JP2002040350A

JP2002040350A - 光走査装置

Info

Publication number: JP2002040350A
Application number: JP2000228708A
Authority: JP
Inventors: Junichi Ichikawa; 順一市川
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2000-07-28
Filing date: 2000-07-28
Publication date: 2002-02-06

Abstract

(57)【要約】【課題】ハーフミラーを透過したレーザビームの光量
とハーフミラーで反射されたレーザビームの光量比を駆
動電流の変化に影響されないようにする。【解決手段】ハーフミラー１８とコリメータレンズ１
４との間には、アパチャー１６が設けられており、コリ
メータレンズ１４でコリメートされたレーザービームを
整形する。このため、面発光レーザ１２を駆動する駆動
電流が変化して、レーザの広がり角度やプロファイルが
変化しても、アパチャー１６で遮られる光量は、ハーフ
ミラー１８を透過して感光体ドラム２８へ向かうレーザ
ビームとハーフミラー１８で反射されて受光素子２０に
向かうレーザビームとで同じであるので、２つのレーザ
ビームの光量比は変化しない。このため、面発光レーザ
１２の光量を正確にＡＰＣ制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、露光光として面発
光レーザを用いた光走査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザビームを回転多面鏡で偏向し、感
光体ドラム上を露光走査する光走査装置に、光源として
面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）を用いたものがある。しか
し、面発光レーザを使用した光走査装置は、以下に示す
ような問題点を抱えている。（１）図１８に示すように、面発光レーザ６０は、端面
出射型の半導体レーザのように後方出射光が生じないの
で、使用光となる前方出射光が通過する光学系内にビー
ムスプリッタ６２を挿入し、このビームスプリッタ６２
で前方出射光の一部を分岐させて、モニター光とするこ
とが考えられている（特開平８−３３０６１号）。

【０００３】また、面発光レーザ６０は駆動電流を増大
させていくと、最初はシングルモードで発光するが、次
第にマルチモードに変化していくので、レーザのプロフ
ァイルが変化する。また、シングルモードの領域でも発
振閾値電流値付近では広がり角度が広く、駆動電流を増
大させると次第に広がり角度が小さくなっていくという
挙動がある。

【０００４】このため、例えば、図１９に示すように、
ビームスプリッタとしてのハーフミラー６４の後にアパ
チャー６６を設けて感光体ドラムに向かう面発光レーザ
７０のビーム径を整形すると、駆動電流の変化によって
アパチャー６６によるビームのケラレ量が変動する（特
開平６−３１９８０号参照）。

【０００５】従って、ハーフミラー６４で反射されて受
光素子６８に向かうレーザビームの光量とハーフミラー
６４を通過しアパチャー６６でビーム径が整形されて感
光体ドラムに到達するレーザビームの光量との比率が、
駆動電流によって異なり正確な光量制御（ＡＰＣ制御）
ができない。（２）また、面発光レーザの基本形状は等方形なので、
偏光方向は基本的にランダムであり、同一素子でも注入
電流により偏光方向に変化がある。そこで、共振器の断
面形状を楕円にしたり、配線によってストレスを与える
ことによって複数ビームの偏光方向を所定の方向に揃え
ることが提案されている（実開平４−１２１７７１号参
照）。

【０００６】しかし、その効果は面発光レーザの構造・
製造方法によって異なり、すべての面発光レーザに対し
て効果があるわけではない。そのため、面発光レーザ全
般としては端面発光ＬＤほどの偏光比を確保することは
難しい。また、その比が注入電流によって変化したりす
ることもある。

【０００７】一方、光学部品のコーティングでは反射率
がビームの偏光方向に対して依存性を有する。そのた
め、偏光比が悪かったり偏光比が変動すると、回転多面
鏡によって偏向されたレーザビームを折り返すミラーの
反射率が走査角度によって変化するため、感光体ドラム
上を均一な光量で露光することが難しくなったり、ま
た、ハーフミラーの透過／反射比に偏光方向依存性があ
ると、偏光比によって受光素子と感光体ドラム上の相関
関係が変化してしまい、光量検出精度が悪化するという
問題がある。

【０００８】そこで、図２０に示すように、面発光レー
ザ７２の結晶成長のＡ軸方向からＢ軸方向に４５°傾斜
した方向に直線偏光素子を配置することによって、Ａ軸
とＢ軸の中間の４５°に偏光したビームだけを取り出し
て出力を安定させる技術もある（実開平４‐１２１７７
１号参照）。

