(57)【要約】【課題】副走査方向の変動に対する余裕度を備え、組み付け時などの位置ズレ（倒れ等）により同期検知手段が同期信号を得られなくなることを、簡単な構成で部品コストの上昇や組立時間の増大を生じさせることなく回避できるようにする。【解決手段】偏向器５の回動により走査光束は、ミラー９により反射されて同期検知素子１０に導かれる。線像結像光学系４により偏光反射面５ａの近傍に光束は主走査方向に長い線状に結像される。ｆθレンズ系６と長尺レンズ７とは副走査方向において、偏向反射面５ａと被走査面８とを共役関係となるように構成されている。このため、偏向反射面５ａの面の倒れのない時の光束の光路の被走査媒体８上の走査位置と、面の倒れがある時の偏向反射面５ａ’の光束の光路の被走査媒体８上での走査位置とが略一致するようにできる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザビームを発する光源と、該光源からのレーザ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被走査面上に光スポットとして形成させる走査結像光学系と、同期検知素子を備えて前記レーザ光束による書込開始信号を出力する同期検知手段とを備えた光走査装置であって、
前記走査結像光学系は、少なくとも２つ以上の光学素子を具備して構成され、前記同期検知手段は、当該同期検知手段に導かれる光束が、前記走査結像光学系における最も前記被走査面に近い光学素子を通ることなく入射するよう配設され、
前記走査結像光学系と前記同期検知素子との間には、結像光学素子が配設されないことを特徴とする光走査装置。
【請求項２】
前記走査結像光学系における最も前記被走査面に近い光学素子は、主走査方向と副走査方向とで結像パワーが異なるものであることを特徴とする請求項１記載の光走査装置。
【請求項３】
前記走査結像光学系における最も前記被走査面に近い光学素子は、主走査方向における結像パワーが、副走査方向における結像パワーに比べて極めて小さいことを特徴とする請求項１または２記載の光走査装置。
【請求項４】
前記同期検知素子は、前記光源からの光路長が、前記被走査面と光学的に等価な距離となるよう配設されたことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項５】
前記同期検知素子は、主走査方向に少なくとも２つの受光部を配設されたことを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項６】
前記同期検知素子に入射する光束は、該同期検知素子の受光面に、副走査方向に長い光スポットを形成することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項７】
前記同期検知素子は、前記偏向器および前記走査結像光学系と同一の光学筐体に配設されたことを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の光走査装置。
【請求項８】
請求項１から７の何れか１項に記載の光走査装置を搭載し、該光走査装置により光走査を行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレーザプリンタ、レーザ複写機、印刷装置、製版装置などの、光書込光学系を搭載して光書き込みを行う画像形成装置に搭載される光走査装置およびその画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２に、従来の書込光学系における同期検知光学系の配置例を示す。光源５１からの発散光を集光レンズ５２により集光し、開口絞り５３により光束径を規制された後、線像結像光学系５４により偏向器５５の偏向反射面５５ａの近傍に主走査方向に長い線状に結像され、偏向器５５により偏向された光束はｆθレンズ５６と長尺レンズ５７とにより被走査媒体８上を走査する。この例では、長尺レンズ５７と被走査媒体８との間にミラー５９を配設し、同期検知素子６０に光束を導く構成となっている。
また、副走査方向において、ｆθレンズ５６と長尺レンズ５７とにより、偏向反射面５５ａと被走査媒体８とは共役な関係になるように構成されている。
【０００３】
別の例として、図３のものを示す。この図３に示す例は、ｆθレンズ６６と、長尺レンズ６７との間にミラー６９を配設し、光路を折り曲げ、同期検知素子７０に光を導く構成となっている。長尺レンズ６７を通らないため、面倒れ補正ができないため、代わりにレンズ７１を配設し、面倒れ補正光学系を構成し、同期検知素子７０に光を導く。
【０００４】
また、特許第３１２８８６０号（特許文献１）の「レーザ走査装置」は、複数の走査光学素子からなり、レーザビームは少なくとも１つの光学素子を通過し、最も被走査面側に配置された走査光学素子を通過することなく、書込開始位置を検出する光学素子に入射する構成とすることにより、走査光学素子の小型化を目的とするものである。
