感光ドラム面（８ａ，８ｂ・８ｃ，８ｄ）上にスポットに形成する走査レンズ系（ＳＬａ，ＳＬｂ・ＳＬｃ，ＳＬｄ）とを有している。
【００６０】
走査レンズ系（ＳＬａ，ＳＬｂ，ＳＬｃ，ＳＬｄ）は各々プラスチック材料より成る第１、第２の２枚のトーリックレンズ（６３ａｂ，６４ａ，６４ｂ・６３ｃｄ，６４ｃ，６４ｄ）を有し、光偏向器５により反射偏向された複数の光束を対応する感光ドラム面（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）上にスポット状に結像させている。また走査レンズ系（ＳＬａ，ＳＬｂ，ＳＬｃ，ＳＬｄ）は副走査断面内において光偏向器５の偏向面近傍と感光ドラム面（８ａ，８ｂ，８ｃ，８ｄ）近傍との間を共役関係にすることにより、倒れ補正機能を有している。
【００６１】
７５は第４光学素子としての同期検出用光学素子（ＢＤレンズ）であり、主走査断面内と副走査断面内とで互いに屈折力が異なるプラスチック材料より成るアナモフィックレンズより成り、主走査断面内において光束（ＢＤ光束）をＢＤセンサー７２の位置又はその近傍に結像させている。
【００６２】
本実施形態においては第１、第２のスキャナーＳＫ１、ＳＫ２が同一の光偏向器５を併用しており、かつ第１、第２のスキャナーＳＫ１、ＳＫ２は、該光偏向器５の異なった偏向面で反射偏向した光束を用いている。
【００６３】
本実施形態において複数の半導体レーザー１ａ〜１ｄから出射した複数の光束はコリメーターレンズ２ａ〜２ｄにより略平行光束に変換され、開口絞り３ａ〜３ｄによって該光束（光量）が制限され、シリンドリカルレンズ４ａ〜４ｄに入射している。シリンドリカルレンズ４ａ〜４ｄに入射した略平行光束のうち主走査断面においてはそのままの状態で射出する。また副走査断面内においては収束して光偏向器５の偏向面にほぼ線像（主走査方向に長手の線像）として結像している。そして光偏向器５の偏向面で反射偏向された複数の光束は走査レンズ系ＳＬａ〜ＳＬｄ、折り返しミラー６５ａ〜６５ｄを介して感光ドラム面８ａ〜８ｄ上にスポット状に結像され、該光偏向器５を矢印Ａ方向に回転させることによって、該感光ドラム面８ａ〜８ｄ上を矢印Ｂ方向（主走査方向）に等速度で光走査している。これにより記録媒体としての感光ドラム面８ａ〜８ｄ上に画像記録を行なっている。
【００６４】
このとき感光ドラム面８ａ〜８ｄ上を光走査する前に該感光ドラム面８ａ〜８ｄ上の走査開始位置のタイミングを調整する為に、光偏向器５で反射偏向された光束の一部（ＢＤ光束）をＢＤレンズ７５によりＢＤスリット７１面上に集光させた後、ＢＤセンサー７２に導光している。そしてＢＤセンサー７２からの出力信号を検知して得られた同期信号（ＢＤ信号）を用いて感光ドラム面８ａ〜８ｄ上への画像記録の走査開始位置のタイミングを調整している。
【００６５】
尚、本実施形態では単一の光偏向器を用い、トーリックレンズ（走査光学素子）の一部を複数の光束間で共通使用したタンデム型走査光学装置に適用したが、これに限らず、例えば光偏向器、トーリックレンズ、シリンドリカルレンズ等の光学素子の数とは関係なくあらゆるタンデム型走査光学装置で達成できるものであり、本発明を限定させるものではない。
【００６６】
また本実施形態では１本のＢＤ光束のみで同期検出を行い、他のＢＤ光束はその信号データから分割誤差等を考慮し求められた同期信号により制御を行っているが、直接同期検出するＢＤ光束を２本以上に増やしても良く、これらは本発明を限定させるものではない。
【００６７】
本実施形態における走査光学装置の各要素のパラメータの値は以下のとおりである。
【００６８】
走査レンズ系の主走査断面内の焦点距離            ｆｆθ＝１５０
走査レンズ系の副走査断面内の結像倍率        ｜βｆθ｜＝１．３８
シリンドリカルレンズの副走査断面内の焦点距離    ｆｃｌ＝９６
ＢＤレンズの主走査断面内の焦点距離              ｆＢＤ＝７６．４
上記パラメータの値は条件式（１）、（２）を満たしており
本実施形態では、
５０＜ｆＢＤ  ＜１５０        …（１）
ｆｃｌ＞５４．４        …（２）
であれば良く、シリンドリカルレンズ４の副走査断面内の焦点距離ｆｃｌとＢＤレンズ７３の主走査断面内の焦点距離ｆＢＤは共に同条件に適合するものである。
【００６９】
そして本実施形態はこれらの条件を満足させつつ光学系をコンパクトに配置させるため、シリンドリカルレンズ４とＢＤレンズ７５とを各々独立した光学素子で構成し、かつ光偏向器５における走査中心へ向かう光束の偏向点Ｐを基準として、シリンドリカルレンズ４までの距離が、ＢＤレンズ７５までの距離よりも遠くになるように構成している。これにより同期検出の高精度化とコリメーターレンズ２のカップリング効率の向上を両立させた入射光学系及びＢＤ光学系をコンパクトで、かつ簡易に構成することができる。