【０００９】しかしながら、この方法では、ビームの大
部分が所望の偏光方向となっていても、光量は約半分に
減衰してしまい、光量の利用効率が常に低くなってしま
う問題があった。（３）面発光レーザは従来の端面発光レーザよりも共振
器長が短いため、端面発光レーザよりも出力が小さい。
また、上述したように、広がり角の変動や所望の偏光方
向以外のビームを除去したりすることによって、更に実
効レーザパワーが少なくなってしまう。そのため、光量
検出用の受光素子の感度よりも各ビームのパワーが小さ
くなって、光量を検出できない、あるいは、検出の精度
が落ちてしまうという問題が発生する。

【００１０】その対策として、ビーム１本づつではな
く、複数本まとめて受光素子に入射させて、検出光量を
稼ぐことが考えられる（特開平８−２６４８７３号参
照）。

【００１１】しかし、各ビームの駆動電流に対する発光
強度の関係をあらかじめ、測定して記憶しておくことに
よって、光量制御を全ビームの総和光量で行う際に、そ
のばらつき分を考慮して制御するようにしているが、各
ビームの駆動電流に対する発光強度の関係は使用温度や
経年によって変化し、その変化の仕方はビーム毎にばら
つきがあるため、この方法だと、各ビーム間のばらつき
が使用しているうちに、大きくなってしまうという問題
があった。（４）平行平面板にレーザビームをコリメート状態で
入射させると干渉が起こる。そしてレーザ駆動電流量が
変化すると、発熱によってレーザ共振器の温度が変化す
るためレーザ光の波長が変動し、その結果、干渉の強め
合い・弱めあいが変化してハーフミラーの透過率が変動
するという問題が発生する。

【００１２】理想的には、ＬＤ駆動電流値とハーフミラ
ー側後の光量との関係は直線となるはずだが、実際には
図２１に示すように、干渉が起きるため周期的なうねり
が生じてしまう。そして、その影響は反射あるいは透過
率が小さい側のビームに多く現れる。例えば、透過率が
８０％のハーフミラーを使った場合、透過光よりも反射
光に干渉の影響が大きく現れる。

【００１３】レーザからの発散光にハーフミラーを入れ
れば干渉は発生しないが、平行平面板ハーフミラーコー
ティングは許容入射角度範囲が狭いため、発散光での使
用は難しく、また、プリズムを張り合わせた形のキュー
ブハーフミラー（特開平８−３３０６１の図参照）は発
散光を入射させると球面収差を発生させるので、光学系
の結像性能が悪化するため好ましくない。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事実を考
慮し、ハーフミラー等のビーム分離手段を透過したレー
ザビームの光量とビーム分離手段で反射されたレーザビ
ームの光量比を駆動電流の変化に影響されないようにす
る。

【００１５】また、レーザビームの光量の利用効率を下
げることなく、感光体上を均一な光量で露光すると共
に、受光素子による光量検出精度を悪化させない。さら
に、面発光レーザの各ビーム強度のばらつきをなくす。

【００１６】また、光学系の結像性能を悪化させること
なく、レーザビームの波長変動による干渉の強め合い・
弱めあいにより、ハーフミラーの透過率が変動しないよ
うにする。

【００１７】以上のことを解決課題とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明で
は、面発光レーザから出射され、コリメータレンズでコ
リメートされたレーザビームを光偏向器で偏向して被走
査面を走査露光すると共に、レーザビームの一部をビー
ム分離手段で反射し受光素子で光量を検出する。

【００１９】ビーム分離手段とコリメータレンズとの間
には、アパチャーが設けられており、コリメータレンズ
でコリメートされたレーザビームを整形する。

【００２０】このため、面発光レーザを駆動する駆動電
流が変化して、レーザの広がり角度やプロファイルが変
化しても、アパチャーで遮られる光量は、ビーム分離手
段を透過して被走査面へ向かうレーザビームとビーム分
離手段で反射されて受光素子に向かうレーザビームとで
同じであるので、２つのレーザビームの光量比は変化し
ない。このため、面発光レーザの光量を正確に制御する
ことができる。

【００２１】請求項２に記載の発明では、アパチャーが
コリメータレンズの像側焦点位置に配置されている。面
発光レーザで多数本のレーザビームが出射されると、コ
リメータレンズの像側焦点位置で平行光同士が交差す
る。この交差する位置にアパチャーを配置することによ
り、複数のレーザビームを等価に整形することができ
る。

【００２２】請求項３に記載の発明では、受光素子の受
光面積が、ビーム分離手段で反射された前記レーザビー
ムの径より大きい。これにより、ビーム分離手段で反射
されたレーザビームを確実に受光することができる。

【００２３】請求項４に記載の発明では、受光素子とビ
ーム分離手段との間に、ビーム分離手段で反射されたレ
ーザビームを集光する集光レンズが設けられている。こ
れにより、受光面積が小さい受光素子を使用することが
できる。