【０００５】
また、特開２００２−１８９１８０号公報（特許文献２）の「走査光学装置」は、光源ユニットと同期検知手段を一体に構成し、同期検知における副走査方向と主走査方向のスポット径の比が略２：１〜１００：１となるように構成されたものであり、部品の精度の低減を図ることを目的とするものである。
【０００６】
また、本出願人により先に出願されている特開２００２−３５０７５９号公報（特許文献３）の「光走査装置」は、同期検知素子や折り返しミラーなどを位置決めして収容する光学ハウジングを有する光走査装置において、光学ハウジングの立ち壁をストレート形状としたものであり、部品コストの上昇や組立時間の増大を生じさせることなく、振動による異常画像を発生させないようにすることを目的とする。
【０００７】
【特許文献１】
特許第３１２８８６０号
【特許文献２】
特開２００２−１８９１８０号公報
【特許文献３】
特開２００２−３５０７５９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した図２に示す従来の書込光学系は、ミラー５９の副走査方向への倒れが組み付け時などに生じてしまうと、その倒れにより光束が同期検知素子６０に入射せず、同期検知信号を発することができないという問題が起こりやすい。
【０００９】
また、上述した図３に示す従来の書込光学系は、ミラー６９と同期検知素子７０との距離が長いため、ミラー６９の副走査方向の倒れの影響によりレンズ７１に光束が入射しないという問題が発生しやすい。
図２、図３に示す従来例のどちらも、同期検知素子（６０、７０）は、同期検知精度を上げるため、被走査媒体８と等価な位置に配設される。このため、同期検知素子（６０、７０）の受光面においても光スポット状にビームは集光され、副走査方向の変動に対する余裕がないものであった。
【００１０】
また、上述した特許文献１のものは、上述した図３に示す構成と基本的な部分で同様であり、上述した本発明が解決しようとする課題を解決しうるものではない。
【００１１】
また、上述した特許文献２のものは、光源部と同期検知部とを一体に構成した好適なものであるが、同期検知素子の前に結像レンズが必要である。このため、部品点数が増えてしまい、コストの増大につながってしまう。
また、光源部近傍に同期検知素子が配置されるため、偏向器の偏向可能な角度を広くする必要があり、そのため偏向器が大きくなってしまうという欠点があった。
【００１２】
特許文献３のものは、光学ハウジングの形状を工夫することにより、固有振動数を高め、画像形成装置の駆動源における振動数により光学ハウジングが共振することを防止できる好適なものであるが、組み付け時などに同期検知のための光束が同期検知手段から外れた場合であっても同期検知素子に光束を入射させることまで考慮されたものではない。
【００１３】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、以下の目的を有する。
第１の目的は、副走査方向の変動に対する余裕度を備え、組み付け時などの位置ズレ（倒れ等）により同期検知のための光束が同期検知手段から外れてその同期検知手段が同期信号を得られなくなることを、簡単な構成で、部品コストの上昇や組立時間の増大を生じさせることなく回避することができる光走査装置を提供することである。
【００１４】
第２の目的は、簡単な構成で、素子を配設する精度を厳しくすることなく、同期検知精度の向上を図ることである。
第３の目的は、同期検知素子の受光面上における主走査方向のビーム径を被走査媒体面上と略同等とすることにより、同期検知精度の向上を図ることである。第４の目的は、同期検知素子に入射する光束の光量変化が起きたとしても、精度よく同期検知できるようにすることである。
第５の目的は、同期検知素子と、走査結像光学系と、偏向器などを同一の光学筐体上に配設することにより、部品点数を減らし、組み付け時の誤差による同期検知光の検知素子への入射外れが起こらないようにすることである。
第６の目的は、上述した光走査装置を搭載した画像形成装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は以下の特徴を有する。
請求項１記載の発明は、レーザビームを発する光源と、該光源からのレーザ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被走査面上に光スポットとして形成させる走査結像光学系と、同期検知素子を備えてレーザ光束による書込開始信号を出力する同期検知手段とを備えた光走査装置であって、走査結像光学系は、少なくとも２つ以上の光学素子を具備して構成され、同期検知手段は、当該同期検知手段に導かれる光束が、走査結像光学系における最も被走査面に近い光学素子を通ることなく入射するよう配設され、走査結像光学系と同期検知素子との間には、結像光学素子が配設されないことを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明は、上記した走査結像光学系における最も被走査面に近い光学素子が、主走査方向と副走査方向とで結像パワーが異なるものであることを特徴とする。