【００７０】
［カラー画像形成装置］
図７は本発明の実施態様のカラー画像形成装置の要部概略図である。本実施形態は走査光学装置からの４本の光束を像担持体である感光ドラム面上に照射し、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。図７において、２６０はカラー画像形成装置、２１０は実施形態３に示した構成の走査光学装置、２２１，２２２，２２３，２２４は各々像担持体としての感光ドラム、２３１，２３２，２３３，２３４は各々現像器である。
【００７１】
図７においてカラー画像形成装置２６０には、パーソナルコンピュータ等の外部機器２７０からＲ（レッド）、Ｇ（グリーン）、Ｂ（ブルー）の各色信号が入力する。これらの色信号は、装置内のプリンタコントローラ２７１によって、Ｃ（シアン），Ｍ（マゼンタ），Ｙ（イエロー）、Ｂ（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は、それぞれ走査光学装置２１０に入力される。そして走査光学装置２１０からは、各画像データに応じて変調された光ビームが出射され、これらの光ビームによって感光ドラム２２１，２２２，２２３，２２４の感光面が主走査方向に走査される。
【００７２】
本実施態様におけるカラー画像形成装置は、上述の如く走査光学装置からの各色光に対応した画像データに基づいた４本の光束を用いて、各色の潜像を各々対応する感光ドラム２２１，２２２，２２３，２２４面上に形成している。その後、記録材に多重転写して１枚のフルカラー画像を形成している。
【００７３】
前記外部機器２７０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２６０とで、カラーデジタル複写機が構成される。
【００７４】
このように本実施形態では前述の実施形態１と同様にシリンドリカルレンズとＢＤレンズとを各々独立した光学素子で構成し、かつ光偏向器における走査中心へ向かう光束の偏向点Ｐを基準として、シリンドリカルレンズまでの距離が、ＢＤレンズまでの距離よりも遠くになるように構成することにより、同期検出の高精度化とコリメーターレンズのカップリング効率の向上を両立させた入射光学系およびＢＤ光学系をコンパクトで、かつ簡易に構成することができる
さらに本実施形態の固有の特徴としてタンデム型走査光学装置及びカラー画像形成装置に本発明を適用したことにより、部品点数が多く配置自由度が少ないタンデム型走査光学装置においても容易に、かつコンパクトな配置での同期検出が可能となる。
【００７５】
［本発明の実施態様］
本発明の様々な例と実施形態が示され説明されたが、当業者であれば、本発明の趣旨と範囲は本明細書内の特定の説明と図に限定されるのではなく、本願特許請求の範囲に全て述べられた様々の修正と変更に及ぶことが理解されるであろう。
【００７６】
本発明の実施態様の例を以下に列挙する。
【００７７】
［実施態様１］
光源手段と、
該光源手段から出射した光束を入射させ、射出する第１光学素子と、
該第１光学素子からの光束を主走査方向に長手の線像に変換する第２光学素子と、
該第２光学素子からの光束を偏向走査する偏向素子と、
該偏向素子からの光束を被走査面上に導光する第３光学素子と、
該偏向素子からの光束を同期信号を得るための同期検出用素子に導く第４光学素子と、を具備する走査光学装置において、
該第２、第４光学素子は独立して構成されており、該被走査面上の走査中心へ向かう主光線が該偏向素子で偏向する点を基準点としたとき、該第２光学素子は、該第４光学素子よりも該基準点から遠方に位置していることを特徴とする走査光学装置。
【００７８】
［実施態様２］
前記第３光学素子の主走査断面内の焦点距離をｆｆθ、前記第４光学素子の主走査断面内の焦点距離をｆＢＤとするとき、
ｆｆθ／３＜ｆＢＤ＜ｆｆθ
なる条件を満足することを特徴とする実施態様１の走査光学装置。
【００７９】
［実施態様３］
前記第３光学素子の主走査断面内の焦点距離をｆｆθ、該第３光学素子の副走査断面内の結像倍率をβｆθ、前記第２光学素子の副走査断面内の焦点距離をｆｃｌとするとき、
ｆｃｌ＞ｆｆθ／（２｜βｆθ｜）
なる条件を満足することを特徴とする実施態様１又は２の走査光学装置。
【００８０】
［実施態様４］
前記第２光学素子はシリンドリカルレンズを含むことを特徴とする実施態様１、２又は３の走査光学装置。