【００２４】請求項５に記載の発明では、ビーム分離手
段が平行平面板のハーフミラーであり、ハーフミラーへ
入射するレーザビームのｐ偏光の入射角度をブリュース
ター角度としたことを特徴としている。

【００２５】この構成では、ハーフミラーに対してレー
ザビームのｐ偏光をブリュースター角度で入射させるこ
とで、ハーフミラーでない側のコーティング面での反射
がゼロとなるので、ハーフミラーの内部干渉による影響
を除去することができる。

【００２６】請求項６に記載の発明では、ビーム分離手
段を透過したレーザビームを整形する第１アパチャー
と、ビーム分離手段で反射されたレーザビームを整形す
る第２アパチャーがそれぞれ配置されている。そして、
第１アパチャーと第２アパチャーが、等価な形状とされ
等価な位置に配置されている。

【００２７】このため、コリメータレンズでコリメート
されたレーザビームは、第１アパチャーと第２アパチャ
ーで遮られる光量が同じであるため、面発光レーザを駆
動する駆動電流が変化し、レーザビームの広がり角度や
プロファイルが変化しても、２つのレーザビームの光量
比は変化しない。

【００２８】請求項７に記載の発明では、第２アパチャ
ーに替えて、有効エリアが第２アパチャーと等価な集光
レンズを配置した。この集光レンズを配置することで、
第２アパチャーと同様な効果を得ることができる。

【００２９】請求項８に記載の発明では、第２アパチャ
ーに替えて、受光素子の受光面が、第２アパチャーと等
価な形状とされ、第２アパチャーと等価な位置に配置さ
れている。このため、第２アパチャーを配置しなくて
も、第１アパチャーによるレーザビームの遮られ方（ケ
リ方）と同等にすることができる。

【００３０】請求項９に記載の発明では、ビーム分離手
段とコリメータレンズとの間に、所望の偏光方向以外の
レーザビームを除去する透過型偏光フィルターが設けら
れている。このため、レーザビームの偏光方向制御が可
能となり、偏光比を改善したり偏光比の変動を無くすこ
とができる。この結果、折返しミラーでの反射率が光偏
向器の走査角度によって変化しなくなり、感光体上を均
一な光量で露光することができる。また、ビーム分離手
段の透過／反射比による偏光方向依存性が小さくなり、
受光素子と感光体でのレーザビームの相対関係が変化し
ない。このため、光量検出精度が向上する。

【００３１】請求項１０に記載の発明では、透過型偏光
フィルターに替えて、所望の偏光方向のレーザビームを
反射する反射型偏光フィルターが設けられている。この
構成によっても、請求項９と同じような効果を奏するこ
とができる。

【００３２】請求項１１に記載の発明では、透過型偏光
フィルターに替えて、レーザビームを円偏光ビームとす
る１／４波長板が設けられている。

【００３３】ビーム分離手段へ向かうレーザビームの偏
光方向は所望方向か或は所望方向と直交する方向となっ
ているが、１／４波長板を通すことで円偏光ビームとす
ることができる。これにより、ビーム分離手段や折返し
ミラーの反射率の影響を無くすことができる。

【００３４】請求項１２に記載の発明では、ビーム分離
手段が平行平面板のハーフミラー、光偏向器が回転多面
鏡とされている。そして、透過型偏向フィルターに替え
て、ハーフミラーとコリメータレンズとの間に回転多面
鏡の面倒れ補正用のシリンダレンズが設けられている。

【００３５】この構成により、副走査方向の集束光がハ
ーフミラーにおいて干渉の影響を受けにくくなる。ま
た、回転多面鏡への集束角度を調整して、ハーフミラー
への入射角度を小さくすることで、ハーフミラーコーテ
ィングの角度依存性の影響を小さくすることができる。

【００３６】請求項１３に記載の発明では、ビーム分離
手段が、光偏向器に向かう所望の偏光ビームと受光素子
へ向かい偏光ビームと直交するビームとに分離する、偏
光ビームスプリッタであることを特徴としている。

【００３７】例えば、偏光比が、所望の方向が９０％、
これに直交する方向を１０％とすると、偏光ビームスプ
リッタは反射率が１０％のハーフミラーと同じ機能を発
揮し、同時に所望の偏光方向でないビームが感光体に向
かうことを防止することができる。

【００３８】請求項１４に記載の発明では、面発光レー
ザの発光部のうち幾つかを選択的に点灯させ、その光量
の総和を受光素子で検出し、発光部の組み合わせを順次
変更して、各発光部の出射光量が所定値に近づくように
光量制御している。