【００１７】
請求項３記載の発明は、上記した走査結像光学系における最も被走査面に近い光学素子では、主走査方向における結像パワーが、副走査方向における結像パワーに比べて極めて小さいことを特徴とする。
【００１８】
請求項４記載の発明は、上記した同期検知素子では、光源からの光路長が、被走査面と光学的に等価な距離となるよう配設されたことを特徴とする。
【００１９】
請求項５記載の発明は、上記した同期検知素子が、主走査方向に少なくとも２つの受光部を配設されたことを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の発明は、上記した同期検知素子に入射する光束が、該同期検知素子の受光面に、副走査方向に長い光スポットを形成することを特徴とする。
【００２１】
請求項７記載の発明は、上記した同期検知素子が、偏向器および走査結像光学系と同一の光学筐体に配設されたことを特徴とする。
【００２２】
請求項８記載の発明は、請求項１から７の何れか１項に記載の光走査装置を搭載し、該光走査装置により光走査を行うことを特徴とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る光走査装置および画像形成装置の一実施形態を、図面を用いて詳細に説明する。
本実施形態の光走査装置は、光書込光学系における誤差の影響を受けにくい同期検知方法および同期検知装置を好適に実現するものを例示している。
【００２４】
図１は、本発明の一実施形態としての光走査装置における光学系廻りを説明するための図である。
光源１からの発散性を有する光束は、集光レンズ２を透過後、光束径を規制する開口絞り３により径を規制され、線像結像光学系（シリンダレンズ）４により偏向器（ポリゴンスキャナ）５の偏向反射面５ａ近傍に、主走査方向に長い線状に結像される。
光束は、偏向器５の回転により、等角速度的に偏向される。
偏向器５と被走査媒体８との間に配設されたｆθレンズ系６と長尺レンズ７との合成光学系により、被走査媒体８上に結像スポットを形成し、結像スポットは偏向器５の等角速度的回動により、被走査媒体８上を等速度走査する。
【００２５】
本実施形態としての光走査装置では、偏向器５により偏向された光束を、ｆθレンズ系６と長尺レンズ７との合成光学系（走査結像光学系）を通過させてミラー９で反射させて同期検知素子１０に入射させ、この同期検知素子１０が光束の入射を受けて信号を出力することにより、光束による書込開始信号を出力する同期検知手段として機能する。
【００２６】
光源としては、半導体レーザを発する光源（ＬＤ；Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）が用いられるが、複数の発光点を有する半導体レーザアレイ（ＬＤＡ；Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ  Ａｒｒａｙ）や、ＬＤを複数個組み合わせて光源を構成してもよい。
また、ＬＤＡを複数用いてもよい。また、長尺レンズ７は、副走査方向にのみ曲率を持つシリンドリカルミラーとしてもよい。
【００２７】
偏向器５の回動により走査光束は、ミラー９により反射されて同期検知素子１０に導かれる。
図４は、副走査方向の面倒れ補正光学系を説明するための図である。
線像結像光学系４により偏向反射面５ａの近傍に光束は主走査方向に長い線状に結像される。ｆθレンズ系６と長尺レンズ７とは副走査方向において、偏向反射面５ａと被走査面８とを共役関係となるように構成されている。
このように構成することにより、偏向反射面５ａの面の倒れのない時の光束の光路１００の被走査媒体８上の走査位置と、面の倒れがある時の偏向反射面５ａ’の光束の光路１０１の被走査媒体８上での走査位置とが略一致するようにできる（請求項４）。
【００２８】
同期検知素子１０は、光学的に被走査媒体８と等価な位置に配設される。また、長尺レンズ７は主走査方向と副走査方向とのパワーが異なるレンズとする（請求項２）。
さらに、長尺レンズ７は、主走査方向にはほとんどパワーを持たない構成とすることにより、同期検知素子１０の受光面と、被走査媒体８との両方で主走査方向に関してビームを絞ることができるようになる（請求項３）。
同期検知素子１０の受光面上で被走査媒体８上と同様のビーム系を得られることにより、同期検知精度を向上させることができる。
【００２９】