【００８１】
［実施態様５］
前記第４光学素子はアナモフィックレンズを含んでおり、主走査断面内において光束を前記同期検出用素子の位置又はその近傍に結像させていることを特徴とする実施態様１乃至４のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【００８２】
［実施態様６］
前記第４光学素子はプラスチック製レンズを含んでいることを特徴とする実施態様１乃至５のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【００８３】
［実施態様７］
前記光源手段は独立に変調可能なマルチビーム光源であることを特徴とする実施態様１乃至６のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【００８４】
［実施態様８］
前記光源手段から前記偏向素子に至る光路中に光路を変更する折り返しミラーを有することを特徴とする実施態様１乃至７のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【００８５】
［実施態様９］
前記第４光学素子は前記光源手段から前記偏向素子に至る光路と、該偏向素子から前記被走査面に至る光路に挟まれた領域に配置していることを特徴とする実施態様１乃至８のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【００８６】
［実施態様１０］
前記光源手段と前記同期検出素子は同一の電気基板上に配置していることを特徴とする実施態様１乃至９のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【００８７】
［実施態様１１］
複数の光源手段と、
該複数の光源手段から出射した光束を入射させ、射出する複数の第１光学素子と、
該複数の第１光学素子からの光束を主走査方向に長手の線像に変換する１以上の第２光学素子と、
該１以上の第２光学素子からの複数の光束を偏向走査する１以上の偏向素子と、
該１以上の偏向素子からの複数の光束を複数の被走査面上に導光する１以上の第３光学素子と、
該１以上の偏向素子からの複数の光束を同期信号を得るための同期検出用素子に導く１以上の第４光学素子と、を具備し、該複数の被走査面を走査するする走査光学装置において、
該第２、第４光学素子は独立して構成されており、該被走査面上の走査中心へ向かう主光線が該偏向素子で偏向する点を基準点としたとき、該第２光学素子は、該第４光学素子よりも該基準点から遠方に位置していることを特徴とする走査光学装置。
【００８８】
［実施態様１２］
前記第３光学素子の主走査断面内の焦点距離をｆｆθ、前記第４光学素子の主走査断面内の焦点距離をｆＢＤとするとき、
ｆｆθ／３＜ｆＢＤ＜ｆｆθ
なる条件を満足することを特徴とする実施態様１１の走査光学装置。
【００８９】
［実施態様１３］
前記第３光学素子の主走査断面内の焦点距離をｆｆθ、該第３光学素子の副走査断面内の結像倍率をβｆθ、前記第２光学素子の副走査断面内の焦点距離をｆｃｌとするとき、
ｆｃｌ＞ｆｆθ／（２｜βｆθ｜）
なる条件を満足することを特徴とする実施態様１１又は１２の走査光学装置。
【００９０】
［実施態様１４］
前記第２光学素子はシリンドリカルレンズを含むことを特徴とする実施態様１１、１２又は１３の走査光学装置。
【００９１】
［実施態様１５］
前記第４光学素子はアナモフィックレンズを含んでおり、主走査断面内において光束を前記同期検出用素子の位置又はその近傍に結像させていることを特徴とする実施態様１１乃至１４のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【００９２】
［実施態様１６］
前記第４光学素子はプラスチック製レンズを含んでいることを特徴とする実施態様１１乃至１５のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【００９３】
［実施態様１７］
前記光源手段は独立に変調可能なマルチビーム光源であることを特徴とする実施態様１１乃至１６のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【００９４】
［実施態様１８］
前記光源手段から前記偏向素子に至る光路中に光路を変更する折り返しミラーを有することを特徴とする実施態様１１乃至１７のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【００９５】
［実施態様１９］