【００３９】各発光部から出射されるレーザビームの発
光強度は、使用温度や使用年月によって変化するため、
レーザビーム毎にバラツキがある。このため、幾つかの
発光部を点灯させ、その総和光量を検出して、総和光量
が所定値になるように、レーザ駆動電流を制御し、選択
する発光部の組み合わせを順次変更することで、各レー
ザビームの光量を狙いの値に制御できる。

【００４０】このように制御することで、使用温度や使
用年月によって変化するレーザビームの発光強度のバラ
ツキをキャンセルすることができる。

【００４１】請求項１５に記載の発明では、被走査面を
走査する露光光量を増加させるときは、点灯させる発光
部の数を減少させてレーザ駆動電流を増加させる。ま
た、被走査面を走査する露光光量を減少させるときは、
点灯させる前記発光部の数を増加させてレーザ駆動電流
を減少させる。

【００４２】これにより、感光体の露光光量の変化より
受光素子の検出光量の変化を小さくすることができるの
で、検出誤差を低減することができる。

【００４３】請求項１６に記載の発明では、面発光レー
ザが、ピーク強度でマルチモード発振となる構成とされ
ている。ピーク強度でマルチモード発振となるレーザビ
ームは、平行平面板で干渉が発生しないので、レーザビ
ームの一部を平行平面板で反射させて光量検出する光走
査装置に最適である。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。（光走査装置の概要）図１に示すように、第１形態に係
る光走査装置１０は、面発光レーザ１２（ＶＣＳＥＬ）
が光源として使用されている。

【００４５】この面発光レーザ１２は、活性層に対して
発光ビームが垂直に出射されるので偏光が不規則になり
易い性格を持っている。また、面発光レーザ１２は、駆
動電流を増大させていくと、最初はシングルモードで発
光するが、次第にマルチモードに変化していき、レーザ
ビームの広がり角度とプロファイルが変化するという挙
動を持っている。

【００４６】この面発光レーザ１２から出射されたレー
ザビームは、コリメータレンズ１４によって平行光化
（コリメート）された後、ハーフミラー１８へ向かう前
にアパチャー１６によってビーム径が整形される。

【００４７】アパチャー１６は、図２に示すように、コ
リメータレンズ１４の像側焦点位置に配置されており、
面発光レーザ１２から平行に出射された複数のレーザビ
ームが、アパチャー１６の位置で交差する。このため、
複数のレーザビームを１つのアパチャー１６で等価に整
形することができる。

【００４８】このアパチャー１６によってビーム径が整
形されたレーザビームは、ハーフミラー１８によって反
射され、レーザビームの強度を検出する受光素子２０へ
向かうレーザビームと、ハーフミラー１８を透過しシリ
ンドリカルレンズ２２によって副走査方向に絞り込まれ
回転多面鏡２４の反射面へ入射するレーザビームに分離
される。

【００４９】回転多面鏡２４に入射したレーザビームは
回転に伴って偏向され、結像レンズ２６（ｆθレンズ）
で感光体ドラム２８の上にスポット像が結像され、画像
情報に応じた静電潜像が感光体ドラム２８の上に形成さ
れる。

【００５０】一方、受光素子２０へレーザビームを入射
させることでＡＰＣ制御（ａｕｔｏｍａｔｉｃｐｏｗ
ｅｒｃｏｎｔｒｏｌ）される。ＡＰＣ制御では、受光
素子２０で光電変換されたレーザビームの光出力信号が
制御部３０に入力される。この制御部３０では、面発光
レーザ１２が所定の出力となるように駆動電流を制御す
る。

【００５１】また、走査線上の走査開始側の画像範囲外
には反射ミラー３２が配置されており、この反射ミラー
３２で反射されたレーザビームはＳＯＳセンサ３４で検
出され主走査方向の画像書き込みタイミングが制御され
る。

【００５２】以上のように、本形態では、光源として面
発光レーザ１２を使用しているために、駆動電流の変化
によって面発光レーザ１２から出射するビームの広がり
角度やプロファイルが変化する。しかし、ハーフミラー
１８の前にアパチャー１６を配置することで、アパチャ
ー１６によるケラレの影響は、感光体ドラム２８へ向か
うレーザビームと、受光素子２０へ向かうレーザビーム
の両方に同様に現れるので、感光体ドラム２８上と受光
素子２０上の光量のリニアリテイが広がり角度の変動の
影響を受けることがなくなる。

【００５３】なお、アパチャー１６の位置で交差した複
数のレーザビームは、その後徐々に離れていくため、受
光素子２０上では複数のレーザビームの位置がズレるの
で、受光面２０Ａの受光面積は複数のビーム径より大き
い方が望ましい。また、図３に示すように、ハーフミラ
ー１８と受光素子２０との間に集光レンズ４０を入れる
ことで、受光面２０Ａの受光面積を小さくすることがで
きる。