上述した図２に示す従来例のように、同期検知素子６０とミラー５９とが配設される構成の場合、同期検知素子６０を被走査面８と光学的に等価な位置にすることにより、同期検知素子６０上で主走査・副走査ともにビーム系を絞り、偏向反射面５５ａの倒れの補正を期待することができるが、ミラー５９の倒れは補正できない。このミラー５９の副走査方向の倒れにより、ビームが同期検知素子６０に入射しないという問題が発生してしまっていた。
【００３０】
また、上述した図３に示す従来例のように、長尺レンズ６７の前にミラー６９が配設される構成の場合、長尺レンズ６７の代わりに集光レンズ７１が配設され、偏向反射面６５ａと同期検知素子７０とが共役関係となる構成とするが、この構成の場合もミラー６９の副走査方向への倒れにより光束が同期検知素子７０に入射しないという問題を発生させてしまっていた。
【００３１】
この図３に示した従来の光走査装置では、ミラー６９の面倒れが発生した場合、図５に示すように、ミラー６９の倒れにより本来は１０２の光路を通るものが１０３や１０４の光路を通ってしまうこととなり、同期検知素子７０に入射しなくなってしまっていた。
また、図２に示した従来の光走査装置においても、ミラー５９の面倒れが発生した場合、そのミラー５９の倒れにより光路が変化してしまい同期検知素子６０に入射しなくなる点は、上述した図３に示すものと同様である。
【００３２】
そこで本発明では、主走査方向に関しては、上述のように、長尺レンズ７を主走査方向に関してほとんどパワーを持たないレンズとし、長尺レンズ７を通らなくても同期検知素子１０上にてビームを絞ることができるような構成とする。
副走査方向に関しては、ミラー９の倒れの発生を防止するためには、そのミラー９の保持部の精度の向上が必要になるため行わず、ミラー９の倒れが発生しても同期検知素子１０に光束が入射するように、同期検知素子１０の前には結像素子を配設しない（請求項１）。
【００３３】
また、副走査方向における結像のパワー配分を長尺レンズ７に大きく配分することにより、同期検知素子１０上では副走査方向に長いビームとなり、仮にミラー９の倒れが発生したとしても、同期検知素子１０に光束が入射する構成としている（請求項６）。
【００３４】
さらに、こうした光走査装置が使用されるに際しては、同期検知素子１０に入射する光束の光量が変動することが考えられる。
例えば、カラー用の書込光学系の場合、各色ごとに出力が異なる。このため、同期検知素子１０上の入射光束の光量も各色ごとに異なってしまう。
このような光学系に適用された場合であっても安定して高精度に同期検知を行う手段として、同期検知素子１０の受光部を、図６に示すように、主走査方向に複数並べる方式を用いることもできる。この図６に示す例は、受光部を１０ａと１０ｂとの２個並べたものである。図中、符号１０５は、同期検知素子上を通過するビームである。
【００３５】
この図６に示す構成で、受光部１０ａ、１０ｂから出力される信号は、図７のようになる。横軸は時間軸で、１０ａと１０ｂとのグラフが交差する点（図中、符号Ｔ）を同期の基準とする。
この符号Ｔで示される点は、１０ａ、１０ｂのグラフが入射光束の光量の変化により上下しても、その位置は原理的に変わらないため、精度よく同期検知を行うことができる（請求項５）。
【００３６】
同期検知手段は、偏向器５や走査結像光学系などと同一の光学筐体に配設される。このことにより、部品点数の低減、組み付け工程の低減、および組み付け誤差の蓄積による同期検知手段の配置誤差の低減を図ることができる（請求項７）。
【００３７】
図８は、本実施形態としての光走査装置が搭載される画像形成装置３０の構成の概要を示す縦断面図である。
原稿３１は、コンタクトガラス３２上におかれ、ランプ３３で照らされ、照射された原稿による画像はミラーでスキャナレンズブロック３４へ導かれ、ＣＣＤにより画像データとして処理され、画像データ３５は光書込光学装置（光走査装置）３６にデータ転送され、画像信号に基づきＬＤはＯＮ／ＯＦＦを繰り返し、感光体ドラム２０上を光スポットが走査する。
帯電器４０により帯電された感光体上を光走査して静電潜像を形成し、現像器３７によりトナー像として現像され、給紙トレイ３８から記録紙が給紙ローラー３９により感光体へ導かれ、転写ローラー４０により転写され、定着器４１により定着され、排紙ローラー４４により排紙トレイ４２に排出される。
感光体２０は、除電・クリーナー４３により除電およびクリーニングがなされ、再び帯電からの工程を繰り返す。
【００３８】
以上のように、上述した光走査装置と、クリーニング装置と、定着装置と、給紙装置と、排紙装置などとを組み合わせることにより、本発明に係る光走査装置を搭載し、該光走査装置により光走査を行う画像形成装置を構成することができる。
【００３９】
さらに、本発明を適用した画像形成装置と、電子演算装置（コンピュータなど）と、画像情報通信システム（ファクシミリなど）等とをネットワークを介して接続することにより、１台の画像形成装置で複数の機器からの出力を処理することができる画像情報処理システムを形成することができる。