前記第４光学素子は前記光源手段から前記偏向素子に至る光路と、該偏向素子から前記被走査面に至る光路に挟まれた領域に配置していることを特徴とする実施態様１１乃至１８のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【００９６】
［実施態様２０］
前記光源手段と前記同期検出素子は同一の電気基板上に配置していることを特徴とする実施態様１１乃至１９のいずれか１項に記載の走査光学装置。
【００９７】
［実施態様２１］
実施態様１乃至１０のいずれか一項に記載の走査光学装置と、前記被走査面に配置された感光体と、前記走査光学装置で走査された光束によって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する現像器と、前記現像されたトナー像を被転写材に転写する転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【００９８】
［実施態様２２］
実施態様１１乃至２０のいずれか一項に記載の走査光学装置と、前記複数の被走査面に配置された複数の感光体と、前記走査光学装置で走査された複数の光束によって前記感光体上に形成された静電潜像をトナー像として現像する複数の現像器と、前記現像されたトナー像を被転写材に転写する複数の転写器と、転写されたトナー像を被転写材に定着させる定着器とを備えたことを特徴とするカラー画像形成装置。
【００９９】
［実施態様２３］
実施態様１乃至２０のいずれか一項に記載の走査光学装置と、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走査光学装置に入力せしめるプリンタコントローラとを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【０１００】
【発明の効果】
本発明によれば前述の如くシリンドリカルレンズと同期検出用光学素子とを各々独立した光学素子で構成し、被走査面上の走査中心へ向かう主光線が偏向素子で偏向する点を基準点としたとき、シリンドリカルレンズは、同期検出用光学素子よりも該基準点から遠方に位置することにより、同期検出の高精度化とコリメーターレンズのカップリング効率の向上を両立させた入射光学系及び同期検出光学系をコンパクトで、かつ簡易に構成することができる走査光学装置及びそれを用いた画像形成装置を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の主走査断面図
【図２】本発明の実施形態１の副走査断面図
【図３】本発明の実施形態２の主走査断面図
【図４】本発明の画像形成装置の副走査断面図
【図５】本発明の実施形態３の主走査断面図
【図６】本発明の実施形態３の副走査断面図
【図７】本発明のカラー画像形成装置の副走査断面図
【図８】従来の走査光学装置の要部概略図
【符号の説明】
１  光源手段（半導体レーザー）
２  第１光学素子（コリメーターレンズ）
３  開口絞り
４  第２光学素子（シリンドリカルレンズ）
５  偏向素子（ポリゴンミラー）
６  第３光学素子（走査レンズ系）
８  被走査面（感光ドラム面）
７  同期検知手段
７３、７４，７５  第４光学素子（ＢＤレンズ）
７１  スリット  （ＢＤスリット）
７２  同期検出用素子（ＢＤセンサー）
１１  光源手段（マルチビーム半導体レーザー）
７７  折り返しミラー
１００  走査光学装置
１０１  感光ドラム
１０２  帯電ローラ
１０３  光ビーム
１０４  画像形成装置
１０７  現像装置
１０８  転写ローラ
１０９  用紙カセット
１１０  給紙ローラ
１１１  プリンタコントローラ
１１２  転写材（用紙）
１１３  定着ローラ
１１４  加圧ローラ
１１５  モータ
１１６  排紙ローラ
１１７  外部機器
ＳＫ１  第１のスキャナー
ＳＫ２  第２のスキャナー
２１０  走査光学装置
２２１，２２２，２２３，２２４  感光体ドラム
２３１，２３２，２３３，２３４  現像器
２６０  カラー画像形成装置
２７０  外部機器
２７１  プリントコントローラ
【図１】
2004184657.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004184657.tif 000007
【図６】
2004184657.tif 000008
【図７】
2004184657.tif 000009
【図８】
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