【００５４】次に、第２形態に係る光走査装置について
説明する。

【００５５】第２形態では、図４に示すように、ハーフ
ミラー１８の後に、アパチャー３６、３８が配置されて
いる。アパチャー３６、３８はぞれぞれコリメータレン
ズ１４の像側焦点位置に配置されており、ｆｃｏｌ＝Ｌ
１＋Ｌ２となっている。

【００５６】このような構成により、駆動電流の変化に
より面発光レーザ１２から出射するレーザビームの広が
り角やプロファイルが変化しても、アパチャー３６，３
８によるケラレの影響が感光体ドラム２８の上、受光面
２０Ａでそれぞれ同様に現れるので、光量のリニアリテ
イが広がり角の変動の影響を受けない。

【００５７】また、第１形態と同様に、受光面積が複数
のレーザビームより大きい受光素子を使用することが望
ましい。さらに、図５に示すように、小さい受光面の受
光素子２０を使用するために受光素子２０の前に集光レ
ンズ４２を入れる場合、集光レンズ４２をアパチャー３
６の位置に配置し、その集光レンズ４２の有効エリアを
アパチャー３６と同じにすることで、アパチャー３６の
機能を兼ねさせることができる。

【００５８】また、集光レンズ４２の後にアパチャーを
入れる場合は、集光レンズ４２によって集束されたレー
ザビームの大きさが小さくなった分を考慮した形状のア
パチャーを複数のレーザビームが交差する位置に配置し
てもよい。

【００５９】さらに、図６に示すように、受光素子４４
の受光面４４Ａをアパチャー３６に替えて、アパチャー
３６（図４参照）と同じ位置に配置し、受光面の形状を
アパチャー３６と等価な形状としても同じ効果を得るこ
とができる。

【００６０】次に、第３形態に係る光走査装置について
説明する。

【００６１】第３形態では、図７に示すように、アパチ
ャー１６とハーフミラー１８との間に偏光フィルタ４６
が配置されている。この偏光フィルタ４６で所望の偏光
方向のレーザビームを透過させ、所望の偏光方向以外の
レーザビームを除去することで、レーザビームの偏光方
向制御が可能となり、偏光比を改善したり偏光比の変動
を無くすことができる。

【００６２】この結果、光路中に折返しミラー等を配置
した場合、折返しミラーでの反射率が回転多面鏡２４の
走査角度によって変化しなくなり、感光体ドラム上を均
一な光量で露光することができる。

【００６３】また、ハーフミラー１８の透過／反射の比
による偏光方向依存性の影響が小さくなり、受光素子２
０と感光体ドラム２８でのレーザビームの相対関係が変
化しない。このため、光量検出精度が向上する。なお、
偏光フィルタ４６は、アパチャー１６とコリメータレン
ズ１４との間に配置しても構わないが、アパチャー１６
の後の方が偏光フィルタ４６の有効面積が小さくて済
む。

【００６４】さらに、図８に示すように、所望の偏光方
向のレーザビームを反射させる偏光フィルタ４８を使用
することで、偏光フィルタ４８に光路折返し機能を持た
せてもよい。

【００６５】また、第４形態では、図９に示すように、
アパチャー１６とハーフミラー１８との間に両方向の偏
向ビームを円偏光ビームとする１／４波長板５０が設け
られている。すなわち、アパチャー１６でビーム径を制
限されハーフミラー１８へ向かうレーザビームの偏光方
向は、所望方向か或は所望方向と直交する方向となって
いるが、１／４波長板５０を通すことで円偏光ビームと
することができる。これにより、ハーフミラー１８や折
返しミラーの反射率の影響を無くすことができる。

【００６６】次に、第５形態では、図１０に示すよう
に、ハーフミラーに替えて偏光ビームスプリッタ５２が
配置されている。この偏光ビームスプリッタ５２は、偏
光比が悪くても、その偏光比が一定である場合、所望の
偏光方向でないビームを取り出して光量検出に用いるこ
とができる。

【００６７】例えば、偏光比が、所望の方向が９０％、
これに直交する方向を１０％とすると、偏光ビームスプ
リッタは１０％反射率のハーフミラーと同じ機能を発揮
し、同時に所望の偏光方向でないビームが感光体ドラム
２８に向かうことを防止することができる。

【００６８】また、偏光比が駆動電流に対し依存性を有
する場合、常に偏光比が一定でなくても、駆動電流量と
偏光比との関係を記憶させ、その関係を考慮した演算処
理を行うことにより、光量を制御することも可能であ
る。