また、ネットワーク上に複数の画像形成装置を接続すれば、各出力要求から各画像形成装置の状態（ジョブの混み具合、電源が入っているがどうか、故障しているかどうかなど）を知ることができ、一番状態の良い（使用者の希望に一番適した）画像形成装置を選択し、出力させることができるようになる。
【００４０】
なお、上述した実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲内において、種々変形して実施することが可能である。
例えば、本発明に係る光走査装置は、上述したように、光源を複数の発光点を有するＬＤＡやＬＤを複数組み合わせて光源部を構成する、いわゆるマルチビーム光学系とすることができる。
このマルチビーム光学系とする場合、１つの発光点からの光束により被走査媒体上を走査する構成の場合に比べ、偏向器の回転速度を下げることができる。
このことにより、偏向器における消費電力を低減することができ、環境対応においてもより好適となる。また、発熱量を下げることもできるため、画像形成装置の動作を不安定にさせる要素を発生させないようにすることができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上のように、請求項１記載の発明によれば、部品点数をほとんど増やすことなく、同期検知手段における副走査方向への変動に対する余裕度を備えることができる。このため、例えば、同期検知素子へ光束を導くミラーの組み付け誤差、そのミラーの保持部での加工誤差が生じ、ミラーが副走査方向に倒れ、それに従って同期検知素子に入射する光束の入射位置がずれることがあったとしても、安定して同期検知素子上を光束が通過し、同期信号を発することができ、同期検知精度の向上を図ることができる。
【００４２】
請求項２記載の発明によれば、走査結像光学系における最も被走査面に近い光学素子を、主走査方向と副走査方向とでパワーの異なる光学素子とすることにより、同期検知素子の受光面上で副走査方向に長いスポットを形成し、ミラーの倒れなどが起こっても同期検知信号を得ることができる構成とすることができる。
【００４３】
請求項３記載の発明によれば、走査結像光学系における最も被走査面に近い光学素子を、主走査方向にほとんどパワーがないものとすることにより、同期検知素子上で主走査方向のビームスポット径を書込時のビーム径と略同等に小径化でき、同期検知精度を向上させることができる。
【００４４】
請求項４から６の何れか１項に記載の発明によれば、光走査装置における同期検知精度を向上させることができる。
【００４５】
請求項７記載の発明によれば、同期検知素子と、偏向器と、走査結像光学系とを同一の筐体上に配設することにより、それぞれの相対的な位置精度を良好にすることができる。
【００４６】
請求項８記載の発明によれば、上述した光走査装置を搭載し、該光走査装置により光走査を行う画像形成装置を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態としての光走査装置における光学系廻りを説明するための概略図である。
【図２】従来の光走査装置における光学系廻りの一例を説明するための概略図である。
【図３】従来の光走査装置における光学系廻りの他の例を説明するための概略図である。
【図４】本発明の一実施形態としての光走査装置による副走査方向の面倒れ補正光学系を説明するための図である。
【図５】従来の光走査装置で面倒れが発生した場合の光路の移動を説明するための図である。
【図６】本実施形態としての光走査装置で、同期検知素子１０の受光部を主走査方向に２つ並べた場合の例を示す図である。
【図７】図６の構成において、受光部１０ａ、１０ｂから出力される信号の例を示す波形図である。
【図８】本実施形態としての光走査装置が搭載される画像形成装置３０の構成の概要を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１  光源
２  集光レンズ
３  開口絞り
４  線像結像光学系
５  偏向器
５ａ  偏向反射面
６  ｆθレンズ系
７  長尺レンズ
８  被走査媒体（被走査面）
９  ミラー
１０  同期検知素子
３０  画像形成装置
３６  光書込光学装置（光走査装置）
【図１】
2004219770.tif 000003
【図２】
2004219770.tif 000004
【図３】
2004219770.tif 000005
【図４】
2004219770.tif 000006
【図５】
2004219770.tif 000007
【図６】
2004219770.tif 000008
【図７】
2004219770.tif 000009
【図８】
2004219770.tif 000010