【００６９】次に、第６形態に係る光走査装置について
説明する。

【００７０】図１１及び図１２に示すように、第５形態
では、アパチャー１６とハーフミラー１８との間に回転
多面鏡２４の面倒れ補正用のシリンダレンズ５４が設け
られている。

【００７１】この構成により、副走査方向の集束光がハ
ーフミラー１８において干渉の影響を受けにくくなる。
また、回転多面鏡２４への集束角度を調整して、ハーフ
ミラー１８への入射角度を小さくすることで、ハーフミ
ラー１８のコーティングの角度依存性の影響を小さくす
ることができる。このため、ハーフミラーは従来品を使
用することができる。

【００７２】さらに、アパチャー１６の幅は光学系の横
倍率と感光体ドラムのスポットサイズに依存するため、
所望の集束角度となるように、光学系横倍率とスポット
サイズを選択すればよい。

【００７３】次に、第７形態に係る光走査装置について
説明する。

【００７４】第７形態では、図１３に示すように、ハー
フミラー１８へ入射するレーザビームのｐ偏光の入射角
度θがブリュースター角度θ１とされている。

【００７５】詳細に説明すると、フレネルの法則に従え
ば、ガラス表面の表面反射を考慮して平行平面板の透過
率の入射角度依存性を計算したとき、図１４に示すグラ
フとなる。

【００７６】このグラフは、横軸が平行平面板への入射
角度θ、縦軸が透過率、実線がｐ偏光、点線がｓ偏光を
示す。ｐ偏光は入射角度θがブリュースター角度θ１に
なると、表面反射率が０となるため内部干渉の影響も０
となる。

【００７７】そして、ｐ偏光の波長が７８０ｎｍ、ハー
フミラー１８を構成する平行平面板の厚さｔが１．３５
ｍｍ、入射光束の幅ｂが７ｍｍの平行光のとき、平行平
面板によって発生する干渉を計算した結果が、図１５に
示すグラフである。

【００７８】このグラフは、入射角度θの変化に応じ
て、干渉の表れ方（透過率）が変化する様子を示してい
るが、表面反射が０となるブリュースター角度θ１（約
６０°）で干渉の影響が消えている（Ａｐｐｌｉｅｄ
ＯｐｔｉｃＶｏｌ．３０，Ｎｏ．３，ｐ３０５−３１
１，１９９１参照）。

【００７９】この現象を利用して、ハーフミラー１８の
一方の面はハーフミラーコーティング１８Ａとし、他方
の面をガラス表面反射と同様な偏光依存をもったコーテ
ィング１８Ｂとする。そして、ハーフミラーコーティン
グ１８Ａに対して、平行光の偏光方向をｐ偏光とし、ブ
リュースター角度（約６０°）で入射させると、ハーフ
ミラーでない側のコーティング１８Ｂでは反射が０とな
るので、ハーフミラーコーティング１８Ａ側での内部干
渉による影響を除去することができる。

【００８０】次に、第８形態に係る光走査装置について
説明する。

【００８１】第８形態では、図１に示す面発光レーザ１
２の発光部１２Ａのうち幾つかを点灯させて、その総和
光量を検出し、その総和光量が所定の値となるようにレ
ーザ駆動電流を制御し、選択するビームの組み合わせを
順次変更して光量制御を行うものである。

【００８２】例えば、５本のレーザビームで走査露光す
る場合を考える。各ビームの光量の狙い値が１であった
とき、実際の各ビームの光量が表１のようであったとす
る。

【００８３】

【表１】

【００８４】そして、５本のビームの１本１本では、光
量が低すぎて受光素子２０が反応しないため、５本中３
本のビームを点灯させて光量制御したとする。その３本
の総和が所定量（ここでは３）となるように３本全体の
光量を制御した結果を表２に示す。なお、制御しないビ
ームは同じ光量を維持している。

【００８５】

【表２】

【００８６】そして、これをグラフで表すと、図１６の
ようになり、次第に全ビームが所定の光量１に向かって
集束しているのが判る。同様に、２本のビームの組み合
わせで行った場合を図１７に示す。これも、図１６と同
様に制御できていることが判る。

【００８７】そして、選択ビーム本数は、選択された複
数ビームの総和光量が受光素子によって精度良く検出で
きる光量とするのが望ましい。

【００８８】また、３本のビームと２本のビームで制御
した場合の精度に大きな差が見られないことから、次の
ようなことも考えられる。

【００８９】すなわち、電子写真方式を用いたプリンタ
の場合、温度や経時変化による感光体ドラムの感度変化
等のため、露光光量は常に一定の値が要求されるのでは
なく、環境等に合わせて光量の変更が必要となる。この
ような場合、従来は受光素子に入射するビームの光量も
変化してしまったが、第７形態の発明を応用すると、感
光体ドラムの露光光量を減らす場合は、光量制御にとっ
て最適な受光素子への入射光量を得るために選択するビ
ーム本数を増やし、各ビームの光量を減少させればよ
い。また、感光体ドラムの露光光量を増やす場合は、選
択するビーム本数を減らし、各ビームの光量を増加させ
ればよい。

【００９０】これによって、感光体ドラムの露光量の変
化よりも受光素子の検出光量の変化を小さくすることが
でき、検出誤差を低減することができる。

【００９１】なお、一般に、面発光レーザ１２は駆動電
流を増大させるとマルチモード化していく傾向がある
が、レーザ共振器のアパチャーの大きさ等のパラメータ
によってピーク出力でもシングルモードとなるレーザビ
ームもつくることができる。

【００９２】ピーク強度でマルチモードとなるレーザビ
ームとピーク強度でもシングルモードのレーザビームで
干渉の起こり方を比較したところ、実際の発光時はシン
グルモードでも、ピーク強度でマルチモードとなるレー
ザビームでは、干渉が発生せず、ピーク強度でもシング
ルモードのレーザビームでは干渉が発生するという現象
があった。

【００９３】従って、ハーフミラー等の平行平面板を用
いてレーザビームの一部を分離して光量検出を行う光走
査装置においては、ピーク強度でマルチモード発振とな
る面発光レーザを用いることが望ましい。

【００９４】

【発明の効果】本発明は上記構成としたので、ハーフミ
ラー等のビーム分離手段を透過したレーザビームの光量
とビーム分離手段で反射されたレーザビームの光量比を
駆動電流の変化に影響されないようにすることができ
る。

【００９５】また、レーザビームの光量の利用効率を下
げることなく、感光体上を均一な光量で露光すると共
に、受光素子による光量検出精度を出すことができる。
さらに、面発光レーザの各ビーム強度のばらつきをなく
すことができる。

【００９６】また、光学系の結像性能を悪化させること
なく、レーザビームの波長変動による干渉の強め合い・
弱めあいにより、ハーフミラーの透過率が変動しないよ
うにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１形態に係る光走査装置の概要を示す分解
斜視図である。

【図２】第１形態に係る光走査装置を主走査平面から
見た平面図である。

【図３】第１形態に係る光走査装置を主走査平面から
見た平面図である。

【図４】第２形態に係る光走査装置を主走査平面から
見た平面図である。

【図５】変形例に係る光走査装置を主走査平面から見
た平面図である。

【図６】変形例に係る光走査装置を主走査平面から見
た平面図である。

【図７】第３形態に係る光走査装置を主走査平面から
見た平面図である。

【図８】変形例に係る光走査装置を主走査平面から見
た平面図である。

【図９】第４形態に係る光走査装置を主走査平面から
見た平面図である。

【図１０】第５形態に係る光走査装置を主走査平面か
ら見た平面図である。

【図１１】第６形態に係る光走査装置を主走査平面か
ら見た平面図である。

【図１２】第６形態に係る光走査装置を副走査平面か
ら見た平面図である。

【図１３】第７形態に係る光走査装置を主走査平面か
ら見た平面図である。

【図１４】平行平面板の透過率の入射角度依存性を示
すグラフである。

【図１５】平行平面板によって発生する干渉を計算し
た結果を示すグラフである。

【図１６】第８形態に係る光走査装置において、３本
のビームの光量制御の過程を示すグラフである。

【図１７】第８形態に係る光走査装置において、２本
のビームの光量制御の過程を示すグラフである。

【図１８】従来の面発光レーザを示す説明図である。

【図１９】従来の面発光レーザを示す説明図である。

【図２０】従来の面発光レーザを示す説明図である。

【図２１】ハーフミラーでの内部干渉による影響を示
すグラフである。

【符号の説明】

１２面発光レーザ１２Ａ発光部１４コリメータレンズ１６アパチャー１８ハーフミラー（ビーム分離手段）２０受光素子３６アパチャー（第２アパチャー）３８アパチャー（第１アパチャー）４０集光レンズ４２集光レンズ４４受光素子４６偏光フィルター（透過型偏光フィルター）４８偏光フィルター（反射型偏光フィルター）５０１／４波長板５２偏光ビームスプリッタ５４シリンダレンズ

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】面発光レーザから出射され、コリメータ
レンズでコリメートされたレーザビームを光偏向器で偏
向して被走査面を走査露光すると共に、前記レーザビー
ムの一部をビーム分離手段で反射し受光素子で光量を検
出する光走査装置において、前記ビーム分離手段と前記コリメータレンズとの間に前
記レーザビームを整形するアパチャーを設けたことを特
徴とする光走査装置。
【請求項２】前記アパチャーが前記コリメータレンズ
の像側焦点位置に配置され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】前記受光素子の受光面積が、前記ビーム
分離手段で反射された前記レーザビームの径より大きい
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走査
装置。
【請求項４】前記受光素子と前記ビーム分離手段との
間に、前記ビーム分離手段で反射された前記レーザビー
ムを集光する集光レンズを設けたことを特徴とする請求
項１又は請求項２に記載の光走査装置。
【請求項５】前記ビーム分離手段が平行平面板のハー
フミラーであり、前記ハーフミラーへ入射する前記レー
ザビームのｐ偏光の入射角度をブリュースター角度とし
たことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の光走
査装置。
【請求項６】面発光レーザから出射され、コリメータ
レンズでコリメートされたレーザビームを光偏向器で偏
向して被走査面を走査露光すると共に、前記レーザビー
ムの一部をビーム分離手段で反射し受光素子で光量を検
出する光走査装置において、前記ビーム分離手段を透過した前記レーザビームを整形
する第１アパチャーと、前記ビーム分離手段で反射され
た前記レーザビームを整形する第２アパチャーと、を備
え、前記第１アパチャーと第２アパチャーが、等価な形状で
等価な位置に配置されたことを特徴とする光走査装置。
【請求項７】前記第２アパチャーに替えて、有効エリ
アが第２アパチャーと等価な集光レンズを配置したこと
を特徴とする請求項６に記載の光走査装置。
【請求項８】前記第２アパチャーに替えて、前記受光
素子の受光面を第２アパチャーと等価な形状とし、第２
アパチャーと等価な位置に配置したことを特徴とする請
求項６に記載の光走査装置。
【請求項９】面発光レーザから出射され、コリメータ
レンズでコリメートされたレーザビームを光偏向器で偏
向して被走査面を走査露光すると共に、前記レーザビー
ムの一部をビーム分離手段で反射し受光素子で光量を検
出する光走査装置において、前記ビーム分離手段と前記コリメータレンズとの間に、
所望の偏光方向以外の前記レーザビームを除去する透過
型偏光フィルターを設けたことを特徴とする光走査装
置。
【請求項１０】前記透過型偏光フィルターに替えて、
所望の偏光方向の前記レーザビームを反射する反射型偏
光フィルターを設けたことを特徴とする請求項９に記載
の光走査装置。
【請求項１１】前記透過型偏光フィルターに替えて、
前記レーザビームを円偏光ビームとする１／４波長板を
設けたことを特徴とする請求項９に記載の光走査装置。
【請求項１２】前記ビーム分離手段が平行平面板のハ
ーフミラー、前記光偏向器が回転多面鏡であり、前記透過型偏向フィルターに替えて、前記回転多面鏡の
面倒れ補正用のシリンダレンズを設けたことを特徴とす
る請求項９に記載の光走査装置。
【請求項１３】面発光レーザから出射され、コリメー
タレンズでコリメートされたレーザビームを光偏向器で
偏向して被走査面を走査露光すると共に、前記レーザビ
ームの一部をビーム分離手段で反射し受光素子で光量を
検出する光走査装置において、前記ビーム分離手段が、前記光偏向器に向かう所望の偏光ビームと、前記受光素
子へ向かい前記偏光ビームと直交するビームと、に分離
する偏光ビームスプリッタであることを特徴とする光走
査装置。
【請求項１４】面発光レーザから出射され、コリメー
タレンズでコリメートされたレーザビームを光偏向器で
偏向して被走査面を走査露光すると共に、前記レーザビ
ームの一部をビーム分離手段で反射し受光素子で光量を
検出する光走査装置において、前記面発光レーザの発光部のうち幾つかを選択的に点灯
させ、その光量の総和を前記受光素子で検出し、前記発
光部の組み合わせを順次変更して、各発光部の出射光量
が所定値に近づくように光量制御することを特徴とする
光走査装置。
【請求項１５】前記被走査面を走査する露光光量を増
加させるときは、点灯させる前記発光部の数を減少して
レーザ駆動電流を増加し、前記被走査面を走査する露光
光量を減少させるときは、点灯させる前記発光部の数を
増加してレーザ駆動電流を減少させるように制御するこ
とを特徴とする請求項１４に記載の光走査装置。
【請求項１６】面発光レーザから出射され、コリメー
タレンズでコリメートされたレーザビームを光偏向器で
偏向して被走査面を走査露光すると共に、前記レーザビ
ームの一部をビーム分離手段で反射し受光素子で光量を
検出する光走査装置において、前記面発光レーザを、ピーク強度でマルチモード発振と
なる構成としたことを特徴とする請求項１〜請求項１５
の何れかに記載の光走査装置。